第1章 继电接触器控制系统

第1章继电接触器控制系统1.1常用低压控制电器1.2继电接触器控制电路1.3典型机床控制线路举例本章小结1.1常用低压控制电器•1.1.1刀开关•1.1.2组合开关•1.1.3按钮•1.1.4熔断器•1.1.5交流接触器•1.1.6热继电器•1.1.7时间继电器•1.1.8行程开关•1.1.9自动空气开关•1.1.10中间继电器电器:对电动机和生产机械实现控制和保护的电工设备。电器按其工作电压可分为低压电器：用于交流1200V以下、直流1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。高压电器：用于交流1200V以上、直流1500V以上的电器产品。电器按操作方式可分为：手动电器：刀开关、组合开关及按钮等。自动电器：接触器、继电器、熔断器和行程开关等。电器按用途可分为：低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。低压控制电器：接触器、继电器、控制器、按钮等。1.1.1刀开关作用：主要起隔离电源的作用，或用于手控不频繁地接通或断开带负载的电路。组成：它由闸刀(动触片)、刀座(静触片)、绝缘底板和胶盖等部分组成。如图1-1。常用的闸刀开关有HK1、HK2系列。静触片动触片瓷质底板下胶盖上胶盖图1-1刀开关外形图及符号：1.1.2组合开关作用：常用来作为电源的引入开关，也用来控制小型笼式异步电动机起动、停止、正反转及局部照明。组成：由若干对动触片和静触片，分别装于数层由绝缘材料隔开的胶木盒内。常用的组合开关是HZ10系列，额定电压为交流380V，直流220V，额定电流有10A、25A、60A及100A等多级。1.手柄2.转轴3.弹簧4.凸轮5.绝缘杆6.绝缘垫板7.动触片8.静触片9.接线柱图1-2组合开关外形图及符号：作用：通常用来接通或断开电流很小的控制电路，从而控制电动机或其它电气设备的运行。组成：它有两对静触点和一对动触点，动触点的两个触点之间是导通的，另外还有按钮帽、复位弹簧等部件。动合触点（也叫常开触点）是指按钮未被按下时就是断开的触点，动断触点（也叫常闭触点）是指按钮未被按下时就是闭合的触点。1.1.3按钮图1-3按钮外形图、原理图及符号：常用的按钮为LA系列，额定电压交流为500V，直流为440V，额定电流一般为5A。由两个按钮组合在一起叫双联按钮。作用：最常用的短路保护电器。组成：它主要由熔体（熔片或熔丝）和熔管组成。常用的低压熔断器有RC1A型插入式、RL1型螺旋式、RM10型无填料封闭管式、RT0型有填料管式以及RLS型螺旋式快速熔断器。插入式与螺旋式的结构分别如图(a)、(b)所示,图(c)是熔断器的符号。1.1.4熔断器图1-4熔断器外形图及符号：熔体额定电流的选择：（1）照明和电热负载没有电流的冲击，因此所选熔体的额定电流应等于或稍大于被保护设备的额定电流。此时熔断器兼有短路和严重过载保护功能。（2）单台电动机用熔体的额定电流：熔体额定电流≥电动机起动电流/KK为经验系数，通常取K=2.5，若电动机起动频繁，则取K=2。（3）多台电动机合用的熔断器的选择熔体额定电流=（1.5~2.5）最大容量电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和保护具有冲击电流负载的熔断器只具有短路保护功能。作用：通常用于接通或切断电动机或其它负载电路。组成及工作原理：交流接触器主要由电磁铁和触点组成。电磁铁包括线圈、静铁心和动铁心，当线圈通电，产生电磁吸力，将动铁心吸合，并带动触点运动，使常闭触点先断开，常开触点后闭合。当线圈断电时，磁力消失，各触点又恢复到原来的位置，其常开触点先断开，常闭触点后断开。1.1.5交流接触器图1-5交流接触器主要结构图及符号：线圈主触点常开辅助触点常闭辅助触点CJ10和CJ20系列的交流接触器电磁线圈的额定电压有36V、110V、127V、220V、380V等，主触点的额定电流有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A等。作用：常用来作为电动机的过载保护。图1-6热继电器的原理结构图和符号:1.1.6热继电器热元件常闭触点1.推杆2.双金属片3.热元件4.导板5.常闭触点6.复位按钮7.调节旋钮FRFR热继电器的工件原理：热继电器的热元件串接在主电路中，常闭触点接在控制电路中。当电动机过载后，通过热元件的电流增加，经过预定的时间，热元件温度升高，双金属片受热而弯曲幅度增大，热继电器脱扣，即常闭触点断开，通过有关控制电路和控制电器的动作，切断电动机的电源而起到保护作用。作用：时间继电器是一种接受控制信号后,它的触点能够延时动作的自动控制电器,主要用在需要时间顺序进行控制的电路中。组成：通电延时空气式时间继电器主要由电磁系统、微动开关、空气室和传动机构组成。时间继电器有空气式、电磁式及电子式等种类。在继电接触控制电路中用得较多的是空气式时间断电器，它是利用空气的阻尼作用获得动作延时，分为通电延时和断电延时两种。1.1.7时间继电器图1-7时间继电器的原理结构图:1.线圈2.铁心（静铁心）3.衔铁(动铁心)4.复位弹簧5.推板6.活塞杆7.杠杆8.塔形弹簧9.弱弹簧10.橡皮膜11.空气室壁12.活塞13.调节螺杆14.进气孔15.微动开关16.微动开关图1-8时间继电器的符号:1.1.8行程开关作用：行程开关也叫位置开关，它是根据生产机械运行部件的位置进行动作的电器。在继电接触控制系统中，行程开关被广泛用来实现自动往复运动控制和终端保护控制等。分类与组成：行程开关有单滚轮式、双滚轮式和推杆式等种类，它有一对常开触点和一对常闭触点，其结构和动作原理与双联按钮相似，不同的是行程开关是利用装在运动部件上的撞块自动撞动的，故行程开关属于自动电器。滚轮推杆图1-9行程开关的外形图、结构图及符号:(a)外形图(b)推杆式结构图(c)符号ST常开触点ST常闭触点推杆恢复弹簧静触点动触点常用的行程开关有LX19、LXK2等系列。作用：自动空气开关又称自动空气断路器，简称自动开关，是低压电路中广泛应用的一种控制保护电器。它具有短路、过载和欠压等多种保护。组成：主要有触点系统、机械传动机构和保护装置等。自动空气开关分为DZ和DW两大系列。1.1.9自动空气开关图1-10自动开关原理结构图及符号:过流脱扣器主触点自由脱扣机构欠压脱扣器L1L2L3热脱扣器Q1.1.10中间继电器作用：作为中间环节传递与转换信号，或同时控制多个电路，对小容量电动机（额定电流小于5A）也可代替接触器作接通和切断电源用。组成与工作原理：中间继电器的结构和动作原理与交流接触器相似，也是由电磁铁和触点系统组成，区别是其容量小些，触点数多些（可多达8对），触点无主、辅之分。图1-11JZ7系列中间继电器的外形结构图和符号：线圈常开触点常闭触点选用中间继电器时，主要是根据控制电路的电压和对触点数量的需要来选择线圈额定电压等级及触点数目。1.2继电接触器控制电路1.2.1控制线路的原理图与接线图1.2.2三相异步电动机基本控制线路1.2.1控制线路的原理图与接线图继电接触器控制系统：采用按钮、接触器及继电器等组成的有触点的控制系统。电气图：采用规定的图形和文字符号将继电接触器控制系统表示的图形。电气图中的各种电器和电机等电气元件都用国家标准局规定的图形和文字符号表示。教材中的表1.1和1.2摘录了一些常用的图形和文字符号。继电接触器控制系统的电气图一般分为结构图和原理图。结构图中的各种电器及部件按实际位置绘制，通常用于维修及安装。原理图中的各种电器及部件是根据控制的基本原理和要求分别绘在电路图中各个相应的位置，以表明各个电器之间的电路联系，便于分析控制线路的原理。图1-12笼式电动机的直接起动控制线路的结构图：熔断器FU交流接触器KMSB1原理图分为主电路和控制电路两部分。主电路是从电源进线到电动机的大电流连接电路，其中有闸刀开关、接触器的主触点、电动机等。控制电路是对主电路进行控制、保护等的小电流电路，其中有接触器线圈及辅助触点、按钮等有关控制电器。图1-13笼式电动机直接起动控制线路的原理图：FRFR绘制电路原理图应的原则：（1）主电路和控制电路分开画。同一电器的各个部件（如接触器的电磁线圈、主触点、辅助触点）按其作用分别画在主电路或控制电路中，但必须标注相同的文字符号。（2）所有电器的触点位置按其线圈未通电时的状态绘制，手动电器按未受力时的状态画出，热元件按未动作时的状态绘制。（3）主电路用较粗的线条，画在原理图的左侧或上方；控制电路用细线条画在原理图的右侧或下方。（4）原理图中各电气元件一般均按动作顺序由上而下、从左到右依次绘制。（5）原理图中各电器必须用国家统一规定的图形符号和文字符号绘制。1.2.2三相异步电动机基本控制线路1．直接起动控制电路中、小型三相笼式异步电动机直接起动的控制电路如图。工作过程：起动：合上Q，按下SB2，KM线圈吸合，KM主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。停转：按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。自锁：依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象。除去自锁触点，便是电动机的“点动”控制电路。控制电路的保护功能：熔断器FU起短路保护作用。热继电器FR起过载保护作用。交流接触器KM能实现欠压和失压保护。2.正反转控制电路图1-14异步电动机正反转控制电路：KMF和KMR分别表示控制正转和反转的交流接触器。正反转控制电路必须确保两个接触器不能同时得电。为此，在电路中将两个接触器中的辅助常闭触点交叉串接到对方线圈回路中实现电气互锁(也叫电气联锁)。互锁：在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用。问题：正反转转向变化时操作不便。解决：采用双联按钮。借助双联按钮机械动作的“先断后合”的特点可以实现机械联锁。图1-14具有双重联锁的异步电动机正反转控制电路：3．行程控制行程控制：根据生产机械运动部件位置或位移变化，通过行程开关自动接通或断开相应控制回路，使受控对象按控制要求动作的一种控制方式。在继电接触器控制系统中，行程控制被广泛用来实现自动控制和终端保护控制等。图1-15行程控制示意图及限位行程控制电路：前进后退SQASQB图1-16自动往复行程控制电路：4．时间控制时间控制：采用时间继电器进行延时的控制。如某些生产机械的控制电路需要按一定的时间间隔来接通或断开，如三相异步电动机的Y—△换接起动，起动时电动机定子绕组先接成Y形，经过一段时间，待电动机转速上升到接近额定转速时，再换接成△形。又如多台电动机按时间顺序起动控制。图1-17三相笼式异步电动机Y-△换接起动控制电路：电器动作顺序：KM1辅助触点闭合自锁,常闭触点断开互锁KM1线圈KM2不能得电得电KM1主触点闭合电动机星形降压起动KM3主触点闭合按SB2KM3线圈得电KM3辅助触点断开得电KT无延时常开触点闭合自锁KT线圈KT有延时常闭触点延时断开,KM1失电KM1的辅助常闭触点闭合使KM2线圈得电KM2辅助常闭触点断开KM3线圈失电主触点断开KM3辅助常开触点闭合KM1线圈得电主触点闭合KM2主触点闭合电动机三角形全压运行1.3典型机床控制线路举例1.3.1普通车床电气控制系统1.3.2磨床电气控制系统1.3.3摇臂钻床电气控制系统1.3.4万能铣床电气控制系统1.3.1普通车床电气控制系统1.主要结构作用：普通车床适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、端面及加工各种常用公、英制螺纹，还可以钻孔、扩孔、铰孔、滚花等。组成:主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杠和光杠等部件组成。图1-18CA6140型普通车床外观图：1.主轴变速箱2.床身3.刀架及溜板4.尾架5、7.床腿6.溜板箱8.进给箱2．CA6140型普通车床控制电路分析CA6140车床是普通精度级车床，它的加工范围较广，但自动化程度低，适用于小批量生产及修配车间使用。CA6140普通车床主轴正反转由操作手柄通过双向多片摩擦离合器控制，摩擦离合器还可起到过载保护作用。主轴的快速制动由机械制动实现。为了使刀具快速地接近或退离加工部位，有一快速移动电动机由