电气控制技术

1、1常用低压电器常用低压电器1.2电动机起动控制电动机起动控制1.4概述概述基本控制电路基本控制电路1.11.3三相异步电动机制动控制电路三相异步电动机制动控制电路1.52继电器接继电器接触器控制触器控制以各种有触点的继电器、接触器、行程开关等自动控制电器组成的控制电路称为继电器接触继电器接触器控制器控制方式。它经历了较长的发展历史。20世纪70年代开发了顺序控制器顺序控制器。采用晶体管无触点的逻辑控制，通过在矩阵板上插接晶体管实现编程。它比继电器接触器控制增加了灵活性、通用性，可靠性提高，使用操作较方便。PLCPLC的出现，顺序控制器很快退出市场，且逐渐取代复杂的继电器接触器控制。电气控制系统

2、的发展电气控制系统的发展31.2.11.2.11.2.21.2.21.2.31.2.31.2.41.2.41.2.51.2.5低压电器的基本知识低压电器的基本知识电气的图形符号和文字符号电气的图形符号和文字符号电气图的分类与作用电气图的分类与作用按钮及开关按钮及开关接触器、继电器接触器、继电器本本节节内内容容4 交流 50Hz，额定电压1200V以下, 直流额定电压1500V以下。1.2.1 1.2.1 低压电器的基本知识低压电器的基本知识 低压电器的分类低压电器的分类手控电器:如刀开关、按钮自控电器:如接触器、继电器低压控制电器如刀开关低压保护电器如如熔断器按用途分按用途分低压断路器、接触器

3、、继电器、主令电器和自动开关等按种类分按种类分按工作方式分按工作方式分5在自控电器中，大在自控电器中，大多由电磁机构组成；多由电磁机构组成；在自控电器中，在自控电器中，通通常为操作手柄常为操作手柄；触点触点灭弧系统灭弧系统1.2.1 1.2.1 低压电器的基本知识低压电器的基本知识2.2.低压电器低压电器的基本结构的基本结构6图形图形符号符号电气电气符号符号1.2.21.2.2文字文字符号符号基本文字符号基本文字符号分为单字母符号和双字母符号。例如，“R”代表电阻器；“MC”代表鼠笼型异步电动机。辅助文字符号辅助文字符号辅助文字符号用于表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征，通常

4、也是由英文单词的前一两个字母构成。符号要素符号要素符号要素是一种具有确定的意义的简单图形，必须同其它图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。一般符号一般符号表示同一类产品和此类产品特性的一种简单的符号，它们是各类元器件的基本符号。限定符号限定符号限定符号是用于提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。7电气图包括电气原理图电气原理图、电气安装图电气安装图和电气接线图电气接线图1.2.3 1.2.3 电气图的分类与作用电气图的分类与作用主电路主电路控制线路控制线路电气原理图是根据工作原理绘制的电气安装图表示电器元件的实际安装位置电气接线图表示实际接线情况8作用作用结构示意图及符号结构示意图及符号

5、按钮是手动开关，通常用来短时间接通或断开小电流控制的电路。按钮分为常开按钮、常闭按钮及复合按钮。工作原理工作原理常开按钮平时触点分开，手按下时触点闭合，手抬起时触点断开。常闭按钮的工作过程与其相反。- 1- 1按按钮钮及及开开关关按按钮钮 1.2. 1.2.9 作用作用又称闸刀，主要用来接通或断开长期工作设备的电源，也可以对小容量电动机作不频繁的直接起动。结构示意图及符号结构示意图及符号刀开关根据工作原理、使用条件和结构形式不同，可分为：带熔断器的开启式负荷开关(胶盖开关)；带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关(铁壳开关)、组合开关等。根据刀的极数不同，刀开关可分为：单极、双极和三极。1.2.1

6、.2. 按钮及开关按钮及开关- - 2.刀开关10结构结构 符号符号SASASASA1.2.1.2. 按钮及开关按钮及开关- - 3.组合开关组合开关(又称转换开关)实质上也是一种刀开关。组合开关一般用于电气设备中作为非频繁地接通或分断电路、转接电源或负载、测量三相电压及控制小容量异步电动机的正反转和星形三角形降压启动用。11结构结构符号符号1.2.1.2. 按钮及开关按钮及开关4.4.自动开关自动开关自动开关又称低压断路器或空气开关或空气断路器，在自动控制中有着广泛应用。它不仅可以用来频繁地接通和断开电路以及对电动机实施控制，而且其本身具有过载、短路及欠压、失压的保护作用。12 作用作用结构

7、示意图及符号结构示意图及符号又称限位开关或位置开关，主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向和行程的长短。作用原理与按钮类似，是靠外加机械力碰撞行程开关的顶杆，使触点接通或断开，实现对电路控制。工作原理工作原理1.2.1.2. 按钮及开关按钮及开关- - 5.行程开关131.2.1.2. 按钮及开关按钮及开关6.6.熔断器熔断器作用作用：短路保护基本结构基本结构：一般是将熔体(易熔的合金制成丝、片状)放入绝缘盒或管内而构成，使用时串入欲保护的线路中。工作原理工作原理：正常工作时熔体温升低于其熔点，若发生短路故障时，熔体温升超过其熔点而溶化，将电路断开。14将电磁能转换成机械能，通过

8、电磁力吸引衔铁带动触点动作，实现对电路的控制。接触器适用于远距离频繁通断交、直流电路。符号符号1.2.5 1.2.5 接触器、继电器接触器、继电器作用作用电磁线圈动合触点动闭触点主触点电磁部分为感受部分，触点为执行部分1. 1.接触器接触器铁心铁心 线圈线圈返回弹簧返回弹簧衔铁衔铁主触点主触点辅助触点辅助触点结构结构151.2.5 1.2.5 接触器、继电器接触器、继电器- - 2.继电器电磁式继电器电磁式继电器电磁式继电器结构、工作原理与接触器相似，主要组成有电磁和触点两部分。作用是信号的传递与转换，可以实现多路控制，并可将小功率的控制信号转换为大容量的触点动作。触点的电流比较小，无灭弧装置

9、。中间继电器的外中间继电器的外形及图形符号形及图形符号16线圈时间继电器图形和文字符号时间继电器图形和文字符号常开延时闭合触点常闭延时断开触点常开延时断开触点常闭延时闭合触点1.2.5 1.2.5 接触器、继电器接触器、继电器- - 2.继电器时间继电器时间继电器时间继电器是一种按时间原则动作的继电器。时间继电器按工作方式分为通电延时继电器和断电延时继电器。断电延时是指线圈断电，经过一段时间延时后，其触点才动作。通电延时是指线圈通电，经过一段时间延时后，其触点才动作。17热继电器动作原理示意图及符号热继电器动作原理示意图及符号热元件常闭触点1.2.5 1.2.5 接触器、继电器接触器、继电器2

10、.2.继电器继电器(3) (3) 热继电器热继电器热继电器是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁。它由两种热膨胀系数不同的金属片压焊而成。当电阻丝通电加热时，因两片金属片伸缩率不同而弯曲，使常闭触点断开，常开触点闭合。18速度继电器速度继电器速度继电器主要用作鼠笼型异步电动机的反接制动控制。速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成。其转轴与电动机相连，当电动机旋转时，常开触点闭合，当转速低于一定值时，其常开触点断开，常闭触点闭合。一般速度继电器的动作转速为120r/min，触点复位转速在100r/min以下线圈速度继电器图形和文字符号速度继电器图形和文字符号常

11、开触点常闭触点1.2.5 1.2.5 接触器、继电器接触器、继电器- - 2.继器191.3.11.3.11.3.21.3.21.3.41.3.41.3.51.3.5单向运动控制线路单向运动控制线路多地控制线路多地控制线路双向双向( (可逆可逆) )运动控制线路运动控制线路顺序控制线路顺序控制线路行程开关控制线路行程开关控制线路1.3.31.3.3本本节节内内容容20主电路主电路控制线路控制线路（a）（b）（a a）图）图: :点动点动SBSBKMKMMMSBSB- -KMKM- -MM- -（b b）图）图: :长动长动SBSB2 2KMKMMMSBSB1 1- -KMKM- -MM- -自

12、自自锁自锁1.3.1 1.3.1 单向运动控制线路单向运动控制线路q工作原理工作原理自动控制系统中，电动机拖动运动部件沿着一个方向运动，称为单向运动单向运动。合上刀开关QK，主电路和控制电路接入电网。21长动、点动控制线路长动、点动控制线路(a)使用转换开关(b)使用复合按钮(c)使用中间继电器SB2KMMSB2KMM（a）图中，SA断开时，实现点动点动；SA合上时，实现长动长动。自SB2KMMSB1KMM（b）、 （c）图中，按下SB3时，实现点动点动；松开SB3、按下SB2时，实现长动长动。点动点动按钮按钮点动点动按钮按钮长动长动按钮按钮长动长动按钮按钮1.3.1 1.3.1 单向运动控制

13、线路单向运动控制线路22SBSB3 3（或（或SBSB4 4）KMKMMMSBSB1 1（或（或SBSB2 2）KMKMMM自自停止按钮停止按钮的常闭触的常闭触点串联点串联启动按钮启动按钮的常开触的常开触点并联点并联1.3.2 1.3.2 多地控制线路多地控制线路进行多地操作接线的原则：各启动按钮的触点并联，各停止按钮的常闭触点串联，分别装置在不同的地方。元件动作分析：23双向控制是电动机既可以正转也可以反转。实现正、反转控制只要改变其电源改变其电源相序相序，即将主回路中的三相电源任意两相对调，电动机就将改变转动方向。主电路主电路控制控制反转反转控制控制正转正转合上QK。KM1时， M正转正转

14、；KM2时， M反转反转； KM1和KM2时， 将发生相间短路。1.3.3 1.3.3 双向运动控制线路双向运动控制线路q (1) (1)主电路工作原理主电路工作原理24按钮互锁正、反按钮互锁正、反转控制线路转控制线路机械互锁实机械互锁实现了正反转现了正反转的直接切换的直接切换SB2KM1M( (正转正转) )自KM2SB3KM2M( (反转反转) )自KM1M(反转停)M(正转停)q (2) (2)按钮互锁控制线路按钮互锁控制线路图中辅助常闭触点SB2、SB3构成互锁。所谓“互锁”是指当一个接触器工作时，另一个接触器不能工作。依靠触点的机械动作来实现的互锁称为“机械互锁”。25接触器互锁正、

15、反接触器互锁正、反转控制线路转控制线路电气互锁电气互锁避免了相避免了相间短路间短路SB2KM1M( (正转正转) )自KM2互SB3KM2MM( (反转反转) )自KM1互SB1KMMMq (3) (3)接触器互锁控制线路接触器互锁控制线路图中辅助常闭触点KM1、KM2构成互锁。依靠电气元件来实现的互锁称为“电气互锁”。实现电气互锁的触点称为互锁触点。26电气电气互锁互锁机械互锁机械互锁SB2KM1MM( (正转正转) )自KM2互SB3KM2MM( (反转反转) )自KM1互KM2M(反转停)KM1M(正转停)q (4) (4)双重互锁控制线路双重互锁控制线路图中既有电气互锁，又有机械互锁，

16、此为双重互锁线路。元件动作分析如下：双重互锁正、反转控制线路双重互锁正、反转控制线路27主电路主电路控制线路控制线路（a）（b）SB2KM1KM2自M1M2SB1KM1KM2M1M2同时启动同时启动同时停止同时停止q 1.3.4 1.3.4 顺序控制线顺序控制线路路同时启动、同时启动、同时停止同时停止控制线路28KM1KM1的的“互锁互锁”触点触点KM1KM1的的“自锁自锁”触点触点q 1.3.4 1.3.4 顺序控制线顺序控制线路路（a a）（b b） 2.顺序启动、同时停止顺序启动、同时停止M1启动后M2才允许启动。图 (a) 是通过接触器KM1KM1的的“自锁自锁”触点触点来制约接触器K

17、M2线圈的得电，只有在KM1动作后，kM2才允许动作。图 (b)控制线路是通过接触器KM1KM1的的“互锁互锁”触点触点来制约接触器KM2线圈的得电，在KM1动作后，KM2才允许动作。 29KM1KM1的常的常开触点开触点q 1.3.4 1.3.4 顺序控制线顺序控制线路路3.同时启动、顺序停止同时启动、顺序停止M1停止后M2才允许停止。图中接触器KM1KM1的常开触点的常开触点串联在接触器KM2的线圈支路。不仅使接触器KM1和接触器KM2同时动作，而且只有KM1断电释放后，按下按钮SB3才可使接触器KM2断电。30此触点的工作方此触点的工作方式：式：KTKT线圈通电线圈通电后，经过一段时后，

18、经过一段时间后动作闭合间后动作闭合q 1.3.4 1.3.4 顺序控制线顺序控制线路路 4. 通电延时型时间继通电延时型时间继电器电器控制线路线路动作原理为：按下启动按钮SB2，中间继电器KA线圈与时间继电器KT线圈同时通电，经过一定延时后，时间继电器KT动作，继电器KM得电。31此触点的工作方此触点的工作方式：式：KTKT线圈断线圈断电后，经过一段电后，经过一段时间后复位断开时间后复位断开 q 1.3.4 1.3.4 顺序控制线顺序控制线路路5.断电延时型时间继电断电延时型时间继电器器控制线路线路动作原理为：按下停止按钮SB1，中间继电器KA线圈与时间继电器KT线圈断电，经过一定延时后，时间

19、继电器KT复位，继电器KM失电。32（a a）（b b）q 1.3.5 1.3.5 行程开关控制线路行程开关控制线路 限位断电控制线路限位断电控制线路控制运动部件在电动机拖动下到达预定地点自动断电停车。可用在行车或提升设备的行程终端保护上，以防止由于故障电动机无法停车而造成事故。如图（a）所示。限位通电控制线路限位通电控制线路控制运动部件在电动机拖动下到达预定地点自动接通接触器线圈的控制线路。如图（b）所示。 33主电路主电路控制电路控制电路自锁自锁反转反转起动起动正转正转起动起动互锁互锁反转反转正转正转停止停止自动往返自动往返循环控制线路循环控制线路图中工作台在行程开关SQ1和SQ2之间自动

20、往复运动。直到按下停止按钮为止。q 1.3.5 1.3.5 行程开关控制线路行程开关控制线路341.4.11.4.11.4.21.4.21.4.31.4.3定子串电阻起动控制线路定子串电阻起动控制线路电动机的电动机的YY起动控制线路起动控制线路自耦变压器降压起动控制线路自耦变压器降压起动控制线路1.4.41.4.4三相交流绕线式异步电动机的三相交流绕线式异步电动机的起动控制起动控制本本节节内内容容35起动起动类型类型项目项目直接起动直接起动降压起动降压起动适用适用场合场合电源容量足够大电源容量不比电动机容量大许多倍优点优点控制线路简单起动转矩大可以减小起动电流，保持电网电压稳定缺点缺点起动电流

21、大，约为正常工作电流的47倍，对电网冲击大控制线路较复杂;起动转矩小，一般在空载、轻载下起动 q降压起动的概念降压起动的概念36主电路主电路控制线路控制线路KMKM1 1MM33KMKM2 2R RFUFU1 1F FR RKMKM1 1KMKM2 2FRFRSBSB1 1SBSB2 2KMKM1 1KMKM2 2SBSB3 3q1.4.1 1.4.1 定子串电阻降压起动定子串电阻降压起动q (1) (1)电路工作原理电路工作原理在电动机定子绕组上串联电阻(电抗)，起动电流在电阻上产生电压降，使实际加到电动机定子绕组中的电压低于额定电压，待电动机 转速上升到一定值后，再将串联电阻(电抗)短接，

22、使电动机在额定电压下运行。 右图是按钮控制电动机定子串电阻起动线路。按SB2按下，接触器KM1得定值后，再按SB3使接触器KM1得电自锁，将电阻短接，实现全电压运行。37KTKT长时间工作长时间工作KTKT短时间工作短时间工作q (2) (2)电路工作原理电路工作原理右图是使用时间继电器控制定子绕组串电阻降压起动控制线路。动作原理动作原理：按下起动按钮SB2，接触器KM1和时间继电器KT同时得电，电动机通过KM1主触点自锁，待转速上升一点串电阻起动，经一定延时，电动机M才全压运行。38按下SB2，KM1通电并自锁，同时KM3和KT通电，KM3将绕组接成Y形。经过一定延时后，使KM3断开，其常闭

23、触点恢复，KT延时触点闭合，KM2得电自锁，电动机改为运行。电动机起动时，定子接成Y形，待电动机起动完毕后，则由Y改接。起动时，定子绕组先暂接为Y形，每相绕组承受线电流为形的1/3，达到降压限流的目的。主电路主电路控制线路控制线路q1.4.2 1.4.2 电动机的电动机的YY起动起动q (1) (1)电路工作原理电路工作原理39q1.4.3 1.4.3 自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动主电路主电路控制线路控制线路对于容量较大的正常运行时定子绕组接成Y形的笼型异步电动机，可采用自耦变压器降压起动。起动时将自耦变压器接入电动机的定子回路，电动机的转速上升到一定值时，切除自耦变压器，使电动机定子

24、绕组获得正常工作电压起动时电动机每相绕组电压为正常工作电压的1/k倍(k是自耦变压器的变比)，起动电流也为全压起动电流的1/k2倍。控制线路如图所示。40主电路主电路控制线路控制线路电流原则电流原则控制三相交流绕线式异步电动机串电阻起动控制线路。KA1、KA2、KA3三个电流继电器的吸合电流一致，但释放电流大小不同。KA1最大，KA2次之，KA3最小。在起动瞬间，转子转速为零，转子电流最大，三个电流继电器同时闭合。随着转子的转速的逐渐提高，转子电流逐渐减小，KA1最先释放，然后转子电流进一步减小，KA2，KA3依次动作，完成逐级切除电阻的工作。1.4.4 1.4.4 三相交流绕线式异步电动机的

25、起动控制三相交流绕线式异步电动机的起动控制41按时间原则时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路。时间继电器控制绕线式异步电动机转子串电阻三级起动线路如图所示。KM1、KM2、KM3为短接电阻接触器，KM4为电源接触器，KT1、KT2、KT3为通电延时时间继电器，由其延时时间的大小决定动作的顺序，以达到按时间原则逐段切除电阻的目的。1.4.4 1.4.4 三相交流绕线式异步电动机的起动控制三相交流绕线式异步电动机的起动控制主电路与主电路与控制线路控制线路421.5.11.5.11.5.21.5.2反接制动控制线路反接制动控制线路1）反接制动概念和速度继电器能耗制动控制线路能耗制动控制线路2）反接制动线路工作原理1）时间原则控制的能耗制动线路2）速度原则控制的能耗制动线路本本节节内内容容43 概念概念反接制动是在电动机的原三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相交流电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。这种制动方式必须在电动机转速接近零时切断电源，否则电动机会反转，造成事故。 速度继电器速度继电器速度继电器KV与电动机同轴，当