控制电器及控制电路

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。 熟练掌握各控制电器的熟练掌握各控制电器的图形符号图形符号和和文字符号文字符号。2. 熟练掌握熟练掌握电动机点动电动机点动、单向连续运转单向连续运转和和正反正反 转控制转控制线路。线路。3. 掌握自锁、联锁的作用和方法。掌握自锁、联锁的作用和方法。4. 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。5. 掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。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、能设计简单能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单 的控制电

2、路。的控制电路。 应用电动机拖动生产机械，称为应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动电力拖动。利。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。 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，统称为控制电控制电器，器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。如刀闸、按钮、继电器、接触器等。 本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控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的典型线路。制环节和保护环节的典型线路。手动电器手动电器自动电器自动电器刀开关刀开关按钮按钮熔断器熔断器接触器接

3、触器继电器继电器热继电器热继电器时间继电器时间继电器常用低压常用低压电器电器常见的手动电器，用来常见的手动电器，用来接通或分断电路接通或分断电路，一般作电源隔离开关。一般作电源隔离开关。文字符号：文字符号：Q(quench)电气图形符号：电气图形符号：Q手动切换电器，常用于手动切换电器，常用于接通和断开控制电路接通和断开控制电路。但它与刀开关有区别。但它与刀开关有区别。结构结构外形外形常闭触点常闭触点常开触点常开触点复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭触点常闭触点触桥触桥常开触点常开触点外壳外壳按钮帽按钮帽 文字符号：文字符号： SB (Switch Button)4SBSBSB结结构构图形图

4、形符号符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( (启动按钮启动按钮) )复合按钮复合按钮1234123圆形帽熔断器圆形帽熔断器快速熔断器快速熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器作用：作用：用于低压线路中的用于低压线路中的短路保护短路保护。当用电设备发生短路故障时能自动切当用电设备发生短路故障时能自动切断电路。断电路。结构：结构：核心部分是核心部分是熔体熔体，由电阻率，由电阻率 较高，易熔的合金制成。较高，易熔的合金制成。动作原理：动作原理：熔体与被保护的熔体与被保护的电路串联电路串联，当短路或严重过，当短路或严重过载时，通过熔体的电流过大，载时，通过熔体的电流过大，

5、熔体因过热而熔化断裂，达熔体因过热而熔化断裂，达到切断电路，保护用电设备到切断电路，保护用电设备的目的。的目的。图形符号：图形符号：文字符号：文字符号： FU(fuse)FU闸闸刀刀开开关关QFU一种短路保护电器一种短路保护电器。电路连接：电路连接：作用：作用：是一种利用电磁铁的电磁吸力来操作的电磁是一种利用电磁铁的电磁吸力来操作的电磁 开关开关, ,用于频繁地接通和分断带有负荷的电路用于频繁地接通和分断带有负荷的电路。五个常开触点，两个常闭触点五个常开触点，两个常闭触点 常闭常闭触点触点常开常开触点触点线圈线圈静铁心静铁心动铁心动铁心结构示意图：结构示意图：结构和原理结构和原理结构：结构：接

6、触器主要由电磁铁接触器主要由电磁铁 和触点（常开触点和和触点（常开触点和 常闭触点）两部分组成。常闭触点）两部分组成。原理：原理：当线圈当线圈3通电时，产生电磁力，将动铁心通电时，产生电磁力，将动铁心5吸合，同时吸合，同时带动与动铁心相连的动触点移动，是常闭触点带动与动铁心相连的动触点移动，是常闭触点1断开，断开，常开触点常开触点2接通。当线圈断电时，电磁力消失，在弹接通。当线圈断电时，电磁力消失，在弹簧力的作用下动铁芯被释放，各触点又恢复到原来位簧力的作用下动铁芯被释放，各触点又恢复到原来位置。置。继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：

7、主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路控制电路中。中。是根据控制量信号的变化使触点接通或断开的是根据控制量信号的变化使触点接通或断开的一种控制电器。一种控制电器。按工作原理分：电磁式、感应式、机械式、电动式、按工作原理分：电磁式、感应式、机械式、电动式、 热力式、电子式热力式、电子式按动作信号分：电流继电器、时间继电器、速度继电按动作信号分：电流继电器、时间继电器、速度继电 器、温度继电器、压力继电器

8、器、温度继电器、压力继电器外形外形 结构结构 热继电器热继电器是一种是一种过载保护过载保护 (热保护热保护)电器。电器。结构：结构：热继电器热继电器主要由主要由发热元件发热元件和和热开关热开关组成。组成。结构示意图结构示意图热元件热元件环绕在膨胀系数不同的双金属片上，环绕在膨胀系数不同的双金属片上，接入主接入主电路中电路中。热开关热开关为常闭触点，为常闭触点，串联在控制电路中串联在控制电路中。扣板扣板图形符号：图形符号：KH热元件热元件热开关热开关(常闭触点常闭触点)KH文字符号：文字符号： KH双金属片双金属片发热元件发热元件常常闭闭触触点点发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双发热元件接

9、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，扣板被弹簧拉回，常闭触点断开。其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触点断开。动作原理动作原理热惯性热惯性 KH不能作短路保护。在电机不能作短路保护。在电机启动或短时小量过载时，启动或短时小量过载时， KH不动作。不动作。注意注意功能：功能：过载保护过载保护热继电器热继电器扣板扣板双金属片双金属片发热元件发热元件常常闭闭触触点点 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。用用于于自动往返控制自动往返控制或或限位保护限位保护等。等。 结构示

10、意图结构示意图外形外形常开常开常闭常闭图形符号：图形符号： 在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它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，突出的是电气原理。不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。原理图绘制原则及读图方法：原理图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符号和文字符号画图。2. 控制线路由主电路控制线路由主电路(被控制负载所在电路被控制负载所在电路)和控制和控制 电路组成。电路组成。 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

11、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，但必须标注相同的文字符号。的电路中，但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. 与电路无关的部件（如铁心、支架、弹簧等）在与电路无关的部件（如铁心、支架、弹簧等）在 控制电路中不画出。控制电路中不画出。分析和设计控制电路时应注意以下几点：分析和设计控制电路时应注意以下几点： 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

12、靠； 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； 必须保证每个线圈的额定电压，必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈不能将两个线圈 串联串联。电动机的保护电动机的保护短路保护：短路保护： 通常采用通常采用熔断器熔断器 FU和过流继电器和过流继电器过载保护：过载保护： 常采用常采用热继电器热继电器KH保护，也可采用自动开保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。关和电流继电器保护。失压保护失压保护 ： 电动机工作时，电动机工作时，欠压欠压引起电流增引起电流增加甚至使电动机停转，加甚至使电动机停转，失压失压(零压零压

13、)是指电源电压是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动机可能自动重新起动(亦称自起动亦称自起动)，易造成人身，易造成人身或设备故障。或设备故障。交流接触器就能实现失压保护。交流接触器就能实现失压保护。 常用的失压和欠压保护有：常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自对接触器实行自锁锁；用；用低电压继电器低电压继电器组成失压、欠压保护。组成失压、欠压保护。接线图接线图熔断器熔断器FU交流接触交流接触器器KM按钮按钮SBSBM321点动控制：点动控制：按下按钮，按下按钮，电机运转，电机运转，松开按钮松开按钮 ，电机停转。电机停

14、转。点动动作过程点动动作过程:启动：启动：合上刀开关合上刀开关Q 按下按钮按下按钮SB 接触器线圈接触器线圈KM通电通电 动铁芯被吸合主触点动铁芯被吸合主触点KM闭合闭合 电动机电动机M运转运转停车：停车：松开按钮松开按钮SB 接触器线圈接触器线圈KM断电断电 主触点主触点KM断开断开 电动机电动机M停转停转 保护作用：保护作用：短路保护（熔断器短路保护（熔断器FU）自锁的作用：自锁的作用：保持电动机连续运转保持电动机连续运转。欲使电动机启动后连续运转欲使电动机启动后连续运转，必须在启动必须在启动按钮两端并联一个接触器按钮两端并联一个接触器KM的常开辅助触点的常开辅助触点, ,这这个辅助触点亦

15、称个辅助触点亦称自锁触点自锁触点。按下启动按钮，电机运转，松开启按下启动按钮，电机运转，松开启 动按钮，电机仍运转，按下停止按钮，电机停转。动按钮，电机仍运转，按下停止按钮，电机停转。单向连续运转控制单向连续运转控制 接线图接线图热继电器热继电器KHSB1SB2 2M321熔断器熔断器FU交流接触交流接触器器KM停止停止启动启动自锁辅助触点自锁辅助触点KMSB2KMSB1停止停止按钮按钮单向连续运转控制原理图单向连续运转控制原理图M3KMFUQKHM3KH启动启动按钮按钮热继电器热继电器过载保护过载保护自锁自锁触点触点连续运转连续运转有短路保护、过载有短路保护、过载(热热)保保护、失压护、失压

16、 (或欠压或欠压)保护。保护。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，主触点闭合， 电动机运转。电动机运转。通电通电转动转动KMKH3MFUQKHKM.KMSB1SB2.KMSB2KMSB1KMFUQKHM3KH动作过程：动作过程：3 手按按钮手按按钮SB1 KM线圈断电线圈断电 主触点及辅助触点断开主触点及辅助触点断开 电机停电机停合上刀开关合上刀开关Q1手按按钮手按按钮SB2 KM线圈通电线圈通电 KM主触点、辅助触点闭合主触点、辅助触点闭合 电机转动电机转动2 松开按钮

17、松开按钮SB2 电机仍转动电机仍转动(自锁环节自锁环节) 只要将电动机与电源相连的三根导线，任意对只要将电动机与电源相连的三根导线，任意对调两根，就可实现电动机反转。调两根，就可实现电动机反转。具体控制由两个交流接触器具体控制由两个交流接触器KMF，KMR完成。完成。正转正转M3L1L2L3U1V1W1反转反转M3L1L2L3U1V1W1KMRL1KMFFUQL2L3M3互锁：互锁：在同一时间内，在同一时间内，两个接触器只允许一个两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，通电工作的控制作用，称为称为“互锁互锁”（联锁联锁）。）。 为避免正、反转接为避免正、反转接触器同时工作造成主电触器同时工作造

18、成主电路短路，要在控制电路路短路，要在控制电路中加中加互锁互锁。KMRL1KMFFUQL2L3M3M3L1KMFFUQKHL2L3KMRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSBRKH互锁互锁KMRKMF利用接触器的触点实现联锁控制利用接触器的触点实现联锁控制电气联锁电气联锁缺点：缺点： 改变转向时必须先按停止按钮。改变转向时必须先按停止按钮。解决措施：解决措施：在控制电路中加入机械连锁。在控制电路中加入机械连锁。KMF通电通电闭合闭合闭合闭合动画动画小结：小结：电动机正反转控制电路图电动机正反转控制电路图互锁作用：互锁作用：使正转使正转接触器接触器KMF和和反转反转接触接触 器器KMR不能同时

19、工作，避免主不能同时工作，避免主 电路短路。电路短路。自锁作用：自锁作用：保持电动机连续运转保持电动机连续运转。注意：注意：对同一个电器的线圈、触点要用同一文字符对同一个电器的线圈、触点要用同一文字符 号表示，如号表示，如KMF、KMR、KH等等。 保护措施：保护措施：熔断器熔断器FU实现实现短路保护短路保护； 热继电器热继电器KH实现实现过载过载(热热)保护保护； 接触器接触器KM实现实现失压失压(或欠压或欠压)保护保护。正反转控制线路正反转控制线路3MKHFUQ.KHKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR两地控制两地控制：为实现多地控制，控制电路中必须有多组按钮。为实现多地

20、控制，控制电路中必须有多组按钮。各启动按钮并联；各停止按钮串联。各启动按钮并联；各停止按钮串联。KMKMSB3点动按钮点动按钮SB3的作用：的作用：复合按钮复合按钮(1) 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。SB1 停止按钮停止按钮SB2 连续运转按钮连续运转按钮SB3 点动按钮点动按钮SB3点动时：点动时：自锁触点不起作用自锁触点不起作用SB3电机停转电机停转实现点动实现点动用途用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。试车、检修以及车床主轴的调整等。 行程开关行程开关(限位开关限位开关) 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

21、动作要由机械撞击。用用于于自动往返控制自动往返控制或或限位保护限位保护等。等。 结构示意图结构示意图外形外形常开常开常闭常闭图形符号：图形符号：前进前进(正转）正转）12按按SBF时时KMF通电通电自动往返运动：自动往返运动：电机正转电机正转工作台前进工作台前进挡块挡块1撞击撞击STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBRKMF断电断电KMR通电通电停止正转停止正转(工作台后退工作台后退) 根据延时的方式不同，可分为电磁式、空气式根据延时的方式不同，可分为电磁式、空气式及电子式等时间继电器。及电子式等时间继电器。 时间继电器时间继电器 根据时间的变化信号使触点接通和断

22、开的一种根据时间的变化信号使触点接通和断开的一种控制电器。控制电器。从得到输入信号从得到输入信号(线圈通电或断电线圈通电或断电)起，起，它的触点要经过一段预先整定好的时间才动作，这它的触点要经过一段预先整定好的时间才动作，这一段时间，称为一段时间，称为延时延时。适用于定时控制。适用于定时控制。+结构示意图结构示意图衔铁衔铁直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器工作原理：工作原理：当衔铁未吸当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才降到一定程度时，衔铁才能释放，触点改变状态。能释放，触点改变状态。因此继电器吸合时是瞬时因