項目6低壓電器與控制電路項目導(dǎo)讀電力牽引系統(tǒng)是城軌列車行進(jìn)的能量來源，其功能主要依靠三相異步電動機(jī)的主電路和控制電路來實現(xiàn)。其中，三相異步電動機(jī)的主電路主要由三相異步電動機(jī)和三相正弦交流電源組成，用于將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；控制電路主要由熔斷器、繼電器、行程開關(guān)等低壓電器組成，用于控制三相異步電動機(jī)的啟動、停止、正反轉(zhuǎn)等動作?？梢哉f，三相異步電動機(jī)控制電路決定了三相異步電動機(jī)是否運(yùn)行，以及以何種方式運(yùn)行。因此，為幫助學(xué)生更好地掌握三相異步電動機(jī)的控制方法，本項目將詳細(xì)介紹控制電路常用低壓電器，并在此基礎(chǔ)上對三相異步電動機(jī)基本控制電路的功能、原理及特點展開介紹。知識目標(biāo)0102掌握常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、類型及電氣符號。掌握三相異步電動機(jī)的控制方式及原理。03熟悉三相異步電動機(jī)不同控制方式的特點及注意事項。能力目標(biāo)0201能夠?qū)崿F(xiàn)三相異步電動機(jī)的啟動控制、調(diào)速控制及制動控制。能夠?qū)崿F(xiàn)三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。思政目標(biāo)020103養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、追求卓越的工匠精神。養(yǎng)成腳踏實地、求真務(wù)實的工作作風(fēng)。厚植愛國愛黨、服務(wù)人民的社會主義情懷。CONTENTS1常用低壓電器2三相異步電動機(jī)控制電路常用低壓電器任務(wù)6.1任務(wù)引入在電能的產(chǎn)生、輸送、分配和應(yīng)用過程中，起著通斷、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)作用的電氣設(shè)備稱為電器。其中，工作電壓為工頻交流1000V及以下或直流1500V及以下的電器稱為低壓電器；反之，則稱為高壓電器。低壓電器品種繁多，構(gòu)造各異，在城市軌道交通系統(tǒng)中有著各式各樣的應(yīng)用。那么，常用低壓電器有哪些？這些低壓電器又能夠起到什么樣的作用呢？6.1.1負(fù)荷開關(guān)開啟式負(fù)荷開關(guān)（又稱閘刀開關(guān)或膠殼刀開關(guān)）的結(jié)構(gòu)較為簡單，主要由觸刀（動觸頭）、刀座（靜觸頭）和絕緣底座組成。如圖6-1所示為開啟式負(fù)荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號。01開啟式負(fù)荷開關(guān)（a）結(jié)構(gòu)示意圖

（b）電氣符號圖6-1開啟式負(fù)荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號02封閉式負(fù)荷開關(guān)（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電氣符號圖6-2封閉式負(fù)荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號6.1.1負(fù)荷開關(guān)封閉式負(fù)荷開關(guān)（又稱鐵殼開關(guān)）主要由開關(guān)蓋、觸刀開關(guān)、操作手柄和熔斷器等組成。其中，觸刀開關(guān)帶有滅弧裝置，能夠通斷負(fù)荷電流；熔斷器可用于切斷短路電流。封閉式負(fù)荷開關(guān)有以下兩個特點。（1）采用儲能合閘方式。（2）設(shè)有連鎖裝置,起到安全保護(hù)的作用。6.1.2組合開關(guān)組合開關(guān)是一種轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要用于電源引入或小功率電動機(jī)的直接啟動、停止、正反轉(zhuǎn)等控制電路。如圖6-3所示為HZ10系列組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號。（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電氣符號圖6-3HZ10系列組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號6.1.3低壓斷路器低壓斷路器（又稱自動空氣開關(guān)）是一種常用的低壓保護(hù)電器，具有短路保護(hù)、過載保護(hù)和失壓保護(hù)等功能。如圖6-4所示為低壓斷路器的工作原理圖和電氣符號。低壓斷路器主要由觸頭、滅弧裝置（圖中未畫出）和保護(hù)裝置等組成。低壓斷路器的觸頭靠操作機(jī)構(gòu)手動或電動閉合。（a）工作原理圖

（b）電氣符號圖6-4低壓斷路器的工作原理圖和電氣符號6.1.4熔斷器（a）瓷插式熔斷器（b）螺旋式熔斷器（c）電氣符號圖6-5常用熔斷器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉、控制有效的短路保護(hù)電器。熔斷器主要由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）組成。如圖6-5所示為常用熔斷器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號。6.1.4熔斷器針對不同的電路，熔體的選擇方法如下:6.1.5繼電器繼電器是一種自動控制電器，它能夠根據(jù)某種物理量的變化，自動接通或切斷電路。根據(jù)受控物理量的不同，繼電器可分為熱繼電器、時間繼電器和速度繼電器等類型。熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)自動切斷電路，可實現(xiàn)對電動機(jī)的過載保護(hù)、缺相保護(hù)、三相電流不平衡保護(hù)等功能，使電動機(jī)免受過電流的危害。如圖6-6所示為熱繼電器的工作原理圖和電氣符號。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭三部分組成。1．熱繼電器（a）工作原理圖（b）電氣符號圖6-6熱繼電器的工作原理圖和電氣符號6.1.5繼電器時間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實現(xiàn)延時控制的控制電器，有空氣式、電動式、電子式之分。其中，空氣式時間繼電器利用空氣阻尼原理實現(xiàn)延時控制，在正弦交流電路中較為常用，其工作原理圖和電氣符號如圖6-7所示。2．時間繼電器（a）工作原理圖（b）通電延時繼電器的電氣符號（c）斷電延時繼電器的電氣符號圖6-7空氣式時間繼電器的工作原理圖和電氣符號6.1.5繼電器速度繼電器是利用轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速來切換電路的自動電器，主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸頭三部分組成，常用于籠型三相異步電動機(jī)的反接制動電路。如圖6-8所示為速度繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號。3．速度繼電器（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電氣符號圖6-8速度繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號6.1.6按鈕按鈕是一種短時接通或切斷小電流電路的電器，它可通過控制接觸器、繼電器等低壓電器的工作來實現(xiàn)對主電路的控制。如圖6-9所示為按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號。按鈕可分為單按鈕和復(fù)合按鈕兩種。（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電氣符號圖6-9按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號6.1.7交流接觸器接觸器是一種接通或切斷交直流主電路的開關(guān)電器，能夠?qū)崿F(xiàn)對電動機(jī)、電容器、電阻爐、照明器具等電力負(fù)載的遠(yuǎn)距離控制。根據(jù)主觸頭通過電流類型的不同，接觸器可分為直流接觸器和交流接觸器兩種。（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）電氣符號圖6-10交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號如圖6-10所示為交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號。交流接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭、滅弧裝置（圖中未畫出）和其他部分組成。（1）電磁機(jī)構(gòu)包括線圈、鐵芯和銜鐵。（2）觸頭包括主觸頭和輔助觸頭。（3）其他部分包括絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)和傳動機(jī)構(gòu)等。6.1.8行程開關(guān)行程開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的作用與按鈕相同，它通過機(jī)械碰撞使其觸頭動作，從而實現(xiàn)對電路通斷的控制。根據(jù)外形的不同，行程開關(guān)可分為按鈕式、旋轉(zhuǎn)式等。（a）按鈕式（b）單輪旋轉(zhuǎn)式（c）雙輪旋轉(zhuǎn)式（d）電氣符號圖6-10交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖和電氣符號任務(wù)實施----檢測常用低壓電器任務(wù)準(zhǔn)備實驗器材準(zhǔn)備：萬用表1塊，常用電工工具1套，按鈕1個，行程開關(guān)1個。實施步驟（1）老師向?qū)W生演示按鈕和行程開關(guān)的拆裝步驟。（2）學(xué)生兩人一組，拆裝按鈕。實驗數(shù)據(jù)記錄，填入表6-1中，見教材。（3）學(xué)生兩人一組，拆裝行程開關(guān)。實驗數(shù)據(jù)記錄，填入表6-2中，見教材老師根據(jù)學(xué)生的實際表現(xiàn)情況進(jìn)行評分，并將評分結(jié)果填入表6-3中。表6-3常用低壓電器的檢測評分表任務(wù)評價序號內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)分值得分1總體表現(xiàn)遵守課堂紀(jì)律和實訓(xùn)規(guī)定，服從老師管理，主動思考并積極參與討論，否則酌情扣分20分

2實際操作拆裝、組裝還原步驟正確，否則每錯1處扣5分20分

3實施結(jié)果表6-1、表6-2中的記錄結(jié)果準(zhǔn)確，否則每錯1處扣5分50分

4安全文明作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，否則每錯1處扣5分；不得損壞儀器、儀表，否則扣10分10分

總分

三相異步電動機(jī)控制電路任務(wù)6.2任務(wù)引入為向出行不便的乘客提供便利，除電動扶梯外，地鐵站還配有升降電梯。升降電梯的運(yùn)行主要通過對三相異步電動機(jī)的控制來實現(xiàn)。例如，三相異步電動機(jī)的調(diào)速控制可用來實現(xiàn)升降電梯的加速或減速，三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制可用來實現(xiàn)升降電梯的上行或下行。那么，三相異步電動機(jī)的基本控制電路有哪些？這些基本控制電路又是如何工作的呢？電氣原理圖是工程技術(shù)的一種通用語言，可以用來表達(dá)電氣設(shè)備的工作原理、各部件的作用及相互關(guān)系。簡單的電氣原理圖一般包含主電路、控制電路等，如圖6-12所示。其中，主電路是強(qiáng)電流通過的部分，主要包含電源及三相異步電動機(jī)繞組等；控制電路是弱電流通過的部分，主要由各類低壓電器組成。6.2.1三相異步電動機(jī)的電氣原理圖圖6-12簡單的電氣原理圖三相異步電動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程稱為三相異步電動機(jī)的啟動。在實際應(yīng)用中，籠型三相異步電動機(jī)和繞線型三相異步電動機(jī)較為常見。其中，籠型三相異步電動機(jī)通常采用直接啟動或降壓啟動；繞線型三相異步電動機(jī)則可采用直接啟動、轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動等。6.2.2三相異步電動機(jī)的啟動控制（1）直接啟動（又稱全壓啟動）是指通過閘刀開關(guān)或接觸器將三相異步電動機(jī)與額定電壓電源相連的啟動方法。直接啟動具有操作簡單、設(shè)備少、投資少等優(yōu)點，但其啟動電流較大、啟動轉(zhuǎn)矩小，只適用于小容量三相異步電動機(jī)（7.5kW以下）。6.2.2三相異步電動機(jī)的啟動控制（2）降壓啟動是指在啟動三相異步電動機(jī)時，降低定子繞組兩端的電壓，并在啟動結(jié)束后將定子繞組兩端的電壓增大到額定值的啟動方法。降壓啟動只適用于空載或輕載啟動的三相異步電動機(jī)。常用的降壓啟動方法有Y-△降壓啟動和自耦變壓器降壓啟動兩種。（3）轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動是指在轉(zhuǎn)子電路中接入電阻，從而減小啟動電流、提高啟動轉(zhuǎn)矩的啟動方法。該方法適用于啟動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)設(shè)備，如鍛壓機(jī)、起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等。6.2.2三相異步電動機(jī)的啟動控制（4）轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動與轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動類似，是在轉(zhuǎn)子電路中接入頻敏變阻器的啟動方法。頻敏變阻器是鐵損很大的三相電抗器，其等效阻抗的大小隨三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而自動且連續(xù)地減小。6.2.2三相異步電動機(jī)的啟動控制電路的工作原理詳見教材p169圖6-13Y-△降壓啟動控制電路6.2.3三相異步電動機(jī)的調(diào)速控制6.2.3三相異步電動機(jī)的調(diào)速控制圖6-14變極調(diào)速控制電路如圖6-14所示為變極調(diào)速控制電路。電路的工作原理詳見教材p169。6.2.4三相異步電動機(jī)的制動控制三相異步電動機(jī)的制動方法可分為機(jī)械制動和電氣制動兩種。其中，電氣制動又可分為能耗制動、反接制動等。如圖6-15所示為反接制動控制電路。電路的工作原理詳見教材。圖6-15反接制動控制電路6.2.5三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制圖6-16接觸器無互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路由三相異步電動機(jī)的工作原理可知，三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制可通過改變其電源相序來實現(xiàn)。如圖6-16所示為接觸器無互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路。電路的工作原理詳見教材。任務(wù)實施----調(diào)試三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路任務(wù)準(zhǔn)備實驗器材準(zhǔn)備：交流電壓表、萬用表各1塊，三相正弦交流電源（220V）1臺，三相異步電動機(jī)1臺，交流接觸器2個，按鈕、熔斷器（15A）各3個，熱繼電器1個，熔斷器（2A）2個，導(dǎo)線若干。實施步驟1．交流接觸器互鎖的正反轉(zhuǎn)控制圖6-17接觸器互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路

實施步驟2．按鈕、接觸器雙重互鎖的正反轉(zhuǎn)控制圖6-18按鈕、接觸器雙重互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路（1）根據(jù)圖6-18所示電路，將各類實驗器材連接起來。（2）-（7）步驟詳見教材p174老師根據(jù)學(xué)生的實際表現(xiàn)情況進(jìn)行評分，并將評分結(jié)果填入表6-