电工学B5.ppt

1、本章教学要求,了解常用低压电器的结构和功能。掌握读懂、设计简单的继电接触控制系统电路的方法，掌握过载、短路、失压保护的方法，了解继电接触控制电路的自锁、互锁以及行程、时间控制,第 5 章 继电接触器控制系统,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继 电器、接触器及按钮等控制电器来实现对电动机和生产 设备的控制和保护，称为继电接触控制。这种控制系统 称为继电接触器控制系统。,本章在介绍几种常用的低压电器的基础上，介绍几种基本的电机控制线路。,5.1 常用控制电器,5.1.1 组合开关,组合开关也称转换开关，在机床电气控制线路中常用作电源的引入开关，也可以用来直接起动和停止小容量笼型电动机和对

2、电动机进行正、反转控制。,组合开关 图形符号,QS,组合开关 文字符号,手柄,转轴,用组合开关起停电动机的接线图,静触片,动触片,转动手柄，转轴就可以带动三个动触片将三对静触片(彼此相差一定角度)同时接通或断开。,5.1.1 组合开关,组合开关有单极、双极、三极和四极几种，额定持续电流有 10 A、25 A、60 A 和 100 A等多种。,刀闸开关,控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机,考虑到电机较大的起动电流，刀 闸的额定电流值应如下选择： （35)*异步电机额定电流,QS,作用：用于隔离电源。,5.1.2 按钮,(b) 结构,按钮常用于接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图

3、所示:,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,5.1.2 按钮,5.1.3 交流接触器,交流接触器的外形与结构,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(a) 外形,(b) 结构,5.1.3 交流接触器,5.1.3 交流接触器,线圈,KM,交流接触器的图形和文字符号,辅助触点,主 触 点,动合触点,动断触点,5.1.4 中间继电器,中间继电器常用来传递多个信号和同时控制多个电 路，也可以直接控制小容量电动机或其它电气执行元件。,中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电 磁系统小些，触点多些。,选用中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。,发热元件,功能：过载保护,结构：,I,常闭触点,工

4、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。,5.1.5 热继电器,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,5.1.5 热继电器,熔断器俗称保险丝，是最简便而且最有效的短路保护电器。熔断器中的熔丝或熔片用电阻率较高的易熔合金(如铅锡合金)制成。线路正常工作时，熔体不应熔断，当电路发生短路，熔体立即熔断，以保护电路及用电设备不遭损坏。,FU,5.1.6 熔断器,文字符号和图形符号,选择熔丝的方法,(1)电灯支线熔丝,熔丝额定电流支线上所有电灯的工作电流,(2)一台电动机的熔丝,熔丝额

5、定电流,电动机的起动电流,2.5,常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。,熔丝额定电流,电动机的起动电流,1.6 2,如果电动机起动频繁，则为,(3) 几台电动机合用的总熔丝,熔丝额定电流 = (1.5 2.5) 容量最大的电动机额定电流,+其余电动机额定电流之和,熔丝的额定电流有 4 A；6 A；10 A；15 A；20 A；25 A；35 A；60 A；80 A；100 A；125 A；350 A；600 A 等多种。,5.1.6 熔断器,功能：可实现短路、过载、失压保护。,锁钩,主触点 手动闭合,衔铁释放,自动空气断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,5.1.

6、7 自动空气断路器,用于自动往复控制或限位保护等。,5. 1.8 行程开关(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。,(a)外形图,行程开关的外形符号,直接起动,(a) 结构图,5.2 笼型电动机直接起动的控制线路,自锁触点,电动机的保护,短路保护：通常采用熔断器 FU和过流继电器等。 避免过大的短路电流损坏电动机和电器设备。,零压(或失压)保护：是指电源暂时断电或电压严重下降时，电动机即自动从电源切除，以避免在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，而造成人身或设备事故。起零压(或失压)保护的电器为：交流接触器KM。,过载保护：是为防止三相电动机在运行

7、中电流长时超过额定值（过载情况下）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。,笼型电动机直接起动的控制线路,为了读图和设计线路的方便，控制线路常根据其作 用原理画出，把控制电路和主电路分开。这样的图称为 控制线路原理图。,在控制线路原理图中，各种电器都用统一的符号来代表。同一电器的各部件是分散的。为了识别起见，它们用统一的符号表示。,在原理图中，规定所有电器触点均表示在起始情况 下的位置，即在没有通电或没有发生机械动作时的位置。,在起始情况下，如果触点是断开的，则称为动合触点(常开触点)；如果触点是闭合的，则称为动断触点（常闭触点）。,笼型电动机直接起动的控制线路

8、原理图, ,KM,1,2,FR,FU,SB1,SB2,KM,KM,FR,控制电路,主电路,QS,过载时，(一定时间后)FR触点会断开，使控制电路断电，从而主电路(KM主触点)断开。,自锁触点,笼型电动机直接起动的控制线路,笼型电动机直接起动的控制线路原理图, ,KM,1,2,FR,FU,SB1,SB2,KM,KM,FR,控制电路,主电路,QS,若去掉自锁触点 KM，则可对电动机实行点动控制。,自锁触点,笼型电动机直接起动的控制线路,按下停车按钮SB1，控制电路断电，电动机停车。, ,KM,1,2,FR,FU,SB2,KM,FR,控制电路,主电路,QS,闭合开关 QS 接通电源,按 SB2 KM

9、 线圈得电, KM 主触点闭合 M 运转,松 SB2 KM 线圈失电 KM 主触头恢复 M 停转,动作次序,笼型电动机点动控制线路,按SB1,通电,闭合,再按SB2,闭合,通电,闭合,闭合,1.控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。,电机的顺序控制,按SB2,再按SB4,2.控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2停车后M1才能停车。,电机的顺序控制,通电,通电,闭合,闭合,M1停车时需先断开KM2,断电,断电,两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。,5.3 笼型电动机正反转的控制线路,FR,FU,KMF,QS,KMR,要使电动机

10、能够实现反转，只要任意对调两根电源联线即可。为此用两个接触器来实现这一要求。,设 KMF 为实现电机正转的接触器， KMR 为实现电机反转的接触器。,L1,L2,L3,U,V,W,合上 QS ,接通电源,其主触点闭合,让 KMF 线圈通电,三相电源 L1L2L3 分别通入电机三相绕组 UVW ，电动机正转。,KMF 线圈断电，主触点打开，电机停。,其主触点闭合,让 KMR 线圈通电 ,三相电源 L1L2L3 通入电机三相绕 组变为 L1 U 未变，但 L2 W ，L3 V。,电动机将反转。,电机正转并自锁, ,主电路,笼型电动机正反转的控制线路,KMF,FR,FU,SB1,SBF,KMF,KM

11、F,FR,QS,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,控制电路,动作次序,按SBF, KMF通电,动合触点闭合,实现互锁功能,合上QS 接通电源,动断触点打开,按SB1 KMF断电 电机停转,停车后才能进行反转起动控制。,互锁触点, ,主电路,笼型电动机正反转的控制线路,KMF,FR,FU,SB1,SBF,KMF,KMF,FR,QS,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,控制电路,动作次序,合上QS 接通电源,缺点： 要想改变电机转向，必须先按停止按钮。,互锁触点,动合触点闭合,实现互锁功能,动断触点打开,电机反转并自锁,按 SBR,互锁触点,按SB1 KMF断电 电机停转

12、, ,采用复式按钮的正反转控制线路,KMF,FR,FU,SB1,SBF,KMF,KMF,FR,QS,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,此控制线路要想改变电机转向，可不必先按停止按钮。,笼型电动机正反转的控制线路,行程控制，就是当运动部件到达一定行程位置时 采用行程开关来进行控制。,行程开关的种类很多， 它有动合触点和动断触点， 由装在运动部件上的挡块 来撞动。当运动部件到达 一定行程位置时，其上的 挡块撞动行程开关，使动 合触点闭合，动断触点断开。,行程开关外形图,5.4 行程控制,动断触点,动合触点,行程开关符号,ST,行程控制,行程开关,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。

13、,行程开关示意图,ST,行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动往返控制等。,前进与后退的行程控制,行程控制,正程,限位开关,STA,STB,逆程,（反向运行同样分析）,前进与后退的行程控制,行程控制,自动往复控制,正程,逆程,电机拖动的 运动部件,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。,行程控制,行程控制原理回顾见Flash动画。,行程控制,自动往复控制,5.5 时间控制,时间控制是指采用时间继电器进行延时控制。例如 电动机的 Y- 起动。,在交流电路中常采用时间继电器进行延时控制。,时间继电器 定时类型：,钟表式,空气式,电子式,阻容式 数字式,。,空气式时间

14、继电器的工作原理,时间控制,Flash链接,时间继电器的图形和文字符号,通电延时时间继电器 文字符号 KT 图形符号,断电延时时间继电器,图形符号,文字符号 KT,通电后 延时闭合,通电后 延时断开,断电后 延时断开,断电后 延时闭合,瞬时触点,时间控制,KM,FU,QS,FR,U1,U2,V1,V2,W1,W2,主电路,电机的Y起动,时间控制,FU1,KM1,FR,SB1,SB2,KT,KM2,FR,QS,KT,KM3,KM1,KM2,KM1,U1,V1,W1,U2,V2,W2,KT,FU2,KM3,KM2,KM2,KM1,按SB2,KM1通电,KT 通电, KM2 断电, KM3 通电,(

15、Y 起动),KM1断电, KM2通电, KM3断电,( 运行),KM3,延时,线路动 作次序,笼型电动机 Y- 起动控制线路,顺序控制,例1：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，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，要求电动机按下述要求起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2可单独停车。应如何实现控制？,解：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。,控制电路,解：顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,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。,主电路,5.6 应用举例,5.6.1 加热炉自动上料控制线路,炉门开闭电动机,推料机进退电动机,SB1,KMF1,SB2,KMF1,KMR1,STd,STa,炉门开,推料机进,推料机退,炉门闭,炉 门 开,推料机进,推料机退,炉 门 闭,STd,SB2,STc,STa,STb,加热炉自动上料控制线路,按 SB2 KMF1 通电 M1 正转 炉门开,压 STa , KMF1 断电 M1停转, KMF2 通电 M2正转推料机进，送