第第9章章 继电器与接触器控制继电器与接触器控制9.1 低压电器简介低压电器简介9.2 基本控制环节基本控制环节9.3 电动机的保护电动机的保护9.1 9.1 低压电器简介低压电器简介电力拖动电力拖动：用电动机来带动生产机械使之运动的方式。：用电动机来带动生产机械使之运动的方式。 生产上广泛采用的控制系统为：继电器接触器控制系统。生产上广泛采用的控制系统为：继电器接触器控制系统。 继电器接触器控制系统继电器接触器控制系统：用按钮开关、接触器、继电器：用按钮开关、接触器、继电器等有触点电器组成。等有触点电器组成。 （1）优点：结构简单、价格低、维修方便。）优点：结构简单、价格低、维修方便。 （2）缺点；体积大、工作寿命低。用这类电器组成较复杂控）缺点；体积大、工作寿命低。用这类电器组成较复杂控制系统时，显得触点多，易出故障。制系统时，显得触点多，易出故障。 电动机电动机 控制系统和保护系统控制系统和保护系统 传动装置传动装置(电动机与生产机械之间电动机与生产机械之间) 电器电器：是一种能控制电的设备。它是一种能够根据外界信号的：是一种能控制电的设备。它是一种能够根据外界信号的要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象地切换、控制、保护、检测、变换和数，以实现电路或非电对象地切换、控制、保护、检测、变换和调节作用地电气设备。调节作用地电气设备。 （1）电器分类：）电器分类： 按工作电压等级分按工作电压等级分 高压电器：高压电器：AC1200V; DC1500V 低压电器：低压电器： AC1200V; DC1500V （2）低压电器分类：低压电器分类： 按操作方式分：按操作方式分： 手动电器：由人工直接操作才能完成任务的电器称为手动手动电器：由人工直接操作才能完成任务的电器称为手动电器，如刀开关、按钮和转换开关等。电器，如刀开关、按钮和转换开关等。 自动电器：指不需要人工直接操作，按照电的或非电的信自动电器：指不需要人工直接操作，按照电的或非电的信号自动完成接通、分断电路任务的电器称为自动电器，如低压断号自动完成接通、分断电路任务的电器称为自动电器，如低压断路器、接触器和继电器等。路器、接触器和继电器等。 按按用途分：用途分： 低压配电电器：主要用于低压供电系统，如刀开关、低压低压配电电器：主要用于低压供电系统，如刀开关、低压断路器、转换开关和熔断器等。断路器、转换开关和熔断器等。 低压控制电器：主要用于电力拖动控制系统，如接触器、低压控制电器：主要用于电力拖动控制系统，如接触器、继电器、控制器、控制按钮、行程开关、主令控制器和万能转继电器、控制器、控制按钮、行程开关、主令控制器和万能转换开关等。换开关等。 按工作原理分：按工作原理分： 电磁式电器：根据电磁感应原理来工作的电器，如交直流电磁式电器：根据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、电磁式继电器等。接触器、电磁式继电器等。 非电量控制电路：电器的工作是靠外力或非电物理量的变非电量控制电路：电器的工作是靠外力或非电物理量的变化而动作的电器。如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、化而动作的电器。如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器和温度继电器等。压力继电器和温度继电器等。1 1、刀闸开关、刀闸开关控制对象：控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机以下小电机 考虑到电机较大考虑到电机较大的起动电流，刀的起动电流，刀闸的额定电流值闸的额定电流值应如下选择：应如下选择：（35)*异步电异步电机额定电流机额定电流电路符号电路符号QS一、开关电器与熔断器一、开关电器与熔断器2、组合开关、组合开关(转换开关）转换开关） 三极QS3、熔断器、熔断器作用：用于短路保护。作用：用于短路保护。电路符号电路符号FU熔体额定电流熔体额定电流 的选择：的选择：2. 空载电机空载电机（稍大）（稍大）1. 无冲击电流的场合无冲击电流的场合（如电灯、电炉）（如电灯、电炉）3. 频繁起动频繁起动 的电机的电机安秒特性安秒特性tIF熔断器是由熔体和绝缘底座熔断器是由熔体和绝缘底座(或称熔管或称熔管)等组成。等组成。4 4、 自动空气断路器自动空气断路器 低压断路器是一种既有手动开关作用，又能自动进低压断路器是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压过载和短路保护的电器。行失压、欠压过载和短路保护的电器。可用来分配电能，可用来分配电能，不频繁地启动异步电机，对电源线路及电动机等实行保不频繁地启动异步电机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能护，当它们发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路。自动切断电路。 1)1)文字符号：文字符号：QFQF 2)2)图形符号图形符号：单极三极 实物图2-主触点 34-自由脱扣机构 5-过电流脱扣器6-热脱扣器 7-欠电压脱扣器 8-分励脱扣器3)基本结构及动作原理：基本结构及动作原理：二、二、 主令电器主令电器常开常开(动合动合)按钮按钮电路符号电路符号SB常闭常闭(动断动断)按钮按钮电路符号电路符号SB复合按钮复合按钮电路符号电路符号SB1 1、按钮、按钮按钮颜色要求按钮颜色要求： “停止停止”和和“急停急停”按钮必须按钮必须是是红色红色。当按下红色按钮时，必。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。须使设备停止工作或断电。 “起动起动”按钮的颜色是按钮的颜色是绿色绿色。 “起动起动” 与与“停止停止”交替交替动作动作的按钮必须是的按钮必须是黑色、白色或黑色、白色或灰色灰色，不得用红色和绿色。，不得用红色和绿色。 “点动点动”按钮必须是按钮必须是黑色黑色。 “复位复位”(如保护继电器的复如保护继电器的复位按钮位按钮)必须是必须是蓝色蓝色。当复位按。当复位按钮钮还有停止的作用时，则必须是还有停止的作用时，则必须是红色红色。实物图2 2、 行程开关行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。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，但其动结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。作要由机械撞击。常开（动合）触头常开（动合）触头电路符号电路符号ST常闭（动断）触头常闭（动断）触头电路符号电路符号ST线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触头主触头弹簧弹簧辅助辅助触头触头M3电机电机三、执行电器三、执行电器1、接触器、接触器动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头动作触头动作电机接通电机接通电源电源380M3 接触器接触器动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头动作触头动作电机接通电机接通电源电源 220380接触器有关符号：接触器有关符号：接触器线圈接触器线圈接触器主触头用于主电路接触器主触头用于主电路 （流过的电流大，（流过的电流大，需加灭弧装置需加灭弧装置）接触器辅助触头用于控制电路接触器辅助触头用于控制电路 （流过的电流小，无（流过的电流小，无需加灭弧装置需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。KMCJ20CJT12、继电器、继电器 继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器 的主触头可以通过大电流，而继电器的的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过小电流。触头只能通过小电流。所以，所以，继电器只能用于控制电路中。继电器只能用于控制电路中。中间继电器中间继电器电压继电器电压继电器电流继电器电流继电器 时间继电器（具有延时功能）时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）热继电器（做过载保护）.继电器类型：继电器类型： （1 1） 中间继电器中间继电器1）文字符号：）文字符号：KA2）图形符号：）图形符号：吸引线圈常闭触头常开触头3）工作原理）工作原理 中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质是电压继电将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质是电压继电器，但它的触头数量较多（可达器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容量较大（对），触头容量较大（510A）、）、动作灵敏。动作灵敏。 4）用途）用途 当其它电器的触头对数不够用时，可借当其它电器的触头对数不够用时，可借助中间继电器来扩展它们的触头容量。助中间继电器来扩展它们的触头容量。实物图实物图发热元件发热元件功能功能：过载保护：过载保护（2 2）热继电器）热继电器结构结构：I I常闭触头常闭触头双金双金属片属片工作原理：工作原理： 发热元件接入电机主电路，若发热元件接入电机主电路，若长时间过载长时间过载，双金，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被烤热。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。向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板扣板热继电器的符号热继电器的符号发热元件发热元件串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触头常闭触头FRFR JR36JR28JR20热继电器热继电器（3）时间继电器时间继电器：可以控制从接通（或关断）电源到触可以控制从接通（或关断）电源到触点动作的时间，原理将在后边讲解点动作的时间，原理将在后边讲解 电机起动、停车（点动、连续运行、多地点电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等）控制、顺序控制等） 电机正反转控制电机正反转控制 行程控制行程控制 时间控制时间控制 速度控制速度控制 9.2 基本控制环节基本控制环节 控制线路：控制线路：由闸刀开关、熔断器、接触器、按由闸刀开关、熔断器、接触器、按钮等组成。钮等组成。 主电路：主电路：三相电源到电动机的电路。由闸刀开三相电源到电动机的电路。由闸刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件组成。关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件组成。 控制电路：控制电路：由按钮和接触器吸引线圈等组成。由按钮和接触器吸引线圈等组成。 控制线路原理图控制线路原理图：主电路画在一边，控制电路画在主电路画在一边，控制电路画在另一边。另一边。说明：说明： （1 1）同一电器各工作部件画在各处，但它们的动作相）同一电器各工作部件画在各处，但它们的动作相互关联。互关联。 （2 2）同一电器上的各部件，必须标以相同文字符号。）同一电器上的各部件，必须标以相同文字符号。 1 1）工作原理）工作原理 2 2）保护环节）保护环节 短路保护短路保护：FU FU 过载保护过载保护：FRFR 失压保护失压保护：KMKM 失压保护失压保护指发生突然停电时，电动机与电源迅指发生突然停电时，电动机与电源迅速断开，当电源恢复供电时，如不重新按下起动按钮，速断开，当电源恢复供电时，如不重新按下起动按钮，电动机不能起动。电动机不能起动。一、异步机的直接起动一、异步机的直接起动M3ABCKMFUQSBCKMSB1、点动控制、点动控制动作过程动作过程触头（触头（KM）打开打开按钮松开按钮松开线圈（线圈（KM）断电断电 电机停转。电机停转。触头（触头（KM）闭合闭合按下按钮按下按钮（SB） 线圈（线圈（KM）通电通电电机转动；电机转动；控控制制电电路路主主电电路路简单的接触器控制简单的接触器控制ABCM3刀闸起隔离作用刀闸起隔离作用自保持自保持停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮2、电动机连续运行、电动机连续运行自保持自保持KMSB2CM3ABCKMFUQSBSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮KM注意：接触器线圈电压注意：接触器线圈电压380V时，时，采用此种接线方式。采用此种接线方式。 以下控制电路能否实现即能点动、以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行又能连续运行 思考思考不能点动！不能点动！KMSB1KMSB2FRSBKMSB1KMSB2FRM3ABCKMFUQSFR电流成回路，电流成回路，只要接两相就可以了。只要接两相就可以了。3、异步机的直接起动、异步机的直接起动 + 过载保护过载保护发热发热元件元件热继电热继电器触头器触头例如：甲、乙两地同时控制一台电机。例如：甲、乙两地同时控制一台电机。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。4、多地点控制、多地点控制KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB3乙乙SB4乙乙乙地乙地甲地甲地1 电机电机M1控制要求：控制要求： 1. M1 1. M1 起动后，起动后，M2M2才能起动才能起动 2. M2 2. M2 可单独停可单独停2 电机电机M25、顺序控制、顺序控制顺序控制电路顺序控制电路：两电机两电机只保证起动的先后顺序只保证起动的先后顺序 FUKM2FR2AB CFUM3AB CKM1FR1M3主电路主电路控制电路控制电路KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1二二 、电机的正反转控制、电机的正反转控制KMFKMFSB1SBFFRKMRKMRKMRSBRM3ABCKMFFUQSFR 该电路必须先停车才能由正转到反转或由该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。反转到正转。SBF和和SBR不能同时按下，不能同时按下，否则会造成短路！否则会造成短路！操作过程：操作过程： SBF正转正转SBR反转反转停车停车SB1正转正转电机的正反转控制电机的正反转控制 加互锁加互锁互锁作用互锁作用：正转时，：正转时，SBR不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SBF不起作用。从而避免两触发器不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRM3A BCKMFFUQ SFRKMRSBR互锁互锁KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR电机的正反转控制电机的正反转控制双重互锁双重互锁KMRM3A BCKMFFUQSFR电器互锁电器互锁机械互锁机械互锁双保险双保险机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）电器互锁（互锁触头）时间继电器时间继电器定时类型：定时类型：钟表式钟表式空气式空气式电子式电子式阻容式阻容式数字式数字式三、定时控制三、定时控制。空气式时间继电器的工作原理空气式时间继电器的工作原理常开触头常开触头延时闭合延时闭合 常闭触头常闭触头延时打开延时打开 线圈线圈衔铁衔铁常闭触头常闭触头常开触头常开触头线圈通电线圈通电 衔铁吸合（向下）衔铁吸合（向下） 连杆动作连杆动作 触头动作触头动作动作过程动作过程时间继电器触头类型时间继电器触头类型断断 电电 式式常闭常闭断电后断电后延时闭合延时闭合常开常开断电后断电后延时断开延时断开通通 电电 式式瞬瞬时时动动作作延延时时动动作作常闭触点常闭触点常开触点常开触点常开常开通电后通电后延时闭合延时闭合常闭常闭通电后通电后延时断开延时断开KMFUQSFR电机电机绕组绕组AxByCzKM -YABCXYZYZBYXCAKM- 主电路主电路定时控制实例定时控制实例： 电机的电机的Y 起动起动KM -Y闭合，闭合，电机接成电机接成 Y 形；形；KM- 闭合，闭合，电机接成电机接成 形。形。KMFUQSFR电机AxByCzKM -YKM- 主电路接通电源主电路接通电源延时延时KT KM- KM- Y Y 转换完成转换完成SB2 KM KT KM-Y KM- KM- KTKTKM-YKM-YKM- KM- KTKM- KMSB1SB2KMY Y 起动起动控制电路控制电路FR 行程控制实质为电机的行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。的终端要加限位开关。正程正程逆程逆程BAKMRM3ABCKMFFUQSFR四、行程控制四、行程控制行程控制电路（正行程控制电路（正- -停停- -反）反）正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SB2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析） 控制回路控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关限位开关行程控制行程控制 -自动往复运动自动往复运动正程正程逆程逆程电电 机机工作要求：工作要求：1. 能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2. 到位后能自动返回到位后能自动返回电机电机STaSTb自动往复运动控制电路自动往复运动控制电路 限位开关限位开关采用复合式采用复合式开关。正向运开关。正向运行停车的同时，自动起行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。动反向运行；反之亦然。关键措施关键措施KMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb9.3 电动机的保护电动机的保护 电动机保护电动机保护的类型：的类型：失压保护失压保护：采用继电器、接触器控制：采用继电器、接触器控制短路保护短路保护：加熔断器：加熔断器过载保护过载保护：加热继电器：加热继电器M3ABCKMFUQS主主电电路路一一 失压保护失压保护 采用继电器、接触器控制后，电采用继电器、接触器控制后，电源电压源电压85%时，接触器触头自动时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。电机自动起动而伤人。方法：方法：采用继电器、接触器控制。采用继电器、接触器控制。ACKMSB1KMSB2控制电路控制电路AC线圈电压线圈电压380V二二 短路保护短路保护频繁起动频繁起动 的电机：的电机： 异步电动机的起动电流异步电动机的起动电流 （ Is t）约为额定电流（约为额定电流（IN）的的 (57）倍。）倍。选择熔体额定电流选择熔体额定电流 （ ）时，必）时，必须须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：常用以下关系： 一般电机：一般电机：方法：方法：加熔断器。加熔断器。三、过载保护三、过载保护KMSB1KMSB2FR电机工作时，若因负载过重电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。应加热继电器，进行过载保护。M3A B CKMFUQSFR热继电器热继电器的热元件的热元件热继电热继电器触头器触头方法：方法：加热继电器。加热继电器。作用：作用：可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。自动空气断路器（自动开关）自动空气断路器（自动开关）结构：结构：过流过流脱扣器脱扣器欠压欠压脱扣器脱扣器工作原理：工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。 继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：小小 结结1、首先了解工艺过程及控制要求；、首先了解工艺过程及控制要求；2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的 控制关系；控制关系；3、主电路、控制电路分开主电路、控制电路分开阅读或设计；阅读或设计；4、控制电路中，根据控制要求按、控制电路中，根据控制要求按自上而下自上而下、自左而自左而 右右的顺序进行读图或设计；的顺序进行读图或设计；5、同一个电器同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置都的所有线圈、触头不论在什么位置都 叫相同的名字叫相同的名字；6、原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注，、原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注， 且均按未通电状态表示；且均按未通电状态表示；7、继电器、接触器的、继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联线圈只能并联，不能串联；8、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。电器符号标注刀闸刀闸 熔断器熔断器按钮按钮接触器接触器热继电器热继电器行程开关行程开关时间继电器时间继电器中间继电器中间继电器QSFUSBKMFRSTKTKA七、某 人 设 计 的 具 有 短 路，过 载 保 护 的 三 相 异 步 电 动 机 正 反 转 控 制 电 路 如 下 图，但 结 果 不 能 实 现 其 功 能，请 找 出 图 中 的 错 误，并 用 文 字 说 明。若 用 KM1 控 制 电 动 机 的 正 转，KM2 控 制 反 转，电 动 机 从 正 转 换 成 反 转 应 如 何 操 作？(2) 缺 短 路 保 护(3) 控 制 电 路 应 加 FR 的 动 断 触 点；(4) KM1 、KM2 自 锁，互 锁 触 点 错；(5) 控 制 电 路 的 电 源 接 错；(6) KM1 线 圈 接 错，应 接 于3、4 点 之 间；(7) SB3 错， 应 是 停 止 按 钮。(1)主 电 路 及 反 转 电 路 错，电 流 相 序 未 变（8）热继电器线圈和触电错误 先 按 SB3； 再 按 SB2 操 作 过 程：