电工学教学课件：第10章 继电接触控制系统

第10章继电接触控制系统10.4

行程控制10.1

常用控制电器10.2

鼠笼式电动机直接起动的控制线路10.3

鼠笼式电动机正反转的控制线路10.5

时间控制本章要求：1.了解常用低压电器的结构、功能和用途;2.掌握自锁、联锁的作用和方法;3.掌握过载、短路和失压保护的作用和方法;4.掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路。第10章继电接触控制系统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和保护，称为继电接触控制。本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控制环节和保护环节的典型线路。第11章继电接触控制系统

实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。低压电器配电电器控制电器开关熔断器……接触器继电器起动器……时间继电器热继电器……1.用途：组合开关也称转换开关，常用于机床控制电路的电源开关，也用于小容量电动机的起/停控制或照明线路的开关控制。2.结构：对常用的三极开关来说，每一极有一对静触片与盒外接线柱相接，动触片受手柄控制可以转动，以达到线路的通/断控制。3.种类：有单极、双极、三极和四极等，额定电流有10、25、60和100A等多种。10.1.1组合开关10.1

常用控制电器M3~用组合开关起停电动机的接线图手柄转轴静触头动触头用手柄转动转轴时，就可将三个触点同时接通或断开。刀闸开关控制对象：380V，5.5kW以下小电机考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流电路符号：一般在检修时做隔离开关用电源输入电源输出单极（单刀）开关二极（双刀）开关QS三极（三刀）开关10.1.2按钮(手动切换电器)(b)结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽分析时注意：手按下时，常闭触点先断开，t后常开触点才闭合。交流接触器的外形与结构10.1.3交流接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。(a)外形(b)结构10.1.3接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。线圈辅助触点铁心衔铁电源电机主触点常闭常开弹簧~M3~符号线圈KM用于主电路流过的大电流(需加灭弧装置)用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置)KM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。动合(常开)主触点KM常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。10.1.4继电器

继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：

接触器的主触点可以通过大电流；

继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。1.电流及电压继电器电流继电器：可用于过载或过载保护，电压继电器：主要作为欠压、失压保护。2.中间继电器

中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。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。(b)符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA(a)外形中间继电器外形与符号10.1.5热继电器用于电动机的过载保护。热继电器外形与结构(a)外形(b)结构~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。发热元件杠杆10.1.5热继电器工作原理结构原理图双金属片常闭触头用于电动机的过载保护。热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR10.1.6熔断器符号FU熔断器额定电流IF的选择(1)电灯、电炉等电阻性负载IF>IL(3)频繁起动的电机(2)单台电机用于低压线路中的短路保护。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。可实现短路、过载、失压保护。10.1.7自动空气断路器(自动开关)锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。2.控制线路由主电路(被控制负载所在电路)

和控制电路(控制主电路状态)组成。

3.

属同一电器元件的不同部分(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，但必须标注相同的文字符号。4.

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，即按通电前的状态绘制。5.

与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等)在控制电路中不画出。分析和设计控制电路时应注意以下几点：使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准确可靠(2)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。(3)必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈串联。简单的接触器控制UVWM3~刀闸起隔离作用自保持停止按钮起动按钮特点：小电流控制大电流。10.2笼型电动机直接起动的控制线路熔断器FU交流接触器KM组合开关Q按扭SBSB1SB235热继电器FRM3～421直接起动(加过载保护)(a)结构图主电路控制电路(1)电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..保险丝热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点(b)原理图直接接电源有问题主电路M3~ABCFUQS停电或电压严重不足时，不能自行切断电源。若停电时忘拉掉QS，则来电后就会重起动，可能造成事故；电压严重不足时，可造成电动机电流增大导致发热。所以必须加入接触器，使其能自动断电。称为失压保护和欠压保护。控制电路一、直接起动电动机的保护SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..热继电器过载保护保险丝短路保护接触器零压、欠压保护热继电器动断触点主电路控制电路电动机的保护

短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU和过流继电器等。

欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。

过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。FRKMKMSB1SB2控制电路KM合上开关Q起动(2)控制原理KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电KM主电路FR3~MFUQQ转动合上开关Q(2)控制原理松开起动按钮SB2利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁自锁FRKM..KMSB1SB2..控制电路KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电起动KM转动主电路FR3~MFUQQ(2)控制原理FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电主电路FRFUQ3~MQ转动KM自锁停车

按下停止按钮SB1,

KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。(2)控制原理转动停车

按下停止按钮SB1,

KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。

停转FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电主电路FRFUQ3~MQ断电KM去掉KM辅助触点,实现点动控制。FRKM..SB控制电路主电路FRFUQ3~MQKM点动控制2.既能长期工作又能点动的控制电路按下起动按钮，电动机运转，松开起动按钮，电动机停转。点动按钮SB3的作用：(1)使接触器线圈KM通电；(2)使线圈KM不能自锁。KMSB2FRKMSB1~SB3复合按钮方法一：用复合按钮。SB3：点动SB2：连续运行控制关系2.既能长期工作又能点动的控制电路KMSB2FRKMSB1~SB3后闭合先断开按下SB3闭合电机运转点动时：自锁触点不起作用通电KMSB2FRKMSB1~SB3先断开后闭合断开断电2.既能长期工作又能点动的控制电路松开SB32.既能长期工作又能点动的控制电路KMSB2FRKMSB1~SB3松开SB3电机停转实现点动用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。先断开后闭合断开断电该电路缺点：动作不够可靠。

以下控制电路能否实现既能点动、又能连续运行思考KMSB1KMSB2FRSB3点动+连续运行(2)KAKASB1SB2SBKMKA方法二：加中间继电器（KA）。控制关系SB：点动SB2：连续运行FRM3~ABCKMFUFR以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行KMSB1KMSB2FRSB思考不能点动！直接起—停控制电路中常见的错误多余，使SB不能起作用，电路不能起动，应短路由于自锁，TSB不能起作用，即不能停车KMSB1KMSB2KMKMSB1KMSB2直接起—停控制电路中常见的错误短路应为常开触点KMSB1KMSB2KMSB1KMSB2例如：甲、乙两地同时控制一台电机多地点控制分析：1.基本控制电路采用“电机连续运行”电路。2.在甲地按下起动按钮或在乙地按下起动按钮（合），均可使电机通电运转。“或”逻辑，在电路上是并联。如左下图。3.在甲地按下停止按钮或在乙地按下停止按钮（断），均可使电机断电停转。“与”逻辑，在电路上是串联。如右下图。例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMTSBSBKM乙地甲地两起动按钮并联（“或”逻辑）；在“连续运行”控制电路的基础上，两停车按钮串联（“与”逻辑）。三地、四地……等多地控制的电路可依次类推。SB乙SB甲TSB乙TSB甲FRKM1FUQKM2M1M23~3~.SBSB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通电闭合再按SB2闭合通电闭合闭合1.控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。M1转动3.电机的顺序控制M2转动....顺序控制电路（2）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。

KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1控制电路FUKM2FR2ABCFUM13~ABCKM1FR1M23~主电路以下电路能否实现顺序起动？

两个电路效果一样主电路同前且少用一个常开触点!KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1M13~这样的顺序控制是否合理？两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头(KM1)的负荷过重。KM1KM2M23~思考10.3

鼠笼式电动机正反转的控制线路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。

需要用两个接触器来实现这一要求。

当正转接触器工作时，电动机正转；

当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。

SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。正反转的控制线路3~MFRFU正转触点KMRKMFKMF.KMRFRQKMFSB..SBFKMF正转接触器正转按钮正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时动作。反转接触器SBRKMRKMR..........反转按钮反转触点按下SBFSBKMF在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。“联锁”触点利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。缺点：改变转向时必须先按停止按钮。解决措施：在控制电路中加入机械连锁。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通电断开断电电机正转闭合机械联锁电气联锁利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。笼型电动机正反转的控制线路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMRKMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR当电机正转时，按下反转按钮SBR先断开断电闭合通电断开停止正转闭合闭合电机反转注意：在有多个接触器或继电器的控制电路中，其线圈不能串联10.4

行程控制行程控制：控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。正程限位开关STaSTb逆程用于自动往复控制或限位保护等。

行程开关(限位开关)(b)示意图结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。未撞击撞击(a)外形图ST常开触点常闭触点ST(c)符号行程开关的外形符号行程控制电路（1）

控制电路KMFFRKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关正程限位开关STASTB逆程至右极端位置撞开STA

动作过程SB2正向运行电机停车（反向运行同样分析）行程控制(2)--自动往复运动正程逆程电机工作要求：1.能正向运行也能反向运行

2.到位后能自动返回STaSTb前进(正转）后退12按SBF时KMF通电(其常闭断开，常开闭合)KMF断电KMR通电行程开关自动往返运动：挡块电机正转工作台前进到达预定位置，挡块1撞击STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正转

电机反转(工作台后退)10.5

时间控制时间继电器

是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制+直流电磁式结构图阻尼铜套衔铁工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。(1)直流电磁式时间继电器a)通电延时继电器b)断电延时继电器KT线圈通电延时闭合常开触点KT通电延时断开常闭触点KTKT线圈(b)符号断电延时断开常开触点KT断电延时闭合常闭触点KT延时继电器的外形与结构(a)外形(2)空气式延时继电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头延时闭合常闭触头延时打开微动开关2微动开关1常开触头常闭触头线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔(2)空气式时间继电器断电延时的空气式时间继电器结构示意图常闭

延时闭合常闭延时断开常开触头常闭触头空气式时间继电器的延时范围大(有0.4~60s和0.4~180s两种)。结构简单，但准确度较低。时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。KMFUQSFR电机绕组A'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'KM-定时控制--举例：主电路电机的Y－起动（1）KM-Y闭合，电机接成Y形；KM-闭合，电机接成形。KMFUQSFR电机A'xB'yC'zKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动控制电路（1）FR主电路接通电源延时KTKM-KM-YY转换完成SB2KMKTKM-YKM-Y–

换接起动控制线路（2）Y接法KM3KM1FUQ接法.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2KM2通电通电.SB1.SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断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通电断电松开SB2,电机仍处于Y接起动状态。KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接通电通电SB1SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开KM1断电常开断开常闭闭合当KT常闭触点延时断开时断电复合按钮KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接通电通电SB1SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开复合按钮断电KM1断电常开断开常闭闭合当KT常闭触点延时断开时通电断电KM2通电常闭断开KM3断电常闭闭合绕组

接Y接断开KM1接通电源KM2—绕组联接KM3—绕组Y联接通电通电SB1SB2KTKM1KM3KM2KM3KM1KM1KTKM2KTKM2通电断电通电延时继电器通电延时断开复合按钮KM1断电常开断开常闭闭合当KT常闭触点延时断开时通电断电KM2通电常闭断开KM3断电常闭闭合绕组

接Y接断开通电电机接运行KM1通电2.鼠笼式电动机能耗制动控制线路断电延时继电器直流电源断电延时断开....SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2..KM2FU23~MFRKM1QFU1正常运行：按SB2KM1通电KM1主触点闭合电机运转常开闭合自锁常闭断开KM2断电KT通电,常开闭合KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间~断电延时断开通电通电断电断电延时继电器SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间~通电通电断电SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2断电延时断开制动时：按SB1KM1断电KM1主触点断开电机脱离三相电源常开断开常闭闭合断电KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间断电延时断开~通电通电断电SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2断电通电断电KT断电KM2通电制动开始制动时：按SB1KM1断电KM1主触点断开电机脱离三相电源常闭闭合常开断开KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间~通电通电通电SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2断电断电KT断电KM2通电制动开始制动时：按SB1KM1断电KM1主触点断开电机脱离三相电源常闭闭合常开断开延时KT触点断开KM2断电制动结束断电延时断开断电KM1SB1SB2FR1KM1KTKM2KM2KM2顺序控制电路：M1起动后，M2延时起动。SB2KM1KT

KM2

延时

KM2

M1起动KT

M2起动主电路同前控制电路SB3KTFR2实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？SB2KM1KT

KM2

延时

KM2

M1起动

M2起动不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联KM1SB1SB2KTFR1KM1KM2KM2KTFR210.6.2C620-1型普通车床控制线路控制原理和动作顺序请自行分析。M13~KMFR1SB1SB2KMM23~FR2FU1FU2FU3FU4FR2FR1Q1Q3Q2TrKMS正反转控制线路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误，请改正之。电动机的保护电动机保护的类型：失压保护：采用继电器、接触器控制短路保护：加熔断器过载保护：加热继电器M3~ABCKMFUQS主电路KMSB1KMSB2控制电路失压保护：采用继电器、接触器控制采用继电器、接触器控制后，电源电压<85%时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。短路保护：加熔断器频繁起动的电机：异步电动机的起动电流（Ist）约为额定电流（IN）的(5~7）倍。选择熔体额定电流（IF

）时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：一般电机：KMSB1KMSB2FR电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。过载保护：加热继电器热继电器的热元件热继电器触头M3~ABCKMFUQSFR热继电器二发热元件三发热元件一般多用三发热元件有的电路必须采用三发热元件对于异步电动机电路连接正常、三相电流对称时的过载，只要热继电器型号选择和整定电流值合适，二发热元件和三发热元件的热继电器都起保护作用。但如果出现电路连接上的故障，如断相时，情况则有所不同。一、电源断一相（包括Y接绕组断一相）ABCABC电动机单相运行：1.若原来电动机未转动由于只有交变磁场，没有旋转磁场，故电动机不能起动，起动电流将使熔断器烧断。2.若原来电动机已经转动由于交变磁场可分解成两个方向相反的旋转磁场，电动机转子仍可在转向的旋转磁场作用下运转，此时，若负载转矩和相应的输出功率未变，则单相运转输入的电功率基本上等于原来三相运转的输入功率2.若原来电动机已经转动ABCABC忽略功率因数的变化，可见Il增大。而IP与定子绕组的连接方式有关(1)Y连接绕组：若原来接近满载即则：大大超过热继电器的整定电流值，有保护作用(2)连接绕组：(2)连接绕组：若原来将有一相绕组因I’p增为二倍IPN。因为，故热继电器仍有保护作用若原来非满载运行时：若原来（即50~60%额定负载）单相运行后，热继器不会动作但相电流，超过额定值时间长了，该相绕组可能过热，甚至烧坏绝缘所以对连接的电动机单相运转，热继电器（包括三发热元件的）不能提供充分保护ABC二、电动机连接绕组断一相输入功率基本不变：忽略的变化，相电流增大1.5倍，即两个线电流等于相电流（图中为IA，IB）只有一个线电流增大若原来满载，两导电相的绕组迅速过热若用二发热元件，恰好接在A、B相中，由于I’P=0.866Il<整定电流值I1N，热继电器将不起保护作用。故需采用三发热元件在Y—起动控制电路中，若接触器KM有一个触点接触不良就可能发生连接绕组断一相的故障，最好是将发热元件和各相绕组串联，并按额定相电流值整定。已有专用作单相和断相运转保护的差动式热继电器（在三相电流有差时，动作更为灵敏）和其他一些保护电器。例(1)----运料小车的控制设计一个运料小车控制电路，