第7章 电气控制系统

1、* *7.4 7.4 可编程控制器可编程控制器7.1 低压控制电器低压控制电器7.2 继电接触器控制电路继电接触器控制电路7.3 笼型电动机控制电路笼型电动机控制电路本章要求：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. 掌握掌握自锁、联锁自锁、联锁的作用和方法。的作用和方法。3. 掌握掌握过载、短路和失压保护过载、短路和失压保护的作用和方法。的作用和方法。4. 掌握掌握基本控制环节的组成、作用和工作过基本控制环节的组成、作用和工作过 程程。能读懂简单的控制电路原理图、能设。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

2、用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。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。 介绍常用的介绍常用的低压电器低压电器（直流（直流1500V，交流，交流1200V以下），基本的以下），基本的控制环节控制环节和和保护环节保护环节的典型线路。的典型线路。 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，统称为控制控制电电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。 具有保护作用的电气设备，统称为具有保护作用的电气设备，统称

3、为保护保护电器，电器，如熔断器、热继电器等。如熔断器、热继电器等。 按动作形式还可把低压电器分为：按动作形式还可把低压电器分为：手动手动电器和电器和自动自动电器。电器。 一、一、 组合开关（转换开关）组合开关（转换开关）实现多条线路、不同联接方式的转换。实现多条线路、不同联接方式的转换。可用于三相电动机手动起停控制。可用于三相电动机手动起停控制。触片通流能力有限，一般用于交流触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流、直流220V，电流，电流100A以下的电路中做电源开关。以下的电路中做电源开关。M3图图 1 用组合开关起停电动机的接线图用组合开关起停电动机的接线图组合开关外观图组合开关外观

4、图动画动画二、二、 按钮按钮(手动切换电器手动切换电器)(b) 结构结构常用于接通和断开常用于接通和断开控制电路控制电路结构：结构：(a) 外形图外形图常闭触点常闭触点常开触点常开触点用途：用途：按钮帽、触点按钮帽、触点分动、静触点，分动、静触点， 或常开、常闭触点或常开、常闭触点复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触点常闭静触点桥式动触点桥式动触点常开静触点常开静触点外壳外壳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4123按按钮钮的的动动作作演演示示交交流流接接触

5、触器器的的外外形形按状态分按状态分按用途分按用途分常开常开触点触点常闭常闭触点触点主主触点触点辅辅助助触点触点电磁系统电磁系统结构结构吸引线圈吸引线圈静铁心静铁心动铁心动铁心触点触点通电通电:所有所有常开常开触点触点闭合闭合所有所有常闭常闭触点触点断开断开断电：所有触点恢复原状态断电：所有触点恢复原状态M3线圈辅助触点铁心衔铁电源电源电机电机主触点常闭常开弹簧 用于主电路用于主电路 流过的流过的大电流大电流 (需加灭弧需加灭弧 装置装置)用于控制电路流过用于控制电路流过的小电流的小电流 (无需加无需加灭弧装置灭弧装置)属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示属于同一器件的线圈和触点用相同的文字

6、表示接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。常用的交流接触器有常用的交流接触器有CJ10CJ10、CJ12CJ12、CJ20CJ20和和3TB3TB等系列。等系列。 如如CJ10系列主触点额定电流系列主触点额定电流5、10、20、40、75、120A等数种；等数种；额定工作电压通常是额定工作电压通常是220V或或380V。 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。(b) 符号符号KA线圈线圈常开触头常开触头K

7、A常闭触头常闭触头KA(a) 外形外形中间继电器外形与符号中间继电器外形与符号+衔铁衔铁常开触头常开触头 延时闭合延时闭合 常闭触头常闭触头 延时打开延时打开 常开触头常开触头常闭触头常闭触头工作原理工作原理调节螺丝调节螺丝进气孔进气孔托板托板线圈线圈动铁心动铁心恢复弹簧恢复弹簧挡块挡块释放弹簧释放弹簧活塞杆活塞杆橡皮膜橡皮膜排气孔排气孔常闭常闭 延时闭合延时闭合 常闭常闭 延时断开延时断开 常开触头常开触头常闭触头常闭触头用用于于电电动动机机的的过过载载保保护护热热继继电电器器外外形形 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因

8、双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆工作原理工作原理结构原理图结构原理图双金属片常闭触头用于电动机的过载保护。用于电动机的过载保护。动画演示动画演示FU(1) 电灯、电炉等电阻性负载电灯、电炉等电阻性负载IF IL(3) 频繁起动的电机频繁起动的电机(2) 单台电机单台电机熔丝或熔片熔丝或熔片分插入式、螺旋式、管式和有填料式分插入式、螺旋式、管式和有填料式5.2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

9、定电电流流 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 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。器、管式熔断器和有填料式熔断器。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 (限位开关限位开关) 结构与按钮类似，但结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。其动作要由机械撞击。常开触点常开触点常闭触点常闭触点(自动开

10、关自动开关)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衔铁吸合衔铁吸合继电接触控制线路由一些继电接触控制线路由一些基本控制环节基本控制环节组成。组成。 在电工技术中所绘制的控制线路图为在电工技术中所绘制的控制线路图为电气电气原理图原理图，它，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理电气原理。一、电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：一、电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：2.2.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，电流较大被控制负载所在

11、电路，电流较大) ) 和和控制电路控制电路 ( (控制主电路状态，电流较小控制主电路状态，电流较小) )组成。组成。 3. 3.属属同一电器元件的不同部分同一电器元件的不同部分( (如接触器的线圈和触点如接触器的线圈和触点) )按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但必须必须标注相同的文字符号。标注相同的文字符号。4.4.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，即原始状态绘制原始状态绘制。5.5.与电路无关的部件与电路无关的部件( (如铁心、支架、弹簧等如铁心

12、、支架、弹簧等) ) 在控在控 制电路中不画出。制电路中不画出。分析和设计控制电路时应注意：分析和设计控制电路时应注意：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)(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)(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。短路保护：短路保护：要求迅速、可靠切断电源。要求迅速、可靠切断电源。 通常采用熔断器通常采用熔断器 、过流继电器等。、过流继电器等。失

13、压失压( (零压零压) )：要求电源电压恢复时，重新起动。要求电源电压恢复时，重新起动。 常用的失压和欠压保护有：常用的失压和欠压保护有： 对接触器实行自锁；对接触器实行自锁； 用低电压继电器组成失压、欠压保护。用低电压继电器组成失压、欠压保护。过载保护：过载保护：要求运行中防止电流超过额定值。要求运行中防止电流超过额定值。 常采用热继电器保护，或用自动开关、电常采用热继电器保护，或用自动开关、电流继电器保护。流继电器保护。SB1SB2 25421KMQ.M3KMFRKM.KMSB1SB2.控制电路合上开关合上开关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

14、下起动按钮SB2 , KM线圈通电，线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。主触点闭合，电动机运转。通电主电路 FR3MFUQKMKMQ转动KMQ.M3KM按下按下SB1控制电路控制电路断开断开 KM线圈线圈断电断电主触点主触点断开断开主电路主电路断开断开电动机电动机停车停车辅助触点辅助触点断开断开KMQ.M3KM过载过载短路短路 FU烧断烧断主触点断开主触点断开控制电路断开控制电路断开电动机起动电动机起动FR触点断开触点断开电动机停车电动机停车主电路断开主电路断开 电动机停车电动机停车电动机停车电动机停车零压零压重新起动重新起动Q.M3KMKM SA方法一方法一：添加常开添加常开开关开关(1)

15、 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。SB3复合按钮复合按钮方法二方法二：用用复合按钮复合按钮该电路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。SBSB3 3：点动：点动SBSB2 2：连续运行：连续运行SB3SB3实现点动实现点动断开断开方法三：方法三：加加中间继电器中间继电器SB：点动点动SBSB2 2：连续运行：连续运行SBKASB1KASB2FRKMKA主电路同方法一主电路同方法一 将电动机接到电源的任意两根线对调一下，将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。即可使电动机反转。 需要用两个接触器来实现这一要求。需要用两个

16、接触器来实现这一要求。 当当正转接触器正转接触器工作时，工作时，电动机正转；电动机正转； 当当反转接触器反转接触器工作时，工作时，将电动机接到电源的任将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，意两根联线对调一下，电动机反转。电动机反转。QM3.KMFKMF.加互锁的正反转控制加互锁的正反转控制KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRSBR互锁互锁互锁作用互锁作用:：主电路同前主电路同前正转时，正转时，SBSBR R不起作用；反转时，不起作用；反转时，SBSBF F不起作用。不起作用。从而避免两个接触器同时工作造成主回路短从而避免两个接触器同时工作造成主回路短路路。.通电通电断开断开断

17、电断电闭合闭合KMFKMFKMQ.M3KMQKM2.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 例例1：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述动，为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：顺序起动和停止：1#2#起动要求起动要求: : 1#1#电机先起动，电机先起动，2#2#电机才动。电机才动。停车要求停车要求: : 2#2#电机先停，电机先停，1#1#电机才停。电机才停。 例例2：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动

18、机拖动，由动，由一套起停按钮一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动；停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？SB2SB1FR1FR2SB1FR1 例例2：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由动，由一套起停按钮一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：积

19、在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动；停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？SB2FR2断开断开断开断开(b)示意图示意图 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。未撞击未撞击撞击撞击(a)外形外形ST常开触点常开触点常闭触点常闭触点ST(c) 符号符号行程开关的外形符号行程开关的外形符号1. 行程开关行程开关1. 1. 能正向运行也能能正向运行也能 反向运行反向运行2. 2. 到位后能自动返到位后能自动返 回回行程控制：行程控制： 控制某些机械

20、的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。STaSTb电机电机正程正程限位开关STaSTb逆程逆程动画演示动画演示12KMF断电断电二、二、 时间控制时间控制1. Y 换接起动控制线路换接起动控制线路Y接法接法 KM3 KM1FUQ 接法接法.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2KM2通通电电通通电电.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通通电电断断电电通电延时继电器通电延时断开复合按钮起动过程：按SB2KM1通电KM2断电绕组Y接KM2断电KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接常闭断开常开闭合常闭延时断开电动机Y接起动常闭断开常开闭合自锁KT通电KM3通电通电瞬时闭合KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接KT通电起动过程：按SB2KM1通电KM2断电绕组Y接KM2断电常闭断开常开闭合常闭延时断开电动机Y接起动常闭断开常开闭合自锁KM3通电通电通电.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断