17- 继电接触器控制系统

16.1常用低压控制电器16.2三相异步鼠笼式电动机的基本控制16.3行程控制16.4时间控制16.5应用举例第16章继电接触器控制系统1学习目标掌握常用低压控制电器的结构、功能和用途；掌握自锁、联锁的作用和方法；掌握过载、短路和失压保护的作用和方法；掌握基本控制线路的组成、作用和工作过程，

能读懂简单的控制线路，能设计简单的控制线路。216.1常用低压控制电器16.1.1手动电器16.1.2自动电器316.1常用低压控制电器低压控制电器手动电器自动电器闸刀开关组合开关按钮……接触器继电器熔断器行程开关中间继电器时间继电器热继电器……416.1.1手动电器电路符号：Q1.闸刀开关作用：通常用来接通和断开电源（做电源隔离开关）分类：单极、双极、三极

通常电源的进线要接在静触头，负载接在另一

侧。这样，当切断电源时，触刀不带电。562.组合开关作用：常用作电源引入开关，也可以用来直接启动

和停止小容量的电动机。7工作过程：转动手柄

转轴转动（动触电和转轴固定）

转动动触点，静触点不动，顺时针转过90°

动静触点接触在一起，接通电源。

再顺时针转过90°，动静触点分开。电路符号：Q893.按钮作用：用于控制电路的接通或断开。结构：在常态下：上面的一对触点接通，称为常闭触点。

下面的一对触点断开，称为常开触点。常开触点常闭触点10按下按钮：动作过程：松开按钮：常闭触点先断开，常开触点后闭合。常开触点先断开，常闭触点后闭合。111213常开(动合)按钮电路符号SB复合按钮常开按钮和常闭按钮做在一起。常闭(动断)按钮SBSB141.交流接触器结构：作用：用于接通和断开电动机或其他电气设备的主电路。电磁铁触点铁心吸引线圈静铁心动铁心主触点（3对）常开辅助触点常开常闭16.1.2自动电器15主触点做成桥式：

为了减小每个断点上的电压。每个触点有两个断点，主触点是连动的。

吸引线圈：引出两个接线端子通过按钮接在电源上。16主触点能通过比较大的电流，接在电机的主电路中，辅助触点通过的电流较小，接在电机的控制电路中。主触点和辅助触点固定在绝缘架上，与动铁心一起动作。17~~~线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源18接触器电路符号：接触器线圈接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）常开常闭接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）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。KMKMKMKM192021简单的接触器控制ABCM3~刀闸接入电源自锁停止按钮起动按钮特点：小电流控制大电流。22国产交流接触器的发展思政要素23我国在交流接触器研究方面起步较晚，发展迅速：经过几个阶段的产品发展，相较初代的仿前苏联产品，如今国产交流接触器寿命可达数百万次以上，而体积不到初始的1/4。新一代交流接触器：在产品技术创新、新材料、智能控制技术上寻求新的突破。新一代交流接触器24一种直动式交流接触器结构示意图结构优化将电磁系统的结构参数作为优化变量，合理调节吸反力配合特性，可以有效减少闭合过程中铁心碰撞和触头弹跳，提供接触器的电寿命。新一代交流接触器25斜极面铁心结构结构创新福州大学提出了一种新型的斜极面铁心结构的交流电磁系统；这类电磁系统在线圈通电后产生的慈利县垂直与铁心端面，在同一气隙下，其磁力线有效路径缩短，气隙磁导大幅增加，所需励磁磁势减小，可减小铜和铁的用量。新一代交流接触器26新型电磁系统结构图新型操作机构双线圈结构：主线圈和辅助线圈均采用直流励磁，吸合时主线圈通电，吸合完成后切换低压直流保持，分断时分别给两个线圈通入方向相反的强激磁电流，使动、静铁心之间产生电磁斥力，快速分断。新一代交流接触器27新型电磁系统结构图新型操作机构涡流斥力结构：通过电容放电，在短时间内产生巨大的涡流斥力，使触头快速动作，配合控制系统可以大幅度提升零电流分段成功率。2.中间继电器继电器和接触器的主要区别在于，触发器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。结构：电磁铁铁心静铁心动铁心吸引线圈触点常开常闭若干对工作原理：同交流接触器。作用：符号：线圈常开常闭触点KAKAKA2829热元件3.热继电器结构：常闭触头双金属片I扣板30I热元件电动机过载时

转速降低热元件一段电阻不大的电阻丝

n0-n增大

I2增大

I1增大

电阻丝发热热元件要串联在主电路中。31I双金属片双金属片两种具有不同线膨胀系数的金属片。

受热时，双金属片的膨胀程度不同，下层的膨胀系数大，下层的膨胀程度大于上层，双金属片向上弯曲，使扣板托扣，触点动作。常闭触点接在控制电路中。32I工作原理：主电路电流超过额定值

电阻丝发热

双金属片受热膨胀

向上弯曲

双金属片与扣板托扣

弹簧带动扣板将常闭触点断开

断开控制电路

断开主电路33应用：用于电动机的过载保护。

由于热惯性，热继电器不能用作短路保护

（发生短路时，要求电路立即断开，而热继电器不能立即动作。）特点：

电动机起动或短时过载时，虽然电路电流大，但热继电器不会动作，可避免电动机不必要的停车。34热继电器的符号热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR热继电器的技术指标整定电流：热元件中的电流超过此电流20%时，热继电器应在20分钟内动作。（整定电流与电动机的额定电流基本一致。）3536374.熔断器作用：用于短路保护（电路中电流过大，熔断）。常用熔断器(a)管式熔断器(b)插式熔断器(c)螺旋式熔断器38电路符号：FU熔体额定电流IF

的选择：3.频繁起动的电机异步电机的起动电流Ist=(5~7)额定电流2.一般电机（稍大）1.无冲击电流的场合（如电灯、电炉）39作用：可实现短路、过载、失压保护。5.自动空气断路器结构：过流脱扣器欠压脱扣器40过流脱扣器欠压脱扣器短路（过载）保护：I

过流脱扣器的线圈产生较强的电磁吸力

衔铁吸下

顶开锁钩

使主触点断开41过流脱扣器欠压脱扣器欠压保护：U严重下降或断电时欠压脱扣器的衔铁被释放

顶开锁钩

使主触点断开4243用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。作用：结构：跟按钮类似。但：按钮是手动电器，需手动按下

按钮帽；行程开关是自动电器，根据运

动部件的位移量信号而动作。6.行程开关44动作过程：行程开关受压时动作：常闭触点先断开；

常开触点后闭合。撞块被释放时：常开触点先断开；

常闭触点后闭合。常开触点电路符号：STST常闭触点分类：撞块式和滚轮式等联动4546时间继电器定时类型：钟表式空气式电子式阻容式数字式7.时间继电器。。。。。。。。47空气式时间继电器作用用于电路的时间控制。结构电磁铁铁心静铁心动铁心吸引线圈触点延时触点瞬时触点气室活塞杆延时机构伞型活塞释放弹簧…48吸引线圈常开触头延时闭合常闭触头延时打开动铁心常闭触头常开触头静铁心伞型活塞气室活塞杆杠杆释放弹簧通电延时型49动作过程吸引线圈通电动铁吸合（向下）瞬时触点动作

活塞杆缓慢下移

(空气阻尼作用)延时触点动作

常闭触点延时断开

常开触点延时闭合50断电时：各触点瞬时动作。恢复常态。延时时间通过调整进气螺钉

可以调整延时时间。51延时闭合

常开触点延时断开

常闭触点瞬时断开

常闭触点瞬时闭合

常开触点电路符号KTKTKTKT线圈KT525316.2三相异步鼠笼电动机的基本控制16.2.1鼠笼式电动机的直接启停控制16.2.2鼠笼式电动机的点动控制16.2.3鼠笼式电动机的异地控制16.2.4鼠笼式电动机的正反转控制16.2.5多台电动机联锁控制542）所有电器均用规定的图形和文字符号表示,

同一电器的各个组成部分可以分别画在主电

路和控制电路中，但要使用相同的文字符号。1）主电路和控制电路可以分开画。4）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。设计电路的基本原则：3）电器上的所有触点均按常态画。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，突出的是电器原理。5）各继电器、接触器的线圈绝对不允许串联！55M3~M3~M名称图形符号文字符号名称图形符号文字符号三相笼型异步电动机D按钮触点常开SB常闭三相绕线式异步电动机D接触器吸引线圈继电器吸引线圈KMKA(U,I)直流电动机ZD接触器触点主触点KM辅助触点常开常闭常用电机、电器的图形符号和文字符号

56常用电机、电器的图形符号和文字符号

单相变压器T常闭延时闭合常开延时闭合KT常闭延时断开三极开关QK常开延时断开常闭延时闭合熔断器FU行程开关触点常开

ST常闭信号灯HL热继电器动断触点

FR热元件

5716.2.1鼠笼式电动机的直接启停控制M3~ABCKMFUQ点动控制B'C'SBKM动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电

电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB）线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路58电动机连续运行KM自锁自锁的作用按下按钮（SB2），线圈（KM）通电，电机启动；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。M3~ABCKMFUQKMSB2C'B'SB1起动按钮停车按钮59KMM3~ABCKMFUQKMSB2SB1停机时：按下SB1KM线圈断电KM主触点断开KM辅助触点断开电机断电停车松开SB1，线圈保持断电停车按钮60完整的电动机的直接启停控制M3~ABCKMFUQFRKMSB1KMSB2FR61保护措施ABKMQFRM3~KMSB1KMSB2FRCFU

短路保护：熔断器电路发生短路

FU立即熔断

切断主电路

电机停转保护过程：62ABKMQFRM3~KMSB1KMSB2FRCFU

过载保护：热继电器保护过程：过载超过一定程度主电路中FR热元件

发热，双金属片动作控制电路中的

常闭触点FR断开KM线圈断电KM主触点断开

电机停转若电机单相运行：

两个热元件通过过载电流，保护电机不会长时间单相运行。63ABKMQFRM3~KMSB1KMSB2FRCFU

欠压（零压）保护：交流接触器保护过程：KM线圈接线电压UL

当UL

时动铁释放（静铁产生

的电磁吸力不足以吸

合动铁）KM主触点断开电机停转此时，若不重新按下SB2

，电机不能自行起动。64控制过程及控制作用KM触点断开按下停车按钮（SB1）线圈（KM）断电

电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB2）线圈（KM）通电电机转动；1）启动由于自锁的作用，松开按钮，电动机仍将转动2）停车3）保护短路保护：电路中任一地方短路，FU熔断，电源切断。过载保护：电动机过载，FR常闭触点断开，电源切断。失压保护：电路中失压，KM线圈断电，自锁断开，复电时不能自行起动。65KMSB1KMSB2SFR16.2.2电动机的点动控制点动：断开开关S，通过SB2实现点动。连续运行：闭合开关S。方法一：用单按钮主电路同前按下起动按钮，电动机运转；松开按钮时，电动机停转。66方法二：用复合按钮。SB3：点动SB2：连续运行KMKMSB1SB2FRSB3点动控制：按下SB3

，常闭先断开，常开后闭合

电机通电松开SB3

，常开先断开，常闭后闭合

电机断电67

以下控制电路能否实现既能点动、又能连续运行

KMSB1KMSB2FRSB思考不能点动！68例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB2乙方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。16.2.3鼠笼式电动机的异地控制乙地甲地SB1甲、SB2甲实现就地控制；SB1乙、SB2乙实现远方控制。FR思考？若三地控制呢？69应用：正、反转的实现：

生产上往往要求运动部件能够向正反两个方向

运动，如：机床工作台的前进、后退；起重机的提

升、下降等。把接入电源的任意两根连线对调。用两个交流接触器实现两根电源线的调换16.2.4鼠笼式电动机的正反转控制70KMR正转接触器KMF通电，

电动机正转；决不允许KMF和KMR

同时通电，否则，会

造成电源短路！主电路ABCKMFFUQFRM3~反转接触器KMR通电，

电动机反转；注意！71KMRKMRSBRKMFKMFSB1SBFFR

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，

否则会造成短路！控制电路（1）M3~ABCKMFFUQFRKMR控制过程：按下SBF电机正转按下SBR电机反转按下SB1电机停车72KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRSBR控制电路(2)--加互锁KMRKMFM3~ABCKMFFUQFRKMRKMF的常闭触点串联在KMR线圈电路中;

KMR的常闭触点串联在KMF线圈电路中:这两个常闭触点称为互锁触点。73KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRSBRKMRKMF控制过程：电机正转：按下SBFKMF线圈通电KMF主触点闭合KMF常开触点闭合，并自锁KMF常闭触点断开电机正转反转接触器不能接通。74KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRSBRKMRKMF电机反转：按下SBRKMR线圈通电KMR主触点闭合KMR常开触点闭合，并自锁KMR常闭触点断开电机反转正转接触器不能接通。75控制电路(3)--双重互锁电器互锁机械互锁M3~ABCKMFFUQFRKMRKMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR双重互锁机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触点）76KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR电机正转：按下SBFKMF线圈通电KMF主触点闭合KMF常开触点闭合，并自锁KMF常闭触点断开电机正转反转接触器不能接通。控制过程：常闭触点先断开

常开触点后闭合KMR线圈断电77电机反转：按下SBRKMR线圈通电KMR主触点闭合KMR常开触点闭合，并自锁KMR常闭触点断开电机反转正转接触器不能接通。常闭触点先断开

常开触点后闭合KMF线圈断电KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR78电机停车：按下SB1KMR线圈断电KMF线圈断电电机停车KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR79控制要求：

1.M1启动后，M2才能启动；

2.M2可单独停车。16.2.5多台电动机的联锁控制思路：M1、M2分别由不同的交流接触器控制；控制交流接触器线圈通电的顺序达到顺序控制电动机的目的；80主电路KM1有电，M1转动，KM2有电，M2转动FUKM2FR2FUM13~ABCKM1FR1M23~QFUKM2FR2ABCFUM13~ABCKM1FR1M23~QQ81控制电路KM1SB1SB2KM1KM1通电后

KM2才可能

通电KM2SB3SB4KM2FR1FR2工作过程按下SB2KM1线圈通电并自锁M1起动按下SB4KM2线圈通电并自锁M2起动起动时：按下SB3KM2线圈断电M2单独停车按下SB1KM1、KM2线圈断电M1、M2停车停机时：串联82KM1KM1SB1SB2KM1FR1FR2KM2SB3SB4KM2或工作过程按下SB2KM1线圈通电并自锁M1起动按下SB4KM2线圈通电并自锁M2起动起动时：按下SB3KM2线圈断电M2单独停车按下SB1KM1、KM2线圈断电全部停车停机时：83不可以

!

两电机最好各有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。FRM3~KM1KM2FRM3~主电路这样实现顺序控制可不可以?应该通过控制电路实现控制功能。84（1）若起动时，M1先起动，M2才能起动。停车时，M2停车后，M1才能停车。应如何实现控制？（2）若起动时，M1起动后，M2才能起动，M2起动后，M3才能起动。应如何实现控制？85（1）若起动时，M1先起动，M2才能起动。停车时，M2停车后，M1才能停车。应如何实现控制？KM1SB1SB2KM1KM2SB3SB4KM2FR1FR2KM286（2）若起动时，M1起动后，M2才能起动，M2起动后，M3才能起动。应如何实现控制？KM3SB5SB6KM3FR1FR2FR3KM2SB3SB4KM2KM1SB1SB2KM18716.3行程控制行程控制：按生产机械所处的位置对电动机实施控制。正程：电动机正转；逆程：电动机反转。要求：前进后退原位终点A1、A在原位时，启动电机只能正转；2、A前进至终点自动停车；3、A在终点时，启动电机只能反转；4、A后退至原位自动停车；5、A在前进或后退途中均可停车，再启动后既可进也可退。实现方法：在生产机械行程的终点和原位安装行程开关。88原位终点前进后退A

控制电路（1）STbSTaKMFFRSB1KMFSB2KMRKMRSB3KMRKMF行程开关至终点位置撞开STb

动作过程SB2

正向运行电机停车（反向运行同样分析）STaSTb89STbSTaKMFFRSB1KMFSB2KMRKMRSB3KMRKMF控制过程按下SB2KMF线圈通电压下STa，KMR线圈不通电，电机不能反转，A只前进。A在原位时：(电机正转）带动A前进A前进到终点压下STbSTb常闭触点断开KMF线圈断电(电机停转）A停在终点。90STbSTaKMFFRSB1KMFSB2KMRKMRSB3KMRKMF按下SB3KMR线圈通电压下STb，KMF线圈不通电，电机不能正转，A只后退。A在终点时：(电机反转）带动A后退A后退到原位压下STaSTa常闭触点断开KMR线圈断电(电机停转）A停在原位。91STbSTaKMFFRSB1KMFSB2KMRKMRSB3KMRKMF按下SB1KMR线圈断电A在途中时：(电机停转）A停止KMF线圈断电此时：按下SB2A前进按下SB3A后退92原位终点前进后退ASTaSTb若要求：1.其它要求同前；

2.到终点后能自动返回。93KMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTa控制电路（2）终点行程开关采用复合式开关。正向运行停车的同时，自动启动反向运行。实现方法STb94思考？自动往复运动1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回如何实现？95控制电路（3）STbKMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTa终点原位都采用复合式行程开关正（反）向运行停车的同时，自动起动反（正）向运行。实现方法9616.4时间控制时间控制：在自动化生产线中，常要求各项操作或各种工艺过程之间有准确的时间间隔，或者按一定的时间启动或关停某些电动机。实现方法：利用时间继电器控制。97例1要求：实现：用时间继电器实现延时。两台电机的顺序控制。M1起动后，M2延时自行启动。主电路：同前。KM2FR2FUM13~ABCKM1FR1M23~KM1有电，M1转动，KM2有电，M2转动98KM1

KT

SB2

KM2

延时M1启动M2启动KT

KM2

控制电路KM1SB1SB2KTFR1KM1KM2KM2KM2KTFR299KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT

实现M1启动后M2延时启动的顺序控制，用以下电路可不可以？SB2

KM1

KT

KM2

延时

KM2

M1启动M2启动

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100鼠笼式异步电动机的Y－启动控制。要求：按下启动按钮后，定子绕组自动连接成Y形与三相电源相连—Y启动；经过一段时间后（转速接近额定转速，启动完成），定子绕组自动改接成

形与三相电源相连—

运行。延时实现：用时间继电器实现延时。例2101KM1FUQFRU1V1W1U2V2W2Y

W2V1V2U2W1U1主电路KM3闭合，电机接成Y形；KM2闭合，电机接成形。KM2-

KM3-YU1U2V1V2W1'W2电机绕组102Y－启动控制电路延时KM2

KM3

运行KM1

KT

KM1

SB2

KM2

KM2KTKM3KM1KM2KM2KTKM3KM1SB1SB2KM1FRKT控制过程：KM1

KM3

Y启动Y

转换KM2

103ABKM2QFRM3~CFUSKM1控制要求：照明灯先亮；电动机延时自行启动。SB2KM2SB1FRKTKTKM2KM1KM1控制电路控制过程：启动：按下SB1KM1线圈通电并自锁（照明灯亮）KT线圈通电延长一段时间KM2线圈通电并自锁（电机启动）例3104ABKM2QFRM3~CFUSKM1SB2KM2SB1FRKTKTKM2KM1KM1控制电路停车：按下SB2KM1线圈断电（照明灯灭）

（电机停车）KT线圈断电KM2线圈断电10516.5应用举例龙门刨床的横梁机构龙门刨床上装有横梁机构，刀架装在横梁上，随加工件大小的不同，横梁由升降电动机控制沿立柱上下移动；加工时，需要保证横梁夹紧在立柱上不允许松动，横梁夹紧电动机通过杠杆作用使压块将横梁夹紧或放松。106横梁机构对电气控制系统的要求如下：

(1)横梁能上下移动，夹紧机构能实现对横梁的夹紧或放松；

(2)横梁夹紧与横梁移动之间有如下的操作程序：

按下上升或下降按钮夹紧机构自动放松横梁放松后，自动转换为上升或下降移动到位后，松开按钮，横梁自动夹紧夹紧后电动机自动停止运动