電工學(xué)_第10章_繼電接觸器控制系統(tǒng)

1、 就現(xiàn)代機床或其他生產(chǎn)機械而言，它們的運動部件大多數(shù)是由就現(xiàn)代機床或其他生產(chǎn)機械而言，它們的運動部件大多數(shù)是由 電動機來帶動的。因此，在生產(chǎn)過程中要對電動機進行自動控制電動機來帶動的。因此，在生產(chǎn)過程中要對電動機進行自動控制, 使生產(chǎn)機械各部件的動作按順序進行，保證生產(chǎn)過程和加工工藝使生產(chǎn)機械各部件的動作按順序進行，保證生產(chǎn)過程和加工工藝 合乎預(yù)定要求。合乎預(yù)定要求。 對電動機主要是控制它的起動、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、制動及對電動機主要是控制它的起動、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、制動及 順序運行。順序運行。 對電動機或其他電氣設(shè)備的接通或斷開，當前國內(nèi)還較多地采對電動機或其他電氣設(shè)備的接通或斷開，當前國

2、內(nèi)還較多地采 用繼電器、接觸器及按鈕等控制電器來實現(xiàn)自動控制。這種控制用繼電器、接觸器及按鈕等控制電器來實現(xiàn)自動控制。這種控制 系統(tǒng)一般稱為系統(tǒng)一般稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng), 它是一種有觸點的斷續(xù)控制。它是一種有觸點的斷續(xù)控制。 本章介紹一些常用控制電器和基本控制線路。本章介紹一些常用控制電器和基本控制線路。 在機床電氣控制線路中，組合開在機床電氣控制線路中，組合開 關(guān)常用來作為電源引入開關(guān)，也可關(guān)常用來作為電源引入開關(guān)，也可 以用它來直接起動和停止小容量籠以用它來直接起動和停止小容量籠 型電動機或使電動機正反轉(zhuǎn)，局部型電動機或使電動機正反轉(zhuǎn)，局部 照明電路也常用它來控制。照明

3、電路也常用它來控制。 組合開關(guān)的種類很多，常用的有組合開關(guān)的種類很多，常用的有 HZ10等系列的。它有三對靜觸片，等系列的。它有三對靜觸片， 每個觸片的一端固定在絕緣墊板上每個觸片的一端固定在絕緣墊板上, 另一端伸出盒外，連在接線柱上。另一端伸出盒外，連在接線柱上。 三個動觸片套在裝有手柄的絕緣轉(zhuǎn)三個動觸片套在裝有手柄的絕緣轉(zhuǎn) 軸上，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸就可以將三個觸點軸上，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸就可以將三個觸點 同時接通或斷開。同時接通或斷開。 按鈕通常用來接通或斷開控制電路，從而控制電動機或其他電按鈕通常用來接通或斷開控制電路，從而控制電動機或其他電 氣設(shè)備的運行。氣設(shè)備的運行。 圖所示是一種按鈕的剖面圖。將按鈕帽

4、按下時，下面一對原來圖所示是一種按鈕的剖面圖。將按鈕帽按下時，下面一對原來 斷開的靜觸點被動觸點接通；而上面一對原來接通的靜觸點則被斷開的靜觸點被動觸點接通；而上面一對原來接通的靜觸點則被 斷開。斷開。 原來就接通的觸點，稱為動斷觸點或常閉觸點；原來就斷開的原來就接通的觸點，稱為動斷觸點或常閉觸點；原來就斷開的觸點，稱為動合觸點或常開觸點。觸點，稱為動合觸點或常開觸點。 交流接觸器常用來接通和斷開電動機或其他設(shè)備的主電路，每交流接觸器常用來接通和斷開電動機或其他設(shè)備的主電路，每 小時可開閉千余次。小時可開閉千余次。 接觸器主要由電磁鐵和觸點兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸接觸器主要由電磁鐵和觸點

5、兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸 引力而動作的。引力而動作的。 當吸引線圈通電后，吸引山當吸引線圈通電后，吸引山 形動鐵心，從而使動合觸點閉形動鐵心，從而使動合觸點閉 合。合。 根據(jù)用途不同，接觸器的觸根據(jù)用途不同，接觸器的觸 點分為主觸點和輔助觸點。點分為主觸點和輔助觸點。輔輔 助觸點通過電流較小，常接在助觸點通過電流較小，常接在 電動機的控制電路中；主觸點電動機的控制電路中；主觸點 能通過較大電流，接在電動機能通過較大電流，接在電動機 的主電路中。的主電路中。 中間繼電器通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接中間繼電器通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接 用它來控制小容量電動機

6、或其他電氣執(zhí)行元件。用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。 中間繼電器的結(jié)構(gòu)和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些中間繼電器的結(jié)構(gòu)和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些, 觸點多些。觸點多些。 熱繼電器是用來保護電動機使之免受長期過載的危害。熱繼電器是用來保護電動機使之免受長期過載的危害。 熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的，熱元件是一段電阻不熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的，熱元件是一段電阻不 大的電阻絲，接在電動機的主電路中。雙金屬片由兩種具有不同大的電阻絲，接在電動機的主電路中。雙金屬片由兩種具有不同 線膨脹系數(shù)的金屬碾壓而成。下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層小。線膨脹系數(shù)的金屬碾壓而成

7、。下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層小。 當電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時，它便向上彎，當電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時，它便向上彎，因而脫扣，扣板在彈簧的因而脫扣，扣板在彈簧的 拉力下將動斷觸點斷開。拉力下將動斷觸點斷開。 由于熱慣性，熱繼電器由于熱慣性，熱繼電器 不能作短路保護。不能作短路保護。 如果要熱繼電器復(fù)位，如果要熱繼電器復(fù)位， 則按下復(fù)位按鈕即可。則按下復(fù)位按鈕即可。 熔斷器是最簡便的而且是有效的短路保護電器。熔斷器是最簡便的而且是有效的短路保護電器。 熔斷器中的熔片或熔熔斷器中的熔片或熔 絲用電阻率較高的易熔絲用電阻率較高的易熔 合金制成。合金制成。 線路在正常工作情況

8、線路在正常工作情況 下，熔斷器中的熔絲或下，熔斷器中的熔絲或 熔片不應(yīng)熔斷。一旦發(fā)熔片不應(yīng)熔斷。一旦發(fā) 生短路或嚴重過載時，生短路或嚴重過載時， 熔斷器中的熔絲或熔片熔斷器中的熔絲或熔片 立即熔斷。立即熔斷。 管式管式 插式插式 螺旋式螺旋式 空氣斷路器也稱為自動空氣開關(guān)，是常用的一種保護電器，可空氣斷路器也稱為自動空氣開關(guān)，是常用的一種保護電器，可 實現(xiàn)短路、過載和失壓保護。實現(xiàn)短路、過載和失壓保護。 主觸點通常是由手動的操作機構(gòu)來閉合的，開關(guān)的脫扣機構(gòu)是主觸點通常是由手動的操作機構(gòu)來閉合的，開關(guān)的脫扣機構(gòu)是 一套連桿裝置。當主觸點閉合后就被鎖鉤鎖住。一套連桿裝置。當主觸點閉合后就被鎖鉤鎖住

9、。 如果電路中發(fā)生故障，脫扣機構(gòu)就在有關(guān)脫扣器的作用下將鎖如果電路中發(fā)生故障，脫扣機構(gòu)就在有關(guān)脫扣器的作用下將鎖 鉤脫開，于是主觸點在釋放彈簧的作用下迅速分斷。鉤脫開，于是主觸點在釋放彈簧的作用下迅速分斷。 圖所示是中、小型容量籠型電動機直接起動的控制線路，其中圖所示是中、小型容量籠型電動機直接起動的控制線路，其中 用了組合開關(guān)用了組合開關(guān)Q、交流接觸器、交流接觸器KM、按鈕、按鈕SB、熱繼電器、熱繼電器FR及熔斷及熔斷 器器FU等幾種電器。等幾種電器。 先將組合開關(guān)先將組合開關(guān)Q閉合，為電動機起動作好準備。閉合，為電動機起動作好準備。 當按下按鈕當按下按鈕SB2時，交流接觸器時，交流接觸器K

10、M的線圈通電，動鐵心被吸合的線圈通電，動鐵心被吸合 從而將三個主觸點閉合，電動機從而將三個主觸點閉合，電動機M便起動。便起動。 當松開當松開SB2時時, 它在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開位置。但是由于與它在彈簧的作用下恢復(fù)到斷開位置。但是由于與 起動按鈕并聯(lián)的輔助觸點和主觸點同時閉合，因此接觸器線圈的起動按鈕并聯(lián)的輔助觸點和主觸點同時閉合，因此接觸器線圈的 電路仍然接通，而使接觸器觸點保持在閉合的位置。這個輔助觸電路仍然接通，而使接觸器觸點保持在閉合的位置。這個輔助觸 點稱為點稱為自鎖觸點自鎖觸點。 將停止按鈕將停止按鈕SB1按下按下, 則將線圈的電路切斷，動鐵心和觸點恢復(fù)則將線圈的電路切斷，動鐵心

11、和觸點恢復(fù) 到斷開的位置。到斷開的位置。 采用上述控制線路還可實現(xiàn)采用上述控制線路還可實現(xiàn)短路保護短路保護、過載保護過載保護和和零壓保護零壓保護。 籠型電動機直接起動的控制線路可分為籠型電動機直接起動的控制線路可分為主電路主電路和和控制電路控制電路兩部兩部分。分。 主電路是：主電路是： 三相電源三相電源 Q FU KM(主觸點主觸點) FR(熱元件熱元件) M 控制電路是：控制電路是： 1 SB1 SB2 KM(線圈線圈) FR(動斷觸點動斷觸點) 2 KM(輔助觸點輔助觸點) 控制電路的功率很小，因此可以通過小功率的控制電路來控制控制電路的功率很小，因此可以通過小功率的控制電路來控制 功率較

12、大的電動機。功率較大的電動機。 籠型電動機直接起動的控制線路籠型電動機直接起動的控制線路原理圖原理圖如下：如下： 在控制線路的原理圖中，各在控制線路的原理圖中，各 種電器都用統(tǒng)一的符號來代表。種電器都用統(tǒng)一的符號來代表。 同一電器的各部件用同一文字同一電器的各部件用同一文字 符號來表示。符號來表示。 在不同的工作階段，各個電在不同的工作階段，各個電 器的動作不同，在原理圖表示器的動作不同，在原理圖表示 所有電器在沒有通電或沒有發(fā)所有電器在沒有通電或沒有發(fā) 生機械動作時的位置。生機械動作時的位置。 若將自鎖觸點若將自鎖觸點KM除去，則除去，則 可對電動機實現(xiàn)點動控制?？蓪﹄妱訖C實現(xiàn)點動控制。 在

13、生產(chǎn)上往往要求運動部件向正反兩在生產(chǎn)上往往要求運動部件向正反兩 個方向運動。例如，機床工作臺的前進個方向運動。例如，機床工作臺的前進 與后退，主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，起重機的與后退，主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，起重機的 提升與下降等等。提升與下降等等。 為了實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，只要將接到電流的為了實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，只要將接到電流的 任意兩根連線對調(diào)一頭即可。為此，需任意兩根連線對調(diào)一頭即可。為此，需 要用兩個交流接觸器來實現(xiàn)這一要求。要用兩個交流接觸器來實現(xiàn)這一要求。 如果兩個接觸器同時工作，將有兩根如果兩個接觸器同時工作，將有兩根 電源線通過它們的主觸點將電源短路。電源線通過它們的主觸點將電源短路。 所以正反轉(zhuǎn)控制線路所

14、以正反轉(zhuǎn)控制線路必須保證兩個接觸必須保證兩個接觸 器不能同時工作器不能同時工作。 這種在同一時間里兩個接觸器只允許這種在同一時間里兩個接觸器只允許 一個工作的控制作用稱為一個工作的控制作用稱為互鎖互鎖或或聯(lián)鎖聯(lián)鎖。 籠型電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路原理圖籠型電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路原理圖 在籠型電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路中，正轉(zhuǎn)接觸器在籠型電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路中，正轉(zhuǎn)接觸器KMF的一個動的一個動 斷輔助觸點串接在反轉(zhuǎn)接觸器斷輔助觸點串接在反轉(zhuǎn)接觸器KMR的線圈電路中，而反轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路中，而反轉(zhuǎn)接觸器 的一個動斷輔助觸點串接在正轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路中。這兩個動的一個動斷輔助觸點串接在正轉(zhuǎn)接觸器的線圈電

15、路中。這兩個動 斷觸點稱為斷觸點稱為聯(lián)鎖觸點聯(lián)鎖觸點。 當按下正轉(zhuǎn)起動按鈕當按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SBF時時, 正轉(zhuǎn)接觸器線圈通電正轉(zhuǎn)接觸器線圈通電, 主觸點主觸點KMF 閉合，電動機正轉(zhuǎn)。與此同時，聯(lián)鎖觸點斷開了反轉(zhuǎn)接觸器閉合，電動機正轉(zhuǎn)。與此同時，聯(lián)鎖觸點斷開了反轉(zhuǎn)接觸器KMR 的線圈電路。的線圈電路。 這種控制電路在正轉(zhuǎn)過程中要求反轉(zhuǎn)，必須先按停止按鈕這種控制電路在正轉(zhuǎn)過程中要求反轉(zhuǎn)，必須先按停止按鈕SB1, 讓聯(lián)鎖觸點閉合后，才能按反轉(zhuǎn)起動按鈕使電動機反轉(zhuǎn)。讓聯(lián)鎖觸點閉合后，才能按反轉(zhuǎn)起動按鈕使電動機反轉(zhuǎn)。 為了解決這個問題，在生產(chǎn)上常采用復(fù)式按鈕和觸點聯(lián)鎖的控為了解決這個問題，在生產(chǎn)上常采

16、用復(fù)式按鈕和觸點聯(lián)鎖的控 制電路。當電動機正轉(zhuǎn)時，按下反轉(zhuǎn)起動按鈕制電路。當電動機正轉(zhuǎn)時，按下反轉(zhuǎn)起動按鈕 SBR，它的動斷觸，它的動斷觸 點斷開，點斷開， 而使正轉(zhuǎn)接觸器的線圈而使正轉(zhuǎn)接觸器的線圈KMF 斷電，主觸點斷電，主觸點KMF 斷開。斷開。 與此同時串接在反轉(zhuǎn)控制電路中的動斷觸點與此同時串接在反轉(zhuǎn)控制電路中的動斷觸點KMF恢復(fù)閉合，反轉(zhuǎn)恢復(fù)閉合，反轉(zhuǎn) 接觸器的線圈通電，電動機反轉(zhuǎn)。接觸器的線圈通電，電動機反轉(zhuǎn)。 行程控制，就是當運動部件到行程控制，就是當運動部件到 達一定行程位置時采用行程開關(guān)達一定行程位置時采用行程開關(guān) 來進行控制。來進行控制。 行程開關(guān)是由裝在運動部件上行程開關(guān)是

17、由裝在運動部件上 的擋塊來撞動的。的擋塊來撞動的。 行程開關(guān)行程開關(guān)SQa 和和SQb 分別裝在分別裝在 工作臺的原位和終點，由裝在工工作臺的原位和終點，由裝在工 作臺上的擋塊來撞動。工作臺由作臺上的擋塊來撞動。工作臺由 電動機電動機M帶動。帶動。 工作臺在原位時，其上擋塊將原位行程開關(guān)工作臺在原位時，其上擋塊將原位行程開關(guān)SQa 壓下，將串接壓下，將串接 在反轉(zhuǎn)控制電路中的動斷觸點壓開。這時電動機不能反轉(zhuǎn)。在反轉(zhuǎn)控制電路中的動斷觸點壓開。這時電動機不能反轉(zhuǎn)。 當工作臺前進到達終點時，擋塊壓下終點行程開關(guān)當工作臺前進到達終點時，擋塊壓下終點行程開關(guān)SQb ，將串，將串 接在正轉(zhuǎn)控制電路中的動斷

18、觸點接在正轉(zhuǎn)控制電路中的動斷觸點SQb 壓開，電動機停止正轉(zhuǎn)，同壓開，電動機停止正轉(zhuǎn)，同 時將反轉(zhuǎn)控制電路的動合觸點時將反轉(zhuǎn)控制電路的動合觸點SQb 壓合，電動機反轉(zhuǎn)。壓合，電動機反轉(zhuǎn)。 當工作臺后退回到原位時，再次將當工作臺后退回到原位時，再次將SQa壓下，電機在原位停止。壓下，電機在原位停止。 時間控制，就是采用時間繼電器進行延時控制。時間控制，就是采用時間繼電器進行延時控制。 在交流電路中常采用空氣式時間繼電器，它是利用空氣阻尼作在交流電路中常采用空氣式時間繼電器，它是利用空氣阻尼作用而達到動作延時的目的。用而達到動作延時的目的。 通電延時的空氣式時間繼電器通電延時的空氣式時間繼電器 斷

19、電延時的空氣式時間繼電器斷電延時的空氣式時間繼電器 通電延時的空氣式時間繼電器通電延時的空氣式時間繼電器，當，當吸引線圈吸引線圈通電后就將通電后就將動鐵心動鐵心 吸下，使動鐵心與吸下，使動鐵心與活塞桿活塞桿之間一有段距離。在之間一有段距離。在釋放彈簧釋放彈簧的作用下的作用下, 活塞桿向下移動。在活塞桿向下移動。在傘形活塞傘形活塞的表面固定有一層的表面固定有一層橡皮膜橡皮膜，當活塞，當活塞 向下移動時，在膜上面造成空氣稀薄的空間，活塞受到下面空氣向下移動時，在膜上面造成空氣稀薄的空間，活塞受到下面空氣 的壓力，不能迅速下移。當空氣由的壓力，不能迅速下移。當空氣由進氣孔進氣孔進入時，活塞才逐漸下進入時，活塞才逐漸下 移。移動到最后位置時，杠桿使移。移動到最后位置時，杠桿使微動開關(guān)微動開關(guān)動作。延時時間即為自動作。延時時間即為自 電磁鐵吸引線圈通電時刻起到微動開關(guān)動作時為止的這段時間。電磁鐵吸引線