继电器接触器控制.ppt

第一章继电器接触器控制 1 第一章继电器接触器控制 主要内容 1 1常用低压电器1 2电气原理图1 3三相异步电动机基本控制线路1 4其他常用基本控制线路1 5自动循环工作控制线路 2 第1章继电器接触器控制 熟悉各种电器的工作原理 作用 特点 应用场所和表示符号 学习要求 掌握继电器接触器控制电路中基本控制环节和常用的几种自动控制方式 学会设计一些简单的继电器接触器控制电路 3 第1章继电器接触器控制 用继电器 接触器 按钮 行程开关等电器元件 按一定的接线方式组成的机电传动控制系统 继电器接触器控制系统 电器是一种能根据外界的信号 机械力 电动力和其它物理量 和要求 手动或自动地接通 断开电路 以实现对电路或非电对象的切换 控制 保护 检测 变换和调节的电工器械设备 是一种能控制电能的工具 1 1 1概述 动画演示 1 1常用低压电器 4 第1章继电器接触器控制 电器的控制作用 手动或自动地接通 断开电路 通 称为 开 断 也称为 关 低压电器 用于电压为交流1200V 直流1500V以下电路中起通断 保护 控制 调节及转换作用的电器 1 1常用低压电器 5 1 1常用低压电器 1 常用电器分类 1 按工作电压等级分类1 高压电器用于交流电压1200V 直流电压1500V及以上电路中的电器 2 低压电器用于交流50Hz 额定电压为1200V以下 直流额定电压1500V及以下的电路中的电器 2 按动作原理分类1 手动电器用手或依靠机械力进行操作的电器 2 自动电器借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器 6 1 常用电器分类 3 按用途分类1 控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器 2 主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器 3 保护电器用于保护电路及用电设备的电器 4 执行电器指用于完成某种动作或传动功能的电器 如电磁铁 电磁离合器等 5 配电电器用于电能的输送和分配的电器 例如高压断路器 隔离开关 刀开关 自动空气开关等 7 1 常用电器分类 4 按工作原理分类1 电磁式电器依据电磁感应原理来工作 如接触器 各种类型的电磁式继电器等 2 非电量控制电器依靠外力或某种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 温度继电器等 8 1 常用电器分类 5 按控制的对象分1 低压配电电器用于低压配电系统 在系统发生故障的情况下切断故障区域的供电 要求动作准确 工作可靠 有足够的热稳定性和动稳定性 如刀开关 熔断器和断路器等 2 低压控制电器用于电气传动系统 要求使用寿命长 工作可靠 维修方便 如接触器 控制继电器 启动器 主令电气等 9 2 电器的作用 低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求 自动或手动地改变电路的状态 参数 实现对电路或被控对象的控制 保护 测量 指示 调节 1 控制作用 2 保护作用 3 测量作用 4 调节作用 5 指示作用 6 转换作用 10 1 1 2接触器 接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的自动电器 主要用来接通或断开带有负载的交 直流主电路或大容量控制电路 但不能切断短路电流 交流接触器 主要用以控制交流电路 直流接触器 主要用以控制直流电路 接触器的种类 按主触头所接回路的电流种类分为 11 1 1 2接触器 接触器由电磁机构 触点系统 灭弧装置 其它部件四部分组成 1 灭弧罩2 触点压力弹簧片3 主触点4 反作用弹簧5 线圈6 短路环7 静铁芯8 弹簧9 动铁芯10 辅助常开触点11 辅助常闭触点 动画演示 12 1 电磁机构电磁机构由线圈 动铁芯 衔铁 和静铁芯组成 其作用是将电磁能转换成机械能 产生电磁吸力带动触点闭合或断开 1 交流接触器常用的动 静铁芯结构如图 2 线圈按线圈中通电种类可分为直流线圈和交流线圈两种 图1 2接触器电磁机构结构形式 a 绕磁轭棱角转动方式 b 绕轴转动方式 c 直线运动方式 13 2 触点系统触点是接触器的执行元件 起分断和接通电路的作用 接触器的触点有主触点和辅助触点 常开触点和常闭触点之分 主触点用于通断主电路 允许通过较大的电流 通常为三对常开触点 辅助触点用于控制电路 只允许通过较小的电流 一般常开 常闭各两对 当线圈不带电时 动 静触点是分开的称为常开触点 也称动合触点 当线圈不带电时 动 静触点是闭合的称为常闭触点 也称动断触点 14 触点按其接触形式与结构形式分为如图1 3所示几种 图1 3接触器触点的接触与结构形式 a 点接触桥式触点 b 面接触桥式触点 c 线接触指形触点 15 3 灭弧装置当触点切断电路的瞬间 如果电路的电流 电压 超过某一数值 则在动 静点间将产生强烈的弧光放电现象 称为电弧 电弧的出现会对电器产生以下影响 触点虽然已经打开 但是由于电弧的存在 使需要断开的电路实际上并未真正断开 降低接触器工作的可靠性 电弧的高温可能灼伤 氧化触点 增大触点间接触电阻 降低导电性 严重时造成触点粘结 损坏接触器 电弧向周围喷射 会损坏电器及周围物质 严重时会造成短路 引起火灾 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置 16 线圈得电 衔铁吸合 触点动作 常开触点 合常闭触点 断 线圈失电 衔铁释放 触点复位 常开触点 断常闭触点 合 接触器的结构和工作原理如下 接触器触点机构动作有一定的动作时间 从线圈开始通电瞬间起到触点可靠接触 分开瞬间为止的时间间隔称为吸合时间 从线圈开始断电瞬间起到触点可靠分开 接触瞬间为止的时间间隔称为释放时间 静铁心 线圈 释放弹簧 触头系统 动铁心 衔铁 17 接触器的图形 文字符号如图1 5所示 图1 5接触器的图形 文字符号 18 是一种根据某种输入信号的变化 接通或断开控制电路 实现控制目的的自动控制电器 1 1 3继电器 继电器的分类 按输入信号的性质分 电流继电器 电压继电器 速度继电器 压力继电器 热继电器等 按作用原理分 电磁式 感应式 电动式 电子式 机械式 应用最广 90 以上继电器为电磁式 19 电磁式继电器由电磁系统 触头系统和释放弹簧等组成 电磁式继电器一般用于接通 断开控制电路 触头容量较小 故不需要专门的灭弧装置 也无主 辅触点之分 常用的电磁式继电器有电压继电器 中间继电器和电流继电器 1 电磁式继电器 电磁式继电器的图形 文字符号如图1 7所示 图1 7电磁式继电器图形 文字符号 1 电磁式继电器的结构与工作原理 20 2 电磁式继电器的特性 继电器的主要特性是输入 输出特性 又称继电特性 当继电器输入量X由零增至X2以前 继电器输出量Y为零 当输入量X增加到X2时 继电器吸合 输出量为Y1 若X继续增大 Y保持不变 当X减小到X1时 继电器释放 输出量由Y1变为零 若X继续减小 Y值均为零 21 2 电磁式继电器的特性 图中 X2称为继电器吸合值 欲使继电器吸合 输入量必须等于或大于X2 X1称为继电器释放值 欲使继电器释放 输入量必须等于或小于X1 22 吸合时间 是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间 释放时间 是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间 一般继电器的吸合时间与释放时间为0 05 0 15s 快速继电器为0 005 0 05s 它的大小影响继电器的操作频率 2 电磁式继电器的特性 23 3 常用电磁式继电器 1 电压继电器 电压继电器 KV 用于机电传动系统的电压保护和控制 触点的动作与线圈所加电压大小有关 使用时其线圈并联接入主电路 感测主电路的线路电压 触点接于控制电路 为执行元件 用于线路的欠电压保护 其释放电压整定值为线路额定电压的0 1 0 6倍 当被保护线路电压正常时 衔铁可靠吸合 当被保护线路电压降至欠电压继电器的释放整定值时 衔铁释放 触点机构复位 控制接触器及时分断被保护电路 用于线路的过电压保护 其吸合电压整定值一般为被保护线路额定电压的1 05 1 2倍 当被保护的线路电压正常时 衔铁不动作 当被保护线路的电压达到过电压继电器的整定值时 衔铁吸合 触点机构动作 控制电路失电 控制接触器及时分断被保护电路 欠电压继电器 U 过电压继电器 U 24 2 中间继电器 2 扩展触头数目 增加控制回路数 在比较复杂的电路中 接触器的辅助触头可能不够用 这时可用接触器的一对辅助触头去控制中间继电器 则中间继电器的触头相当于接触器的辅助触头 这样就使接触器的触头数目得到扩展 1 信号放大 有时候输入信号比较弱 不足以直接驱动接触器 这时可以利用中间继电器对信号进行放大 中间继电器在本质上是一种电压继电器 具有触头数目多 电流容量大等特点 使用中间继电器的目的主要是 25 3 电流继电器 KA 根据电流信号而动作 用于机电传动系统的电流保护和控制 触点的动作与线圈通过的电流大小有关 使用时其线圈串联接入主电路 用来感测主电路的线路电流变化 触点接于控制电路 为执行元件 正常工作时 衔铁是吸合的 当电流小于某值时 衔铁释放 控制接触器分断电动机电源 用于电流过小时切断电路 当电流大于给定值时 衔铁吸合 动断触头断开 控制接触器分断电动机电源 用于电流过大时切断电路 欠电流继电器 I 过电流继电器 I 26 2 时间继电器 利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器 即从得到输入信号 线圈的通电或断电 开始 经过一定的延时后才输出信号 触点的闭合或断开 的继电器 延时方式 通电延时和断电延时 通电延时 接受输入信号后延迟一定的时间 输出信号才发生变化 当输入信号消失后 输出瞬时复原 断电延时 接受输入信号时 瞬时产生相应的输出信号 当输入信号消失后 延迟一定的时间 输出才复原 27 时间继电器的种类 电磁式空气阻尼式电动机式电子式时间继电器 28 1 直流电磁式时间继电器 电磁式时间继电器的结构由铁心 线圈 衔铁和触头等构成 在铁心上增加了一个阻尼铜套 在线圈通断电过程中 阻尼铜套内将感应出涡流 感应的磁通总是阻止原来磁通的变化 从而导致衔铁延时吸合或释放 带动触头延时动作 29 2 空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用来达到延时的目的 图1 10空气阻尼式时间继电器其结构示意图 a 通电延时型 b 断电延时型1 线圈2 铁心3 衔铁4 反力弹簧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 调节螺钉14 进气孔15 16 微动开关 30 通电延时型时间继电器工作原理 当线圈1通电后 衔铁3连同推板5被铁芯2吸引向上吸合 压下微动开关16 使微动开关触点迅速转换 同时在空气室11内与橡皮膜10相连的活塞杆6在弹簧8作用下也向上移动 由于橡皮膜下方的空气稀薄形成负压 起到空气阻尼的作用 因此活塞杆只能缓慢向上移动 移动速度由进气孔14的大小而定 可通过调节螺钉13调整 经过一段延时后 活塞12才能移到最上端 并通过杠杆7压动开关15 使其常开触点闭合 常闭触点断开 而另一个开关16是在衔铁吸合时 通过推板5的作用立即动作 故称开关16为瞬动触点 1 线圈2 铁心3 衔铁4 反力弹簧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 调节螺钉14 进气孔15 16 微动开关 31 通电延时型时间继电器工作原理 当线圈断电时 衔铁在反力弹簧4作用下 将活塞推向下端 这时橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜10 弹簧8和活塞12的肩部所形成的单向阀 迅速将空气排掉 使开关15 16触点复位 1 线圈2 铁心3 衔铁4 反力弹簧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 调节螺钉14 进气孔15 16 微动开关 动画演示 32 时间继电器图形符号 KT 通电延时线圈 断电延时线圈 33 利用电流的热效应而动作 主要用来对连续运行的电动机进行过载保护 1 热继电器 3 其他非电磁式继电器 非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号 常用的非电磁类继电器有 热继电器 速度继电器 压力继电器等 34 热继电器工作原理 热继电器主要由热元件 双金属片和触头等组成 热元件由镍铬合金等电阻材料制成 双金属片由两种热膨胀系数不同的金属辗压而成 由于两种金属紧密地贴合在一起 当产生热效应时 双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲 并带动触头动作 图1 12三相式热继电器原理示意图1 支架2 双金属片3 发热元件4 导板5 补偿双金属片6 触点7 常开触点8 复位螺钉9 触点10 复位按钮11 调节旋钮12 支撑架13 压簧14 推杆 35 热继电器工作原理 热继电器主要由热元件 双金属片和触头等组成 使用时 双金属片和热元件直接串接在欲保护的电动机主电路中 电动机的工作电流流过热元件 使之产生热量 加热双金属片 图1 12三相式热继电器原理示意图1 支架2 双金属片3 发热元件4 导板5 补偿双金属片6 触点7 常开触点8 复位螺钉9 触点10 复位按钮11 调节旋钮12 支撑架13 压簧14 推杆 36 热继电器工作原理 图1 12三相式热继电器原理示意图1 支架2 双金属片3 发热元件4 导板5 补偿双金属片6 触点7 常开触点8 复位螺钉9 触点10 复位按钮11 调节旋钮12 支撑架13 压簧14 推杆 当电动机正常运行时 热元件产生的热量使双金属片略有弯曲 但并不足以使触头动作 当电动机过载时 热元件中流过超过整定值的电流 其发热量增加 使双金属片的弯曲位移进一步加大 带动导板向左移动 并通过补偿双金属片5与推杆14将触点9和6分开 触点9和6为热继电器串于接触器线圈回路的常闭触点 断开后使接触器失电 接触器的常开触点断开电动机的电源以保护电动机 动画演示 37 2 速度继电器 速度继电器又称反接制动继电器 它只能反映电动机的转动方向及电动机是否停转 故主要与接触器配合使用 实现鼠笼型异步电动机的反接制动控制 当电动机转动时 速度继电器的转子随之转动 因此在转子周围的磁隙中产生旋转磁场 绕组切割磁场产生感应电动势和电流 此电流与旋转磁场相互作用产生转矩 使定子向转子转动方向偏转 当偏转到一定角度时 定子柄触动弹簧片时 使继电器的动断触头断开 动合触头闭合 速度继电器的触头有两组 即一对动合触头和一对动断触头 分别用于控制电动机正 反转的反接制动 图1 14速度继电器结构原理图1 电动机轴2 转子3 定子4 绕组5 定子柄6 静触点7 动触点8 簧片 38 2 速度继电器 速度继电器的文字符号为KS 图形符号 图1 14速度继电器结构原理图1 电动机轴2 转子3 定子4 绕组5 定子柄6 静触点7 动触点8 簧片 39 1 1 4熔断器 保险丝 是一种广泛应用于低压配电系统 控制系统中的保护电器 熔断器串于被保护电路中 当电路发生短路或严重过载时 它的熔体能自动迅速熔断 从而切断电路 起到保护作用 FU 动画演示 40 1 1 4熔断器 保险丝 1 熔断器的安秒特性熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现短路保护作用的 当电流较大时 熔体熔断所需的时间就较短 而电流较小时 熔体熔断所需用的时间就较长 甚至不会熔断 因此对熔体来说 其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性如图1 16所示 每一熔体都有一最小熔化电流 一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数 常用熔体的熔化系数大于1 25 也就是说额定电流为10A的熔体在电流12 5A以下时不会熔断 41 1 1 4熔断器 保险丝 熔断电流与熔断时间之间的关系如下表所示 熔断器只能起到短路保护作用 不能起过载保护作用 因为交流异步电动机启动电流为额定电流的4 7倍 要保证熔体在启动过程中不熔断 其选用的熔体电流比额定电流大的多 这样 当电动机过载时 熔断器就不能起到保护作用 42 2 几种常用的熔断器1 插入式熔断器常用于380V及以下电压等级的线路末端 作为配电系统导线或电器设备的短路保护用 也可作为民用照明等电路的短路保护 图1 17插入式熔断器1 动触点2 熔体3 瓷插件4 静触点5 瓷座 43 2 螺旋式熔断器熔体上的上端盖有一熔断指示器 一旦熔体熔断 指示器马上弹出 可透过瓷帽上的玻璃孔观察到 它常用于机床电气控制设备中 螺旋式熔断器分断电流较大 可用于电压等级500V及其以下 电流等级200A以下的电路中 作短路保护 图1 18螺旋式熔断器1 底座2 熔体3 瓷帽 44 3 封闭式熔断器封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种 有填料熔断器一般用方形瓷管 内装石英砂及熔体 分断能力强 用于电压等级500V以下 电流等级1KA以下的电路中 无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中 分断能力稍小 用于500V以下 600A以下电力网或配电设备中 45 4 快速熔断器主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护 由于半导体元件的过载能力很低 只能在极短时间内 数毫秒至数十毫秒 承受较大的过载电流 因此要求短路保护具有快速熔断的能力 而一般熔断器的熔断时间是以秒计的 所以不能用来保护半导体器件 因此必须采用在过载时能迅速动作的快速熔断器 46 5 自复熔断器采用低熔点金属钠作熔体 在常温下具有高电导率 当电路发生短路故障时 短路电流产生高温使钠迅速汽化 汽态钠呈现高阻态 从而限制了短路电流 当短路电流消失后 温度下降 金属钠蒸气冷却并凝结 恢复原来的良好导电性能 自复熔断器只能限制短路电流 不能真正分断电路 其优点是不必更换熔体 能重复使用 47 开关作用是分合电路 开断电流 常用的有刀开关 隔离开关 负荷开关 转换开关 组合开关 自动空气开关 低压断路器 等 1 1 5刀开关和低压断路器 自动空气开关 48 1 刀开关刀开关的主要作用是在电源切除后 将线路与电源明显的隔离开 以保障维修人员的安全 也可以用作不频繁的接通和分断空载电路或小电流电路之用 刀开关的图形和文字符号如图1 23所示 S 图1 23刀开关图形和文字符号 动画演示 49 DZ47高分断小型断路器 2 低压断路器用来接通和分断负载电路 也可用来控制不频繁启动的电动机 它的功能相当于闸刀开关 过电流继电器 失压继电器 热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和 是低压配电网中一种重要的保护电器 低压断路器具有多种保护功能 过载 短路 欠电压保护等 动作值可调 分断能力高 操作方便 安全等优点 50 QF 动画演示 51 1 1 6主令电器 是用来闭合和断开控制回路 以发出命令改变控制系统工作状态的电器 符号 SB 常用的主令电器有 按钮 万能转换开关 主令控制器 行程开关等 1 控制按扭 动画演示 52 符号 SQ 2 行程开关 行程开关利用生产机械的行程位置实现电路切换 以控制其运动方向 速度及行程大小 行程开关是利用运动部件上的挡块碰撞来发出控制指令 从而使触头动作 按结构不同行程开关可分为直动式 滚轮式和微动式三种 动画演示 53 直动式行程开关 图1 28直动式行程开关1 推杆2 弹簧3 动断触点4 动合触点 54 滚轮式行程开关 当挡块向左碰撞滚轮1时 上臂2在盘型弹簧3作用下 带动下转臂4以逆时针方向转动 滑轮6在自左向右的滚动过程中 不断压迫弹簧11 直至滚动横板10的转轴时 横板受弹簧11作用 迅速转动 使触头瞬间切换 图1 29滚轮式行程开关1 滚轮2 上转臂3 5 11 弹簧4 下转臂6 滑轮7 压板8 9 触点10 横板 55 3 微动式行程开关 微动开关安装了弯形片状弹簧 使推杆在很小的范围内移动时 可使触点因弯形片状弹簧的翻转而改变状态 它具有体积小 重量轻 动作灵敏 能瞬时动作 微小行程等优点 常用于要求行程控制准确度较高的场合 其缺点是寿命较短 图1 30微动式行程开关1 推杆2 弯形片状弹簧3 压缩弹簧4 动断触点5 动合触点 56 5 万能转换开关 万能转换开关是一种具有多个挡拉 多对触头 可以控制多个回路的控制电器 主要作电路转换之用 图形符号 SA 动画演示 57 1 2电气原理图 电气控制线路是由导线将电机 电器 仪表等元件按一定的要求和方法连接起来以实现某种功能的电气线路 电气线路可分为主电路和辅助电路两部分 交流电动机的定子 转子电路和直流电动机电枢电路等通过大电流的电路属于主电路 辅助电路包括控制电路 照明电路 信号电路及保护电路等 辅助电路由接触器和继电器的线圈 接触器的辅助触点 继电器触点 按钮 照明灯 控制变压器等电器元件组成 电气控制线路的表示方法有三种 电气原理图 电气接线图 电器元件布置图 58 1 2电气原理图 1 电气原理图 1 电器元件图形符号 文字符号及标号必须采用最新国家标准 2 一般分主电路和辅助电路两部分画出 主电路用粗线条画在原理图的左边或上边 辅助电路用细线条画在原理图的右边或下边 3 三相交流电源的引入线用L1 L2 L3标号 中性线用N标记 从左到右或从上到下顺序排列 用电器符号 按一定规则画出来的 结构简单 层次分明 是设计和维修的依据 2 绘制电气原理图的原则 59 1 2电气原理图 4 采用电器元件展开图的画法 同一电器元件的各部件可以不画在一起 若有多个同类电器 可在文字符号后加上数字序号以示区别 如KM1 KM2等 5 原理图中所有电器触点均按没有外力作用和没有通电时或生产机械在原始位置时的开闭状态画出 对于接触器 继电器的触点按线圈不通电状态画出 控制器手柄按处于零位时的状态画出 按钮 行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等 6 无论是主电路还是辅助电路 各电器元件应尽量按功能布置 按动作顺序从左到右 从上到下依次排列 2 绘制电气原理图的原则 60 1 2电气原理图 7 应尽量减少线条 避免交叉线的出现 两线交叉连接时需用黑色实心圆点表示 要布局合理 排列均匀 便于识图和分析 8 在原理图上方或右方将图分成若干图区 并标明该区电路的用途与作用 在继电器 接触器线圈下方列有触点表以说明线圈和触点的从属关系 2 绘制电气原理图的原则 61 FR FR L1L2L3 62 3 常用的电气图形 文字符号电气控制线路图是电气工程技术的通用语言 国家标准局参照国际电工委员会 IEC 颁布的有关文件 制定了一系列我国电气设备有关国家标准 有关国家标准见附录A 63 1 3三相异步电动机的起动控制线路 异步电动机 笼型异步电动机 绕线式异步电动机 1 3 1三相异步电动机的启动控制电路三相异步电动机转子构造不同 启动方法也不同 控制电路也有差别 分别介绍笼型异步电动机和绕线式异步电动机的启动控制线路 64 第三节异步电动机的启动控制线路 1 笼型异步电动机的启动控制电路 直接启动 将电动机的定子绕组直接接在三相交流电源上 起动时电源电压将全部施加在定子绕组上 降压启动 是起动时将电源电压降低一定数值后再加到电动机定子绕组上 待电动机转速接近同步转速后 再使电动机在全电压下运行 65 1 直接启动控制电路 直接起动不经过任何起动设备 利用刀开关或接触器 直接将电动机接入电源 使电动机在额定电压下进行起动 主电路的组成 控制电路的组成 工作原理 自锁 利用电器自己的触头使自己的线圈得电从而保持长期工作的线路环节称为自锁环节 这种触头叫自锁触头 笼式异步电动机直接启动控制线路 66 图中左边部分为主回路 右边部分为控制回路 1 主回路 由电路可知 当S合上后 只有控制接触器KM的触头合上或断开时 才能控制电动机接通或断开电源而启动运行或停止运行 2 控制回路 当S合上后 A B两端有电压 初始状态时 接触器KM的线圈失电 其动合主触头和动合辅助触头均为断开状态 当按下启动按钮SB1时 接触器KM的线圈通电 其辅助动合触头自锁 松开按钮SB1使其复位后 接触器KM的线圈能维持通电状态的一种控制方法 动合主触头合上使电动机接通电源而运转 当按下停止按钮SB2后 接触器KM的线圈失电 其动合主触头断开使电动机脱离电网而停止运转 3 保护 短路保护 过载保护 零压 欠压 保护 67 二 降压启动 笼型异步电动机常用的降压启动方式 Y 降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路定子绕组串电阻降压启动控制线路 对于大容量电动机来说 如果采用直接起动方式 由于起动电流过大 会引起电源电压的大幅度波动 因此当电动机容量超过供电变压器的5 25 时 必须采用降压起动方式 以限制其起动电流 68 1 Y 降压启动控制电路 对控制电路的要求 启动时定子绕组接成Y形 启动结束后 定子绕组换接成 形 电动机定子三相绕组尾端连在一起 电动机定子三相绕组首尾相连 定子每相绕组上的电压为220v 加在每相绕组上的电压为电源线电压380v 69 1 Y 降压启动控制电路 主回路KM1 KM2的动合触头同时闭合时 电动机的定子绕组接成Y形 如果KM2和KM3同时闭合 则电源短路 KM1 KM3的动合触头同时闭合时 电动机的定子绕组接成 形 70 2 控制回路 当电路处于初始状态时 接触器KM1 KM2 KM3和时间继电器KT的线圈均失电 电动机脱离电网而停止不动 当操作者按下启动按钮时 KM1首先得电自锁 同时KM2 KT得电 KM1和KM2的动合触头闭合 电动机接成Y形开始启动 71 2 控制回路 3 特点 启动过程是按时间来控制的 时间长短可由时间继电器的延时时间来控制 在控制领域中 常把用时间来控制某一过程的方法称为时间原则控制 启动一段时间后 KT的延时时间到 其延时断开动断触头断开 使KM2失电 KM2的动合触头断开 同时 延时继电器的延时闭合动合触头使KM3得电 KM3的动合触头闭合 由于KM1继续得电 故当时间继电器的延时时间到后 控制电路自动控制KM1 KM3得电 使电动机的定子绕组换接成 形而运行 72 2 自耦变压器降压启动控制线路 自耦变压器降压起动是通过自耦变压器将电源电压降低后再起动电动机 待起动完毕 自动将自耦变压器切除 使电动机在额定电压下正常运行 利用这种方法起动时 自耦变压器的初级与电源相连 次级与电动机相连 因此起动时加在电动机定子绕组上的电压为自耦变压器的次级电压 73 2 自耦变压器降压启动控制线路 工作原理 74 3 定子绕组串电阻降压启动 要求 启动时 电动机的定子绕组串接电阻 启动结束后 电动机定子绕组直接接入电网而运行 分析工作原理 75 1 主回路 当KM1的主触头闭合 KM2的主触头断开时 电动机定子绕组串接电阻后接入电网 KM2的主触头闭合 KM1的主触头处入任何状态时 电动机直接接入电网 76 2 控制回路 当电路处于初始状态时 接触器KM1 KM2和时间继电器KT的线圈都失电 电动机脱离电网处于静止状态 当操作者按下启动按钮SB1时 接触器KM1的线圈首先得电并自锁 其主触头闭合 电动机定子绕组串接电阻启动 在开始启动时 时间继电器KT同时开始延时 77 2 控制回路 当启动一段时间后 延时继电器的延时时间到 其延时动合触头闭合 使接触器KM2的线圈得电 其动合主触头闭合 短接电阻 使电动机直接接入电网而运行 KM2的线圈得电后 KM1的状态不影响电路的工作状态 但为了节省能源和增加电器的使用寿命 KM1和KT用KM1的动断辅助触头使其断开 78 2 绕线式异步电动机启动控制线路 把星形连接的启动电阻串在转子电路中 启动前全部接入电路 在启动过程中再逐级切除 控制方法 按电流原则利用电流继电器 根据电动机转子电流的大小的变化来控制逐级切除启动电阻 按时间原则利用时间继电器的定时设定进行电阻切除控制 1 转子电路串电阻启动控制线路 常用方法 在转子电路串接电阻启动和转子电路串频敏变阻器 79 按时间原则 请大家分析试试 启 保 停控制 切除电阻R2 切除电阻R1 M 3 L1 L2 L3 FU FR KM1 KM2 KM R1 R2 M 3 L1 L2 L3 FU S FR KM1 KM2 KM R1 R2 80 KA1 KA2为欠电流继电器 它们的吸合电流值相同 但释放电流值递次减小 因此 KA1最先释放 KA2最后释放 按电流原则 81 刚启动时启动电流较大 KA1 KA2线圈均得电吸合 随着启动电流减小 KA1 KA2依次释放 使KM1 KM2依次得电 依次切除电阻 按电流原则 82 在该控制线路中 中间继电器K的设置是为了延时一下切除电阻控制环节的得电时间 以保证在转子串入全部电阻后 电动机才能启动 按电流原则 83 2 转子电路串频敏变阻器启动控制线路 利用转子电路串电阻起动方法起动电动机时 在逐级切除电阻的过程中 起动电流和转矩呈阶跃变化 电流和转矩的突然增大会对机械系统产生不必要的冲击 由于串接起动电阻 使控制线路复杂 工作可靠性降低 且能耗较大 因此通常利用频敏变阻器来代替起动电阻 频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的下降而自动减小 所以它是一种较为理想的起动方法 常用于较大容量的绕线式异步电动机 84 2 转子电路串频敏变阻器启动控制线路 L1 L2 L3 FU TA KM1 R M 3 KM2 K FR K K SB3 FR SB1 K KM1 L1 L2 KM2 KM1 K KT KT KM2 SB2 SA Z S R L1 L2 L3 FU S TA KM1 R M 3 KM2 A A K FR K K SB3 FR SB1 K KM1 L1 L2 KM2 KM1 K KT KT SA Z 分析工作原理 85 通过改变电动机三相供电电源相序实现正反向控制 1 3 2异步电动机正反转控制 86 A B C KMF FU S FR KMF KMF SB1 SBF KH KMR 电机的正反转控制 87 电机的正反转控制 加互锁 互锁作用 正转时 SBR不起作用 反转时 SBF不起作用 从而避免两接触器同时工作造成主回路短路 KMF SB1 KMF SBF FR KMR KMR KMF 88 KMF SB1 KMF SBF FR KMR KMR KMR KMF 电机的正反转控制 双重互锁 机械互锁 89 采用主令控制器 90 1 3 3三相异步电动机变速控制线路 多速电动机都是通过改变绕组的连接方法而改变磁极对数p实现变速的 三相异步电动机转速 91 1 3 3三相异步电动机变速控制线路 多速电动机的定子备有多组绕组 改变其接法即可改变电动机的磁极对数 从而改变其转速 如图所示 双速电动机出线端D1 D3接电源 D4 D6悬空 为单 接法 每相中两个线圈串联 为低速 出线端D1 D3短接 D4 D6接电源 为双Y接法 每相中两个线圈并联 为高速 电动机采用改变磁极对数获得变速运行时 其转向会变反 为保持变速前后转向不变改变磁极对数时必须改变电源相序 92 1 3 3三相异步电动机变速控制线路 通过转换开关SA手动控制来选择所需的速度 转换开关SA扳到 低速 位置 再按下按钮SB1 则接触器KM1得电并自锁 使电动机定子绕组连成单 形接入电网低速运行 转换开关SA扳到 高速 位置 再按下按钮SB2 则接触器KM KMh得电并自锁 使电动机定子绕组连成双Y形接入电网高速运行 为避免电源短路 接触器KM1与接触器KM 或KMh 之间有互锁 双速电动机高低速控制线路图 93 1 3 4异步电动机的制动控制线路 常用制动方法有 电气制动和机械制动 电气制动 是使电动机产生一个与转子旋转方向相反的电磁转矩进行制动 机械制动 利用机械装置操纵对电动机轴产生摩擦力 使断开电源后的电动机迅速停转 94 1 3 4异步电动机的制动控制线路 1 电气制动机床中常用的电气制动有电源反接制动 能耗制动两种 1 电源反接制动1 反接制动的原理 反接制动是利用改变电动机电源的相序 使定子绕组产生相反方向的旋转磁场 从而产生制动力矩的制动方法 2 反接制动的要求 三相电动机的三相电源应能实现反接 相序变反 当电动机制动转速接近零时 应及时切断电源 否则会反向启动 对笼型三相异步电动机进行反接制动时 应在电动机定子回路中串入制动电阻 以限制制动电流 95 反接制动按速度原则实现控制 通常采用速度继电器 速度继电器与电动机同轴相连 SB2 KM1 KM1 SB1 FR KM2 KM2 KM1 n KS KM2 L1 L2 L1 L2 L3 KM1 FU FR KM2 KS R SB2 KM1 KM1 SB1 FR KM2 KM2 KM1 n KS KM2 L1 L2 M 3 M 3 L1 L2 L3 KM1 FU S FR KM2 KS R 速度继电器 有速度闭合 为制动做准备 电动机单向运行反接制动控制线路 96 2 能耗制动 能耗制动 电机断电后 立即在定子绕组的任意两相通入低压直流电流 产生恒定磁场 由于惯性 电动机仍按原方向旋转 转子内感应出电势和电流 该电流与恒定磁场相互作用 产生与转子旋转方向相反制动力矩 当转速降为零时 转子对磁场无相对运动 转子中的感应电势和感应电流变为零 制动力矩消失 电动机停转 制动过程结束 制动结束后应及时切除直流电源 否则会烧损定子绕组 能耗制动可以按时间原则或速度原则实现控制 97 2 能耗制动 KM1 FU S 按时间控制 KT KM1 KT KM1 KM1 FR KM2 KM2 FU2 SB1 KM2 SB2 KM2 KM2 KM2 98 按速度原则 SB1 SB2 KM1 KM1 KM2 KM2 FR KM1 KM2 KS FU S KM2 KM2 KM2 99 机械制动 利用机械装置使电动机在断电后迅速停止转动的方法 主要包括电磁抱闸制动 电磁离合器制动等 2 机械制动 文字符号 YB 1 电磁抱闸制动原理 制动器闸轮与电动机轴相连 随电动机一起转动 通过二者之间的摩擦力实现制动 断电制动 线圈断电后 控制闸移动并与轴接触 进行制动 通电制动 线圈通电后 控制闸移动并与轴接触 进行制动 100 S FU1 KM KM1 KM1 FR SB2 SB1 FU2 YB 电磁抱闸线圈接入电动机的进线端子 电动机断电抱闸制动 101 电磁抱闸线圈接入控制回路 断电制动 102 1 4其它常用基本控制线路 1 4 1点动控制和连续运行控制线路1 点动控制按下按钮电动机转动 松开按钮电动机停转的控制 称为点动控制 它能实现电动机短时转动 用于生产机械运动部件的位置调整 103 点动控制 104 2 连续运行控制按下按钮可使电动机长期连续运转的控制 称为连续运行 长动控制 105 S L1 KM FU 方法一 用旋转开关 KM SB2 KM SB1 FR SA 控制电路 不经常点动操作 3 点动 长动 106 S KH L1 KM FU 方法二 用复合按钮 缺点 动作不够可靠 点动 连续运行 107 SB3 K SB1 K SB2 FR KM K 方法三 加中间继电器 K 108 1 4 2多地点控制 1SB2 1SB1 3SB1 2SB1 KM 2SB2 3SB2 KM 停止按钮常闭触头串联 起动按钮常开触头并联 一个起动按钮和一个停止按钮为一组 安装在同一地点 109 1 4 3顺序起停控制 多电机联锁控制 1 两台电动机顺序启动控制 控制要求 1 M1起动后 M2才能起动2 M1 M2同时停车 M2也可单独停车 110 1 4 3顺序起停控制 多电机联锁控制 111 1 4 3顺序起停控制 多电机联锁控制 2 两台电动机顺序启动 顺序停止控制 控制要求 1 M1起动后 M2才能起动2 M2停后M1才能停 M2也可单独停车 112 KM1 KM2 SB3 SB2 FR2 KM2 KM1 SB4 SB1 FR1 KM1 KM2 顺序启动制约 顺序停止制约 113 3 利用时间继电器的两台电动机顺序启停控制图是采用时间继电器 按时间原则顺序启停的控制线路 控制要求 电动机M1启动t1时间后 电动机M2自动启动 电动机M2启动t2时间后 电动机M1自动停车 114 顺序起动控制线路的组成原则 2 先停接触器的动合触头应与后停接触器的停止按钮并联 1 先动接触器的动合触头应串联在后动接触器的线圈电路中 3 对于同时动作的两个或两个以上接触器 其公共通路中应串接相应的动作按钮 115 课堂练习一 课后题1 19 图所示两台电动机的控制电路 试分析其工作过程及功能 116 课堂练习二 课后题1 25 有两台电动机M1和M2 要求它们既能分别启 停 又能同时启 停 117 1 5自动循环工作控制线路 自动循环工作控制线路的特点是根据生产机械运动部件的行程位置 自动地实现启动 停止 反向的控制 控制线路按照行程原则进行自动控制 通常采用行程开关实现这种控制 行程控制实质为电机的正反转控制 只是在行程终端要加限位开关 1 5 1机械设备自动循环工作控制线路 118 1 5自动循环工作控制线路 1 机床工作台的前进 后退自动循环运行控制 1 5 1机械设备自动循环工作控制线路 其工作要求 按动相应启动按钮使工作台能开始