电工学_第10章_继电接触器控制系统

1、 就现代机床或其他生产机械而言，它们的运动部件大多数是由就现代机床或其他生产机械而言，它们的运动部件大多数是由 电动机来带动的。因此，在生产过程中要对电动机进行自动控制电动机来带动的。因此，在生产过程中要对电动机进行自动控制, 使生产机械各部件的动作按顺序进行，保证生产过程和加工工艺使生产机械各部件的动作按顺序进行，保证生产过程和加工工艺 合乎预定要求。合乎预定要求。 对电动机主要是控制它的起动、停止、正反转、调速、制动及对电动机主要是控制它的起动、停止、正反转、调速、制动及 顺序运行。顺序运行。 对电动机或其他电气设备的接通或断开，当前国内还较多地采对电动机或其他电气设备的接通或断开，当前国

2、内还较多地采 用继电器、接触器及按钮等控制电器来实现自动控制。这种控制用继电器、接触器及按钮等控制电器来实现自动控制。这种控制 系统一般称为系统一般称为继电接触器控制系统继电接触器控制系统, 它是一种有触点的断续控制。它是一种有触点的断续控制。 本章介绍一些常用控制电器和基本控制线路。本章介绍一些常用控制电器和基本控制线路。 在机床电气控制线路中，组合开在机床电气控制线路中，组合开 关常用来作为电源引入开关，也可关常用来作为电源引入开关，也可 以用它来直接起动和停止小容量笼以用它来直接起动和停止小容量笼 型电动机或使电动机正反转，局部型电动机或使电动机正反转，局部 照明电路也常用它来控制。照明

3、电路也常用它来控制。 组合开关的种类很多，常用的有组合开关的种类很多，常用的有 HZ10等系列的。它有三对静触片，等系列的。它有三对静触片， 每个触片的一端固定在绝缘垫板上每个触片的一端固定在绝缘垫板上, 另一端伸出盒外，连在接线柱上。另一端伸出盒外，连在接线柱上。 三个动触片套在装有手柄的绝缘转三个动触片套在装有手柄的绝缘转 轴上，转动转轴就可以将三个触点轴上，转动转轴就可以将三个触点 同时接通或断开。同时接通或断开。 按钮通常用来接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电按钮通常用来接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电 气设备的运行。气设备的运行。 图所示是一种按钮的剖面图。将按钮帽

4、按下时，下面一对原来图所示是一种按钮的剖面图。将按钮帽按下时，下面一对原来 断开的静触点被动触点接通；而上面一对原来接通的静触点则被断开的静触点被动触点接通；而上面一对原来接通的静触点则被 断开。断开。 原来就接通的触点，称为动断触点或常闭触点；原来就断开的原来就接通的触点，称为动断触点或常闭触点；原来就断开的触点，称为动合触点或常开触点。触点，称为动合触点或常开触点。 交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每 小时可开闭千余次。小时可开闭千余次。 接触器主要由电磁铁和触点两部分组成。它是利用电磁铁的吸接触器主要由电磁铁和触点

5、两部分组成。它是利用电磁铁的吸 引力而动作的。引力而动作的。 当吸引线圈通电后，吸引山当吸引线圈通电后，吸引山 形动铁心，从而使动合触点闭形动铁心，从而使动合触点闭 合。合。 根据用途不同，接触器的触根据用途不同，接触器的触 点分为主触点和辅助触点。点分为主触点和辅助触点。辅辅 助触点通过电流较小，常接在助触点通过电流较小，常接在 电动机的控制电路中；主触点电动机的控制电路中；主触点 能通过较大电流，接在电动机能通过较大电流，接在电动机 的主电路中。的主电路中。 中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可直接中间继电器通常用来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

6、或其他电气执行元件。用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。 中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些, 触点多些。触点多些。 热继电器是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。热继电器是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。 热继电器是利用电流的热效应而动作的，热元件是一段电阻不热继电器是利用电流的热效应而动作的，热元件是一段电阻不 大的电阻丝，接在电动机的主电路中。双金属片由两种具有不同大的电阻丝，接在电动机的主电路中。双金属片由两种具有不同 线膨胀系数的金属碾压而成。下层金属的膨胀系数大，上层小。线膨胀系数的金属碾压而成

7、。下层金属的膨胀系数大，上层小。 当电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯，当电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯，因而脱扣，扣板在弹簧的因而脱扣，扣板在弹簧的 拉力下将动断触点断开。拉力下将动断触点断开。 由于热惯性，热继电器由于热惯性，热继电器 不能作短路保护。不能作短路保护。 如果要热继电器复位，如果要热继电器复位， 则按下复位按钮即可。则按下复位按钮即可。 熔断器是最简便的而且是有效的短路保护电器。熔断器是最简便的而且是有效的短路保护电器。 熔断器中的熔片或熔熔断器中的熔片或熔 丝用电阻率较高的易熔丝用电阻率较高的易熔 合金制成。合金制成。 线路在正常工作情况

8、线路在正常工作情况 下，熔断器中的熔丝或下，熔断器中的熔丝或 熔片不应熔断。一旦发熔片不应熔断。一旦发 生短路或严重过载时，生短路或严重过载时， 熔断器中的熔丝或熔片熔断器中的熔丝或熔片 立即熔断。立即熔断。 管式管式 插式插式 螺旋式螺旋式 空气断路器也称为自动空气开关，是常用的一种保护电器，可空气断路器也称为自动空气开关，是常用的一种保护电器，可 实现短路、过载和失压保护。实现短路、过载和失压保护。 主触点通常是由手动的操作机构来闭合的，开关的脱扣机构是主触点通常是由手动的操作机构来闭合的，开关的脱扣机构是 一套连杆装置。当主触点闭合后就被锁钩锁住。一套连杆装置。当主触点闭合后就被锁钩锁住

9、。 如果电路中发生故障，脱扣机构就在有关脱扣器的作用下将锁如果电路中发生故障，脱扣机构就在有关脱扣器的作用下将锁 钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。 图所示是中、小型容量笼型电动机直接起动的控制线路，其中图所示是中、小型容量笼型电动机直接起动的控制线路，其中 用了组合开关用了组合开关Q、交流接触器、交流接触器KM、按钮、按钮SB、热继电器、热继电器FR及熔断及熔断 器器FU等几种电器。等几种电器。 先将组合开关先将组合开关Q闭合，为电动机起动作好准备。闭合，为电动机起动作好准备。 当按下按钮当按下按钮SB2时，交流接触器时，交流接触器K

10、M的线圈通电，动铁心被吸合的线圈通电，动铁心被吸合 从而将三个主触点闭合，电动机从而将三个主触点闭合，电动机M便起动。便起动。 当松开当松开SB2时时, 它在弹簧的作用下恢复到断开位置。但是由于与它在弹簧的作用下恢复到断开位置。但是由于与 起动按钮并联的辅助触点和主触点同时闭合，因此接触器线圈的起动按钮并联的辅助触点和主触点同时闭合，因此接触器线圈的 电路仍然接通，而使接触器触点保持在闭合的位置。这个辅助触电路仍然接通，而使接触器触点保持在闭合的位置。这个辅助触 点称为点称为自锁触点自锁触点。 将停止按钮将停止按钮SB1按下按下, 则将线圈的电路切断，动铁心和触点恢复则将线圈的电路切断，动铁心

11、和触点恢复 到断开的位置。到断开的位置。 采用上述控制线路还可实现采用上述控制线路还可实现短路保护短路保护、过载保护过载保护和和零压保护零压保护。 笼型电动机直接起动的控制线路可分为笼型电动机直接起动的控制线路可分为主电路主电路和和控制电路控制电路两部两部分。分。 主电路是：主电路是： 三相电源三相电源 Q FU KM(主触点主触点) FR(热元件热元件) M 控制电路是：控制电路是： 1 SB1 SB2 KM(线圈线圈) FR(动断触点动断触点) 2 KM(辅助触点辅助触点) 控制电路的功率很小，因此可以通过小功率的控制电路来控制控制电路的功率很小，因此可以通过小功率的控制电路来控制 功率较

12、大的电动机。功率较大的电动机。 笼型电动机直接起动的控制线路笼型电动机直接起动的控制线路原理图原理图如下：如下： 在控制线路的原理图中，各在控制线路的原理图中，各 种电器都用统一的符号来代表。种电器都用统一的符号来代表。 同一电器的各部件用同一文字同一电器的各部件用同一文字 符号来表示。符号来表示。 在不同的工作阶段，各个电在不同的工作阶段，各个电 器的动作不同，在原理图表示器的动作不同，在原理图表示 所有电器在没有通电或没有发所有电器在没有通电或没有发 生机械动作时的位置。生机械动作时的位置。 若将自锁触点若将自锁触点KM除去，则除去，则 可对电动机实现点动控制。可对电动机实现点动控制。 在

13、生产上往往要求运动部件向正反两在生产上往往要求运动部件向正反两 个方向运动。例如，机床工作台的前进个方向运动。例如，机床工作台的前进 与后退，主轴的正转与反转，起重机的与后退，主轴的正转与反转，起重机的 提升与下降等等。提升与下降等等。 为了实现正反转，只要将接到电流的为了实现正反转，只要将接到电流的 任意两根连线对调一头即可。为此，需任意两根连线对调一头即可。为此，需 要用两个交流接触器来实现这一要求。要用两个交流接触器来实现这一要求。 如果两个接触器同时工作，将有两根如果两个接触器同时工作，将有两根 电源线通过它们的主触点将电源短路。电源线通过它们的主触点将电源短路。 所以正反转控制线路所

14、以正反转控制线路必须保证两个接触必须保证两个接触 器不能同时工作器不能同时工作。 这种在同一时间里两个接触器只允许这种在同一时间里两个接触器只允许 一个工作的控制作用称为一个工作的控制作用称为互锁互锁或或联锁联锁。 笼型电动机正反转的控制线路原理图笼型电动机正反转的控制线路原理图 在笼型电动机正反转的控制线路中，正转接触器在笼型电动机正反转的控制线路中，正转接触器KMF的一个动的一个动 断辅助触点串接在反转接触器断辅助触点串接在反转接触器KMR的线圈电路中，而反转接触器的线圈电路中，而反转接触器 的一个动断辅助触点串接在正转接触器的线圈电路中。这两个动的一个动断辅助触点串接在正转接触器的线圈电

15、路中。这两个动 断触点称为断触点称为联锁触点联锁触点。 当按下正转起动按钮当按下正转起动按钮SBF时时, 正转接触器线圈通电正转接触器线圈通电, 主触点主触点KMF 闭合，电动机正转。与此同时，联锁触点断开了反转接触器闭合，电动机正转。与此同时，联锁触点断开了反转接触器KMR 的线圈电路。的线圈电路。 这种控制电路在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮这种控制电路在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB1, 让联锁触点闭合后，才能按反转起动按钮使电动机反转。让联锁触点闭合后，才能按反转起动按钮使电动机反转。 为了解决这个问题，在生产上常采用复式按钮和触点联锁的控为了解决这个问题，在生产上常采

16、用复式按钮和触点联锁的控 制电路。当电动机正转时，按下反转起动按钮制电路。当电动机正转时，按下反转起动按钮 SBR，它的动断触，它的动断触 点断开，点断开， 而使正转接触器的线圈而使正转接触器的线圈KMF 断电，主触点断电，主触点KMF 断开。断开。 与此同时串接在反转控制电路中的动断触点与此同时串接在反转控制电路中的动断触点KMF恢复闭合，反转恢复闭合，反转 接触器的线圈通电，电动机反转。接触器的线圈通电，电动机反转。 行程控制，就是当运动部件到行程控制，就是当运动部件到 达一定行程位置时采用行程开关达一定行程位置时采用行程开关 来进行控制。来进行控制。 行程开关是由装在运动部件上行程开关是

17、由装在运动部件上 的挡块来撞动的。的挡块来撞动的。 行程开关行程开关SQa 和和SQb 分别装在分别装在 工作台的原位和终点，由装在工工作台的原位和终点，由装在工 作台上的挡块来撞动。工作台由作台上的挡块来撞动。工作台由 电动机电动机M带动。带动。 工作台在原位时，其上挡块将原位行程开关工作台在原位时，其上挡块将原位行程开关SQa 压下，将串接压下，将串接 在反转控制电路中的动断触点压开。这时电动机不能反转。在反转控制电路中的动断触点压开。这时电动机不能反转。 当工作台前进到达终点时，挡块压下终点行程开关当工作台前进到达终点时，挡块压下终点行程开关SQb ，将串，将串 接在正转控制电路中的动断

18、触点接在正转控制电路中的动断触点SQb 压开，电动机停止正转，同压开，电动机停止正转，同 时将反转控制电路的动合触点时将反转控制电路的动合触点SQb 压合，电动机反转。压合，电动机反转。 当工作台后退回到原位时，再次将当工作台后退回到原位时，再次将SQa压下，电机在原位停止。压下，电机在原位停止。 时间控制，就是采用时间继电器进行延时控制。时间控制，就是采用时间继电器进行延时控制。 在交流电路中常采用空气式时间继电器，它是利用空气阻尼作在交流电路中常采用空气式时间继电器，它是利用空气阻尼作用而达到动作延时的目的。用而达到动作延时的目的。 通电延时的空气式时间继电器通电延时的空气式时间继电器 断

19、电延时的空气式时间继电器断电延时的空气式时间继电器 通电延时的空气式时间继电器通电延时的空气式时间继电器，当，当吸引线圈吸引线圈通电后就将通电后就将动铁心动铁心 吸下，使动铁心与吸下，使动铁心与活塞杆活塞杆之间一有段距离。在之间一有段距离。在释放弹簧释放弹簧的作用下的作用下, 活塞杆向下移动。在活塞杆向下移动。在伞形活塞伞形活塞的表面固定有一层的表面固定有一层橡皮膜橡皮膜，当活塞，当活塞 向下移动时，在膜上面造成空气稀薄的空间，活塞受到下面空气向下移动时，在膜上面造成空气稀薄的空间，活塞受到下面空气 的压力，不能迅速下移。当空气由的压力，不能迅速下移。当空气由进气孔进气孔进入时，活塞才逐渐下进入时，活塞才逐渐下 移。移动到最后位置时，杠杆使移。移动到最后位置时，杠杆使微动开关微动开关动作。延时时间即为自动作。延时时间即为自 电磁铁吸引线圈通电时刻起到微动开关动作时为止的这段时间。电磁铁吸引