電工學(xué)-第七版-第10章-繼電接觸器控制系統(tǒng)

第10章繼電接觸控制系統(tǒng)10.4行程控制10.1常用控制電器10.2鼠籠式電動機直接起動的控制線路10.3鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路10.5時間控制本章要求：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。第10章繼電接觸控制系統(tǒng)應(yīng)用電動機拖動生產(chǎn)機械，稱為電力拖動。利用繼電器、接觸器實現(xiàn)對電動機和生產(chǎn)設(shè)備的控制和保護，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)和保護環(huán)節(jié)的典型線路。實現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設(shè)備，統(tǒng)稱為控制電器，如組合開關(guān)、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。第10章繼電接觸控制系統(tǒng)10.1

常用控制電器10.1.1組合開關(guān)組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，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。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)。1.用途：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。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。M3~用組合開關(guān)起停電動機的接線圖手柄轉(zhuǎn)軸靜觸頭動觸頭電路符號Q組合開關(guān)▲10.1.2按鈕(手動切換電器)按鈕常用于接通和斷開控制電路。按鈕的外形圖和結(jié)構(gòu)如圖所示。按鈕開關(guān)的外形和符號常閉觸點常開觸點按鈕（SB）▲復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復(fù)合按鈕1234123按鈕帽10.1.3交流接觸器用于頻繁地接通和斷開大電流電路的開關(guān)電器。交流接觸器主要結(jié)構(gòu)圖10.1.3交流接觸器線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源電機主觸點常閉常開彈簧符號線圈KM用于主電路流過的大電流(需加滅弧裝置)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接觸器技術(shù)指標：額定工作電壓、電流、觸點數(shù)目等。常用的交流接觸器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。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。10.1.4繼電器

繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。主要區(qū)別在于：

接觸器的主觸點可以通過大電流；

繼電器的體積和觸點容量小，觸點數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于控制電路中。1.電流及電壓繼電器電流繼電器：可用于過載保護，電壓繼電器：主要作為欠壓、失壓保護。2.中間繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點數(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10.1.5熱繼電器用于電動機的過載保護。熱繼電器外形與結(jié)構(gòu)(a)外形(b)結(jié)構(gòu)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10.1.5熱繼電器工作原理結(jié)構(gòu)原理圖雙金屬片常閉觸頭用于電動機的過載保護。發(fā)熱元件，串聯(lián)在主電路中常閉觸頭，串聯(lián)在控制電路中熱繼電器的原理圖▲10.1.6熔斷器用于低壓線路中的短路保護。常用的繼電器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。熔斷器(a)管式熔斷器；(b)插式熔斷器；(c)螺旋式熔斷器

RT0系列有填料封閉管式熔斷器適用于交流50Hz，額定電壓交流380V，額定電流至1000A的配電線路中，作過載和短路保護。

額定分斷能力：至50kA熔斷器RT15系列

RT15型螺栓連接熔斷器適用于額定電壓至415V，額定電流至400A的電路中，主要作為工廠企業(yè)及電廠等低壓配電系統(tǒng)中線路的過載和系統(tǒng)的短路保護之用。

10.1.6熔斷器符號FU(1)電燈、電爐等電阻性負載IF≥IL(3)頻繁起動的電機(2)單臺電機熔斷器額定電流IF的選擇(4)多臺電動機合用的總?cè)劢z？可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。10.1.7自動空氣斷路器(自動開關(guān))鎖鉤主觸點手動閉合銜鐵釋放自動空氣斷路器原理圖連桿裝置釋放彈簧銜鐵吸合過流脫扣器欠壓脫扣器自動空氣斷路器▲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，但必須標注相同的文字符號。10.2

鼠籠式電動機直接起動的控制線路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：使控制電路簡單，電器元件少，而且工作又要準確可靠。(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電壓等于其額定電壓，不能將兩個線圈串聯(lián)。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

鼠籠式電動機直接起動的控制線路1.直接起動(a)結(jié)構(gòu)圖控制電路(1)電路熔斷器組合開關(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)原理圖熱繼電器發(fā)熱元件主電路直接起動控制結(jié)構(gòu)圖電動機的保護

短路保護是當電路發(fā)生短路事故時，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。常采用熔斷器FU和過流繼電器等。

零壓(或欠壓)保護，就是當電源暫時斷電或電壓嚴重下降時，電動機即自動從電源切除。當電源電壓恢復(fù)正常時，如不重按起動按鈕，則電動機不能自行起動。

常用的零壓和欠壓保護:對接觸器實行自鎖；用低電壓繼電器組成零壓、失壓保護。

過載保護是為防止三相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,也可采用自動開關(guān)和電流繼電器保護。電動機的保護熱繼電器過載保護熔斷器短路保護接觸器零壓、欠壓保護熱繼電器動斷觸點主電路控制電路合上開關(guān)Q起動(2)控制原理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)。KMQ轉(zhuǎn)動通電利用自身輔助觸點，維持線圈通電的作用稱自鎖自鎖松開SB2,

電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)。停車

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。(2)控制原理

停轉(zhuǎn)斷電去掉KM輔助觸點,實現(xiàn)點動控制。直接起動控制原理圖點動控制2.既能長期工作又能點動的控制電路點動：按下起動按鈕，電動機運轉(zhuǎn)，松開起動按鈕，電動機停轉(zhuǎn)。復(fù)合按鈕點動按鈕SB3的作用：

(1)使接觸器線圈KM通電；

(2)使線圈KM不能自鎖。復(fù)合按鈕2.既能長期工作又能點動的控制電路后閉合按下SB3閉合電機運轉(zhuǎn)點動時：自鎖觸點不起作用通電先斷開斷電斷開松開SB3電機停轉(zhuǎn)實現(xiàn)點動用途:

試車、檢修及車床主軸的調(diào)整等。2.既能長期工作又能點動的控制電路先斷開后閉合SBKASB1KASB2KHKMKAM3~ABCKMFU加中間繼電器（KA）。控制關(guān)系SB：點動SB2：連續(xù)運行2.既能長期工作又能點動的控制電路閉合閉合控制順序：M1起動后M2才能起動。M2既不能單獨起動，也不能單獨停車。3.電機的順序控制按SB1再按SB2M1轉(zhuǎn)動M2轉(zhuǎn)動通電通電閉合閉合這樣的順序控制是否合理？兩電機各自要有獨立的電源；這樣接，主觸頭(KM1)的負荷過重。思考

例1：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動機拖動，由兩套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機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)如何實現(xiàn)控制？方法：兩啟動按鈕并聯(lián)，兩停止按鈕串聯(lián)4.兩地起停控制電路10.3

籠型電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路

將電動機接到電源的任意兩根線對調(diào)一下,即可使電動機反轉(zhuǎn)。

需要用兩個接觸器來實現(xiàn)這一要求。

當正轉(zhuǎn)接觸器工作時，電動機正轉(zhuǎn)；

當反轉(zhuǎn)接觸器工作時，將電動機接到電源的任意兩根聯(lián)線對調(diào)一下，電動機反轉(zhuǎn)。1.

異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路2.

具有互鎖環(huán)節(jié)的正反轉(zhuǎn)控制電路3.

運用復(fù)合按鈕實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制正反轉(zhuǎn)的控制線路KMFSBRKMRKMRKMR正轉(zhuǎn)觸點正轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)接觸器反轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)觸點正轉(zhuǎn)接觸器反轉(zhuǎn)接觸器反轉(zhuǎn)觸點

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)控制電路必須保證正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)接觸器不能同時動作。KMR異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路按下SBF

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（互鎖）”。“聯(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。缺點：改變轉(zhuǎn)向時必須先按停止按鈕。解決措施：在控制電路中加入機械連鎖。斷開斷電電機正轉(zhuǎn)閉合通電具有互鎖環(huán)節(jié)的正反轉(zhuǎn)控制電路機械聯(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)的控制線路當電機正轉(zhuǎn)時，按下反轉(zhuǎn)按鈕SBR先斷開閉合閉合停止正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)通電斷電閉合運用復(fù)合按鈕實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制正反轉(zhuǎn)控制線路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR下圖所示的鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)控制線路中有幾處錯誤，請改正之。10.4

行程控制行程控制：控制某些機械的行程，當運動部件到達一定行程位置時利用行程開關(guān)進行控制。行程開關(guān)(限位開關(guān))用于自動往復(fù)控制或限位控制。(b)示意圖未撞擊撞擊SQ常開觸點常閉觸點SQ(c)符號行程開關(guān)（SQ）按SBF時KMF通電(其常閉斷開，常開閉合)KMF斷電KMR通電自動往返運動：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)用行程控制工作臺的前進與后退前進(正轉(zhuǎn)）前進(行程開關(guān)擋塊STbSTa后退12后退后退12行程控制(1)通電延時繼電器(2)斷電延時繼電器延時繼電器的外形與結(jié)構(gòu)1.空氣式時間繼電器10.5

時間控制時間控制：采用時間繼電器進行延時控制。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通電延時的空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖(1)通電延時繼電器常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時斷開微動開關(guān)2微動開關(guān)1常開觸頭常閉觸頭調(diào)節(jié)螺絲進氣孔托板線圈動鐵心