第7章繼電接觸器控制

1、 第第7章章 繼電繼電接觸器控制接觸器控制 7.1 常用低壓控制電器常用低壓控制電器 7.2 三相異步電動機的單向起?？刂凭€路三相異步電動機的單向起停控制線路 7.3 三相異步電動機的正反轉控制線路三相異步電動機的正反轉控制線路 7.4 三相異步電動機的典型控制方式三相異步電動機的典型控制方式 7.5 閱讀繼電器閱讀繼電器接觸器控制線路圖的要點接觸器控制線路圖的要點 本章小結本章小結 7.1 常用低壓控制電器常用低壓控制電器 凡是用來對低壓（交流1000V、直流1200V以下）電氣設備進行控制和保護的電器叫做低壓控制電器。常用的低壓控制電器，類型繁多，可分為手動電器和自動電器。手動電器是由操作

2、人員用手控制的；自動電器則是按照指令、信號或物理量（例如電壓、電流以及生產機械運動部件的速度、行程和時間等等）的變化自動動作的。7.1.1 常用開關電器常用開關電器 1. 閘刀開關閘刀開關 閘刀開關也叫刀開關，外形如圖7.1（a）所示，是最簡單的手動電器，用于不經常通斷的低壓電路中，作為電源的引入開關。閘刀開關的結構如圖 7.1(b）所示，主要由刀片（動觸頭）、刀夾（靜觸頭）、瓷質底座和膠木蓋組成。 圖7.1 閘刀開關 2 鐵殼開關鐵殼開關 鐵殼開關也叫負荷開關，其結構如圖 7.2 所示，主要由刀片、速斷彈簧、刀座（即刀夾）、操作手柄和熔斷器等組成，并將它們裝在一個鐵殼內。鐵殼開關可作為容量不

3、大的三相異步電動機的不頻繁直接起動和停止之用。 圖 7.2 鐵殼開關 圖7.3 按鈕結構 3按鈕按鈕 按鈕的結構如圖按鈕的結構如圖 7.3所示，圖所示，圖 7.3（a）為按鈕外形，圖）為按鈕外形，圖 7.3（b）為按）為按鈕結構示意圖。按鈕不工作時（按鈕帽未被按下），上面的一對靜觸頭鈕結構示意圖。按鈕不工作時（按鈕帽未被按下），上面的一對靜觸頭是閉合的，叫做常閉觸頭；下面的一對觸頭是斷開的，叫做常開觸頭。是閉合的，叫做常閉觸頭；下面的一對觸頭是斷開的，叫做常開觸頭。按鈕工作時（按鈕帽被按下），動觸頭下移，上面的常閉觸頭斷開，而按鈕工作時（按鈕帽被按下），動觸頭下移，上面的常閉觸頭斷開，而下面的

4、常開觸頭閉合。當松開按鈕帽時，復位彈簧將動觸頭上移，各對下面的常開觸頭閉合。當松開按鈕帽時，復位彈簧將動觸頭上移，各對觸頭恢復原來狀態(tài)。觸頭恢復原來狀態(tài)。 4.自動空氣開關自動空氣開關 自動空氣開關也稱為低壓斷路器，用于分配電能、不頻繁地起動異步電動機以及對電源線路及電動機等的保護。當發(fā)生嚴重的過載、短路或欠電壓等故障時能自動切斷電路。它是低壓配電線路應用非常廣泛的一種保護電器。 （1）低壓斷路器的結構及工作原理）低壓斷路器的結構及工作原理 低壓斷路器主要由三個基本部分組成：觸頭、火弧系統(tǒng)和各種脫扣器。脫扣器包括過電流脫扣器、失壓（欠電壓）脫扣器、熱脫扣器、分磁脫扣器和自由脫扣器。圖7.4是低

5、壓斷路器工作原理示意圖。開關是靠操作機構手動或電動合閘的，觸頭閉合后，自由脫扣器機構將觸頭鎖在合閘位置上。當電路發(fā)生故障時，通過各自的脫扣器使自由脫扣機構動作，自動跳閘實現(xiàn)保護作用。 （2）低壓斷路器的主要參數和類型）低壓斷路器的主要參數和類型 低壓斷路器的主要參數有： 額定電壓; 額定電流 ; 通斷能力 是指斷路器在規(guī)定的電壓、頻率以及規(guī)定的線路參數（交流電路為功率因數，直流電路為時間常數）下，所能接通和分斷的短路電流值; 分斷時間 是指斷路器切斷故障電流所需的時間。 圖7.4 自動空氣開關的工作原理示意圖1主觸頭；2自由脫扣機構；3過電流脫扣機構；4分磁脫扣機構；5熱脫扣機構；6失壓脫扣機

6、構；7按鈕 低壓斷路器的主要類型：低壓斷路器的主要類型： 敞開式低壓斷路器 它又稱萬能式低壓斷路器，具有絕緣襯底的框架結構底座，所有的構件組裝在一起，用于配電網絡的保護。主要型號有 DW10 和 DW15 兩個系列。 裝置式低壓斷路器 它又稱塑料外殼式低壓斷路器，具有用模壓絕緣材料制成的封閉型外殼，將所有構件組裝在一起。用做配電網絡的保護和電動機、照明電路及電熱器等控制開關。主要型號有 DZ5 、 DZ10 、DZ20 等系列。 模塊化小型斷路器 模塊化小型斷路器由操作機構、熱脫扣器、電磁脫扣器、觸頭系統(tǒng)、滅弧室等部件組成，所有部件都置于一個絕緣殼中。在結構上具有外形尺寸模塊化（ 9mm的倍數

7、）和安裝導軌化的特點，即單極斷路器的模塊寬度為18mm，凸頸高度為45mm，它安裝在標準的 35 mm15 mm 電器安裝軌上，利用斷路器后面的安裝槽及帶彈簧的夾緊卡子定位，拆卸方便該系列斷路器可作為線路和交流電動機等的電源控制開關及過載、短路等保護用。廣泛應用于工礦企業(yè)、建筑及家庭等場所。常用型號有C45 、 DZ47 、 S、 DZ187 、XA、 MC等系列。 智能化斷路器 傳統(tǒng)的斷路器的保護功能是利用了熱磁效應原理，通過機械系統(tǒng)的動作來實現(xiàn)的。智能化斷路器的特征是采用了以微處理器或單片機為核心的智能控制器（智能脫扣器）。它不僅具備普通斷路器的各種保護功能，同時還具備實時顯示電路中的各種

8、電氣參數（電流、電壓、功率因數等），對電路進行在線監(jiān)視、測量、試驗、自診斷、通信等功能；能夠對各種保護功能的動作參數進行顯示、設定和修改。將電路動作時的故障參數存儲在非易失存儲器中以便查詢。智能化斷路器原理框圖如圖7.5所示。 圖7.5 智能化斷路器原理框圖 目前國內生產的智能化斷路器有框架式和塑料外殼式兩種?？蚣苁街悄芑瘮嗦菲髦饕糜谥悄芑詣优潆娤到y(tǒng)中的主斷路器。塑料外殼式智能化斷路器主要用在配電網絡中分配電能和作為線路及電源設備的控制與保護，也可用做三相籠型異步電動機的控制。主要型號有 DW45 、 DW40 、 DW9l4 (AH）、 DW18 (AE-S)、 DW48 、 DW19

9、(3WE）、DW17(ME）等。 (3) 低壓斷路器的選擇低壓斷路器的選擇 額定電流和額定電壓應大于或等于線路、設備的正常工作電壓和工作電流。 熱脫扣器的整定電流應與所控制負載（比如電動機）的額定電流一致。 欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。 過電流脫扣器的額定電流大于或等于線路的最大負載電流。對于單臺電動機來說，可按下式計算 （7.1）式（7.1）中， k 為安全系數，可取1.51.7； Iq為電動機的起動電流。對于多臺電動機來說，可按下式計算 （7.2）式（7.2）中，K也可取1.51.7；Iq,max為最大一臺電動機的起動電流；Ier為其中任意一臺電動機的額定電流。 qZkII)

10、(max,erqZIIKI7.1.2 交流接觸器交流接觸器 1交流接觸器的結構與技術數據交流接觸器的結構與技術數據 交流接觸器是利用電磁吸力控制觸點閉合或斷開，從而接通或斷開電動機或其他負載電路的一種自動控制的電磁開關。交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)，觸點系統(tǒng)和滅弧裝置構成，如圖 7.6 所示。 圖7.6 CJ10型交流接觸器結構圖 1-鐵心 2-線圈 3-銜鐵 4-釋放彈簧 5-緩沖彈簧 6-靜觸頭 7-動觸頭 8-滅弧罩 9-外殼 電磁系統(tǒng)由線圈、靜鐵心，動鐵心（或稱銜鐵）和反力彈簧組成。觸點系統(tǒng)由靜觸點和橋式動觸點組成。橋式動觸點通過絕緣支架與動鐵心相連，受動鐵心操縱。為了減輕觸點切斷較大感性

11、負載時電弧對觸點的燒蝕，主觸點之間采用了滅弧裝置。 接觸器的觸點分主觸點和輔助觸點兩種，輔助觸點接觸面積小，通過的電流小，常接在控制電路中。主觸點接觸面積較大，能通過的電流大，接在主電路中。 CJ10-20 型交流接觸器有三對主觸點，兩側各有兩對輔助觸點（上常閉、下常開）。 為了消除鐵心的顫動和噪聲，在鐵心端面的一部分套有短路環(huán)。 在使用交流接觸器時，應注意施加于線圈上的交流電壓與其額定電壓相同。其次，當線圈通電后動鐵心不得被卡住。因為當線圈電壓一定時，鐵心中磁通也為定值，當動鐵心被卡住時，氣隙大、磁阻大，所以勵磁電流必然很大。一般起動時的勵磁電流是鐵心吸持時的 47 倍。所以動鐵心被卡住時間

12、長了，會燒毀線圈。 2交流接觸器的選擇交流接觸器的選擇 根據接觸器在線路中的要求和運行中的需要來選擇具體的型號。 (1)確定接觸器的工作任務、類別確定接觸器的工作任務、類別 交流接觸器的任務分 4 類： Al 類 在cos0.9 和額定電壓下，接通與切斷額定電流，用于非電感性負載或稍帶電感性的電阻爐負載。 A2類 在cos0.7和額定電壓下，接通與切斷2.5倍額定電流，用于繞線式異步電動機的起動和反接制動。 A3類 在cos0.4和額定電壓下，接通6倍額定電流，在0.16倍額定電壓下斷開額定電流，用于鼠籠式電動機的起動和連續(xù)運轉時斷開電路。 A4類 在cos0.4和額定電壓下，接通和切斷6倍額

13、定電流，用于鼠籠式電動機起動、短時反復斷開和接通、控制電容器負載和鎢絲燈照明線路等。例如，用于控制鼠籠式電動機起動、正反轉的接觸器就應選 A4 類的接觸器。我國生產的交流接觸器 CJO 型相當于A3類， CJ1型介于A3和A4類間。 （2）考慮接觸器的工作制）考慮接觸器的工作制 接觸器的工作制有四種： 間斷長期工作制 如控制一般電氣設備所用的接觸器，通常所指的接觸器的容量等級都是指間斷長期工作制而言。 長期工作制 如控制礦井、發(fā)電廠的水泵的風機的接觸器，它連續(xù)工作幾天或幾個月，沒有機會去除主觸頭的氧化膜，所以主觸頭的負載能力是間斷長期工作制的 0.75 0.8倍。 短時工作制 （直流接觸器在規(guī)

14、定中沒有這種工作制）。 重復短時工作制 （3）選擇接觸器規(guī)格）選擇接觸器規(guī)格 主觸頭額定電流 控制對象是間斷長期工作制的電動機時，可按電動機容量選額定電流與工作任務類型一致的同容量接觸器。一般多采用交流接觸器，如操作頻率較高，也可用直流接觸器。對于運行于其他工作制的接觸器，根據被控電動機容量和相應的持續(xù)合閘率來決定。對于控制對象是電熱設備等負載穩(wěn)定的設備，額定電流選大于或等于設備的額定電流即可。 主觸頭的額定電壓 大于或等于線路電壓。 吸引線圈的電壓 最好與其他電器取相同的電壓值。 輔助觸點數量、種類。 例例 7.l 試為一臺拖動車床主軸的電動機選擇接觸器。電動機型號為 JO2-52-6 ，額

15、定容量 7.5kW，額定電壓380V ，額定電流 16.3A 。 解解 根據生產機械可知接觸器工作制為間斷長期工作制，工作任務為 A3 類。所以選 CJ1O 系列的 CJ10-20 接觸器。它的額定電流為20A , 被控三相電動機最大功率為10kW 。 7.1.3 繼電器繼電器 1中間繼電器中間繼電器 在繼電接觸控制系統(tǒng)中，為了解決某些繼電器觸點不夠用的矛盾，專門生產了一種多觸點的繼電器。觸點允許通過的電流很小，一般用于5A 以下的控制電路中作信號放大或多路控制轉換。例如，當控制電流太小而不能直接使容量較大的接觸器動作時，可用該控制電 圖7.7 中間繼電器外形圖流先控制一個中間繼電器，由中間繼

16、電器再控制接觸器，這樣中間繼電器作為信號放大環(huán)節(jié)使用。 中間繼電器的結構如圖 7.7 所示。常用的中間繼電器有JZ7系列和JZ8系列兩種，JZ8系列是交直流兩用的。在選用中間繼電器時，主要是考慮電壓等級和觸點數量。 2. 熱繼電器熱繼電器 熱繼電器是用來保護電動機過載的一種保護電器，其外形和結構原理如圖 7.8所示，圖 7.8（a）為熱繼電器外形，圖 7.8（b）為熱繼電器結構原理圖。 熱繼電器主要由發(fā)熱元件、觸點部分、動作機構、再復位機構和整定電流調節(jié)裝置等組成。 圖7.8 熱繼電器外形、結構原理圖熱繼電器的動作原理熱繼電器的動作原理 主雙金屬片 2 是由兩種膨脹系數不同的金屬片制成的，它的

17、上端15固定，下端為自由端。雙金屬片受熱膨脹后彎曲，下端推動導板3向左位移。導板再推動推桿4 ，經鉸鏈裝置12使動觸點6和常閉觸點7 斷開，后動觸點 6 與常開觸點8 接通進行報警。雙金屬片冷卻后恢復常態(tài)，但動觸點不能自動復原。需按下復位按鈕 9才能復位，這時常閉觸點閉合，常開觸點斷開。 彈簧 10 用來保持張力，張力的大小靠整定凸輪 11調節(jié)。 整定電流就是熱元件中通過的電流超過此值的20時，熱繼電器應當在20min 內動作。 JR15-10 型有（ 0.35、0.50、0.72、1.1、1.6、2.4、3.5、5.0、7.2、11.0 ）十個等級。根據整定電流選用熱繼電器，整定電流與電動機

18、的額定電流基本一致。 3. 時間繼電器時間繼電器 時間繼電器是自動控制系統(tǒng)使用很廣泛的電器之一，如兩個運動部件按時間先后順序進行工作，電動機起動電阻按時間順序進行自動切除等等。時間繼電器的種類很多，按其工作原理可分為電磁式、空氣式和電子式等。 圖7.9 通電延時型空氣式時間繼電器結構示意圖 在交流控制線路中常用空氣式時間繼電器?？諝馐綍r間繼電器分為通電延時型空氣式時間繼電器和斷電延時型空氣時間繼電器兩種。通電延時型空氣式時間繼電器，它的結構如圖 7.9 所示。它的工作原理是利用空氣阻尼作用而達到動作延時的。當線圈通電后將動鐵心吸下，使動鐵心與活塞桿之間有一段距離。在釋放彈簧的作用下，活塞桿就向

19、下移動。在傘形活塞的表面固定有一層橡皮膜。當活塞下移時，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。當空氣由進氣孔進入時，活塞才逐漸下移。移動到最后位置時，杠桿使微動開關動作，從吸引線圈通電到觸點動作之間有一個時間間隔，即為延時。調節(jié)進氣孔螺釘，就可調節(jié)延時時間。 吸引線圈斷電后，依靠恢復彈簧的作用而復原?？諝饨浻沙鰵饪妆谎杆倥懦?。從而實現(xiàn)斷電時觸電的瞬間復位。 通電延時繼電器，有兩對延時觸點，一對是延時斷開的常閉觸點，一對是延時閉合的常開觸點，另外，還有兩對瞬時動作的觸點。 斷電延時的空氣式時間繼電器，如圖 7.10所示。只要將通電延時型時間繼電器的鐵心倒裝一下即成為斷

20、電延時型時間繼電器。它也有兩對延時觸點，一對是延時閉合的常閉觸點，一對是延時斷開的常開觸點，還有兩對瞬時觸點。 圖7.10 斷電延時型空氣式時間繼電器結構示意圖4速度繼電器速度繼電器 按速度原則動作的繼電器稱為速度繼電器。它主要用于三相籠型異步電動機的反接制動中，因此又叫做反接制動控制器。感應式速度繼電器主要由定子、轉子和觸點三部分組成，轉子是一個圓柱體永久磁鐵，定子是一個籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片疊制而成，并裝有籠型繞組。 圖7.11為感應式速度繼電器原理示意圖。其轉子的軸與被控電機的軸相連，當電動機轉動時，速度繼電器的轉子隨之轉動，到達一定轉速時，定子在感應電流和力矩的作用下跟隨轉動；到達一定

21、角度時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片（動觸點）動作，使常閉觸點打開、常開觸點閉合；當電動機轉速低于某一數值時，定子產生的轉矩減小，觸點在簧片作用下返回到原來位置，使對應的觸點恢復到原來狀態(tài)。 圖7.11 感應式速度繼電器的原理圖 1轉軸；2轉子；3定子；4繞組7.1.4 其它常用電器其它常用電器1. 熔斷器熔斷器 熔斷器是一種最簡單的保護電器。其中的熔絲或熔片是用電阻率較高的易熔合金（例如鉛錫合金）制成；或者用截面積甚小的良導體（例如銅、銀等）制成。電路在正常工作時，熔斷器不應熔斷，只有在電路發(fā)生短路故障時，很大的短路電流通過熔斷器，使其熔體（熔絲或熔片）發(fā)熱而自動熔斷，切斷電路，從而實現(xiàn)短路保

22、護。 管式熔斷器 如圖7.12所示，它由底座和熔斷管兩部分組成。用纖維質制成的熔斷管內裝有熔體，熔體熔斷時，管內壁受熱分解而產生氣體，使電弧很快熄滅。 插入式熔斷器 如圖7.13所示，它由瓷底座和瓷插件兩部分組成，熔體是軟鉛絲、銅絲或熔片。 圖7.12 管式熔斷器 圖7.13 插入式熔斷器 螺旋式熔斷器 如圖7.14所示，它由瓷底座，瓷帽和熔斷管三部分組成。熔體裝在熔斷管內，熔斷管上有一紅點，當熔體熔斷后，該紅點自動跳出以示熔體熔斷。在正常工作情況下，電路中通過額定電流時，熔體不應熔斷。因此，在一般電路中，所選熔體的額定電流，必須等于或稍大于電路的最大持續(xù)負載電流，這樣才能對電路起短路保護作用

23、。 圖7.14 螺旋式熔斷器 2行程開關行程開關 在生產中，為了工藝和安全的需要，常常要控制某些機械的行程和限位。如行車在軌道上行進或后退時，在軌道兩端都要安裝行程開關，行到軌道兩端會自動停下來，以免沖出，而發(fā)生事故。 行程開關是一種自動電器，它的種類很多，它的結構如圖 7.15 所示。有一對常閉觸點和一對常開觸點。當外部機構碰壓壓頭時，常閉觸點斷開，常開觸點閉合。一旦壓力去掉后，在彈簧的作用下觸點又恢復到原來位置。 根據這個原理，一般把行程開關固定在預定的位置上，在運動機械上裝一個擋板，當機械運行到所規(guī)定的位置時，擋板壓下壓頭，讓行程開關動作，接通或斷開有關控制電路，以達到控制生產機械的目的

24、。 圖7.15 行程開關結構示意圖 7.2 三相異步電動機的單向起?？刂凭€路三相異步電動機的單向起?？刂凭€路7.2.1 三相異步電動機的點動控制線三相異步電動機的點動控制線路 在生產實際中，有時需要逐步調整生產機械與部件之間的距離，常采用點動控制，如圖7.16所示。它由按鈕SB和接觸器KM組成。其動作過程如下： 先合上刀開關Q，按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，動鐵心被吸合，帶動三對主觸點KM吸合，電動機M接通電源運轉；若松開按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，動鐵心在彈簧反彈力的作用下釋放，主觸點KM斷開，電動機斷電停轉。 可見只有按下按鈕SB時，電動機才能運轉，松手不按就停轉，所以叫做點動。圖中

25、熔斷器FU起短路保護作用，一旦發(fā)生短路事故，熔絲立即熔斷，電動機立即停轉。 圖7.16 點動控制電路接線圖 圖7.17 點動控制電路原理圖 點動控制接線圖7.16是按照電器的結構位置畫出的，比較直觀，初學者容易看懂。但是，如果線路比較復雜和使用的電器較多時，這種畫法不但麻煩而且不容易看清楚線路的相互控制關系。為了避免這些缺點，控制線路通常采用國家規(guī)定的電氣符號，只畫出機電元件之間的電氣連接關系，而不畫出其機械部分的聯(lián)系及實際結構。這種按電氣作用原理，將主電路、控制電路分開畫的圖稱為電氣原理圖。點動控制的原理圖如圖7.17所示。圖中三相電源至電動機的電路稱為主電路，按鈕和接觸器線圈組成的電路稱為

26、控制電路。 在閱讀原理圖時，首先要弄清各種電器的符號及其意義，圖中各電器的觸點都處于未動作狀態(tài)，即接觸器線圈沒有通電，按鈕沒有按下等。其次，同一電器的線圈和各觸點在原理圖上是分散畫的，例如圖7.17中接觸器KM 的三對主觸點在主電路中，而線圈在控制電路中，因此，對同一電器的線圈、觸點都用同一字母表示。 7.2.2三相異步電動機的單向起?？刂凭€路與自鎖三相異步電動機的單向起?？刂凭€路與自鎖 上述點動控制電路中，操作人員的手始終不能離開按鈕SB，欲使電動機起動后長期運轉下去，必須在按鈕 SB2的兩端并聯(lián)一對接觸器 KM 的常開輔助觸點（見圖7.18）。當按下按鈕使接觸器動作時，除了主觸點閉合外，常

27、開輔助觸點也同時閉合，當松手時，按鈕 SB2 斷開，但與其并聯(lián)的輔助觸點仍閉合，使接觸器 KM 的線圈依然通電，保持電動機繼續(xù)運轉。輔助觸點的這種作用叫自鎖，這個輔助觸點亦稱為自鎖觸點。在圖 7.18中，按下起動按鈕SB2，電動機就可以直接起動運轉；只要按一下停止按鈕SB1，就可切斷控制電路，使接觸器線圈斷電，其主觸點和自鎖觸點都恢復到斷開的位置，切斷電源，電動機停轉。如要重新起動，仍需按起動按鈕SB2。 如果因電源暫時停電而使電動機停轉，那么當電源電壓恢復時，也需按起動按鈕SB2后才能起動。這種繼電接觸控制與直接用刀開關手動控制相比，可避免電壓恢復時，電動機自行起動而可能造成的事故，因而稱為

28、零壓保護（即失壓保護）。 圖中的熱繼電器FR起過載保護作用，當電動機過載時，串在主電路中的熱元件FR發(fā)熱動作，將其串在控制電路中的常閉觸點FR斷開，使接觸器 KM 的線圈斷電，主觸點 KM 斷開，使電動機斷電從而得到保護。 圖7.18 三相異步電動機的直接起動控制原理 7.3 三相異步電動機的正反轉控制線路三相異步電動機的正反轉控制線路 在實際生產中，常常要求生產機械的運動部件具有正反兩個方向的運動。例如，起重機的提升和下降，各種大型閥門的開閉等。對于三相異步電動機，只要將接定子繞組的三根電源線任意對調兩根即能使電動機反轉。具體控制由兩個交流接觸器完成，如圖7.19所示。當正轉交流接觸器KMF

29、工作時，電動機正轉。當反轉交流接觸器KMR工作時，由于調換了兩根電源線，所以電動機就反轉。 圖7.19 三相異步電動機正反轉控制線路 對正反轉控制線路最根本的要求是：必須保證兩個接觸器不能同時工作。如果兩臺接觸器同時閉合，將會造成電源短路。為了避免上述情況，在正反轉控制電路中采用了“聯(lián)鎖”，即正轉接觸器的一個常閉輔助觸點串接在反轉接觸器的線圈電路中，而反轉接觸器的一個常閉輔助觸點串聯(lián)在正轉接觸器的線圈電路中，這種保護措施叫做“互鎖”。如圖 7.19所示。 正反轉控制工作原理：正反轉控制工作原理： (1）正轉運行 合上閘刀開關 Q ，按下正向起動按鈕 SBF ,線圈 KMF 得電，主觸點 KMF

30、閉合，輔助常開觸點 KMF 自鎖，電動機正轉運行。與此同時串接在反轉控制電路中的正轉接觸器的輔助常閉觸點 KMF 斷開，從而實現(xiàn)互鎖。 (2）停止 按下停止按鈕 SB1, ，正轉接觸器線圈 KMF 斷電，它的觸點全恢復原始狀態(tài)，電動機停轉。 (3）反轉運行 按下反轉起動按鈕SBR，線圈 KMR 得電，主觸點 KMR 閉合，輔助常開點 KMR 自鎖。電動機反轉運行。與此同時串接在正轉控制電路中的反轉接觸器的輔助常閉觸點 KMR斷開，確保反轉運行時正轉交流接觸器不得電，從而實現(xiàn)互鎖。 圖7.19所示的控制電路，如果在電動機正轉的過程中要求反轉，必須先按停止按鈕SB1，使互鎖觸點KMF 閉合后，才能

31、按反轉起動按鈕SBR ，操作步驟多。為了簡便起見，控制電路中利用按鈕的常閉接點進行機械互鎖，如圖7.20所示。在圖7.20中，具有電氣互鎖和機械互鎖雙重保護作用。 圖7.20 具有機械互鎖的正反轉控制線路 7.4 三相異步電動機的典型控制方式三相異步電動機的典型控制方式7.4.1 行程控制行程控制 行程控制就是控制生產機械運動的行程或終端位置，實現(xiàn)自動停止或自動往返等。例如龍門刨床的工作臺要求在一定行程內自動往返運行，礦井提升機及吊車、電梯運行到終點時要自動停下來，以免超過極限位置而引起安全事故。 圖7.21是利用行程開關自動控制電動機正反轉的控制電路，用以實現(xiàn)工作臺或其他機械的往返運動，行程

32、開關ST1 和ST2分別裝在兩個預定的位置上，由裝在工作臺底部的擋塊來撞動。工作臺由電動機M帶動。電動機的主電路同正反轉控制主電路是一樣的，不同之處是在正反轉的控制電路中分別串聯(lián)一個行程開關的常閉觸點。而在正反轉按鈕兩端，分別并聯(lián)了行程開關的常開觸點，即與正轉起動按鈕SBF并聯(lián)的是反轉行程開關ST2的常開觸點，與反轉起動按鈕 SBR 并聯(lián)的是正轉行程開關ST1的常開觸點。這樣，當按下SBF使電動機正轉帶動工作臺向左移動到一定位置時，工作臺底部的擋塊撞開關ST1的常閉觸點，正轉停止，同時ST1的常開觸點閉合（相當于按下反轉起動按鈕SBR）接通反轉接觸器而使電動機反轉；同樣，電動機反轉帶動工作臺向

33、右移動到一定位置時，擋塊又將 ST2 的常閉觸點撞開，而接通ST2的常開觸點，于是反轉停止，又開始正轉，如此周而復始。 要使電動機停止運行，按下停止按鈕SB1即可。 行程開關還可以實現(xiàn)終端保護自動循環(huán)等各種要求。 圖7.21 用行程開關控制電動機的正反轉控制電路7.4.2 時間控制時間控制 在自動控制的電力拖動系統(tǒng)中，電動機的起動、制動及其拖動的生產機械的運行狀態(tài)，常常需要按時間進行轉換。例如，正常運行為形連接的電動機，可以接成Y 形來將壓起動，經過一定時間的延時，速度上升到接近額定轉速后，再自動切換成全壓運行。為實現(xiàn)延時自動切換，通常利用時間繼電器來控制。三相異步電動機 Y- 起動的控制線路

34、圖如圖 7.22所示。 圖7.22 三相異步電動機 Y- 起動控制電 線路的動作順序可以形象的表示：7.4.3 順序控制順序控制 有些生產機械工作時，要求按照一定的順序進行。例如軋鋼機、感應爐以及大型自動機床等設備，必須在潤滑系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)運轉后，主機才能起動；又如礦井下的自動運輸線要求按逆礦流方向依次起動各臺運輸機，不然就會出現(xiàn)煤或其它礦石堆積以及溢落等現(xiàn)象。順序控制就是按照被控電器設備動作的先后順序進行的控制。簡單的順序控制是通過繼電接觸器的聯(lián)鎖觸點實現(xiàn)的，例如鍋爐燃燒過程中的引風機和鼓風機的控制，它的手動順序控制電路如圖7.23所示，圖7.23(a)為主電路，圖7.23(b)為控制電路。

35、 圖7.23 手動順序控制電路 這個控制電路要求鍋爐燃燒時先引風，后鼓風；停止燃燒時先鼓風，后引風。為了滿足這一控制順序，在圖 7.23 (b）控制回路中把接觸器 KM1的一對輔助常開觸點串入接觸器 KM2的線圈回路中作聯(lián)鎖控制，而在停止按鈕SB1的兩端并聯(lián) KM2的一對常開輔助觸點作聯(lián)鎖控制，如圖 7.23( b)所示。 圖 7.24所示為鍋爐燃燒的停止，引風機與鼓風機的延時自動起動的順序控制電路。讀者可以自己分析其控制過程。 圖7.24 帶延時自動控制的順序控制電路7.4.4 多點控制多點控制 有的生產機械要求在幾處都能對電動機的起動和停止進行操作，從而引出多地控制問題。顯然，為了實現(xiàn)多地

36、控制，控制電路中必須有多組按鈕。這些按鈕的接線，應遵從下面的原則：各起動按鈕并聯(lián)；各停止按鈕串聯(lián)。以兩地控制為例，在圖7.25中，當按下起動按鈕SB2或 SB4時，都可以使接觸器 KM 的線圈通電，接通主電路。同樣按下停止按鈕 SB1 或 SB3 時，都可以使接觸器 KM 的線圈斷電，使主電路脫離電源，電動機停轉。 圖7.25 兩地控制電路 7.4.5 制動控制制動控制 三相異步電動機制動控制方法一般有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動是用機械裝置來強迫電動機迅速停車；電氣制動實質上是當電動機停車時，給電動機加上一個與原來旋轉方向相反的制動轉矩，迫使電動機轉速迅速下降。機械制動通常采用的是電

37、磁抱閘，由于機械制動比較簡單，下面我們著重介紹電氣制動控制線路，它包括反接制動和能耗制動。 1反接制動控制線路反接制動控制線路 反接制動是利用改變電動機電源的相序，使定子繞組產生相反方向的旋轉磁場，因而產生制動轉矩的一種制動方法。 反接制動的關鍵在于電動機電源相序的改變，且當轉速下降到接近于零時，能自動將電源切除，為此采用了速度繼電器來檢測電動機的速度變化。在 1203000r/min 范圍內速度繼電器觸點動作，當轉速低于 100 r/min 時，其觸點恢復原位。 圖7.26為帶制動電阻的單向反接制動的控制線路。起動時，按下起動按鈕SB2，接觸器 KM1線圈通電并自鎖，電動機 M 通電旋轉。在

38、電動機正常運轉時，速度繼電器 KS 的常開觸點閉合，為反接制動做好了準備。停車時，按下停止按鈕SB1，其常閉觸點斷開，接觸器 KM1線圈斷電，電動機 M 脫離電源。 由于此時電動機的機械慣性，轉速還很高， KS的常開觸點仍然處于閉合狀態(tài)，所以，當 SB1常開觸點閉合時，反接制動接觸器 KM2線圈通電并自鎖，其主觸點閉合，使電動機定子繞組得到與正常運轉相序相反的三相交流電源，電動機進入反接制動狀態(tài)，電動機轉速迅速下降。當電動機轉速低于速度繼電器動作值時，速度繼電器常開觸點復位，接觸器 KM2線圈電路被切斷，反接制動結束。 圖7.26 單向反接制動控制線路 2. 能耗制動控制線路能耗制動控制線路

39、所謂能耗制動，就是在電動機脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓，即通入直流電流，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用來達到制動的目的。根據能耗制動的時間控制原則，可用時間繼電器進行控制，也可以根據能耗制動的速度原則，用速度繼電器進行控制。下面以正反向能耗制動控制線路為例來說明。 圖7.27為電動機按時間原則控制的可逆運行的能耗制動控制線路。在其正常的正向運轉過程中，需要停止時，可按下停止按鈕SB1，使KM1斷電， KM3和KT線圈通電并自鎖。 KM3 常閉觸點斷開，起著鎖住電動機起動電路的作用； KM3 常開觸點閉合，使直流電壓加至定子繞組。電動機進行正向能耗制動。電動機正向轉速迅速下降

40、。當其接近于零時，時間繼電器延時打開的常閉觸點 KT 斷開接觸器KM3線圈電源。由于KM3常開輔助觸點的復位，時間繼電器KT線圈也隨之失電，電動機正向能耗制動結束。反向起動與反向能耗制動其過程與上述正向情況相同。電動機可逆運行能耗制動也可以以速度原則，用速度繼電器取代時間繼電器，同樣能達到制動目的。該線路讀者可以自行分析與設計，這里不再詳細介紹。 能耗制動比反接制動消耗的能量少，其制動電流也比反接制動電流小得多，但能耗制動的制動效果不及反接制動明顯，同時還需要一個直流電源，控制線路相對比較復雜，一般適用于電動機容量較大和起動、制動頻繁的場合。 圖7.27 電動機可逆運行的能耗制動控制線路7.4

41、.6 應用舉例應用舉例 本節(jié)在前面介紹了電動機的常用控制單元模塊的結構和工作原理，現(xiàn)在在前面原理的基礎上介紹一個生產實際中的具體電路，以加深對控制電路在實際應用中的作用的理解，以及提高對控制電路的綜合分析能力。電動葫蘆是一種結構簡單的起重機械，起重量較小，廣泛用于工礦企業(yè)的修理和安裝工作。 圖7.28所示為CD型鋼絲繩電動葫蘆的外形結構圖。它是由提升機械和移動裝置兩部分組成的，分別用兩臺電動機拖動。其中，提升鋼絲繩卷筒由提升電動機經齒輪減速箱拖動，提升裝置的主傳動軸與電磁抱閘相連。平移電動機則經減速箱拖動導輪在工字鋼上前后移動。 圖7.28 電動葫蘆外形結構圖 1鋼絲卷筒 2提升電機 3減速箱

42、 4電磁抱閘 5平移電機 6限位開關 圖7.29為電動葫蘆的電氣原理圖。電網電壓經刀開關QS、熔斷器FU和軟電纜（或滑線）送入，供給主電路與控制電路。根據電動葫蘆的工作特征，兩臺電動機均采用正反轉點動控制。其中，接觸器KM1和KM2控制提升電動機M1，以達到提升的目的。與電動機M1并接的YA為電磁抱閘制動器，電動機M1斷電，YA也同時斷電，將電動機的制動輪抱住，使電動機迅速停止，以確保安全；電動機M1通電，YA也同時通電，松開制動輪，電動機M1便能自由運轉。與KM1串連的行程開關SQ的常閉觸頭作為提升的上限位開關，當上升到上限位時能自動切斷電路，使電動機停轉，避免發(fā)生事故。 電動機M2的正反轉

43、由交流接觸器KM3和KM4控制，以實現(xiàn)電動葫蘆的前后移動。 為防止電動機正反轉方向同時通電而短接電源，電動機的正反轉接觸器均采用了電氣互鎖與按鈕機械互鎖作為保護措施。 圖7.29 電葫蘆電氣控制原理圖 7.5 閱讀繼電器閱讀繼電器接觸器控制線路圖的要點接觸器控制線路圖的要點 1電氣控制線路閱讀與分析基礎電氣控制線路閱讀與分析基礎 （1）電氣控制線路分析的內容與要求 分析電氣控制線路的具體內容和要求主要包括以下幾個方面 設備說明書 設備說明書由機械（包括液壓部分）與電氣兩部分組成。在分析時首先要閱讀這兩部分說明書，了解以下內容： 設備的結構組成及工作原理、設備傳動系統(tǒng)的類型及驅動方式、主要技術性

44、能、規(guī)格和運動要求等。 電氣傳動方式，電機、執(zhí)行電器的數目、規(guī)格型號、安裝位置、用途及控制要求。 設備的使用方法，各操作手柄、開關、旋鈕、指示裝置的布置及其在控制線路中的作用 與機械、液壓部分直接關聯(lián)的電器（行程開關、電磁閥、電磁離合器、傳感器等）的位置、工作狀態(tài)及其與機械、液壓部分的關系，在控制中的作用等。 電氣控制原理圖 電氣控制原理圖是控制線路分析的中心內容。它一般由主電路、控制電路、輔助電路、保護及聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，以及特殊控制電路等部分組成。在分析電氣原理圖時，必須與閱讀其他技術資料結合起來。例如，各種電動機及執(zhí)行元器件的控制方式、位置及作用，各種與機械有關的位置開關、主令電器的狀態(tài)等，只有通過閱讀說明書才能了解。 2電氣原理圖閱讀分析的方法與步驟電氣原理圖閱讀分析的方法與步驟 在掌握了機械設備及電儀控制系統(tǒng)的構成、運動方式、相互關系，以及掌握各電動機和執(zhí)行電器的用途和控制方式等基本條件之后即可對設備控制線路進行具體的分析。分析電氣原理圖的一般原則是：化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、集零為整、安全保護和全面檢查。 通常，分析電氣控制系統(tǒng)時，要結合有關技術資料將控制線路“化整為零”，即以某一電動機或電器元件（如接觸器或繼電器線圈）為對象，從電源開始，自上而