继电接触式控制线路chapter7.docx

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继电接触式控制线路chapter7

第7章继电接触式控制线路

7.1常用低压电器

电器是指对电路起开关、控制、保护和调节等作用的电气设备。

工作在交流1000V、直流1200V以下的电器为低压电器。

一、开关

开关是用于接通和断开电路的电器，常用的有刀开关、组合开关和自动空气断路器。

使用开关应当注意它的几项主要技术参数：

额定电压在工作时允许的最大电压限额。

额定电流在工作时允许长期通过的最大电流限额；

断流能力能正常安全断开最大工作电流限额。

1、刀开关

常有的刀开关有开启式负荷开关（瓷底胶盖闸刀开关）和封闭式负荷开关（铁壳开关）。

按极数（刀片数）分为单极、双极和三极。

①用途。

常用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离。

用于照明电路和控制小容量电动机（功率小于5.5KW）直接起动与停机。

②功能。

刀开关一般与熔断器串联使用，所以对电路具有短路保护功能。

③符号。

④安装要求必须垂直安装在控制屏或开关板位置上，决不允许倒装，以防止手柄自垂落下，引起误合闸，接线时应把电源线接在上端，负载线接在下端（否则，更换熔体时发生触电）。

⑤常见故障合闸后，控制电路一相或两相无电源，闸刀短路，动静触头烧坏等。

２、转换开关（组合开关）

①用途用于小容量电动机（5Kw以下）起动控制.或机床照明控制电路中。

②结构它是由几层胶木绝缘触点座叠装而成，有三对静、动触片和可转动的绝缘手柄组成。

③符号与型号

④常见故障

A手柄转动后,内部触头未动；

B手柄转动后动静触头不能同时通或断。

3、自动空气断路器（自动空气开关）

①用途自动空气开关具有短路、过载、欠压（失压）等保护装置，故广泛应用在低压配电网络和电力拖动系统中以及建筑物内作电源线路（照明电路）的保护等。

②结构通常所用的自动空气开关为DZ系列塑料外壳式，主要产品有DZ10、DZ15、DZ20等系列，其结构主要由触头和灭弧装置，各种可供选择的脱扣器与操作机构，自由脱扣机构由三部分组成。

可供选择的脱扣器有电磁脱扣器、热脱扣器和欠电压脱扣器。

自动空气断路器结构原理图

③符号

④工作原理过载时热元件使双金属片受热向上弯曲，杠杆推动搭钩脱开，锁扣在反作用力弹簧的作用下带动主触点断开。

由于双金属片受热有一定的延时，适用于过载保护。

短路时电磁脱扣器的电磁铁吸起衔铁，触动杠杆推动搭钩断开电路。

电磁脱扣器为瞬时动作适用于短路保护。

在电源电压过低或停电时，欠压脱扣器的电衔铁释放，衔铁被拉力弹簧拉向上方，同样触动杠杆使电路断开。

欠压保护可以在电压过低不能正常运行时自动切断电路，还可以在电源停电后又重新恢复供电时，不至于在无准备的情况下使线路上的所有负载同时通电启动造成事故。

⑤常见故障不能合闸、电流达到耗定值时开关不断开，开关温升过高等。

二、熔断器

熔断器主要作短路或严重过载保护用，串联在被保护的线路中。

线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或严重过载时熔断器熔体熔断，起到保护线路上其它电器设备的作用。

1、常用熔断器型式

①、RC1A系列瓷插式熔断器。

它由瓷座、瓷盖、动触头、静触头和熔丝五部分组成；该熔断器结构简单、价格低廉，更换熔体方便，一般用于500V以下、200A以内的电路做短路保护。

②、RL1系列螺旋式熔断器。

它由瓷帽、熔断管、瓷套、上、下接线座及瓷座组成；熔断管内放置熔体并填充石英砂；也用于500V以下、200A以内的电路。

③、RT0系列有填料封闭管式熔断器。

该熔断器的熔体放在全封闭的瓷管内，管内填充石英砂，它具有较大的断流能力；广泛用于短路电流很大的电力网络或低压配电装置中。

2、熔断器的符号与型号

三、交流接触器

1、用途用与频繁接通和断开电动机或其它负载主电路及控制电路，具有欠压、失压的保护作用。

2、结构主要结构有电磁系统（线圈,静、动铁芯及短路环等）、触头系统（三对主触头和四对辅助触头）和灭弧装置（多采用纵缝灭弧以及栅片灭弧）构成。

3、工作原理线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭合，常闭触点断开；线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使触点恢复到原来的状态。

4、符号与型号。

5、常见故障吸不上、电磁铁噪声大、线圈过热或烧损等。

四、主令电器

在自动控制系统中发出指令或信号的操纵电器称为主令电器（按钮、行程开关等），其作用是用来切换控制电路，使电路接通或分断，实现对电力拖动系统的各种控制。

1、按钮。

主要结构有按钮帽，复位弹簧，桥或动静触头，推杆和外壳组成；有常开、常闭和复合按钮，下图是复合按钮的结构示意图和各种按钮符号。

2、行程开关（限位或位置开关）。

按结构不同可分为直动式（按钮式）、单轮旋转、和双轮旋转式；和复合按钮一样，有常开、常闭触头各一个，但它不用手按动，而是利用生产设备运动部件的机械位移碰撞行程开关，使其触头动作，将机械信号转换为电信号，从而达到限制机械运动的位置或行程。

下图为行程开关电路符号：

五、热继电器

继电器是一种根据特定输入信号而动作的自动控制电器，其种类很多，有热继电器、中间继电器、时间继电器等类型。

热继电器热继电器是利用电流的热效应来切断电路，主要用作电动机的过载保护，断相和电流不平衡的保护。

下图是其结构原理图和电路符号。

热继电器的双层金属膨胀系数大同，当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，双金属片的自由端便开始弯曲超出扣板，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。

触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开便使接触器线圈断电，从而断开电动机的主电路。

若电路故障已经排除，热继电器可通过手动复位或自动复位使其复位。

７.2三相异步电动机基本控制电路

1、电气原理图的绘制原则：

（1）一般主电路用粗实线绘制，控制电路用细实线绘制；主电路一般绘制于左侧（或上方），控制电路一般绘制于右侧（或下方）；各电气元件一般按动作顺序由上到下、从左到右依次排列。

（2）各种电气元件必须用国家统一规定的图形符号和文字符号画出。

（3）采用电气元件展开图的画法。

（4）所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。

2、三相异步电动机的启动电路

2.1点动控制电路

电路原理图

电路控制过程及原理

启动过程：

接通三相电源开关QF。

按下SB→KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M通电运转。

停止过程：

松开SB→KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M断电停止运转。

2.2电动机单向控制电路

（1）.电路原理图

主电路与点动控制的相同

控制电路如图所示

SB1：

停止按钮

SB2：

启动按钮

（2）.电路控制过程及原理

①．启动过程：

接通三相电源开关QF。

按下SB2→KM线圈得电→KM主触头闭合（同时KM的常开的辅助触头闭合）→电动机M通电运转。

　　当松开SB2时，KM线圈仍可通过已经闭合的常开的辅助触头持续得电，从而使电动机连续运转。

这种依靠接触器自身的辅助触点保持线圈通电的电路叫做自锁电路，起到自锁作用的KM常开辅助触头叫自锁触头。

②．停止过程：

按下SB１→KM线圈失电→KM主触头、辅助触头断开→电动机M断电停止运转。

　　松开SB１，因KM辅助触头已断开，控制电路不会再恢复通电。

③．保护环节：

熔断器FU1和FU2分别在主、控制电路中起短路保护作用；热继电器的热元件FR在主电路中起过载保护作用；交流接触器的线圈KM在电路中起失压（欠压）保护作用。

3、三相异步电动机的正、反转控制电路

3.1电气互锁正、反转控制电路

（1）.电路原理图

主电路控制电路

SB1停止按钮SB2正传按钮SB3反转按钮

（2）.电路控制过程及原理

①．正转过程：

KM11主触头闭合→电动机M通电运转

按下SB2KM1线圈得电KM12常开的辅助触头闭合

KM13互锁触头断开实现对KM2的互锁

为了防止误操作把两个启动按钮同时按下，或者电动机正（反）转时按下反（正）转按钮，致使KM1和KM2两组主触点同时接通造成短路，把接触器KM1和KM2的一个常闭触点，分别串入对方的控制电路中，构成互锁。

因此保证在控制电路中只能一条支路通电，即要改变电动机的转向，必须经过停车过渡。

②．停止：

按下停止按钮SB1→KM1（KM2）线圈失电→KM（KM2）主触头、常开的辅助触头断开→电动机M断电停止运转。

③．反转：

改变电源相序（由KM2完成），反转原理同正传。

3.2双重互锁正、反转控制电路

（1）.电路原理图

主电路不变

控制电路

SB1停止按钮SB2正传按钮SB3反转按钮

（2）.电路控制过程及原理

①.正转：

KM11主触头闭合→电动机M通电正转

按下SB2KM1线圈得电KM12常开的辅助触头闭合

KM11互锁触头断开实现对KM2的互锁

②.从正转到反转：

KM21主触头闭合→电动机M通电反转

按下SB3线圈KM1先失电KM2得电KM22常开的辅助触头闭合

KM23互锁触头断开实现对KM1的互锁

③.从反转到正转：

KM1主触头闭合→电动机M通电正转

按下SB2线圈KM2先失电KM1线圈得电KM1常开的辅助触头闭合

KM1自锁触头断开实现对KM2的互锁

由于在该电路中采用复式按钮，将SB2（SB3）按钮的常闭触点串接在KM2（KMl）的线圈电路中；这样，无论何时，只要按下反（正）转启动按钮，在KM2（KMl）线圈通电之前就首先使KM1（KM2）断电，从而保证KM1和KM2不同时通电。

并可实现电动机（只适合于小功率电动机）的直接可逆控制，而不需要中间停止的过渡过程。

对于大功率电动机为了防止运转过程中突然转向产生的大电流对电动机机械部分造成的冲击，必须先停车再转向。

这种由机械按钮实现的互锁也叫机械互锁

④.停止：

按下停止按钮SB1→KM1（KM2）线圈失电→KM1（KM2）主触头、常开的辅助触头断开→电动机M断电停止运转。

4、行程控制行程控制就是说机械运动部件的位置或行程距离来进行控制，如起重机械和某些机床的直线运动部件，当部件到达边缘位置时，就要求停止或往复运动。

这种行程控制可利用行程开关来实现，该电路的工作过程与具有双重互锁电路的工作过程基本相同。

自动往复电路是典型的行程控制电路。

电路原理图

主电路控制电路

5、三相异步电动机的异地控制电路

5.1电动机单向旋转两地点控制电路

主电路控制电路

SB1：

停止按钮（甲）SB2：

停止按钮（乙）SB3：

启动按钮（甲）SB4：

启动按钮（乙）

本章小结

1、开关的主要技术参数：

额定电压、额定电流、断流能力。

断流能力很小只能在无负载情况下电源电压的称为隔离开关；能够在正常负载工作条件下切断电路的称为负荷开关；不仅能切断正常工作电流还能切断远大于正常电流的短路电流的称为断路器。

2、常用开关：

开启式负荷开关（瓷底胶盖闸刀开关），封闭式负荷开关（铁壳开关），转换开关（组合开关）；

自动空气断路器（自动空气开关），有过载、短路、失压保护功能。

3、熔断器：

内装熔体，主要用于短路保护。

熔体的额定电流应小于或等于熔断器的额定电流。

常用的型式有RC1A瓷插式，RL1螺旋式，RT0有填料封闭管式。

4、交流接触器、继电器（热继电器、时间继电器）、主令电器（按钮、形成开关）主要介绍它们的结构、动作原理、功能、符号。

5、继电接触控制电路

点动控制：

按下起动按钮起动，松开停止。

基本控制电路：

自锁触点使电动机实现常动，具有过载保护、短路保护、失压保护功能。

正反转控制电路：

由正转和反转两个接触器和两组控制电路组成，有共同的停止按钮、热继电器和熔断器，两个控制回路利用接触器的常闭触点构成互锁，正反转的过渡必须经过停止。

用复合按钮构成正反转直接过渡的正反转控制电路。

用行程开关实现位置控制。

用时间继电器实现延时控制。

第七章习题与自测题

1.画出三相异步电动机可逆控制的主电路和控制电路图。

（1）电气互锁；

（2）双重互锁。

2.试设计对一台电动机既可以点动控制又可以连续运转控制的电路。

3.三台电动机M1、M2、M3按一定顺序启动，要求M1启动后M2才能启动，M2启动后M3才能启动，同时停车，使画出控制电路。