第十六講──電鍍中一些交流電器的使用要求(二)

袁詩璞

【電鍍基礎講座】

第十六講──電鍍中一些交流電器的使用要求(二)

袁詩璞

4 電器開關

使用電器離不開各種開關。開關不良是造成缺相與過流過載的重要原因。

4. 1 鐵殼開關與閘刀開關

鐵殼開關(又叫負荷開關)，通過鐵殼外的一個手柄來操控三相火線的通斷。其內部有3組同時動作的閘刀及3個瓷插式保險。它具有一定的封閉防腐能力，手柄也不易漏電，使用效果比閘刀開關好，但體積較大。

閘刀開關是最低檔也是最易出事故的電源開關。但其價格低、體積小，小電鍍廠樂于采用。閘刀開關用于交流電器，有單相與三相兩種。雙刀雙擲大閘刀開關可用于低壓直流換向。

閘刀開關除閘刀刀片外，膠殼內有直接安裝保險絲的螺釘。閘刀開關易出毛病表現在以下幾個方面：

(1) 閘刀接觸不良。低價劣質品的刀片與卡子并非彈性接觸(未用磷青銅等彈性銅材)，其轉動聯接處與刀片閉合處因接觸不良而打火、氧化，接觸電阻增大，發熱后又退火，彈性更差。如此惡性循環，導致接觸不良或發熱燒熔保險絲，很易造成電器供電缺相。

(2) 防腐性很差。閘刀開關設置在小配電箱內時防腐性稍好，但多數直接裸接在木質配線板上，電鍍車間的酸、堿、鹽霧不斷將其侵蝕。若不及時清潔，不少閘刀開關膠木外殼與陶瓷手把上都因漏電而帶電，人手一摸都會打手，十分危險。

4. 2 自動空氣開關

自動空氣開關具有良好的滅弧特性，其設有滅弧罩，動作快，開關時(特別是斷開時)產生的電弧不至于在相間相串而引發相間短路。它由觸頭系統、滅弧系統、脫扣器、操動機構、過流保護部件組成。除有欠壓、短路、過流保護外，因結構密封而具有較好的防腐功能。過流保護有兩類：一類采用雙金屬片熱保護(過流時雙金屬片發熱彎曲，帶動脫扣器使開關自動斷開)，另一類采用線圈的過流繼電式保護(過流時線圈產生的磁力加大，吸引軟鐵片動作，帶動脫扣器使開關自動斷開)。前者結構簡單，但響應速度慢。以選用響應速度快的后者更好?？諝忾_關有多種規格，應根據用電器具體額定電流來選擇。過大，不起保護作用；過小，頻繁跳閘。

4. 3 交流接觸器

交流接觸器實際上是一類專門的電磁式大功率繼電器。其線圈通電后，靜鐵芯產生磁場，將動鐵芯下拉，通過聯動系統，帶動中間三組大的觸點由常開狀轉變為閉合狀；同時，兩邊各一組小的切換觸頭，上邊各一對小觸頭由常閉態變為開態，下邊各一組小觸頭則由常開態轉變為閉合態。線圈斷電后，動鐵芯在彈簧作用下向上彈開，恢復為原狀態。3個大的常開觸頭稱為“主觸頭”，兩邊各一組小的切換觸頭稱為“輔助觸頭”，供線圈實現自鎖以及兩個交流接觸器之間互鎖等用。線圈電壓有220 V與380 V兩種，選用及接線時應注意。

交流接觸器用于電加熱或冷卻系統作自動控溫時，通過測溫控頭(一般鍍液宜用Pt100鉑電阻的，發藍與熱浸錫鉛合金等因溫度高，宜選用熱電偶的)及配套數顯溫控儀中的小繼電器帶動交流接觸器的線圈，或通電或斷電。主觸頭通斷電，則加熱器的電熱絲通斷電(交流接觸器在此起功率放大作用或供單相溫控器控制三相電加熱器用)，或帶動制冷機組電動機的啟停。此時交流接觸器不能自鎖，即輔助觸頭不用。

用按鈕開關的適當組合來控制交流接觸器的線圈通斷電，可實現對電動機運轉狀態的控制。比如電動葫蘆及自動生產線的升、降、進、退。升與降、進與退各由一臺電動機執行，每臺電動機又由兩只交流接觸器來負責電動機的正、反轉。圖 1是控制一臺電動機的點動換向原理圖。在交流接觸器線圈電路中串接一個常開按鈕，當按下按鈕時線圈通電，交流接觸器吸合，松開按鈕后交流接觸器線圈失電，彈開復位。當按下開關AN1時，交流接觸器C1通電吸合，C1主觸頭接通電機D轉動(設為正轉，電葫蘆升)；斷開AN1后，C1線圈斷電，主觸頭C1斷開，電機停轉，電葫蘆不再上升。若按下按鈕AN2，則交流接觸器C2線圈得電，C2主觸頭吸合，電機又轉。但此時電機接線由A、 B、C相序變成了A、C、B相序，B、C接線自動換了過來，電動機反轉，電葫蘆的動作變為降。松開AN2，C2線圈失電、彈開，此時C1、C2均斷開，電葫蘆停止下降。換言之，按下 AN1(升)，電葫蘆掛鉤上升，按下 AN2，電葫蘆掛鉤下降，由此實現了升、降的點動控制。串在C1線圈回路中的C2的常閉輔助觸頭與串在C2線圈回路中的C1的常閉輔助觸頭起“互鎖”作用：若先按下AN1，則串在C2線圈回路中的C1常閉觸點斷開，此時若又誤按了AN2，因C1輔助觸點已斷開，C2線圈也不能通電。這樣，C1、C2在任何情況下只能有一個能吸合，以免造成電機接線上B、C相短路(C1、C2之間成為“或門”關系)。

圖1 電動機的點動換向Figure 1 Jog control for direction reversion of a motor

過濾機、拋光機、抽風機、滾鍍機等只有一臺電機且要求起動后就一直轉動，而停時要人為控制，需要用兩個按鈕(ON與OFF)來分別實現。按一下或啟動或停止，則電動機要有“自鎖”功能，只需一只交流接觸器來控制，但要一個常開按鈕(管“開”，ON)和一個常閉按鈕(管“停”，OFF)。圖2示出了控制原理圖。圖2中AN1為常閉按鈕(不按下時是接通的，管電機“關”)，AN2為常開按鈕(不按下時是斷開的，按下時才接通，管“開”)，在AN2上并接了交流接觸器的一個輔助常開觸頭。其工作原理為：

(1) 按下AN2(開，ON)，電流經A相、常閉按鈕AN1、按下的常開按鈕AN2、交流接觸器線圈(此處為單相220 V線圈)到零線O，形成閉合回路，得電吸合，主觸頭接通電動機 D轉動(轉向經試驗調整后達到要求)，同時輔助觸點C也變為吸合的接通狀。

(2) 松開AN2，電流經A相、常閉按鈕AN1、已吸合的并在AN2上的輔助觸頭、線圈C到零線，繼續使交流接觸器吸合，電機繼續供電轉動。此處的輔助觸頭稱為“自鎖”觸頭)。

(3) 按一下常閉按鈕 AN1(關，OFF)交流接觸器線圈回路斷電，輔助觸點C因交流接觸器復位也斷開了，線圈回路仍斷電，交流接觸不會吸合，所以電機也不轉了。

簡言之，按一下AN2，電機轉；松開AN2，因輔助觸點的自鎖作用，電機繼續轉；按一下 AN1，電機停轉。AN1接通后，因輔助觸點已斷開，電機也不會轉。要再轉，需再按一下AN2；要再停，再按一下AN1。

圖2 電動機的啟?？刂艶igure 2 Control for starting and stopping a motor

龍門式自動行車，不是用手工按開關，而是采用電腦程序，啟停小的中間繼電器，靠中間繼電器觸點的接通與斷開來代替按鈕開關。上、下限的自動限位及水平運動中的停靠則是通過將常閉行程開關或感應開關再串接在交流接觸器線圈回路中來實現。例如降到下限位置時，下限常閉行程開關動作，斷開交流接觸器線圈，電機停轉，不再下降。實際上為克服運動慣性，使定位更準確，電機還設有自動剎車裝置。

使用交流接觸器不僅能實現鍍液加熱或冷卻的自動控溫，改變電動機的運轉狀態，而且具有其他任何手動開關無法比擬的優點：若供電突然斷電，交流接觸器就自動斷開電器，再來電時不會自動接通電器。用手動開關時，若停電后忘了關開關，無人值守時又突然來電，電器會自動工作，易出事故。所以停電后不能忘了關總開關。

注意：單相電器包括照明開關，其開關應接在火線上而不能接在零線上，否則易出人傷事故。

5 保險

5. 1 保險的作用

為了防止電器使用過程中發生短路、過載等而燒壞電器，在火線上都要串接大大小小的多種保險。注意：零線上嚴禁串接保險！家用電器常用保險管(其中焊有符合要求的細銅絲)，小功率工業電器常用保險絲(又稱熔絲，如鉛或其合金的低熔點金屬絲)，大功率的用保險片。快速保險是專門的合金材料，其作用是：當電流大于其熔斷電流時，因自身電阻發熱超過其熔點而燒斷，從而斷開用電器具供電，保護其不致燒壞。

保險絲可以直接接在閘刀開關內。瓷插式則是安裝在插針上之后再插入插座中。螺旋式則是將保險管安裝在瓷蓋上再旋入瓷座中，只能一次性使用，不能換熔絲，而只能換保險管。

5. 2 對保險的要求

5. 2. 1 選擇額定電流符合要求的保險絲

不同用電器有不同的額定電流指標，選用保險絲的線徑(或近似英規線號)必須符合相應要求：細了易頻繁熔斷，粗了則起不到保護作用。

對于電動機，因起動電流遠大于工作電流(大功率電動機起動時要采用專門的減壓起動措施)，故選擇熔絲的額定電流應為電動機額定電流的1.5 ～ 2.5倍。表1可供參考。電鍍車間應備有多種規格的保險絲，以備及時更換，見表2。

表1 三相380 V異步電動機的熔絲選擇參考Table 1 Reference for selecting fuse wire for three-phase 380V asynchronous motor

表2 部分鉛熔絲規格Table 2 Specification of some lead fuse wires

5. 2. 2 接觸導電良好

實際電鍍生產中發現，不少情況下熔絲并非因電流過流而熔斷，而是因保險絲接觸導電不良，連接處電阻過大導致發熱，從連接處熔斷。電鍍車間空氣腐蝕性大，銅件本身易被腐蝕、氧化發黑。當選擇的閘刀開關、瓷插式保險的容量過小，加之接觸點失去彈性接觸功能時，打火氧化發熱，更加劇氧化發黑，接觸電阻更大，往往使熔絲更快熔斷。為防保險因接觸點發熱而熔斷，應注意以下幾點：

(1) 選擇開關與保險座時應有足夠的容量，不能以小開關、小保險來承受大電流。

(2) 當開關、保險座等因燒蝕而接觸不良，螺釘已銹死、擰不動時，應予以更換，不能因小失大。

(3) 連接保險絲處及螺釘、墊圈等已氧化變色、發黑時，應用細砂紙打磨干凈，再上保險絲。

(4) 當保險絲較粗時，要加足夠大的平墊圈壓緊。

5. 2. 3 嚴禁隨意用銅絲代替保險絲

電鍍車間通常不缺紫銅絲，而常缺合適規格的保險絲。于是在不少地方，隨意找一段銅絲代替保險絲接上，已成為一種惡習。銅絲的熔斷電流是鉛絲的幾倍，起不了保險作用。專業電工若用銅絲代保險，一經發現是要受到嚴厲制裁的。例如，20#保險絲的額定電流為5 A、熔斷電流為10 A，適于1.5 kW電動機；φ 1 mm銅絲的額定電流為44 A，熔斷電流為88 A，適于18 kW電動機。若1.5 kW電動機接上φ 1 mm銅絲作為保險，即使電機過載至冒煙燒毀，銅絲也不會熔斷，而只有線徑為0.254 mm的銅絲的額定電流才是5 A。但是，到哪里去找剛好合適的銅絲呢？保險管內用的銅絲，都是按額定電流計算、線徑十分準確的專門拉制的細銅絲。

6 電鍍車間的配線要求

6. 1 配線方式

電鍍車間的配線方式有明線配電及穿塑料管配線兩種方式，簡稱“明配”與“管配”。明配時散熱好，管配時散熱差。同等載流量下，管配的線徑應加粗。通常主線可以明配，而從主線上下接的至配電盒或配電板以及盒、板至用電器(如整流器、過濾機等)等支線采用管配才規范。在配電盤或板上應設有足夠余量的開關、插座，以備更改、增加，以及臨時供手持電動工具用。亂拉臨時線路是不允許的，安全檢查若發現，必須要求整改。電線不能施在地上，萬一踩破皮，就會造成事故(閘刀開關在更換保險絲時，膠殼及固定螺栓不能亂扔，應及時裝好。

6. 2 車間用線材質的選擇

電鍍車間內用線宜用銅芯線，不能圖一時省錢而用鋁芯線。原因之一是鋁線電導率比銅線低，當用電器功率大時，多股鋁線不好接線。另外，鋁是兩性金屬，不耐電鍍車間空氣中的酸堿腐蝕，接頭處很易腐蝕斷線，造成缺相等事故。舉一例子：20世紀70年代初，作者曾在一軍工企業的表面處理車間工作。一天，一臺用于不銹鋼板電拋光的大型直流發電機組大電機突然冒煙燒毀。調查后發現：由于當初設計不當，瓷插保險座一根引出的多股鋁芯線，因腐蝕而從根部一股股斷完，從外部很難察覺，導致電機因缺相運行而燒毀。

6. 3 三相電壓平衡問題

電鍍車間電器設備有單相的，也有三相的。一般三相電器在設計時，三相負載是平衡的(出了故障，如三相電加熱器的一組電熱絲燒斷，則不平衡了)。但對于單相電器(如過濾機、加熱器、整流器等)，則在安排上應先計算負荷，盡量平衡分配在A、B、C三相供電線路上。若某一相的單相電器過多，由于線路壓降大，該相電壓會特別低，造成三相電壓不平衡。這樣不但不利于單相電器正常運行，而且對三相電器會帶來不良影響。

7 設備接地保護

交流電器設備的外殼必須妥善接地保護。原因有二：

一是如電加熱器之類的外殼有時會產生感應電。感應電過大時，鍍液會受交流雜波影響，對電敏感的人會感到溶液也麻手、打手。外殼接地后可消除感應電。

二是電鍍車間的強腐蝕性氣氛使外殼因漏電而帶電，易發生人傷事故。外殼接地后，嚴重漏電時，相對應一相(或兩相、三相)與地形成短路而燒斷保險絲，切斷火線。此時應查明漏電原因，加以解決。電加熱器外殼因腐蝕或電擊穿孔后，溶液浸入而直接與火線接通，則更危險。外殼與溶液接觸，接地保護后也立即熔斷保險絲(故不允許亂接保險)。

供電零線與大地相通，當零線較短時，保護接地可接零線。但若至電器的零線較長且因三相不平衡等原因造成零線電流過大時，其上壓降造成末端對地也有電壓，此時接電源零線保護不可靠，應設專門地線(要求對地電阻小于4 ?)，保護接在專用地線上。電源零線上不允許設保險的原因之一在于：若零線電流過大而燒壞該保險后，保護接零就不起作用了。

思考題：1.三相電器的輸入應如何接線？

2.為什么三相電器不允許缺相運行？

3.為什么嚴禁亂用銅絲代替保險絲？

（連載完）

[ 編輯：溫靖邦 ]