第十章 继电接触器控制系统

电工技术基础

专业基础课第10章继电接触器控制系统10.4

行程控制10.1

常用控制电器10.2

笼型电动机直接起动的控制线路10.3

笼型电动机正反转的控制线路10.5

时间控制本章要求：1.了解常用控制电器的基本结构、功能和用途;2.掌握三相鼠笼式电动机的起停控制、正反转控制、时间控制、行程控制及2台电动机的顺序控制等基本环节和线路；3.掌握自锁、联锁的作用和表示方法;4.掌握过载、短路和失压保护的作用和表示方法;5.能读懂简单的控制电路原理图，并能判别正误和分析它们的工作过程。第10章继电接触器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10章继电接触器控制系统

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。控制电器的种类很多，按其动作方式可分为手动和自动两类。

手动电器:

动作是由工作人员手动操纵的，如刀开关、组合开关、按钮等。

自动电器:

动作是根据指令、信号或某个物理量的变化自动进行的，如中间继电器、交流接触器等。10.1常用控制电器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，主要作为电源引入开关，或用以直接控制小容量笼型电动机的起动和停止，使电动机正反转或控制局部照明线路。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。(b)结构按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点10.1.2

按钮(手动切换电器)按钮是应用最广泛的手动主令电器，主要用于接通或断开工作电流较小的控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。常态：继电器和接触器的吸引线圈未通电时，触点所处的工作状态称为常态。常开触点：常态时处于断开状态的触点称为常开触点。常开触点在吸引线圈通电后即闭合，故亦称动合触点常闭触点：常态时处于闭合状态的触点称为常闭触点。常闭触点在吸引线圈通电后即断开，故亦称动断触点4SBSBSB结构符号名称常闭触点(停止按钮)常开触点(起动按钮)复合按钮1234123复位弹簧支柱连杆常闭静触点桥式静触点常开静触点外壳按钮帽10.1.3交流接触器

交流接触器是利用电磁力操作的电磁开关，常用于直接控制通过电流较大的主电路的接通和断开，是继电接触控制电路中的主要元素之一。接触器的触点分主触点和辅助触点两种。主触点能通过较大电流，接在电动机的主电路中，用来直接控制主电路的接通或断开；辅助触点通过电流较小，常接在电动机的控制电路中，控制辅助电路的通断。~~~线圈铁芯衔铁主触点弹簧辅助触点M3~电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触点闭合电机接通电源10.1.3交流接触器接触器有关符号主触点接触器是电力拖动中最主要的控制电器之一。常用来接通和断开电动机或其它设备的主电路。在设计它的触点时已考虑到接通负荷时的起动电流问题，因此，选用接触器时主要应根据负荷的额定电流来确定。如一台Y112M-4三相异步电动机，额定功率4kW，额定电流为8.8A，选用主触点额定电流为10A的交流接触器即可。除电流之外，还应满足接触器的额定电压不小于主电路额定电压。接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定电流、线圈电压及触点数量等。

继电器与接触器的结构和工作原理大致相同，但无主触点与辅助触点之分。

继电器的体积和触点容量小，触点数目多，电流小，作为中间过程信号传递用。它可同时控制多个电路，也可以直接用来小容量电机或其他电气执行元件。所以，继电器一般用于控制电路中。10.1.4中间继电器中间继电器

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~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。发热元件杠杆工作原理结构原理图双金属片常闭触点用于电动机的过载保护。10.1.5热继电器热继电器由发热元件、常闭触点和复位按钮组成。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点FRFR10.1.6熔断器熔断器是最简单有效的短路保护电器。串联在被保护的电路中，正常运行时熔体不应熔断；当电路发生短路或严重过载时，在短路和过载电流的作用下，熔体很快熔断，切断电路，以保护电路和设备。

常用的熔断器有插式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器。熔断器：俗称保险丝。10.1.6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

自动空气断路器也称自动开关，可实现短路、过载和失压保护。它可以通断电源与负载的联系，起到隔离作用，而且在短路、过载和失压的情况下能自动切断故障电路。10.1.7自动空气断路器过流脱扣器欠压脱扣器锁钩衔铁释放连杆装置主触点手动闭合释放弹簧熔断器FU交流接触器KM组合开关Q按扭SBSB1SB235热继电器FRM3～42110.2

笼型电动机直接起动的控制线路(a)结构图直接起动控制电路具有短路、过载及零压保护功能。

零压(或失压)保护就是当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机即从电源切除。

起短路保护的是熔断器FU。一旦发生短路事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。

起过载保护的是热继电器FR。当过载时它的热元件发热，将动断触点断开，使接触器线圈断电，主触点断开，电动机停下来。（注：为了更可靠地保护电动机，热继电器做成三相结构，就是有3个热元件，分别串联在各相中。）

自锁触点控制电路中与起动按钮并联的常开辅助触点为自锁触点。

当按下起动按钮后，吸引线圈通电，自锁触点闭合；当手松开起动按钮后，由自锁触点保持通电的工作状态。

（互锁触点的相关知识点在下节中介绍；自锁触点的作用、连接方法等非常重要，要求必须掌握。）

控制线路可分为主电路、控制电路和辅助电路。

主电路：是直接对电动机、电磁阀等负载提供电源的回路，是强电流通过的部分。包括电源引线、刀闸开关或组合开关、熔断器、接触器的主触点、热继电器的热元件和被控对象(负载)等。控制电路：是根据工艺要求进行操作、控制的切换电路，是弱电流通过的部分。包括热继电器的常闭触点，接触器或继电器的线圈、按钮，接触器或继电器的辅助触点及其他一些受物理量控制的电器元件的触点等。

图10.2.1的控制线路可分为主电路和控制电路两部分。

主电路：三相电源—组合开关Q—熔断器FU—交流接触器KM的主触点—热继电器FR的热元件—三相交流电动机M。

控制电路：1—SB1—SB2—KM线圈—FR的常闭触点—2KM(辅助触点)控制线路的“结构图”与“原理图”控制线路的结构图：如图10.2.1所示，各个电器都按其实际位置画出，属于同一电器的各部件都集中在一起，这样的图称为结构图。控制线路的原理图：因同一电器的各部件在机械上虽然联在一起，但在电路上并不一定互相关联。为了读图和分析研究，也为了设计线路的方便，控制线路常根据其作用原理画出，把控制电路和主电路清楚地分开。这样的图称为原理图(如图10.2.2所示)。

(在控制线路的原理图中，各种电器都用统一的符号来表示。常用电器的图形符号见表10.6.2)异步机的直接起动电动机连续运行按下按钮（SB），线圈（KM）通电，电机起动；同时，辅助触头（KM）闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。FR自锁触点SB2SB1KM起动按钮停车按钮KMC'M3~ABCKMFUQSB'FRKMSB1KMSB2M3~ABCKMFUQSFR电流成回路，只要接两相就可以了。异步机的直接起动+过载保护发热元件FR热继电器触点控制线路原理图中各触点的状态在不同的工作阶段，各电器的动作不同，触点时闭时开。而在原理图中只能表示出一种情况，图中所画的是起始状态下的位置。对于接触器和继电器是指线圈不通电时各触点的位置；对于开关和按钮是指未扳动和未按下的触点位置。M3~ABCKMFUQSB'C'SB点动控制动作过程主触点（KM）断开按钮松开线圈（KM）断电电机停转。主触点（KM）闭合按下按钮（SB）

线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路

若去掉交流接触器KM的自锁触点，则可实现电动机的点动控制。FRKMFR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。例1.

既能长期工作又能点动的控制电路按下起动按钮SB2后，电动机连续工作，故SB2为连续工作起动按钮(KM的自锁作用)。当按下SB3时，接触器KM有电，主触点闭合，电动机起动，使串联在自锁触点上的支路断开，自锁失效；放开SB3时，接触器断电，电动机停车。SB3只可使电动机点动工作。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复式按钮FUQKM2M1M23~3~.SB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通电再按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转动例2.

电机的顺序控制M2转动....SBKM1M13~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KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1

例3：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。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：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？起动：通电通电闭合闭合SBKM1FR1KM2SBKM2FR2KM1停止：断电断开断开实现电动机正反转的方法交换任意两相电流相序旋转磁场反向旋转电动机旋转方向改变因此：对调定子绕阻与电源相接的任意两相，电动机反转。正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源10.3

笼型电动机正反转的控制线路KMRKMFSB1SBFabcM3~ABCKMFFUQSFRKMR主电路控制电路操作过程：SBF正转SBR反转停车SB1KMRSBRKMFFRKMRKMFSB1abcM3~ABCKMFFUQSFRKMR主电路控制电路操作过程：SBF正转SBR反转停车SB1SBFKMRSBRKMFFR控制电路

SBF和SBR若同时按下，会造成主回路短路！因此：必须确保两个接触器不能同时工作！控制电路是否存在错误？M3~ABCFUQSFRKMRabcKMFSBFKMRSBRKMFFRSB1KMFKMR

互锁(联锁)触点在控制电路中常将接触器1的常闭触点串联在接触器2的线圈电路中，以保证接触器1通电时，接触器2即不通电；同时将接触器2的常闭触点串联在接触器1的线圈电路中，以保证接触器2通电时，接触器1不能通电。这种起相互限制作用的触点称为互锁(或连锁)触点。

互锁:在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁(联锁)。电动机的正反转控制(2)--加互锁

该电路必须先停车才能在正转和反转间切换是否有其它缺点？(即：在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB1，让联(互)锁触点KMF闭合后，才能按反转起动按钮使电动机反转，带来操作上的不便。)FR

互锁KMFSB1KMFSBFKMRKMRSBRKMRKMFKMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR电机的正反转控制(3)--双重互锁KMRM3~ABCKMFFUQSFR电器互锁机械互锁SB复式按钮解决方法：采用复式按钮和触点联锁的控制电路。短路保护：加熔断器频繁起动的电机：

一般电机：当电路出现短路时，线路电流突然变大，熔断器的熔丝烧断而切断线路电源，电动机停转。M3~ABCKM主电路FU熔断器的选择：电动机控制系统中的保护：

当电动机过载时，热继电器的发热元件将常闭触点断开，使接触器线圈断电主触点断开，电动机停转。过载保护：加热继电器M3~ABCKMFUQSFR热继电器的热元件KMSB1KMSB2FR热继电器触头

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。M3~ABCKMFUQS主电路KMSB1KMSB2控制电路零压保护：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，在线路恢复供电后电机不会自行起动

，可避免电机自动起动而伤人。10.4行程控制KMRM3~ABCKMFFUQSFR行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要加行程开关。正程逆程BA行程控制电路（1）控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF行程开关正程行程开关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.到位后能自动返回电机STaSTbKMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自动往复运动控制电路行程开关采用复式开关。正向运行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。关键措施时间继电器定时类型：钟表式空气式电子式阻容式数字式10.5时间控制。。。。。。。。时间控制：就是采用时间继电器进行延时控制。空气式时间继电器的工作原理动合延时闭合动断延时断开线圈动铁心常闭触点常开触点线圈通电动铁心吸合（向下）连杆动作触点动作动作过程微动开关出气孔进气孔时间继电器触点类型断电式动断延时闭合