第十章 繼電接觸器控制系統(tǒng)

電工技術(shù)基礎(chǔ)

專業(yè)基礎(chǔ)課第10章繼電接觸器控制系統(tǒng)10.4

行程控制10.1

常用控制電器10.2

籠型電動機(jī)直接起動的控制線路10.3

籠型電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制線路10.5

時間控制本章要求：1.了解常用控制電器的基本結(jié)構(gòu)、功能和用途;2.掌握三相鼠籠式電動機(jī)的起停控制、正反轉(zhuǎn)控制、時間控制、行程控制及2臺電動機(jī)的順序控制等基本環(huán)節(jié)和線路；3.掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和表示方法;4.掌握過載、短路和失壓保護(hù)的作用和表示方法;5.能讀懂簡單的控制電路原理圖，并能判別正誤和分析它們的工作過程。第10章繼電接觸器控制系統(tǒng)應(yīng)用電動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械，稱為電力拖動。利用繼電器、接觸器實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)和生產(chǎn)設(shè)備的控制和保護(hù)，稱為繼電接觸控制。本章主要介紹幾種常用的低壓電器，基本的控制環(huán)節(jié)和保護(hù)環(huán)節(jié)的典型線路。第10章繼電接觸器控制系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設(shè)備，統(tǒng)稱為控制電器，如刀閘、按鈕、繼電器、接觸器等。下面介紹常用控制電器的用途及電工表示符號。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:

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:

動作是根據(jù)指令、信號或某個物理量的變化自動進(jìn)行的，如中間繼電器、交流接觸器等。10.1常用控制電器低壓電器配電電器控制電器開關(guān)熔斷器……接觸器繼電器起動器……時間繼電器熱繼電器……1.用途：組合開關(guān)也稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要作為電源引入開關(guān)，或用以直接控制小容量籠型電動機(jī)的起動和停止，使電動機(jī)正反轉(zhuǎn)或控制局部照明線路。2.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(dá)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和100A等多種。10.1.1組合開關(guān)M3~用組合開關(guān)起停電動機(jī)的接線圖手柄轉(zhuǎn)軸靜觸頭動觸頭用手柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸時，就可將三個觸點(diǎn)同時接通或斷開。(b)結(jié)構(gòu)按鈕開關(guān)的外形和符號(a)外形圖常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)10.1.2

按鈕(手動切換電器)按鈕是應(yīng)用最廣泛的手動主令電器，主要用于接通或斷開工作電流較小的控制電路。按鈕的外形圖和結(jié)構(gòu)如圖所示。常態(tài)：繼電器和接觸器的吸引線圈未通電時，觸點(diǎn)所處的工作狀態(tài)稱為常態(tài)。常開觸點(diǎn)：常態(tài)時處于斷開狀態(tài)的觸點(diǎn)稱為常開觸點(diǎn)。常開觸點(diǎn)在吸引線圈通電后即閉合，故亦稱動合觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)：常態(tài)時處于閉合狀態(tài)的觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)。常閉觸點(diǎn)在吸引線圈通電后即斷開，故亦稱動斷觸點(diǎn)4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號名稱常閉觸點(diǎn)(停止按鈕)常開觸點(diǎn)(起動按鈕)復(fù)合按鈕1234123復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸點(diǎn)橋式靜觸點(diǎn)常開靜觸點(diǎn)外殼按鈕帽10.1.3交流接觸器

交流接觸器是利用電磁力操作的電磁開關(guān)，常用于直接控制通過電流較大的主電路的接通和斷開，是繼電接觸控制電路中的主要元素之一。接觸器的觸點(diǎn)分主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)兩種。主觸點(diǎn)能通過較大電流，接在電動機(jī)的主電路中，用來直接控制主電路的接通或斷開；輔助觸點(diǎn)通過電流較小，常接在電動機(jī)的控制電路中，控制輔助電路的通斷。~~~線圈鐵芯銜鐵主觸點(diǎn)彈簧輔助觸點(diǎn)M3~電機(jī)動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸點(diǎn)閉合電機(jī)接通電源10.1.3交流接觸器接觸器有關(guān)符號主觸點(diǎn)接觸器是電力拖動中最主要的控制電器之一。常用來接通和斷開電動機(jī)或其它設(shè)備的主電路。在設(shè)計它的觸點(diǎn)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(jī)，額定功率4kW，額定電流為8.8A，選用主觸點(diǎn)額定電流為10A的交流接觸器即可。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。接觸器控制對象：電動機(jī)及其它電力負(fù)載接觸器技術(shù)指標(biāo)：額定電流、線圈電壓及觸點(diǎn)數(shù)量等。

繼電器與接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同，但無主觸點(diǎn)與輔助觸點(diǎn)之分。

繼電器的體積和觸點(diǎn)容量小，觸點(diǎn)數(shù)目多，電流小，作為中間過程信號傳遞用。它可同時控制多個電路，也可以直接用來小容量電機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。所以，繼電器一般用于控制電路中。10.1.4中間繼電器中間繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點(diǎn)數(shù)目多，用于控制線路。通常用于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(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。(b)符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA(a)外形中間繼電器外形與符號~發(fā)熱元件接入電機(jī)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(diǎn)斷開。發(fā)熱元件杠桿工作原理結(jié)構(gòu)原理圖雙金屬片常閉觸點(diǎn)用于電動機(jī)的過載保護(hù)。10.1.5熱繼電器熱繼電器由發(fā)熱元件、常閉觸點(diǎn)和復(fù)位按鈕組成。熱繼電器的符號發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中常閉觸點(diǎn)FRFR10.1.6熔斷器熔斷器是最簡單有效的短路保護(hù)電器。串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，正常運(yùn)行時熔體不應(yīng)熔斷；當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時，在短路和過載電流的作用下，熔體很快熔斷，切斷電路，以保護(hù)電路和設(shè)備。

常用的熔斷器有插式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器。熔斷器：俗稱保險絲。10.1.6熔斷器符號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(jī)(2)單臺電機(jī)

自動空氣斷路器也稱自動開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)短路、過載和失壓保護(hù)。它可以通斷電源與負(fù)載的聯(lián)系，起到隔離作用，而且在短路、過載和失壓的情況下能自動切斷故障電路。10.1.7自動空氣斷路器過流脫扣器欠壓脫扣器鎖鉤銜鐵釋放連桿裝置主觸點(diǎn)手動閉合釋放彈簧熔斷器FU交流接觸器KM組合開關(guān)Q按扭SBSB1SB235熱繼電器FRM3～42110.2

籠型電動機(jī)直接起動的控制線路(a)結(jié)構(gòu)圖直接起動控制電路具有短路、過載及零壓保護(hù)功能。

零壓(或失壓)保護(hù)就是當(dāng)電源暫時斷電或電壓嚴(yán)重下降時，電動機(jī)即從電源切除。

起短路保護(hù)的是熔斷器FU。一旦發(fā)生短路事故，熔絲立即熔斷，電動機(jī)立即停車。

起過載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過載時它的熱元件發(fā)熱，將動斷觸點(diǎn)斷開，使接觸器線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)停下來。（注：為了更可靠地保護(hù)電動機(jī)，熱繼電器做成三相結(jié)構(gòu)，就是有3個熱元件，分別串聯(lián)在各相中。）

自鎖觸點(diǎn)控制電路中與起動按鈕并聯(lián)的常開輔助觸點(diǎn)為自鎖觸點(diǎn)。

當(dāng)按下起動按鈕后，吸引線圈通電，自鎖觸點(diǎn)閉合；當(dāng)手松開起動按鈕后，由自鎖觸點(diǎn)保持通電的工作狀態(tài)。

（互鎖觸點(diǎn)的相關(guān)知識點(diǎn)在下節(jié)中介紹；自鎖觸點(diǎn)的作用、連接方法等非常重要，要求必須掌握。）

控制線路可分為主電路、控制電路和輔助電路。

主電路：是直接對電動機(jī)、電磁閥等負(fù)載提供電源的回路，是強(qiáng)電流通過的部分。包括電源引線、刀閘開關(guān)或組合開關(guān)、熔斷器、接觸器的主觸點(diǎn)、熱繼電器的熱元件和被控對象(負(fù)載)等?？刂齐娐罚菏歉鶕?jù)工藝要求進(jìn)行操作、控制的切換電路，是弱電流通過的部分。包括熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，接觸器或繼電器的線圈、按鈕，接觸器或繼電器的輔助觸點(diǎn)及其他一些受物理量控制的電器元件的觸點(diǎn)等。

圖10.2.1的控制線路可分為主電路和控制電路兩部分。

主電路：三相電源—組合開關(guān)Q—熔斷器FU—交流接觸器KM的主觸點(diǎn)—熱繼電器FR的熱元件—三相交流電動機(jī)M。

控制電路：1—SB1—SB2—KM線圈—FR的常閉觸點(diǎn)—2KM(輔助觸點(diǎn))控制線路的“結(jié)構(gòu)圖”與“原理圖”控制線路的結(jié)構(gòu)圖：如圖10.2.1所示，各個電器都按其實(shí)際位置畫出，屬于同一電器的各部件都集中在一起，這樣的圖稱為結(jié)構(gòu)圖。控制線路的原理圖：因同一電器的各部件在機(jī)械上雖然聯(lián)在一起，但在電路上并不一定互相關(guān)聯(lián)。為了讀圖和分析研究，也為了設(shè)計線路的方便，控制線路常根據(jù)其作用原理畫出，把控制電路和主電路清楚地分開。這樣的圖稱為原理圖(如圖10.2.2所示)。

(在控制線路的原理圖中，各種電器都用統(tǒng)一的符號來表示。常用電器的圖形符號見表10.6.2)異步機(jī)的直接起動電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行按下按鈕（SB），線圈（KM）通電，電機(jī)起動；同時，輔助觸頭（KM）閉合，即使按鈕松開，線圈保持通電狀態(tài)，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。FR自鎖觸點(diǎn)SB2SB1KM起動按鈕停車按鈕KMC'M3~ABCKMFUQSB'FRKMSB1KMSB2M3~ABCKMFUQSFR電流成回路，只要接兩相就可以了。異步機(jī)的直接起動+過載保護(hù)發(fā)熱元件FR熱繼電器觸點(diǎn)控制線路原理圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)在不同的工作階段，各電器的動作不同，觸點(diǎn)時閉時開。而在原理圖中只能表示出一種情況，圖中所畫的是起始狀態(tài)下的位置。對于接觸器和繼電器是指線圈不通電時各觸點(diǎn)的位置；對于開關(guān)和按鈕是指未扳動和未按下的觸點(diǎn)位置。M3~ABCKMFUQSB'C'SB點(diǎn)動控制動作過程主觸點(diǎn)（KM）斷開按鈕松開線圈（KM）斷電電機(jī)停轉(zhuǎn)。主觸點(diǎn)（KM）閉合按下按鈕（SB）

線圈（KM）通電電機(jī)轉(zhuǎn)動；控制電路主電路

若去掉交流接觸器KM的自鎖觸點(diǎn)，則可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的點(diǎn)動控制。FRKMFR繼電接觸控制線路由一些基本控制環(huán)節(jié)組成，下面介紹繼電接觸控制線路的繪制。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(shí)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(diǎn))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。分析和設(shè)計控制電路時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：使控制電路簡單，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)必須保證每個線圈的額定電壓，不能將兩個線圈串聯(lián)。例1.

既能長期工作又能點(diǎn)動的控制電路按下起動按鈕SB2后，電動機(jī)連續(xù)工作，故SB2為連續(xù)工作起動按鈕(KM的自鎖作用)。當(dāng)按下SB3時，接觸器KM有電，主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)起動，使串聯(lián)在自鎖觸點(diǎn)上的支路斷開，自鎖失效；放開SB3時，接觸器斷電，電動機(jī)停車。SB3只可使電動機(jī)點(diǎn)動工作。點(diǎn)動按鈕SB3的作用：(1)使接觸器線圈KM通電；(2)使線圈KM不能自鎖。KMSB2FRKMSB1~SB3復(fù)式按鈕FUQKM2M1M23~3~.SB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通電再按SB2閉合通電閉合閉合1.控制順序：M1起動后M2才能起動。M2既不能單獨(dú)起動，也不能單獨(dú)停車。M1轉(zhuǎn)動例2.

電機(jī)的順序控制M2轉(zhuǎn)動....SBKM1M13~這樣的順序控制是否合理？兩電機(jī)各自要有獨(dú)立的電源；這樣接，主觸頭(KM1)的負(fù)荷過重。KM1KM2M23~思考KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1

例3：兩條皮帶運(yùn)輸機(jī)分別由兩臺鼠籠異步電動機(jī)拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運(yùn)輸機(jī)上，要求電動機(jī)按下述順序起動和停止：起動時:M1起動后M2才能起動；停車時:M2停車后M1才能停車。應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)控制？起動：通電通電閉合閉合SBKM1FR1KM2SBKM2FR2KM1停止：斷電斷開斷開實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的方法交換任意兩相電流相序旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向改變因此：對調(diào)定子繞阻與電源相接的任意兩相，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABCM3~電源ABCM3~電源10.3

籠型電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制線路KMRKMFSB1SBFabcM3~ABCKMFFUQSFRKMR主電路控制電路操作過程：SBF正轉(zhuǎn)SBR反轉(zhuǎn)停車SB1KMRSBRKMFFRKMRKMFSB1abcM3~ABCKMFFUQSFRKMR主電路控制電路操作過程：SBF正轉(zhuǎn)SBR反轉(zhuǎn)停車SB1SBFKMRSBRKMFFR控制電路

SBF和SBR若同時按下，會造成主回路短路！因此：必須確保兩個接觸器不能同時工作！控制電路是否存在錯誤？M3~ABCFUQSFRKMRabcKMFSBFKMRSBRKMFFRSB1KMFKMR

互鎖(聯(lián)鎖)觸點(diǎn)在控制電路中常將接觸器1的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在接觸器2的線圈電路中，以保證接觸器1通電時，接觸器2即不通電；同時將接觸器2的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在接觸器1的線圈電路中，以保證接觸器2通電時，接觸器1不能通電。這種起相互限制作用的觸點(diǎn)稱為互鎖(或連鎖)觸點(diǎn)。

互鎖: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互鎖(聯(lián)鎖)。電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制(2)--加互鎖

該電路必須先停車才能在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)間切換是否有其它缺點(diǎn)？(即：在正轉(zhuǎn)過程中要求反轉(zhuǎn)，必須先按停止按鈕SB1，讓聯(lián)(互)鎖觸點(diǎn)KMF閉合后，才能按反轉(zhuǎn)起動按鈕使電動機(jī)反轉(zhuǎn)，帶來操作上的不便。)FR

互鎖KMFSB1KMFSBFKMRKMRSBRKMRKMFKMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制(3)--雙重互鎖KMRM3~ABCKMFFUQSFR電器互鎖機(jī)械互鎖SB復(fù)式按鈕解決方法：采用復(fù)式按鈕和觸點(diǎn)聯(lián)鎖的控制電路。短路保護(hù)：加熔斷器頻繁起動的電機(jī)：

一般電機(jī)：當(dāng)電路出現(xiàn)短路時，線路電流突然變大，熔斷器的熔絲燒斷而切斷線路電源，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。M3~ABCKM主電路FU熔斷器的選擇：電動機(jī)控制系統(tǒng)中的保護(hù)：

當(dāng)電動機(jī)過載時，熱繼電器的發(fā)熱元件將常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器線圈斷電主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。過載保護(hù)：加熱繼電器M3~ABCKMFUQSFR熱繼電器的熱元件KMSB1KMSB2FR熱繼電器觸頭

電機(jī)工作時，若因負(fù)載過重而使電流增大，但又比短路電流小。此時熔斷器起不了保護(hù)作用，應(yīng)加熱繼電器，進(jìn)行過載保護(hù)。M3~ABCKMFUQS主電路KMSB1KMSB2控制電路零壓保護(hù)：采用繼電器、接觸器控制

采用繼電器、接觸器控制后，電源電壓<85%時，接觸器觸頭自動斷開，可避免燒壞電機(jī)；另外，在線路恢復(fù)供電后電機(jī)不會自行起動

，可避免電機(jī)自動起動而傷人。10.4行程控制KMRM3~ABCKMFFUQSFR行程控制實(shí)質(zhì)為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只是在行程的終端要加行程開關(guān)。正程逆程BA行程控制電路（1）控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF行程開關(guān)正程行程開關(guān)STASTB逆程至右極端位置撞開STA

動作過程SB2正向運(yùn)行電機(jī)停車（反向運(yùn)行同樣分析）行程控制(2)--自動往復(fù)運(yùn)動正程逆程電機(jī)工作要求：1.能正向運(yùn)行也能反向運(yùn)行2.到位后能自動返回電機(jī)STaSTbKMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自動往復(fù)運(yùn)動控制電路行程開關(guān)采用復(fù)式開關(guān)。正向運(yùn)行停車的同時，自動起動反向運(yùn)行；反之亦然。關(guān)鍵措施時間繼電器定時類型：鐘表式空氣式電子式阻容式數(shù)字式10.5時間控制。。。。。。。。時間控制：就是采用時間繼電器進(jìn)行延時控制?？諝馐綍r間繼電器的工作原理動合延時閉合動斷延時斷開線圈動鐵心常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)線圈通電動鐵心吸合（向下）連桿動作觸點(diǎn)動作動作過程微動開關(guān)出氣孔進(jìn)氣孔時間繼電器觸點(diǎn)類型斷電式動斷延時閉合