第六章常用低压电器与控制电路

1、 6.1常用低压电器常用低压电器6.2 三相异步电动机的正、反转控制电路三相异步电动机的正、反转控制电路6.3 三相异步电动机降压起动电路三相异步电动机降压起动电路* 6.4 行程开关和限位控制电路行程开关和限位控制电路* 6.5 时间继电器和延时控制电路时间继电器和延时控制电路* * 6.6 单相电动机的控制单相电动机的控制* * 6.7 可编程控制器及其应用基础可编程控制器及其应用基础第第 6 章常用低压电器与控制电路章常用低压电器与控制电路 6.1.1闸刀开关闸刀开关6.1常用低压电器常用低压电器6.1.2铁壳开关铁壳开关6.1.3组合开关组合开关( (转换开关转换开关) )6.1.4

2、按钮按钮6.1.5熔断器熔断器6.1.6交流接触器交流接触器6.1.7热继电器热继电器6.1.8空气断路器空气断路器 是指交流是指交流 1200 V、直流、直流 1500 V 以下用来控制与保护用以下用来控制与保护用电设备的电器。电设备的电器。闸刀开关是一种手动电器闸刀开关是一种手动电器。主要用作电源的隔离开关。主要用作电源的隔离开关或电源开关使用。或电源开关使用。39单刀符号单刀符号单刀开关单刀开关6.1.1闸刀开关闸刀开关 做电源开关使用时，电动机的容量不能大于做电源开关使用时，电动机的容量不能大于 7.5 kW。其。其额定电流应大于电动机额定电流的额定电流应大于电动机额定电流的 3 倍。

3、倍。三刀开关三刀开关符号符号 与闸刀开关不同是熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢板制与闸刀开关不同是熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢板制成的防护外壳内。成的防护外壳内。速断弹簧速断弹簧用来加快刀片与刀用来加快刀片与刀座分断速度，减少电弧。座分断速度，减少电弧。铁壳开关外壳上还装有铁壳开关外壳上还装有机械机械联锁装置。联锁装置。可用在电力排灌、电热器等可用在电力排灌、电热器等装置中。装置中。6.1.2铁壳开关铁壳开关 组合开关外形组合开关外形内部结构内部结构手柄沿顺时针或逆时针转动，手柄沿顺时针或逆时针转动，带动动触点与静触点接通或断开。带动动触点与静触点接通或断开。6.1.3组合开关组合开关( (转

4、换开关转换开关) )符号符号 静触片静触片静触片静触片静触片静触片静触片静触片动触片动触片内部结构内部结构用手按下按钮帽时，用手按下按钮帽时，动触片向下移动，上面动触片向下移动，上面的动断触点先断开，下的动断触点先断开，下面的动合触点后闭合。面的动合触点后闭合。当松开按钮帽时，在复当松开按钮帽时，在复位弹簧作用下，动触点位弹簧作用下，动触点复位。这种按钮称为复位。这种按钮称为复复合按钮合按钮。符号符号6.1.4 按钮按钮 熔断器是一种短路保护电器。当过大的短路电流流过易熔熔断器是一种短路保护电器。当过大的短路电流流过易熔合金制成的熔体时，熔体迅速熔断，达到保护电路及电气设备合金制成的熔体时，熔

5、体迅速熔断，达到保护电路及电气设备的目的。的目的。插入式熔断器插入式熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器6.1.5熔断器熔断器 管管式式熔熔断断器器填料式熔断器填料式熔断器动画：熔断器的基本构造动画：熔断器的基本构造 是一种自动控制电器，属于电磁式开关。是一种自动控制电器，属于电磁式开关。结构是由电磁铁和触头组两部分组成。结构是由电磁铁和触头组两部分组成。电磁铁部分有电磁铁部分有静铁心、静铁心、动铁心、吸引线圈、反力弹动铁心、吸引线圈、反力弹簧簧触头部分有触头部分有静触点、动触静触点、动触点、点、主触点、主触点、辅助触点。辅助触点。接触器原理示意图接触器原理示意图静铁心静铁心动铁心动铁心吸引线圈吸引

6、线圈反力弹簧反力弹簧静触点静触点动触点动触点辅助触点辅助触点主触点主触点工作原理：吸引线圈通工作原理：吸引线圈通电电动铁心移动动铁心移动带动完成带动完成开关动作开关动作断电时，动铁心断电时，动铁心在反力弹簧作用下复位在反力弹簧作用下复位6.1.6交流接触器交流接触器 说明：说明：1. 主触点通常为主触点通常为 3 对动合触点，它的接触面积较大，允许对动合触点，它的接触面积较大，允许流过的电流较大。流过的电流较大。2. 主触头上都设有灭弧装置。用来减小主触头通、断时产主触头上都设有灭弧装置。用来减小主触头通、断时产生的电弧。生的电弧。3. 辅助触头有动合与动断两种，触头处面积较小，允许通辅助触头

7、有动合与动断两种，触头处面积较小，允许通过的电流较小，不需要灭弧罩；过的电流较小，不需要灭弧罩；4. 交流接触器吸引线圈中通过的是交流电，因而电磁吸力交流接触器吸引线圈中通过的是交流电，因而电磁吸力在电流为零时也为零，会引起铁心在工作时发生震动，产生噪在电流为零时也为零，会引起铁心在工作时发生震动，产生噪声。解决的办法是在铁心部分端面上嵌装短路环。若发现接触声。解决的办法是在铁心部分端面上嵌装短路环。若发现接触器噪声很大应重点检查短路环是否脱落或断裂。器噪声很大应重点检查短路环是否脱落或断裂。 交流接触器外形结构图交流接触器外形结构图KM吸引吸引线圈线圈动合、动断动合、动断辅助触点辅助触点动画

8、：交流接触器原理动画：交流接触器原理 为过载保护电器。为过载保护电器。6.1.7热继电器热继电器外外 形形符符号号 热继电器触点动作后需要复位热继电器触点动作后需要复位自动复位：自动复位：将调节螺丝旋入实现自动复位。将调节螺丝旋入实现自动复位。手动复位手动复位：将调节螺丝旋出，冷却后手动按下复位按钮复：将调节螺丝旋出，冷却后手动按下复位按钮复位。位。调节偏心凸轮可调调节偏心凸轮可调节整定电流。节整定电流。热继电器不能对电热继电器不能对电气设备实现短路保护。气设备实现短路保护。 又称自动开关，是一种能自动切断故障电路的保护电器。又称自动开关，是一种能自动切断故障电路的保护电器。它可以对电气设备实

9、现短路、过载和欠压保护。它可以对电气设备实现短路、过载和欠压保护。外 壳 上 有 主外 壳 上 有 主触 点触 点 “ 合合 ” 与与“分分”手柄，工手柄，工作时手柄置作时手柄置“合合”位。位。6.1.8空气断路器空气断路器 保护原理分析保护原理分析1 发 生 短发 生 短路或严重过载，路或严重过载，由于电流很大，由于电流很大，过流脱扣器衔铁过流脱扣器衔铁吸合，搭钩脱落吸合，搭钩脱落，主触点断开，切主触点断开，切断故障电路。断故障电路。 2发生过发生过载时，通过发热载时，通过发热元件电流增大，元件电流增大，产生热量使产生热量使双金双金属片弯曲变形推属片弯曲变形推动杠杆顶开搭钩动杠杆顶开搭钩，主

10、触点断开。主触点断开。3失压或失压或电压过低，电压过低，欠压欠压脱扣器衔铁释放脱扣器衔铁释放杠杆上移杠杆上移顶开脱顶开脱钩。钩。 6.2.1直接起动控制电路直接起动控制电路6.2三相异步电动机的正、反转控制电路三相异步电动机的正、反转控制电路6.2.2正、反转控制电路正、反转控制电路 M3起动起动按钮按钮停止停止按钮按钮接触器接触器KMA B C直接起动控制电路所用元件直接起动控制电路所用元件SBstpSBst三相异步电动机三相异步电动机 M闭闭 D 开关开关 QS熔断器熔断器 FU6.2.1直接起动控制电路直接起动控制电路 M3A B C1.点动控制电路点动控制电路SBQSFUKM按按 SB

11、stKM 线圈得电线圈得电KM 衔铁吸合衔铁吸合KM 主触点闭合主触点闭合电机有电运转电机有电运转合电源开关合电源开关 QS触头触头( (KM) )打开打开按钮松开按钮松开线圈线圈( (KM) )断电断电 电机断电停转电机断电停转动作原理动作原理 KM12FRFUSB2KMFR控制电路控制电路主主电电路路QS M3 电动机点动控制电路原理图电动机点动控制电路原理图 2.电动机直接起动的控制线路原理图电动机直接起动的控制线路原理图 KM12FRFUSB1SB2KMKMFR控制电路控制电路主主电电路路QSM3 点动控制电路中加点动控制电路中加自保触点自保触点 KM，则可，则可对电动机实行对电动机实

12、行连续运行控制连续运行控制KMKM自保的作用自保的作用：按下按钮按下按钮( (SB2) ) ，线圈线圈( (KM) )通电，电机起动；同时，辅助触头通电，电机起动；同时，辅助触头( (KM) )闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。FR 是过是过载保护元件，载保护元件，当出现过载，当出现过载，控 制 电 路 中控 制 电 路 中FR 自动断开自动断开使使KM 线圈失线圈失电电 控制过程可以用符号表示：其方法规则是：控制过程可以用符号表示：其方法规则是：*各种电器没有外加作用或未通电状态记作各种电器没有外加作用或未通电状态记作“”

13、；*各种电器受到外加作用或通电状态记作各种电器受到外加作用或通电状态记作“+”；*自锁状态在右下角面写自锁状态在右下角面写“自自”；*延时触点的延时时间用延时触点的延时时间用 f 表示表示；*相互作用相互作用“”表示，线左边表示原因，右边表示结果。表示，线左边表示原因，右边表示结果。用符号表示电动机直接起动控制过程用符号表示电动机直接起动控制过程“电路图电路图”分别分别直接起动电路直接起动电路起动过程起动过程SB stKM自自+M+( (起动起动) )停止过程停止过程SB stpKM自自-M-( (停止停止) )其中其中 SB st与与 SB stp中的中的“”表示先按下，后松开。表示先按下，

14、后松开。 QF 空气断路器。起隔离空气断路器。起隔离开关兼短路保护作用。开关兼短路保护作用。 KMF 为正转接触器。主触为正转接触器。主触点单独闭合，电动机正转。点单独闭合，电动机正转。SBStF，SBStR 分别为正反分别为正反转起动按钮。转起动按钮。SBStP 停止按钮。停止按钮。 KMR 为反转接触器。主触为反转接触器。主触点闭合改变定子电源相序，电点闭合改变定子电源相序，电动机反转。动机反转。KMR，KMF 带动辅助触点为互锁触点。带动辅助触点为互锁触点。6.2.2正、反转控制电路正、反转控制电路 StPSB FKM M( (停停) )正、反转控制过程正、反转控制过程合合 QF 正转正

15、转：停止：停止：反转反转： StRSB 自自RKM FKM( (互锁互锁) ) 反反转转 M控制过程符号：控制过程符号：电器未动记作电器未动记作“ ”，动作或通电记作动作或通电记作“ ”，按动记作按动记作“”。该控制电路不能直接该控制电路不能直接由正转进入反转。由正转进入反转。 StFSB M RKM( (互锁互锁) )( (正转正转) )自FKM 图示为用复合按钮来实现机图示为用复合按钮来实现机械互锁的械互锁的正、反转控制电路。正、反转控制电路。正、反转控制过程正、反转控制过程正转：正转：反转：反转： StRSB 自自RKM FKM( (正转停正转停) ) 反转反转 M M正转运行中可直接过

16、渡反转或反之。正转运行中可直接过渡反转或反之。正、反转直接过渡控制电路正、反转直接过渡控制电路 M StFSB( (正转正转) ) RKM( (互锁互锁) )自FKM 图示为机械互锁和电气图示为机械互锁和电气互锁的双重互锁正、反转控互锁的双重互锁正、反转控制电路。制电路。正、反转控制过程正、反转控制过程正转：正转：反转：反转： M StFSB( (正转正转) ) RKM( (机械互锁机械互锁) ) RKM( (电气互锁电气互锁) )自FKM StRSB 自自RKM FKM( (正转停正转停) ) M M FKM( (电气互锁电气互锁) )( (反转反转) ) 降压起动是为了减降压起动是为了减小

17、起动电流；起动完毕小起动电流；起动完毕再恢复额定电压。再恢复额定电压。在电机起动过程中在电机起动过程中 KM1 有电主触点闭合，有电主触点闭合，定子绕组中串联电阻定子绕组中串联电阻 R 降 压 起 动 ； 起 动 完 毕降 压 起 动 ； 起 动 完 毕 KM2 有电，短路电阻有电，短路电阻 R，恢复额定电压。恢复额定电压。6.3 三相异步电动机降压起动电路三相异步电动机降压起动电路 起动过程起动过程 1StSB 自自KM1 M( (M 串串 R 起动起动) )( (短短接接 R，M 全压全压起动起动) )n nN 时时，当转速当转速按动按动按动按动 2StSB 自自KM2R- -缺点：缺点：

18、控制过程中，控制过程中，短接电阻进入全压运行需短接电阻进入全压运行需要手动按下要手动按下SBst2 6.4.1行程开关行程开关6.4 行程开关和限位控制电路行程开关和限位控制电路6.4.2限位控制电路限位控制电路 也称限位开关，它主要是按运动部件的行程或位置要求而也称限位开关，它主要是按运动部件的行程或位置要求而动作的电器。动作的电器。双轮旋转式双轮旋转式按钮式与单轮旋转式行程开关在撞块离开后，能自动复位，按钮式与单轮旋转式行程开关在撞块离开后，能自动复位，双轮旋转式要先靠外力从两个方向来撞击滚轮，才能改变触点的双轮旋转式要先靠外力从两个方向来撞击滚轮，才能改变触点的状态。状态。6.4.1行程

19、开关行程开关 利用行程开关控制运动部件在一个指定的区域内自动往返利用行程开关控制运动部件在一个指定的区域内自动往返运动。运动。撞块撞块 A 和撞块和撞块 B 随工作随工作台一起运动。台一起运动。限位开关限位开关 ST1、ST2 分别分别控制工作台向左控制工作台向左( (电动机正转电动机正转) )和向右和向右( (电动机电动机反转反转) )运动的运动的位置。位置。ST3、ST4 为工作台向左、向右移动的终端限位保护元件为工作台向左、向右移动的终端限位保护元件6.4.2限位控制电路限位控制电路 自动往返控制过程自动往返控制过程( (工作台先向左运动为例工作台先向左运动为例) ) M( (向右停向右

20、停) )撞块撞块 B 压压下下ST1 1ST FKM 自自RKM M FKM( (互锁互锁) )( (反转，反转，工作台向右工作台向右) )动画：工作台自动往返控制原理动画：工作台自动往返控制原理 StFSB M RKM( (互锁互锁) )( (正转，正转，工作台向左工作台向左) )自FKM撞块撞块 A 压下压下ST2 2ST RKM M( (向右停向右停) ) M工作台向左工作台向左) )( (正转，正转， RKM( (互锁互锁) )自FKM 6.5.1时间继电器时间继电器* 6.5时间继电器和延时控制电路时间继电器和延时控制电路6.5.2延时控制电路延时控制电路 是以时间为参量的继电器，具

21、有延时分断或接通触点的作是以时间为参量的继电器，具有延时分断或接通触点的作用。用。时间继电器分时间继电器分通电延时器通电延时器断电延时器断电延时器6.5.1时间继电器时间继电器 通电延时型：通电延时型：线圈得电线圈得电延时延时触点动作，线圈断电触点动作，线圈断电触点立即复位触点立即复位 断电延时型：断电延时型：线圈得电线圈得电延时延时触点动作，线圈断电触点动作，线圈断电触点立即复位触点立即复位 时间继电器的电路符号：时间继电器的电路符号： 优点：优点：电动机全压运行电动机全压运行时，时，KM1、KT 线圈断电，线圈断电，减少了电能损耗。减少了电能损耗。降压起动过程降压起动过程 KM1 自自KM

22、2KM1 StSB M 自自KT R KT( (M 串串 R 起动起动) )短接短接 R, M 全压运行全压运行t stKM1KM2KM16.5.2延时控制电路延时控制电路 6.6.1电风扇调速控制电风扇调速控制* * 6.6单相电动机的控制单相电动机的控制6.6.2家用洗衣机电气控制家用洗衣机电气控制 1吊风扇吊风扇又称吊头。多数采用单相交流电容分相式电动机，封闭式又称吊头。多数采用单相交流电容分相式电动机，封闭式外转子结构。外转子绕定子旋转，带动与之连接的扇头和外壳外转子结构。外转子绕定子旋转，带动与之连接的扇头和外壳一起转动。一起转动。吊风扇采用调整电抗器吊风扇采用调整电抗器调速线圈抽头

23、来改变速度。调速线圈抽头来改变速度。调速旋钮控制开关的动调速旋钮控制开关的动触头，分别与电抗器的抽头触头，分别与电抗器的抽头相连来变速。相连来变速。6.6.1电风扇调速控制电风扇调速控制 吊风扇电气接线方法吊风扇电气接线方法 红色引出线红色引出线连接主绕组；连接主绕组；黑色引出线黑色引出线连接副绕组；连接副绕组；绿色引出线绿色引出线连接主、副绕组连接主、副绕组的公共端。的公共端。带吊灯的吊带吊灯的吊风扇电气接风扇电气接线图线图 2台风扇台风扇图示台风扇是目前广泛采用的一种。中间绕组图示台风扇是目前广泛采用的一种。中间绕组( (调速绕调速绕组组) )串接于主、副绕组之间，副绕组和中间绕组嵌入同一

24、槽串接于主、副绕组之间，副绕组和中间绕组嵌入同一槽内。内。“1”、“2” ” 、“3” 分别为快、中、慢速挡。分别为快、中、慢速挡。 台风扇控制面板台风扇控制面板琴键调速开关琴键调速开关摇头旋钮摇头旋钮定时器旋钮定时器旋钮摇头旋钮：摇头旋钮：旋钮旋至旋钮旋至 “STOP” 位置时，扇头定向送风；位置时，扇头定向送风；旋钮旋至旋钮旋至 “MOVE” 位置时，扇头摇头送风；位置时，扇头摇头送风；定时器旋钮：定时器旋钮：可在可在 10 60 内选择；内选择； 琴键调速开关：琴键调速开关：“0” 位停转，位停转，“1 3 ” 对应不同对应不同转速，转速，“ ” 位置为灯钮。位置为灯钮。 采用采用电容分

25、相式两相异电容分相式两相异步电动机。步电动机。洗涤时间洗涤时间由定时器控制由定时器控制( (也有程序控制器控制也有程序控制器控制) )。定时器上选择开关定时器上选择开关控制控制电机的正、反转电机的正、反转和按和按规定时规定时间运行与停止。间运行与停止。1普通洗衣机普通洗衣机6.6.2家用洗衣机电气控制家用洗衣机电气控制 2带强、中、弱洗洗衣机带强、中、弱洗洗衣机定时器由两个凸轮分别控制电动机正、反转、停止以定时器由两个凸轮分别控制电动机正、反转、停止以及强、中、弱洗的变换。及强、中、弱洗的变换。( (1) )强洗方式强洗方式正转正转( (306s) )停止停止( (5 2s) )( (2) )

26、中洗方式中洗方式正转正转( (306s) )停止停止( (5 2s) ) 停止停止( (5 2s) )反转反转( (306s) ) 正转正转( (42s) )停止停止( (83s) )停止停止( (83s) )反转反转( (42s) ) ( (3) )弱洗方式弱洗方式 6.7.1可编程控制器的特点可编程控制器的特点* * 6.7可编程控制器及应用基础可编程控制器及应用基础6.7.2可编程控制器的基本结构可编程控制器的基本结构 可编程控制器可编程控制器( (简称简称 PLC) )，用计算机技术取代了以往硬布，用计算机技术取代了以往硬布线逻辑电路，既有各种控制功能，也有各种运算、数据处理、线逻辑电路，既有各种控制功能，也有各种运算、数据处理、联网通信等功能的控制系统。联网通信等功能的控制系统。图为继电器图为继电器-接触器控制三相接触器控制三相异步电动机正、反转电路示意图。异步电动机正、反转电路示意图。SBstF、 SBstR 和和SBstP 为为 “发发布命令布命令” 电器。电器。接触器线圈接触器线圈 KMF、KMR 为为 “执行命令执行命令” 电器。电器。逻辑运算电路逻辑运算电路6.7.1可编程控制器的特点可编程控制器的特点 逻辑运算电路由逻辑运算电路由继电器继电器- -接触器接触器组成，可完成基本逻组成，可完成基本逻辑运算及各种