电工技术：第八章 继电接触器控制系统

第八章继电接触器控制系统第一节常用控制电器第二节三相异步电动机的基本控制电路第三节应用举例第八章继电接触器控制系统教学要求：1、了解常用低压控制电器的结构、原理和用途；

2、掌握电路的基本保护环节，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；

3、掌握基本控制电路的组成、作用和工作原理，学会读懂简单的控制电路原理图、并设计简单的控制电路。

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，称为继电接触器控制系统。继电接触器控制系统：优点：实现各种复杂的机械运动，满足生产过程和加工工艺的预定要求，自动完成各种加工过程，减轻劳动强度，提高劳动生产率。第八章继电接触器控制系统控制电器：对电动机和生产机械实现控制和保护的电工设备。按其动作方式可分为手动电器和自动电器两类。第一节常用控制电器1、手动电器2、自动电器手动电器的动作是由工作人员手动操纵的，如刀开关、组合开关、按钮等。自动电器的动作是根据指令、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、行程开关等。一、开关电器用于不频繁接通或断开电路的开关，或用于机床电路电源的引入开关。第一节常用控制电器1、刀开关是一种简单而使用广泛的手动电器，一般在不频繁操作的低压电路中用于接通和切断电源，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关的结构和符号手柄绝缘底板静插座（静触点）闸刀（动触点）一、开关电器第一节常用控制电器一、开关电器第一节常用控制电器刀开关的选用：其额定电压通常为250V和500V,主要考虑回路额定电压、长期工作电流以及短路电流等因素。刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负载电流。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。利用空气来熄灭开关过程中产生电弧，所以又称空气开关。在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能在线路和电动机发生过载、欠电压等故障时自动切断电路，起保护作用。2、断路器(自动开关、空气开关)一、开关电器第一节常用控制电器主要由触点系统、操作机构和保护元件三部分组成。一、开关电器第一节常用控制电器断路器的实物图锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放断路器的结构原理图连杆装置释放弹簧一、开关电器第一节常用控制电器一、开关电器第一节常用控制电器断路器的选用：（1）其额定电压和额定电流应不小于线路正常工作电压和线路的计算电流。（2）热脱扣器的额定电流应稍大于线路的计算电流。（3）电磁脱扣器的整定电流应大于线路的峰值电流。

单台电动机：Izd

>KIst

配电线路：

Izd

>KIf

Izd

整定电流；Ist电动机的起动电流；K可靠系数；If配电线路的尖峰电流。二、熔断器第一节常用控制电器是一种短路保护电器，一般由支座、外壳和熔体组成，熔体有带状和丝状两种，用电阻率较的易熔合金制成。其一般串接在被保护电路中，安装在开关的负载一侧。管式熔断器插入式熔断器插入式熔断器熔体:符号:FU二、熔断器第一节常用控制电器二、熔断器第一节常用控制电器熔断器的选用：（1）电灯支线的熔体：其额定电流大于等于支线上所有电灯的工作电流之和。（2）一台电动机的熔体：如电动机频繁起动（3）几台电动机合用的总熔体熔体额定电流＝（1.5～2.5）×容量最大的电动机额定电流＋其余电动机的额定电流之和二、熔断器第一节常用控制电器熔断器的选用：

主令电器是一种专门发出指令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器。常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。主令电器主要有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关等。三、主令电器第一节常用控制电器三、主令电器第一节常用控制电器1、按钮按钮常用于远距离操作继电器、接触器接通或断开控制电路，从而控制电动机或其设备的运行。接线柱按钮内部结构三、主令电器第一节常用控制电器按钮由按钮帽、复位弹簧、接触部件等组成。按钮的触点分常闭触点（动断触点）和常开触点（动合触点）复位弹簧支柱连杆常闭静触头动触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽按钮开关的符号：记：动作时，先断后通三、主令电器第一节常用控制电器2、万能转换开关主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型电动机的起动、停止、正反转和局部照明。由静触片、动触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可由数层组合而成,可实现多条线路、不同联接方式的转换一般用于低压、电流100A以下的电路中做电源开关。三、主令电器第一节常用控制电器万能转换开关的结构M3~万能转换开关的接线图三、主令电器第一节常用控制电器三、主令电器第一节常用控制电器3、行程开关(限位开关)

用于控制机械设备的行程及限位保护等。一般安装在预先安排的位置，当触杆受到撞击时，其触点动作，实现电路的切换。作用原理与按钮类似。接线柱行程开关的结构未撞击撞击SQ常开触点常闭触点SQ符号：三、主令电器第一节常用控制电器四、交流接触器第一节常用控制电器用于接通和断开电动机或其他设备主电路的一种控制电器，主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置组成。触点系统是接触器的执行部分，包括主触点、辅助触点和弹簧。主触点的作用是接通和分断主回路，控制较大的电流，而辅助触点是在控制回路中，用于接通或分断较小的电流。交流接触器一般具有三对常开主触点，常开、常闭辅助触点各两对。交流接触器的外形结构四、交流接触器第一节常用控制电器四、交流接触器第一节常用控制电器~M3~线圈辅助触点铁心衔铁交流接触器的工作原理图电机主触点常闭常开弹簧四、交流接触器第一节常用控制电器记：属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示符号：线圈KMKM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM动合(常开)主触点KM额定工作电压通常是220V或380V。用于主电路流过的大电流(需加灭弧装置)用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置)

继电器是一种根据某种输入信号（电压、电流、转速、时间、温度等）的变化来接通或断开控制电路，实现自动控制或保护电力装置的电器。五、继电器第一节常用控制电器（1）按输入信号的性质，分电压继电器、电流继电器、速度继电器、时间继电器、压力继电器等；种类：（2）按工作原理，分电磁式继电器、感应继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器等；（3）按用途，分控制继电器、保护继电器等；1、中间继电器其结构和工作原理与接触器基本相同。继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。五、继电器第一节常用控制电器符号：五、继电器第一节常用控制电器五、继电器第一节常用控制电器2、热继电器用于电动机的过载保护，主要由发热元件、双金属片和触点组成。五、继电器第一节常用控制电器~发热元件杠杆结构原理图双金属片常闭触点发热元件接入电机主电路，若长时间过载，工作原理双金属片被加热，向上弯曲，直到脱扣。常闭触点断开。符号：发热元件FR常闭触点FR

时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器。

3、时间继电器时间继电器的种类很多，有空气阻尼式、电磁式、电动式和电子式等，一般分为通电延时和断电延时两种类型。是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制。五、继电器第一节常用控制电器时间继电器的图形符号及文字符号五、继电器第一节常用控制电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触点延时闭合常闭触点延时打开常开触点常闭触点线圈通电

衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔(1)空气式时间继电器断电延时的空气式时间继电器结构示意图

延时闭合常闭触点延时断开常开触点常开触头常闭触头空气式时间继电器的延时范围大(有0.4～60s和0.4～180s两种)。结构简单，但准确度较低。(1)空气式时间继电器第二节三相异步电动机的基本控制电路三相异步电动机的基本控制电路包括点动控制直接起动控制正反转控制多地控制行程控制时间控制……这些电路都是用继电接触器和按钮控制电动机的起动与停止，用熔断器和热继电器对电动机进行短路保护和过载保护。一、点动控制交流接触器KM开关Q按扭SB热继电器FRM3～熔断器FU1a)接线示意图熔断器FU22L3L1L第二节三相异步电动机的基本控制电路b)电气原理图第二节三相异步电动机的基本控制电路一、点动控制如何绘制和阅读电气控制原理图？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）弄清各种电器的符号和意义，图中各电器的触点均处于常态，即各电气元件在未操作时触点所处的状态，如接触器线圈没有通电、按钮不受外力时的状态。（4）同一电器的各个部件（如接触器的线圈和触点），按其控制作用在原理图中往往很分散，为了识别方便，用同一文字符号标注。（6）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。（5）习惯上，将主电路画在电路的左边（或上边）；控制电路画在电路的右边（或下边）。电路垂直方向绘制时，常开触点向左，常闭触点向右，即左开右闭；电路水平方向绘制时，常开触点向下，常闭触点向上，即下开上闭。电路一般按垂直方向绘制。第二节三相异步电动机的基本控制电路一、点动控制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。第二节三相异步电动机的基本控制电路二、直接起动控制交流接触器KM开关QSB1热继电器FRM3～熔断器FU1a)接线示意图熔断器FU22L3L1LSB2要求：电动机起动后连续长时间运转

与点动控制电路相比，增加两个环节：自锁停止按钮第二节三相异步电动机的基本控制电路b)电动机直接起动控制电路

与点动控制电路相比，增加两个环节：①为了使电动机能够连续运转，增加了自锁环节；②要使连续运行的电动机停转，电路中串接了停止按钮。

停止按钮自锁二、直接起动控制第二节三相异步电动机的基本控制电路电动机的保护（1）零压（或欠电压）保护作用的是接触器KM，当电源暂时断电或电压严重下降时，接触器KM的线圈电磁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点复位，电动机脱离电源并停转，同时解除自锁。由于自锁触点已经断开，如果不重新按起动按钮，电动机不会自行起动，避免了生产事故的发生。常用的零压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。第二节三相异步电动机的基本控制电路二、直接起动控制（2）短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU和过流继电器等。（3）过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。电动机的保护第二节三相异步电动机的基本控制电路二、直接起动控制既能长期工作又能点动的控制电路按下起动按钮，电动机运转，松开起动按钮，电动机停转。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复合按钮第二节三相异步电动机的基本控制电路二、直接起动控制KMSB2FRKMSB1～SB3后闭合先断开按下SB3闭合电机运转点动时：自锁触点不起作用通电既能长期工作又能点动的控制电路第二节三相异步电动机的基本控制电路KMSB2FRKMSB1~SB3先断开后闭合断开断电松开SB3既能长期工作又能点动的控制电路第二节三相异步电动机的基本控制电路KMSB2FRKMSB1～SB3松开SB3电机停转，实现点动用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。既能长期工作又能点动的控制电路第二节三相异步电动机的基本控制电路长期工作如何实现第二节三相异步电动机的基本控制电路方法：改变定子绕组电源相序，实现电动机正反转控制。主电路中需要用两个接触器实现这一要求。三、正反转控制电动机正反转控制的主电路电动机正反转的基本控制电路1

第二节三相异步电动机的基本控制电路三、正反转控制按下SB2电机反转按下SB1电机正转第二节三相异步电动机的基本控制电路三、正反转控制缺点：(1)改变转向时必须先按停止按钮SB3。(2)容易误操作，若未先按SB3就按下反向转动按钮（SB1或SB2），会造成主电路线间短路。解决措施：在控制电路中利用接触器触点实现“联锁”。电动机正反转的基本控制电路1

在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。断电通电闭合自锁断开3SB2SB1SBKM2KM2KM1KM1FRFU2KM2KM1““联锁联锁””触点触点电动机正反转的控制电路2第二节三相异步电动机的基本控制电路缺点：改变转向时还是必须先按停止按钮。解决措施：利用复合按钮在控制电路中加入机械连锁。电动机正反转的控制电路2第二节三相异步电动机的基本控制电路3SB2SB1SBKM2KM2KM1KM1FRFU2KM2KM1按下SB1电机正转利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。电动机正反转的控制线路33SB2SB1SBKM2KM2KM1KM1FRFU2KM2KM1电气联锁1SB2SB机械联锁第二节三相异步电动机的基本控制电路电动机正反转的控制电路3原已断开先断开断电闭合闭合闭合通电当电机正转时，按下反转按钮SB2停止正转电机反转原已闭合正反转控制线路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR例：错误改正。第二节三相异步电动机的基本控制电路四、多地控制要能够从两个或两个以上地点控制同一台电动机。每一个控制点都必须有一个起动按钮和一个停机按钮。

按钮的接线原则：所有起动按钮并联所有停机按钮串联第二节三相异步电动机的基本控制电路第二节三相异步电动机的基本控制电路五、顺序控制控制顺序：（1）M1起动后M2才能起动。（2）M2既不能单独起动，也不能单独停车。按SB1通电再按SB2通电闭合闭合M1转动M2转动第二节三相异步电动机的基本控制电路五、顺序控制M13~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：

例1：两条皮带运输机分别由两台笼型异步电动机拖动，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？第二节三相异步电动机的基本控制电路起动：通电通电闭合闭合第二节三相异步电动机的基本控制电路起动时: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？停止：断电断电断开断开第二节三相异步电动机的基本控制电路起动时: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？六、行程控制根据生产机械运动部件的位置或行程距离进行的控制称为行程控制。行程开关是实现行程控制的自动电器，当运动部件到达预定位置时，运动部件上的挡块便撞动行程开关，使行程开关上的触点导通状态发生变化，常开触点导通，常闭触点断开，从而对控制电路进行切换。行程控制按其控制方式分限位控制和自动往返控制两种。第二节三相异步电动机的基本控制电路1、限位控制行程（限位）开关六、行程控制第二节三相异步电动机的基本控制电路六、行程控制第二节三相异步电动机的基本控制电路2、自动往返运动(其常闭断开，常开闭合)工作台前进到达预定位置，挡块1撞击SQ2按SB1时KM1通电电机正转KM1断电KM2通电停止正转电机反转(工作台后退)SQ2SQ1前进(