第7章继电-接触器控制

1、电工电子技术电工电子技术第七章第七章 继电继电-接触器控制接触器控制宁波职业技术学院电子教研室吴 志 荣第七章继电接触器控制第七章继电接触器控制 内容提要内容提要 为实现电动机的起停、正反转、调速及制动，为实现电动机的起停、正反转、调速及制动，普遍采用继电接触器控制系统，故本章重点叙述普遍采用继电接触器控制系统，故本章重点叙述三相笼型异步电动机的一些典型控制电路。主要内三相笼型异步电动机的一些典型控制电路。主要内容有常用控制电器。三相异步电动机的基本控制电容有常用控制电器。三相异步电动机的基本控制电路和基本电气识图。路和基本电气识图。7.1常用控制电器常用控制电器 7.2三相异步电动机的基本控

2、制电路三相异步电动机的基本控制电路 7.3基本电气识图基本电气识图7.1常用控制电器常用控制电器 7.1.1刀开关刀开关 7.1.2组合开关组合开关 7.1.3按钮按钮 7.1.4熔断器熔断器 7.1.5 交流接触器交流接触器 7.1.6 热继电器热继电器 7.1.7 中间继电器中间继电器 7.1.8自动空气开关自动空气开关7.1.1刀开关刀开关 1、概念：刀开关又称闸刀开关，一般用于不经常操作的低压电路中，用作接通或切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机作不频繁的直接起动与停机。 2、结构：刀开关由闸刀、静插座、操作把柄和绝缘底板组成。 3、种类：刀开关的种类很多，按极

3、数（刀片数）分有单极、双极和三极三种；按用途分有单投和双投两种；按操作方法分有直接手柄操作式和远距离杠杆操作式两种；按灭弧装置分有带灭弧罩和无灭弧罩两种。 4、规格：刀开关的额定电压通常为250 V和 500 V，额定电流在 1500 A以下。7.1.2组合开关组合开关 1、概念：组合开关（又称转换开关）是一种转动式的闸刀开关，它主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型笼型异步电动机起动、停止、正反转或局部照明。 2、结构：它由若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片固定在附有手柄的转轴上，随转轴旋转而变换其通断位置。 3、分类：组合开关按通、断类型可分为同

4、时通断和交替通断两种；按转换位数分：二位转换、三位转换和四位转换三种。 7.1.3按钮按钮 1、概念：按钮通常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其他电气设备的运行。 2、结构：它由按钮帽、复位弹簧接触元件（静触点与触桥）、支持件和外壳等部件组成。按钮只有一组动断（常闭）静触点和一组动合（常开）静触点。按钮帽有红、黄、蓝、白、绿、黑等颜色。 3、种类：可根据需要组合成多组动合和动断触点。 4、规格：按钮触点的接触面积小，其额定电流一般只有5A。 7.1.4熔断器熔断器 1、概念：保险丝是最简单的熔断器，熔断器用以切断线路的过载和短路故障。 2、作用：它串联在被保护的线路中，

5、正常运行时如同一根导线，起通路作用，当线路过载或短路时，由于大电流很快将熔断器熔断，起到保护电路上其他电器设备的作用。 3、基本要求（1）可靠性：能可靠切断短路和过载时的电流；（2）选择性：能有效地躲过起动电流；（3）配合性：与各级熔断丝及自动开关配合。 4、结构：熔断器主要由熔体（包括熔丝或熔片），熔管和支持熔体的触点插座三部分组成。 5、种类：熔断器类型很多，可按结构、灭弧方式、制造方法、安装方法以及熔断速度分为多种。 6、熔断器的选用，主要是选择熔体额定电流，选用方法如下： （1）电灯支线的熔丝：熔丝额定电流支线上所有电灯的工作电流之和。 （2）一台电动机的熔丝熔丝额定电流电动机的起动电

6、流/2.5如起动频繁，则熔丝额定电流电动机的起动电流/(1.62) （3）多台电动机合用的总熔丝熔丝额定电流=（1.52.5）最大容量电动机的额定电流十其余电动机的额定电流之和。7.1.5 交流接触器交流接触器 1、概念：交流接触器是用来频繁地远距离接通和切断主电路或大容量控制电路的控制电器。但它本身不能切断短路电流和过负荷电流。 2、结构： 交流接触器主要由触点、电磁操作机构和灭弧装置等三部分组成。 3、选用：选用交流接触器时，应使主触点电压大于或等于所控制回路电压，主触点电流大于或等于负载额定电流。 4、注意：交流接触器触点分主触点和辅助触点两种，主触点接触面积大，允许通过较大电流，用于接

7、通和断开电流较大的主电路，由三对动合触点组成。辅助触点接触面积小，只能通过较小电流（小于5A），用来接通和断开控制电路，它一般有两对动合和两对动断的两种触点。 7.1.6 热继电器热继电器 1、概念：热继电器是利用感温元件受热而动作的一种继电器，它主要用来保护电动机或其他负载免于过载以及三相电动机的缺相运行。 2、结构原理：热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。双金属片系由两种具有不同线膨胀系数的金属辗压而成。图中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯曲，因而脱扣，扣板在弹簧的拉力下将动断触点断开。 3、选用：选用热继电器时，应根

8、据负载（电动机）的额定电流来确定其型号和加热元件的电流等级。 4、说明：由于热惯性，热继电器不能作短路保护。因为发生短路事故时，我们要求电路立即断开，而热断电器是不能立即动作的。 7.1.7 中间继电器中间继电器 1、概念：在继电接触器控制电路中，为解决接触器触点少的矛盾，而采用触点多、容量相对较大的中间继电器，用它作中间控制环节，用以信号传递与转换、或同时控制多个电路，对小容量电动机（额定电流小于5A）也可代替接触器作接通和切断电源用。 2、结构：中间继电器的结构与动作原理与交流接触器相似。 3、选用：选用中间继电器时，主要根据控制电路的电压和控制的需要来选择线圈额定电压等级和触点（动合和动

9、断）数目。 7.1.8自动空气开关自动空气开关 1、概念：自动空气开关又称自动空气断路器，简称自动开关，是常用的一种低压保护电器，当电路发生短路、严重过载及电压过低等故障时能自动切断电路。 2、结构：自动空气开关主要组成部分是：触点系统、灭弧装置、机械传动机构和保护装置等。 3、种类：自动空气开关种类繁多，可按用途、结构型式、极数、限流性能以及操作方式分为多种 。 4、选用：自动空气开关需根据保护电路的保护特性选择其类型，根据被保护电路的电压和电流选择自动空气开关的额定电压和额定电流，根据被保护电路所要求保护方式选择脱扣器种类，同时还需考虑脱扣器的额定电流等。 7.2三相异步电动机的基本控制电

10、路三相异步电动机的基本控制电路 7.2.1 三相笼型异步电动机的直接起动控制三相笼型异步电动机的直接起动控制 7.2.2行程控制行程控制 7.2.3时限控制时限控制 1. 刀开头起动：最简单的直接起动控制电路莫过于用刀开关Q控制，如图7.2.1所示。其电源的接通和断开是通过人们操作刀开关来实现的。电路中的熔断器FU作短路保护用，它不能用作过载保护。如车间中的三相电风扇、砂轮机等常用这种控制电路。 2点动控制电路：动作过程是：合刀开关Q，接通三相电源，按下按钮SB，接触器KM线圈通电，接触器衔铁被吸使KM动合主触点闭合，电动机接通电源起动运转。松开按钮SB，接触器KM线圈失电，主触点恢复到动合状

11、态（复位），电动机因失电而停转。 3单向运行控制电路（起停控制电路）：起动过程如下：先合上电源开关 Q，然后按SBst，接触器线圈KM通电，KM主触点闭合，电动机运转，同时KM辅助触点闭合自锁。 停车过程如下：按SBstp，接触器线圈断电，KM主触点断开，电动机停转，同时KM辅助触点断开，解除自锁。 7.2.1 三相笼型异步电动机的直接起动控制三相笼型异步电动机的直接起动控制电气图位置布局： 1、单向旋转控制电路 4多地控制电路 ：当按下任一个起动按钮SBst1或SBst2都使接触器KM线圈通电，接通主电路使电动机转动。同样按下任一个停止按钮SBstp1或SBstp2都可以控制接触器线圈断电，

12、停止主电路工作。 所以要实现多地控制，其接线原则是所有起动按钮并联，所有停止按钮串联。 4、两地控制电路5正、反转互锁控制电路正、反转互锁控制电路 ： 正转控制：先合电源刀开关Q，再按正转按钮SBF，正转接触器KMF线圈接通，然后：KMF动合辅助触点闭合实现自锁；KMF主触点闭合，电动机正转；KMF动断辅助触点断开实现互锁（使反转接触器KMR线圈回路处于开路状态）。 反转控制：先按停止按钮SBstp，使正转接触器KMF线圈失电，主、辅触点复位。然后再接反转按钮SBR，接通反转接触器KMR线圈，然后：KMR动合辅助触点闭合实现自锁；KMF主触点闭合而改变引入到电动机的电源相序，电动机反转；KMR

13、动断辅助触点断开实现互锁（使正转接触器KMF线圈回路开路）。 “互锁” 可逆旋转控制电路1行程开关 行程开关也称为位置开关，它的结构及原理与按钮相似，如图是一种行程开关的结构示意图。 所谓行程控制就是根据生产机械运动部件的位置或行程距离来进行控制，如起重机械和某种机床的直线运动部件，当到达边缘位置时，就要求自动停止或往复运动。这种行程控制可利用行程开关来实现。通过这种开关，控制生产机械的运动，当其运行到某一规定位置时，通过行程开关转变为对电路的控制，以改变生产机械的状态。 7.2.2行程控制行程控制2限位控制 ：其动作过程如下： 先合上电源开关Q，然后按正转（前进）起动按钮SBF，正转（前进）

14、接触器KMF线圈通电，然后：KMF动合辅助触点闭合实现自锁：KMF动断辅助触点断开实现互锁；KMF主触点闭合，电动机正转（前进），工作台前进到某预定位置（如原端），撞块a压下行程开关SQ1顶杆，将串接在正转控制电路的动断触点SQ2断开，KMR线圈失电，KMR主、辅触点复位，电动机停转（工作台停止前进）。行程开关SQ3和SQ4起极限保护作用。如工作台前进到某一预定位置，控块 a压下SQl后，由于某种原因，KMF线圈没有失电，电动机继续正转（工作台继续前进），到达极限位置时压下SQ3，使KMF线圈失电，迫使电动机停转，以避免发生事故。另外还往往在SQ3和SQ4触点上装有报警电路，以提醒工作人员。

15、3自动往复行程控制：当电动机正转，工作台前进到某一预定位置，工作台上的撞块a压下行程开关SQ1顶杆，使SQ1的动断触点断开，正转接触器KMF线圈失电，电动机停转，与此同时，并联接在反转按钮SBR两端的SQ1动合触点闭合，反转接触器KMR线圈通电（因此时串接在该回路的KMF动断触点已复位），电动机反转，工作台自动后退。当撞块离开行程开关SQ1位置时，其触点复位，准备下次动作。至于后退，当撞块b压下行程开关SQ2顶杆，电动机停转后又正转。 工作台后退后又自动前进的过程请读者自行分析。 行程开关SQ3和SQ4仍起极限保护作用。 某些生产机械的控制电路需要按一定的时间间隔来接通或断开某些控制电路，如三

16、相异步电动机的Y换接起动，这就需采用时间继电器来实现延时控制。 1、 空气式时间继电器 ：它是利用空气的阻尼作用获得动作延时的。它主要由电磁系统、触点、空气室和传动机构组成。当吸引线圈通电后将动铁心吸下，使动铁心与活塞杆之间有一段距离。在释放弹簧的作用下，活塞杆随同撞块一起下降。由于这时空气室中形成负压，产生空气阻尼作用而不能迅速下降，待进人空气室内的空气逐渐增加，过了一段时间，撞块才触及杠杆使延时触点动作。它可通过调节锥形杆改变进气孔的大小来调节延时时间，延时范围为0.460s和0.4180s两种。7.2.3时限控制时限控制 2、 应用时间继电器的三相笼型异步电动机的Y换接起动控制电路 ：按

17、下起动按钮SBst，其中动合触点闭合，使KM1、KM2、KT线圈通电，同时SBst的动断触点断开，保证KM3失电。KM1、KM2主触点闭合，电动机便在Y形联结情况下起动。经过一定的延时间隔，KT时间继电器的延时断开的动断触点断开，KMl线圈失电：KMl主触点断开，电动机脱离电源；KM1动断辅助触点复位（重新闭合），KM3线圈通电。其结果：KM3动断辅助触点断开，KM2线圈失电，KM2主触点断开，解除电动机Y形联结；KM3主触点闭合，电动机变成形联结（实现了Y变换）；KM2动断辅助触点复位（重新闻合），KM1线圈又得电，其主触点重新闭合，电动机便在形联结的情况下运行。 7.3基本电气识图基本电气

18、识图 电动机或其他电气设备的电气控制系统是由多种电器组成，主要由接触器、继电器及按钮等组成的控制系统叫继电接触器控制系统。为了分析该系统各种电器的工作情况和控制原理，需用电路按规定的图形和文字符号表示出来，这种图形叫电气图。 电气图中的各种电器和电机等电气元件都用国家标准局规定的图形和文字符号表示，1990年开始全面使用，可参照GB472885（电气图形符号）和GB715987（电气技术中的文字制订通则）的规定，这些图形符号以“像形表示”为主，表7.3.l和7.3.2摘录了一些常用的图形和文字符号。 识图举例识图举例识图举例识图举例 1主电路：主电路是一台三相绕线型异步电动机，转子绕组串有起动

19、电阻R1、R2和R3，它们分别由接触器KM1、KM2和KM3主触点控制。定子绕组由接触器KM主触点控制。同时主电路还有熔断器FU及热继电器FR，分别作短路和过载保护，接触器KM线圈本身又可作失压保护，其起动过程就需看控制电路。 2控制电路：控制电路共有四个接触器KM、KM1、KM2、KM3和三个时间继电器KT1、KT2、KT3回路，找出各接触器有什么主、辅助触点，它们各处于什么回路，各起什么作用。如接触器KM有一个主触点和两个动合辅助触点，其主触点用来控制电动机的起、停，一个动合辅助触点是用于自锁，另一个动合辅助触点用于通断其下面六个回路。同样找出时间继电器有几个延时触点，各处于什么回路，各起

20、什么作用。如时间继电器KT1的延时闭合动合触点位于接触器KM1回路，其延时闭合的结果，保证了KM1在KM后导通。有了总体了解后，就可以分析其控制过程。 工作过程分析：工作过程分析：合刀开关Q，按起动按钮SBst，接触器线圈KM通电；主触点闭合，电动机在全电阻R1+R2+R3下起动；动合辅助触点闭合实现自锁；另一个动合辅助触点闭合，接通它下面六个回路，其中使时间继电器KTl线圈通电。经一定时间延时，延时闭合动合触点KT1闭合，接触器KM1线圈通电，它共有三个触点：主触点KM1闭合，将起动电阻R1切除，电动机转速升高；动断辅助触点KM1断开，由于有KM触点自锁，故不影响运行情况；另一个动合辅助触点

21、闭合，KT2线圈导通，经一定时间延时，延时闭合的动合触点KT2闭合，KM2线圈导通，它也有三个触点：主触点KM2闭合，切除R2起动电阻，使转速进一步升高；动断辅助触点KM2断开，同样由于KM触点的自锁，不影响其运行情况；另一个动合辅助触点KM2闭合，KT3线圈导通，经一定延时后，延时闭合的动合触点KT3闭合，KM3线圈导通，它有四个触点：主触点KM3闭合，切除R3起动电阻；动断辅助触点KM3断开，同样由于有KM触点自锁，不影响运行情况；动断辅助触点KM3断开，致使KT1、KM1、KT2、KM2线圈相继失电，此时尽管时间继电器KT3的延时闭合的动合触点 KT3复位，但由于动合辅助触点KM3的自锁

22、，KM3线圈仍处于通电状态，至此，起动电阻R1、R2、R3全部被切除，电动机起动完毕，进入正常运行。 7.4 电气图的绘制电气图的绘制 7.4.1、概念：、概念：电气控制系统是由若干电气元件按照一定要求连接而成，完成生产过程控制的特定功能。为了表达生产机械电气控制系统的组成及工作原理，便于安装、调试和维修，而将系统中各电气元件及连接关系用一定的图样反映出来，在图样上用规定的图形符号表示各电气元件，并用文字符号说明各电气元件，这样的图样叫做电气图。电气图一般分为电气系统图和框图、电气原理图、电器布置图、电气安装接线图、功能图等。这里主要介绍电气原理图和电气安装接线图的绘制。 电气图是一种简图，不

23、是严格按照几何尺寸和绝对位置测绘的，而是用规定的图形符号、文字符号和图线来表示系统的组成及连接关系而绘制的。 7.4.2、电气图种类：、电气图种类：电气图的主要描述对象是电气元件和连接线。连接线可用单线法或多线法表示，两种表示法在同一张图上可以混用。电气元件在图中可以采用集中表示法、半集中表示法、分开表示法来表示。 集中表示法是把一个电气元件的各组成部分的图形符号绘在一起的方法。 分开表示法是将同一个电气元件的各组成部分的图形符号分开布置，有些部分绘在主电有些部分则绘在控制电路。 半集中表示法介于上两种方法之间，在图中将一个电气元件的某些部分的图形符号分开绘制，并用虚线表示其相互关系。 7.4

24、.3、电气图特点：、电气图特点：电气图中的图形符号和文字符号必须符合最新的国家标准。图形符号在同一张图中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例应保持不变。辅助文字符号不得超过三位字母，文字符号采用拉丁字母大写正体字。常用图形符号和文字符号见附录。 电气图中各电器接线端子用字母数字符号标记。三相交流电源引入线用L1、L2、L3、N、PE标记。直流系统的电源正、负、中间线分别用L、L与M标记。三相动力电器引出线分别按U、V、W顺序标记。控制电路采用阿拉伯数字编号标记，标记按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标记顺序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所隔开的

25、线段，都标以不同的电路标号。 7.4.4电气原理图的绘制原则电气原理图的绘制原则 原理图一般分主电路和辅助电路两部分绘制。主电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器的线圈和触点、接触器的线圈和触点、按钮、照明灯、控制变压器等组成。一般主电路用粗实线表示，绘在图面的左边或上部；辅助电路用细实线表示，绘在图面的右边或下部。 绘制原理图时，各电气元件不绘实际的外形图，而采用国家标准规定的图形符号和文字符号绘制。属于同一电器的线圈和触点，都要用同一文字符号表示，当使用多个相同类型电器时，可在文字符号后加注阿拉伯数字序号来区分。 绘制原

26、理图时，各电器的导电部件如线圈和触点的绘制位置，应根据便于阅读和分析的原则来安排。同一电器的各个部件可以不绘在一起。 绘制原理图时，所有电器的触点，都按没有通电或没有外力作用时的开闭状态绘制。如继电器、接触器的触点，接线圈未通电时的状态绘制；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态绘制；控制器按手柄处于零位的状态绘制。 绘制原理图时，有直接电联接的交叉导线的联接点，要用黑圆点表示。无直接电联接的交叉导线，交叉处不带黑圆点。 绘制原理图时，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。 图面分区时，竖边从上到下用拉丁字母，横边从左到右用阿

27、拉伯数字分别编号。并用文字注明各分区中元件或电路的功能。例如，图21，就是根据上述原则绘制出的某生产机械的电气原理图。 7.4.5电气安装接线圈的绘制原则电气安装接线圈的绘制原则 绘制安装接线图时，各电气元件均按其在安装底板中的实际安装位置绘出。元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。 绘制安装接线图时，一个元件的所有部件绘在一起，并且用点画线框起来，即采用集中表示法。有时将多个电气元件用点划线框起来，表示它们是安装在同一安装底板上的。 绘制安装接线图时，各电气元件的图形符号和文字符号必须与原理图一致，并符合国家标准。 绘制安装接线图时，各电气元件上凡是需要接线的部件端子都应给出，并予以编号，各

28、接线端子的编号必须与原理图的导线编号相一致。 绘制安装接线图时，安装底板内外的电气元件之间的连线通过接线端子板进行连接。安装底板上有几个接至外电路的引线，端子板上就应绘出几个线的接点。 绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。 例如，图22就是根据上述原则绘制出的对应图21的电气安装接线图。 电气图位置布局： 1、单向旋转控制电路2、可逆旋转控制电路3、Y-降压启动控制电路4、两地控制电路 本本 章章 小小 结结 1、概念：、概念：用继电器、接触器及按钮等有触点的控制电路来实现自动控制，称为继电接触器控制。它工作可靠，维护简单，并能对电动机实现起动、调速、制动等自动控制，所以应用极广。接触器是用来接通或切断带负载的主电路，并易于实现远距离控制的自动切换电器，而继电器及其他一些控制设备是用来对主电路进行控制、监测及保护的电器。 2、控制电器：、控制电器：控制电器是电气控制的基本元件，它分手动的（如刀开关、组合开关、按钮等）和自动的（如接触器、继电器等）。本章简要介绍了几种常用的控制电器结构原理和作用。 3、控制电路的分析：、控制电路的分析：任何一个复杂的控制系统均是