第10章 继电接触器控制系统.docx

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第10章继电接触器控制系统

第十章继电接触器控制系统

★主要内容

1、常用控制器

2、鼠笼式电动机直接超支的控制线路

3、鼠笼式电动机正反转的控制线路

4、行程控制

5、时间控制

★教学目的和要求

1、了解常用低压电器的结构、功能和符号。

2、掌握继电接触器控制电路的自锁、联锁以及行程、时间等控制。

3、了解过载、短路和失压保护的方法。

4、能读懂简单的控制电路原理图，能连线操作，并能进行简单电路的设计。

★学时数：

4学时

★重难点

重点：

常用低压电器的功能和符号，直接起动控制线路及自锁，正反转控制线路及联接，顺序起动、行程控制电路，控制电路中的过载、短路和失压保护。

难点：

行程、时间等控制，根据电路原理图连线操作，控制电路的设计。

★本章作业布置：

课本习题P286—288页，10.2.3，10.3.1，10.4.2，10.5.1

第十章继电接触器控制系统

对电动机的控制（起动、正反转、调速和制动等），当前国内还较多地采用继电器、接触器和按钮等控制电器来实现。

本章主要介绍异步电动机控制的一些基本控制电路以及常用的低压控制器。

§10.1常用控制电器

按动作性质分：

手动电器和自动电器。

手动电器是由工作人员手动操作的。

例如：

闸刀开关、组合开关、按钮等。

而自动电器则按照指令、信号或某个物理变化而自动动作的。

如：

各种继电器、接触器、行程开关等。

1．组合开关

在机床电气控制线路中，组合开关常用来作为电源引入开关，也可以用它来直接起动和停止小容量鼠笼式电动机或使电动机反转。

组合开关常用HZ10系列，其结构如图10.1-1所示，它有三对静片和三对动片，转动手柄可将三个开关同时接通或断开。

图10.1-2是用组合开关起动和停止异步电动机的接线图。

组合开关有单极、双极、三极、四极等，其符号如图10.1-3所示。

图10.1-1图10.1-2图10.1-3

2．按钮

图10.1-4

图10.1-5

按钮也是一种手动控制开关，常用来接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。

它主要由两对静触头和一对动触头组成。

结构图如图10.1-4所示，将按钮按下时，下面一对原来断开的静触点被动触点接通，而上面一对静触头被断开。

在没有外力作用时，上面一对触头处于闭合状态，称为常闭触头。

下面一对触点处于断开状态，称为常开触头，其图形符号如图10.1-5所示。

3．交流接触器

图10.1-6

交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。

接触器主要由电磁铁和触头两部分组成，是利用电磁吸引力使触头动作的自动开关。

如图10.1-6，当铁心线圈通电后，电磁铁吸合，其触头动作。

接触器的触点分主触头和辅助触点两种。

辅助触头通过电流较小，常接在电动机的控制电路中，主触头能通过较大电流，接在电动机的主电路中，各触头又分为常开和常闭两种，“常开”和“常闭”是按接触器未通电时触头状态划分的，若线圈通电后，常开触头闭合，常闭触头断开。

其电工符号如图10.1-7所示。

图10.1-7

4．中间继电器

这种继电器的特点是：

常闭常开触点较多，能同时接通和断开多路控制电路，其结构原理与交流接触器基本相同。

5．热继电器

热继电器是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。

热继电器是利用电流的热效应使双金属片变形，从而带动触头动作的。

其原理图如图10.1-8所示，热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。

双金属片是由膨胀系数不同的金属辗压而成，下层金属的膨胀系数大，上层小。

当主电路中电流超过容许值时，双金属受热向上弯曲而脱扣，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，控制电路断开而使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。

当电动机过载原因被排除后，用力按下复位按钮、热继电器即可复位。

热继电器符号如图10.8-9所示。

图10.1-8图10.1-9

6．熔断器

熔断器是常用的短路保护器，由熔丝和熔管构成。

当熔断器正常工作时，熔丝不应熔断，一旦发生短路或严重过载，熔丝将被烧断。

常用的熔断器有：

（a）管式熔断器、（b）插式熔断器、（c）螺旋式熔断器，如图10.1-10所示。

熔断器符号为：

FU

图10.1-10

熔丝额定电流的选择：

（1）照明设备的熔断器

≥

（2）一台电动机的熔丝

为了防止电动机起动电流较大而将熔丝烧断，因此熔丝不能按电动机额定电流选择，此时要根据下列经验公式选择：

≥

如果电动机起动频繁时，应为

≥

（3）几台电动机合用的总熔丝一般可按下式粗略计算。

熔丝额定电流

容量最大电动机的额定电流

其余电动机额定电流之和。

熔丝的额定电流有：

4、6、10、15、20、25、35、60、80、100、125、160、200、225、260、300、350、430、500和600A等种。

7．自动空气断路器

自动空气断路器也叫自动空气开关，是常用的一种低压保护电器。

可实现短路、过载和欠压保护，它的结构形成很多，图10.1-11是一般原理图。

主触点通常是由手动操作机构闭合的，主触点闭合后就被锁钩锁住。

如果电路发生故障，脱扣机构就将锁钩顶开，主触头在释放弹簧的作用下迅速断开。

脱扣器有过流脱扣器和欠压脱扣器等，它们都是电磁铁。

在正常情况下，过流脱扣器电磁不吸合，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈将产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开。

欠压脱扣器工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁主触点闭合，一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。

当故障排除，电压正常后必须重新合闸后才能工作。

图10.1-11

§10.2鼠笼式电动机直接起动的控制电路

1．点动控制

如图10.2-1电路，Q为组合开关，KM为交流接触器，SB为常开按钮。

有两个回路：

（1）电源—Q—接触器主触头—电动机，称为主电路；

（2）跨接在BC两相电源之间，由SB、KM线圈组成，称为控制电路。

图10.2-1

原理：

Q接通电源→按下SB→接触器KM线圈通电→KM主触头吸合，电动机通电运行→松开按钮SB，接触器KM断电→KM主触头复位断开，电动机停转。

因此称为“点动”控制。

说明：

（1）电路图中各电器用国家规定的图形符号和文字符号表示。

（2）主电路和控制电路分开画，同一电器的各部件，如交流接触器的线圈和主辅触头，可按其作用画在主电路和控制电路中，但应注明相同的文字符号。

（3）所有电器触头位置都应按未通电，未动作时状态画。

（4）主电路常画在左侧或上方，控制电路画在原理图右侧和上方。

2．电动机单向运行控制电路

图中FR为热继电器，其常闭触头串在控制电路中。

（1）运行：

电源开关合上→按下起动按钮

→交流接触器KM线圈通电→KM主触头闭合，电动机M通电起动；KM辅助触头闭合，接触器线圈连续通电。

图10.2-2

自锁：

接触器辅助常开触头KM与起动按钮

并联，当电动机起动后，这时该触头也闭合，所以当松开按钮

后，控制电路仍然保持接通，保证电动机连续运行。

这个辅助触点称为自锁触点。

（2）停转：

按下→KM线圈断电→KM所有常开触头断开，自锁解除，电动机停转。

（3）保护功能：

短路保护：

由熔断器FU保护。

过载保护：

由热继电器进行保护，当电动机过载时，热继电器的热元件发热，双金属片变形，使串联在控制电路中的常闭触头FR断开，从而使电动机停转。

欠压保护（零压保护）是指当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机自动断电。

欠压保护由交流接触器进行保护，当电源电压不足时，接触器电磁吸力不够，所有触头断开，电动机停转，自锁也解除。

§10.3电动机的正反转控制电路

反转：

只需将电动机定子绕组上任意两根电源线对调，就可实现异步电动机的反转，如下图电路所示。

互锁：

在正转控制电路中串联了反转接触器的常闭触头，在反转控制电路中串联了正转接触器的常闭触头。

以保证正转接触器和反转接触不会同时通电动作。

这两个常闭触头的作用是互相制约对方的动作，叫互锁或联锁。

图10.3-1

§10.4行程控制

行程控制就是当运动部件到达一定行程位置时采用行程开关来进行控制。

例如：

矿井的提升机、吊车等。

要求它们到达预定位置时便自动停止。

在万能洗床上，则要求工作台能在一定距离上自动往返运动。

这些限位，行程控制都是通过行程开关来进行控制的。

1．行程开关

行程开关又称限位开关，是利用运动部件的碰撞而动作的一种开关。

其原理图与按钮有些相似，运动部件控制行程开关，使它的常开、常闭触头迅速换接，当运动部件离开后，弹簧又使行程开关复位。

其图形符号为：

图10.4-1

2．工作台的限位行程控制电路

如图10.4-2为工作台行程控制的示意图，

、

为限位行程开关，

、

为终端保护行程开关。

图10.4-2

图10.4-3

（1）限位行程控制：

控制工作台的向左、向右运动就是电动机的正反转。

其主电路与电动机的正反转控制相同，其控制电路如图10.4-3所示。

向左：

按下

→

线圈得电，自锁电机向左运动→运动到

时，撞块压下行程开关

，常闭触头

断开，

线圈失电，电动机停止，运动部件停止前进。

向右：

按下

→

线圈得电，自锁电机向右运动→运动到

时，撞块压下行程开关

，常闭触头

断开，

线圈失电，电动机停止，运动部件停止前进。

（2）自动返往控制电路：

主电路与正反转电路一样，控制电路如图10.4-4所示，把

的常开触头与

并联，

的常开触头与

并联。

图10.4-4

原理：

按下

→

线圈通电，电动机正转向左运动→撞块压下行程开关

，其常闭触头断开，常开触头闭合→

通电，电动机反转，向右运动→直至撞块压下行程开关

，其常闭触头断开，常开闭合→电动机又正转，向左运动→……，从而实现工作台往复自动循环运动。

其中，

、

行程开关安装在机械运动部件移动方向的某个极限位置，以防

、

失灵，运动部件移动不止，移出工作平台。

它们起到最后的保护作用，故称为终端保护开关。

§10.5时间控制

时间控制就是采用时间继电器进行延时控制。

1．时间继电器

时间继电器是一种延时动作的继电器，从接收信号到触头开关动作要有一定的时间间隔。

在实验时，已介绍了气襄式时间继电器的结构原理。

时间继电器含有线圈、延时触头和瞬时触点。

常用的时间继电器有两种：

通电延时和断电延时两类，其符号如图11.5-1所示：

图10.5-1

2．Y—Δ换接起动

如上图所示为

换接电路，其原理为：

主电路：

、

接通为Y形连接；

、

接通为

形联接。

控制电路：

图10.5-2

【例10.5-1】设计一个两台异步电动机顺序控制电路，要求：

（1）有短路保护

（2）有过载保护（3）

起动后，延时一段时间

自行起动（4）停车时

先停，

才能停。

解：

此电路可作机床电机、油泵控制，

控制油泵，

控制电动机。

主轴电机起动之前，油泵先起动，待主轴润滑后，主轴电机再起动；停车时，主轴电机先停。

如图10.5-3电路所示，短路保护由熔断器完成，过载保护由热继电器完成。

图10.5-3

作业：

按下列要求分别设计控制线路：

（1）电动机

起动后，

才能起动，并能单独停车。

（2）电动机

起动后，

延时一定时间后自行起动。

（3）电动机

起动后，

才能起动；停止时，

停止后，

才能停。

实验中思考题：

（1）给出可以在两地对同一台三相异步电动机进行起动，停止及正、反转控制的电路。

（2）给出对两台电动机进行顺序控制电路，要求第一台电机起动以后第二台电动机才能起动，第一台电动机停止运行则第二台电机必须先停止运行。

实验思考题

（1）电路图如下：

图10.5-4

实验思考题

（2）电路图如下：

图10.5-5