继电器-接触器控制.ppt

第八章 继电继电 器 接触器控制 n 第一节节 常用控制电电器与执执行电电器 n 第二节节 继电继电 器接触器的常用基 本线线路 n 第三节节 生产产机械中常用的几种自 动动控制方法 熟悉各种电电器的工作原理、作用、特点、 应应用场场所和表示符号； 学习要求： 掌握继电继电 器接触器控制电电路中基本控制 环节环节 和常用的几种自动动控制方式； 学会设计设计 一些较简单较简单 的继电继电 器接触器控 制电电路。 1控制系统统 生产产机械的运动动需要电动电动 机的拖动动，即 电动电动 机是拖动动生产产机械的主体。但电动电动 机的 启动动、调调速、正反转转、制动动等的控制，则则需 要另一套装置，即控制系统统； 2继电继电 器接触器控制系统统 用继电继电 器、接触器、按钮钮、行程开关等 电电器元件，按一定的接线线方式组组成的机电传电传 动动（电电力拖动动）控制系统统继电继电 器接触 器控制系统统。 3目的和任务务 实现实现 机电传动电传动 系统统的起动动、调调速、反转转 、制动动等运行性能的控制和保护护，从而实现实现 生产产机械各种生产产工艺艺的要求。 4继电继电 器接触器控制系统统的优优点 结结构简单简单 ，价格便宜，能满满足一般生产产 工艺艺要求。 8.1 常用控制电器与执行电器 一、非自动动控制电电器 二、自动动控制电电器 三、主令电电器 四、执执行电电器 返回返回 电电器元 件分类类 按工作电压电压 等级级 按动动作性质质 按用途 按工 作电电 压压等 级级 高压电压电 器：用于 1200V,-1500V 及以上电电路中的电电器 低压电压电 器：用于 1200V（50HZ) 以下,-1500V以下电电路中的电电器 按 动动 作性 质质 非自动电动电 器：无动动力机构，靠 人力或外力来接通或切断电电路 自动电动电 器：有电电磁铁铁等动动力机 构，按照信号指令或参数变变化 而自动动动动 作 按用途 控制电电器：控制电动电动 机的各种动动 作 保护电护电 器：用来保护电动护电动 机，使 其安全运行，以及保护护生产产机械使 其不受损损坏 执执行电电器：用来操纵带动纵带动 生产产机 械和支撑与保持机械装置在固定位 置上的一种执执行元件 配电电电电 器：用于电电能的输输送与分 配 主令电电器：用于自动动控制系统统中 发发送动动作指令的电电器。 二、常用非自动电器 闸闸刀开关是一种最简单简单 ，最常用的开关, 用于接通或切断电电源。 电电源 负载负载 符号为为： QQ 1、（闸闸）刀开关 刀开关分单单极、双极 和三极，常用的三极刀开 关长长期允许许通过电过电 流有 100A、200A、400A、 600A和1000A五种。目前 生产产的产产品有HD（单单极 ）和HS（双投）等系列。 2. 转换转换 开关 实质实质 上是一种刀开关。主要作为电为电 源引入 开关，也可用来直接控制小容量异步电电机非频频 繁起、停控制。较较刀开关更灵巧方便，除通断 外，还还有转换转换 功能。 盒式转换转换 开关结结 构示意图图 转换转换 手柄 公共轴轴 动动触片 静触片 X1 X2 X3 D1 D2 D3 表示符号 QB HZ10系列转换转换 开关 3.3.熔断器熔断器 熔断器俗称保险丝险丝 ，是一种简单简单 有 效的短路保护电护电 器。熔断器中的熔体一 般是熔点很低的铅锡铅锡 合金丝丝，也可用截 面很细细的铜丝铜丝 制成。当电电路发发生短路时时， 通过过熔丝丝的电电流很大，将其烧烧断，从而 切断电电源，保护电护电 器设备设备 。 符号为为： FU 三、常用自动控制电器 手控电电器的通性： 每小时时的关合次数有限； 操作较较笨重、工作不太安全； 保护护性能差，例如，当电电网电压电压 突然消 失时时，因为这为这 些开关不能自动动复原，故它 不能自动动把电动电动 机从电电源切断，如果不另 加保护设备则护设备则 可能发发生意外。 1接触器 接触器是一种在电电磁力的作用下，能够够自 动动地接通或断开带带有负载负载 的主电电路（如电动电动 机）的自动动控制电电器。 接触器是继电继电 器-接触器控制系统统中最重要 和常用的元件之一，它的工作原理如图图所示。 当线线圈通电时电时 ，静铁铁心被磁化，并把动铁动铁 心（衔铁衔铁 ）吸上，带动转轴带动转轴 使触头闭头闭 合，从 而接通电电路。 当线线圈断电时电时 ，过过程与上述相反，使电电路 断开。 接触器的种类类：按主触头头所接回路的电电 流种类类分为为： 交流接触器：主要用以控制交流电电路（主电电 路、控制电电路、激磁电电路） 直流接触器：主要用以控制直流电电路（主电电 路、控制电电路、激磁电电路） 接触器的参数主要有：额额定电压电压 、额额定电电 流、常开主辅辅触头头个数、额额定操作频频率等 CJX2系列交 流接触器 CZO系列直流接 触器 CJT1系列交 流接触器 注：电电器元件的各部分，在外观观上看是一 个整体，但电电气原理图图中同一电电器的各部分 是分散的 ，分散的各部分都用相同的文字符 号表示。 交流接触器常用于控制电电机或其它电电器 设备设备 主回路（指强电电流电电路）通或断，是一 种电电磁开关。 结结构原理图图如图图: 4 3 1 2 5 6 7 符号： KM 线线圈 KM 常开(动动合)触点 KM 常闭闭(动动断)触点 KM 常开主触点 主触点允许许通 过过的电电流大，一 般在异步电动电动 机 的定子中使用； 辅辅助触点允许许 通过过的电电流小， 一般在控制电电路 中使用。 是一种根据某种输输入信号的变变化，接通或断 开控制电电路，实现实现 控制目的的自动动控制电电器 。 结结构特点： 传传感部分：感测输测输 入量的高低。 执执行部分：触头头。 无主辅辅之分，一般较较小（5A以下），用于控 制回路 输输入信号 电电量：电电流、电压电压 、功率等 非电电量：热热、光、声、速度等 2. 继电继电 器 继电继电 器的分类类： 按它反应应信号的种类类分：电电流、电压电压 、 速度、压压力、热继电热继电 器等 按动动作时间时间 分：瞬时动时动 作和延时动时动 作继继 电电器等 按作用原理分：电电磁式、感应应式、电动电动 式 、电电子式、机械式等 应应用最广（90以 上继电继电 器为电为电 磁式 ） 1).电电磁式继电继电 器：结结构及工作原理与接触 器大体相似 跳跃跃式的输输入输输出特性 a.电电流继电继电 器：根据电电流信号而动动作，具有 保护护作用，一般串于电电路中。 当电电流小于某值时值时 ， 衔铁释衔铁释 放。用于电电流过过 小时时切断电电路。 当电电流大于某值时值时 ， 衔铁衔铁 吸合。用于电电流过过大 时时切断电电路。 欠电电流继电继电 器 I KA 过电过电 流继电继电 器 b.电压继电电压继电 器：根据电压电压 信号而动动作 ，具有保护护作用。一般并于电电路中。 欠电压继电电压继电 器 U KV 当电压电压 小于某值时值时 ， 衔铁释衔铁释 放。用于电压过电压过 小时时切断电电路。 当电压电压 大于某值时值时 ，衔铁衔铁 吸合。用于电压电压 过过大时时切断电电路。 c.中间继电间继电 器：本质质上是电压继电电压继电 器， 但还还具有触头头多，触头头承受电电流大（5 10A）、动动作灵敏（动动作时间时间 小于0.05S） KM JZ744:中间继电间继电 器 吸引线线圈起动动功率：75VA 吸引线线圈吸持功率：12VA 用途： 用作中间传递间传递 信号 。 用作同时时控制多条线线 路。 JZ7系列中间继电间继电 器适用于交流50Hz，电电 压压至380V及直流电压电压 220V的控制电电器中，用 来控制各种电电磁线线圈，以使讯讯号得到放大， 或将讯讯号同时传给时传给 数个有关的控制元件 d、热继电热继电 器 热继电热继电 器是对电动对电动 机进进行过载过载 保护护的一种常用电电 器，它是根据电电流的热热效应应原理工作的。 结结构示意图图如下: I 1 6 5 4 3 2 发热发热 元件 动动断 触点 当电电流过过大时时,其热热量使双金属层层片（上面 膨胀胀系数小，下面膨胀胀系数大)向上弯曲，在弹弹簧 拉力作用下，扣板向左转转，带动绝缘导带动绝缘导 板将 动动触点断开，接触器线线圈断电电，使电电机脱离电电 源，从而保护护了电动电动 机。 符号： 热继电热继电 器的发热发热 元件直接串 联联在被保护护的电动电动 机主回路 中，动动断触点与控制电电机的 接触器线线圈串联联。 热继电热继电 器的主要参数：热热元件的额额定电电 流 指热热元件能够长够长 期通过过而不致于引起热继热继 电电器动动作的最大电电流值值。（有一定的整定范 围围，如IN=5A,整定范围围3.2-5A)。同一种热继热继 电电器有多种规规模的热热元件系列。 热热元件的额额定电电流与电动电动 机的额额定电电流相 等时时，然继电继电 器能准确地反映电动电动 机发热发热 。 使用热继电热继电 器时时注意几个问题问题 ： 动动作时间时间 不应过应过 分小于电动电动 机的允许发热许发热 时间时间 ，应应充分发挥电动发挥电动 机的过载过载 能力 热继电热继电 器不能作短路保护护 用热继电热继电 器保护护三相异步电电 动动机时时，至少要有两相接热热元 件 注意热继电热继电 器所处处的周围环围环 境温度，应应保 证证它与电动电动 机有相同的散热热条件。 1.1.按按钮钮钮钮 按钮钮是用来闭闭合和断开控制回路，以发发出 命令改变变控制系统统工作状态态的电电器。常用的 主令电电器有：按钮钮、万能转换转换 开关、主令控 制器、行程开关等 它的结结构示意图图如下: 四、主令电器 它由一对动对动 合触点 和一对动对动 断触点， 复位弹弹簧和按钮钮帽组组成。 工作时时按下按钮钮帽，断开,闭闭 合，当松开按钮钮帽时时，在复位弹弹簧的作用下 ，各触点立即恢复原态态。 3 4 u u 按按钮钮钮钮的符号：的符号： 常开(动动合)按钮钮 SB 常闭闭(动动断)按钮钮 SB u u 按按钮钮钮钮的使用有三种情况：的使用有三种情况： a. 只用常闭闭按钮钮，在控制电电路中作停止按钮钮。 b. 只用常开按钮钮，在控制电电路中作起动动按钮钮。 c. 常开按钮钮、常闭闭按钮钮同时时使用，按下其中一个 按钮钮，在控制电电路中，停止、起动动同时进时进 行。 8.2 继电器接触器控制的基本线路 一、电器控制线路的构成和基本保护 1. 继电继电 器-接触器控制电电路的表示方法 继电继电 器-接触器控制电电路一般有安装接线图线图 和工作原理图图两种表示方法。 安装接线图线图 ：这这种表示方法能形象地表示出 控制电电路中各电电器的安装情况及相互之间间的 连线连线 。 特点： （1）初看电电路者比较较合适； （2）绘绘制难难度大； （3）电电器施工的依据。 工作原理图图：根据工作原理和便于阅读阅读 而绘绘 制的电电路图图。 特点：便 于阅读阅读 和设设 计较计较 复杂杂的 控制电电路。 它是生产产机 械电电气设备设备 设计设计 的基本 和重要的技 术资术资 料。 2. 原理图图的绘绘制规则规则 1)主电电路：粗线线，左或上部 控制线线路：细细 线线，右或下部 2)控制线线路的电电源线线分列两边边，按电电器元件 的动动作顺顺序由上而下平行绘绘制 3)所有电电器元件不画实际实际 外形，而用标标准图图 形和文字符号表示。器件的各部分分别别画 在完成作用的地方。各电电器部件的状态处态处 于未动动作前的状态态。 4) 同类电类电 器在文字符号前或后加序号区分 5) 两条以上导线连导线连 接处处用小圆圆点表示电电气连连 接，每一接点标标一编编号，左单单右双，以线线 圈为为界限 6) 对对具有循环环运动动的机构，应给应给 出工作循 环图环图 ，万能转换转换 开关和行程开关应绘应绘 出 动动作程序和动动作位置 3. 电电气系统统中的基本保护护 1）电电流保护护 (1) 短路保护护：防止用电设备电设备 （电动电动 机、 接触器等）短路而产产生大电电流冲击电击电 网， 损损坏电电源设备设备 或保护护用电设备电设备 突然流过过短 路电电流而引起用电设备电设备 、导线导线 和机械上的 严严重损损坏。 采用的电电器：熔断器、自动动断路器。 原理：熔断器或自动动断路器串入被保护护的 电电路中，当电电路发发生短路或严严重过载时过载时 ，熔 断器的熔体部分自动动迅速熔断，自动动断路器 的过电过电 流脱钩钩器脱开，从而切断电电路，使导导 线线和电电器设备设备 不受损损坏。 (2) 过载过载 保护护：防止用电设备电设备 （如电动电动 机 等）长长期过载过载 而损损坏用电设备电设备 。 采用的电电器：热继电热继电 器、自动动断路器。 原理：热继电热继电 器的线线圈接在电动电动 机的回路 中，而触头头接在控制回路中。当电动电动 机过载过载 时时，长时间长时间 的发热发热 使热继电热继电 器的线线圈动动作， 从而触头动头动 作，断开控制回路，使电动电动 机脱 离电电网。 2）零压压（或欠压压）保护护 作用：防止因电电源电压电压 的消失或降低引起机械设备设备 停止运行，当故障消失后， 在没有人工操作的情况下， 设备设备 自动动启动动运行而可能 造成的机械或人身事故。 4) 零励磁保护护：防止直流电动电动 机在没有加 上励磁电压时电压时 ，就加上电电枢电压电压 而造成机械 “飞车飞车 ”或电动电动 机电电枢绕组烧怀绕组烧怀 的一种保护护 。 3）互锁锁保护护：保护护一个电电器通电时电时 ，另 一个电电器不能通电电，若需后者通电电，则则前 者必须须先断电电的一种保护护。 继电继电 接触器控制电电路本身具有这这种保护护作 用。因为为当断电电或电压过电压过 低时时，接触器就释释 放，使电动电动 机自动动脱离电电源；当线线路重新恢 复供电时电时 ，由于接触器的自锁锁触点已断开， 电动电动 机不能自行起动动，起到保护护作用。 直流电动电动 机零励磁保护线护线 路： I 空气开关 励磁 欠电电流继电继电 器 电电枢 反向续续流 直流电电源1 直流电电源2共地端 1、点动动和起停控制线线路 M 3 FR KM KM FR FU Q FU SB1 KM SB2 380V 按下SB1KM线线圈得电电 KM主触头闭头闭 合电电机转转 主触头头断开电电机停 松开SB1线线圈失电电 当加入自锁锁触点后,实现电实现电 机连续连续 运转转。 按下SB1 线线圈得电电 KM主触头闭头闭 合电电机转转 KM辅辅助触头闭头闭 合,自锁锁,连续转动连续转动 按下SB2 线线圈失电电电电机停转转 8.3常用控制线路 、多点控制 起动动按钮钮并联联，停止按钮钮串联联 FR KM SB1 FR FU FU Q KM SB2 SB4 KM 380V SB3 很多生产产机械都要求有正、反两个方向的 运动动。如起重机的升降、机床工作台的进进退 、主轴轴的正、反转转等，这这可由电动电动 机的正反 转转来实现实现 。 在前面我们们知道：要使电电机反转转，只要将 电动电动 机三相电电源中的任意两根对调连对调连 接即可 。所以在单项单项 运转转控制线线路上再增加一个交 流接触器及其控制线线路即可。 3、电动电动 机的正、反转转控制 FUFU QQ KMF KMRKMR KMRKMR SBRSBR KMRKMR KMFKMF SBSB SBFSBF FUFU A A FR KMFKMF FUFU B B 380V 主目录返回 主电电路及其控制电电路如图图所示： 按下SBFKMF线线圈得电电 KMF主触点吸合电电机正转转 KMF辅辅助触点吸合自锁锁 按下SBKMF线线圈失电电 KMF主辅辅触头头复位电电机停 转转 按下SBRKMR线线圈得电电 KMR主触点吸合电电机反转转 KMR辅辅助触点吸合、自锁锁 按下SBKMR线线圈失电电 主、辅辅触头头复位电电机停转转 问题问题 ：若按下SBF后，再按SBR， 则则KMF和KMR的线线圈都得电电，触 点都吸合，造成电电源短路的严严重事 故。 为为解决这这一问题问题 ，控制回路增加互锁锁，如图图： FR FUFU QQ KMRKMR KMFKMF SBSB SBFSBF SBRSBR FR FUFU KMFKMF KMRKMR FUFUKMR KMR KMF 此时时即使按下 SBR,线线圈 KMR也无电电， 实现实现 互锁锁。 KMFKMF 电电机正 转转 电电机停转转电电机反转转 380V KMRKMR 问题问题 ：正转时转时 要反转转， 先按停止按钮钮，再按反 转转按钮钮，不方便。 KMF 得电电 KMF 失电电 KMR 得电电 FRFR FUFU QQ KMRKMR SBSB FR FUFU FUFU KMFKMF B B KMRKMR 为为解决这这一问题问题 ，采用复式按钮钮和触头头互锁锁的 控制电电路（虚线连线连 接表示连动连动 ） SBRSBR A A KMFKMF 正正转转转转 KMR 得电电 反反转转转转 SBFSBF SBFSBF SBRSBR 380V KMRKMR KMRKMR KMFKMF KMFKMF KMF得电电 KMF失电电 正转转：按下SBF(连动连动 )，此时时反转转控制线线路断开， KMF线线圈得电电 反转转：按下SBR(连动连动 )，此时时正转转控制线线路断开， KMR线线圈得电电 KMF常开触点均闭闭合， 电电机正转转并自锁锁 KMF常闭闭触点断开并互锁锁 KMR常开触点均闭闭合， 电电机反转转并自锁锁 KMR常闭闭触点断开并互锁锁 4.Y-降压压启动动控制电电路 启动时动时 定子绕组绕组 接成Y形，启动结动结 束后，定 子绕组换绕组换 接成形。 (1)主回路 KM1、KM3的动动合触头头同时闭时闭 合时时，电电 动动机的定子绕组绕组 接成Y形； 启动时动时 控制接触器KM1和KM3得电电，启动动 结结束时时，控制接触器KM1和KM2得电电，在任 何时时候不能使KM2和KM3同时时得电电。 KM1、KM2的动动合触头头同时闭时闭 合时时，电动电动 机的定子绕组绕组 接成形； 如果KM2和KM3同时闭时闭 合，则电则电 源短路 5.定子串电电阻降压压启动动控制电电路 （1） 主回路 当KM2的主触头闭头闭 合，KM1的主触头头断开 时时，电动电动 机定子绕组绕组 串接电电阻后接入电电网； KM1的主触头闭头闭 合，KM2的主触头处头处 入任 何状态时态时 ，电动电动 机直接接入电电网。 即主回路要求控制回路：启动时动时 ，控制KM1 得电电，KM2失电电，当启动结动结 束时时，控制KM2 得电电。 （2） 控制回路 当电电路处处于初始状态时态时 ，接触器KM1、 KM2和时间继电时间继电 器KT的线线圈都失电电，电动电动 机脱离电电网处处于静止状态态； 当操作者按下启动动按钮钮SB1时时，接触器 KM2的线线圈首先得电电并自锁锁，其主触头闭头闭 合 ，电动电动 机定子绕组绕组 串接电电阻启动动。在开始启 动时动时 ，时间继电时间继电 器KT同时时开始延时时； 当启动动一段时间时间 后，延时继电时继电 器的延时时 时间时间 到，其延时动时动 合触头闭头闭 合，使接触器 KM2的线线圈得电电，其动动合主触头闭头闭 合，短接 电电阻，使电动电动 机直接接入电电网而运行。 KM2的线线圈得电电后，KM1的状态态不影响 电电路的工作状态态，但为为了节节省能源和增加电电 器的使用寿命，KM1和KT用KM1的动动断辅辅助 触头头使其断开。 在机床控制线线路中，常要求电电机有顺顺 序地启动动。如某些机床主轴轴必须须在油泵泵工 作后才能工作。有些场场合要求顺顺序停止。 M