电工学继电接触控制系统

1、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. 掌握自锁、联锁的作用和方法。掌握自锁、联锁的作用和方法。3. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。4. 掌握基本控制环节的组成、作用和工作过掌握基本控制环节的组成、作用和工作过 程。能读懂简单的控制电路原理图、能设程。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。计简单的控制电路。 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。 本章主要介绍几种常用的低压电器，基本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控制环节和保护环节

2、的典型线路。本的控制环节和保护环节的典型线路。第第5章章 继电接触控制系统继电接触控制系统 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，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。等。 利用继电器、接触器实现对电动机和生产利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。设备的控制和保护，称为继电接触控制。控制电器控制电器手动电器手动电器自动电器自动电器刀闸开关刀闸开关组合开关组合开关按钮按钮接触器接触器继电器继电器 行程开关行程开关由操作人员由操作人员手动操纵手动操纵按照指令、信号、或某个按照指令、信号、或某个

3、物理量的变化而自动动作物理量的变化而自动动作5.1.1 组合开关组合开关组合开关又称转换开关组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。不同联接方式的转换。M3电路符号电路符号Q组合开关的触点通流能力组合开关的触点通流能力有限，一般用于交流有限，一般用于交流380V、直流直流220V，电流，电流100A以下以下的电路中做电源开关。的电路中做电源开关。5.1.2 按钮按钮(手动

4、切换电器手动切换电器)(b) 结构结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮的外形图和结构如图所示。(a) 外形图外形图常闭触点常闭触点动断触点动断触点动合触点动合触点复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触头常闭静触头桥式动触头桥式动触头常开静触头常开静触头外壳外壳4SBSBSB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( (起动按钮起动按钮) )复合按钮复合按钮1234123按钮帽按钮帽常用接触器样式常用接触器样式触头压力弹簧片触头压力弹簧片复位弹簧复位弹簧静铁心静铁心缓冲弹簧缓冲弹簧桥式动触头

5、桥式动触头动铁心动铁心短路环短路环线圈线圈底座底座接触器结构接触器结构触头系统触头系统辅助常闭触头辅助常闭触头辅助常辅助常开触头开触头接线柱接线柱三对主触头三对主触头点接触点接触触头分类触头分类 指形接触指形接触面接触面接触1. 点接触用于小容量电路（例如控制电路，按钮、点接触用于小容量电路（例如控制电路，按钮、行程开关等行程开关等) 。2. 面接触用于中、小容量电路（例如小型接触器面接触用于中、小容量电路（例如小型接触器等等)。3.指形接触一般用于大容量电路。指形接触一般用于大容量电路。1.1.电弧电弧开关电器切断电流电路开关电器切断电流电路时，触头间电压大于时，触头间电压大于10V10V，

6、电流超过，电流超过80mA80mA时，时，触头间会产生蓝色的光触头间会产生蓝色的光柱，柱， 即电弧。即电弧。灭弧罩灭弧罩电弧与危害电弧与危害2.2.电弧的危害电弧的危害 a.a.延长了切断故障的时间延长了切断故障的时间. . b. b.高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； c.c.形成飞弧造成电源短路事故形成飞弧造成电源短路事故. . d. d.电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因. .灭弧灭弧交流接触器常采用灭弧栅的机交流接触器常采用灭弧栅的机构图构图,灭弧栅是数片钢片制成的灭弧栅是数片钢片制成的栅状装置，当触点断开发生电栅状装

7、置，当触点断开发生电弧时，电弧进入栅片内，被分弧时，电弧进入栅片内，被分割为数段，迅速熄灭。割为数段，迅速熄灭。 常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。将电弧分段。 对于电弧较弱的接触器，只采用灭弧罩即可。对于电弧较弱的接触器，只采用灭弧罩即可。电弧较强的接触器，常采用灭弧栅熄弧和磁吹灭电弧较强的接触器，常采用灭弧栅熄弧和磁吹灭弧。弧。交流接触器的工作原理交流接触器的工作原理 电磁线圈通电后，线电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁圈电流产生磁场，使静铁心产生足够的吸力克服弹心产生足够的吸力克服弹簧反作用力将动铁心向下簧反作用力将动铁心向下吸

8、合，三对动合主触头闭吸合，三对动合主触头闭合同时常开辅助触头闭合，合同时常开辅助触头闭合，常闭辅助触头断开。常闭辅助触头断开。 当电磁线圈断电后，当电磁线圈断电后，静铁心吸力消失，动铁心静铁心吸力消失，动铁心在弹簧反作用力的作用下在弹簧反作用力的作用下复位，各触头也一起复位。复位，各触头也一起复位。用接触器控制电动机运转用接触器控制电动机运转 M3线圈线圈辅助触点辅助触点铁心铁心衔铁衔铁主触点主触点常闭常闭常开常开弹簧弹簧动作动作过程过程线圈线圈通电通电衔铁衔铁吸合吸合触点触点闭合闭合接通接通电源电源M3线圈线圈铁心铁心衔铁衔铁弹簧弹簧M3主触点主触点M3辅助触点辅助触点常闭常闭常开常开接触器

9、的选用方法接触器的选用方法 接触器的选用应按满足被控制设备的要求进接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压应与被控设备的额定电压相行，除额定工作电压应与被控设备的额定电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、操作频同外，被控设备的负载功率、使用类别、操作频率、工作寿命、安装方式及尺寸以及经济性等是率、工作寿命、安装方式及尺寸以及经济性等是选择的依据。选择的依据。控制照明设备用接触器的选用控制照明设备用接触器的选用 照明设备的类型很多，不同类型的照明设备，起动电照明设备的类型很多，不同类型的照明设备，起动电流和起动时间也不一样。如起动时间很短，可选择其流和起动时间也不一样。如起动

10、时间很短，可选择其约定发热电流约定发热电流 Ith等于照明设备工作电流等于照明设备工作电流 Ie 的的1.1倍倍即可，起动时间稍长以及功率因数较低的，可选择其即可，起动时间稍长以及功率因数较低的，可选择其约定发热电流比照明设备的工作电流更大一些约定发热电流比照明设备的工作电流更大一些 是一种根据是一种根据( (电压、电流等电压、电流等) )或者或者( (温度、时间、转速、压力温度、时间、转速、压力) )等信号的变化带动等信号的变化带动触点动作，来接通或断开所控制的电路或者电器，触点动作，来接通或断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护电路或电器设备的电器。以实现自动控制和保护电路或电器设

11、备的电器。 可分为控制继电器和保护继电器。可分为控制继电器和保护继电器。其中：热继电器、过电流继电器、欠电压继电器其中：热继电器、过电流继电器、欠电压继电器属于属于继电器；时间继电器、速度继电器、继电器；时间继电器、速度继电器、中间继电器属于中间继电器属于继电器。继电器。一般由一般由、和和三个基本部分组成。三个基本部分组成。 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。是一种具有过载保护特性的过电流型继是一种具有过载保护特性的过电流型继电器。电器。电动机在运行过程中，

12、如果长期过载、频繁起动、电动机在运行过程中，如果长期过载、频繁起动、欠电压运行或者断相运行等都可能使电动机的电欠电压运行或者断相运行等都可能使电动机的电流超过它的额定值。如果超过额定值的量不大，流超过它的额定值。如果超过额定值的量不大，熔断器在这种情况下不会熔断，这样将引起电动熔断器在这种情况下不会熔断，这样将引起电动机过热，损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿机过热，损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至烧坏电动机。因此，采用热继电命，严重时甚至烧坏电动机。因此，采用热继电器器，也适用，也适用于对其他电气设备的过载保护。于对其他电气设备的过载保护。发热元件发热元件杠杆杠杆双金属片双金

13、属片常闭触头常闭触头符号符号发热元件发热元件串联在串联在主电路主电路中中串联在串联在控制电路控制电路中中常闭触头常闭触头FRFR 热继电器由发热元件、双金属片、触点及一套热继电器由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大下层一片的热膨胀系数大，上层，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电

14、流超过的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。实现了过载保护。 热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。按下复位按钮即可复位。 的电动机及电源对称性较好的情况

15、的电动机及电源对称性较好的情况可选用两相或三相结构的热继电器可选用两相或三相结构的热继电器; ;的电动机应选用带断相保护装置的三相结构的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。热继电器。原则上热继电器的额定电流应按电动机的额原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流来选择。但对于过载能力较差的电动机，定电流来选择。但对于过载能力较差的电动机，其配用的热继电器其配用的热继电器( (主要是发热元件主要是发热元件) )的额定电的额定电流应适当小些，一般选取热继电器的额定电流流应适当小些，一般选取热继电器的额定电流( (实际上是选取发热元件的额定电流实际上是选取发热元件的额定电流) )为电动机

16、为电动机额定电流的额定电流的60%-80%60%-80%。对于工作时间较短、间歇时间较长的电动机，对于工作时间较短、间歇时间较长的电动机，以及虽然长期工作但发生过载现象的可能性很以及虽然长期工作但发生过载现象的可能性很小的电动机，可以不设过载保护。小的电动机，可以不设过载保护。双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电动机的过载保护。对于重载、频繁起动起动电动机的过载保护。对于重载、频繁起动的电动机，则可用过电流继电器的电动机，则可用过电流继电器( (延时动作型延时动作型的的) )作它的过载保护和短路保护。因为热元件作它的过载保护和短路保护。因为热元件受

17、热变形需要时间，故热继电器不能作短路保受热变形需要时间，故热继电器不能作短路保护用。护用。熔断器俗称保险丝，是最简便有效的短路保护电器。熔断器俗称保险丝，是最简便有效的短路保护电器。它主要由熔体及安装熔体的绝缘座等部件组成。它主要由熔体及安装熔体的绝缘座等部件组成。熔断器在使用时应与它所保护的电路串联。如果该熔断器在使用时应与它所保护的电路串联。如果该电路一旦发生短路等故障时，只要通过熔体的电流电路一旦发生短路等故障时，只要通过熔体的电流达到或超过某一额定值，在一定时间内熔体将因过达到或超过某一额定值，在一定时间内熔体将因过热而熔断，从而切断故障电流，使线路及电气设备热而熔断，从而切断故障电流

18、，使线路及电气设备免遭损坏。免遭损坏。熔体是熔断器的主要部分，根据熔点的高低一般可熔体是熔断器的主要部分，根据熔点的高低一般可分为分为低熔点低熔点和和高熔点高熔点两类，低熔点熔断器是由铅、两类，低熔点熔断器是由铅、锡及其含金制成；高熔点熔断器是由银、铜和铝等锡及其含金制成；高熔点熔断器是由银、铜和铝等制成。制成。123456(a)(b)螺旋式熔断器螺旋式熔断器123451-熔丝；熔丝；2-动触点；动触点； 3-瓷盖；瓷盖； 4-静触点；静触点； 5-瓷体瓷体 插入式熔断器插入式熔断器符号符号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

19、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 自动空气断路器也称自动空气开关，有手动和自动空气断路器也称自动空气开关，有手动和电动合闸两种，兼具短路、过载、失压等多种保护电动合闸两种，兼具短路、过载、失压等多种保护功能。当线路、电器发生严重的过载、短路及失压功能。当线路、电器发生严重的过载、短路及失压等故障时，能够自动切断故障电路或电器，有效地等故障时，能够自动切断故障电路或电器，有效地保护供电线路和电气设备安全，有些型号的产品还保护供电线

20、路和电气设备安全，有些型号的产品还兼有漏电脱扣，可用作触电和漏电保护之用。兼有漏电脱扣，可用作触电和漏电保护之用。(自动开关自动开关)自动空气断路器主要由三部分组成：分别是自动空气断路器主要由三部分组成：分别是感受感受元件、传递元件和执行元件元件、传递元件和执行元件。感受元件的作用是，感。感受元件的作用是，感受电路中不正常的状态参量，或操作人员的操作指令、受电路中不正常的状态参量，或操作人员的操作指令、继电保护系统发出的信号，通过传递元件推动执行元继电保护系统发出的信号，通过传递元件推动执行元件动作。过电流脱扣器、欠压脱扣器等都属于感受元件动作。过电流脱扣器、欠压脱扣器等都属于感受元件。传递元

21、件是承担力的传递、变换的零部件，主要件。传递元件是承担力的传递、变换的零部件，主要包括操作机构、转动机构、自由脱扣机构、主轴、脱包括操作机构、转动机构、自由脱扣机构、主轴、脱扣轴等。执行元件指触头和灭弧系统，主要承担电路扣轴等。执行元件指触头和灭弧系统，主要承担电路的接通、分段任务。其中触头用来接通断开电路；灭的接通、分段任务。其中触头用来接通断开电路；灭弧系统用来配合触头熄灭电弧。弧系统用来配合触头熄灭电弧。结构组成结构组成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工作原理：工作原理：短路保护：短路保护

22、：当开关接通电源后，电磁脱扣器、热脱扣器及当开关接通电源后，电磁脱扣器、热脱扣器及欠电压脱扣器若无异常反应，开关运行正常。当线欠电压脱扣器若无异常反应，开关运行正常。当线路发生短路或严重过电流时，短路电流超过瞬时脱路发生短路或严重过电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁扣整定值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆时，搭钩绕转轴座向上转动与锁扣吸合并撞击杠杆时，搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在压力弹簧的作用下，将三副主触头分脱开，锁扣在压力弹簧的作用下，将三副主触头分断，切断电源。断，切断电源。工作原理：工作原理：欠压保护：欠压保护：欠电压脱扣

23、器的工作过程与电磁脱扣器恰恰相欠电压脱扣器的工作过程与电磁脱扣器恰恰相反。当线路电压正常时，欠电压脱扣器产生足够的反。当线路电压正常时，欠电压脱扣器产生足够的吸力，克服拉力弹簧的作用，将欠电压脱扣器衔铁吸力，克服拉力弹簧的作用，将欠电压脱扣器衔铁吸合，衔铁与杠杆脱离，锁扣与搭钩才得以锁住，吸合，衔铁与杠杆脱离，锁扣与搭钩才得以锁住，主触头方能闭合。当线路上电压全部消失或电压下主触头方能闭合。当线路上电压全部消失或电压下降到某一数值时，欠电压脱扣器吸力消失或减小，降到某一数值时，欠电压脱扣器吸力消失或减小，衔铁被拉力弹簧拉开并撞击杠杆，主电路电源被分衔铁被拉力弹簧拉开并撞击杠杆，主电路电源被分断

24、。同理，在无电源电压或电压过低时，自动空气断。同理，在无电源电压或电压过低时，自动空气断路器也不能接通电源。断路器也不能接通电源。 继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。下面介绍继电接触控制线路的绘制。 在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。理。电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：1. 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。按国家规定的电工图形

25、符号和文字符号画图。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被控制负载所在电路) 和和控制电路控制电路 (控制主电路状态控制主电路状态)组成。组成。 3. 属同一电器元件的不同部分属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和如接触器的线圈和 触点触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同按其功能和所接电路的不同分别画在不同 的电路中，但的电路中，但必须标注相同的文字符号。必须标注相同的文字符号。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，即按通电前的状态绘制按通电前的状态绘制。5. 与电路无关的部

26、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。使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准 确可靠确可靠 (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) 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。主主电电路路控制电路控制电路SB1SB2FRKM FRKMFUQ3M.熔断器熔断器热继电器热继电器发热元件发热元件开关开关接触器接触器主触点主触点起动按钮起动

27、按钮停止按钮停止按钮接触器接触器线圈线圈接触器接触器辅助触点辅助触点热继电器热继电器动断触点动断触点KM一、点动控制一、点动控制M3ABCKMFUQBCKMSB控制电路控制电路主电路主电路二、电动机连续运行二、电动机连续运行自锁自锁KMSB2CM3ABCKMFUQBSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮KM注意：接触器线圈电压注意：接触器线圈电压380V时，时，采用此种接线方式。采用此种接线方式。 短路保护短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源

28、。生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通通常采用熔断器常采用熔断器 FU和过流继电器和过流继电器等。等。 欠压欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转，使电动机停转，失压失压(零压零压)是指电源电压消失而是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动自动重新起动(亦称自起动亦称自起动)，易造成人身或设备，易造成人身或设备故障。故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护

29、。 过载保护过载保护是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。常采用热继电器常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。SB1KMKM3M.方法一：用复合按钮。方法一：用复合按钮。四、点动四、点动+连续运行连续运行QSFRM3AB CKMFUKMSB1KMSB2FRSB3主电路主电路控制电路控制电路方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KA）。）。SBKASB1KASB2FRKMKA 以下控制电路能否实现即能点动、以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行又能连续运行 思考思考不能点动！不能点动！KMSB1KMSB2FRSB例如：甲、乙两地同时控制一台电机。例如：甲、乙两地同时控制一台电机。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。五、多地点控制五、多地点控制乙地乙地甲地甲地KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB3乙乙SB4乙乙QKM2.KM1.M13这样的顺序控这样的顺序控制是否合理？制是否合理？M23思考思考 课堂练习：课堂练习：1：在机床电力拖动中要求油泵电动机起动后主轴电动：在机床电力拖动中要求油泵电动机起动后主轴电动机才能起动，若用接触器机才能起动，若用接触器KM1控制油泵电动机，用控制油泵电动机，用KM2