1、第一章设备电气控制与维修的基本知识第一节电工基本工艺一、电工常用工具在机械电气设备的安装、维护和检修过程中,必须具备一些常用的电工工具并掌握其正确的使用方法,才能够顺利进行电气设备的安装、维护和检修工作。电工常用工具见表1-1。二、电工基本操作技术电工基本操作技术的内容包括导线线头加工工艺、锡焊的方法、穿铁管布线和各种开关的操作方法等。2)绝缘导线。按绝缘导线的绝缘材料和用途的不同,分为塑料线、塑料护套线和各种电缆等。1.导线线头加工工艺(1)导线分类和用途机械电气设备常用的导线分电磁导线和绝缘导线两大类。图1-1用钢丝钳剥离导线塑料层的方法(3)绝缘导线线头绝缘层的剥削 剥削塑料线绝缘层可用
2、电工刀、钢丝钳或剥线钳进行。图1-2用电工刀剖剥导线塑料层的方法图1-3塑料护套层的剥离方法塑料护套线的护套层用电工刀剥削,如图1-3所示。2.锡焊的方法及注意事项使用电烙铁锡焊时必须将焊点焊透、焊牢,以减小连接点的接触电阻。要注意焊锡的熔化温度,焊液必须充分渗透,锡结晶部位要细而光滑。3.穿铁管布线的注意事项在进行机械设备的电气安装和维修时,布线多采取穿铁管敷设的方法。操作不当,易造成导线间或导线与地短路的故障。4.各种开关的操作方法1)瓷底胶盖刀开关的分、合操作均应敏捷利落。2)负荷开关(即铁壳开关)一般不可开盖合闸,以防电弧灼伤人体。3)手动自耦减压起动器合闸时用手柄操作三、电工仪表机械
3、电气设备的电量指示和机械设备电气维修所用的仪表,主要用来测量电路的电流、电压、电阻及绝缘电阻等,借以了解电气设备的性能、运行情况以及发生故障时各种电量参数的变化。1.电工仪表的分类电工仪表的种类很多,按测量方法分,有直接测量和比较测量两类。采用直接测量方法的仪表称为直读式仪表,可从表盘上读出电量的数值。采用比较测量方法的仪表是将被测电量与“较量仪器”中的已知标准电量进行比较,从而确定电量的大小。2.电工仪表符号电工仪表的表盘上面标有各种符号和文字,用以表示仪表的结构形状、测量对象、准确度等级、灵敏度、防磁防震度等。3.电工仪表的构造及工作原理机械电气设备电量指示和维修常用的仪表有磁电系仪表和电
4、磁系仪表。图1-4磁电系仪表的构造1马蹄形永久磁铁2软铁铁心3指针4零点调节器5盘形游丝6磁极7活动线圈8转轴(1)磁电系仪表的构造和原理 图1-5铝框产生的阻尼力矩图1-6电磁系仪表的构造1固定线圈2固定铁片3可动铁片4空气阻尼器5零点调节器6转轴7平衡重物8指针(2)电磁系仪表的构造和原理 4.常用电工仪表简介电工测量仪表的种类虽然很多,但实际中最常见的是测量基本电量的仪表。常用的电工仪表见表1-3。四、电气控制电路的图形符号及文字符号电气控制电路由各种电器元件组成,电气控制电路图用图形符号和文字符号表示。我国于1964年、1985年和1975年、1987年分别制订和颁布了电气控制电路图的
5、图形符号和文字符号的国家标准,表1-4是常用电气图形符号及文字符号的新旧对照表。五、电气控制电路原理图电气控制电路原理图是为了便于阅读与分析控制电路,根据简单清晰的原则,将原理图采用电器元件展开的形式来绘制。图1-7CW6132型普通卧式车床电气控制电路原理图六、电气安装图电气安装图用来表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置和接线情况,是为了安装电气设备和电器元件时进行配线或检修电气故障时服务的。电气安装图有电器位置图和电气互连图两部分。1.电器位置图电器位置图详细绘制出了电气设备零部件的安装位置。图中各电器代号应与有关电路图和电器清单上所有元器件代号相同,在图中往往留有10%以上的备用面
6、积及导线管(或槽)的位置.图1-8CW6132型普通卧式车床电器位置图2.电气互连接线图电气互连接线图用来表明电气设备各单元之间的接线关系。它清楚地表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接,是实际安装接线的依据,在具体施工和检修中能够起到电气原理电路图所起不到的作用,在生产现场得到了广泛应用。图1-9CW6132型普通卧式车床电气互连接线图第二节低压电器的基本知识一、低压电器的分类及组成低压电器通常是指工作在交流电压小于1.2kV、直流电压小于1.5kV的电路中,起接通、断开、保护、控制或调节作用的电气设备。低压电器种类繁多、规格齐全。通常,低压电器按下面三种方法进行分类:1.按低
7、压电器的用途分类 低压配电电器这类电器包括刀开关、转换开关、熔断器和断路器。它们主要用于低压配电系统中,对系统进行控制和保护,使系统在发生故障的情况下动作准确、工作可靠,当系统中出现短路电流时,其产生的热效应不会损坏电器。2.按低压电器的动作方式分类自控电器这类电器根据电器本身的参数变化或外来信号(如电流、电压、温度、压力、速度、热量等)自动接通、断开电路或使电动机进行正转、反转及停止等动作,如接触器及各种继电器等。3.按低压电器的执行机能分类有触点电器这类电器依靠触点进行接通、断开电路等动作,如接触器、继电器等。二、灭弧装置各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的。触点接通电路时,存
8、在接触电阻,从而引起触点温升。触点断开电路时,由于热电子发射和强电场的作用,使气体游离,从而在断开电路的瞬间产生电弧。开关电器在断开电路时产生的电弧,一方面使电路仍旧保持导通状态,延迟了电路的断开,另一方面会烧损触点,缩短电器的使用寿命。图1-10灭弧措施a)、b)、c)电动力灭弧d)磁吹灭弧e)、f)纵缝灭弧g)栅片灭弧1静触点2动触点3引弧角v1动触点移动速度v2电弧在电磁力作用下的移动速度图1-11熔断器的灭弧1熔管2端盖及接线板3熔片4硅砂三、电磁机构图1-12电磁机构示意图1线圈2弹簧3衔铁4铁心1.结构形式电磁机构由吸引线圈、铁心(也称静铁心或磁轭)和衔铁(也称动铁心)三部分组成,
9、如图1-12所示。其工作原理是:当线圈通入电流后,磁通通过铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路,如图1-12中虚线所示。衔铁受到电磁力被吸向铁心、但衔铁的运动受到反作用弹簧的拉力,故只有当电磁力大于弹簧反力时,衔铁才能可靠地被铁心吸住。电磁吸力应大于弹簧反力,以便吸牢,但吸力又不宜过大,过大会在吸合时使衔铁与铁心产生严重撞击。图1-13电磁铁心的结构形式a)U形b)、c)E形2.交流电磁铁的分磁环对于单相交流电磁机构,一般在铁心端面上安置一个铜制的分磁环(或称短路环),以便改善工作状况,如图1-14所示。因为电磁机构的磁通是交变的,而电磁吸力与磁通的平方成正比,当磁通为零时,吸力也为零,这时衔铁在
10、弹簧反力作用下被拉开,磁通大于零后,吸力增大,当吸力大于反力时,衔铁又吸合,在如此反复循环过程中,衔铁产生强烈的振动和噪声。图1-14交流电磁铁分磁环四、低压电器的主要参数因为电器要可靠地接通和断开被控电路,所以对电器提出了各种技术要求。例如,触点在断开电路时要有一定的耐压能力以防止漏电或绝缘击穿,因而电器应有额定电压这一基本参数。触点闭合时,要存在一定的接触电阻,负载电流在接触电阻上产生的压降和热量不应过大,因此对电器触点规定了额定电流值。五、接触器接触器是用来频繁接通和断开电动机或其他负载主电路的一种自动切换电器。它主要由触点系统、电磁机构及灭弧装置组成。接触器分交流接触器和直流接触器两大
11、类。1.接触器的主要技术数据和型号 主要技术数据接触器的主要技术数据有接触器额定电压、额定电流,接触器线圈额定电压,主触点接通与断开能力,接触器电气寿命与机械寿命,接触器额定操作频率,接触器线圈起动功率与吸持功率等。图1-15CJ2063型交流接触器结构示意图1动触点2静触点3衔铁4缓冲弹簧5电磁线圈6铁心7垫毡8触点弹簧9灭弧室10触点压力弹簧2.接触器的选用接触器使用广泛,但由于使用场合及控制对象的不同,接触器的操作条件与工作繁重程度也不同。因此,必须对控制对象的工作情况以及接触器性能有较全面的了解,才能作出正确的选择,保证接触器可靠运行并充分提高其技术经济效益。为此,应根据以下原则选用接
12、触器。3.接触器的维护接触器一旦发生故障,就会影响机械设备的正常工作,严重的甚至烧毁电动机,造成停车事故或危及人身安全。为此,应根据以下原则做好接触器的日常维护保养工作。4.接触器常见故障、产生原因及处理方法接触器可能出现的故障很多,表1-10列出了一些常见故障、故障原因及故障处理方法。六、继电器继电器是根据某一输入量来控制电路的“接通”与“断开”的自动切换电器。在电路中,继电器主要用来反映各种控制信号,从而改变电路的工作状态,实现既定的控制程序,达到预定的控制目的,同时也提供一定的保护。目前,继电器被广泛用于各种控制领域。1.电磁式继电器的主要技术参数和型号(1)主要技术参数电磁式继电器的主
13、要技术参数有额定参数、动作参数、整定值、返回系数、动作时间和消耗功率等。2.热继电器的主要技术参数和型号(1)主要技术参数热继电器的主要技术参数有额定电流、整定电流、电流调节范围、相数和热元件编号等。3.继电器的选用继电器的种类很多,也被广泛地应用于机械电气设备自动控制系统中,借助其来扩大控制电路的容量。因此,必须对其使用场合和控制对象的工作情况以及继电器性能有较全面的了解,才能正确选择继电器,保证继电器可靠运行并充分提高其技术经济效益。为此,应根据一定的原则选用继电器。4.继电器常见故障、产生原因及处理方法继电器经过长期的使用或者使用不当会造成故障或损坏,必须及时进行修理。在修理时,拆卸必须
14、小心仔细,要注意各零件的装配次序,千万不可硬拆、硬敲,以免造成不必要的损失。对于较复杂的部件,要做好各零件的位置的记录,以免修好之后忘记组装顺序而装不上去。第三节断路器与电动机的综合保护一、断路器的结构、原理及特点断路器相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合,是一种既能起手动开关作用,又能进行欠电压、失电压、过载短路保护的电器。图1-16断路器的原理图1弹簧2触点3锁键4搭钩5轴6过电流脱扣器7衔铁8杠杆9弹簧10衔铁11欠电压脱扣器12热脱扣器13双金属片二、断路器的技术参数及型号断路器的主要技术参数有:图1-17低压断路器的保护特性曲线1被保护对象的发热特性2低压断路器保护特性
15、三、漏电保护断路器漏电保护断路器是为了防止低压电路中发生人身触电和设备漏电等事故,而研制的一种新型电器。当人身触电或设备漏电时,断路器能够迅速切断故障电路,从而避免人身和设备受到危害。这种漏电断路器实际上是装有漏电保护元件的塑料外壳式断路器。常见的有电磁式电流动作型、电压动作型和晶体管(集成电路)电流动作型等断路器。图1-18电磁式电流动作型漏电保护断路器原理图四、断路器的选用及维护1.断路器的选用原则一般框架式断路器宜作主开关,其短路通断能力较高,且有短延时脱扣,可满足选择性保护要求。塑料外壳式断路器宜作支路开关,其短路通断能力一般较低,大都无短延时脱扣,不能满足选择性保护要求。2.断路器的
16、维护断路器在使用过程中,应该做好日常维护保养工作五、电动机多功能保护器工作原理由于过载、断相、短路和绝缘损坏都对电动机造成极大威胁,所以现在出现了许多电动机多功能保护装置。该装置将电动机的过载保护、断相及堵转保护、瞬动保护等功能融为一体,从而对电动机进行全面的综合保护。由于这种装置大都由电子电路组成,故体积小、性能可靠,在使用中取得了较好的效果。图1-19电动机多功能保护器原理图第四节机械设备电气故障的诊断方法和检修步骤一、机械设备电气故障的基本诊断方法机械设备电气控制电路出现的故障,由于机械设备的种类不同而有不同的特点,但对于各类机械设备的电气故障,都可以运用以下的基本诊断方法进行诊断检修。
17、1.直观法直观法是根据电气故障的外部表现,通过目测、鼻闻、耳听等手段,来检查、判断故障的方法。2.测量电压法在检修电气设备时,经常用测量电压值的方法来判断电器、电路的运行情况及故障原因。图1-20电压的分阶测量法图1-21电压的分段测量法图1-22电压的点测法在检修电气设备时,常需测量电路的电阻值。测量电阻的技巧称为测量电阻法。图1-23电阻的分阶测量法3.测量电阻法图1-24电阻的分段测量法4.对比法、置换元件法、逐步开路(或接入)法 对比法在检查机械设备的电气故障时,总要进行各种方法的测量和检查,把已得到的数据与图样资料及平时记录的正常参数相比较来判断故障。对无资料又无平时记录的电器,可与
18、同型号的完好电器相比较,来分析检查故障,这种检查方法称为对比法。5.强迫闭合法在排除机械设备电气故障时,经过直观检查后没有找到故障点,而手中又没有适当的仪表进行测量,可用一绝缘棒将有关继电器、接触器、电磁铁等用外力强行按下,使其常开触点或衔铁闭合,然后观察机械设备电气部分或机械部分出现的各种现象,如电动机从不转到转动,机械设备相应的机械部分从不动到正常运行等。利用这些外部现象的变化来判断故障点,这种方法叫做强迫闭合法。图1-25电动机单向旋转接触器控制电路图1-26异步电动机多支路自动控制电路图1-27局部短接法6.短接法机械设备电路或电器的故障归纳为六类,即短路、过载、断路、接地、接线错误和
19、电器的电磁、机械故障。这些故障中出现较多的为断路故障,它包括导线断路、虚连、松动、触点接触不良、焊接点虚焊、假焊、熔断器熔断等。对这类故障除用电阻法、电压法检查外,还有一种更为简便可靠的方法,就是短接法。方法是,用一根良好绝缘的导线,将所怀疑的断路部位短接起来,如短接到某处,电路工作恢复正常,说明该处断路。图1-28长短接法二、机械设备电气故障的检修步骤机械设备电气控制电路发生故障后,一般要按如下检修步骤检修电气电路的故障。1.熟悉机械设备电气系统维修图机械设备电气维修图包括机械设备电气原理图、电气箱(柜)内电器位置图、机械设备电气互连接线图及机械设备电器位置图。2.详细了解电气故障产生的经过
20、机械设备发生故障后,首先必须向操作者详细了解故障发生前设备的工作情况和故障现象(如响声、冒烟、火花等),询问故障前有哪些征兆,这对处理故障极为有益。3.分析故障情况,确定故障的可能范围知道了故障产生的经过以后,对照原理图进行故障情况分析,对比较复杂的机械设备电路,可把它分解成若干控制环节来分析,缩小故障范围,就能迅速地找出故障的确切部位。4.进行故障部位的外表检查故障的可能范围确定后,应对有关电器元件进行外观检查 5.试验机械设备的动作顺序和完成情况在外表检查中没有发现故障点时,或对故障还需进一步了解时,可采用试验方法对电气控制的动作顺序和完成情况进行检查。应先对故障可能部位的控制环节进行试验
21、,以缩短维修时间。此时只可操作某一个按钮或开关,观察电路中各继电器、接触器、各位置开关的动作是否符合规定要求,是否能完成整个循环过程。6.用仪表查找故障元件用仪表测量电器元件是否通路,电路是否有开路情况,电压、电流是否正常、平衡,这也是检查故障的有效措施。常用的电工仪表有万用表、兆欧表、钳形电流表、电桥等。7.总结经验、摸清故障规律每次排除故障后,应将机械设备的故障修复过程记录下来,总结经验,摸清并掌握机械设备电气电路故障规律。记录主要内容,包括设备名称、型号、编号、设备使用部门及操作者姓名、故障发生日期、故障现象、故障原因、故障元件、修复情况等。三、机械设备电气故障的检修经验任何事物都有它一
22、定的规律,机械设备电器及电路的故障也有它的规律性,如果掌握了这个规律,就能够比较快速准确地排除故障。1.区分易坏部位和不易坏部位要注意总结哪些部位,哪些电器元件、线段、用电设备及网路容易出现故障和容易损坏,遇到故障时,一般要先检查易坏的部位,然后再检查不易坏的部位,这样会少走弯路。易坏的部位和不易坏的部位见表1-25。2.牢记基本电路基本电路是复杂控制电路的基础,不但要知道这些电路的工作原理、故障分析方法,而且要熟记,这是排除机械设备电路故障的基本功之一。3.充分理解机械传动部分与电器的联锁关系从机械设备发展的趋势来看,机械部分与电器部分的联系越来越密切,在操纵机械的过程中,同时也操纵了电器。机械部分的故障有时反映为电器故障,电器故障也要影响到机械。有些故障很难分辨是机械原因还是电器原因,如果对它们之间的联锁关系没有充分的认识,是很难排除故障的。4.造成疑难故障的原因由于维修电工技术理论水平、实践经验与分析、检查方法的差异,在电气维修工作中会遇到难以排除的故障(称为疑难故障)。
