常用的控制電氣的結(jié)構(gòu)、功能和用途-繼電接觸控制系統(tǒng)

1、常用的控制電氣的結(jié)構(gòu)、功能和用途繼電接觸控制系統(tǒng)本章要求：1.了解常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、功能和用途。2. 掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法。3. 掌握過載、短路和失壓保護的作用和方法。4. 掌握基本控制環(huán)節(jié)的組成、作用和工作過 程。能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設(shè) 計簡單的控制電路。 常用控制電器 鼠籠式電動機直接起動的控制線路 鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路第10章 繼電接觸控制系統(tǒng) 在以電動機為動力的生產(chǎn)機械中，要根據(jù)生產(chǎn)過程的要求對電動機進行起動、停止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動等方面的控制。 應(yīng)用電動機拖動生產(chǎn)機械，稱為電力拖動。 對電動機的控制常要用到開關(guān)、繼電器及接觸器等控制電器組成的控制電路這

2、種控制電路稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)。 控制電器可分為兩大類：手動電器(如按鈕、組合開關(guān)及閘刀開關(guān)等)；自動電器(如繼電器、接觸器及行程開關(guān)等)。 本章主要介紹幾種常用的低壓電器的用途及電工表示符號 ，基本的控制環(huán)節(jié)和保護環(huán)節(jié)的典型線路。 通常用于接通或分?jǐn)酂o負(fù)載電路，作為電源引入開關(guān)或隔離開關(guān)。 這種開關(guān)易被電弧燒壞，不宜帶重負(fù)載接通或分?jǐn)嚯娐?，主要用于頻率為50Hz，電壓低于380V，電流小于60A的電力線路中。作為一般照明、電熱等回路的控制開關(guān)，也可以用作分支線路的配電開關(guān)。10.1 常用控制電器10 . 1 . 0 刀開關(guān)： 組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)。10 . 1 . 1 組合開關(guān)1. 用途：

3、常用于機床控制電路的電源開關(guān)，也用于小容量電動機的起 / ?？刂苹蛘彰骶€路的開關(guān)控制。 由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。 動觸點裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸使動觸片與靜觸片接通與斷開?？蓪崿F(xiàn)多條線路、不同聯(lián)接方式的轉(zhuǎn)換。 實現(xiàn)三相電動機起?？刂频慕泳€圖。 轉(zhuǎn)換開關(guān)中的彈簧可使動、靜觸片快速斷開，利于熄滅電弧。但轉(zhuǎn)換開關(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關(guān)。結(jié)構(gòu)：對常用的三極開關(guān)來說，每一極有一對 靜觸片與盒外接線柱相接，動觸片受手柄控制可以轉(zhuǎn)動，以達到線路的通 / 斷控制。3. 種類：有單極、雙極、三極和四極等，額定電流有10、25、60

4、 和 100A等多種。4. 例：用組合開關(guān)起停電動機。圖 10.1.1 用組合開關(guān)起停電動機的接線圖M3L1 L2 L3UVW(a) 外形圖(b) 結(jié)構(gòu)常閉觸點常開觸點10 . 1. 2 按鈕 (手動切換電器)用途：常用來接通或斷開小電流的控制電路， 以便進一步控制電動機或其它電氣設(shè)備的運行。2. 結(jié)構(gòu)：從剖面結(jié)構(gòu)圖可看到，有兩對靜觸點、 一對動觸點、按鈕帽及彈簧等部分。在常態(tài)時，靜觸點1由動觸點接通、靜觸點2是斷開的；按下按鈕帽時靜觸點的通斷狀態(tài)發(fā)生變化。3. 種類：單聯(lián)按鈕開關(guān)只有一組常開觸點和常閉觸點，還有雙聯(lián)和三聯(lián)等等。橋式動觸點交流接觸器的外形10. 1. 3 交流接觸器用途：交流接

5、觸器用來接通或斷開電動機或其它電氣設(shè)備的主電路。如：電焊機、變壓器等。 接觸器從表面上看，它的作用與刀開關(guān)相似，但接觸器不僅能接通或斷開電路；還具有低壓保護作用。并具有控制容量大，適用頻繁起動和遠距離控制、工作可靠、壽命長等特點。2. 結(jié)構(gòu)：主要由電磁鐵和觸點、滅弧裝置等部分組成。 電磁系統(tǒng)：作用是用來操作觸點的斷開與閉合。電路由線圈構(gòu)成。線圈通電后產(chǎn)生。磁路是由0. 05mm的硅鋼片沖成山字形、 浸柒、絕緣疊成。分動、靜鐵心。靜鐵心固定在底坐上，線圈套在靜鐵心上。動鐵心由反力彈簧支撐著，動鐵心上固定有帶動動觸點的橫梁。 動、靜觸點上裝有短路環(huán)，用來消除噪音。 觸點導(dǎo)電系統(tǒng)：主觸點輔助觸點 主

6、觸點為三個常開觸點 ，主觸點一般接在主電路中，控制的開關(guān)電流較大，必須采取滅弧措施。四個輔助觸點為兩個常開、兩個常閉，一般接在控制電路中。 滅弧裝置： 主觸點通過的電流較大，故斷開時容易產(chǎn)生電弧。為了迅速滅弧，在交流接觸器上裝有減弧罩和滅弧珊、或采用雙斷滅弧。 外殼、反力彈簧及其它：3. 交流接觸器的工作原理： 建立在電磁吸力的基礎(chǔ)上。M3線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源主觸點QFUSBKMFRM3M3M3n吸合后自鎖線圈KM動合(常開)主觸點KMKM動合(常開)輔助觸點動斷(常閉)輔助觸點KM4. 符號：用于控制電路流過的小電流 (無需加滅弧裝置)屬于同一器件的線圈和觸點用相同的文字表示 由于主電路

7、流過的大電流 (需加滅弧裝置)4. 接觸器技術(shù)指標(biāo)： 額定工作電壓、電流、觸點數(shù)目等。如CJ10系列主觸點額定電流5、10、20、40、75、120A等數(shù)種；額定工作電壓通常是220V或380V。注意： 選擇接觸器時應(yīng)注意觸點的數(shù)量和允許 通過的額定電流；還要注意接觸器線圈 的額定電壓值。用途：中間繼電器常用于傳遞信號以及用于同時 控制多個電路，也可直接用于小容量電動 機或其它電氣的執(zhí)行元件。所以，中間繼 電器一般用于控制電路中。結(jié)構(gòu)：中間繼電器與交流接觸器的結(jié)構(gòu)基本相同， 只是其電磁系統(tǒng)小一些，體積小一些 , 觸點 多一些。3. 種類：從工作電源分為直流、交流和交直流通用等 類型。選用時主要

8、應(yīng)考慮額定電壓及觸點的 允許額定電流值和觸點數(shù)量。10. 1. 4 中間 繼電器4. 中間繼電器符號:(a) 外形(b) 符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA 發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點斷開。發(fā)熱元件杠桿2. 工作原理:結(jié)構(gòu)原理圖雙金屬片常閉觸頭10. 1. 5 熱繼電器 熱繼電器是一種保護電器 , 用來保護電動機免受長期過載的危害。結(jié)構(gòu)：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的。 主電路控制電路復(fù)位按鈕（五版書）（六版書）圖形符號：新國標(biāo)準(zhǔn)符號舊國標(biāo)準(zhǔn)符號 熱繼電器用于電動機的過載保護。由于熱慣性，對電動

9、機的瞬間過載不會造成不必要的停車現(xiàn)象。但是, 熱繼電器不能作短路保護。熱繼電器 用于電動機、低壓線路中的短路保護。 常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、 管式熔斷器和有填料式熔斷器。10. 1. 6 熔斷器熔斷器是最簡便且有效的短路保護電器。 符號：FU 熔斷器額定電流 IF 的選擇：(1) 電燈、電爐等電阻性負(fù)載：IF IL(3) 頻繁起動的電機：(2) 單臺電機： 其中的熔片或熔絲俗稱保險絲，常為電阻率較高的易熔合金或用截面積很小的良導(dǎo)體制成。 線路在正常工作時，熔斷器不應(yīng)熔斷；而當(dāng)線路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時，熔斷器應(yīng)立即熔斷。常用規(guī)格有4、6、10、15、20A 乃至數(shù)百安等。10.

10、 1. 7 自動空氣斷路器 (自動開關(guān)) 自動空氣斷路器也叫自動開關(guān)或空氣開關(guān)，可實現(xiàn)短路、過載和失壓保護。是常用的多性能低壓保護電器。 自動空氣斷路器的結(jié)構(gòu)形式很多。下面是其一般原理圖。鎖鉤主觸點手動閉合 過流 脫扣器 欠壓 脫扣器銜鐵釋放自動空氣斷路器原理圖(P273)連桿裝置釋放彈簧 自動空氣斷路器的工作原理:F釋放拉簧主觸點脫扣連桿鎖鉤連桿欠壓過流脫扣器空氣開關(guān)可實現(xiàn)短路、過載和失壓保護。 繼電接觸器控制線路是由一些基本控制環(huán)節(jié)組成，下面介紹繼電接觸控制線路的有關(guān)知識。 在電工技術(shù)中所繪制的控制線路圖為原理圖，它不考慮電器的結(jié)構(gòu)和實際位置，突出的是電氣原理。電器自動控制原理圖的繪制原則

11、及讀圖方法：1. 按國家規(guī)定的電工圖形符號和文字符號畫圖。2. 控制線路由主電路(被控制對象(負(fù)載)所在電路) 和控制電路 (控制主電路狀態(tài))組成。 3. 屬同一電器元件的不同部分(如接觸器的線圈和 觸點)按其功能和所接電路的不同分別畫在不同 的電路中，但必須標(biāo)注相同的文字符號。4. 所有電器的圖形符號均按無電壓、無外力作用下 的正常狀態(tài)畫出，即按通電前的狀態(tài)繪制。5. 與電路無關(guān)的部件(如鐵心、支架、彈簧等) 在控 制電路中不畫出。熔斷器 組合開關(guān)控制按鈕接觸器 輔助觸點中間繼電器 時間繼電器 熱繼電器 FR FR FRST行程開關(guān)ST常開觸點常閉觸點分析和設(shè)計控制電路時應(yīng)注意以下幾點： 使

12、控制電路簡單，電器元件少，而且工作又要 準(zhǔn)確可靠 。(2) 盡可能避免多個電器元件依次動作才能接通另一 個電器的控制電路。(3) 必須保證每個線圈加額定電壓工作，不能將兩個 電壓線圈串聯(lián)。組合開關(guān)Q熔斷器FU交流接觸器KM熱繼電器FRM3UVW按扭SBSB1SB23510.2 鼠籠式電動機直接起動的控制線路1. 組成部分：熔斷器FU交流接觸器KM組合開關(guān)Q按扭SBSB1SB235熱繼電器FRM34213. 工作過程：2. 結(jié)構(gòu)圖：起動時，接通組合開關(guān)Q，按動起動按鈕SB2，則交流接觸器通電，使銜鐵吸合帶動觸頭將常開觸點接通，電動機通電開始運行。QFUSBKMFR3. 工作過程：M3M3M3n吸

13、合后自鎖(1) 動作過程演示 -起動M3nM3 SB1(2) 動作過程演示 -停止 停止時，按下停止按鈕SB1，則交流接觸器斷電，使銜鐵釋放觸頭將常開觸點斷開，電動機停轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)圖M3SB1KMSB2FRKM FRKMFU3M.121354Q主電路控制電路4 直接起動原理圖：保險絲熱繼電器發(fā)熱元件開關(guān)接觸器主觸點起動按鈕停止按鈕接觸器線圈接觸器輔助觸點熱繼電器動斷觸點(b)原理圖SB1KMSB2FRKM FRKMFU3M.121354Q合上開關(guān)Q1）起動控制原理分析：KM輔助觸點閉合自鎖 , 按下起動按鈕SB2 , KM線圈通電，KM主觸點閉合， 電動機運轉(zhuǎn)。通電轉(zhuǎn)動Q自鎖松開起動按鈕SB2 利

14、用自身輔助觸點，維持線圈通電的作用稱自鎖FRKM.KMSB1SB2.控制電路主電路 FRFUQ3MQKM控制原理分析：轉(zhuǎn)動2）停車 停轉(zhuǎn)通電斷電 按下停止按鈕SB1 , KM線圈斷電。KM主觸點斷開, 電動機停轉(zhuǎn)。KM輔助觸點斷開，取消自鎖。去掉KM輔助觸點, 實現(xiàn)點動控制。3）點動控制：FRKM.KMSB2.控制電路主電路 FRFUQ3MQKMSB1 按下起動按鈕電動機就轉(zhuǎn)動，一松手就停止。點動控制在生產(chǎn)中也是常見的。熱繼電器過載保護保險絲短路保護接觸器零壓、欠壓保護熱繼電器動斷觸點SB1KMSB2FRKM FRKMFU3M.121354Q主電路控制電路L1 L2 L3UVW5 電動機的保護

15、： 交流接觸器：M3線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源主觸點熱繼電器發(fā)熱元件電動機的保護： 短路保護：短路電流會引起電器設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生強大的電動力，使電動機和電器設(shè)備產(chǎn)生機械性損壞，故要求迅速、可靠切斷電源。通常采用熔斷器 FU和過流繼電器等。 失壓(零壓)保護：是指當(dāng)電源暫時斷電或電壓嚴(yán)重下降時，要使電動機自動從電源切斷。當(dāng)電源恢復(fù)時如不重新按起動按鈕，電動機不能自行起動。否則，在電源電壓恢復(fù)時，電動機可能自動重新起動(亦稱自起動)，易造成人身或設(shè)備故障。常利用接觸器線圈不加驅(qū)動電壓，觸頭不動作來實現(xiàn)的。 過載保護是為防止電動機在運行中電流超過額定值而設(shè)置的保護。常采用熱繼電器FR保護，也可采用自動

16、開關(guān)和電流繼電器保護。M3n短路保護演示當(dāng)電路出現(xiàn)短路時，線路電流突然變大，熔斷器燒斷而切斷線路電源，電動機停轉(zhuǎn)。常開觸點斷開，線路恢復(fù)供電后電機不會自行起動FUM3M3n過載保護演示當(dāng)電路電動機過載時，熱繼電器的發(fā)熱元件將常閉觸點斷開，使接觸器線圈斷電主觸點斷開，電動機停轉(zhuǎn)。M3 鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路 在生產(chǎn)上往往要求運動部件向正反兩方向運動。也就是讓電動機做正、反轉(zhuǎn)運動。如：起重機提升和下放貨物，工作臺 的前進與后退移動等。 我們在學(xué)習(xí)電動機的工作原理時已經(jīng)知道，只要將接到電源的任意兩根聯(lián)線對調(diào)即可。為此我們采用了下圖所示的控制線路。 當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器 KMF工作時，電動機正轉(zhuǎn)； 當(dāng)反

17、轉(zhuǎn)接觸器KMR工作時，反轉(zhuǎn)接觸器將電動機接到電源的任意兩根聯(lián)線對調(diào)了一下，電動機反轉(zhuǎn)。電機正、反轉(zhuǎn)需要用兩個接觸器來實現(xiàn)這一要求。BM3ACKMFKMRQCBA SBF和SBR決不允許同時按下，否則造成電源兩相短路。正反轉(zhuǎn)的控制線路3MFRFU正轉(zhuǎn)觸點KMF.KMRFRQKMFSB.SBFKMF正轉(zhuǎn)接觸器正轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)接觸器SBRKMRKMR.反轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)觸點如何實現(xiàn)這一要求 ?3MFRFUKMRKMFKMF.KMRFRQKMFSB.SBFKMFSBRKMRKMR. 正反轉(zhuǎn)控制電路必須保證正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)接觸器不能同時動作。按下SBFSBKMFKMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.斷開斷電電機正

18、轉(zhuǎn)閉合通電FR操作：按下SB電機停轉(zhuǎn)斷電閉合斷開改變轉(zhuǎn)向時:控制電路按下SBRSBKMF 在同一時間內(nèi)，兩個接觸器只允許一個通電工作的控制作用，稱為“聯(lián)鎖”?！奥?lián)鎖”觸點利用接觸器的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱“電氣聯(lián)鎖”。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.斷電電機反轉(zhuǎn)通電FR操作：按下SB斷電電機停轉(zhuǎn) 缺點：改變轉(zhuǎn)向時必須先按停止按 鈕?？刂齐娐窓C械聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖利用復(fù)合按鈕的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱機械聯(lián)鎖。鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR4123FR.解決措施：在控制電路中加入“機械連鎖”。KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR當(dāng)電機

19、在正轉(zhuǎn)時，先斷開閉合通電停止正轉(zhuǎn)閉合閉合電機反轉(zhuǎn)FR.斷電4123操作過程：按下反轉(zhuǎn)按鈕SBR斷開 行程控制 在生產(chǎn)上往往要求運動部件向正反兩個方向運動。也就是讓拖動部件的電動機作正反轉(zhuǎn)運動。如：起重機的提升與下放貨物。 工作臺的前進與后退運動。用于自動往復(fù)控制或限位保護等。行程開關(guān)外形圖(b)示意圖 結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。未撞擊撞擊(a)外形圖ST常開觸點常閉觸點ST(c) 符號自動往返運動：1. 能正向運行也能 反向運行2. 到位后能自動返 回行程控制： 控制某些機械的行程，當(dāng)運動部件到達一定行程位置時利用行程開關(guān)進行控制。STaSTb電機正程限位開關(guān)STaSTb逆程貨物S

20、TaSTb前進(正轉(zhuǎn)）后退12按SBF時KMF通電(其常閉斷開， 常開閉合)KMF斷電KMR通電行程開關(guān)自動往返運動：擋塊電機正轉(zhuǎn)工作臺前進到達預(yù)定位置，擋塊1撞擊STb停止正轉(zhuǎn) 電機反轉(zhuǎn)(工作臺后退)SBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBRFR晶體管時間繼電器數(shù)字顯示時間繼電器空氣式時間繼電器時間繼電器外型圖 是從得到輸入信號(線圈通電或斷電)起，經(jīng)過一段時間延時后才動作的繼電器。適用于定時控制10. 5 時間控制時間繼電器空氣式時間繼電器a) 通電延時繼電器b) 斷電延時繼電器KT線圈通電延時閉合常開觸點KT通電延時斷開常閉觸點KTKT線圈(b)符號斷電延時斷開常開觸點KT斷電延時閉合常閉觸點KT延時繼電器的外形與結(jié)構(gòu)(a) 外形(2) 空氣式延時繼電器KT線圈通電延時閉合常開觸點KT通電延時斷開常閉觸點KT斷電延時斷開KT斷電延時閉合KT時間繼電器KTKT常開觸點常閉觸點時間控制 FRKMM1UVWFU.Q.3SB1KTSB2KTFRKM.KT.Y接法 KM3 KM1FUQ接法.S