第7章 电气控制系统

1、* *7.4 7.4 可编程控制器可编程控制器 7.1 低压控制电器低压控制电器 7.2 继电接触器控制电路继电接触器控制电路 7.3 笼型电动机控制电路笼型电动机控制电路 本章要求：本章要求： 1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2. 掌握掌握自锁、联锁自锁、联锁的作用和方法。的作用和方法。 3. 掌握掌握过载、短路和失压保护过载、短路和失压保护的作用和方法。的作用和方法。 4. 掌握掌握基本控制环节的组成、作用和工作过基本控制环节的组成、作用和工作过 程程。能读懂简单的控制电路原理图、能设。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。计简单

2、的控制电路。 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利 用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制 和保护，称为和保护，称为继电接触控制继电接触控制。 介绍常用的介绍常用的低压电器低压电器（直流（直流1500V，交流，交流1200V 以下），基本的以下），基本的控制环节控制环节和和保护环节保护环节的典型线路。的典型线路。 实现继电接触控制的电气设备，统称为实现继电接触控制的电气设备，统称为控制控制电电 器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。 具有保护作用的电气设备，统称为具有

3、保护作用的电气设备，统称为保护保护电器，电器， 如熔断器、热继电器等。如熔断器、热继电器等。 按动作形式还可把低压电器分为：按动作形式还可把低压电器分为：手动手动电器和电器和 自动自动电器。电器。 一、一、 组合开关（转换开关）组合开关（转换开关） 实现多条线路、不同联接方式的转换。实现多条线路、不同联接方式的转换。 可用于三相电动机手动起停控制。可用于三相电动机手动起停控制。 触片通流能力有限，一般用于交流触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流、直流 220V，电流，电流100A以下的电路中做电源开关。以下的电路中做电源开关。 M 3 图图 1 用组合开关起停电动机的接线图用组合开关起

4、停电动机的接线图 组合开关外观图组合开关外观图 动画动画 二、二、 按钮按钮(手动切换电器手动切换电器) (b) 结构结构 常用于接通和断开常用于接通和断开控制电路控制电路 结构：结构： (a) 外形图外形图 常闭触点常闭触点 常开触点常开触点 用途：用途： 按钮帽、触点按钮帽、触点 分动、静触点，分动、静触点， 或常开、常闭触点或常开、常闭触点 复位弹簧复位弹簧 支柱连杆支柱连杆 常闭静触点常闭静触点 桥式动触点桥式动触点 常开静触点常开静触点 外壳外壳 4 SBSB SB 结结 构构 符符 号号 名名 称称 常闭按钮常闭按钮 ( (停止按钮停止按钮) ) 常开按钮常开按钮 ( (起动按钮起

5、动按钮) ) 复合按钮复合按钮 1 2 34 12 3 按钮帽按钮帽 4 1 2 3 按按 钮钮 的的 动动 作作 演演 示示 交交 流流 接接 触触 器器 的的 外外 形形 按状态分按状态分 按用途分按用途分 常开常开触点触点 常闭常闭触点触点 主主触点触点 辅辅助助触点触点 电磁系统电磁系统 结构结构 吸引线圈吸引线圈 静铁心静铁心 动铁心动铁心 触点触点 通电通电: 所有所有常开常开触点触点闭合闭合 所有所有常闭常闭触点触点断开断开 断电：所有触点恢复原状态断电：所有触点恢复原状态 M 3 线圈 辅助触点 铁心衔铁 电源电源 电机电机 主触点 常闭 常开 弹簧 用于主电路用于主电路 流过

6、的流过的 大电流大电流 (需加灭弧需加灭弧 装置装置) 用于控制电路流过用于控制电路流过 的小电流的小电流 (无需加无需加 灭弧装置灭弧装置) 属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示 接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。 常用的交流接触器有常用的交流接触器有CJ10CJ10、CJ12CJ12、CJ20CJ20和和3TB3TB等系列等系列。 如如CJ10系列主触点额定电流系列主触点额定电流5、10、20、40、75、120A等数种；等数种； 额定工作电压通常是额定工作电压通常是220V或或380

7、V。 通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。 (b) 符号符号 KA 线圈线圈 常开触头常开触头 KA 常闭触头常闭触头 KA (a) 外形外形 中间继电器外形与符号中间继电器外形与符号 + 衔铁衔铁 常开触头常开触头 延时闭合延时闭合 常闭触头常闭触头 延时打开延时打开 常开触头常开触头 常闭触头常闭触头 工作原理工作原理 调节螺丝调节螺丝进气孔进气孔 托板托板 线圈线圈 动铁心动铁心恢复弹簧恢复弹簧 挡块挡块 释放弹簧释放弹簧 活塞杆活塞杆 橡皮膜橡皮膜

8、排气孔排气孔 常闭常闭 延时闭合延时闭合 常闭常闭 延时断开延时断开 常开触头常开触头 常闭触头常闭触头 用用 于于 电电 动动 机机 的的 过过 载载 保保 护护 热热 继继 电电 器器 外外 形形 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加 热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被 弹簧拉回，常闭触点断开。弹簧拉回，常闭触点断开。 发热元件 杠杆 工作原理工作原理 结构原理图结构原理图 双金属片 常闭触头 用于电动机的过载保护。用于电动机的过载保护。 动画演示动画演示

9、FU (1) 电灯、电炉等电阻性负载电灯、电炉等电阻性负载IF IL (3) 频繁起动的电机频繁起动的电机 (2) 单台电机单台电机 熔丝或熔片熔丝或熔片 分插入式、螺旋式、管式和有填料式分插入式、螺旋式、管式和有填料式 5.2 电电动动机机的的起起动动电电流流 熔熔丝丝额额定定电电流流 261 . 电电动动机机的的起起动动电电流流 熔熔丝丝额额定定电电流流 符号符号 FU 熔断器额定电流熔断器额定电流IF的选择的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载电灯、电炉等电阻性负载 IF IL (3) 频繁起动的电机频繁起动的电机 (2) 单台电机单台电机 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断常用的熔

10、断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。器、管式熔断器和有填料式熔断器。 52. 电电动动机机的的起起动动电电流流 熔熔丝丝额额定定电电流流 261. 电电动动机机的的起起动动电电流流 熔熔丝丝额额定定电电流流 (限位开关限位开关) 结构与按钮类似，但结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。其动作要由机械撞击。 常开触点常开触点 常闭触点常闭触点 (自动开关自动开关) 锁钩锁钩 主触点主触点 手动闭合手动闭合 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器 衔铁释放衔铁释放 连杆装置连杆装置 释放弹簧释放弹簧 衔铁吸合衔铁吸合 继电接触控制线路由一些继电接触控制线路由一

11、些基本控制环节基本控制环节组成。组成。 在电工技术中所绘制的控制线路图为在电工技术中所绘制的控制线路图为电气电气原理图原理图，它，它 不考虑电器的结构和实际位置，突出的是不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理电气原理。 一、电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：一、电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法： 2.2.控制线路由控制线路由主电路主电路( (被控制负载所在电路，电流较大被控制负载所在电路，电流较大) ) 和和控制电路控制电路 ( (控制主电路状态，电流较小控制主电路状态，电流较小) )组成。组成。 3. 3.属属同一电器元件的不同部分同一电器元件的不同部分( (如接触器的线圈

12、和触点如接触器的线圈和触点) ) 按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但 必须必须标注相同的文字符号。标注相同的文字符号。 4.4.所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下 的正常状态画出，即的正常状态画出，即原始状态绘制原始状态绘制。 5.5.与电路无关的部件与电路无关的部件( (如铁心、支架、弹簧等如铁心、支架、弹簧等) ) 在控在控 制电路中不画出。制电路中不画出。 分析和设计控制电路时应注意：分析和设计控制电路时应注意： (1)(1)使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准使控制电路

13、简单，电器元件少，而且工作又要准 确可靠。确可靠。 (2)(2)尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。个电器的控制电路。 (3)(3)必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。串联。 短路保护：短路保护：要求迅速、可靠切断电源。要求迅速、可靠切断电源。 通常采用熔断器通常采用熔断器 、过流继电器等。、过流继电器等。 失压失压( (零压零压) )：要求电源电压恢复时，重新起动。要求电源电压恢复时，重新起动。 常用的失压和欠压保护有：常用的失压和欠压保护有： 对接触器实行自锁；对接触

14、器实行自锁； 用低电压继电器组成失压、欠压保护。用低电压继电器组成失压、欠压保护。 过载保护：过载保护：要求运行中防止电流超过额定值。要求运行中防止电流超过额定值。 常采用热继电器保护，或用自动开关、电常采用热继电器保护，或用自动开关、电 流继电器保护。流继电器保护。 SB1 SB2 2 5 4 21 KM Q . . M 3 KM FR KM . . KM SB1 SB2 . 控制电路 合上开关合上开关Q 起动起动 控制原理控制原理 KM辅助触点闭合自锁。辅助触点闭合自锁。 按下起动按钮按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，线圈通电， KM主触点闭合，电动机运转。主触点闭合，电动机运转。 通

15、电 主 电 路 FR 3 M FU Q KMKM Q 转动 KM Q . . M 3 KM 按下按下SB1 控制电路控制电路断开断开 KM线圈线圈断电断电 主触点主触点断开断开主电路主电路断开断开电动机电动机停车停车 辅助触点辅助触点断开断开 KM Q . . M 3 KM 过载过载 短路短路 FU烧断烧断 主触点断开主触点断开 控制电路断开控制电路断开 电动机起动电动机起动 FR触点断开触点断开 电动机停车电动机停车 主电路断开主电路断开 电动机停车电动机停车 电动机停车电动机停车零压零压 重新起动重新起动 Q . . M 3 KM KM SA 方法一方法一：添加常开添加常开开关开关 (1)

16、 使接触器线圈使接触器线圈KM通电；通电； (2) 使线圈使线圈KM不能自锁。不能自锁。 SB3 复合按钮复合按钮 方法二方法二：用用复合按钮复合按钮 该电路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。 SBSB3 3：点动：点动 SBSB2 2：连续运行：连续运行 SB3 SB3 实现点动实现点动 断开断开 方法三：方法三：加加中间继电器中间继电器 SB：点动点动 SBSB2 2：连续运行：连续运行 SB KA SB1 KA SB2 FR KM KA 主电路同方法一主电路同方法一 将电动机接到电源的任意两根线对调一下，将电动机接到电源的任意两根线对调一下， 即可使电动机反转。即可使电动机反

17、转。 需要用两个接触器来实现这一要求。需要用两个接触器来实现这一要求。 当当正转接触器正转接触器工作时，工作时，电动机正转；电动机正转； 当当反转接触器反转接触器工作时，工作时，将电动机接到电源的任将电动机接到电源的任 意两根联线对调一下，意两根联线对调一下，电动机反转。电动机反转。 Q M 3 . .KMF KMF . . . . 加互锁的正反转控制加互锁的正反转控制 KMF SB1 KMF SBF FR KMR KMR KMF KMR SBR 互锁互锁 互锁作用互锁作用: ： 主电路同前主电路同前 正转时，正转时，SBSBR R不起作用；反转时，不起作用；反转时，SBSBF F不起作用。不

18、起作用。 从而避免两个接触器同时工作造成主回路短从而避免两个接触器同时工作造成主回路短 路路。 . . . 通电通电 断开断开 断电断电 闭合闭合 KMFKMF KM Q . . M 3 KM Q KM2 . KM1 . . . . M1 3 这样的顺序控这样的顺序控 制是否合理？制是否合理？ M2 3 思考思考 例例1：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖 动，为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述动，为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述 顺序起动和停止：顺序起动和停止： 1# 2# 起动要求起动要求: : 1#1#电机先起动，电机先起动

19、，2#2#电机才动。电机才动。 停车要求停车要求: : 2#2#电机先停，电机先停，1#1#电机才停。电机才停。 例例2：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖 动，由动，由一套起停按钮一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆控制它们的起停。为避免物体堆 积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动； 停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？ SB2 SB1 FR1 FR2 SB1 FR1 例例2：两

20、条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖 动，由动，由一套起停按钮一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆控制它们的起停。为避免物体堆 积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动； 停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？ SB2 FR2 断开断开 断开断开 (b)示意图示意图 结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。 未撞击未撞击撞击撞击 (a)外形外形 ST 常开

21、触点常开触点 常闭触点常闭触点 ST (c) 符号符号 行程开关的外形符号行程开关的外形符号 1. 1. 行程开关行程开关 1. 1. 能正向运行也能能正向运行也能 反向运行反向运行 2. 2. 到位后能自动返到位后能自动返 回回 行程控制：行程控制： 控制某些机械的行 程，当运动部件到达 一定行程位置时利用 行程开关进行控制。 STaSTb 电机电机 正程正程 限位开关 STaSTb 逆程逆程 动画演示动画演示 12 KMF断电断电 二、二、 时间控制时间控制 1. Y 换接起动控制线路换接起动控制线路 Y接法接法 KM3 KM1 FU Q 接法接法 . SB1 . SB2 KT KM1 K

22、M3 KM2 KM3 KM1 KM1 KT KM2 KT KM2 KM2 通通 电电 通通 电电 . SB1 . SB2 KT KM1 KM3 KM2 KM3 KM1 KM1 KT KM2 KT KM2 通通 电电 断断 电电 通电延时 继电器 通电延 时断开 复合 按钮 起动过程： 按SB2 KM1通电 KM2断电 绕组Y接 KM2断电 KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接 常闭断开 常开闭合 常闭延时断开 电动机Y接起动 常闭断开 常开闭合 自锁 KT通电 KM3通电 通电瞬 时闭合 KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接 KT通电 起动过程： 按SB2 KM1通电 KM2断电 绕组Y接 KM2断电 常闭断开 常开闭合 常闭延时断开 电动机Y接起动 常闭断开 常开闭合 自锁 KM3通电 通 电 通 电 . SB1 . SB2 KT KM1 KM3 KM2 KM3 KM1 KM1 KT KM2 KT KM2 通 电 断 电 松开SB2, 电机仍处于Y 接起动状态。 KM1接通电源接通电源 KM2绕组绕组 联接联接 KM3绕组绕组Y联接联接 通通 电电 通通 电电 SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 KM3 KM1 KM1 KT KM2 K