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1、本书编委会丛书前言第章 电工线路与供电方式1 1.1 电磁感应与交直流1 1.1.1 电磁感应1 1.1.2 交流电与直流电3 1.2 欧姆定律8 1.2.1 电压对电流的影响8 1.2.2 电阻对电流的影响9 1.3 直流供电方式9 1.3.1 电池直流供电9 1.3.2 交流直流变换器供电方式10 1.4 单相交流供电方式11 1.4.1 单相两线式交流供电方式11 1.4.2 单相三线式交流供电方式12 1.5 三相交流供电方式12 1.5.1 三相三线式交流供电方式12 1.5.2 三相四线式交流供电方式12 1.5.3 三相五线式交流供电方式14第章 电工材料与常用电气部件15 2.
2、1 常用绝缘材料与导电材料15 2.1.1 常用绝缘材料15 2.1.2 常用导电材料16 2.2 开关部件19 2.2.1 开启式负荷开关19 2.2.2 封闭式负荷开关20 2.2.3 组合开关21 2.2.4 按钮21 2.2.5 高压隔离开关21 2.3 断路器22 2.3.1 低压断路器22 2.3.2 高压断路器25 2.4 继电器25 2.4.1 通用继电器25 2.4.2 控制继电器26 2.4.3 保护继电器29 2.5 变压器31 2.5.1 电源变压器31 2.5.2 电力变压器31第章 电工电路的应用与识图技能33 3.1 电工电路的特点与应用33 3.1.1 电工接线
3、图33 3.1.2 电工原理图35 3.1.3 电工概略图35 3.1.4 电工施工图37 3.2 电工电路的识图方法与技巧39 3.2.1 电工电路中的电气部件39 3.2.2 电工电路图的识读方法43第章 电气部件的检测技能51 4.1 接触器的检测技能51 4.1.1 交流接触器的检测51 4.1.2 直流接触器的检测53 4.2 开关的检测技能54 4.2.1 常开开关的检测54 4.2.2 复合开关的检测55 4.3 继电器的检测技能57 4.3.1 电磁继电器的检测57 4.3.2 时间继电器的检测59 4.3.3 热过载继电器的检测60 4.4 变压器的检测技能62 4.4.1
4、电力变压器的检测62 4.4.2 仪用变压器的检测65 4.4.3 电源变压器的检测67 4.4.4 开关变压器的检测69 4.5 电动机的检测技能71 4.5.1 直流电动机的检测71 4.5.2 单相交流电动机的检测72 4.5.3 三相交流电动机的检测73第章 电气线路的敷设技能77 5.1 瓷夹配线与瓷绝缘子配线77 5.1.1 瓷夹配线77 5.1.2 瓷绝缘子配线78 5.2 金属管配线81 5.2.1 金属管配线的明敷操作81 5.2.2 金属管配线的暗敷操作83 5.3 金属线槽配线85 5.3.1 金属线槽配线的明敷操作85 5.3.2 金属线槽配线的暗敷操作85 5.4 塑
5、料管配线86 5.4.1 塑料管配线的明敷操作86 5.4.2 塑料管配线的暗敷操作88 5.5 塑料线槽配线与钢索配线89 5.5.1 塑料线槽配线89 5.5.2 钢索配线91第章 基本电气控制线路的安装与调试技能94 6.1 导线的加工与连接方法94 6.1.1 导线的加工操作94 6.1.2 导线的连接操作96 6.2 家庭照明线路的安装与调试技能102 6.2.1 家庭照明线路的设计102 6.2.2 家庭照明线路的安装与调试106 6.3 小区供电线路的安装与调试技能110 6.3.1 小区供电线路的设计110 6.3.2 小区供电线路的安装与调试116 6.4 电力拖动线路的安装
6、与调试技能120 6.4.1 电力拖动线路的设计120 6.4.2 电力拖动线路的安装与调试123第章 灯控照明系统安装维护技能126 7.1 路灯照明系统的安装与维护126 7.1.1 路灯照明系统的特点126 7.1.2 路灯照明系统的安装128 7.1.3 路灯照明系统的维护129 7.2 楼道照明系统的安装与维护131 7.2.1 楼道照明系统的特点131 7.2.2 楼道照明系统的安装133 7.2.3 楼道照明系统的维护137 7.3 应急照明系统的安装与维护138 7.3.1 应急照明系统的特点138 7.3.2 应急照明系统的安装139 7.3.3 应急照明系统的维护142 7
7、.4 室内照明系统的设计与安装143 7.4.1 室内照明系统的控制形式143 7.4.2 室内照明系统的设计要求147 7.4.3 室内照明系统的安装148第章 供配电系统的规划安装技能164 8.1 供配电系统的特点164 8.1.1 供配电系统的功能特点164 8.1.2 供配电系统的结构形式165 8.2 供配电系统的设计规划171 8.2.1 供配电系统的供电等级与配电方式171 8.2.2 供配电系统中的设备选配177 8.3 供配电系统的安装与检验185 8.3.1 供配电系统的安装185 8.3.2 供配电系统的验收195第章 电力拖动系统的规划安装技能198 9.1 电力拖动
8、系统的特点198 9.1.1 电力拖动系统的功能特点198 9.1.2 电力拖动系统的结构形式199 9.2 电力拖动系统的设计规划200 9.2.1 电力拖动系统的设计要求和设计方案200 9.2.2 电力拖动系统中的设备选配205 9.3 电力拖动系统的安装与检验211 9.3.1 电力拖动系统的安装211 9.3.2 电力拖动系统的验收223第章 电气线路检修技能226 10.1 灯控照明线路的检修226 10.1.1 触摸延时照明控制线路的检修226 10.1.2 自动门控照明控制线路的检修228 10.1.3 光控照明控制线路的检修229 10.1.4 小区照明控制线路的检修231
9、10.1.5 公路照明控制线路的检修234 10.2 供配电线路的检修237 10.2.1 低压供配电线路的检修237 10.2.2 高压供配电线路的检修239 10.3 电动机控制线路的检修246 10.3.1 三相交流异步电动机点动控制线路的检修246 10.3.2 单相交流电动机正/反转控制线路的检修250 10.3.3 三相交流电动机正反转连续控制线路的检修253 10.3.4 货物升降机的自动运行控制线路的检修257 10.3.5 稻谷加工机电气控制线路的检修260第章 变频器与变频技术264 11.1 变频器的种类特点264 11.1.1 变频器的种类264 11.1.2 变频器的
10、结构270 11.2 变频器的功能应用279 11.2.1 变频器的功能特点279 11.2.2 变频器的应用283 11.3 变频器的工作原理287 11.3.1 变频器的工作原理287 11.3.2 变频器的控制过程287 11.4 变频技术的应用实例291 11.4.1 变频技术在制冷设备中的应用291 11.4.2 变频技术在自动控制系统中的应用294第章 变频器的装调与检修技能298 12.1 变频器的安装连接298 12.1.1 变频器的安装298 12.1.2 变频器的连接306 12.1.3 变频器的接线309 12.2 变频器的调试与检修320 12.2.1 变频器的调试32
11、0 12.2.2 变频器的使用328 12.2.3 变频器操作显示面板直接调试334 12.2.4 输入端子控制调试342 12.2.5 变频器综合调试344第章 PLC 系统的安装与维护技能349 13.1 PLC 系统的规划设计349 13.1.1 PLC 硬件系统的规划设计349 13.1.2 PLC 软件系统的规划设计358 13.2 PLC 系统的安装技能373 13.2.1 PLC 系统的安装要求373 13.2.2 PLC 系统的安装与接线379 13.3 PLC 系统的调试与维护384 13.3.1 PLC 系统的调试384 13.3.2 PLC 系统的日常维护386电工线路与
12、供电方式1.1 电磁感应与交直流1.1.1 电磁感应1.电流感应磁场磁场通俗地讲就是存在磁力的空间，我们可以用铁粉末验证磁场的存在。在一块硬纸板下面放一块磁铁，在纸板上面撒一些细的铁粉末，铁粉末会自动排列起来，形成一串串曲线的样子，如图 1-1 所示，在两个磁极附近和两个磁极之间被磁化的铁粉末所形成的纹路图案是很有规律的线条。它是从磁体的 N 极出发经过空间到磁体的 S 极的线条，在磁体内部从 S 极又回到 N 极，形成一个封闭的环。通常说磁力线的方向就是磁性体 N 极所指的方向。图 1-1 所示为磁铁周围的磁场。磁铁的磁极之间存在的由铁粉末构成的曲线，代表着磁极之间相互作用的强弱。只要有磁极
13、存在，它就向空间不断地发出磁力线，而且离磁极越近的地方磁力线的密度越高，而远处磁力线的排列则比较稀疏。图 1-1 磁铁周围的磁场如图 1-2 所示，如果金属导线通过电流，那么借助铁粉末，我们可以看到在导线的周围产生磁场，而且导线中通过的电流越大，产生的磁场越强。1图 1-2 电流感应出磁场流过导体的电流的方向和所产生的磁场方向之间有着明确的关系。图 1-3所示为右手定则（即安培定则），说明了电流周围磁场方向与电流方向的关系。直线电流的安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁力线的环绕方向，如图 1-3a 所示。环形电流的安培定则：让右手
14、弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁力线（磁场）的方向，如图 1-3b 所示。图 1-3 安培定则（右手定则）2.磁场感应出电流磁场也能感应出电流，把一个螺线管两端接上检测电流的检流计，在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时，可以看到检流计指针发生了偏转，而且磁铁抽出的速度越快，检流计指针偏转的程度越大。同样，如果把磁铁插入螺线管，检流计也会偏转，但是偏转方向和抽出时相反，检流计指针偏摆表明线圈内有电流产生。图 1-4 所示为磁场感应电场。当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生；当穿过闭合线圈的磁通发生变
15、化时，线圈中有电流产生。这种由磁产生电的现象，称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。感应电流的方向，跟导体切割磁力线的运动方向和磁场方向有关。即当2闭合回路中一部分导体作切割磁力线运动时，所产生的感应电流方向可用右手定则来判断，如图 1-5 所示。伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁力线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指的即为感应电流的方向。图 1-4 磁场感应出电流图 1-5 右手定则1.1.2 交流电与直流电1.直流电直流电（Direct Current，简称 DC）是指电流流向单一，其方向不作周期性变化，即电流的方向固定不变，是由正极流向负极，但电流的大小可能
16、不固定。直流电可以分为脉动直流和恒定直流两种，脉动直流中直流电流大小不稳定；而恒定电流中的直流电流大小能够一直保持恒定不变。图 1-6 所示为脉动直流和恒定直流。3图 1-6 脉动直流和恒定直流图 1-7 直流的形成一般将可提供直流电的装置称为直流电源，它是一种形成并保持电路中恒定直流的供电装置，例如干电池、蓄电池、直流发电机等直流电源，直流电源有正、负两级。当直流电源为电路供电时，直流电源能够使电路两端之间保持恒定的电位差，从而在外电路中形成由电源正极到负极的电流，如图 1-7 所示。2.交流电交流电（Alternating Current，简称 AC）一般是指电流的大小和方向会随时间作周期
17、性的变化。我们在日常生活中所有的电气产品都需要有供电电源才能正常工作，大多数的电器设备都是由市电交流 220V、50Hz 作为供电电源。这是我国公共用电的统一标准，交流 220V 电压是指相线对零线的电压。交流电是由交流发电机产生的，交流发电机可以产生单相和多相交流电压。图 1-8 所示为产生单向交流电和三相交流电。图 1-8 产生单向交流电和三相交流电（1）单相交流电单相交流电是以一个交变电动势作为电源的电力系统，在单相交流电路中，只具有单一的4交流电压，其电流和电压都是按一定的频率随时间变化。图 1-9 所示为单相交流电的产生。在单相交流发电机中，只有一个线圈绕制在铁心上构成定子，转子是永
18、磁体，其内部的定子上有一组线圈，它所产生的感应电动势（电压）也为一组，由两条线进行传输，这种电源就是单相电源，这种配电方式称为单相二线制。图 1-9 单相交流电的产生单相电路是由单相电源、单相负载和线路组成，有一根相线和一根零线，一般情况下单相电源的电压为 220V，多用于照明用电和家庭用电。如图1-10所示为家庭中电相交流电的分配情况，其中空调器、洗衣机、风扇等对电压稳定性要求不高的电器分为一个支路；电视机、电脑、DVD 影碟机等信息类电器分为一个支路；电灯、微波炉等分为一个支路使用。家庭中用电总功率等于三路功率之和。图 1-10 家庭中电相交流电的分配情况5（2）多相交流电多相交流电根据相
19、线数的不同，还可以分为二相交流电和三相交流电。图 1-11 所示为两相交流电的产生。在发电机内设有两组定子线圈，互相垂直的分布在转子外围。转子旋转时两组定子线圈产生两组感应电动势，这两组电动势之间有 90的相位差。这种电源为两相电源。这种方式多在自动化设备中使用。图 1-11 两相交流电的产生图 1-12 所示为三相交流发电动机。通常，把三相电源的线路中的电压和电流统称三相交流电，这种电源由三条线来传输，三线之间的电压大小相等（380V），频率相同（50Hz），相位差为 120。三相 380V 交流电源是我国采用的统一标准。图 1-12 三相交流发电动机三相交流电是由三相交流发电机产生的。在定
20、子槽内放置着三个结构相同的定子绕组 A、B、C，这些绕组在空间互隔 120。转子旋转时，其磁场在空间按正弦规律变化，当转子由水轮机或汽轮机带动以角速度 等速地顺时针方向旋转时，在三个定子绕组中，就产生频率相同、幅值相等、相位上互差 120的三个正弦电动势，这样就形成了对称三相电动势。三相电路是由三相电源、三相负载以及三相线路组成，通常有三根相线和一根零线，一般情况下三相电为 380V 多动力设备供电。实际上，住宅用电的供给也是从三相配电系统中抽取其中的某一相与零线构成电源。在三相电6路中，相线与相线之间的电压为 380V，而相线与零线之间的电压为 220V，如图 1-13 所示。图 1-13
21、三相交流电路电压的测量交流发电机的基本结构如图 1-14 所示，转子是由永磁体构成的，当水轮机或汽轮机带动发电机转子旋转时，转子磁极旋转，会对定子线圈辐射磁场，磁力线切割定子线圈，定子线圈中便会产生感应电动势，转子磁极转动一周就会使定子线圈产生相应的电动势（电压）。由于感应电动势的强弱与感应磁场的强度成正比，感应电动势的极性也与感应磁场的极性相对应。定子线圈所受到的感应磁场是交替周期性变化的。转子磁极匀速转动时，感应磁场是按正弦规律变化的，发电机输出的电动势则为正弦波形。图 1-14 交流发电机的结构和原理发电机是根据电磁感应原理产生电动势的，当线圈受到变化磁场的作用时，即线圈切割磁力线便会产
22、生感应磁场，感应磁场的方向与作用磁场方向相反。发电机的转子可以被看做是一个永磁体，如图 1-15a 所示，当 N 极旋转并接近定子线圈时，会使定子线圈产生感应磁场（N），线圈产生的感应电动势为一个逐渐增7强的曲线，当转子磁极转过线圈继续旋转时，感应磁场则逐渐减小。当转子磁极继续旋转时，转子磁极 S 开始接近定子线圈，磁场的磁极发生了变化，如图1-15b所示，定子线圈所产生的感应电动势极性也翻转 180，感应电动势输出为反向变化的曲线。转子旋转一周，感应电动势又会重复变化一次。由于转子旋转的速度是均匀恒定的，因此输出电动势的波形则为正弦波。图 1-15 发电机感应电动势产生的过程1.2 欧姆定律
23、1.2.1 电压对电流的影响在电路中电阻阻值不变的情况下，电阻两端的电压升高，流经电阻的电流也成比例增加；电压降低，流经电阻的电流也成比例减小。图 1-16 所示为电压变化对电流的影响。电压从 25V 升高到 30V 时，电流值也会从 2.5A 升高到 3A。8图 1-16 电压变化对电流的影响1.2.2 电阻对电流的影响在电路中电阻两端电压值不变的情况下，电阻阻值升高，流经电阻的电流成比例降低；电阻阻值降低，流经电阻的电流则成比例升高。图 1-17 所示为电阻变化对电流的影响。电阻从 10 升高到 20 时，电流值会从 2.5A 降低到 1.25A。图 1-17 电阻变化对电流的影响1.3
24、直流供电方式1.3.1 电池直流供电直流电动机驱动电路，它采用的直流电源供电，这是一个典型的直流电路。图 1-18 所示为电池直流供电。9图 1-18 电池直流供电1.3.2 交流直流变换器供电方式家庭或企事业单位的供电都是采用交流 220V、50Hz 的电源，而在机器内部各电路单元及其元器件则往往需要多种直流电压，因而需要一些电路将交流 220V 电压变为直流电压，供电路各部分使用。图 1-19 所示为典型的交流直流变换供电电路。交流 220V 电压经变压器 T，先变成交流低压（12V）。再经整流二极管 VD 整流后变成脉动直流，脉动直流经 LC 滤波后变成稳定的直流电压。图 1-19 典型
25、的交流直流变换供电电路一些电器如电动车、手机、收音机、随声听等，是借助充电器给电池充电后获取直流电压。值得一提的是，不论是电动车的大充电器，还是手机、收音机等的小型充电器，都需要从市电交流 220V 的电源中获得能量，充电器01将交流 220V 变为所需的直流电压进行充电。还有一些电子产品将直流电源作为附件，制成一个独立的电路单元又称为适配器。如笔记本电脑、摄录一体机等，通过电源适配器与 220V 相连，适配器将 220V 交流电转变为直流电后为用电设备提供所需要的电压，如图 1-20 所示。图 1-20 利用 220V 交流供电的设备1.4 单相交流供电方式1.4.1 单相两线式交流供电方式
26、单相两线式是指仅由一根相线（L）和一根零线（N）构成，通过这两根线获取 220V 单相电压，为用电设备供电。如图 1-21 所示，一般在家庭照明支路和两孔插座多采用单相两线式供电方式。从三相三线高压输电线上取其中的两线送入柱上高压变压器的输入端，经高压变压器变压处理后，由二次输出端（相线与零线）向家庭照明线路输出 220V 电压。图 1-21 单相两线式交流供电方式111.4.2 单相三线式交流供电方式单相三线式是在单相两线式基础上，添加一条地线，即由一根相线、零线和保护接地线（PE 线，以下简称地线）构成，其中，地线与相线之间的电压为 220V，零线（中性线 N）与相线（L）之间电压为 22
27、0V。由于不同接地点存在一定的电位差，因而零线与地线之间可能有一定的电压。如图 1-22 所示，家庭用电中，空调器支路、厨房支路、卫生间支路、插座支路多采用单相三线式供电方式。图 1-22 单相三线式交流供电方式1.5 三相交流供电方式1.5.1 三相三线式交流供电方式三相三线式是指供电线路有三根相线构成，每根相线之间的电压为 380V，因此额定电压为380V 的电气设备可直接连接在相线上，如图 1-23 所示。这种供电方式多用在电能的传输系统中。1.5.2 三相四线式交流供电方式如图 1-24 所示，三相四线式供电方式与三相三线式供电方法不同的是从配电系统多引出一条零线。接上零线的电气设备在
28、工作时，电流经过电气设备进行做功，没有做功的电流就可经零线回到电厂，对电气设备起到了保护的作用，这种供配电方式常用于 380/220V 低压动力与照明混合配电。在三相四线制供电方式中，由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时，零线将有零序电流通过，过长的低压电网，由于环境恶化、导线老化、受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线21也带一定的电位，这对安全运行十分不利。在零线断线的特殊情况下，断线以后的单相设备和所有保护接零的设备会产生危险的电压，这是不允许的。图 1-23 三相三线式交流供电方式L 1L 2L 3N单相设备控制箱照明交流3 8 0 VL 3L 2L
29、1N单相2 2 0 V照明设备单相2 2 0 V电气设备三相3 8 0 V电气设备变压器接地极（接地）一根零线三根相线图 1-24 三相四线式交流供电方式311.5.3 三相五线式交流供电方式如图 1-25 所示，在三相四线式供电系统中，把零线的两个作用分开，即一根线做工作零线（N），另一根线做保护地线（PE 或地线），这样的供电接线方式称为三相五线制供电方式。图 1-25 三相五线式交流供电方式41电工材料与常用电气部件2.1 常用绝缘材料与导电材料2.1.1 常用绝缘材料1.绝缘纤维制品如图 2-1 所示，绝缘纤维制品是指在电工产品中可直接应用的一类绝缘材料，绝缘纤维制品主要是指绝缘纸、纸
30、板、纸管和各种纤维织物等绝缘材料，通常是用植物纤维、无碱玻璃纤维和合成纤维制成的。图 2-1 绝缘纤维制品的实物外形绝缘纸根据其组成材料又可分为植物纤维纸和合成纤维纸两种。绝缘纸的特点是价格低廉，物理性能、化学性能、电气性能、耐老化性能等综合性能良好。51绝缘纸板由于其中掺杂部分棉纤维而具有良好的抗张强度和吸油量。由于这些特性，绝缘纸板在工厂电工用料中常用做变压器油的绝缘和保护材料。另外有些绝缘纸板在制作过程中不掺杂棉纤维，这种绝缘纸通常称为青壳纸，主要用做绝缘保护和补强材料。2.浸渍纤维制品如图 2-2 所示，浸渍纤维制品是以绝缘纤维制品为材料，浸以绝缘漆制成的，在其表面会有一层光滑的漆膜，
31、与普通的绝缘纤维材料相比，浸渍纤维制品的抗张强度、电气性能、耐热等级、耐潮性能等都有显著提高。图 2-2 浸渍纤维制品的实物外形常用浸渍纤维制品主要有漆布和漆管两种：漆布是由不同底材如棉布、丝绸或无碱玻璃布等浸以不同的绝缘漆后制成的；漆管是由棉、涤纶、玻璃纤维管等浸以不同的绝缘漆制成的，主要用做电机、电器的引出线或连接线的绝缘套管。3.绝缘层压制品如图 2-3 所示，绝缘层压制品是由天然或合成的纤维纸、布等作为底材，浸入不同的粘结剂后经热压卷制而成的层状结构的绝缘材料。它主要分为层压纸板、层压布板、层压玻璃布板等类型，层压制品的性能取决于所用底材和粘结剂的性质，以及制作工艺。一般层压制品都具有
32、良好的电气性能和耐热、耐油、耐霉、耐电弧、防电晕等特性，电工层压制品分为层压板、层压管和棒、电容器套管芯三类。2.1.2 常用导电材料1.裸导线图 2-4 所示为裸导线的实物外形。裸导线是指没有绝缘层的导线，按其形状可分为圆单线、裸绞线和软接线三种类型。一般裸导线具有良好的导线性能和力学性能，很多裸导线表面涂有高强度绝缘漆，用以抗氧化和绝缘。2.电磁线电磁线是指在金属线材上包覆绝缘层的导线，又称绕组线，通常情况下其外部的绝缘层采用天然丝、玻璃丝、绝缘纸或合成树脂等。61图 2-3 绝缘层压制品的实物外形图 2-4 裸导线的实物外形电磁线根据其材料和制造方式的不同主要可以分为漆包线、绕包线以及无
33、机绝缘线等，其中漆包线具有漆膜均匀、光滑柔软，且利于线圈的绕制等特点；绕包线绝缘厚度大，耐热性低，多数已被漆包线所代替；无机绝缘线的绝缘层采用的为无机绝缘材料、氧化铝膜等，并经有机绝缘漆浸渍后烘干填孔，具有耐高温、耐辐射等特点。图 2-5 所示为不同电磁线的实物外形。图 2-5 电磁线的实物外形713.绝缘导线绝缘导线是指在导线的外围均匀而密封地包裹一层不导电的材料，例如树脂、塑料、硅橡胶等，是电工中应用最多的导电材料之一。图 2-6 所示为绝缘导线的实物外形。目前几乎所有的动力的照明线路都采用塑料绝缘导线，主要是防止导电体与外界接触后造成漏电、短路、触电等事故的发生。图 2-6 绝缘导线的实
34、物外形4.电力电缆图 2-7 所示为电力电缆的实物外形。电力电缆是在电力系统的主要线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，电力电缆具有不易受外界风、雨、冰雹的影响等特点，其供电可靠性高，但其材料和安装成本较高。图 2-7 电力电缆的实物外形815.通信电缆图 2-8 所示为通信电缆的实物外形。通信电缆是由一对以上相互绝缘的导线绞合而成的，该电缆具有通信容量大、传输稳定性高、保密性好、不受自然条件和外部干扰等特点。图 2-8 通信电缆的实物外形2.2 开关部件2.2.1 开启式负荷开关开启式负荷开关俗称胶盖闸刀开关，该类开关通常应用在低压电气照明电路以及分支电路的配电开关等，主要是在带负荷状态
35、下接通或是切断电源电路。按其结构可以分为二极式和三极式两种。图 2-9 所示为开启式负荷开关的实物外形。图 2-9 开启式负荷开关的实物外形91不同类型的开启式负荷低压开关的内部结构大体相同，主要是由瓷底座、静插座、进线端子、出线端子、触刀、瓷柄（手柄）、熔丝等组成的，如图 2-10 所示。图 2-10 开启式负荷低压开关的内部结构2.2.2 封闭式负荷开关图 2-11 所示为封闭式负荷开关的实物外形。封闭式负荷开关俗称为铁壳开关，是由手柄、外壳、速断弹簧、静触头、动触头和熔断器构成的，封闭式负荷开关内部使用的速断弹簧，保证了外壳在打开的状态下，不能进行合闸，提高了封闭式负荷开关的安全防护能力
36、，当手柄转至上方时，封闭式负荷开关的动、静触头处于接通状态；当封闭式负荷开关的手柄转至下方时，其动静触头处于断开的状态，此时也断开了电路。图 2-11 封闭式负荷开关的结构特点022.2.3 组合开关图 2-12 所示为组合开关的实物外形。组合开关俗称转换开关，是由多组开关构成的，是一种转动式的刀开关，主要用于接通或切断电路。组合开关内部有若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片装在转轴上，随转轴旋转而变换通、断位置。图 2-12 组合开关的实物外形2.2.4 按钮按钮是一种手动操作的电气开关，一般用来在控制线路中发出远距离控制信号或指令，去控制继电器、接触器
37、或其他负载，实现对主供电电路的接通或切断，从而达到对负载的控制，如电动机的起动、停止、正/反转。图 2-13 所示为按钮开关的实物外形及内部结构。2.2.5 高压隔离开关隔离开关即在电路中起到隔离作用的开关设备，一般指的是高压隔离开关，即额定电压在 1kV 及其以上的隔离开关，简称为隔离开关，主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。图 2-14 所示为典型高压隔离开关的实物外形和结构。从图 2-14 中可以看出，高压隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷较大的电流或短路电流，即不能带负荷操作，在采用
38、隔离开关的线路中一般送电操作时：先合隔离开关，后合断路器或负荷开关类；断电操作时：先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。12图 2-13 按钮开关的实物外形及内部结构图 2-14 典型高压隔离开关的实物外形和结构2.3 断路器2.3.1 低压断路器低压断路器是一种既可以通过手动控制，也可自动控制的低压开关，主要用于接通或切断22供电线路；这种开关具有过载、短路或欠电压保护的功能，常用于不频繁接通和切断电路中。1.普通塑壳断路器普通塑壳断路器又称装置式断路器，从外部主要可以看到接线柱、操作手柄以及相关型号规格的标识，拆开其塑料外壳后，即可以看到塑壳断路器内部主要是由塑料外壳、脱扣器装置、触头
39、、接线端子、操作手柄等部分构成的。图 2-15 所示为普通塑壳断路器的实物外形和内部结构。图 2-15 普通塑壳断路器的实物外形和内部结构2.漏电保护器漏电保护器是一种具有漏电保护功能的断路器，是配电（照明）等线路中的基本组成部件，具有漏电、触电、过载、短路的保护功能，对防止触电伤亡事故的发生，避免因漏电而引起的火灾事故，具有明显的效果。32图 2-16 所示为漏电保护器的实物外形。图 2-16 漏电保护器的实物外形漏电保护器作为一种典型的断路器，其工作原理如图 2-17 所示。电路中的电源线穿过漏电保护器内的检测元件（环形铁心，也称零序电流互感器），环形铁心的输出端与漏电脱扣器相连接。图 2
40、-17 漏电保护器的工作原理示意图当被保护电路工作正常，没有发生漏电或触电的情况下，通过零序电流互感器的电流相量和等于零，这样漏电检测环形铁心的输出端无输出，漏电保护器不动作，系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，使供电电流大于返回电流，42通过环形铁心的两路电流相量和不再等于零，在铁心中出现了交变磁通。在交变磁通的作用下，检测元件的输出端就有感应电流产生，当达到额定值时，脱扣器驱动断路器自动跳闸，切断故障电路，从而实现保护。2.3.2 高压断路器高压断路器是工厂电工配电线路中较为重要的电气设备之一，具有可靠的灭弧装置。因此，不仅能通断正常的负荷电流，而且能接
41、通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。常见的高压断路器有油断路器、六氟化硫（SF6）断路器和真空断路器。图 2-18 所示为常见的高压断路器的实物外形。图 2-18 常见的高压断路器的实物外形2.4 继电器2.4.1 通用继电器通用继电器既可实现控制功能，也可实现保护功能，常用的控制继电器有电磁继电器和固态继电器。图 2-19 所示为常见的通用继电器实物外形。图 2-19 常见的通用继电器实物外形1.电磁继电器的功能电磁继电器通常都是由铁心、线圈、衔铁、触点簧片等组成的，通过在线圈两端加上一定的电压，线圈中产生电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用
42、下克服返回弹簧52的拉力吸向铁心，来控制触点的吸合，当线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使触点断开，通过该方法控制电路的导通与切断。电磁继电器的优点在于体积小，控制电源小，在使用过程中可以通过较小的电磁线圈电流控制较大的输出功率。图 2-20 所示为电磁继电器的实物外形和内部结构。图 2-20 电磁继电器的实物外形和内部结构2.固态继电器的功能固态继电器（Solid State Relays，缩写 SSR）是一种无触点电子开关，主要用来实现控制回路（输入电路）与负载回路（输出电路）的电隔离及信号耦合的通断切换功能。图 2-21 所示为固态继电器的实物外形。图 2
43、-21 固态继电器的实物外形2.4.2 控制继电器控制继电器通常用来控制各种电子电路或器件，来实现线路的接通或切断的功能。常用的控制继电器有中间继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等。图 2-22 所示为常见的控制继电器的实物外形。62图 2-22 常见的控制继电器的实物外形1.中间继电器的功能中间继电器通常用来控制各种电磁线圈使信号得到放大，将一个输入信号转变成一个或多个输出信号。中间继电器的主要特点在触点系统中，没有主、辅的区别，允许通过的电流也是相等的。触点数量也较多，在控制电路中起到中间放大的作用。图 2-23 所示为中间继电器的实物外形和内部结构。图 2-23 中间继电器的实物
44、外形和内部结构2.时间继电器的功能时间继电器是一种延时或周期性定时接通、切断某些控制电路的继电器，主要由瞬间触点、延时触点、弹簧片、铁心、衔铁等部分组成。当线圈通电后，衔铁利用反力弹簧的阻力与铁心吸合。推杆在推板的作用下，压缩宝塔弹簧，使瞬间触点和延时触点动作。图 2-24 所示为时间继电器的实物外形和内部结构。3.速度继电器的功能速度继电器又称反接制动继电器，这种继电器主要与接触器配合使用，用来实现电动机的反接制动，主要由转子、定子、支架、胶木摆杆、簧片72等部分组成。图 2-25 所示为速度继电器的实物外形和内部结构。图 2-24 时间继电器的实物外形和内部结构图 2-25 速度继电器的实
45、物外形和内部结构4.压力继电器的功能压力继电器是将压力转换成电信号的传感器件，主要检测水、油、气体以及蒸汽的压力等，主要由微动开关、调节螺杆、压力弹簧、柱塞紧固螺钉等部分构成。图 2-26 所示为压力继电器的实物外形和内部结构。82图 2-26 压力继电器的实物外形和内部结构2.4.3 保护继电器保护继电器是一种自动保护器件，可根据温度、电流或电压等的大小，来控制继电器的通断。常用的保护继电器有热继电器、电流继电器、电压继电器及温度继电器等。图 2-27 所示为保护继电器的实物外形。图 2-27 常见的保护继电器的实物外形1.热继电器的功能热继电器是利用电流的热效应原理实现过热保护的一种继电器
46、。它是一种电气保护元件，主要由复位按钮、热感应器件（双金属片）、触点、动作机构等部分组成。它利用电流的热效应来推动动作机构使触点闭合或断开的保护电器，主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡保护以及其他电气设备发热状态时的控制。图 2-28 所示为热继电器的实物外形及内部结构。92图 2-28 典型热继电器的实物外形和内部结构2.电流继电器的功能电流继电器是指根据继电器线圈中电流大小而接通或断开电路的继电器。通常情况下，电流继电器分为过电流继电器、欠电流继电器以及交流通用继电器三种。图 2-29 所示为电流继电器的实物外形。图 2-29 电流继电器的实物外形3.电压继电器的功能电压继电器
47、又称零电压继电器，是一种按电压值动作的继电器，主要用于交流电路的欠电压或零电压保护。图 2-30 所示为电压继电器的实物外形。图 2-30 典型电压继电器的实物外形034.温度继电器的功能温度继电器是一种通过温度变化控制电路导通与切断的继电器，当温度达到温度继电器设定值时，温度继电器会断开电路，起温度控制和保护作用。图 2-31 所示为温度继电器的实物外形。图 2-31 温度继电器的实物外形2.5 变压器2.5.1 电源变压器电源变压器的种类很多，主要是用来改变供电电压或电流的值，常见的变压器主要有环形铁心变压器和 E 形铁心变压器，主要是由铁心、线圈、线框、固定零件和屏蔽层等构成的。图2-3
48、2 所示为电源变压器的实物外形。图 2-32 电源变压器的实物外形2.5.2 电力变压器电力变压器是工厂电工供配电系统中实现电能输送、电压变换，满足不同电压等级负荷要求的核心器件。它可将高压电降低，变为所需的低压电压。根据电力变压器相数的不同，可以13将电力变压器分为单相电力变压器和三相电力变压器两种。1.单相电力变压器的功能单相电力变压器是一种一次绕组为单绕组的变压器，单相电力变压器的一次绕组和二次绕组均缠绕在铁心上，一次绕组为交流电压输入端，二次绕组为交流电压输出端。二次绕组的输出电压与线圈的匝数成正比。图2-33 所示为单相电力变压器的实物外形。图 2-33 单相电力变压器的实物外形单相
49、电力变压器可将高压供电变成单相低压，供各种设备使用，例如可将交流 6600V 高压经单相变压器变为交流 220V 低压，为照明灯或其他设备供电。单相变压器有构简单、体积小、损耗低等优点，适宜在负荷较小的低压配电线路中使用。2.三相电力变压器的功能三相电力变压器是电力设备中应用比较多的一种变压器，三相变压器实际上是由3 个相同容量的单相变压器组合而成的，一次绕组（高压线圈）为三相，二次绕组（低压线圈）也为三相。三相电力变压器和单相电力变压器的内部结构基本相同，均是由铁心（器身）和绕组两部分组成。三相电力变压器主要用于三相供电系统中的升压或降压，比较常用的就是将几千伏的高压变为 380V 的低压，
50、为用电设备提供动力电源。图2-34所示为三相电力变压器的实物外形。图 2-34 三相电力变压器的结构特点23电工电路的应用与识图技能3.1 电工电路的特点与应用3.1.1 电工接线图电工接线图也称为电工系统图，是一种采用图形符号、线条、文字标注等元素组成的一种电路结构，主要用来表现某个单元或整个系统的基本组成、供电方式以及连接关系的电路图，如图 3-1 所示为典型电动机点动控制电路的电工接线图。图 3-1 典型电动机点动控制电路的电工接线图从图可看出，该电工接线图体现了电动机点动控制系统中所使用的基本电气部件以及各电气部件间的实际连接关系和接线位置，其具体功能及特点如下：接线图中包含了整个系统
