家庭用电安装知识(上)
电和人民群众的文化生活紧紧相连,随着生活水平的不断提高,住宅越来越高档豪华,家用电器越来越多,家庭用电安装的质量问题越来越重要,如果设计上不合理,质量上达不到要求,频繁的故障会给你温馨的家庭带来无穷尽的烦恼。
本文根据国家相关标准,个人实践经验,参考有关资料,就家庭用电的总体规划、材料选择、质量要求、注意事项等,作常规性探索论述,供朋友们参考,对其中的谬误、不全面的地方,欢迎朋友们批评指导,互相学习提高。
一、总开关
家庭用电安装,要有一个总开关,家里面用电设备异常或需要停电检修时,能及时的拉开闸刀。现在的家庭用电供电部门管理的配电箱里已经安装了总开关(用户可以自己合上或断开),室内安装普遍采用了多回路布线,各回路都有独立的断路器(空气开关)保护,总开关已经失去了意义,没有必要再安装一个总开关。但用户要根据配电箱里已有的设备,设计自己的安装方案。
常用来作总开关的开关有:
1、瓷插式熔断器,工业上使用的熔断器很多,但只有瓷插式熔断器适合家庭使用,瓷插式熔断器的优点是体积小,成本低,换保险丝方便,短路保护可靠,检修停电时有明显的断开点;缺点是没有过载保护,停电和换保险丝时要取下瓷盖,普通百姓操作有一定难度,现在已经基本上没人采用。
2、胶木闸刀,胶木闸刀的优点是成本低,短路保护可靠,检修停电时有明显的断开点送电停电优于瓷插式熔断器,合上或拉开即可;缺点是没有过载保护,保险丝熔断后换保险丝麻烦。由于现在家庭都装有断路器保护,胶木闸刀只是一个二次保护或检修开关的作用,所以也有不少的供电部门在电表箱里用胶木闸刀做总开关。
3、低压断路器(空气开关),低压断路器比起胶木闸刀价格要贵些,但低压断路器同时具有过载保护和短路保护功能,自动跳闸后合上或稍等片刻合上就继续供电,而且比较可靠,所以家用总开关、分开关用低压断路器都是首选;低压断路器的缺点是结构复杂,短路保护和过载保护有可能会失效,断开时没有直接的断开点,不能作为检修开关。
4、漏电保护器,家庭的回路如果安装了合格的漏电保护器,不但能保护人的触电安全,而且能基本证明你的家电和线路是正常的,没有严重的漏电现象。
家庭安装了漏电保护器的要注意,安装了漏电保护器不等于就万无一失,即使是质量好的漏电保护器也不能保证可靠跳闸,漏电保护器是按泄漏电流大小来设计跳闸的,技术上虽然有一定的准确性,但触电对人的伤害是变化的,同样的电流,对不同的人、不同的时间地点、不同的环境等对人的伤害是不一样的;同样的电流,对有些人可能一点感觉都没有,对有些人会被吓一跳,对有些人会有致命的危险,所以漏电保护器只能是一种辅助保护或重复保护,不能作为家庭的防触电主保护。
家庭用电的主保护是靠可靠的接地装置来实现的,普通老百姓没有人乱去摸电线和导电体,甚至绝缘线也不会去乱摸的,但洗衣机、冰箱等电器人经常要接触,如果漏电,危险性就大,所以金属外壳的家电一定要使用合格的三线插头,接地极和插座的接地极紧密相连,把可能的漏电引入大地,保障人身安全。
另外,不是每个家庭都可以在总线上安漏电保护器的,旧房屋和旧家电,漏电的可能性大,新房子的厨房、卫生间、外墙和顶层等,有时也会浸水,线路经过这些地段或开关插座安在潮湿地段,可能漏电跳闸。我们在农网改造时每户的配电箱是漏电保护器配瓷插式熔断器,半年后,好多漏电保护器都拆掉了,农户们自用的饲料机等劣质产品多,漏电严重,一用漏电保护器就跳闸,农民们只有把漏电保护器拆掉,那些没有拆的,是没有劣质机或漏电保护器失控(不会跳闸)。
5、漏电保护断路器,空气开关和漏电断路器组合在一起,就是漏电保护断路器,这是一种较完美的保护电器,有漏电保护,过载保护和短路保护,是高标准住房、豪华住房和城镇居民高档次住房首选的总开关。住这些房屋的,用的电器、安装的材料、工艺等都是高档次的,房屋渗漏的机会要少些,电器的整体绝缘水平要高些,不容易引起漏电保护断路器跳闸。
二、三性原则
“三性原则”是家庭装修的重要原则,也是家庭线路敷设的重要原则,三性就是“安全性”“实用性”和“装饰性”。
家庭用电,无论是电器的使用、线路的敷设,首先要保证的就是“安全性”,电能源使用不当、设备老化及种种无法确知的意外因素等,都可能形成对生命财产的损失。对于安全,没有绝对的,即使是符合国家标准的产品,也可能因各种原因发生用电事故。优质的家用电气产品,各方面性能一般都远高于国家标准,以提供给客户更高的安全系数,能最大限度的避免事故发生。在材料或电器达到“安全性”的基础上,安装质量、使用质量、保养质量都非常重要,任何一个环节低于标准,都是一种潜在的隐患,随时都可能发生安全事故。
家庭用电的实用性,无论是家电选择、开关选择和位置选择等,都要考虑实用性,线路截面要考虑裕度,电源插座、电视插座、电脑插座等,要根据家庭近几年可能的变化,布置在最可能变动的位置,不能杂乱无章,更不是越多越好。
在满足“安全性”和“实用性”的基础上,“装饰性”也成为关注的重点。在居住环境内可视的各种电气产品外观,若不能融合于整个家庭环境风格,往往会成为室内装饰的败笔。特别是数量较多的面板开关、插座等,内在的质量、外表的美观、位置的选择等都非常重要,最佳的方案能求得最大限度的和谐统一,让所有的开关插座等成为房间中的画龙点睛之处。
三、设计施工要点
1.设计布线时,执行强电走上,弱电在下,横平竖直,避免交叉,美观实用的原则。
2.开槽深度应一致,一般是PVC管直径+10MM。
3.暗线敷设必须配阻燃PVC管,外观不应有破损及变形。插座用SG20管,照明用SG16管。当管线长度超过15m或有两个直角弯时,应增设拉线盒。天棚上的灯具位设拉线盒固定。
4.PVC管应用管卡固定。PVC管接头均用配套接头,用PVC胶水粘牢,弯头均用弹簧弯曲。暗盒,拉线盒与PVC管用锣接固定。
5、PVC管安装好后,统一穿电线,同一回路电线应穿入同一根管内,但管内总根数不应超过8根,电线总截面积(包括绝缘外皮)不应超过管内截面积的40%。
6、金属电线保护管及暗盒外观不应有折扁和裂缝,管内应无毛刺,管口应平整。
7.电源线与通讯线不得穿入同一根管内。
8.电源线及插座与电视线及插座的水平间距不应小于500mm。
9.电线与暖气、热水、煤气管之间的平行距离不应小于300mm,交叉距离不应小于100mm。
10.穿入配管导线的接头应设在接线盒内,线头要留有余量150MM,接头搭接应牢固,绝缘带包缠应均匀紧密。
11.安装电源插座时,面向插座的左侧应接零线(N),右侧应接相线(L),中间上方应接保护地线(PE)。保护地线为2.5平方的双色软线。
12.当吊灯自重在3kg及以上时,应先在顶板上安装后置埋件,然后将灯具固定在后置埋件上。严禁安装在木楔、木砖上。
13.连接开关、螺口灯具导线时,相线应先接开关,开关引出的相线应接在灯中心的端子上,零线应接在螺纹的端于上。
14.导线间和导线对地间电阻必须大于0.5MΩ。
16.每户应设置强弱电箱,配电箱内应设动作电流30MA的漏电保护器,分数路空开控制,分别控制照明,空调,插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配,一般情况下,照明10A,插座16A,柜式空调20A,进户40-60A。
17.安装开关,面板,插座及灯具时应注意清洁,宜安排在最后一涂乳胶漆之前。
18.强电和弱电近距离的平行、交叉时,受影响大的是弱电。
19.配线管预埋在墙内的,横平时应尽量用统一的高度,竖直时离墙端应尽量用统一的距离,地面走的配线管应尽量不要靠墙走,尽量避开装修房屋时容易钻孔的地方,峻工图既要简明扼要,又要能准确反应暗线位置。
四、导线规格选择
由于家用的暗线敷设是不可以换的,所以导线的选择截面和质量尤其重要,家庭配线一般选用聚氯乙烯绝缘铜线(BV或BVR型)(以下简称铜线),明敷设时允许载流量如下:250C时,1mm2是20A,1.5mm2是25A,2.5mm2是34A,4mm2是45A,6mm2是58A,10mm2是80A,允许载流量就是允许通过的额定电流,这只是短距离时,环境温度在250C时的一个参考数。当环境温度高于250C或线路较长时,允许载流量就要减少,加上家电还要留有裕度等因素,1kW以上的大功率电器独立回路、插座回路或插座照明混合回路宜选用4mm2的铜线,单独的照明回路宜选用2.5——4mm2的铜线,柜式空调、电炒锅等2.5kw以上功率的电器,如果线路长度在10m以上,要选用6mm2的铜线.家庭暗线敷设,最大宜选用到6mm2,需要再大的截面时,可以选用两根。比如需要10mm2导线时,选用2根4mm2比较好,导电能力一样,方便穿管、连接等。家庭用电敷设,基本上从1.mm2到6mm2的所有线型都要用到,1.mm2或1.5mm2,主要用于灯具的分支线(开关线);2.5mm2,主要用于照明的回路线、插座接线和接地线;4——6mm2,主要用于所有的回路线.配线时最火线统一用一种颜色,零线统一用一种颜色,接地线用双色线或不同于火线零线的颜色。
选择导线时还要特别注意线的质量,现在市场上的劣质铜线特别多,劣质铜线导电性能较差,容易发热,绝缘材料容易老化或击穿,引起短路甚至火灾,大大威胁着我们的用电安全。劣质铜线和正品铜线很容易区别的,
1、正品铜线的价格贵,劣质铜线要便宜1/3甚至更多;
2、劣质铜线的实际截面要比标称截面少一个等级(比如标称6mm2的,实际只有4mm2);劣质铜线的实际长度只有标称长度的60~80(比如标100米的,实际只有60~80m);
3、劣质铜线采用再生铜原料的较多,由于制造工艺不过关,铜芯表面有些发黑,杂质多。而高质量的铜线铜芯外表光亮且稍软。
4、劣质铜线外面的绝缘材料,很多是使用回收的再生塑料,颜色较黯淡,厚薄不匀,字迹不清晰,粘性不好,绝缘差,容易老化开裂。高质量铜线的绝缘材料光泽度佳,质地均匀且有很好的韧性。
5、劣质铜线表面上看去粗,实际是绝缘厚,导线细;劣质铜线的绝缘厚,但粘性不好,绝缘差,容易老化开裂;
6、劣质铜线线质不好,杂质多,电阻率高,同样的长度,电阻大,额定电流就要小些,导电能力差。
再考虑导线截面的时候,还要看线路距离,如果线路距离短,可以按长期最大负荷电流加裕度按导线额定电流选择导线,要满足发热、电压损失和安全供电的要求,线路越长,需要的导线截面就越大,如果从电表箱到家里面的线路由供电部门或房产商已经安装到家中,如果截面小于你需要的截面一个等级以下,不能满足你现在负荷的要求,要向供电部门或房产商提出申请换线,才能保证正常用电。
五、开关插座概述
家庭采用多回路独立回路布线的,只有配电箱已经安了总开关的,家里就不用再安总开关了。家里采用单相组合式空气开关比较好,它价格便宜、运行可靠、体积小、漂亮美观、拆分组合容易,按回路装10个8个的也不占多少空间。单相组合式空气开关各种不同的容量体积都一样,适合家庭不同容量的回路选择组合。
照明开关和插座是使用最多的组件,所谓布线,主要也是布灯具的开关线和电源的插座线,是体现“三性原则”的主要内容之一,如果没有特殊情况,开关插座应尽可能的选用同一品牌的产品。
开关一般分大翘板开关和小按钮开关两种,大翘板开关在使用的安全性、断电的可靠性、美观性等方面都强于小按钮开关,从上市起就受到大家的欢迎。
电器的插头分单极和三极,凡电器的外壳是金属或该电器有可能漏电危及人的生命安全的电器,采用三极插头,其余为两极插头。家用电器中,使用三极插头的主要有冰箱、洗衣机、电饭煲、微波炉、油烟机、电热水器、吸尘器、电脑及显示器、空调等。使用两极插头的如电吹风、电视机、DVD、台灯等。
六、开关插座外壳材料比较
目前市场上的开关插座,有多种外壳材料。其中最好的是PC料,其次如尼龙66、电玉粉、ABS等。PC料又称防弹胶,具有耐热性、阻燃性、抗冲击性高的特点,且对紫外线有非常好的抵抗能力,长期使用也不会变色。
一般中高档品牌产品都会选择PC料作为正面面板材料,而真正的国际品牌和一部分国内品牌高端产品后部功能件底座外壳也是PC料的,以全面提高产品的安全性。同样选择PC料也有高下之分,国产PC料一般都为回收PC料再加工生产的,在各方面性能上远不及全进口PC料。尼龙66,阻燃性较好,但抗冲击性、耐热性能不如PC料。中低档产品以尼龙66作为开关插座后部功能件底座外壳材料,以此降低原料成本。电玉粉和ABS在上世纪90年代前都是中国开关插座的主要材料,目前仍为一些乡镇企业产品所采用,在各方面指标上远不及PC料。采用电玉粉的产品表面粗糙,颜色略显灰白。ABS材料阻燃性能较差,产品长期使用,表面泛黄色。
七、铜件决定开关插座的质量
开关插座内的铜件,是保证电流通畅、减少发热的关键因素之一。在性能上,铜件当符合抗氧化、韧性强、铜片厚、少铆接的标准。
1.铜片厚,减少铜件自身的电阻;
2.韧性强,特别是应用于插座插口部分,保证插座能长期使用不松动;
3.抗氧化,不生锈,减少因锈蚀造成的电阻及发热;
4.少铆接,最好是整体一片铜件,进一步减少铆接部分断裂及铆钉发热情况。
过去的开关插座,内部大量使用黄铜作为铜件材料。黄铜导电能力虽佳,但抗氧化性和韧性方面表现却不理想,长期使用开关插座性能下降非常明显。目前主流的产品都使用锡磷青铜合金作为铜件材料。锡磷青铜合金呈紫红色,最大的特点就是韧性强;而进口的锡磷青铜合金原料的抗氧化性能更是远超黄铜。
考量铜件厚度,如不能拆开产品目测,可采用简单的手掂重量的方式。铜件用量越足的产品本身重量也当越重。目前市场上一般的插座产品都只在插座插口部分采用了锡磷青铜,但在插口之间,往往仍以黄铜替代,并用铆钉链接。而技术比较先进的产品在插座内部采用整片的锡磷青铜载流件,这样虽然在原料成本上比用黄铜高一些,但通导性能和减少发热方面提高很多。
八、开关插座的接线方式与接线原则
接线方式
开关插座产品后部和电线相连,而不同产品有不同的连接方式。一般有螺钉压线、双板压线、快速接线三种接线方式。
螺钉压线,即通过螺钉横向旋入接线柱,挤压电线使之和接线柱对接牢固。其最大的优点在于接线牢靠,不容易脱扣。缺点在于电线金属芯上会产生划痕,时间长了螺钉压力会降低,不适宜拆开后再次使用。
双板压线,即通过小螺钉收紧两个小金属片,使金属片之间的电线被加紧。双板压线在接单线时效果不错,也不太损伤电线,但如果同时接两条不同线径的电线时,细的一根很容易松脱。
快速接线,即将剥开的线头直接插入接线孔即能完成接线,不需要使用螺丝刀等工具。其接线孔内部有一个簧片,单向插入比较方便,反向拔出就会被卡主,需要捅拆线孔或压动拆线按板才能把线拔出来。有快速接线功能的开关插座产品安装的确很方便,但此类产品只能用于特别轻的负荷,对接的电线有较多限制,偏粗、偏细、偏软的电线都不适合,因此在家电市场上应用比较少,无法成为主流。
综合而言,接线方式应以螺钉压线方式为首选,比较而言,接线牢靠是最为重要的标准,内部电线金属芯上是否有划痕,并不影响通电效果,压力降低再增加也比较方便;双板压线的接触效果虽然差于螺钉压线,在其它条件优越的前提下,也可用使用;快速接线不推荐使用。不论何种接线,要尽量避免不同截面的导线接在一起。
接线原则
断路器(空气开关)
单极220V一定是切断火线
双极220V火线与零线同时切断
三级380V三相线全部切断
四级380V三相火线一相零线全部切断。
照明开关
无论是单控、双控或多控,开关一定要控制火线,一是安全上的需要,二是技术上的需要,防止停电后萤光类灯具闪络。
插座
两孔插座应该按照“左零右火”,三孔插座应该按照“左零右火上地线”原则。
无论是开关线、插座线或灯具线,接线必须接触可靠,留有余度,方便特殊情况时取用。
九、开关的种类
我们使用接触过的开关,主要有拉线、小按钮、大翘板、电子式四类。
小时候家中用的都是拉线开关,黑色的圆盒子,拖了一根线下来,一拉灯就开了。这种开关在过去家中只有一两个照明电器时还可以,但明显不能满足现在的用电需求。
1、多个开关的地方垂几条拉线,很难区分;
2、实现双控等功能开关比较困难;
3、外观上拉线开关在当前的室内装饰中较不协调。
当然,拉线开关这种形式,也有一些优点,比如分断区域(开关盒)和控制位置(拉线端)比较远,可以用于一些有特别要求的地方。比如浴室潮湿环境中用拉线开关在安全性方面就明显高于未加放水处理的开关。
小按钮开关在上世纪80年代后开始广泛用于中国家庭,而最近5年,大翘板开关逐渐成为新的主流。一方面是安全上的原因,一方面也是室内环境美观的考虑。
不论拉线开关、小按钮开关还是大翘板开关,都属于机械式开关,通过机械控制导体接触分断而实现开关的功能。而电子式开关,一般是以弱电信号进行控制,现在的应用也越来越广。一方面电子式开关接触到的电流极微,对用户安全有保证;另一方面电子式也较能和今后家居网络智能化系统兼容。
十、大翘板开关和小按钮开关安全性比较
大翘板开关和小按钮开关是目前最为常见的开关形式。一般而言,大翘板开关拥有更高的安全性。
1、分断幅度。由于力矩的问题,小按钮和大翘板同样的按压幅度,大翘板开关能给活动部件以更大的分断幅度。小按钮开关如果要实现相近的分断幅度,其内部弹簧的扭度将比大翘板更高,也就更容易出现问题。经常看到小按钮开关卡住,很大程度就是因为其内部弹簧过了使用寿命。
2、接线数量限制。由于小按钮占用面板空间较少,很多品牌的小按钮会提供4位以上的开关规格,最多甚至到6位。而相应的开关后部将接非常多的线(如果是6位双控开关,后部将接12条电线)。过多的电线塞满暗盒,一方面散热成为大问题,另一方面电线容易脱扣,造成断路、短路、漏电等事故。而大翘板开关一般在4位以下,名牌产品往往最多只有三位,也限制了后部的接线数量,保证暗盒内有充足的空间。
3、降低使用时漏电危险。小按钮开关一般只有手指大小,如果用户手处在潮湿状态(比如卫生间使用),手指与按钮充分接触的同时,也接触到了按钮和面板之间的缝隙。如果开关质量较差,可能产生开关内部导体接触到水份而漏电,对使用者造成威胁。而大翘板开关的按压空间比较大,减少了此方面的风险。
2012开关十大品牌
2012年年最新排行牌(按销量)1tcl-罗格朗(中国驰名商标,tcl-罗格朗国际电工(惠州)有限公司)2西蒙simon开关插座(1916年西班牙,全球著名的通信布线品牌,西蒙电气中国有限公司)3西门子siemens(始于1847年德国,全球最大的电气和电子公司)4松下panasonic(中国驰名商标,日本松下电器(中国)有限公司)5施耐德(施耐德电气旗下全球配电领域首选品牌之一,施耐德电气集团)6博坚bocho(1937年创立于瑞士苏黎士,博坚集团)7霍尼韦尔-朗能lonon(广东名牌,霍尼韦尔朗能电器系统技术(广东)有限公司)8lovov洛弗(一线品牌/牌子,广东洛弗集团,2010年世博参展商)9松本soben(广东著名商标,松本电工实业有限公司)10鸿雁开关插座(中国驰名商标,普天·杭州鸿雁电器有限公司)
《电工》——技能提升学习培训考试
技能人才评价证书全国联网查询系统 http://zscx.osta.org.cn/
《电工》-职业技能提升学习
前 言
电工是一种特殊工种,不仅作业技能的专业性强,而且对作业的安全保护有特殊要求。因此,对从事电工作业的人员,在上岗前,都必须进行作业技能和安全保护的专业培训,经过考核合格后,才允许上岗作业。从各个国家的情况来看,均由从事电力供应的电力部门来承担这任务。不仅电力系统内的电工须经培训,各企业的电工同样需经过培训,合格后才准从事电工行业。
低压电工教材的主要内容有:电工测量;电动机与电动机拖动;变压器;低压电器及成套装置;电气设备的安装和故障排除;电气照明;安全用电、防雷、防火;电气实际操作等内容。这套教材以低压电气的主要元件为主线条,以检修技术为基调编写的。在编写时,充分注意了知识的覆盖面,以适应对低压电工培训的需要;并且注重了教材的实用性,尽可能多介绍些实际操作方面的技能;增添了一实际操作的范例,使教材更具有实用性。
相信经过培训后大部分人员将达到初级以上或中级维修电工的水平。
由于编者水平有限,并且时间较紧,本书中肯定有很多谬误之处,请大家批评指正。
电工常用携带式仪表主要有万用表、钳形电流表及兆欧表。
万用表可用来测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻、电感、电容。音频电平及晶体三极管的电流放大系数β值等。如下图所示:
指针式万用表
数字式式万用表
1.万用表的使用方法
(1)端钮(或插孔)选择要正确:红色测试棒连结线要接到红色端钮上(或标有“+”号的插孔内),黑色测试棒连结线要接到黑色端钮上(或标有“-”号的插孔内)。有的万用表备有交直流电压为2500V的测量端钮,使用时黑色测试棒仍接黑色端钮,而红色测试棒接到2500V的端钮上。
(2)转换开关位置选择要正确:根据测量对象转换开关转到相应的位置,有的万用表面板上有两个转换开关,一个选择测量种类,一个选择测量量程。使用时应先选择测量种类,然后选择测量量程。
(3)量程选择要合适:根据被测量的大致范围,将转换开关转至适当的量限上,若测量电压或电流时,最好使指针指在量程的1/2至2/3的范围内,这样读数较为准确。
(4)正确进行读数:在万用表的标度盘上有很多标度尺,它们分别适用于不同的被测对象。因此测量时在对应的标度尺上读数的同时也应注意标度尺读数和量程档的配合,以避免差错。
(5)欧姆档的正确使用:
(a)选择合适的倍率档:测量电阻时,倍率档的选择应以使指针停留在刻度线较稀的部分为宜,指针越接近标度尺的中间部分,读数越准确,越向左、刻度线越密,读数的准确度越差。
(b)凋零:测量电阻之前,应将两根测试棒碰在一起,同时转动“调零旋钮”,使指针刚好指在欧姆标度尺的零位上,这一步骤称为欧姆档调零。每换一次欧姆档,测量电阻之前都要重复这一步骤,从而保证了测量的准确性,如果指针不能调到零位,说明电池电压不足,需要更换。
(c)不能带电测量电阻:测量电阻时万用表是电池供电的,被测电阻决不能带电,以免损坏表头。
(d)注意节省干电池:在使用欧姆档间歇中,不要让两根测试棒短接,以免浪费电池。
2.使用万用表应注意的事项
(1)使用万用表时要注意手不可触及测试棒的金属部分,以保证安全和测量的准确度。
(2)在测量较高电压或大电流时,不能带电转动转换开关,否则有可能使开关烧坏。
(3)万用表用完以后,应将转换开关转到“空档”或“OFF”档,表示已关断。有的表没有上述两档时可转向交流电压最高量程档,以防下次测量时疏忽而损坏万用表。
(4)平时要养成正确使用万用表的习惯,每当测试棒接触被测线路前应再一次全面检查,看看各部分位置是否有误,确实没有问题时再进行测量。
钳形电流表按结构原理不同分为磁电式和电磁式两种,磁电式可测量交流电流和交流电压;电磁式可测量交流电流和直流电流。
1.钳形电流表的使用方法和使用时应注意的事项
(1)在进行测量时用手捏紧扳手即张开,被测载流导线的位置应放在钳口中间,防止产生测量误差,然后放开扳手,使铁心闭合,表头就有指示。
(2)测量时应先估计被测电流或电压的大小,选择合适的量程或先选用较大的量程测量,然后再视被测电流、电压大小减小量程,使读数超过刻度的1/2,以便得到较准确的读数。
(3)为使读数准确,钳口两个面应保证很好的接合,如有杂声,可将钳口重新开合一次,如果声音依然存在,可检查在接合面上是否有污垢存在,如有污垢,可用汽油擦干净。
(4)测量低压可熔保险器或低压母线电流时,测量前应将邻近各相用绝缘板隔离,以防钳口张开时可能引起相间短路。
(5)有些型号的钳形电流表附有交流电压刻度,测量电流、电压时应分别进行,不能同时测量。
(6)不能用于高压带电测量。
(7)测量完毕后一定要把调节开关放在最大电流量程位置,以免下次使用时由于未经选择量程而造成仪表损坏。
(8)为了测量小于5A以下的电流时能得到较准确的读数,在条件许可时可把导线多绕几圈放进钳口进行测量,但实际电流数值应为读数除以放进钳口内的导线根数。
2.钳形电流表在几种特殊情况下的应用
(1)测量绕线式异步电动机的转子电流:用钳形电流表测量绕线式异步电动机的转子电流时,必须选用电磁系表头的钳形电流表,如果采用一般常见的磁电系钳形表测量时,指示值与被测量的实际值会有很大的出入,甚至没有指示,其原因是磁电系钳形表的表头与互感器二次线圈连接,表头电压是由二次线圈得到的。根据电磁感应原理可知,互感电动势为E2=4.44fWФm,由公示不难看出,互感电动势的大小与频率成正比。当采用此种钳形表测量转子电流时,由于转子上的频率较低,表头上得到的电压将比测量同样工频电流时的电压小的多(因为这种表头是按交流50Hz的工频设计的)。有时电流很小,甚至不能使表头中的整流元件导通,所以钳形表没有指示,或指示值与实际值有很大出入。
如果选用电磁系的钳形表,由于测量机构没有二次线圈与整流元件,被测电流产生的磁通通过表头,磁化表头的静、动铁片,使表头指针偏转,与被测电流的频率没有关系,所以能够正确指示出转子电流的数值。
(2)用钳形电流表测量三相平衡负载时,钳口中放入两相导线时的电流指示值与放入一相时电流的指示值相同。用钳形电流表测量三相平衡负载时,会出现一种奇怪现象,即钳口中放入两相导线时的指示值与放入一相导线时的指示值相同,这是因为在三相平衡负载的电路中,每相的电流值相等,用下列公示表示Iu=Iv=Iw。若钳口中放入一相导线时,钳形表指示的是该相的电流值,当钳口中放入两相导线时,该表所指示的数值实际上是两相电流的相量之和,按照相量相加的原理,I1+I3=-I2,因此指示值与放入一相时相同。
如果三相同时放入钳口中,当三相负载平衡时,I1+I2+I3=0,即钳形电流表的读数为零。
兆欧表俗称摇表或摇电箱,是一种简便的常用的测量高电阻直接式携带型摇表,用了测量电路、电机绕组、电缆及电气设备等的绝缘电阻。表盘的上标尺刻度以“MΩ”为单位。分手摇发电机型、用交流电作电源型及用晶体管直流电源变换器作电源的晶体管兆欧表。目前常用的是手摇发电机型。
1.怎样用兆欧表测量绝缘电阻
(1)线路间绝缘电阻的测量:被测两线路分别接在线路端钮“L”上和地线端钮“E”上,用左手稳住摇表,右手摇动手柄,速度由慢逐渐加快,并保持在每分钟120转左右,持续一分钟,读出兆欧数。
(2)线路对地间绝缘电阻的测量:被测线路接于“L”端钮上,“E”端钮与地线相接,测量方法同上。
(3)电动定子绕组与机壳间绝缘电阻的测量:定子绕组接“L”端钮上,机壳与“E”端钮连接。
(4)电缆缆心对缆壳间绝缘电阻的测量:将“L”端钮与缆心连接,“E”端钮与缆壳连接,将缆心与缆壳之间的内层绝缘物接于屏蔽端钮“G”上,以消除因表面漏电而引起的测量误差。
2.兆欧表使用时应注意的事项
(1)在进行测量前先切断被测线路或设备电源,并进行充分放电(约需2~3分钟)以保障设备及人身安全。
(2)兆欧表接线柱与被测设备间连接导线不能用双股绝缘线或绞线,应用单股线分开单独连接,避免因绞线绝缘不良而引起测量误差。
(3)测量前先将兆欧表进行一次开路和短路试验,检查兆欧表是否良好。若将两连接线开路,摇动手柄,指针应指在“∞”(无穷大)处;把两连接线短接,指针应指在“0”处。说明兆欧表是良好的,否则兆欧表是有毛病的。
(4)测量时摇动手柄的速度由慢逐渐加快并保持每分钟120转左右的速度持续一分钟左右,这时才是准确的读数。如果被测设备短路、指针指零,应立即停止摇动手柄,以防表内线圈发热损坏。
(5)测量电容器及较长电缆等设备的绝缘电阻后,应立即将“L”端钮的连接线断开,以免被测设备向兆欧表倒充电而损坏仪表。
(6)禁止在雷电时或在邻近有带高压电的导线或设备时用兆欧表进行测量。只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电时才能进行测量。
(7)兆欧表量程范围的选用一般应注意不要使其测量范围过多的超出所需测量的绝缘电阻值,以免读数产生较大的误差。例如一般测量低压电器设备的绝缘电阻时可选用0-200MΩ量程的表,测量高压电器设备或电缆时可选用0-2000MΩ量程的表。刻度不是从零开始,而且从1MΩ或2MΩ起始的兆欧表一般不宜用来测量低压电器设备的绝缘电阻。
(8)测量完毕后,在手柄未完全停止转动和被测对象没有放电之前,切不可用手触及被测对象的测量部分并拆线,以免触电。
3.怎么选用兆欧表
(1)目前常用国产兆欧表的型号与规格如表1-1所示。表中所列为手摇发电机型,最高电压为2500V,最大量程为10000MΩ。若需要更高电压和更大量程的可选用上海生成的新型ZC30型晶体兆欧表,其额定电压可达5000V,量程为100000MΩ。
(2)兆欧表的选择:兆欧表的选用主要是选择兆欧表的电压及其测量范围,表1-2列出了在不同情况下选择兆欧表的要求。
表1-1常用兆欧表的型号与规格
型号
额定电压(V)
级别
量程范围(MΩ)
ZC11-6
100
1.0
0-20
ZC11-7
250
1.0
0-50
ZC11-8
500
1.0
0-100
ZC11-9
50
1.0
0-200
ZC25-2
250
1.0
0-250
ZC25-3
500
1.0
0-500
ZC25-4
1000
1.0
0-1000
ZC11-3
500
1.0
0-2000
ZC11-10
2500
1.5
0-25000
ZC11-4
1000
1.0
0-5000
ZC11-5
2500
1.5
0-10000
表1-2兆欧表的电压及测量范围的选择
被测对象
被测设备的额定电压(V)
所选兆欧表的电压(V)
弱电设备、线路的绝缘电阻
100以上
50-100
线圈的绝缘电阻
500以下
500
线圈的绝缘电阻
500以上
1000
发电机线圈的绝缘电阻
380以下
1000
电力变压器、发电机、电动机绝缘电阻
500以上
1000-2500
电气设备的绝缘电阻
500以下
500-1000
电气设备的绝缘电阻
500以上
2500
瓷瓶、母线、刀闸的绝缘电阻
2500-5000
对于中直电阻(1-106Ω)可用电压、电流表法测量,其阻值可用下式求得
RX=U/I
式中 RX-被测电阻,U、I-电压、电流表的读数。
1.用万用表法测量电阻间签名万用表的应用。
2欧姆表法:欧姆表是用来直接测量中值电阻的直读式仪表,它的原理线路及正确适用都基本上与万用表法的电阻档一样。
直流单臂电桥的主要特点是灵敏度高,可以获得高度准确的测量结果,适用于测量1-106Ω的中值电阻。它是一种较量仪器,不能直读,当电桥平衡后测量结果从公式Rx=(R1/R2)R3计算得出,式中Rx-被测电阻,R1/R2-比例臂,R3-比较臂。
1.用QJ23型携带式直流单臂电桥测量直流电阻的方法:在使用前先要熟悉电桥面板上各元件的作用,如上图所示,面板右边四个转换盘为R3的四位读数盘,左上边的转换盘为比例臂R1/R2,左下边的为检流计G、B+、B-为外接电源接线柱,内、中、外三个接线柱有如下的作用:电桥不用时,用连接片短接内、中接线柱把检流计封住,测量电阻时,短接中、外接线柱即可,若使用外部检流计时,取掉短接片,从内柱和外柱引入即可。
测量步骤如下:
(1)将被测电阻用万用表测量,确定电阻大致范围,加入测得阻值为5Ω左右,从该电阻所标的参数可知是金属膜电阻,5.1Ω±5%,测量该电阻是否符合要求。
(2)短接中、外接线柱,打开检流计锁扣,如果检流计指针不在零位,应旋动机械调零装置,使指针指零,再旋紧锁扣。
(3)将被测电阻按下图所示接入电桥。
(4)从表1-3中所列出的QJ23型电桥比例臂的倍律与相对误差关系中可知,选用电桥的列出应大于被测电阻,选用电桥误差应略小于被测电阻所允许的误差,这样测量的电阻值准确度高,倍率选用0.001档,被测电阻范围为1-9.999Ω,相对误差为±1%,满足要求。
表1-3 QJ23电桥比例臂的倍率与相对误差关系
倍率
R2 (Ω)
相对误差
x0.1 x1 x10
102-99990
±0.2%
x0.01
10-99.99
±0.5%
x100
105-999900
±0.5%
x0.001
1-9.999
±1%
x1000
106-9999000
±1%
(5)将R1/R2比例臂转到0.001档,比例臂R3的四位读数盘转到5000的位置上,这时电桥本身的测量误差为±1%,小于±5%。
(6)松开检流计的锁紧旋钮,先按下电源按钮B并锁住,再按下检流计按钮GA,此时若检流计指针向标度尺“+”端偏转,应增大比较臂R3的电阻值,若向“-”端偏转,应减小R3电阻值,如此反复调节,直到检流计指到零位为止。假若此时比较臂四个读数盘的数值为5214,根据公式:
Rx=R3 xR1/R2=0.001*5214=5.214(Ω)
电阻5.1Ω±5%的阻值范围为4.845-5.355Ω,此电阻测得结果符合要求。
2.使用单臂电桥应注意的事项
(1)根据被测电阻值的大小及对测量误差的要求,参照说明书上表格中规定,选择相应的比例臂(倍率)。
(2)电池电压不足会影响电桥的灵敏度,所以如发现电池电压不足时应调换。当采用外接电源时,必须注意极性,且勿使电压超过规定值,否则可能烧坏桥臂电阻,这时可在电源电路中串接一个可调保护电阻以便降压。
(3)测量端与被测电阻间的连接导线应尽量短而粗,连接牢靠、漆膜应刮净,避免采用线夹,以提高测量精度。
(4)在测量具有电感的电阻(例如电机或变压器绕组的电阻)时,应先接通电源,再按检流计按钮,断开时应先断开检流计按钮,再断开电源,以免线圈的自感电动势打坏检流计。
(5)电桥不用时应将检流计锁住并短接内、中接线柱,以免在搬动时震断吊丝。
(6)在调节比较臂电阻的过程中,电桥还未接近平衡状态时,流过检流计的电流可能较大,这时应松开检流计按钮。只能每次调节后,短时按下按钮,以保护检流计不至于损坏。
(7)对具有电容的设备进行测量时,应先放电后再测量。
直流双臂电桥是用来测量10-5-1Ω之间的小阻值电阻的常用仪器。测量的准确度高。
1.直流双臂电桥测量电阻的方法
以用QJ103型双电桥测量100kW三相交流异步电动机定子绕组的组织为例来介绍。
(1)打开检流计的锁扣,如指针不在零位,应旋动机械调零装置使指针指零,再旋紧锁扣。
(2)注意电压端钮P1、P2一定要接在电流端钮C1、C2的内侧。
(3)估计一下定子绕组阻值的大致范围,对于100kW电动机定子绕组阻值,假设大约为0.05~0.2Ω之间。查表1-4倍率应为X10,误差为±2%。
(4)将比例臂R1/R2(倍率旋钮)转向X10档,将比较臂Rn(标准电阻读数盘)调到0.015Ω左右,松开检流计锁紧旋钮,先按下电源按钮B并锁住,再用左手按检流计按钮GA,此时若检流计指针指向标度尺“+”端偏转,应增大比较臂的电阻值。若向“-”端偏转应减小比较臂的电阻值。如此反复调节Rn,直到检流计指向零位为止。此时若比较臂的转盘指针指到0.0127时,则根据公式:
Rx=Rn·R2/R1=10*0.0127=0.127(Ω)
表1-4QJ103型电桥比例臂的倍率与相对误差关系
倍率
Rx (Ω)
相对误差
x0.01
0.0001-0.0011
±20%
x0.1
0.001-0.011
±2%
x1
0.01-0.11
±2%
x10
0.1-1.1
±2%
x100
1-11
±2%
2.使用直流双臂电桥应注意事项
在使用双臂电桥时,除了应遵守前面介绍使用单臂电桥有关注意事项外,还应注意以下几点:
(1)双臂电桥连接被测电阻Rx用四根导线,有电位接头P1、P2,电流接头C1、C2,在接线时,P1、P2两根引线应接在被测电阻的内侧。
(2)双臂电桥测量电阻时工作电流较大,电源容量要大,可用蓄电池做外接电源。测量时操作速度要快,测量结束时应立即关断电源。
QJ44型直流电阻电桥实际使用
1. 主要技术指标
2.1主要参数:如下表所示
2.2基本误差允许极限:
Elim==±C%(RN /10+X)
式中:Elim——基本误差允许极限, RN —基准值, C—准确度等级指数, X-测量盘示值。
倍率
有效量程
分辨力
准确度等级指数(C)
基准值
(RN)
有效量程
×0.01
0.01-1.1000mΩ
0.5μΩ
1
1mΩ
0.01-1.1000mΩ
×0.1
0.1-11.000mΩ
5μΩ
0.5
10mΩ
0.1-11.000mΩ
×1
1-110.00mΩ
50μΩ
0.2
100mΩ
1-110.00mΩ
×10
0.01-1.1000mΩ
500μΩ
1Ω
0.01-1.1000mΩ
×100
0.1-11.000Ω
5mΩ
10Ω
0.1-11.000Ω
表1
2.3使用环境条件:
a.参比值:温度20±1.5°C,相对湿度40%-60%
b.标称值:温度20±15°C,相对湿度25%-80%
2.4指零仪:
a.内附指零仪有机械和电气调零装置,灵敏度可以调节。
b.阻尼时间:不大于4秒。
c.灵敏度:电桥从平衡点开始,电阻值偏离一个等级指数值时,指零仪指针偏转应不小于2格。
d.噪音:指针抖动不大于1/3格。
e.在电桥背面电池盒内装有外接指零仪插座。
2.5 电源:电桥工作电源为R20型(#1)1.5v干电池6节并联使用,指零仪电源为6F22型9v叠层电池。
3.基本工作原理
QJ44型是典型的双臂电桥又称凯尔文电桥线路。其中倍率臂由对称的七对电阻组成。测量臂由一个进盘和一个滑盘组成。主要电阻元件采用低温度系数锰铜丝绕制而成,并经严格工艺处理和长期人工老化,准确度高,稳定性好。指零仪采用JZ2B调制型直流放大器,灵敏度高,噪音小,可靠性好,耗电省。
4.使用方法
4.1准备
在电桥背面电池盒内按极性装入6节R20型和1节6F22型干电池。当电桥工作电源采用外接时,内装R20型电池应全部取出。将指零仪电源开关“BG”拨到“通”位置,5分钟后调节“调零”旋钮,使指针指“0”。将倍率盘和测量盘来回旋转数次,使开关、滑盘接触良好。
4.2测量
将被测量电阻,按四端钮法接入电桥的C1、P1、P2、C2接线柱,其中AB之间为被测电阻。测量0.1Ω以下电阻时,测量用连接导线电阻应大于0.01Ω。估计被测电阻值大小,适当选择倍率盘和测量盘,按下“G”、“B”按钮,同时调节测量盘,使指零仪重新指零,此时电桥平衡,被测电阻RX为:
RX=倍率×测量盘(步进盘+滑线盘)示值。指零仪灵敏度开始时应放在较低位置,电桥初步平衡后再提高,这样既能缩短测量时间又防止指零仪指针的损坏。
4.3快速测量
在测量变压器等线圈直流电阻时,由于电感反电势影响,不仅测量时间长,而且容易损坏电桥。如果配用本厂生产的ZY9624型双桥快速测量附加器,则测量不仅快速、准确、直观,而且安全可靠。
5.注意事项
5.1测量0.1Ω以下电阻时“B”按钮应间歇使用,以节约用电。在测量带电感的直流电阻时,应先按“B”,再按“G”;测量完毕,应先放“G”,后放“B”。
5.2 在测量大中型变压器线圈直流电阻时,必须将四根测量导线绞合在一起,以提高对电磁场和地磁场的抗干扰能力。最好采用接触良好的外接电源供电,消除不稳定因素。
5.3电桥使用完毕,应将“B”和“G”按钮复位,“BG”开关应关掉。电桥长期不用,应将所有电池取出。
5.4电桥贮放环境:温度5-35°C,相对湿度25%-80%,空气中无腐蚀性气体,避免阳光直射。
1、接地电阻测量
①被测接地E(C2、P2)和电位探针P1及电流探针C1依直线彼此相距20米,使电位探针处于E、C中间位置,按要求将探针插入大地。
②用专用导线将端子E(C2、P2)、P1、C1与探针所在位置对应连接。
③开启电源开关“ON”,选择合适档位轻按一下键,该档指示灯亮,表头LCD显示的数值即为被测得的接地电阻值。
2、土壤电阻率测量如图
测量时在被测的土壤中沿直线插入四根探针,并使各探针间距相等,各间距的距离为L,要求探针入地深度为L/20cm,用导线分别从C1、P1、P2、C2各端子与四根探针相连接。若测出阻值为R,则土壤电阻率按下式计算:ρ=2лRL。
ρ-土壤电阻率(Ω·cm)、L-探针与探针之间的距离(cm)、R-地阻仪的读数(Ω)。
用此法则得的土壤电阻率可以近似认为是被埋入之间区域的平均土壤电阻率。
3、测量注意事项和维护保养
(1)测量保护接地电阻时,一定要断开电气设备与电源连接点。在测量小于1Ω的接地电阻时,应分别用专用导线连在接地体上,C2在外侧P2在内侧如图所示:
(2)测量接地电阻时最好反复在不同的方向测量3-4次,取其平均值。
(3)测量大型接地网接地电阻时,不能按一般接线方式测量,可参照电流表、电压表测量法中的规定选定埋插点。
(4)若测试回路不通或超量程时,表头显示“1”,说明溢出,应检查测试回路是否连接好或是否超量程。
(5)本表当电池电压低于7.2V时,表头显示欠压符号“←”,表示电池电压不足,此时应插上电源线由交流供电或打开仪器后盖板更换干电池。
(6)如果使用可充电池时,可直接插上电源线利用本机充电,充电时间一般不低于8小时。
(7)存放保管本表时,应注意环境温度和湿度,应放在干燥通风的地方为宜,避免受潮,应防止酸碱及腐蚀气体,不得雨淋,暴晒,跌落。
测量电能的仪表称为电度表,常用的是感应式电度表,用于测量交流负载所消耗的电能。
交流有功电能的测量
1、单相交流电路有功电能的测量如图所示,
单相电度表接线
2、三相交流电路有功电能的测量
(1)三相三线制交流电路有功电能的测量 用感应式三相二元件电度表进行测量,
(2)三相四线制交流电路有功电能的测量
(3)高电压大电流三相交流电路有功电能的测量 如果要测量高电压大电流三相电路的电能,就要同时接入电压互感器和电流互感器来测量。其读数要乘以两互感器的变比才是实际电能值。如果电压互感器的变比为6000/100,就乘以60,电流互感器的变比是100/5,就乘以20,这些数值也称为电度表的倍率。
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三相异步电动机的结构简单,由定子和转子两大部分及其他附件组成。
(一)、定子
定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成。
1、定子铁芯
定子铁芯是用硅钢片叠成,是电动机磁通经过部分,主要起导磁作用。
2、定子绕组
定子绕组是用铜或铝制的电磁线绕制而成,然后嵌放在定子铁芯槽内。三相异步电动机共有三相绕组,对称分布在定子铁芯上,三相绕组的起端分别用U1、V1、W1表示,末端对应用U2、V2、W2表示。为了便于改变接线,三相绕组的六个端线都接在电动机定子壳体外的接线盒内,绕组可以连接成星形或三角形。
3、 机座
机座是用铸铁或铝铸造而成,他的作用是固定铁芯和支持端盖。
(二)、转子
转子由转轴、转子铁芯、转子绕组和轴承组成。
1、转子铁芯
转子铁芯由硅钢片叠压而成。
2、转子绕组
转子绕组有两种形式,即鼠笼式和绕线式。
(1)鼠笼式转子绕组
鼠笼式绕组用铝浇铸或铜条与端环铆接而成。
(2)绕线式转子绕组
绕线式转子绕组与定子绕组相似,也是采用电磁线绕制而成,然后嵌入转子铁心上。转子的三相绕组一般接成星形,三根引出线分别接在固定在转轴上的三个铜制滑环上。环与环之间以及与轴之间彼此绝缘,通过电刷是绕组与外电路接通,所以绕线式电动机又称滑环式电动机。
3、端盖 电动机的端盖由铸铁或铝铸成,起支撑转子作用。
4、风扇 风扇是用铝或塑料制成,起冷却作用。
(一)电动机在运行中,除了进行日常维护外,为延长电动机的使用寿命,还应做好定期检修。
日常维护
在运行中的电动机应作如下检查:
1、电动机的温升不能超过规定值,如表所示。
2、电动机的负载电流,不能超过电动机铭牌规定的额定值。
3、电源电压波动,不能超过额定电压的-5%—+10%的范围。
4、三相电压不平衡度不能大于5%。
5、三项电流不平衡度不能大于10%
6、电动机不能缺相运行。因为电机缺相运行,会使电机其余两相电流增大,将电机定子绕组烧毁。
7、电动机不能堵转。电动机卡死后,使电动机严重超载,电流增大很多,会使电机定子绕组烧毁。
8、电动机的震动不能太大。可参考表2所示。
9、电动机的声音不能有异常。一般在实际工作中是根据经验判断。
10、线式电动机滑环上的火花不能太大。
三相异步电动机的最高允许温升(℃)
绝缘等级
A级
E级
B级
F级
H级
测量方法
温度计法
电阻法
温度计法
电阻法
温度计法
电阻法
温度计法
电阻法
温度计法
电阻法
定子绕组
55
60
65
75
70
80
85
100
105
125
线绕式转子绕组
55
60
65
75
70
80
85
100
105
125
滚动轴承
55
55
55
55
55
定子铁心
60
75
100
100
125
电动机允许振动幅值标准
电动机额定转速
(r/min)
3000
1500
1000
750及以下
振动允许幅值
(双振幅 mm)
0.06
0.10
0.13
0.16
(二)三相异步电动机的检修
电动机的检修,包括拆装电机、清洗油污、清除灰尘、更换或修复损坏件和磨损、测量绕组绝缘电阻值和处理故障等。
1、电动机的外观检查
(1)检查电动机是否有缺件
(2)检查电动机是否有损坏件
2、通电试运转
(1)新装、长期停用或大修前后的电动机,运转前应测量绕组相间和绕组对地的绝缘电阻值。通常对500V以下电机用500V兆欧表;对500—3000V电机用1000V兆欧表;对3000V以上电机用2500V兆欧表。绝缘电阻值每1000V工作电压不得小于1MΩ,380V的电机绝缘电阻值不得小于0.5MΩ。
(2)用手转动电机轴,检查转子是否能自由旋转,转动时有无异常。
(3)检查电机名牌所示电压、功率、接法、转速与电源、负载是否相符。
(4)通电运转
(a)测量电动机空载电流,并作记录。一般空载电流约为额定电流的30%---40%。
异步电动机空载电流与额定电流的百分比
0.125KW
0.5KW以下
2KW以下
10KW以下
50KW以下
100KW以下
2
70-95
45-70
40-55
30-45
23-35
18-30
4
80-96
65-85
45-60
35-55
25-40
20-30
6
85-98
70-90
50-65
35-65
30-45
22-33
8
90-98
75-90
50-70
37-70
35-50
25-35
(b) 跟据运转情况分析和判断故障。
3、分解电机
电动机分解是由电机最外部开始拆卸。
(1)、分解电动机用的工具有拉勾、油盘、活动扳手、榔头、螺丝刀、紫铜棒、钢套筒、毛刷等。
(2)、松开皮带轮或联轴节顶丝。
(3)、用拉钩卸掉皮带轮或联轴节。
(4)、若外部有强迫通风的风扇,应先拆去防护罩,再拆下风扇。
(5)、卸掉后端盖轴承盖固定螺钉,取下轴承盖。
(6)、卸掉后端盖固定螺钉,取下后端盖。
(7)、卸掉前端盖固定螺钉,将前端盖与转子从定子中抽出。若是大型电机,用钢套管套在轴的一端,然后用吊车吊出。
(8)、卸掉前端盖固定螺钉,取下轴承盖。
(9)、卸掉前端盖。
4、清洗
(1)、用压缩空气或皮老虎将定子内的灰尘吹尽。
(2)、用煤油清洗轴承及其他零件油污,用压缩空气将轴承内油吹尽,并用布或棉纱把所有零件擦干。
5、检查
(1)、检查零件有无磨损和破坏,确定检修方案和更换备件。
(2)、检查轴承。轴承的好坏对电机性能影响很大,轴承质量不好,会使电机声音异常、振动。对轴承检查应注意声音、径向间隙和轴向摆动。(a)、轴承的拆卸。一般用拉勾将轴承卸掉。(b)、轴承的安装。轴承用敲打法冷装,也可用加热方法装,将轴承放在机油锅里煮,油温约100℃左右,时间5-10分钟,然后轻打装上。
(3)、检查电动机定子绕组是否有损坏。
6、电动机的装配
电动机的装配与拆卸顺序相反。
7、电动机装配后试运转
电动机装配后通电运转前的检查与拆前检查相同。
电动机在运行过程中,因各种原因会发生各种故障,电动机的常见故障和修理方法见下表:
故障现象
原因分析
处理方法
不
能
启
动
或
转
速
低
1、电源电压过低
1、检查电源
2、熔断器烧断一相或其他连接处断开一相
2、 3、 4、用摇表或万用表检查有无断路或接触不良
3、定子绕组断路
4、绕线式转子内部或外部断路或接触不良
5、鼠笼式转子断条或脱焊
5、将电动机接15%-30%额定电压的三相电源上,测量三相电流,若电流随转子的位置变化,说明有断条或脱焊
6、定子绕组三角形接法的,误接成星形接法
6、检查接线并改正
7、负载过大或机械卡住
7、检查负载及机械部件
三
相
电
流
不
平
衡
1、定子绕组一相首末两端接反
1、用低压单相交流电源,指示灯或电压表等器材,确定绕组首末端,从新接线
2、电源不平衡
2、检查电源
3、定子绕组有线圈短路
3、检查有无局部过热
4、定子绕组匝数错误
4、测量绕组电阻
5、定子绕组部分线圈接线错误
5、检查接线并改正
过
热
1、过载
1、减载或更换电动机
2、电源电压太高
2、检查并设法限制电压波动
3、定子铁芯短路
3、检查铁芯
4、定转子相碰
4、检查铁芯、轴、轴承、端盖等
5、通风散热障碍
5、检查风扇通风道等
6、环境温度过高
6、加强冷却或更换电动机
7、定子绕组短路或接地
7、检查绕组直流电组、绝缘电阻
8、接触不良
8、检查各接触点
9、缺相运行
9、检查电源及定子绕组的连续性
10、线圈接线错误
10、按照图纸检查并改正
11、受潮
11、烘干
12、启动过于频繁
12、按规定频率启动
滑
环
火
花
大
1、电刷牌号不符
1、更电刷
2、电刷压力过小或过大
2、调整电刷压力(一般电动机150-250gf/cm2.牵引和启重电动机250-400gf/cm2)
3、电刷与滑环接触不严
3、研磨电刷
4、滑环不平、不圆或不清洁
4、修理滑环
内部冒烟起火
1、电刷下火花太大
调整、修理电刷和滑环
2、内部过热
消除过热原因
震
动
和
相
声
大
1地基不平,安装不好
检查地基和安装
2轴承缺陷或装配不良
检查轴承
3转动部份不平衡
必要时作静平衡或动平衡实验
4轴承或转子变形
检查转子并矫正
5定子或转子绕组局部短路
拆开电动机,用表检查
6定子铁心压装不紧
检查铁心并重新压紧
7设计时,定、转子配合不妥
不允许运行
(一)概述
电动机从接入电网开始转动,逐渐增加转速一直达到正常转速为止,这段过程为启动过程,通常只有几十分之一描到几秒钟。
启动电流与起动转矩是衡量电动机好坏的主要依据。
电动机开始转动时转子电路中感应电动势最大,一般为额定情况下的20倍左右。但由于此时转子电抗也最大,故转子电流为额定情况下的5-8倍。由于异步电动机转子电能是由定子绕组供给的,所以定子绕组中的电流亦将为额定时的4-7倍。
起动时虽然转子电流较大,但此时电抗也很大,则使转子功率因数cosΦ2很小,所以启动转矩并不大。
启动电流大,电网电压降大,影响其他电气设备的正常工作;其次对于频繁开、停的设备将使其电动机发热,影响电动机的寿命。启动转矩小,电动机不能带负载启动或是启动时间过长而使电动机温升过高。
衡量电动机启动性能的好坏,主要有如下三点:
1、 启动电流尽可能小;
2、 启动转矩尽可能大些;
3、 启动设备简单、经济,操作方便
(二)、三相鼠笼式异步电动机的起动
1、全压启动
把电动机直接接到电压与电动机额定电压相等的电网上则称为全压启动。这种方法的优点是操作简便,成本低;但启动电流较大。为了保证电动机启动时不引起电网电压下降太多,电动机的额定容量满足下列经验公式的要求时才允许全压启动:
Ist/IR≤3/4+
式中Ist――――电动机起动电流
IR――――电动机额定电流
一般情况下Ist/IR大约为4-7倍。因而电动机的额定容量不超过电源变压器容量的15%-20%时都允许全压启动。
1、降压起动
降压起动是用降低电动机端电压的办法来减小启动电流。当电压降低时起动转矩按电压的平方成正比例下降,故此种方法适用于空载或轻载情况下起动。降压起动有三种方法:
(1) 串电阻降压起动:这种方法是在三相定子绕组中串接相同电阻(或变阻器)。分手动与自动控制两种。
a、手动控制:启动时,合上电源开关QS1,电源经电阻RST加到电动机上。当转速升高时再合上开关QS2即可。一般限流电阻RST大小的选择应使启动电流限制在电动机额定电流的2.5倍左右。
b、自动控制:电路工作过程如下:合上开关QS,按下按钮SB2,接触器KM1接通,电动机经限流电阻RST起动,此时时间继电器KT也接通,经延时后闭合KM2接触器,KM2接触器在主回路中的三副常开触头闭合,短接电阻RST电动机M便开始全压运转,起动电阻一般采用ZX1和ZX2系列铸铁电阻,其阻值可按下列公式近似确定:
Rst=190×Ist-I’st/Ist×I’st(Ω)
式中 I’st-未串入电阻时的起动电流(安),一般I’st=(2-3)IR;
IR-额定电流;
I’st传入电阻后的起动电流,一般I’st=(2-3)IR0
起动电阻的功率为:P=I 2RRst,由于起动时间很短,实际电阻功率可取计算值的1/3-1/4。
串联电阻降压起动的缺点是减小了起动转矩,切在电阻上消耗了较大的功率,故这种起动方法工程上很少采用。
(2) 星形-三角形降压起动:这种起动方法适用于工作时定子绕组为三角形接法的电动机。
星形起动时定子绕组相电压仅为电源电压的1/,若电压为380V,则起动时定子绕组的相电压为220V。而起动线电流仅为三角形接法时起动电流的1/3。
常用的为时间继电器控制的Y-△降压起动控制电路,其工作原理如下:当按下起动按钮SB2。接触器KM和线圈KMY同时获电吸合,电动M机接成Y形降压起动,与此同时,时间继电器KT的线圈同时获电,KT常闭触头延时打开,KYM线圈失电释放,KT常开触头延时闭合,KM△线圈获电吸合,电动机M定子绕组由Y形自动接成△形,起动过程结束。时间继电器KT的触头延时动作时间由电动机的容量及起动时间的快慢来决定。
(3)自藕变压器降压起动:自藕变压器降压起动又叫补偿器降压起动,这种降压起动适用于电动机容量为20-150KW。起动器有QJ型和XJ型两种:
a、QJ型:用操作手柄控制,其起动原理接线图如图所示。
b、XJ型:自动控制式,分用按钮操作方式和用按钮时间继电器操作方式两种。
(a)按钮操作式:如上图所示,电路工作过程如下;接通电源开关QS,先按下SB2按钮,接触器KM1获电吸合,电动机经自藕变压器降压起动,操作者等待一段时间(),电动机转速升高导相当高时再按SB3按钮,KM1失电断开自藕变压器电路,KM2通电,电动机M全压运转。
(b)按钮、时间继电器操作方式:图7-7所示为起动原理线路图,起动原理如下:按下起动按钮SB2,接触器KM1吸合,电动机M经自藕变压器T降压起动,,与此同时时间继电器KT线圈获电,其常开触头经延时闭合,使中间继电器吸KA吸合并自锁,KA常闭触头断开KM1,一常开触头接通KM2接触器,主电路中KM1接触器的三副主触头断开自藕变压器电源,KM2三副常开触头闭合,电动机进入全压运行。
有些生产机械在工作时往往需要调节速度以适应生产需要,在同一负载下改变电动机的转速,称为调速。
(一) 三相鼠笼式异步电动机的调速
1.改变电动机电源频率的方法
这种调速方法的原理是利用同步转速与电源频率成正比关系的原理,改变电源频率。达到无级调速的目的,但这种方法必须配备复杂昂贵的变频电源设备,因而目前应用较少。
2.改变定子绕组的级对数
这种调速方法的原理是利用同步转速与电动机的级对数成反比例的关系,是一种有级调速方法。在转差率和电源频率不变时,改变级对数是通过改变绕组的接法来实现的。这种方法比较简单,常用于鼠笼式电动机。
下图所示为改变磁通级对数时达到改变转速的示意图。由图(a)可见一相(U相)的两个绕组串联时,第一段绕组末端与第二段绕组首端相接,通入电流的方向可形成的磁场为四个级。由图(b)可见,将绕组并联按入电网,电流如图中⊕⊙,形成磁场为两极。
上图所示为双速2、4极鼠笼异步电动机调速控制线路图,低速时定子绕组为△接法,电动机转速为14320r/min,高速时定子绕组为双Y接法,电动机转速为2870r/min,可参看图(b)。
起动及变速工作过程如下:按下按钮SB2,接触器KM1接通,电动机定子绕组作△接法起动并运转,当需要变为高速(双Y时)按下SB3按扭,线圈KM1断电,线圈KM2接通,电动机双Y运转。若需要重新回复△运转时,在按下SB2按扭即可.
(二)三相绕线式异步电动机的调速
由异步电动机的转速公式n=n1(1-S)可以看出;(n-电动机转速、n1-同步转速、S=转差率)改变转差率S的大小就可以改变电动机的转速。对于绕线式电动机来说改变其转子电路中的附加电阻,就可以改变转差率S,也就改变了电动机转速。如果与转子绕组串联的电阻连续可调,则转速也连续可调;如果电阻是分级调整的,则转速也是分极可调的。
绕线式电动机在分级调速时,常用凸轮控制器来控制。下图所示为凸轮控制器控制电动机起动调速原理线路图,把手轮转到左或右1、2、3、4、5中的任意位置,转子中分别串入不同的电阻值,电动机就在不同的转速下运转。
这种调速方法最主要的优点是能够得到多种速度,而且线路简单、操作方便。缺点是与转子串联的电阻损耗电能较多,触头也较容易烧坏。
当电磁转矩的方向和转子旋转方向相反时,为制动运转状态。制动的目的是使电力拖动系统较快停车或者使拖动系统降低而在低速状态下运转。
三相异步电动机的制动方式一般分为机械制动与电气制动两大类。
(一)机械制动
机械制动应用较普遍的是电磁抱闸装置。如下图所示,它主要由制动电磁铁和闸瓦制动器两部分组成,这是一种摩擦制动,制动冲击较大,但制动可靠。一般用于起重、卷扬设备。
制动过程如下:
当电动机通电时电磁抱闸的线圈同时通电,衔铁克服弹簧3反作用力而被吸合,推动顶杆向右移动,弹簧3被压缩,弹簧4伸展将两边的杠杆顶开,使闸瓦与闸轮松开,电动机即可运转。
当电动机断电时,线圈同时断电,衔铁释放,在弹簧3的作用下,顶杆复位带动杠杆使闸瓦紧紧包住闸轮,电动机即被迅速制动。
(二)电气制动
电气制动又叫电力制动,常用的有反接制动、能耗制动和再生制动三种。
1.反接制动 这种制动是改变电源相序后产生反向电磁转矩而迫使电动机停转,起到制动作用。
下图所示为用倒顺开关控制的反接制动原理图。正常运转状态的电动机要停转时先将开关拉开,电动机由于惯性继续旋转,然后迅速将开关投向另一侧,使电动机产生反向电磁力矩,迫使电动机停转,稍停片刻应立即拉开开关,以免电动机反向起动。
单向反接制动自动控制电路图如下图所示,其工作过程如下:
当按下按扭SB2时,接触器KM1线圈获电吸合电动机M开始转动,并带动速度继电器SR一起起动。当转速达到120r/min以上时,SR常开触头闭合,为反接制动作好准备。电动机处于正常运转时,若按下按钮SB1时,接触器KM1线圈失电释放,电动机失电进入惯性运转状态,此时由于SR接通接触器KM2,电动机反向通电,进行反接线制动,其速度下降,当转速达到120r/min以下时,SR的常开触头断开,接触器KM2线圈失电释放,电动机反向电源被切断,制动过程结束。反接制动时间一般大约为1-3S。
电动机反接制动时,由于旋转磁场与转子的相对切割速度(n1+n2)很高,因而制动电流很大,约为电动机额定电流的10倍。当电动机容量在4.5kW以上时,需要在主电路中串接电阻RB以限制反接制动电流
上述反接制动中主要作用的是反接制动继电器SR(又叫速度继电器)。图中所示为JFZO系列速度继电器,图(a)为外形图,图(b)为内部结构原理图。
反接制动的冲击力较大,一般用在电动机功率在4.5kW以下且起动不太频繁的场合。
2.能耗制动 当电动机断电后立即使定子绕组接上直流电源,于是定子绕组产生一个静电场,此时转子由于惯性还在旋转,转子导体因切割磁场而产生感应电动势和电流,从而产生与原转向相反的转矩,阻碍转子旋转。其制动原理如图所示。
能耗制动常用控制电路有半波整流和全波整流能耗制动自动控制电路。图中所示为全波整流能耗制动自动控制电路。电路工作过程如下:
按下按钮SB2,接触器KM1接通,电动机M起动并正常运转。当按下按钮SB1时,KM1线圈失电,电动机M电源被切断,此时接触器RM2和时间继电器KT线圈都获电吸合,直流经KM2两副常开触头及电位器RP1通入电动机M定子绕组中产生制动作用。经延时后时间继电器KT触点(7-8)断开,KM2线圈失电,制动结束。
能耗制动对电网无冲击作用,制动平稳可靠,并可实现准确停车,因此应用较为广泛。
3.再生制动 再生制动又叫发电制动获回馈制动,其制动原理是转子转速大于异步电动机的同步转速时产生反向电磁转矩进行制动。这种制动一般用于起重机械重物下降和变级调速电动机。
为了保证电动机的正常运行,延长使用寿命,电动机日常运行中的监视和维护很重要,它可以防微杜渐,把事故消灭在萌芽之中。
(1)电动机起动前的检查
1)新安装或长期停用的电动机,起动前应做好如下检查
①电动机基础是否稳固,螺栓是否拧紧,轴承是否缺油,油是否合格;电动机接线是否符合要求,绝缘电阻是否合格等。
②熔丝摆设是否符合要求;起动设备接线是否正确;起动装置是否灵活,有没有卡住现象;油浸自耦降压起动设备的油是否变质,油量是否合上;触头接触是否良好。
③电动机和起动设备的金属外壳是否可靠接地或接零。
2)正常运行的电动机,起动前应做如下检查
①检查三相电源是否有电,电压是否过低;熔丝有无损坏,安装是否可靠。
②联接器的螺栓和销子是否紧固;皮带连接是否良好;松紧程度是否合适;机组转动是否灵活,有无摩擦、卡住、串动和不正常声响。
③电动机周围是否有防碍运行的杂物和易燃品等。
3)起动电动机时应注意的事项
①起动电动机时近旁不应有人,拉合刀闸时操作人员应站在一侧,防止电弧烧伤;使用双刀闸起动、星角起动或自耦降压起动,必须遵守操作顺序。
②几台电动机共用一台变压器时,应由大到小,一台一台地起动。一台电动机连续多次起动时,应按有关规定保留适当间隔时间,防止过热,连续倾动不宜超过3-5次。
③合闸后如电动机不转或转速很慢,声音不正常时,应迅速拉闸检查,找出原因后,再行起动。
(2)电动机的日常检查
1)监督电动机发热情况
电动机在运行中发热情况十分重要,如不注意,容易烧毁电动机或减少其使用寿命。实用中电动机温度超过其允许值时,即便不烧毁电动机,也要损坏绝缘,是电动机寿命缩短。如A级绝缘的电动机在允许温度100℃以下使用,一般可用20年,如在140℃下使用,只能用一个半月;如在225℃下使用,仅3h就坏了。
依据电动机的类型与绕组所用的绝缘等级,制造厂对绕组和铁芯等都规定有最大允许温度和最大允许温升见下表。温度和温升的关系如下:
温度=温升+周围空气温度;
温升=温度-周围空气温度。
常用的电动机允许允许温升表
电动机
部件
绝缘
等级
环境温度
(℃)
允许温升(℃)
(用温度计法测出)
允许温度(℃)
(用温度计法测出)
定子绕组
铁 芯
滚动轴承
定子绕组
定子绕组
铁 芯
A
A
A
B
B
B
35
35
35
35
40
40
60
65
60
75
65
75
95
100
95
110
105
115
2)监督电动机电流额定值
电动机铭牌上所标定的电流值是额定电流值,是指室温为35℃(某些国产电动机为40℃)时的数值。在35℃(或40℃)时,电动机电流不允许超过铭牌上所规定的电流值,否则电动机定子线圈将因过热而损坏。电动机散热一般随气温升高而恶化,气温下降而改善,相应地电动机额定电流也随着变动。如下表
气温变化时对电动机的许可电流值
周围空气
温度(℃)
降低(-)
额定电流
增加(+)
20以下
30
35
40
45
50
+8
+5
0
-5
-10
-15
<