低壓電器及繼電接觸控制

§1電器設(shè)備及低壓電器簡述電器設(shè)備——屬于電氣設(shè)備（電氣設(shè)備即電設(shè)備）。

電器設(shè)備可以很大、很復(fù)雜，比如一臺彩色電視機(jī)或者一套自動化裝置；電器設(shè)備也可以很小、很簡單，比如一個鈕子開關(guān)或者一個熔斷器。在工業(yè)意義上，電器設(shè)備是指能根據(jù)特定的信號和要求，自動或手動地接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護(hù)、檢測、變換和調(diào)節(jié)用的電氣設(shè)備。電器設(shè)備的種類繁多，構(gòu)造各異。

低壓電器（Low-voltageApparatus）則指工作在交流1200V

、直流1500V以下的電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。第1頁/共50頁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……中間繼電器熱繼電器時間繼電器……第2頁/共50頁

現(xiàn)代低壓電器的發(fā)展趨勢——高性能、小型化、電子化、智能化、模塊化、組合化、多功能化以及可通信功能?，F(xiàn)代低壓電器的特點：（1）低壓電器產(chǎn)品中裝有微處理器（2）低壓電器帶有通信接口，能與現(xiàn)場總線連接；（3）采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，具有互換性，內(nèi)部可更換部件采用模塊化結(jié)構(gòu)（4）保護(hù)功能齊全（5）外部故障記錄顯示（6）參數(shù)測量顯示（7）內(nèi)部故障自診斷（8）能進(jìn)行雙向通信第3頁/共50頁

膠蓋開關(guān)是一種最常用的簡易開關(guān)，可用于照明電路的通斷，也可用于不頻繁地手動操作小型電動機(jī)（功率在5.5kW及以下）。膠蓋開關(guān)§2常用低壓電器刀片刀座熔絲上下膠木蓋瓷底座第4頁/共50頁鐵殼開關(guān)可手動不頻繁地通斷電路或作為線路末端的短路保護(hù)之用。由于鐵殼開關(guān)具有全封閉的可開合的外殼，所以可用于有粉塵的場所。鐵殼開關(guān)的殼蓋打開時不能合閘，而合閘時殼蓋不能打開，比較安全。鐵殼滅弧罩刀座刀片操作手柄熔斷器鐵殼開關(guān)第5頁/共50頁組合開關(guān)M3～3～組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，它有三對靜觸點和三個動觸片，通過手柄轉(zhuǎn)動絕緣轉(zhuǎn)軸，即可轉(zhuǎn)動裝在轉(zhuǎn)軸上的三個動觸片，從而使電路接通或斷開。組合開關(guān)可以直接用來控制小容量電動機(jī)的起停；對于較大容量的電動機(jī)，不能帶負(fù)載操作。第6頁/共50頁自動空氣開關(guān)113載1、3、11——拉力彈簧，2——鎖扣，4、8、10——頂桿，5、9——電磁鐵，6——發(fā)熱元件，7——雙金屬片。

自動空氣開關(guān)又稱低壓斷路器，是重要的配電電器。除具有全負(fù)荷分?jǐn)嗄芰ν?，還具有短路、過載、欠壓或失壓等保護(hù)功能，并具有很好的滅弧能力。常用作配電箱中的總開關(guān)或分路開關(guān)。在建筑工程中是應(yīng)用最廣泛的一種電器設(shè)備。第7頁/共50頁熔斷器半封閉瓷插入式無填料密封管式

熔斷器是最簡便的和最常用的短路保護(hù)電器。線路在正常工作時，熔斷器的熔絲或熔片不應(yīng)熔斷，一旦發(fā)生短路或嚴(yán)重過載，熔絲或熔片應(yīng)立即熔斷。第8頁/共50頁有填料螺旋式有填料密封管式第9頁/共50頁按鈕

按鈕用來接通或斷開控制電路，從而控制電動機(jī)或其它電氣設(shè)備的運行。有的按鈕只有一個常開觸點；有的按鈕只有一個常閉觸點；有一種復(fù)合按鈕，其中有一個常開觸點，一個常閉觸點，兩個觸點是互相聯(lián)動的。按鈕還有其它情況。按鈕中通過的電流較小，額定電流在5A以下。第10頁/共50頁交流接觸器3～靜鐵芯動鐵芯主觸點輔助觸點M3~吸引線圈第11頁/共50頁

繼電器電壓繼電器電流繼電器中間繼電器熱繼電器時間繼電器…...繼電器中間繼電器的工作原理與接觸器相同，只是用途有所不同。接觸器主要用來接通或斷開主電路，中間繼電器則主要用在控制電路中，用來擴(kuò)大輔助觸點的數(shù)目。第12頁/共50頁發(fā)熱元件I常閉觸頭雙金屬片扣板熱繼電器

熱繼電器是用于電動機(jī)的過載保護(hù)。由于熱慣性，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，這一點正合乎控制的要求，在電動機(jī)啟動或短時過載時，熱繼電器不會動作，避免了不必要的停車。如果要熱繼電器復(fù)位，可按復(fù)位按鈕，有的熱繼電器可以自動復(fù)位。第13頁/共50頁延時動作觸點瞬時動作觸點活塞及活塞桿鐵芯及線圈時間繼電器第14頁/共50頁§3三相異步電動機(jī)直接啟動的控制電路1啟動合上QS，為啟動作準(zhǔn)備

按下SB2

KM的線圈通電

KM的主觸點、輔助觸點都閉合

電動機(jī)啟動。

KM

的輔助觸點也稱自鎖觸點，其作用是，即使SB2打開，也可使KM的線圈繼續(xù)通電，這種作用稱自鎖。2停車要使電動機(jī)停車，按下SB1即可。第15頁/共50頁熱繼電器FR啟動按鈕SB2交流接觸器KMM3~3～停車按鈕SB1組合開關(guān)QS熔斷器FU第16頁/共50頁熱繼電器FR交流接觸器KMM3~3～熔斷器FU啟動按鈕SB2停車按鈕SB1組合開關(guān)QS第17頁/共50頁熱繼電器FR交流接觸器KMM3~3～熔斷器FU啟動按鈕SB2停車按鈕SB1組合開關(guān)QS第18頁/共50頁熱繼電器FR交流接觸器KMM3~3～熔斷器FU啟動按鈕SB2停車按鈕SB1組合開關(guān)QS第19頁/共50頁熱繼電器FR交流接觸器KMM3~3～熔斷器FU啟動按鈕SB2停車按鈕SB1組合開關(guān)QS第20頁/共50頁熱繼電器FR交流接觸器KMM3~3～熔斷器FU啟動按鈕SB2停車按鈕SB1組合開關(guān)QS第21頁/共50頁3保護(hù)

3.1短路保護(hù)：起短路保護(hù)的電器是熔斷器。當(dāng)電路短路時，熔斷器熔斷，電動機(jī)立即停車。

3.2過載保護(hù)：起過載保護(hù)的電器是熱繼電器。當(dāng)過載時，熱繼電器的熱元件發(fā)熱，其常閉觸點斷開，電動機(jī)也停車。重新啟動時，熱繼電器的常閉觸點應(yīng)復(fù)位。熱繼電器可以是三個熱元件，也可以是兩個熱元件，但不能只是一個熱元件。否則單相短路時，不能起到過載保護(hù)作用。

3.3欠壓或失壓保護(hù)：當(dāng)欠壓或失壓時，交流接觸器的動鐵芯釋放，其主觸點、輔助觸點都斷開，電動機(jī)即停車。當(dāng)電源電壓恢復(fù)時，如不按啟動按鈕，電動機(jī)不能自行啟動。這一點較之用刀開關(guān)或組合開關(guān)直接啟動電動機(jī)安全。第22頁/共50頁熱繼電器FR交流接觸器KMM3~3～熔斷器FU啟動按鈕SB2停車按鈕SB1×××組合開關(guān)QS第23頁/共50頁

上述電路分主電路和控制電路兩部分：

主電路：三相電源

QS

FU

KM主觸點

FR熱元件

電動機(jī)

控制電路：電源

SB1

SB2

KM線圈

FR常閉觸點

電源KM輔助觸點

上述電路中，各控制電器按其實際位置畫出，屬于同一控制電器的各元件集中在一起，這樣的圖稱為控制線路的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)點是比較容易識別電器，便于安裝和檢修；缺點是當(dāng)線路比較復(fù)雜和使用電器較多時，線路不容易看清楚。第24頁/共50頁

為了讀圖和分析研究的方便，也為了設(shè)計的方便，控制電路常根據(jù)其工作原理畫出，稱為原理圖。畫原理圖時，應(yīng)遵循幾個原則：（1）主電路和控制電路分開畫。（2）同一電器的各元件按其作用分別畫在主電路和控制電路中，并嚴(yán)格按照國標(biāo)規(guī)定的圖形符號和文字符號表示。（3）所有電器的觸點都按最初未動作時的狀態(tài)畫出。（4）接觸器或繼電器的線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。（5）主電路用較粗的線條畫在左側(cè)或上方；控制電路用較細(xì)的線條畫在右側(cè)或下方?？刂齐娐分懈髟?yīng)按自上而下，自左而右的動作順序排列，這樣的圖又稱梯形圖。第25頁/共50頁三相異步電動機(jī)直接啟動的控制電路原理圖由于有自鎖觸點，所以可以連續(xù)運行。M3~ABCQSFRFRKMFUKMSB2SB1KM第26頁/共50頁M3~ABCQSFRFRKMFUSB2SB1KM沒有自鎖觸點，可以實現(xiàn)點動控制。第27頁/共50頁例1：一臺電動機(jī)點動+連續(xù)運行的控制電路。M3~ABCQSFRKMFUFRKASB3KASB1KASB2KM~第28頁/共50頁例2：甲、乙兩地同時控制一臺電機(jī)的控制電路。方法：兩啟動按鈕并聯(lián)；兩停車按鈕串聯(lián)。KMSB1SB2KMSB1SB2乙地甲地FR第29頁/共50頁例3：以下控制電路能否實現(xiàn)即能點動、又能連續(xù)運行

KMSB1KMSB2KHSB3第30頁/共50頁§4三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制電路

在生產(chǎn)上往往要求運動部件向兩個相反方向運動。例如機(jī)床工作臺的前進(jìn)與后退；起重機(jī)的提升與下降等，這時就需要電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。為了實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，只要對調(diào)電動機(jī)電源相序即可。在控制電路中，則需要兩個交流接觸器。

在電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制電流中，兩個交流接觸器不能同時工作，否則將發(fā)生電源短接。為了防止兩個交流接觸器同時工作，在控制電路中使用了互鎖觸點起互鎖作用。第31頁/共50頁FRSB1M3~ABCQSFRKMFFUSBFSBRKMFKMFKMRKMRKMFKMRKMR互鎖觸點第32頁/共50頁

上述電路有個缺點，就是在電動機(jī)正轉(zhuǎn)過程中若需要反轉(zhuǎn)，必須先按下停車按鈕SB1，讓互鎖觸點KMF閉合后，再按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SBR，電動機(jī)才反轉(zhuǎn)。為了解決這個問題，常采用復(fù)合按鈕以實現(xiàn)機(jī)械互鎖。這時在電動機(jī)正轉(zhuǎn)過程中若需要反轉(zhuǎn)，直接按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SBR即可；同樣，在反轉(zhuǎn)過程中若需要正轉(zhuǎn)，直接按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SBF即可。第33頁/共50頁FRSB1M3~ABCQSFRKMFFUSBFSBRKMFKMRKMFKMRKMFKMRKMR機(jī)械互鎖第34頁/共50頁§5三相異步電動機(jī)Y-

換接啟動的控制電路1啟動合上QS，為啟動作準(zhǔn)備

2停車要使電動機(jī)停車，按下SB1即可。按下SB2

KM1通電KMY通電KT通電KM

斷電KMY斷電KM

通電KT斷電延時（Y接啟動）（接運行）第35頁/共50頁FRSB2SB1KM1M3~ABCQSFRFUKM

KTKMYKM1KM

KTKTKM

KMYKMYKM

KM1U1V1W1U2V2W2第36頁/共50頁§6行程開關(guān)及行程控制1行程開關(guān)1——滾輪2——接桿3——凸輪，4——復(fù)位彈簧5——觸點6——推桿

行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，它有一個或幾個常開觸點或常閉觸點，當(dāng)機(jī)械部件所帶動的擋塊撞動行程開關(guān)的滾輪時，則行程開關(guān)動作，其常開觸點閉合，常閉觸點打開。第37頁/共50頁2行程控制

在生產(chǎn)上常需要使機(jī)械部件作上下或左右往返運動，這可以通過行程開關(guān)控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，這就是行程控制。正程STASTB逆程STASTB正程逆程第38頁/共50頁FRSB1SBFSBRKMFKMRKMFKMRKMFKMRSTASTBM3~ABCQSFRKMFFUKMR第39頁/共50頁FRSB1SBFSBRKMFKMRKMFKMRKMFKMRSTASTBSTASTBM3~ABCQSFRKMFFU第40頁/共50頁（皮帶運輸機(jī)的控制電路）

皮帶運輸機(jī)通常采用多條皮帶聯(lián)合運行，以運送各種物料，幾條皮帶就需要幾臺電動機(jī)。假若是兩條皮帶，就需要兩臺電動機(jī)。為了防止運送物料在皮帶上造成堵塞，對皮帶運輸機(jī)的要求是：啟動時，要先啟動第一條皮帶，后啟動第二條皮帶；停止時，先停第二條皮帶，再停第一條皮帶。所以，皮帶運輸機(jī)的控制，實際上是順序控制。M1M2第一條皮帶第二條皮帶§7三相異步電動機(jī)的順序控制第41頁/共50頁ABCQSM13~FR1KM1FU1M23~FR2KM2FU2SB1SB2SB4KM1KM2KM1FR1FR2KM2KM2SB3KM1第42頁/共50頁§8三相異步電動機(jī)的制動控制三相異步電動機(jī)的制動機(jī)械制動電磁抱閘制動電磁離合制動電氣制動反接制動能耗制動發(fā)電反饋制動斷電電磁抱閘制動通電電磁抱閘制動第43頁/共50頁SB1SB2KM2KM1FRKM1KM2~斷電電磁抱閘制動ABCQSM13~FRKM2FUKM1

一般在電梯、吊車、卷揚(yáng)機(jī)等一類升降機(jī)械負(fù)載上，應(yīng)采用斷電電磁抱閘制動方式；像機(jī)床一類經(jīng)常需要調(diào)整加工件位置的機(jī)械設(shè)備，往往采用通電電磁抱閘制動方式。電磁抱閘制動的優(yōu)點是制動力矩大，制動迅速、安全可靠、停車準(zhǔn)確。其缺點是制動越快，沖擊振動就越大，對機(jī)械設(shè)備