第7章-继电器接触器控制系统.讲述.ppt

,7.2三相异步电动机的基本控制线路和基本控制方法,7.1常用控制电器,第7章继电器、接触器控制系统,7.3继电接触器控制线路设计中的注意问题,基本要求:熟悉各种电器的工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号；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；学会设计一些较简单的继电器接触器控制电路。,掌握电磁式交流接触器与直流接触器的区别；掌握三相异步电动机启动的控制电路及保护装置，特别是长期过载保护装置；3.掌握互锁与连锁的控制方式；4.掌握按行程和时间与原则控制的控制方法。,重点:,继电器、接触器控制系统:继电器、接触器控制系统利用继电器、接触器等控制电器，通过对电动机的启动、停止、正转、反转及调速等自动控制，实现生产机械各种生产工艺的要求。,7.1常用控制电器与执行电器,一、分类,按动作分：,1.非自动电器（手动）-刀开关、组合开关、按钮、行程开关等.,2.自动电器按电信号（或光、磁、速度、时间等信号）自动动作。如接触器、继电器、自动开关等.,按用途分：,2.保护电器保护电动机。如熔断器、电流继电器、热继电器.,控制电器控制电动机的启动、停止、正转、反转及调速等动作。如按钮、继电器、接触器.,3.执行电器直接带动、操纵生产机械的电器。如电磁铁、电磁离合器、电磁工作台。,不少电器既可作为控制电器，也可用作保护电器(如电流继电器)，它们之间并无明显的界限。,二、手动电器,1.刀开关,-刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，掷向可分为单掷、双掷两种。,双掷刀开关,单掷刀开关,缺点是：不宜带负载切断电源，电源电压消失后，不能自动复原。,触点（开关）,2.按钮,-通常用来短时间接通或断开控制电路的手动电器。,常开触点,常闭触点,按钮帽,复位弹簧,当按下按钮帽时,常闭触点先断开,常开触点后闭合.,SB,常开触点（NO）,常闭触点(NC),SB,复合按钮,双联按钮,常用的按钮按钮有：LA18、LA19、1A20、LAY3等型号.,3.组合开关,-也称转换开关.可同时接通（断开）多条支路.,一般用作小电流电源的引入开关。可以用来直接起动小容量（7.5Kw）、启动次数不多（20次/小时）异步电动机和对电动机进行正、反转控制。,当用手柄转动转轴时，就可将三个触点同时接通或断开.,选择:以额定持续电流为主要选用参数，一般有10A,20A，40A和60A等多种.,例:用组合开关起停异步电动机的接线图-倒顺开关,4.行程开关,常开触点（NO）,常闭触点（NC）,复合触点,符号：ST,-行程开关是位置控制开关，是利用运动部件的撞击来闭合和切断控制电路，从而实现工作机械的运动行程控制。,常开触点,常闭触点,按钮式行程开关结构示意图,闭合,断开,行程开关的作用：作行程限制及终点保护,滚轮式行程开关基本结构:如图由滚轮、传动杠杆、内部的微动开关等部件组成。,动作原理：当运动部件与滚轮相撞时，压下滚轮，并经传动杠杆把内部的传动开关快速换接,发出触点通断的信号。,特点：滚轮式行程开关的不断工作是依靠两个方向的运动部件来回撞击实现的。由于它带有瞬时运动机构，使触点切换快速。,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,5.空气开关-串入主回路，用于接入电源.,空气开关的文字符号：QF,空气开关的图形符号：,DZ47高分断小型断路器,5.自动空气开关,自动空气开关（自动空气断路器）用途：当电动机发生短路、过载、欠压保护故障时，自动切断电路；适用于交流500V、直流220V以下电路符号表示：QF选择原则：额定电压/电流、允许切断的极限电流等参数选择。常用型号：DZ-10、DZ-20、DZ-50,三、自动电器,接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上。,1.接触器,交流接触器,直流接触器,结构：铁心+线圈+触点,：不适合频繁操作,：适合频繁操作,（1）交流接触器,1)交流接触器的结构原理图,静触头,动触头,交流接触器线圈通电后,静铁心和动铁心吸合,通过连杆带动触头动作:常开触点闭和,常闭触点断开.,i,吸引线圈,复位弹簧,u,2)交流接触器的工作原理,交流接触器线圈通以交流电流，其静铁心被磁化，吸引动铁心，带动动触头移动，使得：常开触点闭合，常闭触点断开.线圈断电，各触点复位（常开触点断开，常闭触点闭合）。,线圈,符号：KM,辅助触点-用在控制回路中.,主触点-用在主回路中.,选择原则：根据额定电流、线圈电压及触点数目来定。,CJ10系列接触器的主触点的额定电流有5、10、20、40、75、120A等数种；线圈额定电压有36、110、220、380V四种.,交流接触器型号:CJ10、CJ12、CJ12B、CJ20、CJX1等,主触点,辅助触点,五对触点,吸引线圈,线圈得电：五对触点同时动作，常开触点闭合，常闭触点打开;,线圈断电：五对触点同时复位，常开触点打开，常闭触点闭合.,CJ10-40A内部结构,3M,380,380,3M,SB,KM,KM,控制回路,主回路,注意：同一电器的各部分均标以同一文字符号.,安装接线图,电路原理图,（2）直流接触器,直流接触器结构与交流接触器基本相同，工作原理也相同.只是交流接触器的线圈由交流电源供电，而直流接触器的线圈由直流电源供电。,注意：直流接触器线圈（铁心由整块钢制成）不能加同电压的交流电压(会在铁心中产生涡流使铁心发热)，而交流接触器的线圈（线圈电阻很小）不能加同电压的直流电压(线圈中会流过很大的电流)。否则都会烧坏线圈。,2.继电器,继电器是用来接通、断开控制回路的，一般用在控制电动机的控制回路上。,按控制信号继电器可分为,中间继电器,热继电器,时间继电器,电流继电器,电压继电器,速度继电器等,按作用原理继电器可分为,电动式,感应式,机械式,电子式,电磁式,（1）中间继电器,中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统容量小些，触头个数多些，共有八对触头，其中四对常开触头，四对常闭触头，而且没有主、辅触头之分。触头容量相当于接触器的辅助触头。中间继电器主要用在控制电路中，起信号传递与转换作用以及同时控制多个支路.,文字符号:,K,线圈,常闭触点,常开触点,图形符号:,是一种电压继电器,常用型号:JT3，JT4,JZ7,JZ8等,（2）热继电器,热继电器是是根据控制对象的温度变化来控制电流流通的继电器，利用电流的热效应而动作的电器，它是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。,当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯曲，因而脱钩。常闭触点打开从而断开电动机与电源的连接。按复位按钮使触点复位。,发热元件流过的电流是电动机的电流，常闭触点串联在电动机的控制电路中.,结构：双金属片+发热元件+常闭触点,文字符号:FR（KH、JR）,发热元件（每个热继电器有两个或三个）-串联在电动机的主电路中,常闭触点（每个热继电器有一个）-串联在电动机的控制电路中,注意:热继电器是靠电流的热效应积累动作的，不能立即动作，故不能做短路保护。,图形符号:,热继电器有JR14、JR15、JR16等系列.,（3）时间继电器(定时器),时间继电器是按一定时间要求来延时接通或延时断开被控制电路的控制电器，用以协调和控制生产机械的各种动作。（0.05s几十小时）,在交流电路中常采用空气式时间继电器，它是利用空气阻尼作用而达到动作延时的目的。,a.通电延时型时间继电器,动作特点：,线圈通电触点延时动作-常开触点延时闭合常闭触点延时断开,线圈断电触点立即复位-常开触点立即断开常闭触点立即闭合,通电延时型时间继电器文字符号:,KT,线圈,延时闭合的常开触点：通电延时闭合，断电立即断开;,延时打开的常闭触点：通电延时断开，断电立即闭合.,注意:除了延时触点外，时间继电器中还有瞬时触点（开关）：线圈得电触点立即动作.,通电延时型时间继电器图形符号:,b.断电延时型时间继电器,动作特点：,线圈断电触点延时复位-常开触点延时断开常闭触点延时闭合,线圈通电触点立即动作-常开触点立即闭合常闭触点立即断开,断电延时型时间继电器的文字符号：KT,延时打开的常开触点：通电立即闭合，断电延时断开;,延时闭合的常闭触点：通电立即断开，断电延时闭合.,断电延时型时间继电器的图形符号：,线圈,根据速度信号动作常用于反接制动电路中选择原则：额定转速、触点种类和数量,（4）速度继电器,3.熔断器,熔断器俗称保险丝，是进行短路保护的电器。串入主回路。当电路发生短路，负载电流超过额定电流许多倍时，熔体立既熔断，保护电路及用电设备不遭损坏。,若一台电机，熔丝的选择按:,Ifu=(1.52.5)IN,若多台电机，熔丝的选择按:,Ifu=Im/2.5,电动机的额定电流,FU,文字符号:,图形符号:,电磁铁电磁离合器电磁工作台,4.执行电器,7.2.1电气控制电路图绘制,电气原理图绘制规则：（如图7-31）主电路：粗线绘制，置于电气原理图左侧。控制电路：细线绘制，置于电气原理图右侧。同一电器的各部分导电部件不画在一起，但需同一文字符号标明。各电器的触点应按照没有通电或没有施加外力状态绘出。,7.2.1电气控制电路图绘制,电气设备安装图目的：确定各电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。分布原则：电动机和执行运转的机械部件在一起；行程开关放在取得信号的地方；电气元件放在电气控制柜中；操作元件放在操作方便的地方；,7.2.1电气控制电路图绘制,电气设备接线图绘制目的：指导电气操作人员正确安装电气设备到相应位置；电气人员检查维修电气线路的参考依据；反应电气设备之间的实际接线情况；,7.2三相异步电动机的基本控制线路,继电接触器控制电路：用按钮、刀开关、行程开关等手动电器和交流接触器、中间继电器、时间继电器等自动电器组成的控制电路，实现对电机的启动、制动、正反转等控制，在生产实际中应用广泛。,一、三相异步电机点动、长动控制线路,（1）点动电路功能,用按钮等控制电机在很短时间内工作。,（2）保护电路,FU短路保护FR长期过载保护,1.点动控制线路,设计思路：根据设计要求,1、选用合适的控制电器,2、设计主回路：接触器的主触点控制电动机的启动停止。,3、根据主回路对控制回路的要求设计控制回路：用按钮SB控制接触器的线圈得电与否，实现主回路的要求.,KM,SB1,FR,Q,FR,FU,KM,控制电路,主电路,M3,M3,M3,先闭合开关Q，接通电源。,按SB1KM线圈得电,KM主触点闭合M运转,松SB1KM线圈失电,KM主触点断开M停转,（2）工作原理,2、控制回路的分析从第一行的主令电器（如按钮的常开触点等）开始;,3、分析次序为从左至右，从上到下.,1、先分析主回路。判断电机的运行状态;,分析步骤,1)长动电路功能,用按钮等控制电机长时间连续工作.,2)保护电路,FU短路保护FR长期过载保护,KM,SB1,FR,Q,FR,FU,KM,M3,SB2,KM常开触点实现自锁,自锁：用自己的触点保证自己的线圈得电,2.长动控制线路,注意：常开触点用于接通一条支路；常闭触点用于断开一条支路,KM,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,KM,M3,闭合开关Q接通电源。,按SB1KM线圈得电,KM主触点闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM主触点断开M停转,M3,M3,KM辅助触点闭合自锁,KM辅助触点断开失去自锁,3)工作原理,KM,用自锁环节实现长动控制线路,1）控制线路-1,Q,FR,FU,KM,M3,FR,利用开关S或复合按钮实现点动和长动功能.,KM,关键：点动时要断开自锁环节.,3.点动及长动控制线路,Q,FR,FU,KM,M3,中间继电器K的功能：利用自锁实现KM长期得电从而实现M长动运转。,按SB2K线圈得电,KM触点闭合M长动运转,按SB3KM线圈得电,KM触点闭合M点动运转,KM线圈得电,K触点闭合自锁,按SB1KM线圈失电,KM触点断开M停转,工作原理合Q,2）控制线路-2,利用中间继电器K实现点动和长动功能,电路功能：,要求在两个或两个以上的地点都能对同一电机进行控制.,4.多地点控制,A地:1SB、2SB；,B地:3SB、4SB。,二、三相异步电动机的时间控制电路,2）异步电动机Y/启动,1）异步电动机定子绕组串电阻启动,电路功能：对电动机的运动按时间进行控制.,实现方法：利用时间继电器、按钮、接触器等控制电器构成控制电路对电机进行控制以实现控制要求。,本小节主要介绍以下两种时间控制电路：,启动要求：启动时，定子绕组串入启动电阻降压启动，过一定时间后，切除启动电阻全压运行。,1）异步电动机定子绕组串电阻启动,控制电器元件选择：,L1,L2,控制电路设计：,主电路,控制电路,KM2主触点闭合：串入启动电阻R启动。KM1主触点闭合：切除启动电阻R全压运行。,启动,运行,延时,按SB1KM2线圈得电,KM2触点动作M定子串入电阻启动,KM1线圈得电,KM1主触点闭合切除电阻全压运行,KM1常开触点闭合自锁,合Q，接通电源,KT线圈得电,KT常开触点延时t闭合,KM1常闭触点断开KM2线圈失电断开启动电阻,KT线圈失电KT触点复位,工作原理：,异步电动机定子绕组串电阻启动,启动要求：启动时，定子绕组接成Y降压启动，过一定时间后，接成全压运行。,启动时KM1,KM3主触点闭合，定子绕组接成Y降压启动;过一定时间后KM1,KM2主触点闭合，定子绕组接成全压运行。KM2、KM3不能同时得电。,2）异步电动机Y/启动,异步电动机Y/启动,三、三相异步电动机的正、反转控制线路,1.正、停、反控制线路,功能:用按钮等控制电机做正、反转运动.,FKM控制电机做正转,RKM控制电机做反转,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,M3,FKM,FKM,FKM,按SB1FKM线圈得电,FKM触点闭合M正转,按SB3RKM线圈得电,RKM触点闭合M反转,合Q，接通电源,按SB2FKM线圈失电,FKM触点断开M停转,按SB2RKM线圈失电,RKM触点断开M停转,工作原理：,存在问题：同时按下SB1、SB3会造成电源短路,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,M3,SB3,FKM,RKM,RKM,按SB1FKM得电,FKM常开触点闭合M运转,误按SB3RKM得电,FKM,RKM,合Q：,RKM常开触点闭合,ABC,则电源A、C线间短路,M3,熔断器FU烧毁！,FKM,电源短路如何造成的？,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,M3,FKM,FKM,FKM,解决办法：利用FKM、RKM的常闭触点构成互锁保护。,互锁：防止FKM、RKM线圈同时得电,电动机正、停、反控制线路,正、停、反控制线路动画演示,注意:正转反转必须先按停止按钮SB2。,RKM,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,M3,FKM,RKM,FKM,RKM,FKM,RKM,2、正、反转控制线路,功能：实现正转反转直接转换,不必再按SB2。,SB3,关键：按正转按钮SB1时要断开反转控制回路，反之亦然。,RKM,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,M3,FKM,RKM,FKM,RKM,FKM,RKM,SB3,SB3,如反转时按SB1，其常闭触点将先断开RKM控制回路，停止反转；其常开触点再接通FKM控制回路，开始正转。,实现方法：利用复合按钮。,电动机正、反转控制线路,3、三相异步电动机的行程控制电路,电路功能：对电动机的运动行程（位置）进行控制.,行程控制,按预定位置停车,自动循环控制,实现方法：在相应位置处设置行程开关，利用行程开关、按钮、接触器等构成控制电路对电机进行控制以实现控制要求。,FR,L1,1、按预定位置停车,要求：工作台运行到预定位置A时停车。,措施：在预定位置处放置行程开关，利用行程开关的常闭触点实现停车。,ST位置开关；STL终端保护开关,控制电路,2、自动循环控制,要求：工作台能够在A、B间自动循环运行,工作台左移到位置B时，压下2ST，右移,工作台右移到位置A时，压下1ST，左移,主电路,控制电路,正转,反转,工作原理：合Q,2ST常闭触点断开FKM线圈失电,M停转;,正转,反转,当工作台右移至压住行程开关1ST：,1ST常闭触点断开RKM线圈失电,M停转;,1ST常开触点闭合FKM线圈得电,M自行起动正转,工作台返回左移,如此可实现工作台自动往复循环运动。,正转,反转,右移,左移,4ST,2ST,1ST,3ST,FKM(KM1)得电,RKM(KM2)得电,自动循环控制动画演示,制动要求：电动机断电后，能够迅速停车和准确定位。制动方式：机械制动：机械抱闸制动、液压装置制动；电气制动：能耗制动、反接制动；,四、电动机制动控制线路,能耗制动控制线路制动原理：切除三相电源，两相绕组接于直流电源，转速为0时，切除直流电源。反接制动控制线路制动原理：改变定子绕组三相电源相序，磁场反向，产生反向转矩进行制动。,四、电动机制动控制线路,电路功能：,对同一系统中的多台电动机进行协调控制.,五.三相异步电动机的顺序控制电路,顺序控制,顺序启动、同时停车,顺序启动、单独停车,顺序启动、顺序停车,互锁工作,1)1M启动后，2M才能启动；1M、2M同时停车,方法:利用1KM的常开触点实现电机顺序启动控制.,Q,FU,2)1M启动后，2M才能启动；1M、2M同时停车；2M可单独停车,2FR,2KM,Q,FU,SB,3)1M启动后，2M才能启动；2M停车后1M才能停车,利用1KM的常开触点实现1M启动后，2M才能启动；,2FR,2KM,利用2KM的常开触点实现2M停车后，1M才能停车；,3SB：2M停车按钮,4SB：1M停车按钮,1M,2M,1M启动后，2M才能启动；2M停车后1M才能停车控制动画演示,Q,FU,4)1M，2M不能同时工作（互锁）,1KM,2KM,利用1KM、2KM的常闭触点构成的互锁环节实现控制要求。,M1,M2,电气控制系统常用保护环节：过载保护：熔断器、空气自动断路器短路电流保护：热继电器零电压和欠电压保护：弱磁保护,六、电气控制系统保护环节,保护原因：绕组绝缘损坏或线路发生故障时的短路，会造成电气设备损坏。常用器件：熔断器：适用于对动作准确和自动化程度要求低的系统，熔断器处理短路可能出现单相运行的危险。空气自动断路器：适用于操作频率低，要求较高的系统，保护时可三相同时切断电源。,短路保护,保护原因：由于长期过载运行，绕组温升超过其允许值，绝缘材料性能变差，导致损坏。常用器件：热继电器无过载时，不动作；小电流过载时，动作时间较长；大电流过载时，短时间动作。热继电器不会受短时过载冲击电流或短路电流影响而瞬时动作，故需同时设有短路保护器件。,过载保护,保护原因：不正确的启动和负载过大引起的过电流，此电流比短路电流小。尤其在频繁正反转启动、制动电路中发生。常用器件：过电流继电器当过电流强度在启动电流的1.2倍左右，过电流继电器将保护电路，及时断开。,过电流保护,零电压和欠电压保护,零电压保护：电源电压消失再恢复时，电动机自行启动，造成设备损坏。欠电压保护：电源电压过分降低，引起电器释放，造成电动机转速下降甚至停转。常用器件：欠电压继电器,弱磁保护,保护原因：启动时，磁场太弱，会引起启动电流过大；正常运转时，磁场突然减弱。电动机转速迅速升高