《数控机床安装调试与维护》课件 项目五 数控机床电气操作技能

项目五

数控机床电气操作技能

任务一

电气维修安全规程学习目标1.知识目标（1）掌握数控机床电气维修安全的基本概念与原则。（2）熟悉各类电气安全标识及其含义。（3）理解电气火灾、触电等事故的成因及预防措施。2.能力目标（1）能够正确识别数控机床电气维修现场存在的安全隐患。（2）熟练使用各类安全防护用具进行电气维修操作。（3）依据安全规程规范完成数控机床电气系统的断电、验电、接地等操作流程。3.素质目标（1）培养严谨细致的工作态度，强化电气维修中的安全意识。（2）提升团队协作能力，在维修工作中与团队成员相互提醒、共同保障安全。（3）增强自我保护意识，养成自觉遵守安全规程的职业习惯。5.1.1电气维修职业安全1.电气维修安全操作规程：（1）电气维修人员必须具备电路基础知识，严格遵守《电工安全操作规程》，熟悉设备安装位置、特性、电气控制原理及操作方法，不允许在未查明故障及没有安全措施的情况下盲目试机。（2）工作前应详细检查自己所用工具是否安全可靠，穿戴好必需的防护用品，以防工作时发生意外。（3）在使用表测试电路时，应先调好仪表相应挡位，确认无误后才能进行测试。（4）维修设备时，必须首先通知操作人员，维修线路要采取必要的措施，防止他人中途送电。在停车后切断设备电源，挂上标示牌，方可进行检修工作。检修完毕应及时通知操作人员。（5）电器或线路拆除后，可能通电的线头必须及时用绝缘胶布包扎好，确保安全稳妥。5.1.1电气维修职业安全（6）电气操作人员应思想集中，电气线路在未经试电笔确定无电前，应一律视为“有电”，不可用手触摸，不能盲目相信绝缘体绝对绝缘。（7）禁止使用普通铜丝代替熔断器，所用导线及熔丝，其容量大小必须符合规定标准，所用开关必须大于所控制设备的总容量。（8）检修完工后，送电前必须认真检查，看是否符合要求并和有关人员联系好，方能送电。（9）每次维修结束时，拆除警告牌并通知相关负责人。必须清点所带工具、零件，清除工作场地所有杂物，以防遗失和留在设备内造成事故。5.1.1

电气维修职业安全2.电气维修基本安全原则：（1）断电操作原则：在进行任何电气维修工作前，必须先切断数控机床的总电源，并确保电源开关处于锁定状态，防止他人误送电。例如，使用专用的锁具锁住电源开关，并由维修人员保管钥匙。（2）验电原则：断电后，使用合格的验电器对可能带电的部位进行验电，确认无电后方可进行维修操作。验电时，应在不同位置多次检测，确保结果准确。（3）个人防护原则：维修人员必须穿戴符合安全标准的个人防护用品，如绝缘手套、绝缘鞋、工作服等，避免直接接触带电体和危险化学品。5.1.1

电气维修职业安全3.电气安全标识认知：（1）禁止类标识：常见的如“禁止合闸”“禁止触摸”等标识，通常为红色圆形加斜杠，中间为黑色图形，此类标识表示绝对禁止的行为，维修人员见到此类标识必须严格遵守，如图5.1.1和图5.1.2所示。

图5.1.1禁止合闸标识

图5.1.2禁止触摸标识（2）警告类标识：像“当心触电”“注意安全”等标识，多为黄色三角形，黑色图形符号，用于提醒维修人员注意潜在的危险，提高警惕，如图5.1.3和图5.1.4所示。5.1.1

电气维修职业安全

图5.1.3当心触电标识

图5.1.4注意安全标识（3）指令类标识：如“必须戴绝缘手套”“必须穿绝缘鞋”等标识，为蓝色圆形，白色图形，指示维修人员必须采取的安全措施，如图5.1.5和图5.1.6所示。

图5.1.5指令类标识

图5.1.6指令类标识5.1.1

电气维修职业安全4.安全防护用具使用（1）绝缘手套：使用前应检查手套是否有破损、漏气等情况，确保其绝缘性能良好。在操作带电部件时，必须全程佩戴。（2）绝缘鞋：应定期检查鞋底的绝缘层是否磨损，避免在潮湿、导电地面未穿绝缘鞋进行电气维修工作。（3）验电器：根据被测设备的电压等级选择合适的验电器，使用前先在有电设备上验证其是否正常工作。5.电气事故预防与处理（1）电气火灾预防：保持电气设备周围清洁，避免易燃物堆积；定期检查电气线路，防止线路老化、短路引发火灾；禁止在电气设备附近使用明火。若发生电气火灾，应立即切断电源，使用干粉灭火器或二氧化碳灭火器灭火，严禁用水灭火。（2）触电事故处理：一旦发现有人触电，应迅速切断电源或使用绝缘物体将触电者与带电体分离。对触电者进行现场急救，如人工呼吸、心肺复苏等，并及时拨打急救电话。任务实施一、维修前准备（1）穿戴好绝缘手套、绝缘鞋和工作服等个人防护用品。（2）准备好所需的维修工具和安全防护用具，如验电器、万用表、绝缘胶带等，并检查其性能是否良好。（3）在数控机床周围设置安全警示标识，防止无关人员进入维修区域。二、断电与验电操作（1）找到数控机床的总电源开关，将其关闭，并使用专用锁具锁住，悬挂“禁止合闸”标识。（2）使用验电器对数控机床的进线端、配电柜内的母线排等可能带电部位进行验电，确认无电。任务实施三、维修过程安全操作（1）在维修过程中，严格遵循“单手操作”原则，避免双手同时接触不同电位的导体，防止形成电流回路。（2）对拆卸的电气元件和线路做好标记和记录，防止恢复时出现错误。（3）如需使用电动工具，应确保其接地良好，且在使用前检查电源线是否破损。四、维修后检查与恢复（1）维修工作完成后，仔细检查所有电气连接是否牢固，有无遗漏的工具或杂物留在设备内。（2）拆除安全警示标识，解除电源开关的锁定，进行通电测试，确认数控机床电气系统运行正常。任务二

认识常用电工工具、仪器仪表学习目标1.知识目标（1）掌握常用电工工具的类型、功能及适用范围。（2）熟悉常用仪器仪表的工作原理及典型应用场景。（3）了解电工工具与仪器仪表的安全操作规范及日常维护方法。2.能力目标（1）能够正确选择并规范使用验电笔、万用表等工具。（2）能够遵守安全操作流程，完成工具仪表的日常保养。3.素质目标（1）培养严谨细致的工作态度，强化电气维修中的安全意识。（2）养成工具使用后归位、定期检查的良好职业习惯。5.2.1常用电工工具

数控机床的电气设备安装、维护、修理过程离不开电工工具，正确选择和使用电工工具能提高工作效率和质量，同时还能保障作业安全。一、试电笔：试电笔通常由笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧和笔尾金属体等部分组成，如图5.2.1所示。笔尖金属体用于接触被测电路；电阻起限流作用，防止通过人体的电流过大；氖管为指示部分，当有电流通过时会发光；弹簧保证各部件之间的良好接触；笔尾金属体供使用者手持接触。

图5.2.1试电笔结构5.2.1

常用电工工具（一）使用方法（1）使用前检查试电笔是否完好，可在已知带电的电源上进行测试，观察氖管是否发光。（2）用手握住试电笔，手指接触笔尾金属体，注意不要接触笔尖金属体，以免触电。（3）将笔尖金属体接触被测电路，若氖管发光，则表示被测电路带电；若氖管不发光，则表示被测电路不带电。（二）使用注意事项（1）试电笔应定期进行检验，确保其性能良好。（2）在不同电压等级的电路中使用时，要选择合适的试电笔，避免因电压过高损坏试电笔或造成安全事故。（3）在光线较亮的环境中使用时，要注意观察氖管的发光情况，必要时可遮挡光线以更清晰地判断。5.2.1

常用电工工具二、相序表:相序表是利用三相电源的相序特性，通过内部的电路和元件将三相电源的相序信息转换为直观的指示，如图5.2.2所示。其工作原理基于电磁感应和电路逻辑判断，当三相电源接入相序表时，内部的感应元件会产生相应的电信号，经过处理后驱动指示装置显示相序情况。图5.2.2相序表5.2.1常用电工工具（一）使用方法（1）确保相序表的电源开关处于关闭状态。（2）将三相电源的三根相线分别正确接入相序表的对应输入端。（3）打开相序表的电源开关，观察指示装置的显示结果。若显示正相序，则表示三相电源的相序正确；若显示逆相序，则表示三相电源的相序错误，需要进行调整。（二）应

用相序表在许多涉及三相电源的设备和系统中都有广泛应用，如三相电动机的安装和调试、三相变压器的接线检查、工业自动化生产线的电气系统检测等。在这些应用中，正确的相序是设备正常运行的关键，相序表能够及时发现相序问题，避免设备因相序错误而损坏。以更清晰地判断。5.2.1常用电工工具（三）使用注意事项（1）在接入三相电源前，要仔细检查相序表的输入端口和接线是否正确，避免接错导致相序表损坏或测量结果不准确。（2）使用过程中要注意相序表的工作环境，避免在潮湿、高温、强磁场等恶劣环境中使用，影响其性能。（3）测量完成后，要及时关闭相序表的电源开关，并妥善保管。三、电工刀：电工刀是一种专门为电工设计的工具，用于剥线、切割电线、刮除绝缘层等，如图5.2.3所示。普通型电工刀通常由刀片、刀柄、安全锁等部件构成。刀片材质多为高碳钢或特殊锰钢，硬度高且锋利，部分型号还集成锯片、锥子、扩孔锥等工具，实现一物多用。使用电工刀时，应确保电源已断开，避免触电；定期检查刀片是否锋利，钝刀片可能导致操作困难或意外伤害；剥线或切割时，注意力度和方向，避免伤到自己或损坏电线；使用后应将电工刀妥善存放，避免儿童接触。5.2.1常用电工工具四、电工钳：电工钳是电工在工作中常用的手动工具，种类多样，包括钢丝钳、尖嘴钳、剥线钳、斜口钳等，（一）钢丝钳：钢丝钳由钳头和钳柄组成。钳头包括钳口、齿口、刀口和铡口。钳柄上一般套有绝缘管，耐压通常为500 V。钳口可用来弯绞或钳夹导线线头；齿口可用于紧固或起松螺母；刀口可用于剪切导线或剖切软导线的绝缘层；铡口可以用来切断较硬的金属丝，如钢丝、铅丝等。

图5.2.4电工刀图5.2.3

电工刀图5.2.3

电工刀5.2.1

常用电工工具

（二）尖嘴钳尖嘴钳的头部尖细，钳柄有绝缘套，其绝缘耐压为500 V。因其头部尖细，适用于在狭小的工作空间操作，能夹持较小的螺钉、垫圈、导线等元件，还可对单股导线进行弯曲成型。（三）剥线钳剥线钳是一种专门用于剥削导线绝缘层的工具，有不同的刃口孔径，以适应不同规格导线的剥削需求。根据导线的粗细规格，选择相应的刃口，将导线放入剥线钳的刃口中，用力握紧钳柄，绝缘层即可被剥落，且不会损伤导线芯。（四）斜口钳斜口钳又称断线钳，其钳头的刀口呈斜形，主要用于剪断各种电线、电缆，在电子设备的装配和维修中，也可用于剪掉多余的导线、元件引脚等。5.2.1

常用电工工具

五、绝缘工具（一）绝缘手套、绝缘靴

绝缘手套和绝缘靴（见图5.2.5）是电力等行业常用的安全防护用具，它们由特种橡胶制成，具有良好的绝缘性能，主要作用是在电气设备上进行操作或接触带电体时，防止工作人员发生触电事故，保障人身安全。绝缘手套适用于在低压电气设备上进行带电作业，如检修、维护、操作开关等；也可作为高压电气设备停电检修时的辅助安全用具。绝缘靴一般在高压电气设备区域内使用，当工作人员需要站在潮湿或可能导电的地面上进行操作时，绝缘靴能有效阻止电流通过人体与大地形成回路，常用于变电站、配电室等场所的倒闸操作、巡视检查等。图5.2.5

绝缘手套、绝缘靴

5.2.1常用电工工具

五、绝缘工具（二）绝缘棒：

绝缘棒又称绝缘操作杆、令克棒，它由工作部分、绝缘部分和握手部分组成，如图5.2.6所示。其工作部分一般由金属或具有良好导电性能的材料制成，用于与电气设备进行接触操作；绝缘部分和握手部分则由绝缘性能良好的材料制成，其作用是在操作电气设备时，使操作人员与带电设备保持足够的安全距离，防止触电。绝缘棒主要用于在高压电气设备上进行操作，如拉、合隔离开关（刀闸）、跌落式熔断器，安装和拆除临时接地线，以及进行高压验电等工作。图5.2.6

绝缘棒

5.2.2常用仪器仪表

常用电工仪器仪表在电气工作中扮演着至关重要的角色，它们能够帮助电工测量、检测和诊断电气系统的各种参数和状态，从而确保电气系统的安全、可靠和高效运行。

一、数字万用表

数字万用表不仅可以测量电压、电流、电阻等基本电气参数，还可以测量电容、二极管的导通情况、三极管的放大倍数等，如图5.2.7所示。此外，一些高级的数字万用表还具有数据存储、自动量程转换、温度测量等功能，能够满足不同的测量需求。图5.2.7

数字万用表5.2.2常用仪器仪表

（一）使用方法1.电压测量（1）将功能旋钮旋转到相应的电压测量挡位（直流电压或交流电压）。（2）根据被测电压的大致范围选择合适的量程。若无法确定电压范围，可先选择最大量程进行测量，再根据测量结果调整到合适的量程。（3）将红表笔插入VΩ孔，黑表笔插入COM孔。（4）将表笔分别接触被测电压的两端，读取显示屏上的测量值。2.电流测量（1）将功能旋钮旋转到相应的电流测量挡位（直流电流或交流电流）。（2）根据被测电流的大致范围选择合适的量程。（3）将红表笔插入相应的电流测量孔（一般有mA和A两个孔，根据电流大小选择），黑表笔插入COM孔。5.2.2常用仪器仪表

（4）将万用表串联接入被测电路中，读取显示屏上的测量值。3.电阻测量（1）将功能旋钮旋转到电阻测量挡位。（2）根据被测电阻的大致范围选择合适的量程。（3）将红表笔和黑表笔分别接触被测电阻的两端，读取显示屏上的测量值。（二）数字万用表使用注意事项在测量前要确保万用表的功能旋钮和量程选择正确，避免因误操作导致万用表损坏或测量结果不准确。在测量电流时，要注意将万用表串联接入电路，且被测电流不能超过万用表的最大测量范围，否则可能会烧坏万用表的内部元件。在测量电阻时，要确保被测电路处于断电状态，避免因电路中有电压而影响测量结果或损坏万用表。定期对万用表进行校准和维护，确保其测量精度和可靠性。5.2.2常用仪器仪表

二、示波器（一）示波器的作用示波器是一种非常重要的电子测量仪器，它可以将电信号的变化以图形的形式直观地显示出来，如图5.2.8所示。通过观察示波器上的波形，技术人员可以分析电信号的频率、幅度、相位、脉冲宽度等参数，从而判断电路的工作状态，检测电路中的故障，如信号失真、干扰、短路等。在电子电路设计、调试和维修过程中，示波器是不可或缺的工具。图5.2.8

示波器（二）使用方法1.开机预热（1）打开示波器的电源开关，等待示波器预热一段时间（一般为几分钟），使示波器达到稳定的工作状态。5.2.2常用仪器仪表

2.通道设置（1）根据需要选择要使用的通道（通常有CH1、CH2等通道）。（2）根据被测信号的特点设置通道的耦合方式（直流耦合、交流耦合或接地）。（3）调整通道的垂直灵敏度（VOLTS/DIV），使波形在显示屏上有合适的幅度显示。3.时基设置调整时基（TIME/DIV），使波形在水平方向上有合适的显示范围，能够清晰地观察到波形的细节。4.触发设置（1）选择合适的触发源（如CH1、CH2等），根据被测信号的特点进行选择。（2）设置触发方式（如边沿触发、脉冲触发等）和触发电平，使波形能够稳定地显示在显示屏上。5.2.2常用仪器仪表

5.信号输入（1）将被测信号通过探头连接到示波器的相应通道输入端口。（2）调整探头的衰减系数，使其与被测信号的幅度相匹配。6.观察和分析波形（1）观察显示屏上的波形，根据波形的形状、幅度、频率等参数进行分析和判断。（2）可以使用示波器的测量功能（如测量电压、频率、周期等）对波形进行定量分析。（三）示波器使用注意事项（1）在使用示波器前，要仔细阅读示波器的使用说明书，了解其操作方法和注意事项。（2）探头的选择和使用要正确，不同的探头适用于不同的测量场景，要根据被测信号的特点选择合适的探头，并正确设置探头的衰减系数。5.2.2常用仪器仪表

三、电

桥电桥是一种用于精确测量电阻、电容、电感等电学量的仪器。它基于惠斯通电桥原理，通过比较待测元件与已知标准元件之间的比例关系，从而实现精确测量。电桥通常由4个电阻（或其他元件）组成一个桥式电路，其中至少有一个电阻的阻值是可调节的，如图5.2.9所示。当桥路达到平衡状态时，即桥路中某两点之间的电位差为零，此时可以通过已知的电阻值计算出待测电阻的值。图5.2.9

电桥原理5.2.2常用仪器仪表

四、信号发生器

信号发生器是一种能够产生特定频率、波形和幅度的电子设备，广泛应用于电子测试、通信、音频处理等领域，如图5.2.10所示。其主要由振荡器、放大器、调制器、滤波器、控制电路、输出接口组成。基于振荡器的振荡特性，通过正反馈机制产生周期性信号（如正弦波），并利用波形整形电路将其转换为所需波形（如方波、三角波等）。通过调节振荡器参数或采用频率合成技术（如DDS或PLL）精确控制信号频率，同时使用放大器或衰减器调节信号幅度，并借助调制器实现幅度、频率或相位调制。最终，滤波器去除杂波，确保输出信号的纯净度，并通过输出接口将信号传输至外部设备，满足电子测试、通信、音频处理等领域的多样化需求。图5.2.10信号发生器任务实施

在教师的带领下，学生来到实训室，通过观察、操作与记录，深入学习常用电工工具和仪器仪表的使用方法。一、电工工具与仪表的认知、操作及维护（一）任务准备：准备清单见表5.2.1。表5.2.1

电工工具与仪表的认知准备清单类别具体内容设备与工具试电笔、相序表、电工刀、钢丝钳、剥线钳、数字万用表、示波器、信号发生器、电桥耗材废旧电线、绝缘胶带、软布、无水酒精安全防护绝缘手套、绝缘靴、护目镜任务实施

（二）常用电工工具操作实践：常用电工工具操作实践见表5.2.2。表5.2.2

常用电工工具操作实践工具名称操作步骤与标准安全要点参考图表试电笔1.预检：用试电笔测试220 V插座。2.验电：笔尖接触机床接线端子，手指触笔尾金属体，观察氖管。3.记录：带电端子标注“√”，不带电标注“×”×禁止触笔尖金属体；√测试时单手操作

相序表1.接线：L1/L2/L3接入对应端口。2.测试：合闸后观察指示灯（正相序→绿灯亮，逆相序→红灯亮）。3.调整：逆相序时交换任意两根相线，重新测试√操作前断电；×避免在潮湿环境使用接线方法：

电工钳1.钢丝钳：夹持导线弯曲成型。2.剥线钳：选择对应线径刃口剥除绝缘层。3.斜口钳：45°剪断多余元件引脚√检查绝缘套是否破损任务实施

（三）常用电工仪器仪表操作实践：常用电工仪器仪表操作实践见表5.2.3。表5.2.3常用电工仪器仪表操作实践仪表名称操作项目标准流程误差分析数字万用表测量机床控制电路电阻1.断电后选择Ω挡，量程×100。2.红黑表笔接触端子，读取数值。3.记录：实测值560 Ω，理论值550 Ω，误差＋1.8%误差来源：表笔接触电阻示波器观测信号发生器波形1.预热5 min，CH1通道耦合选择“AC”。2.输入1 kHz正弦波，调整时基至1 ms/DIV。3.测量峰值：示波器显示3.2 V，信号发生器设置为3 V，误差＋6.7%误差来源：探头衰减系数设置信号发生器输出三角形波并验证1.选择“TRIANGLE”波形，频率500 Hz，幅度2 Vpp。2.用万用表交流电压挡测量，显示1.41 V（理论值1.414 V，误差−0.3%）万用表有效值计算误差任务三

认识常用电气元件及导线学习目标1.知识目标（1）了解电器元件的图形符号及文字符。（2）掌握数控机床常用电气元件的功能、结构及工作原理。（3）熟悉低压电气元件的主要技术参数。2.能力目标（1）能够正确掌握各种电气元件在电路中的作用。（2）能够识别和选用合适的低压电气元件。3.素质目标（1）树立安全第一的意识，严格遵守电气安全操作规程。（2）了解各种电气元件的安全使用注意事项。5.3.1常用电气元件

数控机床的电气控制电路是由多种控制电气元件构成，这些元器件协同工作，确保机床的精准运行。要深入理解、分析和设计数控机床的控制电路，首先需要掌握这些常用控制电气元器件的功能、图形符号、文字符号。

一、按

钮：在电路控制线路中，控制按钮是一种重要的手动电器。它的特点是能够在短时间内接通或分断小电流，但并不直接对主电路的通断进行控制。控制按钮主要在控制电路里发挥作用，通过发出“指令”来操控接触器、继电器等电器的线圈，使其得电或失电，进而实现对主电路或者电力拖动系统启动与停止的控制，最终改变整个系统的工作状态。控制按钮主要由按钮、复位弹簧和触头这些部分构成，其工作原理可参考图5.3.1。在未按下按钮1时，常开触头处于断开状态，常闭触头则通过与动触头相连而处于闭合状态。当按下按钮，动触头会先与常闭触头分离，随后与常开触头闭合。当松开按钮后，复位弹簧产生反作用力，使常开触头断开，常闭触头恢复到初始的闭合状态。

5.3.1常用电气元件

图5.3.1

按钮工作原理及图形符号二、行程开关

行程开关，也被叫作位置开关或者限位开关，如图5.3.2所示。它和按钮在作用与结构上有相似之处，不过其触点动作并非依靠手动操作，而是借助机械运动部件的碰撞来触发，以此实现控制电路的接通或断开。5.3.1常用电气元件

行程开关主要由操作机构、触点系统和外壳三部分组成。其种类丰富多样，按照机构类型一般可分为直动式、转动式和微动式三种。图5.3.2

行程开关结构及开关符号5.3.1常用电气元件

图5.3.3所示为一种微动行程开关，是一种具备瞬时动作和微小行程特性的灵敏开关，能够通过较小的作用力经过一定的行程，迅速驱动触头动作，从而实现电路的快速转换。根据其结构形式，微动行程开关主要分为摆杆型、滚珠短摆杆型和滚珠按钮型等。这种开关通常适用于空间狭小、电流较小的场合，如数控机床上的旋转刀架、脚踏开关等功能部件。其小巧的设计和灵敏的动作特性使其成为需要精确控制和快速响应的理想选择。图5.3.3微动开关外观5.3.1常用电气元件

三、熔断器：熔断器作为最为常用的短路保护电器，主要由熔体（包括熔片和熔丝）以及熔管构成。常见的低压熔断器类型多样，有RCIA型插入式熔断器、RLI型螺旋式熔断器、RM10型无填料封闭管式熔断器、RTO型有填料管式熔断器，还有RLS型螺旋式快速熔断器。螺旋式熔断器的结构如图5.3.4所示，熔断器的图形符号如图5.3.5所示。

图5.3.4

螺旋式熔断器的结构

图5.3.5

熔断器符号5.3.1常用电气元件

熔体一般由熔点较低的合金制成，使用时串联在被保护的电路中。正常情况下，熔体中流过的电流小于其额定电流，熔体不会熔断；但当电路或电气设备发生短路事故时，熔体中流过极大的短路电流，熔体因过热而在极短时间内自动熔断，使数控机床电路切断，从而达到了保护电路及电气设备的目的。

熔断器的选用，除了根据具体应用场合选择合适的结构形式外，关键在于选择熔体的额定电流，以确保熔断器在电路发生短路或严重过载时能够迅速熔断，从而有效保护电路和设备。熔体额定电流的选择主要需考虑以下几个方面：（1）负载电流：熔体的额定电流应略大于电路的正常工作电流，以确保熔断器在正常运行时不会误动作。（2）启动电流：对于电动机等具有较大启动电流的设备，需考虑启动时的瞬时电流，避免熔断器在启动过程中熔断。5.3.1常用电气元件

（3）短路电流：熔断器应能承受电路可能出现的最大短路电流，并在短路时迅速熔断，以切断故障电路。（4）环境温度：环境温度会影响熔断器的性能，高温环境下可能需要选择额定电流稍大的熔体。（5）设备特性：根据被保护设备的特性（如电动机、变压器、照明电路等），选择合适的熔断器类型和熔体额定电流。（6）分断能力：熔断器的分断能力应大于电路可能出现的最大故障电流，以确保其能够安全切断电路。5.3.1常用电气元件

四、热继电器：热继电器是一种通过电流的热效应来实现电路切断的保护装置，主要用于电动机或其他负载的过载保护，以及三相电动机的断相保护，如图5.3.6所示。其核心组成部分包括热元件、触点系统、动作机构、复位机构和整定电流装置等。图5.3.6

热继电器外形5.3.1常用电气元件

在实际使用中，热继电器的热元件需串联接入主电路，其常闭触点连接在控制电路里。热继电器中的双金属片是由两片热膨胀系数不同的合金辗压制成，受热后会发生弯曲，如图5.3.7所示。图5.3.7热继电器原理及图形符号5.3.1常用电气元件

当电动机正常运转时，双金属片虽因受热而膨胀弯曲，但弯曲幅度较小，此时常闭触点保持闭合状态。而当电动机出现过载情况时，流经热元件的电流会增大。经过一段预设时间后，热元件温度升高，双金属片受热弯曲的幅度显著增大，热继电器便会脱扣，也就是常闭触点断开。随后，通过相关控制电路和控制电器的动作，切断电动机的电源，从而实现保护功能。

热继电器动作之后，需要等待双金属片冷却下来才能进行复位操作。对于手动复位的热继电器，必须按下复位按钮才能使其复位；而自动复位的热继电器则能够自行完成复位。常见的热继电器有JR0、JR10等系列。在选择热继电器时，主要依据电动机的额定电流来确定热继电器的型号、热元件的电流等级以及整定电流等参数。5.3.1常用电气元件

五、中间继电器：中间继电器是一种电磁式控制元件，其工作原理基于电磁感应定律。当控制电路中的电流通过继电器的线圈时，产生的磁场吸引铁心上的动铁片，从而驱动触点系统动作，实现常开触点闭合或常闭触点断开，以此控制主电路的通断。中间继电器的结构通常包括线圈、铁心、动铁片、触点系统、复位弹簧和外壳等部分，如图5.3.8所示。线圈负责产生磁场，铁心和动铁片构成磁路，触点系统执行电路切换，复位弹簧确保继电器在断电后能恢复到初始状态，外壳则提供保护和固定内部元件。中间继电器广泛应用于自动化控制系统中，用于信号的放大、隔离和多路控制，其特点是动作迅速、可靠性高、使用寿命长。选用中间继电器时，主要考虑触点的类型和数量，以及励磁线圈的额定电压或电流值。5.3.1常用电气元件

图5.3.8

中间继电器原理及图形符号5.3.1常用电气元件

六、时间继电器：时间继电器是一种通过延时控制电路通断的电气装置，其核心功能是在输入信号后延迟预设时间再触发输出动作，主要分为电磁式、电子式、数字式和空气阻尼式四种类型。空气阻尼式时间继电器的工作原理基于空气通过小孔节流来实现延时动作。其结构主要由三部分组成：电磁系统、延时机构和触点，如图5.3.9所示。当吸引线圈通电时，动铁心和推板被线圈吸引而下移。然而，推杆和杠杆无法立即跟随衔铁一起下落，因为推杆的上端连接着气室中的橡皮膜。当推杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹陷，导致上气室的空气变得稀薄，从而使推杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间后，推杆下降到特定位置，通过杠杆推动延时触点动作，使得动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到触点完成动作的这段时间，即为继电器的延时时间。延时时间的长短可以通过调节延时调节螺钉来改变空气室进气孔的大小。根据触点系统的不同，时间继电器可以分为两种类型：通电延时型和断电延时型，如图5.3.10所示。5.3.1常用电气元件图5.3.9

空气阻尼式继电器原理

图5.3.10

时间继电器图形符号5.3.1常用电气元件

七、交流接触器：接触器是一种借助电磁吸力来操控触点闭合或断开的自动切换电器，通过这种方式能够实现电动机或其他负载电路的接通与切断。它具备控制容量大、适合频繁操作以及可进行远距离控制等显著优势。接触器可分为直流接触器和交流接触器两类。在继电接触器控制电路里，交流接触器的应用更为广泛，图5.3.11所示为交流接触器的主要结构和图形符号。

图5.3.11

交流接触器结构及图形符号5.3.1常用电气元件

交流接触器主要由电磁铁和触点两大部分构成。其中，电磁铁包含线圈、静铁心和动铁心。当给线圈通电时，会产生电磁吸力，这个吸力会将动铁心吸合，同时带动触点动作。具体来说，常闭触点会先断开，随后常开触点闭合；而当线圈断电时，电磁力消失，各触点会恢复到初始位置，此时常开触点先断开，常闭触点后闭合。交流接触器的触点可分为主触点和辅助触点。主触点的接触面积较大，并且配备了灭弧装置，能够通断较大的电流，一般为常开触点，常用于控制电动机的主电路；辅助触点的额定电流相对较小，有常开和常闭两种类型，主要用于通断控制电路。在选用交流接触器时，需要依据负载的具体要求来挑选主触点的额定电压和额定电流，同时也要考虑电磁线圈的额定电压以及常开、常闭触点的数量。5.3.1常用电气元件

八、断路器：低压断路器也称为自动空气断路器，简称为自动空气开关或者自动开关。它适用于不频繁地接通和断开负载电路，并且具备故障自动跳闸的功能。断路器主要由触头、灭弧装置、脱扣机构等部分组成，其功能相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合。在排除故障之后，它能够进行重合闸操作，无须更换元件。低压断路器的结构和工作原理如图5.3.13所示。在实际使用时，断路器的三副主触头串联在被控制的三相电路当中。当断路器开关闭合时，主触头处于闭合状态，此时电路处于接通状态。

当线路出现短路或者电流严重过载的情况时，电磁脱扣器的衔铁会被吸合，衔铁撞击杠杆，使得自由脱扣器的锁扣和搭钩分离。在分断弹簧的反作用力作用下，三副主触头分断，从而切断电源。5.3.1常用电气元件

图5.3.12

断路器结构及图形符号5.3.1常用电气元件

九、导线和电缆：

（一）导线种类：导线按材质可分为铜导线和铝导线。铜具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，是目前应用最广泛的导线材质；铝导线的导电性和导热性仅次于铜导线，但价格相对较低，常用于一些对成本要求较高的场合。导线按绝缘材料可分为塑料绝缘导线、橡胶绝缘导线和油纸绝缘导线等。塑料绝缘导线具有良好的绝缘性能、耐老化性能和机械性能，是目前应用最广泛的绝缘导线；橡胶绝缘导线具有良好的柔韧性和耐弯曲性能，常用于一些需要频繁移动的电气设备；油纸绝缘导线具有良好的绝缘性能和耐热性能，常用于高压电缆。导线按用途可分为动力导线、控制导线和信号导线等。动力导线用于传输电能，通常具有较大的截面积；控制导线用于控制电路的信号传递，通常具有较小的截面积；信号导线用于传输各种信号，如音频信号、视频信号等。5.3.1常用电气元件

（二）导线和电缆铺设：明敷：将导线或电缆直接敷设在建筑物的表面或支架上。明敷具有施工方便、检修容易等优点，但影响美观，且容易受到外界因素的影响。暗敷：将导线或电缆敷设在建筑物的墙壁、楼板、地面等内部。暗敷具有美观、安全等优点，但施工难度较大，检修不便。电缆桥架敷设：将电缆敷设在电缆桥架内。电缆桥架具有安装方便、整齐美观、散热良好等优点，适用于大量电缆的敷设。电缆沟敷设：将电缆敷设在电缆沟内。电缆沟具有散热良好、检修方便等优点，但占地面积较大，投资较高。5.3.1常用电气元件

（三）导线和电缆区别结构不同：导线通常