項目6低壓電器與控制電路項目導讀電力牽引系統是城軌列車行進的能量來源，其功能主要依靠三相異步電動機的主電路和控制電路來實現。其中，三相異步電動機的主電路主要由三相異步電動機和三相正弦交流電源組成，用于將電能轉換為機械能；控制電路主要由熔斷器、繼電器、行程開關等低壓電器組成，用于控制三相異步電動機的啟動、停止、正反轉等動作。可以說，三相異步電動機控制電路決定了三相異步電動機是否運行，以及以何種方式運行。因此，為幫助學生更好地掌握三相異步電動機的控制方法，本項目將詳細介紹控制電路常用低壓電器，并在此基礎上對三相異步電動機基本控制電路的功能、原理及特點展開介紹。知識目標0102掌握常用低壓電器的結構、類型及電氣符號。掌握三相異步電動機的控制方式及原理。03熟悉三相異步電動機不同控制方式的特點及注意事項。能力目標0201能夠實現三相異步電動機的啟動控制、調速控制及制動控制。能夠實現三相異步電動機的正反轉控制。思政目標020103養成科學嚴謹、追求卓越的工匠精神。養成腳踏實地、求真務實的工作作風。厚植愛國愛黨、服務人民的社會主義情懷。CONTENTS1常用低壓電器2三相異步電動機控制電路常用低壓電器任務6.1任務引入在電能的產生、輸送、分配和應用過程中，起著通斷、控制、調節和保護作用的電氣設備稱為電器。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，構造各異，在城市軌道交通系統中有著各式各樣的應用。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負荷開關開啟式負荷開關（又稱閘刀開關或膠殼刀開關）的結構較為簡單，主要由觸刀（動觸頭）、刀座（靜觸頭）和絕緣底座組成。如圖6-1所示為開啟式負荷開關的結構示意圖和電氣符號。01開啟式負荷開關（a）結構示意圖

（b）電氣符號圖6-1開啟式負荷開關的結構示意圖和電氣符號02封閉式負荷開關（a）結構示意圖（b）電氣符號圖6-2封閉式負荷開關的結構示意圖和電氣符號6.1.1負荷開關封閉式負荷開關（又稱鐵殼開關）主要由開關蓋、觸刀開關、操作手柄和熔斷器等組成。其中，觸刀開關帶有滅弧裝置，能夠通斷負荷電流；熔斷器可用于切斷短路電流。封閉式負荷開關有以下兩個特點。（1）采用儲能合閘方式。（2）設有連鎖裝置,起到安全保護的作用。6.1.2組合開關組合開關是一種轉換開關，主要用于電源引入或小功率電動機的直接啟動、停止、正反轉等控制電路。如圖6-3所示為HZ10系列組合開關的結構示意圖和電氣符號。（a）結構示意圖（b）電氣符號圖6-3HZ10系列組合開關的結構示意圖和電氣符號6.1.3低壓斷路器低壓斷路器（又稱自動空氣開關）是一種常用的低壓保護電器，具有短路保護、過載保護和失壓保護等功能。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）和保護裝置等組成。低壓斷路器的觸頭靠操作機構手動或電動閉合。（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常用熔斷器的結構示意圖和電氣符號熔斷器是一種結構簡單、使用方便、價格低廉、控制有效的短路保護電器。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構示意圖和電氣符號。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，它能夠根據某種物理量的變化，自動接通或切斷電路。根據受控物理量的不同，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自動切斷電路，可實現對電動機的過載保護、缺相保護、三相電流不平衡保護等功能，使電動機免受過電流的危害。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械原理實現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軸的轉速來切換電路的自動電器，主要由轉子、定子和觸頭三部分組成，常用于籠型三相異步電動機的反接制動電路。如圖6-8所示為速度繼電器的結構示意圖和電氣符號。3．速度繼電器（a）結構示意圖（b）電氣符號圖6-8速度繼電器的結構示意圖和電氣符號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對主電路的控制。如圖6-9所示為按鈕的結構示意圖和電氣符號。按鈕可分為單按鈕和復合按鈕兩種。（a）結構示意圖（b）電氣符號圖6-9按鈕的結構示意圖和電氣符號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電器，能夠實現對電動機、電容器、電阻爐、照明器具等電力負載的遠距離控制。根據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）結構示意圖（b）電氣符號圖6-10交流接觸器的結構示意圖和電氣符號如圖6-10所示為交流接觸器的結構示意圖和電氣符號。交流接觸器主要由電磁機構、觸頭、滅弧裝置（圖中未畫出）和其他部分組成。（1）電磁機構包括線圈、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、短路環和傳動機構等。6.1.8行程開關行程開關（又稱限位開關）的作用與按鈕相同，它通過機械碰撞使其觸頭動作，從而實現對電路通斷的控制。根據外形的不同，行程開關可分為按鈕式、旋轉式等。（a）按鈕式（b）單輪旋轉式（c）雙輪旋轉式（d）電氣符號圖6-10交流接觸器的結構示意圖和電氣符號任務實施----檢測常用低壓電器任務準備實驗器材準備：萬用表1塊，常用電工工具1套，按鈕1個，行程開關1個。實施步驟（1）老師向學生演示按鈕和行程開關的拆裝步驟。（2）學生兩人一組，拆裝按鈕。實驗數據記錄，填入表6-1中，見教材。（3）學生兩人一組，拆裝行程開關。實驗數據記錄，填入表6-2中，見教材老師根據學生的實際表現情況進行評分，并將評分結果填入表6-3中。表6-3常用低壓電器的檢測評分表任務評價序號內容評分標準分值得分1總體表現遵守課堂紀律和實訓規定，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實施結果表6-1、表6-2中的記錄結果準確，否則每錯1處扣5分50分

4安全文明作業嚴格執行安全操作規程，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

三相異步電動機控制電路任務6.2任務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。升降電梯的運行主要通過對三相異步電動機的控制來實現。例如，三相異步電動機的調速控制可用來實現升降電梯的加速或減速，三相異步電動機的正反轉控制可用來實現升降電梯的上行或下行。那么，三相異步電動機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的一種通用語言，可以用來表達電氣設備的工作原理、各部件的作用及相互關系。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，主電路是強電流通過的部分，主要包含電源及三相異步電動機繞組等；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的電氣原理圖圖6-12簡單的電氣原理圖三相異步電動機從靜止狀態過渡到穩定運行狀態的過程稱為三相異步電動機的啟動。在實際應用中，籠型三相異步電動機和繞線型三相異步電動機較為常見。其中，籠型三相異步電動機通常采用直接啟動或降壓啟動；繞線型三相異步電動機則可采用直接啟動、轉子繞組串電阻啟動、轉子繞組串頻敏變阻器啟動等。6.2.2三相異步電動機的啟動控制（1）直接啟動（又稱全壓啟動）是指通過閘刀開關或接觸器將三相異步電動機與額定電壓電源相連的啟動方法。直接啟動具有操作簡單、設備少、投資少等優點，但其啟動電流較大、啟動轉矩小，只適用于小容量三相異步電動機（7.5kW以下）。6.2.2三相異步電動機的啟動控制（2）降壓啟動是指在啟動三相異步電動機時，降低定子繞組兩端的電壓，并在啟動結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。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）轉子繞組串電阻啟動是指在轉子電路中接入電阻，從而減小啟動電流、提高啟動轉矩的啟動方法。該方法適用于啟動轉矩較大的生產設備，如鍛壓機、起重機、卷揚機等。6.2.2三相異步電動機的啟動控制（4）轉子繞組串頻敏變阻器啟動與轉子繞組串電阻啟動類似，是在轉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轉速的升高而自動且連續地減小。6.2.2三相異步電動機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的調速控制6.2.3三相異步電動機的調速控制圖6-14變極調速控制電路如圖6-14所示為變極調速控制電路。電路的工作原理詳見教材p169。6.2.4三相異步電動機的制動控制三相異步電動機的制動方法可分為機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的正反轉控制圖6-16接觸器無互鎖的正反轉控制電路由三相異步電動機的工作原理可知，三相異步電動機的正反轉控制可通過改變其電源相序來實現。如圖6-16所示為接觸器無互鎖的正反轉控制電路。電路的工作原理詳見教材。任務實施----調試三相異步電動機的正反轉控制電路任務準備實驗器材準備：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，導線若干。實施步驟1．交流接觸器互鎖的正反轉控制圖6-17接觸器互鎖的正反轉控制電路

實施步驟2．按鈕、接觸器雙重互鎖的正反轉控制圖6-18按鈕、接觸器雙重互鎖的正反轉控制電路（1）根據圖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老師根據學生的實際表現情況進行評分，并將評分結果填入表6-