项目1 低压电器的选用与检修
任务1.1 开关电器的选用与检修
知识目标：了解开关电器的基本结构、分类及选用方法。
技能目标：掌握开关电器的安装及检修方法。
素养目标：培养学生养成自觉遵守安全及技能操作规程和认真负责、精心操作的工作习惯，以及团队合作意识。
重点和难点：开关电器的选用、安装调试及故障的排除。
解决方法：教师指导、实例演示、小组讨论、分组操作。
建议学时：2学时。
1.1.1 任务分析
开关电器常用于隔离、转换、接通及分断电路，可用于机床电路的电源开关、局部照明电路的开关，有时也可以用来直接对小容量电动机的起动、停止和正反转实施控制。通常使用的开关电器有刀开关、组合开关和低压断路器，如图1-1所示。
图1-1 开关电器
1.1.2 相关知识——开关、断路器
1.刀开关
刀开关是手动电器中结构最简单的一种，被广泛应用于各种配电设备和供电电路，一般用来作为电源的引入开关或隔离开关，也可用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的电路中。在电力拖动控制电路中最常用的是由刀开关和熔断器组合而成的负荷开关。
刀开关按极数划分有单极、双级和三极三种。
（1）开启式负荷开关
开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关，简称闸刀开关。主要用作隔离电源，也可用于不频繁地接通和分断容量较小的低压配电电路。适用于照明、电热设备及小容量电动机控制电路，供手动不频繁地接通和分断电路。
开启式负荷开关外形、结构与符号如图1-2所示。
图1-2 开启式负荷开关外形、结构与符号
1—上胶盖 2—下胶盖 3—插座 4—触刀 5—操作手柄
6—固定螺母 7—进线端 8—熔丝 9—触点座 10—底座 11—出线端
开启式负荷开关型号与含义如图1-3所示。
图1-3 型号与含义
（2）封闭式负荷开关（俗称铁壳开关）
封闭式负荷开关具有铸铁或铸钢制成的封闭外壳，其外形、结构图如图1-4所示。
图1-4 封闭式负荷开关外形、结构图
1—触刀 2—插座 3—熔断器 4—速断弹簧 5—转轴 6—操作手柄 7—进线口 8—出线口
封闭式负荷开关的型号含义如图1-5所示。
图1-5 型号与含义
2.组合开关（又称转换开关）
组合开关的作用：电源的引入开关；通断小电流电路；控制5kW以下电动机。
组合开关的分类：按极数分有单极、双极和三极，按层数分有三层、六层等。
组合开关的外形、结构与符号如图1-6所示。
图1-6 组合开关外形、结构与符号
1—手柄 2—转轴 3—弹簧 4—凸轮 5—绝缘垫板
6—动触片 7—静触片 8—接线柱 9—绝缘杆
组合开关的型号与含义如图1-7所示。
图1-7 型号与含义
3.低压断路器
低压断路器俗称自动开关或空气开关，用于低压配电电路中不频繁的通断控制。在电路发生短路、过载或欠电压等故障时能自动分断故障电路，是一种控制兼保护电器。
低压断路器工作原理：断路器是靠操作机构手动或电动合闸的，触点闭合后，自由脱扣机构将触点锁在合闸位置上。当电路发生上述故障时，通过各自的脱扣器使自由脱扣机构动作，自动跳闸以实现保护作用。分励脱扣器则作为远距离控制分断电路之用。过电流脱扣器用于电路的短路和过电流保护，当电路的电流大于整定的电流值时，过电流脱扣器所产生的电磁力使挂钩脱扣，动触点在弹簧的拉力下迅速断开，实现断路器的跳闸功能。
低压断路器分类：油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器。
低压断路器外形、结构与符号如图1-8所示。
图1-8 断路器外形、结构与符号
1.1.3 任务实施
需准备的元器件和工具清单见表1-1。
表1-1 元器件和工具清单
1.刀开关的选用与安装
（1）刀开关选用
1）用于照明和电热负载时，选用额定电压220V或250V，额定电流不小于电路所有负载额定电流之和的双极开关。
2）用于控制电动机的直接起动和停止时，选用额定电压380V或500V，额定电流不小于电动机额定电流3倍的三极开关。
（2）安装与使用
1）开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，且处于合闸状态时手柄应朝上，不允许倒装或平装，以防发生误合闸事故。
2）开启式负荷开关控制照明和电热负载使用时，要装接熔断器作短路和过载保护。
3）更换熔体时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。
4）在分闸和合闸操作时，动作应迅速，使电弧尽快熄灭。
（3）常见故障及处理方法
开启式负荷开关的常见故障及处理方法见表1-2。
表1-2 开启式负荷开关的常见故障及处理方法
2.组合开关的选用与安装
（1）组合开关的选用
组合开关应根据电源种类、电压等级、所需触点数、接线方式和负载容量进行选用。
1）用于照明或电热电路时，组合开关的额定电流应等于或大于电路中各负载电流的总和。
2）用于直接控制异步电动机的起动和正反转时，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
（2）组合开关的安装与使用
1）HZ10系列组合开关应安装在控制箱（或壳体）内，其操作手柄最好装在控制箱的前面或侧面。开关为断开状态时应使手柄在水平旋转位置。HZ3系列组合开关外壳上的接地螺钉应可靠接地。
2）若需在箱内操作，开关最好装在箱内右上方，并且在它的上方不安装其他电器，否则应采取隔离或绝缘措施。
3）组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。用于控制异步电动机的正反转时，必须在电动机完全停止转动后才能反向起动，且每小时的接通次数不能超过15～20次。
4）当操作频率过高或负载功率因数较低时，大容量的开关按低容量的来使用，以延长其使用寿命。
5）组合开关接线时，应将开关两侧进出线中的一相互换，并看清开关接线端标记，切忌接错，以免产生电源两相短路故障。
（3）常见故障及处理方法
组合开关的常见故障及处理方法见表1-3。
表1-3 组合开关的常见故障及处理方法
3.低压断路器的选用与安装
（1）低压断路器的选用
1）低压断路器的额定电压和额定电流应不小于电路的正常工作电压和计算负载电流。
2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。
3）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。用于控制电动机的断路器，其瞬时脱扣整定电流可按下式选取：
IZ≥KIst
式中，K为安全系数，可取1.5～1.7；Ist为电动机的起动电流。
4）欠电压脱扣器的额定电压应等于电路的额定电压。
5）断路器的极限通断能力应不小于电路最大短路电流。
（2）低压断路器的安装与使用
1）低压断路器应垂直于配线板安装，电源引线应接到上端，负载引线接到下端。
2）低压断路器用作电源总开关或电动机的控制开关时，在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器等，以形成明显的断开点。
3）低压断路器在使用前应将脱扣器工作面的防锈油脂擦干净；各脱扣器动作值一经调整好，不允许随意变动，以免影响其动作。
4）使用过程中若遇分断短路电流，应及时检查触点系统，若发现电灼烧痕迹，应及时修理或更换。
5）断路器上的积尘应定期清除，并定期检查各脱扣器动作值，给操作机构添加润滑剂。
（3）常见故障及处理方法
低压断路器的常见故障及处理方法见表1-4。
表1-4 低压断路器的常见故障及处理方法
1.1.4 任务考评
根据班级人数先分组，然后进行任务实施，实施过程中的考评细节参见表1-5。
表1-5 任务考评
注：8S素养是整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SAFETY）、节约（SAVE）、学习（STUDY）8个项目。
思考：
（1）如何选用低压断路器？安装时应注意哪些？
（2）刀开关常见故障及检修方法是什么？
1.1.5 课后习题
1.刀开关的结构和工作原理是什么？
2.刀开关应如何安装？为什么？
3.低压断路器的作用是什么？分为哪两类？由什么组成？