机电传动控制5控制电器与继电器接触器控制系统①课件

目录·第5章

第5章控制电器与继电器-接触器控制系统

5-1常用控制电器5-2生产机械电气设备的基本控制线路5-3生产机械的继电器-接触器控制线路5-4继电器-接触器控制线路的设计方法5.1常用控制电器与执行电器5.2继电器-接触器控制的常用基本线路5.3继电器-接触器控制线路举例5.4继电器-接触器控制线路设计简介第5章控制电器与继电器-接触器控制系统①熟悉各种电器的工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号；②掌握继电器-接触器控制电路中的基本控制环节和常用的几种自动控制方法；③学会分析较复杂的继电器-接触器控制电路；④学会设计较简单的继电器-接触器控制电路。基本要求5.1常用控制电器与执行电器5.2继电器-接触器控制的常用基本线路5.3继电器-接触器控制线路举例5.4继电器-接触器控制线路设计简介第5章控制电器与继电器-接触器控制系统

①掌握电磁式继电器与接触器的区别；②掌握三相异步电动机启动的控制电路及保护装置。③掌握互锁与连锁的控制方法；④掌握按行程和时间控制的控制方法。①时间继电器的图形符号；②连锁控制的方法与技巧；③控制电路的设计。重点难点5.1常用控制电器与执行电器

5.1.1电器的功能、分类和工作原理

5.1.2开关电器

5.1.3熔断器

5.1.4主令电器

5.1.5接触器

5.1.6继电器

5.1.7其它控制器件主要内容：

常用低压电器的结构原理、图形符号、型号规格、用途5.1.1电器的功能、分类和工作原理

电器就是广义的电气设备

在工业意义上，电器是指：

能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，

实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换、调节的电气设备。

电器：一种能控制电路的设备

最基本的功能——“通”“断”→“开”“关”。一、电器的功能

5.1.1电器的功能、分类和工作原理①按电压等级分

高压电器、低压(交流1200V直流1500V及其以下)电器②按控制对象分低压配电电器、低压控制电器。③按使用系统分

电力系统用电器、自动化通信系统用电器、电力拖动及自动控制系统用电器；④按工作职能分

手动操作电器、自动控制电器(切换、控制、保护)、其他电器(稳压与调压、起动与调速、检测与变换等)⑤按电器组合分

单个电器、成套电器与自动化装置；⑥按有无触点分有触点电器、无触点电器、混合式电器；⑦按使用场合分

一般工业用电器、特殊工矿用电器、农用电器、家用电器、其他场合(如航空、船舶、热带)用电器。二、电器的分类

5.1.1电器的功能、分类和工作原理

电磁机构通常采用电磁铁的形式，

由吸引线圈、铁心和衔铁三部分组成，

其结构形式按衔铁的运动方式,

一般可分为直动式和转动式(拍合式)两种。三、电磁式电器的工作原理

2、电磁机构(1)电磁机构的组成5.1.1电器的功能、分类和工作原理直动式电磁机构示意图转动式(拍合式)电磁机构示意图三、电磁式电器的工作原理

2、电磁机构1—衔铁2—铁心3—吸引线圈(1)电磁机构的组成5.1.1电器的功能、分类和工作原理

当吸引线圈通入电流后，产生磁场；

磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力；

衔铁在电磁吸力的作用下产生机械位移，被铁心吸合；

与此同时，衔铁还要受到弹簧的拉力等与电磁吸力方向相反的反力的作用；只有当电磁吸力大于反力时，衔铁才能可靠地被铁心吸住。

电磁机构的特性通常是指吸力特性和反力特性。三、电磁式电器的工作原理

2、电磁机构(2)电磁机构的工作原理5.1.1电器的功能、分类和工作原理2—拧紧释放弹簧时的反力特性1—释放弹簧不变时的反力特性3—放松释放弹簧时的反力特性三、电磁式电器的工作原理

2、电磁机构(2)电磁机构的工作原理反力特性是指弹簧反力F反与工作气隙δ之间的关系。②反力特性电磁机构的反力特性5.1.1电器的功能、分类和工作原理吸力特性和反力特性三、电磁式电器的工作原理

2、电磁机构(2)电磁机构的工作原理③吸力特性和反力特性的配合1-吸合时最小吸力特性2-释放时允许最大吸力特性特性的配合5.1.1电器的功能、分类和工作原理1－衔铁

2－铁心

3－线圈

4－短路环三、电磁式电器的工作原理

2、电磁机构(2)电磁机构的工作原理④交流电磁机构短路环的作用交流电磁铁的短路环5.1.1电器的功能、分类和工作原理三、电磁式电器的工作原理

3、触头系统(1)

触头的结构形式和接触方式触头的结构形式桥式触头(a)(b)指形触头(c)触头的接触方式点接触(a)线接触(b)面接触(c)5.1.1电器的功能、分类和工作原理三、电磁式电器的工作原理

3、触头系统(2)

电弧的产生与灭弧装置触头分断时，在刚出现断口之际，由于两触头间距离极小，其间将形成很强的电场，使阴极中的自由电子溢出到气隙中并向阳极加速运动，这称为场致发射。在电场作用下，大量带电粒子作定向运动形成电流，于是绝缘的气体就变成了导体，致使两个触头间出现强烈的火花，这就是所谓“电弧”。是一种气体放电现象。常用的灭弧方法有:

①双断口灭弧；②磁吹灭弧；③金属栅片灭弧。5.1.1电器的功能、分类和工作原理1—动触点2—静触点3—电弧三、电磁式电器的工作原理

3、触头系统(2)

电弧的产生与灭弧装置①双断口灭弧(电动力吹弧)双断口灭弧示意图5.1.1电器的功能、分类和工作原理金属栅片灭弧示意图1－金属栅片2－触头3－电弧三、电磁式电器的工作原理

③金属栅片灭弧(2)

电弧的产生与灭弧装置3、触头系统5.1.2开关电器刀开关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。有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。选用时主要考虑：

①回路额定电压、②长期工作电流、③短路电流等因素。刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负荷电流。用于直接起停3kW及以下的三相异步电动机时，刀开关的额定电流必须大于电动机额定电流的3倍。一、刀开关5.1.2开关电器1、刀开关1—上胶盖2—下胶盖3—触刀座4—触刀5—瓷柄6—胶盖紧固螺帽7—出线端子8—熔丝9—触刀铰链10—瓷底座11—进线端子1－静插座2－手柄3－触刀4－铰链支座5－绝缘底板2、开起式负荷开关（胶壳开关）一、刀开关开起式负荷开关示意图刀开关结构示意图5.1.2开关电器一、刀开关5.1.2开关电器二、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。主要用于：接通或切断电路、换接电源；控制小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反转；

控制局部照明；有若干个分别装于数层绝缘件内的动触片和静触片：静触片固定在绝缘垫板上；动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。5.1.2开关电器

低压断路器又叫自动空气开关或自动开关。

特点当电路发生短路、过载、欠电压等故障时，能够自动切断电路，起到保护作用。

结构

主要由触点系统、操作机构和保护元件三部分组成。

原理主触点靠操作机构（手动或电动）来闭合。电磁脱扣器起短路保护和过流保护的作用。欠压脱扣器起欠压保护作用。热脱扣器起过载保护的作用。三、低压断路器1—弹簧9—弹簧2—主触点3—传动杆4—锁扣5—轴7—杠杆6—电磁脱扣器8—衔铁10—衔铁11—欠压脱扣器12—双金属片13—发热元件5.1.2开关电器三、低压断路器欠压脱扣器正常时，衔铁是吸住的；欠压时，衔铁释放往上而顶开锁扣。低压断路器结构示意图热脱扣器正常时，双金属片不弯曲；过载时，双金属片往上而顶开锁扣。欠(零)电压保护过载保护短路(过电流)保护电磁脱扣器正常时，衔铁是释放的；短路时，衔铁往上吸而顶开锁扣。5.1.2开关电器三、低压断路器5.1.2开关电器刀开关的图形符号低压断路器的图形符号组合开关的图形符号四、开关的图形符号5.1.3熔断器熔断器是一种利用物质过热熔化的性质制作的保护电器。熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两部分组成。当电路正常即电流为熔体的额定电流时，熔体长期不熔断；当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。当电路发生严重过载时，熔体在较短时间内熔断；一、熔断器的结构及工作原理熔断器的安秒特性电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性。

流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。

Ir为熔体的额定电流即熔体长期不熔断电流。5.1.3熔断器1－熔丝2－动触头3－瓷盖4－石棉带5－静触头6－瓷座瓷插式熔断器1－瓷帽2－金属管3－指示器4－熔管5－瓷套6－下接线端7－上接线端8－瓷座螺旋式熔断器①RC1A系列瓷插式熔断器②

RL6系列螺旋式熔断器③RM10系列无填料封闭管式熔断器④RT12系列有填料封闭管式熔断器⑤RLS2系列螺旋式快速熔断器二、常用的熔断器5.1.3熔断器二、常用的熔断器瓷插式熔断器螺旋式熔断器有填料式熔断器无填料密封式熔断器5.1.3熔断器二、常用的熔断器快速熔断器自恢复熔断器5.1.3熔断器照明等线路：一台电动机：多台电动机：4.熔断器额定电流的选择

熔断器额定电流≤熔体额定电流1.类型选择2.额定电压的选择3.熔体额定电流的选择三、熔断器的选择四、熔断器的符号5.1.4主令电器

按钮是发出控制指令和信号的电器开关，是一种手动且一般自动复位的主令电器。按钮结构示意图1－按钮帽2－复位弹簧3－动触头4－常闭触头5－常开触头一、按钮按钮的图形符号及文字符号复式触头常开触头常闭触头5.1.4主令电器一、按钮LA2、LA4系列按钮开关LA19系列按钮开关LA18系列按钮开关5.1.4主令电器1—顶杆2—弹簧3—常闭触点4—触点弹簧5—常开触点位置开关主要用于将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。二、位置开关直动式行程开关示意图行程开关的符号复式触头常开触头常闭触头结构原理图外形图1、行程开关5.1.4主令电器二、位置开关1、行程开关5.1.4主令电器LJ2系列晶体管接近开关电路原理图二、位置开关2、接近开关接近开关的符号5.1.4主令电器二、位置开关2、接近开关5.1.4主令电器三、万能转换开关结构示意图图形及文字符号万能转换开关示意图万能转换开关是由多组相同结构的开关元件叠装而成，用以控制多回路的一种主令电器。由凸轮机构、触头系统和定位装置等部分组成。5.1.4主令电器三、万能转换开关5.1.4主令电器主令控制器用于较为频繁地切换复杂的多回路控制电路。主令控制器的符号与万能转换开关相似。四、主令控制器1、7—凸轮块；2—接线柱；3—静触点；4—动触点；5—支杆；6—转动轴；8—小轮；9—复位弹簧主令控制器结构示意图5.1.4主令电器四、主令控制器5.1.4主令电器凸轮控制器用于起重设备和其它电力拖动装置中，直接控制中小型绕线式异步电动机的各种工作状态。凸轮控制器的符号与万能转换开关相似。五、凸轮控制器1-静触点；2-动触点；3-触头弹簧；4-复位弹簧；5-滚子；6-绝缘方轴；7-凸轮5.1.4主令电器五、凸轮控制器5.1.4主令电器结构示意图图形及文字符号万能转换开关图形表示法列表表示法组合开关(转换开关)主令控制器凸轮控制器5.1.4主令电器主令电器应用举例SA2(主钩控制)触点状态表主令控制器SA2①20/5t桥式起重机控制电路5.1.4主令电器主令电器应用举例①20/5t桥式起重机控制电路

注意：QM→SAQM1(副钩控制)触点状态表QM1凸轮控制器5.1.4主令电器主令电器应用举例①20/5t桥式起重机控制电路

注意：QM→SAQM2(小车控制)触点状态表QM2凸轮控制器5.1.4主令电器主令电器应用举例①20/5t桥式起重机控制电路

注意：QM→SAQM3(大车控制)触点状态表QM3凸轮控制器5.1.4主令电器主令电器应用举例①20/5t桥式起重机控制电路

QM1(副钩控制)触点状态表

注意：QM→SA5.1.4主令电器主令电器应用举例②10t桥式起重机控制电路注意图中存在什么问题？5.1.4主令电器②10t桥式起重机控制电路凸轮控制器状态表注意图中存在什么问题？主令电器应用举例5.1.5接触器接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路，实现远距离自动控制的电器元件。接触器还具有失压（或欠压）保护功能。交流接触器的组成：①电磁机构

由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成。②触头系统

包括主触头和辅助触头。

主触头用于主电路的负载通断；辅助触头用于控制电路的电气连锁或控制。③灭弧装置

根据容量大小采用不同的结构。④其他部件

包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构及外壳等。一、交流接触器5.1.5接触器CJ10-20型交流接触器

1－灭弧罩2－触头压力弹簧片3－主触头4－反作用弹簧5－线圈6－短路环7－静铁心8－弹簧9－动铁心10－辅助常开触头11－辅助常闭触头一、交流接触器5.1.5接触器1—主触点(三对或四对常开)

2—辅助常闭触点(两对)

3—辅助常开触点(两对)4—吸引线圈5—动铁心6—静铁心一、交流接触器交流接触器结构示意图5.1.5接触器一、交流接触器5.1.5接触器二、直流接触器直流接触器的工作原理与交流接触器相同；直流接触器的结构与交流接触器基本相同。

相同之处：由四部分组成：①电磁机构；②触头系统；③灭弧装置；④其他部件。

不同之处：各部分的具体结构与交流接触器有区别。如：CZ0系列直流接触器150A及其以下电流等级的为立体布置的整体式结构，250A及其以上电流等级的为平面布置的整体式结构，它们均采用U形转动式的电磁机构，且铁心和衔铁均采用电工软铁制成。5.1.5接触器二、直流接触器5.1.5接触器三、接触器的主要技术数据1、额定电压（指主触点上的额定电压）2、额定电流（指主触点上的额定电流）3、线圈的额定电压4、额定操作频率（指每小时接通次数）5、电寿命和机械寿命6、接触器的图形符号和文字符号5.1.6继电器继电器是一种当输入量变化到某一定值时，其触头(或电路)即接通或分断交直流小容量控制回路的自动控制电器。继电器种类繁多，可以按输入信号、输出形式、工作原理或用途进行区分。几种常用的继电器继电特性曲线一、继电器的特性及种类输入量输出量⑴电磁式继电器⑵时间继电器⑶热继电器⑷速度继电器⑸温度继电器⑹压力继电器⑺液位继电器吸合值x2释放值x1返回系数:k＝x1/x25.1.6继电器电磁式继电器的结构和原理与接触器基本相同；两者的主要区别

继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可以在电量或非电量的作用下动作。

接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。常用的电磁式继电器电流继电器：过电流继电器、欠电流继电器电压继电器：过电压继电器、欠(零)电压继电器中间继电器二、电磁式继电器5.1.6继电器电磁式继电器典型结构1－底座2－反力弹簧3、4－调节螺钉5－非磁性垫片6－衔铁7－铁心8－极靴9－电磁线圈10－触头系统二、电磁式继电器5.1.6继电器电流继电器线圈串联在被测电路中，线圈阻抗小。①过电流继电器：线圈电流高于整定值时动作的继电器当正常工作时，衔铁是释放的；当电路发生过载或短路故障时，衔铁立即吸合，实现保护。②欠电流继电器：线圈电流低于整定值时动作的继电器当正常工作时，衔铁是吸合的；当电路发生电流过低现象时，衔铁立即释放，实现保护。二、电磁式继电器1、电流继电器5.1.6继电器二、电磁式继电器2、电压继电器电压继电器线圈并联在被测电路中，线圈阻抗大。①过电压继电器：线圈电压高于整定值时动作的继电器当电路正常工作时，衔铁是释放的；当电路发生过电压故障时，衔铁立即吸合，实现保护。②欠(零)电压继电器：线圈电压低于整定值时动作的继电器当电路正常工作时，衔铁是吸合的；当电路发生电压过低现象时，衔铁立即释放，实现保护。5.1.6继电器中间继电器在结构上是电压继电器，但触点数多，触点容量比电压继电器大。中间继电器与交流接触器的主要区别是触点数目多，且触点容量小，只允许通过小电流。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。在选用中间继电器时，主要考虑电压等级和触点数目。

二、电磁式继电器3、中间继电器5.1.6继电器二、电磁式继电器3、中间继电器1、电流继电器2、电压继电器5.1.6继电器中间继电器符号电流继电器符号过电流继电器欠电流继电器电压继电器符号过电压继电器欠电压继电器二、电磁式继电器4、电磁式继电器的符号5.1.6继电器三、时间继电器时间继电器是当吸引线圈通电或断电后，其触点经过一定延时再动作的继电器。延时方式：①通电延时型②断电延时型原理分类：①直流电磁式

利用电磁阻尼作用获得延时②空气阻尼式

利用空气阻尼作用获得延时③电子式(晶体管式和数字式)利用电子电路工作特点获得延时④电动机式

利用微型同步电动机带动减速齿轮系获得延时5.1.6继电器三、时间继电器(a)

线圈一般符号(b)

通电延时线圈(c)

断电延时线圈(d)

延时闭合常开触头(e)

延时断开常闭触头(f)

延时断开常开触头(g)

延时闭合常闭触头(h)

瞬动常开触头(i)

瞬动常闭触头时间继电器的图形符号时间继电器的文字符号：KT5.1.6继电器三、时间继电器时间继电器结构分类动作表通电延时型线圈延时闭合常开触头延时断开常闭触头瞬动常开触头瞬动常闭触头通电时延时t秒闭合延时t秒断开立即闭合立即断开断电时立即断开立即闭合立即断开立即闭合断电延时型线圈延时断开常开触头延时闭合常闭触头瞬动常开触头瞬动常闭触头通电时立即闭合立即断开立即闭合立即断开断电时延时t秒断开延时t秒闭合立即断开立即闭合5.1.6继电器三、时间继电器直流电磁式时间继电器只能直流断电延时。1、直流电磁式时间继电器1－阻尼铜套2－电磁线圈阻尼铜套工作原理示意图5.1.6继电器三、时间继电器2、空气阻尼式时间继电器JS7-A系列时间继电器动作原理1－线圈4－反力弹簧7－杠杆10－橡皮膜13－调节螺杆2－铁心5－推板8－塔形弹簧11－空气室壁14－进气孔3－衔铁6－活塞杆9－弱弹簧12－活塞15、16－微动开关断电延时型通电延时型瞬动触头延时触头电磁机构延时机构5