第9章继电器-接触器控制线路及故障检修

第9章继电器—接触器控制线路及故

障检修内容提要

本章主要介绍三相交流异步电动机常用的几种控制线路以及继电器—接触器控制线路的故障检查与分析方法。并以几种常用的控制线路为例，训练其安装调试工艺和故障排除技能。

9．1．1电动机单向运转控制线路

一个具有自锁和过载保护功能的单向运转控制线路如图9．1所示。

图9．1电动机单向运转控制线路线路工作原理如下：合上电源开关QS。1．起动控制9．1电动机全压起动控制线路电动机全压起动控制线路KM自锁触头闭合；按下起动按钮SB2KM线圈得电

KM主触头闭合电动机M通电持续运转。

2.停车控制

KM自锁触头断开按下停车按钮SB1KM线圈断电主电路断电,电动机M停转。

KM主触头断开9．1．2按钮和接触器联锁正、反转控制线路

控制线路如图9．2所示。

线路工作原理如下：合上电源开关QS。

电动机全压起动控制线路

图9．2按钮和接触器复合联锁控制线路

电动机全压起动控制线路1．

正转控制2.反转控制

9．2电动机降压起动控制线路

9．2．1串电阻降压起动

典型控制线路如图9．3所示。

图9．3电动机定子串电阻降压起动控制线路

电动机降压起动控制线路线路工作原理如下：合上电源开关QS。

起动电阻一般采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻，功率大，能够通过较大电流，三相电路中每相所串电阻值相等。

9．2．2Y（星形）－Δ（三角形）降压起动

只适用于正常工作时定子绕组作三角形联接的电动机。

控制线路如图9．4所示。

图9．4Y-Δ降压起动控制线路

利用时间继电器实现自动控制的Y－Δ降压起动

线路工作原理如下：合上电源开关QS。优点:起动设备成本低，方法简单，容易操作，但起动转矩只有额定转矩的1／3。

手动控制的Y－Δ起动器手动控制的Y－Δ起动器电路结构简单，操作也方便。它不需控制电路，直接用手动方式拨动手柄，切换主电路达到降压起动的目的。常用手动Y－Δ起动器的结构如图9．5所示。

图9．5手动Y－Δ起动器结构及控制线路

9．3．1机械制动

利用机械装置使电动机断电后立即停转。

电磁抱闸的基本结构如图9．6所示，它的主要工作部分是电磁铁和闸瓦制动器。图9．6电磁抱闸结构示意图

9．3电动机制动控制线路电磁抱闸的控制电路电磁抱闸的控制电路如图9．7所示。

电磁线圈由380V交流供电.按下起动按钮SB2，接触器KM线圈通电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M得电。同时，抱闸电磁线圈通电，电磁铁产生磁场力吸合衔铁，带动制动杠杆动作，推动闸瓦松开闸轮，电动机起动运转。停车时，按下停车按钮SB1,KM线圈断电，电动机绕组和电磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机立即停止转动。图9．7电动机的电磁抱闸制动控制线路

9．3．2电气制动

1．反接制动

实质是改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，迫使电动机迅速停转。

单向运行的反接制动控制线路如图9．8所示。图9．8单向运行反接制动控制线路

反接制动线路工作原理如下：合上电源开关QS。（1）起动过程

（2）制动停车过程

2．能耗制动

控制线路如图9．9所示。图9．9能耗制动控制线路

能耗制动线路工作过程如下：先合上电源开关QS。(1)起动过程

（2）制动停车过程

3.回馈制动

又称再生发电制动，只适用于电动机转子转速n高于同步转速n1的场合。

以起重机从高处下降重物为例，如图9．10所示。图9．10回馈制动原理示意图

电动机的转子转速n与定子旋转磁场的旋转方向相同，且转子转速比旋转磁场的转速高，即n＞n1。这时，转子绕组切割旋转磁场，产生的感应电流的方向与原来电动机状态时相反，电磁转矩方向也与转子旋转方向相反，电磁转矩变为制动转矩，使重物不致下降太快。

9．4．1变极调速控制

1.双速异步电动机定子绕组的联接

通过改变定子绕组的联接方式，从而改变磁极对数来实现,故称为变极调速。电动机三相定子绕组Δ／YY联接如图9．11所示。

图9．11双速异步电动机三相定子绕组Δ／YY接线图在图9．11（a）中，出线端U1、V1、W1接电源，U2、V2、W2端子悬空，绕组为三角形接法;在图9．11（b）中，出线端U1、V1、W1短接，而U2、V2、W2接电源，绕组为双星形联接.

9．4电动机调速控制线路2.用接触器控制的双速电动机高、低速控制电路

接触器控制的双速电动机高、低速控制电路如图9．12所示.

图9．12用接触器控制的双速电动机高、低速控制电路线路工作原理如下：先合上电源开关QS。用接触器控制的双速电动机高、低速控制电路(1)低速运转

(2)高速运转

3．用时间继电路控制的双速电动机高、低速控制电路

电路如图9．13所示。

图9．13用时间继电器控制的双速电动机高、低速控制电路

2.电磁调速异步电动机的控制

控制线路如图9．15所示。

图9．15电磁调速异步电动机控制线路

工作原理：按下起动按钮SB1，接触器KM线圈得电并自锁，主触点闭合，电动机M运转。同时接通晶闸管控制器VC电源，VC向电磁转差离合器爪形磁极的励磁线圈提供励磁电流，由于离合器电枢与电动机M同轴联接，爪形磁极随电动机同向转动，调节电位器R，可改变转差离合器磁极的转速，从而调节拖动负载的转速。

9．4．2电磁调速控制1．

电磁转差离合器的结构及工作原理在普通鼠笼式异步电动机轴上安装一个电磁转差离合器，由晶闸管（又名可控硅）控制装置控制离合器绕组的励磁电流来实现调速的。其结构如图9．14所示。

图9．14电磁转差离合器结构及工作原理

9．5．1电动机正、反转自动循环线路

行程开关控制的电动机正、反转自动循环控制线路如图9．16所示。图9．16电动机正、反转自动循环控制线路

9．5常用机床与生产机械控制线路电动机正、反转自动循环控制线路中设置了四个行程开关：SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，按要求安装在固定的位置上。当工作台运动到预定位置时，行程开关动作，自动切换电动机正、反转控制线路，通过机械传动机构使工作台自动往返运动。工作过程:按下前进起动按钮SB1，接触器KM1得电动作并自锁，电动机M正转，带动工作台前进。当工作台运行到SQ2位置时，撞块压下SQ2，其动断触点断开，使KM1断电，动合触点闭合，使KM2得电动作并自锁，电动机M反转，带动工作台后退。当撞块又压下SQ1时，KM2断电，KM1又得电动作，电动机M正转，带动工作台前进，如此循环往复。

SQ3、SQ4为极限位置保护的限位开关，防止SQ1或SQ2失灵时，工作台超出运动的允许位置而产生事故。

9．5．2C616普通车床电气控制线路

1.电路特点

C616型车床的电气原理图见图9．17示。

图9．17C616型车床电气原理图

C616普通车床电气控制线路2．电路工作原理（1）起动准备合上电源开关QS1，接通电源，变压器TC副边有电，指示灯HL亮。合上SA3，照明灯EL点亮照明。(2)润滑泵、冷却泵起动

起动主电动机之前，先合上SA2，接触器KM3吸合。润滑泵电动机M2起动运转；KM3的常开辅助触头（3－11）接通，为KM1、KM2吸合准备了电路。

(3)主电动机起动

当起动手柄置于“正转”位置时，SA1－2接通，电流经L13－1－3－11－9－7－5－19－L11形成回路，接触器KM1得电吸合，其主触头闭合，使主电动机M1起动正转。

将SA1置于“零位”，SA1－2及SA1－3均断开，主电动机的正转或反转均停止，并为下次起动作好准备。

9．5．3Z35型摇臂钻床电气控制线路

1.电路特点电气控制线路如图9．18所示。

图9．18Z35型摇臂钻床电气原理图

Z35型摇臂钻床电气控制线路2.电路工作原理

(1)

主轴电动机的控制主轴电动机M2由接触器KM1和十字开关SA控制。先将电源总开关QS1合上，并将十字开关手柄扳向左方。这时，SA的触头（3－5）压合，零压继电器FV吸合并自锁，为其它控制电路接通作好准备。再将十字开关扳向右方，SA的触头（5－7）接通，接触器KM1得电吸合，主轴电动机M2起动运转，经主轴传动机构带动主轴旋转。主轴的旋转方向由主轴箱上的摩擦离合器手柄操纵。(2)摇臂升降控制在零压继电器FV得电并自锁的前提下进行，用来调整工件与钻头的相对高度。以摇臂上升为例，将十字开关手柄从中间位扳到向上位，SA的触头（5－9）接通，接触器KM2得电，电动机M3正转起动。由于机械Z35型摇臂钻床电气控制线路结构关系，在M3开始运转时，摇臂暂不会上升，而是通过传动装置使摇臂夹紧机构放松。同时，将位置开关SQ2的常开触头SQ2－2闭合，为夹紧摇臂作好准备。当夹紧机构放松后，电动机M3通过升降丝杆，带动摇臂上升。当上升到预定位置时，将十字开关手柄扳回中间位，接触器KM2断电，电动机M2停止，摇臂停止上升。由于KM2的互锁触头（17－19）恢复闭合，而SQ2－2在摇臂上升前已合上，故接触器KM3通电吸合，电动机M3反转，通过机械夹紧机构使摇臂自动夹紧。夹紧后，位置开关SQ2-2断开，KM3断电释放，电动机M3停转，上升过程结束。

在摇臂上升和下降的控制电路中，分别串入位置开关SQ1－1、SQ1－2的常闭触头。当摇臂上升或下降到极限位置时，挡块将相应的位置开关压下，使电动机停转，从而避免事故的发生。

(3)立柱夹紧与松开的控制通过接触器KM4和KM5控制电动机M4的正、反转来实现。

Z35型摇臂钻床电气控制线路需要摇臂和外立柱绕内立柱转动时，应先按下按钮SB1，使接触器KM4得电吸合，电动机M4正转，通过齿式离合器驱动齿轮式油泵，送出高压油，经一定油路系统和传动机构将内外立柱松开。放开SB1，电动机M4停转。这时，摇臂在人力推动下转动，当转到所需位置时，再按下按钮SB2，使接触器KM5得电，电动机M4反转，在液压推动下，立柱被夹紧。SB2松开后，电动机M4停转，整个松开－移动－夹紧过程结束。由于主轴箱在摇臂上的夹紧与放松和立柱的夹紧与放松是用同一台电动机和液压机构配合进行的，因此，在对立柱夹紧与放松的同时，也对主轴箱在摇臂上进行了夹紧与放松。(4)

冷却泵电动机的控制由转换开关QS2直接控制。(5)零压继电器FV的作用FV起零压保护作用。机床动作时，若线路断电，在电压恢复时，FV不能自行通电，必须将十字开关手柄扳至左边位置，FV才能再次通电吸合。

9．5．4X62W铣床电气控制线路

1.电路特点图9．19所示电路是1982年以后改进的线路，适合于X62W卧式和X53K立式两类万能铣床。X62W铣床电气控制线路2．电路工作原理（1）主轴电动机M1的控制①主轴电动机的起动

先选择好主轴转速，并将主轴换向的转换开关SA3扳到所需转向上。然后，按下起动按钮SB1或SB2，接触器KM1通电吸合并自锁，主电动机M1起动。KM1的辅助常开触头（7－13）闭合，接通控制电路的进给线路电源.②主轴电动机的制动按下停车按钮SB5或SB6时，接触器KM1断电释放，电动机M1失电。与此同时，停止按钮的常开触头SB5－2或SB6－2接通电磁离合器YC1，离合器吸合，将摩擦片压紧，对主轴电动机进行制动。③主轴变速冲动变速时，先将变速手柄拉出，再转动蘑菇形变速手轮，调到所需转速上，然后，将变速手柄复位。就在手柄复位的过程中，压动了行程开关SQ1，SQ1的常闭触头（5－7）先断开，常开触头（1－9）后闭合，接触器KM1线圈瞬时通电，主轴电动机作瞬时点动，使齿轮系统抖动一下，达到良好啮合。X62W铣床电气控制线路④主轴换刀控制

将SA1拨到“接通”位置，其常开触头SA1－1接通电磁离合器YC1，将电动机轴抱住，主轴处于制动状态。同时，常闭触头SA1－2断开，切断控制回路电源。

（2）进给运动的控制

①工作台的纵向（左、右）进给运动

由纵向进给手柄操纵。当手柄扳向右边时，联动机构将电动机的传动链拨向工作台下面的丝杠，使电动机的动力通过该丝杠作用于工作台。同时，压下行程开关SQ5，常开触头SQ5－1闭合，常闭触头SQ5－2断开，接触器KM3线圈通过（13－15－17－19－21－23－25）路径得电吸合，进给电动机M2正转，带动工作台向右运动。

当手柄扳向左边时，行程开关SQ6受压，SQ6－1闭合，SQ6－2断开，接触器KM4通电吸合，进给电动机反转，带动工作台向左运动。

X62W铣床电气控制线路②工作台的垂直（上、下）与横向（前、后）进给运动

由垂直与横向进给手柄操纵。以工作台向下（或向前）运动为例，将垂直与横向进给手柄扳到向下（或向前）位，手柄通过机械联动机构压下行程开关SQ3，常开触头SQ3－1闭合，常闭触头SQ3－2断开，接触器KM3线圈经（13－27－29－19－21－23－25）路径得电吸合，进给电动机M2正转，带动工作台作向下（或向前）运动。

③进给变速冲动

将进给变速的蘑菇形手柄拉出，转动变速盘，选择好速度。然后，将手柄继续向外拉到极限位置，随即推回原位，变速结束。就在手柄拉到极限位置的瞬间，行程开关SQ2被压动，SQ2－1先断开，SQ2－2后接通，接触器KM3经（13－27－29－19－17－15－23－25）路径得电，进给电动机瞬时正转。在手柄推回原位时，SQ2复位，进给电动机只瞬动一下。

X62W铣床电气控制线路④工作台的快速移动

当工作台工作进给时，按下快移按钮SB3或SB4（两地控制），接触器KM2得电吸合，其常闭触头（105－109）断开电磁离合器YC2，常开触头（105－111）接通电磁离合器YC3，KM2的吸合，使进给传动系统跳过齿轮变速链，电动机直接拖动丝杠套，工作台快速进给，进给方向仍由进给操纵手柄决定。

(3)圆工作台的控制使用圆工作台时，先将控制开关SA2（功能见表9－3）扳到“接通”位，这时，SA2－2接通，SA2－1和SA2－3断开。再将工作台的进给操纵手柄全部扳到中间位，按下主轴起动按钮SB1或SB2，主轴电动机M1起动，接触器KM3线圈经（13－15－17－19－29－27－23－25）路径得电吸合，进给电动机M2正转，带动圆工作台作旋转运动。(4)冷却泵电动机的控制与工作照明只有在主轴电动机起动后，冷却泵电动机M3才有可能起动。

X62W铣床电气控制线路(5)控制电路的联锁与保护

①进给运动与主轴运动的联锁只有在主轴起动之后，工作台的进给运动才能进行。

②工作台六个运动方向的联锁

只要两个操纵手柄同时扳动，进给电路立即切断，实现了工作台各向进给的联锁控制。

③工作台进给与圆工作台的联锁使用圆工作台时，必须将两个进给操纵手柄都置于中间位置。

④进给运动方向上的极限位置保护

机械和电气相结合的方式，由挡快确定各进给方向上的极限位置。

9．5．5电动葫芦控制电路

由提升机构和移动装置构成，由各自的电动机拖动。外形如图9．20所示。

图9．20电动葫芦外形图

1.电动葫芦的结构提升鼓轮1由电动机2经过减速箱3拖动，主传动轴和电磁制动器4的圆盘相联接，电动葫芦借导轮的作用在工字钢梁上来回移动。导轮则由电动机5经过圆柱形减速箱带动，移动机构设有电磁制动器.用撞块和行程开关进行向前、向后、向上的终端保护。

电动葫芦控制电路2．电动葫芦控制线路控制线路如图9．21所示。

图9．21电动葫芦电气控制线路

9．6．1继电器—接触器控制线路安装步骤

1．按照图纸清理出元器件清单，按所需型号、规格配齐元器件，并进行检验，不合格者必须更换。2．按照图纸上元器件的编号顺序，将所用元器件安装在控制板上或控制箱内适当位置，在明显的地方贴上编号。3.正确选用导线.

4．在去除绝缘层的两端线头附近套上标有与原理图编号相符的异型号码管。5．根据接线桩的不同形状，对线头加工，接牢在接线桩上。6．完成控制板（箱）引出线与其它电气设备间的线路连接，连接应采用金属软管或钢管加以保护。7．对照图纸检查接线是否正确，安装是否牢固，接触是否良好。8．将电气箱体（金属板）、电动机外壳及金属管道可靠接地。检测电气线路绝缘是否符合要求，合格后通电试车

9．6继电器—接触器控制线路的安装与故障检查9．6．2继电器—接触器控制线路故障检查

发生故障时，先要对故障现象进行调查，了解故障前后的异常现象,找出简单故障的部位及元件。对较为复杂的故障，也可确定故障的大致范围。常用的故障检查方法有电压法、电阻法、短接法。1．电压测量法

图9．22为测量示意图。按下起动按钮SB2，正常时，KM1吸合并自锁。将万用表拨到交流500V档，测量电路中（1-2）、（2-3）、（3-4）、（4-5）各段电压均应为0，（5-6）两点电压应为380V。

图9．22分段电压测量示意图

电压测量法（1）触点故障按下SB2，若KM1不吸合，可用万用表测量（1-6）之间的电压，若测得电压为380V，说明电源电压正常，熔断器是好的。可接着测量（1-5）之间各段电压，如（1-2）之间电压为380V，则热继电器FR保护触点已动作或接触不良;如（4-5）之间电压为380V，则KM2触点或连接导线有故障.（2）线圈故障

若（1-5）之间各段电压均为0，（5-6）之间的电压为380V，而KM1不吸合，则故障是KM1线圈或连接导线断开。分阶测量法:一般是将电压表的一根表笔固定在线路的一端（如图9．22的6点），另一根表笔由下而上依次接到5、4、3、2、1各点，正常时，电表读数为电源电压。若无读数，则表笔逐级上移，当移至某点读数正常，说明该点以前触头或接线完好，故障一般是此点后第一个触头（即刚跨过的触头）或连线断路。

2．电阻测量法

分为分段测量法和分阶测量法，图9．23为分段电阻测量示意图。

图9．23分段电阻测量示意图

检查时，先断开电源，把万用表拨到电阻档，然后逐段测量相邻两标号点（1-2）、（2-3）、（3-4）、（4-5）之间的电阻。若测得某两点间电阻很大，说明该触头接触不良或导线断路；若测得（5-6）间电阻很大（无穷大），则线圈断线或接线脱落。若电阻接近零，则线圈可能短路。

3．短接法

对断路故障，如导线断路、虚连、虚焊、触头接触不良、熔断器熔断等，用短接法查找往往比用电压法和电阻法更为快捷。检查时，只需用一根绝缘良好的导线将所怀疑的断路部位短接。当短接到某处，电路接通，说明故障就在该处。（1）局部短接法局部短接法的示意图如图9．24所示。

图9．24局部短接示意图

短接法按下SB2时，若KM1不吸合，说明电路中存在故障，可运用局部短接法进行检查。在电压正常的情况下，按下SB2不放，用一根绝缘良好的导线，分别短接标号相邻的两点，如（1-2）、（2-3）、（3-4）、（4-5）。当短接到某两点时，KM1吸合，说明这两点间存在断路故障。(2)长短接法

用导线一次短接两个或多个触头查找故障的方法。

相对局部短接法，长短接法有两个重要作用和优点。一是在两个以上触头同时接触不良时，局部短接法很容易造成判断错误，而长短接法可避免误判。以图9．24为例，先用长短接法将（1-5）点短接，如果KM1吸合，说明（1-5）这段电路有断路故障，然后再用局部短接法或电压法、电阻法逐段检查，找出故障点；二是使用长短接法，可把故障压缩到一个较小的范围。如先短接（1-3）点，KM1不吸合，再短接（3-5）点，KM1能吸合，说明故障在（3-5）点之间电路中，再用局部短接法即可确定故障点。

一．训练目的1．通过一个由按钮和接触器组成的电动机单向运转电路的设计，掌握继电器—接触器控制电路的基本设计方法；2．学会安装按钮和接触器控制的电动机单向运转控制电路；3．训练继电器—接触器控制电路常见故障的分析与检修技能。二．工具器材万用表、螺丝刀、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、试电笔等常用电工工具一套，交流接触器、热继电器、熔断器、隔离开关、常开按钮、常闭按钮、电动机、导线等若干。三．训练步骤及内容1.根据所给元器件设计一个用按钮和接触器控制的电动机单向运转起、停控制电路。

技能训练9-1用按钮和接触器控制电动机单向运转电路的安装用按钮和接触器控制电动机单向运转电路的安装2．清理并检测所需元器件，将元器件型号、规格、质量检查情况记入表9－5中。注：“是否适用”栏若填“否”，应注明是型号规格不对还是有故障，如有故障应注明部位。（下同，不再声明）

用按钮和接触器控制电动机单向运转电路的安装3．在事先准备的配电板上，参照设计图纸布置元件，然后接好线路，画出元器件安装布置图。4.在已安装完工经检查合格的电路上，人为设置故障，通电运行，观察故障现象，并将故障现象记入表9-6中。

一．训练目的1．学会安装用按钮和接触器复合联锁的电动机正反转控制电路；2．训练电路元器件在配电板上的布局和接线；3．训练继电器—接触器控制电路常见故障分析与排除。二．工具器材

万用表、螺丝刀、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、试电笔等常用电工工具一套，常开按钮、常闭按钮、接触器、热继电器、主电路和控制电路熔断器、隔离开关、电动机、导线等若干。

三．训练步骤及内容1.按图9．2所示电路，清理并检测所需元器件，将元件型号、规格、质量状况记入表9－7中。

技能训练9-2用按钮和接触器复合联锁的电动机正反转控制电路的安装用按钮和接触器复合联锁的电动机正反转控制电路的安装2.在事先准备的配电板上，按照图9．2线路布置元器件，画出元器件布置图和布线示意图，并连接好电路。

用按钮和接触器复合联锁的电动机正反转控制电路的安装3.电路安装完工后，经检查合格，通电并正常运行的基础上，人为设置故障，观察故障现象，并记入表9－8中。

一．训练目的1．学会安装笼形电动机Y-Δ降压起动控制电路；2．训练电路元器件在配电板上的布局和接线；3．训练继电器—接触器控制电路常见故障分析与排除。二．工具器材万用表、螺丝刀、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、试电笔等常用电工工具一套，常开按钮、常闭按