第五章 电工电子课件

第5章电气控制基础【学习目标】1）掌握低压电器的结构、工作原理、用途、使用方法及其符号；2）重点掌握常用基本电气控制电路；3）掌握三相异步电动机的控制电路。【能力目标】1）能识别各种低压电器2）掌握三相异步电动机的起动和运行的方法。

低压电器是指在交流1200V以下或直流1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节等作用的电气设备。按它在电气线路中的地位和作用可分为低压配电电器和低压控制电器两大类。5.1常用低压电器

1.开关电器

刀开关

刀开关是一种手动电器又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源或用来使电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停止。刀开关主要由静插座、触刀片、操作手柄和绝缘底板组成，如图所示。

组合开关

组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开关，组合开关的操作手柄是平行于安装平面的平面内向左或向右转动。组合开关主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型三相笼式异步电动机的起动、停止、正反转或局部照明，如图所示。

低压断路器

低压断路器又称自动空气断路器或称自动空气开关。它除能完成接通和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、过载、失压等进行保护，同时也可以用于不频繁地起停电动机，见图。

2.按钮

控制按钮是一种手动且一般可以自动复位的主令电器，一般情况下，它远距离的控制接触器、继电器等电器，也可用于电气联锁等线路中。控制按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等部分组成。下图为按钮的结构与符号。

3.熔断器

熔断器是一种用于过载与短路保护的电器。它具有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠、价格低等优点，在强电、弱电系统中广泛应用。熔断器主要由熔体、放置熔体的绝缘管、触头及绝缘底板（底座）等部分组成。常见的熔断器有半封闭插入式的瓷插式熔断器和无填料密封管式的螺旋式熔断器。外形结构及符号见图所示RC1A系列瓷插式熔断器RL1螺旋式熔断器及熔断器的符号

熔断器的主要技术参数有额定电压、额定电流和极限分断能力。额定电压指熔断器长期工作时能够正常工作的电压。额定电流指熔断器长期工作时允许通过的最大电流。极限分断能力指熔断器在规定的额定电压下能够分断的最大电流值。

4.交流接触器

交流接触器的结构及参数接触器是用来频繁地接通或分断带有负载的主电路或大容量的控制电路，并可实现远距离的自动控制。它的主要控制对象是电动机，也可以用于控制电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。交流接触器主要由触头系统、电磁系统、灭弧系统三部分组成。见图：

交流接触器的触点分主触点和辅助触点两种。主触点一般比较大，接触电阻较小，用于接通或分断较大的电流，常接在主电路中；辅助触点一般比较小，接触电阻较大，用于接通或分断较小的电流，常接在控制电路（或称辅助电路）中。

交流接触器的工作原理:交流接触器的工作原理是当吸引线圈两端加上额定电压时，动、静铁芯间产生大于反作用弹簧弹力的电磁吸力，动、静铁芯吸合，带动动铁芯上的触头动作，即常闭触头断开，常开触头闭合；当吸引线圈端电压消失后，电磁吸力消失，触头在反弹力作用下恢复常态。

交流接触器的选择主要考虑主触头的额定电压、额定电流、辅助触头的数量与种类、吸引线圈的电压等级、操作频率等。交流接触器的选择:

交流接触器的图形和文字符号为：

5.继电器

继电器是一种根据输入信号的变化来接通或断开电路，以实现对电路的控制和保护作用的自动切换电器。继电器一般不直接控制主电路，而实现控制逻辑。继电器分类：

①根据动作原理可分为：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式和热继电器；②根据用途可分为控制继电器和保护继电器；③根据反映的不同信号可分为电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器和压力继电器等。

(1)电磁式继电器

电磁式继电器是用较小电流控制较大电流的一种自动开关。一般由电磁系统、触头系统、调节系统等组成。1）电流继电器电流继电器的线圈串接于电路中，根据线圈电流的大小而动作。这种继电器的线圈导线粗匝数少、线圈阻抗小。电流继电器的图形和文字符号见图。

电压继电器线圈匝数多，导线细，工作时并联在回路中，根据线圈两端电压的大小接通或断开电路。电压继电器的图形和文字符号见图。a）过电压继电器b）欠电压继电器2）电压继电器3）中间继电器

中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。中间继电器的图形和文字符号见图。

(2)时间继电器

时间继电器用来按照所需时间间隔，接通或断开被控制的电路，以协调和控制生产机械的各种动作。时间继电器分类：按构成原理有：电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式和数字式等。按延时方式分：通电延时型、断电延时型。

1)直流电磁式时间继电器这种继电器铁心上增加了一个阻尼铜（铝）套。由电磁感应定律可知在继电器通断电过程中铜套内将感生涡流，它将阻碍穿过铜（铝）套的磁通变化，因而对原吸合磁通起了阻尼作用。

当继电器吸合时，由于衔铁开始时处于释放位置，气隙大、磁阻大、磁通小、铜（铝）套阻尼作用相对也小，因此铁心闭合时的延时不显著。相反当继电器断电时，铜（铝）套阻尼作用大，因此这种继电器仅用作断电延时。

2)空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器见下图，它的延时范围宽，用作断电延时时，可以使常开触点延时断开、常闭触点延时闭合。用作通电延时时，可以使常开触点延时闭合、常闭触点延时断开。a)通电延时型

b)断电延时型1-线圈2-铁心3-衔铁4-复位弹簧5-推板6-活塞杆7-杠杆8-塔形弹簧9-弱弹簧10-橡皮膜1-1空气室壁12-活塞13-调节螺栓14-进气孔15-微动开关16-微动开关JS7-A系列时间继电器动作原理图下图为时间继电器图形及文字符号。

a)线圈一般符号b)通电延时线圈c)断电延时线圈d)延时闭合常开触点e)延时断开常闭触点f)延时断开常开触点g)延时闭合常闭触点h)瞬时常开触点i)瞬时常闭触点(3)热继电器

热继电器是利用电流的热效应来推动动作机构使触头系统闭合或分断的保护电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。热继电器分类：双金属片式：利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作。热敏电阻式：利用电阻值随温度变化而变化的特性制成的热继电器。易熔合金式：利用过载电流发热使易熔合金达到某一温度值时，合金熔化而使继电器动作。双金属片式热继电器结构原理图：1，2-主双金属片；3，4-加热元件；5-导板；6-温度补偿片；7-推杆；8-动触头；9-静触头；10-螺钉；热继电器图形及文字符号见图：

热继电器在投入使用前，必须对热继电器的整定电流进行调整，以保证热继电器的整定电流与被保护电动机的额定电流匹配。选用时应按电动机的具体工作情况确定。对于长期稳定工作的电动机可按电动机的额定电流选用热继电器。即：,其中，IeR是热继电器热元件的额定电流,IeD是电动机的额定电流。

6.行程开关

行程开关也称为位置开关，主要是利用生产设备某些运动部件的机械位移而碰撞位置开关，使其触头动作，将机械信号变为电信号，接通或关断某些控制电路的指令，以实现对机械运动的电气控制。行程开关的结构与符号见图

行程开关的工作过程是当机械的运动部件撞击触杆时，触杆下移使常闭触点断开，常开触点闭合；当运动部件离开后，在复位弹簧的作用下，触杆回复到原来位置，各触点恢复常态。行程开关有两种类型：直动式（按钮式）和旋转式。其结构基本相同，由操作头、传动系统、触头系统和外壳组成,主要区别在传动系统。

5.2常用基本电气控制电路

1.点动控制电路

所谓点动，即按下按钮时接触器线圈得电，松开按钮接触器线圈失电。下图是基本的点动控制线路。KMFRSB点动控制线路动作原理为，按住按钮SB→接触器KM线圈得电，电路被接通；松开按钮SB→接触器KM线圈失电，电路被断开。

2.自锁控制电路

所谓自锁控制，即松开起动按钮后接触器能够自己保持通电的控制。这种线路是在点动控制电路中增加了一个常闭按钮，在常开起动按钮的两端并接了接触器的一对常开辅助触头。基本的自锁控制线路:KM主触头闭合KM辅助常开触头闭合电路接通时自锁控制线路动作原理如下：:按下SB2线圈得电

接触器得电并自锁。

松开SB2，其常开触头恢复分断后，因为接触器的辅助常开触头闭合使控制电路仍保持接通状态，所以接触器继续通电。电路的自锁控制功能是由与起动按钮并联的接触器辅助常开触头完成的，故该触头称为自锁触头。电路断开时，自锁控制线路的动作原理如下:按下SB1KM线圈失电

KM主触头分断KM辅助常开触头断

解除自锁。

松开SB1，其常闭触头恢复闭合后，因为接触器KM的自锁触头在切断控制电路时已经分断，接触器KM仍不能通电。要使线圈重新得电，只有进行第二次起动。3.联锁控制电路

所谓联锁控制，即两接触器相互制约，保证不会同时通电的控制。(1)接触器联锁控制电路联锁控制电路如图所示：

控制线路动作原理如下:(2)双重联锁控制电路显然这种控制线路，既操作方便，又安全可靠，在生产机械的电气控制电路中得到广泛应用。

双重联锁控制电路如图所示：5.3三相异步电动机的控制电路

1.三相异步电动机的起动控制电路

(1)三相异步电动机的直接起动控制电路图为接触器控制电动机直接起动的主电路和控制电路。图a所示为点动控制直接起动线路；b为自锁控制直接起动线路；c和d分别为由手动开关控制和复合按钮控制实现的既可点动，又可自锁的直接起动控制线路。电路均可实现短路和过载保护。

(2)三相异步电动机的Y/Δ降压起动控制电路

星形—三角形（Y—△）降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y—△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。三相异步电动机的Y/Δ降压起动控制电路2.三相异步电动机的运行控制电路

三相异步电动机的正反转控制电路a）主电路b）控制电路

3.三相异步电动机自动往返控制线路

如图所示，在工作台上装有四个行程开关：SQ1、SQ2和SQ3、SQ4分别为工作台右行、左行限位和极限位开关，SB1与SB2分别为电动机正转与反转起动按钮。往返行程可通过移动挡块在工作台上的位置来调节，SQ3、SQ4的常闭触点，起超限急停作用。三相异步电动机的自动往返控制线路

5.4电气原理图的阅读

电气控制系统中各电器元件及其连接线路，可以用一定的图形表示出来，这就是电气控制系统图。1.图形符号和文字符号图形符号和文字符号是根据国家标准规定而用来表示表示电气设备、装置和元件的符号。一个电气系统或一种电气装置总是由各种元器件组成的，同一个电气图上有两个以上作用不同的同一类型电器，为了区别他们，通常在图形符号旁标注不同的文字以区别其名称、功能、状态、特征及安装位置等。

2.电气原理图的组成

电气原理图分主电路和辅助电路两部分。主电路是电气控制线路中大电流通过的部分。辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小，辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。

下图所示为型车床电气控制线路图。、

图下方的1、2、3…等数字是图区的