常用低压电器及控制电路用

常用低压电器及控制电路用第1页/共102页2教学参考书和要求：教学参考书：(1)常用低压电器原理及其控制技术王仁祥编著，机械工业出版社(2)电气控制基础与可编程控制器应用教程

高溥主编，西安电子科技大学出版社要求：掌握常用低压电器的原理、功能。做到能够正确选择使用与控制系统相关的一些常用低压电器。第2页/共102页3第0章电器控制技术概述

低压电器简介基本控制环节电动机的保护控制电路综合举例第3页/共102页40.1低压电器简介低压电器指工作在交流1000V或者直流1200V额定电压以下的电路中的电器。作用：实现对电路或非电对象的通断切换、控制、检测、保护、变换和调节等。第4页/共102页50.1低压电器简介常用低压电器的分类：控制电器：用于控制电路，如接触器（交、直流接触器）、继电器（时间继电器、热继电器）等。配电电器：用于分配电能，如开关、熔断器等。执行电器：用于完成所要求的动作，如电磁阀、执行机构等。其它电器：变频器、智能电器等。第5页/共102页6作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻参数：最主要参数为熔体的额定电流分类：

0.2常用低压电器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM快速熔断器RS自恢复熔断器FU文字符号ＦＵ0.2.1熔断器（保险丝/管）第6页/共102页7瓷插式熔断器0.2.1熔断器第7页/共102页8螺旋式熔断器0.2.1熔断器第8页/共102页9有填料式熔断器0.2.1熔断器第9页/共102页10无填料密封式熔断器0.2.1熔断器第10页/共102页11快速熔断器0.2.1熔断器第11页/共102页12自恢复熔断器0.2.1熔断器第12页/共102页130.2.2刀开关俗称“闸刀”，是一种手动电器。安装时，手柄要朝上。用于控制容量小于7.5KW的电机。

分类：

按刀的级数分:单极、双极和三极

按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置

按刀的转换方向分为：单掷和双掷

按接线方式分为：板前接线和板后接线

按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作

按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器作用：隔离电源，不频繁通断电路第13页/共102页141.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）

作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。

结构图和符号：刀开关的文字符号为Q或QS。

Q或QS0.2.2刀开关第14页/共102页15第15页/共102页16第16页/共102页170.2.2刀开关2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。第17页/共102页183.负荷开关(1)开启式负荷开关用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。分类：单相双极和三相三极两种0.2.2刀开关第18页/共102页19第19页/共102页203.负荷开关(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）

作用：手动通断电路及短路保护。0.2.2刀开关第20页/共102页210.2.3接触器第21页/共102页22第22页/共102页23触头系统：主触头、辅助触头

常开触头（动合触头）

常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧（1）结构

1.交流接触器

第23页/共102页24交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置第24页/共102页25~~~线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机(2)交流接触器原理动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源第25页/共102页26工作原理:当线圈通电时，常闭触头断开常开触头闭合当线圈断电时，常开触头恢复断开常闭触头恢复闭合第26页/共102页27用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。2.直流接触器

第27页/共102页283.接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头——用于主电路（如果流过的电流过大，需加灭弧装置）接触器辅助触头——用于控制电路（流过的电流很小）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。常开常闭第28页/共102页29额定电压

交流接触器：127、220、380、500V直流接触器：110、220、440V交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250

400、600A直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A额定电流

吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V直流接触器：24、48、220、440V4.接触器的主要技术指标

第29页/共102页30

根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；

接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；5.接触器的使用选择原则第30页/共102页310.2.4继电器第31页/共102页32作用：控制、放大、联锁、保护和调节分类：按用途分：控制和保护继电器按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器

特点：额定电流不大于5A0.2.4

继电器第32页/共102页331.继电器

继电器和接触器的工作基本原理一样。主要区别：⑴接触器的主触点可以通过很大电流，而继电器的触点只能通过小电流。所以，继电器只能用于逻辑控制电路。⑵继电器要比接触器动作要快很多，因此继电器常被用来快速动作的回路中，如继电保护等。中间继电器电压继电器电流继电器时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）…...继电器类型：过压继电器欠压继电器第33页/共102页342.继电器的原理结构动作过程线圈通电衔铁吸合动片触点闭合

常开触点线圈衔铁弹簧触点公共端磁轭动片

常闭触点第34页/共102页353.继电器有关符号：继电器线圈继电器触点继电器应用对象：逻辑控制回路。继电器技术指标：额定工作电压、触点额定电压/额定电流、触点数目等。带指示灯的继电器常开常闭第35页/共102页36发热元件0.2.5热继电器1.结构：常闭触头双金属片I2.工作原理：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板第36页/共102页37热继电器的结构和动作第37页/共102页383.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FRFR热继电器应用对象：电机过流(过载)保护。热继电器技术指标：额定工作电压、触点额定电压/额定电流等。第38页/共102页390.2.6时间继电器时间继电器主要实现延时接通、延时断开等功能。通电延时(接通/断开——缓吸)继电器：断电延时(接通/断开——缓放)继电器：1.图形符号第39页/共102页402.空气阻尼式时间继电器的工作原理阻尼腔常开触头延时闭合常闭触头延时打开线圈衔铁常闭触头常开触头线圈通电衔铁吸合（向下）连杆动作瞬动触头动作延时触头延时动作动作过程瞬动触点延时触点第40页/共102页41时间继电器触头类型断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开第41页/共102页420.2.7控制按钮常开按钮电路符号SB复合按钮复合按钮把常开按钮和常闭按钮做在一起。常闭按钮电路符号SB第42页/共102页43按钮的结构和动作第43页/共102页44第44页/共102页450.2.8行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。原理结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开触头ST常闭触头电路符号ST第45页/共102页461-推杆2-弹簧

3-动断触头4-动合触点直动式行程开关滚轮式行程开关1-滚轮2-上转臂3、5、11-弹簧

4-套架

6-滑轮

7-压板

8、9-触点

10-横板微动式行程开关1.推杆

2.弹簧

3.压缩弹簧4.动断触点

5.动合触点第46页/共102页47

0.2.9接近开关接近开关可以替代行程开关高频振荡式：金属物质接近时控制高频振荡器起或停霍尔式：磁敏元件与磁铁超声波式：发射超声波和接收超声波差动线圈式：检测金属物质涡流和磁场变化永磁式等：磁铁和干簧继电器常开(动合)触头ST常闭(动断)触头电路符号ST第47页/共102页48

0.2.10转换开关

转换开关是选择开关，主要用于电路的切换。例如三相电压表切换、电流表的切换、手－自动切换、远方(集中)－就地－停止切换等电气符号第48页/共102页49

0.2.11低压断路器

功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失

压时自动分断电路。

特点：操作安全，分断能力较高。

分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）

结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。第49页/共102页50断路器名称：又叫自动空气开关作用：既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载和短路保护电流电磁系统电压电磁系统结构：脱扣系统触头系统弹簧系统QF×××第50页/共102页51低压断路器的结构和动作第51页/共102页52工作原理:过流脱扣器在正常情况下与衔铁分离的，严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护作用。欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保护。电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。第52页/共102页53常用电气图形、文字符号表SB位置开关一般三极电源开关符号符号名称图形符号名称图形符号低压断路器QSQF常闭常开转换开关SQSA停止起动控制按钮接触器主触点线圈辅助触点KMFR热继电器第53页/共102页540.3简单的接触器控制开关自保持停止按钮起动按钮ABCM3~特点：小电流控制大电流第54页/共102页55单向自锁运行控制演示第55页/共102页56电机起动、停止（点动控制、连续运行、多地点控制、顺序控制等）电机正反转控制行程控制时间控制速度控制

……1.基本控制环节0.4电动机控制电路第56页/共102页57电气控制系统图将控制电路中的各种电器元件和连接按照一定的图形符号与文字符号表达出来的图形就是电气控制系统图。

电气控制系统图包括电气原理图、电器元件布置图和电气接线图等。第57页/共102页58电气控制系统图绘制原则：

(1)所有元件均按照国标的图形符号和文字符号表示；

(2)主电路与辅电路分开画；

(3)同一元件的不同部分可绘制在不同位置，但必须使用统一文字符号表示；

(4)所有电器的可动部分均按照没有通电或者无外力的状态下画出；

(5)尽量减少线条和避免线条交叉；

(6)层次分明。电气控制系统图第58页/共102页592.异步机的直接起动——点动控制M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB动作过程按钮松开线圈（KM）断电触头（KM）打开

电机停转。按下按钮（SB）

线圈（KM）通电触头（KM）闭合电机转动；控制电路主电路接触器控制系统可分为：主电路和控制电路两部分第59页/共102页60电动机的点动控制演示第60页/共102页613.异步机的直接起动——电机连续运行KM自保持自保持的作用按下SB2按钮，线圈(KM)通电，电机起动；同时，辅助触头(KM)闭合，即使按钮松开，线圈仍保持通电状态，电机连续运转。按下SB1按钮，线圈(KM)断电，电机停转KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起动按钮停车按钮第61页/共102页62KMSB1KMSB2KHFRM3~ABCKMFUQS4.异步机的直接起动——有过载保护发热元件热继电器触头当电路电动机过载时，热继电器常闭触点断开，发热元件将接触器线圈断电而使主触点断开，电动机停转。第62页/共102页63举例：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB1乙方法：采用两个起动、两个停止按钮，两起动按钮并联，两停止按钮串联。5.多地点控制乙地甲地SB1乙第63页/共102页64方法一：用复合按钮6.点动/连续运行_1SB3：点动SB2：连续运行控制关系该电路缺点：动作不够可靠。KMSB1KMSB2FRSB3QSFRM3~ABCKMFU主电路控制电路第64页/共102页656.点动/连续运行_2方法二：加中间继电器(KA)。控制关系SB：点动SB2：连续运行SBKASB1KA_1SB2FRKMKA_2M3~ABCKMFUFR第65页/共102页66

以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行KMSB1KMSB2KHSB思考不能点动！第66页/共102页677.电机的正反转控制_1KMFKMFSB1SBFKHKMRKMRSBRM3~ABCKMFFUQSKHKMR该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成相间短路!!!SBR反转停车SB1操作过程：SBF正转反转按钮正转按钮第67页/共102页68注意：

该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。

SB2和SB3不能同时按下，否则会造成短路！第68页/共102页697.电机的正反转控制_2互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两接触器同时工作造成主回路短路。KMRM3~ABCKMFFUQSKH互锁KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMFKMR第69页/共102页70第70页/共102页718.电机的复杂控制电路第71页/共102页72⑴行程控制_1KMRM3~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限位开关。正程逆程BA第72页/共102页73⑴行程控制电路_2

控制回路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）第73页/共102页74⑴行程控制_3——自动往复运动电机正程逆程工作要求：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回第74页/共102页75电机STaSTbKMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自动往复运动控制电路限位开关采用复合式开关。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53页第75页/共102页769.定时控制时间继电器定时类型：钟表式空气式电子式阻容式数字式。。。。。。。。第76页/共102页77KMFUQSKHA'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'KM-定时控制--举例：主电路（1）电机的Y－起动KM-Y闭合，电机接成Y形；KM-闭合，电机接成形。电机绕组第77页/共102页78KMFUQSKH电机A'xB'yC'zKM-YKM-主电路接通电源延时KTKM-KM-YY转换完成SB2KMKTKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动控制电路KH第78页/共102页79控制要求：起动：先起M1，延时10秒后起M2（2）顺序控制M1M2第一条皮带第二条皮带皮带运输机的控制电路第79页/共102页80顺序控制电路1两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。FUKM2KH2ABCFUM3~ABCKM1KH1M3~主电路KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM1SB1SB2KH1KM1控制电路第80页/共102页81不可以

!主触头(KM1)负荷过重。两电机要各自独立控制！M3~KM1KHKM2KHM3~主电路KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1控制电路这样实现顺序控制可不可以?第81页/共102页82顺序控制电路2：M1起动后，M2延时起动。SB2KM1KT

KM2

延时

KM2

M1起动KTM2起动主电路同前控制电路KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KM2KT第82页/共102页83KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT

实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路是否可以？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。第83页/共102页840.5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：加热继电器第84页/共102页85M3~ABCKMFUQS主电路KMSB1KMSB2控制电路0.5.1失压保护：采用继电器、接触器控制继电器、接触器线圈电压<85%时，触头自动断开，可避免烧坏电机电源停电后再来电时，可避免电机自动起动而伤人。第85页/共102页860.5.2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，既要躲开起动电流，又要在短路时起保护作用。IF选择公式如下：一般电机：第86页/共102页87KMSB1KMSB2KH电机过载运行使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器不熔断，应增加热继电器，进行过载保护。M3~ABCKMFUQSKH0.5.3过载保护：1.加热继电器热继电器的热元件热继电器触头第87页/共102页88作用：可实现短路、过载、失压保护。2.自动空气断路器（自动开关）结构：过流脱扣器欠压脱扣器工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。第88页/共102页890.6速度控制动触点静触点外环工作原理

速度继电器的轴由电动机带动，其外环转动到一定速度时，撞击动触点，使常开触点闭合，常闭触点打开。速度继电器第89页/共102页90速度控制－反接制动电路M3~KM1RKM2KM1SB1KSKM2KM2SB2KM1KM1SB1KM2KS正常工作时，KM1通电，电机正向运转，速度继电器(KS)常开触头闭合；停车时，按SB1，KM1断电，KM2通电，开始反接制动，当电机的速度接近零时，KS打开，电机停止运转，反接制动结束。限流电阻SB2：起动，SB1：停止第90页/共102页91例(1)----运料小车的控制设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：

到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。

到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。2.有过载和短路保护。3.小车可停在任意位置。

电机正程逆程BA0.7控制电路综合举例第91页/共102页92运料小车控制电路M3~ABCKMFFUQSKHKMRSTa、STb为A、B两端的限位开关

KTa、KTb为两个时间继电器

主回路KMFKHKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR38页第92页/共102页93该电路的问题：小车在两极端位置时，不

能停车。动作过程SBFKMF小车正向运行至A端撞STaKTa延时2分钟KMR小车反向运行至B端撞STbKTb延时2分钟KMF小车正向运行……如此往反运行。KMFKMFKHKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR第93页/共102页94加中间继电器（KA）实现任意位置停车的要求KMFKMFSBFKMRKHSTaSTaKTaS