机电传动控制(邓星钟)8

1、第8章 继电器-接触器控制系统熟悉常用低压控制电器的作用,特点,应用和电气符号; 掌握继电器-接触器控制电路中的基本控制环节; 学会分析较复杂的继电器-接触器控制电路; 学会设计一般的继电器-接触器控制电路.8.1 常用控制电器与执行电器1.低压控制电器 1)低压电器:工作在交流1000V,直流1200V及以下的电路中,用来对电能的产生,输送,分配和使用起开关,控制,保护和调节作用的电气设备. 例:一台初轧机用400多种3300多件低压电器来控制. 低压电器分为: 低压控制电器; 低压配电电器.2)常用低压控制电器常用低压控制电器:有12大类: 刀开关和转换开关H; 继电器J; 熔断器R; 主

2、令电器L; 自动开关D; 电阻器Z; 控制器K; 变阻器B; 接触器C; 调整器T 起动器Q; 电磁铁M2.常用低压电器的选择1)刀开关 特点:有明显的断开点; 作电源开关. 选择:根据电源电压种类, 电动机容量,所需极数 来选择. 刀开关额定电流不小于 电动机额定电流的3倍. 2)转换开关 特点:占地面积小,在机 床上应用广,作电源开关. 选择:同刀开关. 倒顺开关触点开合表3)交流接触器 特点:能频繁通断带负载的电动机主电路.是最重要的低压电器. 结构:电磁机构;触点系统;灭弧装置. 主要参数: 主触点额定电流：10,20,40,60,100,1500A 线圈电压：24,36,110,12

3、7,220,380V 辅助触点数:动合,动断触点各两对;大电流等级的各三对.3)交流接触器4)产品型号: CJ10系列; CJ20系列; 3TB系列 选择: 主触点额定电流大于等于电动机额定电流 线圈电压等于控制电路电压. 3)交流接触器结构图 电气图形符号 文字符号KMKM4)继电器特点:用于控制的继电器种类繁多,是最常用的低压电器.结构:由电磁机构和触点系统两大部分组成.(1)热继电器:用于电动机过载保护.有若干个电流等级,每一个等级有一个电流调节范围. 选择: 根据电动机额定电流确定热继电器的热元件电流等级,电动机额定电流应在电流调节范围之中; 线圈电压等于控制电压.JR14-20/2热

4、继电器示意图继电器(2)时间继电器 特点:在输入信号经过一定时间间隔才能控制电流流通的自动控制电器. 是组成按时间原则控制的重要元件. 选择:根据延时方式及瞬动触点数确定; 线圈电压等于控制电压.JS7-A空气式时间继电器示意图继电器时间继电器的文字符号为KT(3)中间继电器,电压继电器,电流继电器5)主令电器主令电器主要用来切换控制电路.有的由操作人员操纵;有的由生产机械的运动部件操纵.分为按钮,行程开关等. (1)按钮 根据所需触点数,使用场合,颜色来选择. 右图所示为一动合,一动断触点的复合按钮,如LA2系列; 还有二动合二动断触点的复合按钮,如LA18,LA19系列.按钮的文字符号为S

5、B主令电器(2)主令控制器 满足需要多地联锁的电力拖动系统的要求,袜转换线路的远距离控制. 主令控制器的主要部件是一套接触元件,可以控制多个回路.主令控制器示意图主令控制器触点开合表(3)行程开关(终端开关)行程开关是按行程原则自动控制系统中的重要元件.有按钮式,滑轮式,电子式几种 滑轮式行程开关如下图示,当工作机构根据控制要求推动滑轮1时,其动合触点10和动断触点11动作,从而实现控制.6)熔断器用于短路保护.(1)分类:有插入式RC1A;螺旋式RL1;管式RM10等.分别见右图中a,c,b.(2)额定电流:有熔断器额定电流和熔体额定电流. (3)选择:先选择熔体额定电流,为电动机额定电流的

6、(1.5-2.5)倍;熔断器额定电流大于或等于熔体额定电流.8.2电动机的基本控制线路没有特别指明,电动机均指三相鼠笼式异步电动机1.电气符号与电气图 1)电气符号: 电气图的基本单元有 图形符号, 文字符号, 回路标号. . (均有国家标准)2.电气图分类:一般有 电气原理图, 电气设备安装图, 电气接线图. 8.2电动机的基本控制线路没有特别指明,电动机均指三相鼠笼式异步电动机1.电气符号与电气图 1)电气符号: 电气图的基本单元有 图形符号, 文字符号, 回路标号. . (均有国家标准)2.电气图分类:一般有 电气原理图, 电气设备安装图, 电气接线图. 1235749611131517

7、L11L21L31L12L22L32U V W 注意电气原理图中的图形符号,文字符号和回路标号电气原理图举例2.电动机的基本控制线路电动机的基本控制线路主要有电动机的起动,制动,调速控制线路.1)电动机直接起动控制 (1)电动机的起动控制线路 按下起动按钮1SB-接触器 KM得电吸合-KM的主触 点闭合,电动机起动;同时,KM 的动合触点也闭合,当松开 1SB后,能保持KM线圈有电, 电动机继续运行.这个触点的 作用称为自锁(自保持).(2)电动机的正反转控制线路电动机的正反转控制线路图(a)中,按下正转起动按钮FSB,正转接触器FKM线圈得电自锁,电动机定子绕组接入三相电源正转.当需要电动机

8、反转时,先按下停止按钮SB,FKM失电,电动机失电停止;再按下反转起动按钮RSB,反转接触器RKM得电并自锁,电动机接入反相序的三相电源,电动机反转. 该线路有下述缺点，若电动机正转工作时,误接反转起动按钮RSB，可以使FKM，RKM接触器同时接通，会造成图中虚线所示的电源相间短路的严重事故。必须要加以保护，为此采用图(b)所示的电气互锁，也就是用一个接触器的动断触点串在另一个接触器的线圈回路。 电动机的正反转控制线路图(b)中,当按下FSB按钮后，正转接触器FKM动作，使电动机正转。FKM的一个动断触点串联在接触器RKM线圈的控制回路内，它此时先断开，切断了接触器RKM线圈的回路。FKM的一

9、个动合触点后闭合实现自锁。若再按RSB按钮，接触器RKM受FKM的动断触点互锁不能动作，这样就防止了电源短路的事故。 电动机的正反转控制线路图(c)是既有触点电气互锁,又有按钮机械互锁的双重互锁电路. 思考题: 1.在该线路中,电动机正转工作时,如果需要它反转工作,要不要先按停止按钮SB,再按RSB? 2.这样来实现正反转,是优点还是不足?(3)电动机的点动控制线路电动机的点动控制线路包括点动控制,既能点动又能起动的控制线路在下图中,(a)为点动,其他3个均为既能点动又能起动的控制线路. 图(C) 中是利用复式按钮2SB实现控制的,用得比较多.(4)多地控制电动机的线路将起动按钮并联;停止按钮

10、串联,就可以实现多地对电动机的控制. 右图为两地对电动机实现起动与停止的控制.1SB,3SB在一个地方;2SB,4SB在另一个地方.(5)电动机的顺序控制线路 机床主传动与润滑油泵传动间就是一种最常见的顺序控制。 当机床主轴工作时，首先要求在齿轮箱内有充足的润滑油；龙门刨床工作台移动时，导轨内也必须先有足够的润滑油。因此要求主传动电动机应该在润滑油泵工作后才准启动， 两台电动机的顺序起动采用下页图(a),(b)的控制线路。而两台电动机顺序起动,顺序停止的控制线路见图(c).电动机的顺序控制线路（a）中的辅助触点1KM既起自锁，又起连锁的作用。 在图（a）中，按下起动按钮1SB，接触器1KM得电

11、，电动机1M起动；1KM的动合触点闭合，一方面自锁，另一方面，为电动机2M的工作作准备，这种作用称之为连锁。当需要2M工作时，只需按下按钮2SB，2KM得电并自锁，2M工作运行。当电动机1M没有工作时，无论怎么按2SB，2KM都不能得电，2M都不会起动，这就是顺序起动控制。 按下停止按钮3SB,电动机1M,2M同时停止. 电动机的顺序控制线路图（b）中的接触器的辅助触点,一个1KM起自锁作用，另一个1KM起连锁作用. 在图（b）的电路中,电动机1M先起动之后,然后电动机2M才能起动. 还增加了电动机2M可以单独停止的环节。按下停止按钮2SB,电动机2M单独停止;按下停止按钮1SB,电动机1M,

12、2M同时停止.思考题:两台电动机顺序起动,并能同时和分别停止.参考答案 在图(b)的基础上,增加: 控制总线上加一个总停止按钮SB; 连锁触点1KM的动合辅助触点上并联2KM的动合辅助性触点.电动机的顺序控制线路 图( c )是这两台电动机顺序起动顺序停止的控制线路. 1KM的另一个动合触点连锁电动机2M的起动,即1M先起动,2M才可以起动; 2KM的另一个动合触点连锁电动机1M的停止,即2M先停止,1M才可以停止. 2)电动机降压起动控制线路当电动机容量大时,为了减少起动电流,一般采用降压起动的方法. (1)电动机定子串电阻降压起动的自动控制线路 电动机定子串电阻降压起动的自动控制线路在电动

13、机定子串电阻实行降压起动，在电动机起动后，应该将起动电阻切除，使电动机处于全压运行。上图所示线路为实现上述要求的按时间原则控制的一种自动控制线路。按时间原则控制是由反映时间长短的时间继电器配合交流接触器实现的在图中，按下起动按钮1SB，接触器1KM立即动作，于是在电动机M的定子中串入电阻Rst降压起动，使起动电流下降；与此同时,1KM的一个动合辅助触点自锁工作，另一个接通时间继电器KT的线圈，时间继电器开始延时，延时时间整定为5-7秒，待电动机起动完了，延时结束，KT的延时闭合动合触点闭合使接触器2KM得电，2KM的动合主触点将起动电阻Rst短接，电动机全电压工作，这时2KM的动断辅助触点断开

14、使1KM失电，时间继电器KT线圈也失电，既工作可靠，又节约电能。 (2)电动机Y- 降压起动的自动控制线路 电动机Y- 降压起动的自动控制线路 在上图中，按下起动按钮1SB，KT、1KM、3KM同时得电。1SB接通后，时间继电器KT得电，KT的延时断开的动合触点瞬时闭合，使1KM得电，1KM的动断触点先断开，使2KM不能得电；1KM的两个动合主触点使定子绕组接成星形，一个动合辅助触点使3KM得电，3KM的动合主触点把电动机接上电源进行降压起动，其动合辅助触点自锁，动断触点使KT失电。经过5-7秒钟延时后，电动机已达到运行转速，此时KT的延时断开动合触点自动断开，使1KM失电，1KM的动断触点恢

15、复，接着2KM得电，使电动机定子绕组由星形换接到三角形连接而加上全电压运行。图中，3KM为线路接触器，1KM为星形起动接触器，2KM为三角形运行接触器。该控制线路在电动机正常运行时，时间继电器KT线圈不带电，节约了控制电路的电能。 3)电动机制动控制线路当电动机需要快速,准确停车时,采用电气制动的方法.(1)能耗制动控制线路:在下页图中要电动机停车时，按下停止按钮2SB，2SB是复式按钮，它的动断触点先断开，使KM失电，将电动机从交流电网中切除，KM的动断触点恢复；2SB的动合触点后闭合，使时间继电器KT和制动接触器KMB的线圈同时得电，KMB之动合触点将直流电源(经变压器T和固体整流器SR而

16、获得)接入电动机定子绕组，使电动机进入能耗制动状态；KMB自锁，保证松开2SB后KMB暂时不致断电。而在KMB得电的同时，时间继电器开始延时，经过3秒钟延时后，将其延时断开的动断触点断开，使KMB失电，将接入电动机定子的直流电源切除，且其自锁触点断开，KMB将不会重新得电。电动机已经停车。 能耗制动控制线路按下2SB，KM失电，KMB得电，电动机定子绕组通入直流电制动；同时KT得电开始延时，3-5秒后KT断开，KMB和KT失电，制动结束。(2)反接制动控制线路速度继电器 电动机的反接制动由速度继电器配合接触器来实现。感应式速度继电器原理结构如下图所示。继电器的轴1和需控制速度的电动机轴相连接，

17、其结构与鼠笼式异步电动机的转子绕组类似。故它的工作原理也与鼠笼式异步电动机完全一样。当轴转动时，永久磁铁也一起转动，这相当一旋转磁场，在绕组4里感应出电势和电流，使定子有趋势和转子一起转动，于是杠杆5触动弹簧片8或9，使触头系统6或7动作(视轴的旋转方向而定)。当转轴接近停止时，动触点跟着弹簧片恢复原来的位置，与两个靠外边的静触点分开，而与靠内侧的静触点闭合。6,7:触点机床上常用的感应式速度继电器有JY1型和JFZO型，JY1型能在转速为3000r/min以下可靠的工作. 速度继电器的工作原理: 一般情况下，速度继电器当转速大于300r/min以下时，触点就可靠动作；当转速小于100r/mi

18、n以下时，触点就恢复原状。，以达到准确的制动。 速度继电器又称之为反接制动继电器。 电动机反接制动的自动控制线路下图所示为按速度控制的电动机反接制动的自动控制线路。 当按下起动按钮1SB后，KM即得电使电动机旋转并自锁；KM的动断触点断开，使制动接触器KMB不可能得电。当电动机起动至一定转速时(大于300r/min)，速度继电器KS可靠动作，将动合触点KS闭合，为KMB的通电，即为反接制动作好准备。需要电动机停止时，按下停止按钮2SB，KM失电，其动断触点闭合，由于速度继电器的动合触点在电动机起动过程中已经闭合，即便此时电动机已脱离电源，由于惯性其转速仍远远大于300r/min，因此KMB得电

19、，电动机三相绕组通入反相序的交流电源，实现反接制动，转速迅速下降。当转速接近于零时（小于100r/min以下时），KS之动合触点断开，KMB失电，电动机处于爬行状态，电动机很快就停止了。 由于在反接制动时，电动机的反接电流很大，因此，反接制动过程中必须在电动机定子电路串入反接制动电阻R .4)电动机变磁极对数的调速控制线路 多速电动机就是通过改变绕组的连接方法来改变磁极对数的.多速电动机中，有用两套绕组的，也有用一套绕组的。在倍极比（如4/2、8/4极等）双速电动机中用一套绕组；在非倍极比二速（如6/4、8/6极等）、三速、四速电动机中采用两套绕组。通过改变电动机外接线的方法，获得二种、三种、

20、四种转速的电动机，称为单绕组多速电动机。 单绕组双速电动机是最简单的多速电动机，常见的连接方式有/YY和Y/YY两种。双速电动机应用较广.电动机变磁极对数的调速控制线路双速异步电动机变速的控制线路，如下页图所示. 通过转换开关QB手动控制来选取所需之转速.将QB扳到1的位置，再按下1SB，则1KM得电且自锁，使电动机定子绕组连成三角形接入电网低速运行。将QB扳到2的位置，再按下2SB，2KM和3KM同时得电且自锁，使电动机定子绕组连成双星形接入电网以高速运行。需要停车时，按下SB即可。接触器1KM与2KM(或3KM)互锁，使二者不会同时得电，以避免产生电源短路等事故. 电动机变磁极对数的调速控

21、制线路5)具有一次工作进给的液压动力头的电气控制线路液压动力头的自动工作循环是由电气控制线路控制液压系统来实现的。 (1)动力头的基本工作循环有多种,一次工作进给的工作循环有。 一次工作进给：快进工进快退； 带延时的一次工作进给： 快进 工进 延时停留快退； (2)液压系统图中的元件 动力装置：液压泵YB，图中带箭头表示为变量泵。液压泵由单方向运转的电动机M拖动； 执行机构：油缸YG，图中为单活塞杆油缸； 控制调节机构：电磁换向阀1YV、2YV，其中1YV为三位五通电磁阀，2YV为二位二通电磁阀，它们分别由电磁铁1YA、2YA、3YA推动滑阀移动来控制液流流动方向。节流阀L； 辅助装置：过滤器

22、1U、2U，油箱，油管等。 (3)一次工作进给的液压动力头的液压系统与电气控制图。 一次工作进给的液压动力头的液压系统与电气控制图。动力头原位停止：在上图中，动力头由液压油缸YG带动，可作前后进给运动。当电磁铁1YA、2YA、3YA都断电时，电磁阀1YV处于中间位置，动力滑台停止不动。动力滑台在原位时，限位开关1ST由档铁压动，1ST的动合触点闭合，动断触点断开。一次工作进给的液压动力头的液压系统与电气控制图。动力头快进:按下起动按钮1SB中间继电器1K线圈得电动作并自锁，它的另一个动合触点使电磁铁1YA、3YA通电。1YA得电使三位五通电磁阀1YV的阀杆推向右端，3YA通电使二位二通阀的阀杆

23、推向左端，油缸YG拖动滑台向前快进。 一次工作进给的液压动力头的液压系统与电气控制图。动力头工进：在动力滑台快进过程中，当档铁压动行程开关3ST时，其动合触点3ST闭合，使中间继电器2K得电动作，2K的动断触点断开使电磁铁3YA失电，电磁阀2YV复位，油的流量减小，动力滑台由快进自动转换为工作进给。由于2K自锁，因此2K线圈不会因档铁松开3ST而失电。 一次工作进给的液压动力头的液压系统与电气控制图。动力头快退：当动力滑台工作进给到终点时，档铁压动行程开关4ST，4ST的动合触点闭合，使继电器3K得电并自锁，3K的动断触点打开，使电磁铁1YA失电，动力滑台停止工进；同时怕加一个动合触点闭合，使

24、电磁铁2YA得电，电磁阀1YV阀杆向左移，使滑台快速退回。当动力滑台退回到原位时，1ST被压动，1ST的动断触点断开，使3K失电。此时电磁铁1YA、2YA、3YA都处于断电状态，动力滑台停在原位。 8.3继电器-接触器控制线路举例B228龙门刨床横梁移动和夹紧电路分析龙门刨床(龙门铣床,立式车床)的工作要求: (1)横梁能根据工件的不同高度,进行上下调整移动,一般是点动控制; (2)进行切削加工时,要求横梁必须夹紧在立柱上,以保证加工质量和工作安全可靠. 一般用二台电动机分别拖动,一台电动机拖动横梁上下移动,另一台电动机拖动夹紧机构;两者之间互锁. 移动一次,只需要按一下按钮,就能自动完成全部

25、过程.B228龙门刨床横梁移动和夹紧电路分析1.分析电气控制线路的一般步骤 1)了解生产机械设备各部件的运动情况和它对电气控制的要求; 2)从电气元件明细表中,了解电气原理图中各电气元件的作用及其代表符号;首先要了解各主令元件的作用. 2.横梁移动控制线路(立式车床,龙门刨床,龙门铣床)的工作循环: “ 放松-移动-夹紧” 3.横梁夹紧机构工作示意图: 4. B228龙门刨床横梁移动和夹紧电路分析横梁夹紧机构工作原理图偏心轴3,档块4,凸轮5,夹紧机构6,导轨7,压板8, 立柱9,横梁10.B228龙门刨床横梁移动和夹紧电路分析(1)主电路图(a): 1M为横梁上升下降电动机;2M为横梁放松夹

26、紧电动机.两台电动机分别由接触器实现正反转控制.横梁放松的程度由行程开关1ST检测;横梁夹紧的程度由过流继电器KOC检测.B228龙门刨床横梁移动和夹紧电路分析(2)控制电路图(b):以横梁向下移动为例分析. 点动按住2SB-(KT)延时断开的动合触点瞬时闭合,为夹紧作准备; 2SB-(2RKM)松紧电动机2M运转,横梁放松,到位后压下1ST-2RKM2M停车. 1ST-(1RKM)升降电动机运转,横梁下降;到位后松开按钮2SB 2SB-1RKM1M停车; 2SB-KT但时间继电器延时触点延时断开,使(2FKM)2M反转,开始夹紧,到位后(KOC)KOC动断触点断开-2FKM2M停车,下降结束

27、. 注:(-)表示线圈得电;-表示线圈失电. 控制电路图中,KM动断触点是工作台联锁用的. 8.4继电器-接触器控制线路设计简介1.继电器-接触器控制线路设计程序： 首先根据生产机械的工艺过程以及它对电气控制线路的要求， 来选择自动控制的方法和原则；然后设计自动控制线路原理图；再根据原理图选择所需要的电器元件；最后绘出安装接线图。 2.自动控制线路设计的基本要求: (1)应满足生产工艺所提出的要求； (2)线路简单，布局合理，电器元件选择正确; (3)操作、维修方便； (4)设有各种保护和防止发生故障的环节； (5)能长期准确、稳定、可靠地工作。 3.电气原理图的设计方法 一般有两种：经验设计

28、法，逻辑分析设计法。 经验设计法是根据生产工艺的要求，凭借设计人员的实际经验，用一些基本控制线路和典型环节加以合理组合，从而形成自动控制线路。这种方法比较简单，但在设计比较复杂的线路时，设计人员要有丰富的工作经验，经过反复思考、比较、修改后，才能设计出一个比较完善合理的线路，再经实际动作校验，方可最后确定设计的线路。 专业电气设计单位一般采用逻辑分析设计法. 4.设计时应注意的问题 (1)在一条控制线路中,不能有两个交流电器线圈串联. (2)简化线路,去掉多余的线路和触点.例如,下图中,(a)合理,(b)不合理. (3)防止寄生电路. 读图练习 例: 右图为机床自动间歇润滑的控制线路,接触器K

29、M控制油泵起停;控制电路可使润滑有规律地间歇工作.分析线路工作原理,并说明开关S和按钮SB的作用.解:合上开关S-(KM),油泵运转提供润滑油; S-(1KT)1KT延时时间即设定的供油时间; -1KT延时时间到,其触点闭合-(2KT)2KT延时断开的动断触点仍保持闭合,其延时时间即停止供油时间 -(K)并自锁,K的动断触点断开,使KM ,油泵停止供油.2KT延时时间到,其触点断开-K,K的动断触点恢复-(KM)又开始了下一个循环. S为控制自动间歇供油的开关; SB为手动控制供油的开关.5.4三相异步电动机的起动特性生产机械对电动机起动的要求是:起动转矩大,起动电流小. 1 .三相鼠笼式异步

30、电动机的起动方法 三相异步电动机起动电流是额定电流的(5-7)倍,为满足起动要求,三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压起动两类. 1 )直接起动(全电压起动)适用范围; 电动机功率0.2 电动机不宜直接起动. (2)电动机的额定转矩和起动转矩分别为 TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484Nm Tst=1.9TN=1.9X484=920Nm 如果采用Y- 降压起动,则起动转矩仅为起动转矩的三分之一,即 TstY=1/3X920=307200=TL 因此,可以采用Y- 降压起动. 举例 解:电动机直接起动时,n=0,S=1,转子电路每相的电动势 (1)E20=E20l/ =146V 例2:一台JZR-63-10三相线绕式异步电动机的额定数为:PN=60kW,nN=577r/