《電工技術(shù)基礎(chǔ)》第8章-繼電接觸器控制系統(tǒng)課件

1、電工技術(shù)基礎(chǔ)主編 李中發(fā)制作 李中發(fā)2004年7月2022/7/23第8章 繼電接觸器控制常用控制電器的動作原理及其控制作用鼠籠式三相異步電動機典型控制電路的工作原理學(xué)習(xí)要點2022/7/23第8章 繼電接觸器控制8.1 常用控制電器8.2三相異步電動機的基本控制電路2022/7/238.1 常用控制電器對電動機和生產(chǎn)機械實現(xiàn)控制和保護的電工設(shè)備叫做控制電器。控制電器的種類很多，按其動作方式可分為手動和自動兩類。手動電器的動作是由工作人員手動操縱的，如刀開關(guān)、組合開關(guān)、按鈕等。自動電器的動作是根據(jù)指令、信號或某個物理量的變化自動進行的，如中間繼電器、交流接觸器等。2022/7/238.1.1

2、開關(guān)電器1、刀開關(guān)刀開關(guān)又叫閘刀開關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，或用來將電路與電源隔離，有時也用來控制小容量電動機的直接起動與停機。刀開關(guān)由閘刀（動觸點）、靜插座（靜觸點）、手柄和絕緣底板等組成。開關(guān)電器是在控制電路中用于不頻繁地接通或斷開電路的開關(guān)，或用于機床電路電源的引入開關(guān)。2022/7/23刀開關(guān)種類很多。按極數(shù)分為單極、雙極和三極；按結(jié)構(gòu)分為平板式和條架式；按操作方式分為直接手柄操作式、杠桿操作機構(gòu)式和電動操作機構(gòu)式；按轉(zhuǎn)換方向分為單投和雙投等。刀開關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過負(fù)荷時熔斷器熔斷而自動切斷電路。刀開關(guān)額定電壓通常為250V和500V，

3、額定電流在1500A以下。安裝刀開關(guān)時，電源線應(yīng)接在靜觸點上，負(fù)荷線接在與閘刀相連的端子上。對有熔斷絲的刀開關(guān)，負(fù)荷線應(yīng)接在閘刀下側(cè)熔斷絲的另一端，以確保刀開關(guān)切斷電源后閘刀和熔斷絲不帶電。在垂直安裝時，手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開電源，不能反裝。刀開關(guān)的選用主要考慮回路額定電壓、長期工作電流以及短路電流所產(chǎn)生的動熱穩(wěn)定性等因素。刀開關(guān)的額定電流應(yīng)大于其所控制的最大負(fù)荷電流。用于直接起停3 kW及以下的三相異步電動機時，刀開關(guān)的額定電流必須大于電動機額定電流的3倍。2022/7/232、組合開關(guān)組合開關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種轉(zhuǎn)動式的閘刀開關(guān)，主要用于接通或切斷電路、換接電源、控制小型鼠籠式

4、三相異步電動機的起動、停止、正反轉(zhuǎn)或局部照明。組合開關(guān)有若干個動觸片和靜觸片，分別裝于數(shù)層絕緣件內(nèi)，靜觸片固定在絕緣墊板上，動觸片裝在轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而變更通、斷位置。2022/7/233、自動開關(guān)正常情況下過流脫扣器的銜鐵是釋放著的，嚴(yán)重過載或短路時，線圈因流過大電流而產(chǎn)生較大的電磁吸力，把銜鐵往下吸而頂開鎖鉤，使主觸點斷開，起過流保護作用。欠壓脫扣器在正常情況下吸住銜鐵，主觸點閉合，電壓嚴(yán)重下降或斷電時釋放銜鐵而使主觸點斷開，實現(xiàn)欠壓保護。電源電壓正常時，必須重新合閘才能工作。2022/7/238.1.2 熔斷器熔斷器主要作短路或過載保護用，串聯(lián)在被保護的線路中。線路正常工作時如同一根導(dǎo)

5、線，起通路作用；當(dāng)線路短路或過載時熔斷器熔斷，起到保護線路上其他電器設(shè)備的作用。選擇熔體額定電流的方法如下：（1）電燈支線的熔體：熔體額定電流支線上所有電燈的工作電流之和。（2）一臺電動機的熔體：熔體額定電流電動機的起動電流2.5如果電動機起動頻繁，則為：熔體額定電流電動機的起動電流(1.62)（3）幾臺電動機合用的總?cè)垠w：熔體額定電流=(1.52.5)容量最大的電動機的額定電流+其余電動機的額定電流之和2022/7/231、按鈕按鈕的觸點分常閉觸點（動斷觸點）和常開觸點（動合觸點）兩種。常閉觸點是按鈕未按下時閉合、按下后斷開的觸點。常開觸點是按鈕未按下時斷開、按下后閉合的觸點。按鈕按下時，常

6、閉觸點先斷開，然后常開觸點閉合；松開后，依靠復(fù)位彈簧使觸點恢復(fù)到原來的位置。8.1.3 主令電器主令電器是自動控制系統(tǒng)中用于接通或斷開控制電路的電器設(shè)備，用以發(fā)送控制指令或用作程序控制。2022/7/232、行程開關(guān)行程開關(guān)也稱為位置開關(guān)，主要用于將機械位移變?yōu)殡娦盘?，以實現(xiàn)對機械運動的電氣控制。當(dāng)機械的運動部件撞擊觸桿時，觸桿下移使常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當(dāng)運動部件離開后，在復(fù)位彈簧的作用下，觸桿回復(fù)到原來位置，各觸點恢復(fù)常態(tài)。2022/7/23線圈通電時產(chǎn)生電磁吸引力將銜鐵吸下，使常開觸點閉合，常閉觸點斷開。線圈斷電后電磁吸引力消失，依靠彈簧使觸點恢復(fù)到原來的狀態(tài)。8.1.4 交流接觸

7、器2022/7/23根據(jù)用途不同，交流接觸器的觸點分主觸點和輔助觸點兩種。主觸點一般比較大，接觸電阻較小，用于接通或分?jǐn)噍^大的電流，常接在主電路中；輔助觸點一般比較小，接觸電阻較大，用于接通或分?jǐn)噍^小的電流，常接在控制電路（或稱輔助電路）中。有時為了接通和分?jǐn)噍^大的電流，在主觸點上裝有滅弧裝置，以熄滅由于主觸點斷開而產(chǎn)生的電弧，防止燒壞觸點。接觸器是電力拖動中最主要的控制電器之一。在設(shè)計它的觸點時已考慮到接通負(fù)荷時的起動電流問題，因此，選用接觸器時主要應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的額定電流來確定。如一臺Y112M-4三相異步電動機，額定功率4kW，額定電流為8.8A，選用主觸點額定電流為10A的交流接觸器即可。

8、除電流之外，還應(yīng)滿足接觸器的額定電壓不小于主電路額定電壓。2022/7/231、中間繼電器繼電器是一種根據(jù)特定輸入信號而動作的自動控制電器，其種類很多，有中間繼電器、熱繼電器、時間繼電器等類型。中間繼電器通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可用來直接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)和工作原理與交流接觸器基本相同，與交流接觸器的主要區(qū)別是觸點數(shù)目多些，且觸點容量小，只允許通過小電流。在選用中間繼電器時，主要是考慮電壓等級和觸點數(shù)目。8.1.5 繼電器2022/7/23下層金屬膨脹系數(shù)大，上層的膨脹系數(shù)小。當(dāng)主電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時，雙金屬片的自由端便向上彎曲

9、超出扣板，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸點斷開。觸點是接在電動機的控制電路中的，控制電路斷開便使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機的主電路。2、熱繼電器2022/7/23通電延時空氣式時間繼電器利用空氣的阻尼作用達到動作延時的目的。吸引線圈通電后將銜鐵吸下，使銜鐵與活塞桿之間有一段距離。在釋放彈簧作用下，活塞桿向下移動。在傘形活塞的表面固定有一層橡皮膜，活塞向下移動時，膜上面會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(dāng)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(guān)動作。3、時間繼電器2022/7/238.2 三相異步電動機的基本控制電路通過開關(guān)、按鈕、繼電器、

10、接觸器等電器觸點的接通或斷開來實現(xiàn)的各種控制叫做繼電-接觸器控制，這種方式構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)稱為繼電-接觸器控制系統(tǒng)。典型的控制環(huán)節(jié)有點動控制、單向自鎖運行控制、正反轉(zhuǎn)控制、行程控制、時間控制等。電動機在使用過程中由于各種原因可能會出現(xiàn)一些異常情況，如電源電壓過低、電動機電流過大、電動機定子繞組相間短路或電動機繞組與外殼短路等等，如不及時切斷電源則可能會對設(shè)備或人身帶來危險，因此必須采取保護措施。常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、零壓保護和欠壓保護等。2022/7/238.2.1 點動控制和直接起動控制1、點動控制按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開主觸點接通，電動機定子接入三相

11、電源起動運轉(zhuǎn)。松開按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開，常開主觸點斷開，電動機因斷電而停轉(zhuǎn)。2022/7/23合上開關(guān)S，三相電源被引入控制電路，但電動機還不能起動。按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開主觸點接通，電動機定子接入三相電源起動運轉(zhuǎn)。松開按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開，常開主觸點斷開，電動機因斷電而停轉(zhuǎn)。2022/7/232、直接起動控制起動過程：按下起動按鈕SBl，接觸器KM線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開觸點閉合，以保證松開按鈕SBl后KM線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動機回路中的KM的主觸點持續(xù)閉合，電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)控制。停止過程：按下停止

12、按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，與SBl并聯(lián)的KM的輔助常開觸點斷開，以保證松開按鈕SB2后KM線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動機回路中的KM的主觸點持續(xù)斷開，電動機停轉(zhuǎn)。2022/7/23與SBl并聯(lián)的KM的輔助常開觸點的這種作用稱為自鎖。圖示控制電路還可實現(xiàn)短路保護、過載保護和零壓保護。起短路保護的是串接在主電路中的熔斷器FU。一旦電路發(fā)生短路故障，熔體立即熔斷，電動機立即停轉(zhuǎn)。起過載保護的是熱繼電器FR。當(dāng)過載時，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點斷開，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動機回路中的KM的主觸點斷開，電動機停轉(zhuǎn)。同時KM輔助觸點也斷開，解除自鎖。故障排除后若要重新起動，需按下FR的

13、復(fù)位按鈕，使FR的常閉觸點復(fù)位（閉合）即可。起零壓（或欠壓）保護的是接觸器KM本身。當(dāng)電源暫時斷電或電壓嚴(yán)重下降時，接觸器KM線圈的電磁吸力不足，銜鐵自行釋放，使主、輔觸點自行復(fù)位，切斷電源，電動機停轉(zhuǎn)，同時解除自鎖。2022/7/238.2.2 多地控制和順序控制1、多地控制接線原則：所有的起動按鈕并聯(lián)，所有的停機按鈕串聯(lián)。2022/7/232、順序控制因為KM2線圈電路中串接有KM1的常開觸點，所以M1未起動時，即KM1線圈未通電時，KM2線圈不可能通電，M2不可能起動；只有當(dāng)按下SB1，KM1線圈通電，M1起動后，再按SB2，KM2線圈通電，M2才起動。當(dāng)按下SB3時，KM1、KM2線圈

14、同時斷電，M1、M2同時停止運轉(zhuǎn)。2022/7/238.2.3 正反轉(zhuǎn)控制2022/7/23正向起動過程：按下起動按鈕SBl，接觸器KM1線圈通電，與SBl并聯(lián)的KM1的輔助常開觸點閉合，以保證KMl線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動機回路中的KM1的主觸點持續(xù)閉合，電動機連續(xù)正向運轉(zhuǎn)。停止過程：按下停止按鈕SB3，接觸器KMl線圈斷電，與SBl并聯(lián)的KM1的輔助觸點斷開，以保證KMl線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動機回路中的KMl的主觸點持續(xù)斷開，切斷電動機定子電源，電動機停轉(zhuǎn)。反向起動過程：按下起動按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電，與SB2并聯(lián)的KM2的輔助常開觸點閉合，以保證KM2線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動

15、機回路中的KM2的主觸點持續(xù)閉合，電動機連續(xù)反向運轉(zhuǎn)。特別注意KM1和KM2線圈不能同時通電，因此不能同時按下SBl和SB2，也不能在電動機正轉(zhuǎn)時按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，或在電動機反轉(zhuǎn)時按下正轉(zhuǎn)起動按鈕。如果操作錯誤，將引起主回路電源短路。2022/7/23帶電氣聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路將接觸器KM1的輔助常閉觸點串入KM2的線圈回路中，從而保證在KMl線圈通電時KM2線圈回路總是斷開的；將接觸器KM2的輔助常閉觸點串入KM1的線圈回路中，從而保證在KM2線圈通電時KMl線圈回路總是斷開的。這樣接觸器的輔助常閉觸點KMl和KM2保證了兩個接觸器線圈不能同時通電，這種控制方式稱為聯(lián)鎖或者互鎖，這兩個輔助常

16、開觸點稱為聯(lián)鎖或者互鎖觸點。存在問題：電路在具體操作時，若電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)要反轉(zhuǎn)時必須先按停止按鈕SB3，使聯(lián)鎖觸點KMl閉合后按下反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2才能使電動機反轉(zhuǎn)；若電動機處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)要正轉(zhuǎn)時必須先按停止按鈕SB3，使聯(lián)鎖觸點KM2閉合后按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SBl才能使電動機正轉(zhuǎn)。2022/7/23同時具有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路采用復(fù)式按鈕，將SB1按鈕的常閉觸點串接在KM2的線圈電路中；將SB2的常閉觸點串接在KMl的線圈電路中；這樣，無論何時，只要按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，在KM2線圈通電之前就首先使KM1斷電，從而保證KM1和KM2不同時通電；從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的情況也是一樣。這種由機械

17、按鈕實現(xiàn)的聯(lián)鎖也叫機械聯(lián)鎖或按鈕聯(lián)鎖，2022/7/238.2.4 行程控制1、限位控制當(dāng)生產(chǎn)機械的運動部件到達預(yù)定的位置時壓下行程開關(guān)的觸桿，將常閉觸點斷開，接觸器線圈斷電，使電動機斷電而停止運行。2022/7/232、自動往返控制按下正向起動按鈕SB1，電動機正向起動運行，帶動工作臺向前運動。當(dāng)運行到SQ2位置時，擋塊壓下SQ2，接觸器KMl斷電釋放，KM2通電吸合，電動機反向起動運行，使工作臺后退。工作臺退到SQl位置時，擋塊壓下SQl，KM2斷電釋放，KM1通電吸合，電動機又正向起動運行，工作臺又向前進，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時按下SB3，KMl和KM2線圈同時斷電釋放，電動機脫離電源停止轉(zhuǎn)動。2022/7/238.2.5 時間控制星形-三角形換接起動控制2022/7/23按下起動按鈕SBl，時間繼電器KT和接觸器KM2同時通電吸合，KM2的常開主觸點閉合，把定子繞組連接成星形，其常開輔助觸點