9电工与电子技术第9章继电接触器控制电路

电工与电子技术电子工业出版社主编毕淑娥副主编徐秀平第9章继电接触器控制电路本章主要内容本章主要介绍各种低压控制电器的结构、工作原理，各种基本控制电路的分析、设计的一般方法。【引例】吊车由电动机拖动，在吊车启动工作后，它可以运行到左端或右端终点，自行停止，等待装货或卸货，然后自动运行到右端或左端终点，自动停止，等待卸货或装货，如此往复运行。如何实现的？9.1常用低压控制电器低压控制电器的种类繁多，一般可分为手动电器和自动电器两类。手动电器是由操作人员人工操控的，如闸刀开关、组合开关、按钮等；自动电器则是按照指令、电信号（如电压、电流等）或其他物理量（如生产机械运动部件的速度、行程或动作时间等）的变化而自动动作的，如继电器、接触器、行程开关等。9.1.1手动电器用于不经常开断的低压电路中，作为用电设备与电源分离的隔离开关。1.闸刀开关外形结构符号空气断路器不仅有引入电源和隔离电源的作用，还兼有过载、短路、欠压和失压保护的作用。锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧2.空气断路器按钮是一种发出指令的电器，主要用来与接触器、继电器等相配合，实现对电动机或其他电气设备的远距离控制。(b)结构按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点3.按钮复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮12341233.按钮9.1.2自动电器1.熔断丝按钮熔断丝串接在被保护电路中，电路在正常工作时，熔断丝不应熔断，当电路发生短路或严重过载时，有很大的电流通过熔断丝，使其熔丝或熔片发热而自动熔断，切断电路，达到短路保护的目的。符号FU管式熔断丝插入式熔断丝2.热继电器功能：热继电器是用于保护电动机免受长时间过载的一种保护电器。发热元件扣板结构：双金属片常闭触点工作原理：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。I2.热继电器外形电路符号3.接触器接触器是利用电磁铁的电磁吸力控制触点闭合与断开的电磁开关。接触器可以接通或切断由电源到负载的主电路，接触器具有可频繁操作、控制容量大的优点。外形结构3.接触器主触点接触面积较大，能通过较大的电流，一般接在主电路中，辅助触点接触面积较小，能通过较小的电流，一般接在控制电路中。线圈辅助触点静铁心动铁心电源电机主触点常闭常开弹簧电源M3~结构示意图3.接触器选用接触器时应当注意主触点的额定电流、线圈的额定电压和触点数量等，常用的国产交流接触器有CJ10、CJ12、CJ120等系列。CJ10系列的主触点额定电流有5A、10A、20A、40A、75A、120A等，线圈的额定电压为220V或380V。符号线圈KMKM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM动合(常开)主触点KM4．中间继电器中间继电器的结构、工作原理和交流接触器基本相同，只是其电磁机构尺寸较小、结构紧凑、触点数量较多。由于通过主触点的电流较小，所以一般不配灭弧罩。中间继电器具有记忆、传递、转换信息等控制作用，也可用来直接控制小容量电动机或其他电器。选用中间继电器时，主要考虑线圈的额定电压及常开、常闭触点的数量。5．时间继电器外形时间继电器是对控制电路实现时间控制的电器。时间继电器种类繁多，较常见的有电子式、电磁式、电动式和空气阻尼式时间继电器。空气阻尼式时间继电器的延时范围分0.4～60s和0.4～180s两种。结构简单，但准确性较差。5．时间继电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触点延时闭合常闭触点延时打开常开触点瞬时闭合常闭触点瞬时断开工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔线圈通电衔铁向下吸合瞬时触点动作连杆动作延时触点动作9.2常用低压控制电路在工农业生产中，大多数生产机械都是由电动机拖动的，生产机械的运动部件的动作往往是比较复杂的，因此作为控制运动部件动作的电气电路也比较复杂，但这些复杂的控制电路也都是由一些基本的控制电路组成的。常用低压控制电路包括：电机起动、停车（点动、连续运行、多地点控制、顺序控制等）电机正反转控制行程控制时间控制……9.2.1直接启动控制电路KMQS按扭SBSB1SB2FRM3～FU结构图动作过程触头（KM）打开线圈（KM）断电电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB1）线圈（KM）通电电机转动；合上刀闸（SB）按下按钮（SB2）9.2.1直接启动控制电路直接启动控制电路的保护环节：短路保护：熔断丝FU起短路保护作用，一旦发生短路事故，其熔丝立即熔断，切断电源，电动机立即停转。过载保护：热继电器FR起过载保护作用。当电动机长时间过载时，热继电器的发热元件严重发热，促使其常闭触点断开，因而交流接触器线圈断电，主触点KM断开，电动机停转。失压与欠压保护：交流接触器除了通、断电动机的电源外，还具有失压与欠压保护作用，即电路在运行过程中，如果电源电压过低或突然断电，使交流接触器的线圈达不到额定电压或没有电压，交流接触器的动铁心将复位，主触点和自锁辅助触点断开，电动机停转；若供电恢复正常后，由于交流接触器的线圈上没有电压，其主触点是断开的，所以电动机不会自行启动，可避免电动机突然自行启动而造成事故。9.2.1直接启动控制电路主电路控制电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M保险丝热继电器发热元件开关起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点原理图接触器主触点9.2.2正反转控制电路互锁作用：正转时，SB2不起作用；反转时，SB1不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。缺点：改变转向需先按停止按钮。KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2KM1KM2M3~ABCKM1FUQSFRKM2SB2互锁9.2.2正反转控制电路KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR电器互锁机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）M3~ABCKM1FUQSFRKM2思考题9.2-1什么是失压、欠压保护？用闸刀开关直接控制电动机时，有没有失压、欠压保护？9.2-2在图9.2-4中，哪些部件起自锁作用？没有自锁情况如何？哪些部件起互锁作用？没有互锁情况如何？9.2-3在图9.2-5中，什么是电气互锁？什么是机械互锁？各起什么作用？QSFUKM1KM2FR1FR2M13~M23~SB1SB2KM1KM2KM2SB3SB4FR1FR2ABCKM1KM2控制顺序电机（M2)转动；再按下按钮（SB3）线圈（KM2）才能通电电机（M2)停止；按下按钮（SB2）线圈（KM1）通电电机（M1)转动；按下按钮（SB3）再按下按钮（SB1）电机（M1)停止；9.3顺序控制9.3行程控制行程开关常开触点电路符号ST常闭触点常闭触点常开触点ST结构外形用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。行程控制电路行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。右行左行BAKM2M3~ABCKM1FUQSFR行程控制电路右行限位开关ST2ST1左行至左极端位置撞开ST1动作过程SB1吊车左行电机停车（右行行同样分析）KM1FRKM2SB3KM1SB1ST1SB2ST2KM2KM2KM1限位开关9.4时间控制右行限位、定时ST2ST1左行吊车工作要求：在吊车启动工作后，它可以运行到左端或右端终点，自行停止，等待装货或卸货，然后自动运行到右端或左端终点，自动停止，等待卸货或装货，如此往复运行。SB1KM1KM2FRKM1KM2QSFUKM1FRM3~ABCSB3KT1KT1ST1ST2ST2ST1KM2KM1KM2KT2KT2SB2左行右行时间控制电路动作过程：SB1KM1小车左行至左端撞ST1KT2延时装货KM2小车右行……本章小结由按钮、继电器和接触器等控制电器实现对电动机的控制称为继电接触器控制。本章讲述了两方面的内容，一是常用控制电器，二是基本控制电路。1．常用控制电器(1)手动电器。闸刀开关、按钮属于手动电器，由工作人员手动操作。空气断路器虽然需要人工合闸，但在电路过载、短路、失压、欠压时能自动跳闸。所以，它兼有手动和自动双重特性。(2)自动电器。熔断丝、接触器、热继电器、时间继电器、行程开关等属于自动电器，它们根据指令或电信号等自动动作。本章小结2．基本控制电路(1)采用继电接触控制，可对电动机进行单向运行控制、正反转控制、顺序控制以及机械运动部件的行程控制和时间控制等。任何复杂的控制电路都是由这些基本控制电路组成的。(2)在控制电路的原理图上，所有电器的触点所处位置都表示线圈未通电或电器未受外力时的位置。同一电器的各部件要用同一文字符号标注，以利于识别。(3)为了安全运行，控制电路中必须有保护环节，熔断丝实现短路保护，热继电器实现过载保护，自动空气开关实现过载和短路保护，交流接触器实现失压和欠压保护。(4)分析设计控制电路时，首先要了解电动机或生产机械的工作要求，然后把主电路和控制电路分开设计。交流接触器的主触点、热继电器的发热元件串接于主电路中，按钮、行程开关、交流接触器的线圈、热继电器的常闭触点、时间继电器的线圈和触点串接于控制电路中。习题9-1在图9.2-2所示的电动机启、停控制电路中，如果其控制电路被接成如题图9-1(a)、(b)和(c)所示几种情况（主电路不变），试问电动机能否正常启动和停车？电路存在什么问题？题图9-1习题9-2试画出能在两处控制一台电动机启动与停车的控制电路。9-3试画出电动机既能点动又能连续运行的控制电路。9-4今有两台电动机M1和M2，试按以下要求设计启、停控制电路（主电路可以不画出）。要求：M1启动后，M2才能启动；M2既可以单独停车，也可以与M1同时停车。9-5根据图9.2-2所示的电路接线做实验时，将开关QS闭合后，按下启动按钮SB1出现以下现象，试分析原因并采取处理措施：(1)交流接触器KM不动作；(2)交流接触器KM动作，但电动机不转动；(3)电动机转动，但一松开按钮SB1，电动机就不转；(4)电动机不转动或转速很慢，并有“嗡嗡”声；(5)交流接触器发热、冒烟甚至烧坏。习题9-6今有M1和M2两台电动机，它们的启动与停车控制电路如题图9-6(a)和(b)所示（主电路未画出，与图9.3-1相同）。试分别分析两台电动机M1和M2的启动和停车顺序。题图9-6习题9-7某车床有两台电动机，一台带动油泵，一台带动主轴。要求：(1)主轴电动机必须在油泵电动机启动后才能启动；(2)主轴电动机能正反转，并能单独停车；(3)有短路、过载和欠压保护。试画出这两台电动机的控制电路。9-8试画出3台电动机M1、M2和M3顺序启动的控制电路。要求：M1启动后M2才能启动，M2启动后M3才能启动，3台电动机同时停车。习题9-9题图9-9所示的三相异步电动机正反转控制电路有错误。试指出有几处错误，并改正。图题9-9习题9-10在题图9-10(a)和(b)所示的时间控制电路中，时间继电器KT的动作时间均设定为10s，试分析两控制电路的工作过程。图题9-10