電工技術(shù)--第八章繼電-接觸器控制系統(tǒng)

1、.第八章 繼電-接觸器控制系統(tǒng) 一、內(nèi)容提要 在工業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備和機(jī)械都是用電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)的，而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)設(shè)備控制及保護(hù)的電氣設(shè)備，一般由按鈕、接觸器、繼電器等有觸點(diǎn)的電器組成。由這些電器組成的控制系統(tǒng)稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)。它屬于有觸點(diǎn)控制，且機(jī)械觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)會(huì)影響電器的使用壽命和工作的可靠性。但是它具有線路簡(jiǎn)單、易于掌握、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以目前仍被廣泛應(yīng)用。本章主要介紹常用低壓電器的構(gòu)造和工作原理，并以三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的控制為重點(diǎn)，介紹起動(dòng)控制、正反轉(zhuǎn)控制、順序控制、時(shí)間控制和行程控制等控制電路，以及短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等安全電路。二、基本要求1.了解常用控制器、保護(hù)電

2、器的基本結(jié)構(gòu)、功能和用途；2.學(xué)會(huì)初步選用器件；3.掌握自鎖、互鎖的作用和方法；4.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)繼電接觸控制電路的基本環(huán)節(jié)組成、作用和工作過(guò)程；5.重點(diǎn)掌握常用的幾種電路的設(shè)計(jì)思路、分析方法；6.學(xué)會(huì)閱讀繼電接觸控制線路原理圖。三、學(xué)習(xí)指導(dǎo)1常用低壓器認(rèn)識(shí)電器符號(hào)，熟悉其功能。學(xué)習(xí)時(shí)最好對(duì)照實(shí)物或結(jié)合電動(dòng)機(jī)控制線路實(shí)驗(yàn)。1）手動(dòng)電器有閘刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)及按鈕等，是借助人力操作而動(dòng)作的電器。（1）組合開(kāi)關(guān)作用：組合開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）常用來(lái)作為電源引入開(kāi)關(guān)，也可以用來(lái)直接起動(dòng)或停止小容量籠型電動(dòng)機(jī)或使電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，局部照明電路也常用來(lái)控制。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：組合開(kāi)關(guān)由數(shù)層動(dòng)、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。

3、動(dòng)觸點(diǎn)裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸使動(dòng)觸片與靜觸片接通與斷開(kāi)。可實(shí)現(xiàn)多條線路、不同連接方式的轉(zhuǎn)換。組合開(kāi)關(guān)中的彈簧可使動(dòng)觸片與靜觸片快速斷開(kāi)，利于熄滅電弧。但轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的觸片通流能力有限，一般用于交流380V，直流220V，電流100A以下的電路中做電源開(kāi)關(guān)。（2）按鈕作用：按鈕常用于接通或斷開(kāi)控制電路（其中電流很?。?，從而控制電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備的運(yùn)行。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原來(lái)就接通的觸點(diǎn)，稱為常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)）；原來(lái)就斷開(kāi)的觸點(diǎn)，稱為常開(kāi)觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）。2）電動(dòng)電器其種類很多，常用的如下。（1）交流接觸器作用：用于頻繁地接通和斷開(kāi)大電流電路的開(kāi)關(guān)電器。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)由電磁鐵吸引線圈和接觸點(diǎn)系統(tǒng)組成

4、。觸點(diǎn)系統(tǒng)包括主觸點(diǎn)（常開(kāi)型）和輔助觸點(diǎn)（數(shù)對(duì)常開(kāi)和數(shù)對(duì)常閉）。（2）中間繼電器作用：通常用于傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可直接用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)或其它電氣執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)與交流接觸器類似，但無(wú)主觸點(diǎn)與輔助觸點(diǎn)之分。觸點(diǎn)數(shù)量多，電流小，作為中間過(guò)程信號(hào)傳遞用。（3）自動(dòng)空氣短路器作用：自動(dòng)空氣短路器又稱自動(dòng)開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)短路、過(guò)載和失壓保護(hù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：手動(dòng)操作合閘，主觸點(diǎn)手動(dòng)閉合，鎖鉤鉤住主觸點(diǎn)連桿，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，脫扣器使鎖鉤脫開(kāi)，主觸點(diǎn)在釋放彈簧的作用下斷開(kāi)。 （4）熔斷器作用：用于低壓線路中的短路保護(hù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有稱保險(xiǎn)絲。形成有管式、插式和螺旋式等。主要技術(shù)數(shù)據(jù)是額定熔體電流

5、。選擇方法如下：照明負(fù)載按工作電流選擇：?jiǎn)闻_(tái)電動(dòng)機(jī)；頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)；多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。（5）熱繼電器作用：對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由發(fā)熱元件、常用觸點(diǎn)和復(fù)位按鈕組成。具有動(dòng)作電流整定機(jī)構(gòu)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流，按所控制的電動(dòng)機(jī)額定電流選用作為過(guò)載保護(hù)。（6）時(shí)間繼電器作用：對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行延時(shí)控制。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有通電延時(shí)式和觸點(diǎn)延時(shí)機(jī)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)形式有空氣式和電動(dòng)式等多種。（7）行程開(kāi)關(guān)作用：對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置進(jìn)行控制?？梢詫?shí)現(xiàn)終端保護(hù)、自動(dòng)循環(huán)、制動(dòng)和變速等功能。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：也稱限位開(kāi)關(guān)。結(jié)構(gòu)與按鈕類似，靠機(jī)械力碰壓而動(dòng)作，有常開(kāi)和常閉兩類觸點(diǎn)。使用手動(dòng)電器主要注意：工作電壓（電壓等級(jí)）；觸點(diǎn)

6、額定持續(xù)電流；還要注意開(kāi)關(guān)的極數(shù)。如某閘刀開(kāi)關(guān)標(biāo)明250V，10A，即指開(kāi)關(guān)可斷開(kāi)250V電壓，可持續(xù)通過(guò)10A電流。使用自動(dòng)電器應(yīng)注意其線圈額定電壓和觸點(diǎn)容量（即額定持續(xù)電流），如某接觸器線圈額定電壓為220V，主觸頭額定電流為20A等等。此外，務(wù)必看懂和區(qū)分各種控制電器、保護(hù)電器、變壓器和電機(jī)等的圖形符號(hào)和文字符號(hào)，這是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2. 電動(dòng)機(jī)控制電路的基本環(huán)節(jié)1）點(diǎn)動(dòng)控制注意點(diǎn)動(dòng)，按下按鈕電動(dòng)機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn)，手離開(kāi)按鈕后電動(dòng)機(jī)就停止。2）直接啟動(dòng)控制注意自鎖的作用。3）短路和過(guò)載保護(hù)控制注意熔斷器實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，熱繼電器實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，二種保護(hù)不能互換。短路保護(hù)電流大，動(dòng)作時(shí)間短，過(guò)載保護(hù)電流小，動(dòng)

7、作時(shí)間長(zhǎng)。另外還要注意一種失壓（欠壓）保護(hù)，由自鎖環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。4）正反轉(zhuǎn)控制（1）注意調(diào)換電源的方法和用連鎖保護(hù)，防止兩個(gè)交流接觸點(diǎn)同時(shí)接通；（2）注意短路、過(guò)載、失壓保護(hù)環(huán)節(jié)。按鈕可用單觸點(diǎn)按鈕，也可用復(fù)合按鈕雙重聯(lián)控制完成。3.常用基本線路繼電接觸控制系統(tǒng)常用的控制原則有順序控制、時(shí)間控制、多地點(diǎn)控制和行程控制等等。實(shí)現(xiàn)這些控制依靠相應(yīng)得繼電器，如繼電器、行程開(kāi)關(guān)等。1）順序控制順序控制原則常用于控制幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)配合工作，按規(guī)定先后次序完成動(dòng)作。注意先后次序的順序連鎖。順序控制，如有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別為，動(dòng)作組合有多種：（1）電動(dòng)機(jī)先啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)同時(shí)停止；（2）先啟動(dòng)后，才能啟動(dòng)，并能同

8、時(shí)停止；（3）先啟動(dòng)后，才能啟動(dòng)；停止時(shí)停止后才能停止；（4）先啟動(dòng)后，才能啟動(dòng)，停止時(shí)，停止后，才能停止等。注意課后習(xí)題。學(xué)習(xí)時(shí)注意總結(jié)控制規(guī)律。在控制線路中注意按鈕的用法；輔助觸點(diǎn)的連鎖；短路、過(guò)載、欠壓保護(hù)環(huán)節(jié)。2）時(shí)間控制時(shí)間控制原則常用于對(duì)電動(dòng)機(jī)利用時(shí)間繼電器按一定時(shí)間間隔進(jìn)行控制。學(xué)習(xí)時(shí)要注意時(shí)間繼電器類型的選擇（通過(guò)延時(shí)式與斷電延時(shí)式）；時(shí)間繼電器瞬時(shí)動(dòng)作動(dòng)合。瞬時(shí)動(dòng)作動(dòng)斷，延時(shí)閉合動(dòng)合，延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合，延時(shí)閉合動(dòng)斷，延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷各觸點(diǎn)的用法，圖形符號(hào)和文字符號(hào)的區(qū)分；延時(shí)時(shí)間的整定；短路、過(guò)載、欠壓保護(hù)環(huán)節(jié)。注意用時(shí)間控制原則的各種控制電路。如星形三角形換接啟動(dòng)的控制過(guò)程的分析及

9、設(shè)計(jì)思路。3）多地點(diǎn)控制多地點(diǎn)控制常用于多地點(diǎn)操作的控制。注意多地點(diǎn)的啟動(dòng)按鈕要并聯(lián)，多地點(diǎn)的停止按鈕要串聯(lián)。4）行程控制行程控制常用于靠機(jī)械內(nèi)操作的，對(duì)電動(dòng)機(jī)的限位控制限位保護(hù)。常用觸點(diǎn)無(wú)機(jī)械力作用時(shí)斷開(kāi)，有機(jī)械力作用時(shí)閉合。常閉觸點(diǎn)則相反。學(xué)習(xí)時(shí)注意行程開(kāi)關(guān)的選用，常開(kāi)觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)的功能及用法，行程控制主要用于往復(fù)運(yùn)行控制。應(yīng)注意用行程控制原則的各種控制電路如上、下、左、右、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的控制過(guò)程分析及設(shè)計(jì)思路。5）電液壓控制用電磁閥等電器元件控制液壓傳動(dòng)。學(xué)習(xí)時(shí)注意電磁閥的功能及用法，注意與其它電器元件（如行程開(kāi)關(guān)、時(shí)間繼電器等）結(jié)合在液壓傳動(dòng)中的應(yīng)用。4. 閱讀電路圖的方法閱讀繼電器控制

10、線路原理圖的方法。（1）閱讀控制線路中明細(xì)表；（2）了解生產(chǎn)工藝及控制要求；（3）閱讀用粗實(shí)線強(qiáng)制的主電路；(4) 閱讀用細(xì)線繪制的控制電路。閱讀控制電路時(shí)應(yīng)注意電器元件的原始狀態(tài)，相同電器的標(biāo)準(zhǔn)、觸點(diǎn)的自鎖、互鎖、控制電路電源電壓等級(jí)及動(dòng)作的先后順序等。 8-1 什么是自鎖？什么是互鎖？答：自鎖：用自身的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)，并聯(lián)在起動(dòng)按鈕兩端，在同一時(shí)間里保證接觸器長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作的控制作用，稱為自鎖；互鎖(連鎖)：用不同接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)，串聯(lián)于對(duì)方接觸器，在同一時(shí)間里保證自身接觸器長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作的同時(shí)，其它接觸器無(wú)法正常工作的控制作用，稱為互鎖。 8-2如下圖具有什么功能，試說(shuō)明其作用

11、。 習(xí)題8-2圖 答：因?yàn)閮蓚€(gè)起動(dòng)按鈕的作用是等同的，即兩者并聯(lián)只起到一個(gè)的作用，本題只是兩地起動(dòng)連續(xù)運(yùn)行控制圖。如果將SB2、SB3聯(lián)動(dòng)，組成復(fù)合按鈕，即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)加連續(xù)運(yùn)行的功能，那時(shí)缺點(diǎn)為動(dòng)作不可靠。8-3 以下控制電路能否實(shí)現(xiàn)即能點(diǎn)動(dòng)、又能連續(xù)運(yùn)行？為什么？ 習(xí)題8-3圖 答：不能。因?yàn)閮蓚€(gè)起動(dòng)按鈕的作用是等同的，即兩者并聯(lián)只起到一個(gè)的作用，本題只是兩地起動(dòng)連續(xù)運(yùn)行控制圖。8-4 下圖可否這樣實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制？為什么？試改正。 答：不能。主控制圖中KM1主觸點(diǎn)壓力太重，使電路無(wú)法正常工作。控制線路參考習(xí)題8-5接法。8-5 兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)1和2，要求1啟動(dòng)一定時(shí)間后2才可以起動(dòng)，

12、2可以單獨(dú)停車，1和2也可以同時(shí)停車，要有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和失壓保護(hù)，設(shè)計(jì)符合上述要求的控制電路。 FUKM2FR2ABCFUM1ABCKM1FR1M2主電路KM1KM2SB3SB4FR2KM2控制電路SB2KM1FR1KM1 習(xí)題8-5控制圖SB18-6 設(shè)計(jì)一控制電路，要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前燈亮1分鐘，起動(dòng)后燈滅。設(shè)燈的額定電壓為220V，時(shí)間繼電器采用通電延時(shí)式的，并有延時(shí)動(dòng)作和瞬時(shí)動(dòng)作的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。LSB1SB2KTKHKTKMKMKT習(xí)題8-6控制圖 8-7 如圖所示，是籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路，試指出圖中的錯(cuò)誤并改正。 答：起互鎖作用的常閉觸點(diǎn)KMF和KMR對(duì)調(diào)即可。 習(xí)

13、題8-7控制電路圖8-8 如圖所示，下列控制電路實(shí)現(xiàn)什么功能？簡(jiǎn)述其工作原理。 習(xí)題8-8主控制圖答：實(shí)現(xiàn)了小車在工作臺(tái)上循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。其工作原理如下：SBFKMF ，小車正向運(yùn)行至A端撞SQa KTa 延時(shí)2分鐘KMR 小車反向運(yùn)行至B端撞SQb KTb 延時(shí)2分鐘KMF 小車正向運(yùn)行如此往反運(yùn)行。 8-9 題圖是電動(dòng)機(jī)順序起?？刂齐娐?。其中接觸器KM1和KM2分別控制電動(dòng)機(jī)M1和M2的起停，分析該電路的工作原理，說(shuō)明M1和M2起動(dòng)與停止的順序規(guī)律。 習(xí)題8-9控制圖 （1）SB2按下，線圈KM1接通，常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM1閉合，M1電機(jī)先工作；（2）再按下SB4，線圈KM2接通，常開(kāi)輔助觸點(diǎn)

14、KM2閉合，M2電機(jī)后工作。（3）按下SB3，線圈KM2失電，常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM2斷開(kāi)，電機(jī)M2先停止工作，再按下SB1，電機(jī)M1后停止工作。本控制電路實(shí)現(xiàn)了只能電機(jī)1先工作，電機(jī)2后工作，反之，電機(jī)2必須先停，電機(jī)1然后停，但沒(méi)有時(shí)間限制。8-10 設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)料小車控制電路，同時(shí)滿足以下要求： (1) 小車啟動(dòng)后，前進(jìn)到A地。然后做以下往復(fù)運(yùn)動(dòng)： 到A地后停2分鐘等待裝料，然后自動(dòng)走向B。到B地后停2分鐘等待卸料，然后自動(dòng)走向A。 (2) 有過(guò)載和短路保護(hù)。(3) 小車可停在任意位置。 答：本題實(shí)際是第8題的具體應(yīng)用。參考之。 8-11 如圖所示，設(shè)計(jì)一控制電路能實(shí)現(xiàn)以下要求: (1) 運(yùn)動(dòng)部件A從1到2；(2)運(yùn)動(dòng)部件B從3到4；(3)運(yùn)動(dòng)部件A從2回到1；(4)運(yùn)動(dòng)部件B從4回到3；（5）可自由循環(huán)運(yùn)動(dòng)。（提示：可用四個(gè)行程開(kāi)關(guān)，裝在原點(diǎn)和終點(diǎn)，且都有一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和一個(gè)常閉觸點(diǎn)）。 習(xí)題8-11原理圖答：設(shè)KM1為電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)即工件A前進(jìn)接觸器，KM2為電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)即工件A退回接觸器。KM3為電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)即工件B前進(jìn)接觸器，KM4為電動(dòng)機(jī)M2