电工技术11第九章继电接触器控制系统

1、第九章 继电接触器 控制系统 第九章第九章 继电接触器控制系统继电接触器控制系统 9.19.1 常用控制电器常用控制电器 9.29.2 鼠笼式电动机直接起动控制线路鼠笼式电动机直接起动控制线路 9.3 9.3 鼠笼式电动机正反转控制线路鼠笼式电动机正反转控制线路 9.49.4 行程控制行程控制 9.59.5 时间控制时间控制 控制电器控制电器 手动电器手动电器 自动电器自动电器 刀开关刀开关 组合开关组合开关 按钮按钮 接触器接触器 继电器继电器 行程开关行程开关 9.1 9.1 常用控制电器常用控制电器 由操作人员由操作人员 手动操纵手动操纵 按照指令、信号、或某个按照指令、信号、或某个 物

2、理量的变化而自动动作物理量的变化而自动动作 9.1.1 9.1.1 刀闸开关（刀闸开关（switchswitch） 控制对象：控制对象： 380V， 5.5kW 以下小电机以下小电机 考虑到电机较大的起动电流，刀考虑到电机较大的起动电流，刀 闸的额定电流值应如下选择：闸的额定电流值应如下选择： （35)异步电机额定电流异步电机额定电流 电路符号电路符号 Q 9.1.2 控制按钮（控制按钮（button） 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 复合按钮：复合按钮： 常开按钮和常开按钮和 常闭按钮做在一起。常闭

3、按钮做在一起。 电路符号电路符号 SB 用来接通或断开电动机用来接通或断开电动机 或其他设备的或其他设备的主电路主电路 构成构成:主要由电磁铁和触点两部分组成，主要由电磁铁和触点两部分组成， 触点又可分为主触点和辅助触点触点又可分为主触点和辅助触点。 接触器技术接触器技术指标指标：额定工作电压、电额定工作电压、电 流、触点数目等流、触点数目等 9.1.3 交流接触器交流接触器 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 M 3 电机电机 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 触头闭合触头闭合 电机接通电机接通 电源电源 接触器有关符号：接触器有

4、关符号： 接触器线圈接触器线圈 接触器主触头接触器主触头用于主电路用于主电路 （流过的电流大，（流过的电流大，需加灭弧装置需加灭弧装置） 常开常开 常闭常闭 接触器辅助触头接触器辅助触头用于控制电路用于控制电路 （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。 KM KM KM KM 简单的接触器控制：简单的接触器控制： ABC M 3 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

5、按钮按钮 特点：特点：小电流控小电流控 制大电流。制大电流。 Q FU SB2 SB1 KM KM KM 9.1.4 继电器继电器(relay) 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，继电器只能用于控制电路中。所以，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

6、器类型：继电器类型： 功能功能：过载保护：过载保护 (overload protecion) 热继电器热继电器(thermal relay) 工作原理：工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双 金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使金属片被烤热。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。其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。 发热元件发热元件 结构结构： I I 常闭触头常闭触头 双金双金 属片属片 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 串联串联在在主电路主电路中中 串联串联在在控

7、制电路控制电路中中 常闭触头常闭触头 KH KH 9.1.5 熔断器熔断器(fuse) 作用：用于短路保护。作用：用于短路保护。 (Short circuit protecin) 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： F I st F II 2 1 6 .1 1 3. 频繁起动频繁起动 的电机的电机 stF II 3 1 5.2 1 异步电机的起动电流异步电机的起动电流 Ist=(57) 额定电流额定电流 2. 一般电机一般电机 LF II （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） 作用：作用：可实现短路、过载、失

8、压保护。可实现短路、过载、失压保护。 9.1.6 自动空气断路器自动空气断路器（automatic air circuit breaker） 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。 结构：结构： 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器 锁钩锁钩 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。 9.2 9.2 异步电动机基本控制线路异步电动机基本控制线路 9.2-1 9.2-1

9、异步电动机直接启动控制线路异步电动机直接启动控制线路 （1 1）异步机的异步机的直接起动直接起动-点动点动控制控制 M 3 ABC KM FU Q KM SB 动作过程动作过程 主触头（主触头（KM）打开）打开 按钮按钮松开松开（SB） 线圈（线圈（KM）断电）断电 电机停车电机停车。 主触头（主触头（KM）闭合）闭合 按下按下按钮按钮（SB） 线圈（线圈（KM）通电）通电 电机运行电机运行； 控制电路控制电路 主电路主电路 M 3 ABC KM FU Q 主主 电电 路路 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 采用继电器、接触器控制后，电采用继电器、接触器控制后，电

10、 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。 KM SB1 KM SB2 控制电路控制电路 自锁自锁 起动起动 按钮按钮 停车停车 按钮按钮 （2）异步机的直接起动）异步机的直接起动-连续连续控制控制 KM M 3 ABC KM FU Q KH 电流形成回路，电流形成回路， 只要接两相就可以了。只要接两相就可以了。 （3 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

11、器触头器触头 主电路主电路 控制电路控制电路 KM SB1 SB2 KH 电机工作时，若因负载过重而使电机工作时，若因负载过重而使 电流增大，但又比短路电流小。此电流增大，但又比短路电流小。此 时熔断器起不了保护作用，应加热时熔断器起不了保护作用，应加热 继电器，进行过载保护。继电器，进行过载保护。 M 3 A B C KM FU Q KH 过载保护：过载保护：加热继电器加热继电器 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 KM SB1 KM SB2 KH 以下控制电路能否实现既能点动、以下控制电路能否实现既能点动、 又能连续运行又能连续运行 思考思考? 不能点动！不能点

12、动！ KM SB1 KM SB2 SB KH 9.2-29.2-2画图要求画图要求 （1）首先了解工艺过程及控制要求，搞清控制系统中 各电动机、控制电器的作用以及它们的控制关系； （2）在原理图中，同一电器的各部件是分散的，为便 于识别，它们必须按国家规定的统一符号来表示； （3）所有电器的触点均表示在起始情况下的位置，即 在没有通电或没有发生机械动作时的位置； （4）控制电路和主电路要清楚地分开设计和阅读； （5）控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而 右的顺序进行设计或阅读； （6）继电器、接触器线圈只能并联，不能串联； Q KH M 3 A B C KM FU 方法一：方法一：用复合

13、按钮。用复合按钮。 9.2-39.2-3异步机的直接起动异步机的直接起动-点动点动+ +连续运行连续运行控制控制 SB3：点动点动 SB2：连续运行连续运行 控制控制 关系关系 该电路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。 主电路主电路 KM SB1 KM SB2 KH SB3 控制电路控制电路 (6)异步机的直接起动异步机的直接起动-点动点动+ +连续运行连续运行控制控制 SB KA SB1 KA SB2 K H KM KA M 3 A B C KM FU 方法二：方法二：加中间继电器（加中间继电器（KA） 控制控制 关系关系 SB：点动：点动 SB2：连续运行：连续运行 KH Q

14、9.2-4 9.2-4 正反转控制电路正反转控制电路 一、正反转控制原理一、正反转控制原理 1. 基本原理基本原理 将接到电源的任意两根将接到电源的任意两根 联线对调一头即可实现电动联线对调一头即可实现电动 机的正反转，为此可用两个机的正反转，为此可用两个 交流接触器来实现。交流接触器来实现。 2. 基本要求基本要求 必须保证两个交流必须保证两个交流 接触器接触器不能同时工作不能同时工作 ABC KMR M 3 FU Q KH KMF KH KMF KMR KMR SBR 该电路必须该电路必须先停车先停车才能由正转到反转或由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

15、按下，不能同时按下， 否则会造成短路！否则会造成短路！ ABC KMR M 3 FU Q KH SB1 操作过程：操作过程： SBF 正转正转 SBR反转反转停车停车 KMF KMFSB1 SBF 电器联锁电器联锁(互锁互锁)作用作用：正转时，：正转时，SBR不不 起作用；反转时，起作用；反转时，SBF不起作用。从而避不起作用。从而避 免两触发器同时工作造成主回路短路。免两触发器同时工作造成主回路短路。 KMF SB1 KMF SBF KH KMR KMR KMF KMR M 3 A B C KMF KH FU Q KMR SBR 互锁互锁 二、二、加互锁加互锁(interlocking)(i

16、nterlocking)的正反转控制的正反转控制 三、三、双重互锁双重互锁(interlocking)(interlocking)正反转控制正反转控制 电器互锁电器互锁 机械互锁机械互锁 KMF SB1 KMF SBF KH KMR KMR KMR KMF SBR 缺点：缺点：正转过程中要求反转，必须先按停正转过程中要求反转，必须先按停 止按钮，然后才能按反转按钮止按钮，然后才能按反转按钮。 由于复合按钮的作用，实现正反转的自动切换由于复合按钮的作用，实现正反转的自动切换 一、一、行程开关行程开关 电路的限位保护、行程控制、电路的限位保护、行程控制、 自动切换等自动切换等。 常开（动合）触头常

17、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 9.3 9.3 行程控制行程控制 与按钮类似，但其动作要由机械撞击。与按钮类似，但其动作要由机械撞击。 作用作用 结构结构 KMF KMR M 3 ABC FU Q KH 二、二、 行程控制行程控制 行程控制，就是当运动部件到行程控制，就是当运动部件到 达一定行程位置（达一定行程位置（position）时）时 采用采用行程开关行程开关来进行控制。来进行控制。 实质为电动机实质为电动机 的正反转控制的正反转控制 主电路与电动机的正主电路与电动机的正 反转电路相同反转电路相同 KMR M 3 ABC

18、KMF FU Q KH 行程控制实质为电机的行程控制实质为电机的 正反转正反转控制，只是在行程控制，只是在行程 的终端要的终端要加限位开关加限位开关。 正程正程逆程逆程 B A 行程控制电路行程控制电路（1 1） 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） 控制电路控制电路 KMF KH KMR SB1 KMF SB2 STA SB3 STB KMR KMR KMF 限位开关限位开关 行程控制行程控制(2) -(2) -自动自动往复运动往复运动

19、 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 KMR SBR KMF KH KMF SB1 KMF SBF KMR KMR STA STB 2.2.自动往复运动控制自动往复运动控制 行程开关采用复行程开关采用复 合式开关。正向运合式开关。正向运 行停车的同时，自行停车的同时，自 动起动反向运行；动起动反向运行； 反之亦然。反之亦然。 措施措施 在前面要求基础上，到达在前面要求基础上，到达A A、B B处能自动返回。处能自动返回。 行程开关除用来控制电动行程开关除用来控制电动 机正反转外，还可实现终

20、端保机正反转外，还可实现终端保 护、自动循环、制动等各项要护、自动循环、制动等各项要 求求 返回返回 时间继电器时间继电器 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 9.4 9.4 时间控制时间控制 一、一、时间继电器时间继电器 时间继电器有通时间继电器有通 电延时和断电延时两种电延时和断电延时两种 空气式时间继电器空气式时间继电器的工作原理的工作原理 线圈线圈 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 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

21、动作过程动作过程 时间继电器触点类型时间继电器触点类型 断断 电电 式式 常闭常闭断电断电后后 延时闭合延时闭合 常开常开断电断电后后 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 常开常开通电通电后后 延时闭合延时闭合 常闭常闭通电通电后后 延时断开延时断开 常闭触点常闭触点 常开触点常开触点 返回返回 KM FU Q KH 电机电机 绕组绕组 U1 U2 V1 V2 W1 W2 KM -Y U1 V1 W1 U2 V2 W2 Y W2 V1V2 U2 W1 U1 KM- 主电路主电路 1:1:电机的电机的Y Y 起动

22、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。 例例 KM FU QS KH 电机 A x B y C z KM -Y KM- 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- KT KTKM-Y KM-Y KM- KM- KT KM- KM SB1 SB2 KM Y Y 起动起动控制电路控制电路 KH 1 电机电机 M1 控制要求：控制要求： 1. M1. M1 1 起动后，起动后，M M2 2才能起动，才能起动， 2. M2. M2 2 可单独

23、停车。可单独停车。 2 电机电机M2 例例2 ：顺序控制顺序控制 顺序控制电路顺序控制电路（1）：）：两电机两电机只保证起动的先只保证起动的先 后顺序，没有延时要求。后顺序，没有延时要求。 FU KM2 A B C FU M 3 A B C KM1 M 3 主电路主电路 控制电路控制电路 KH1KH2 KM1 KM2SB3 SB4 KM2 KM1SB1 SB2 KM1 KH KH1 KH2 不可以不可以 ! 两电机各自要有独立两电机各自要有独立 的电源；这样接，主触头的电源；这样接，主触头 （KM1）的负荷过重。）的负荷过重。 M 3 KM1 KH KM2 M 3 KM2 KM1 SB2 KM

24、2 KM1 SB3 SB1 主电路主电路 控制电路控制电路 这样实现顺序这样实现顺序 控制可不可以控制可不可以? KH KM1 SB1 SB2 KT KH KM1 KM2 KM2 KM2 KT 顺序控制电路顺序控制电路(2)(2)：M M1 1起动后，起动后，M M2 2延时起动。延时起动。 SB2 KM1 KT KM2 延时延时 KM2 M1起动起动 KT M2起动起动 主电路同前主电路同前 控制电路控制电路 实现实现M1M1起动后起动后M2M2延时起动的延时起动的顺序控制，顺序控制， 用以下电路可不可以？用以下电路可不可以？ 不可以不可以！ 继电器、接触器的线圈有各自的额定值，继电器、接触

25、器的线圈有各自的额定值， 线圈不能串联线圈不能串联。 KM1 SB1 SB2 KT KH KM1 KM2 KM2 KT 例例3 3：反接制动反接制动控制电路控制电路 M 3 KM1 R KM2 正常工作时，正常工作时，KM1通电，电通电，电 机正向运转，时间继电器（机正向运转，时间继电器（KT） 常开延时触头闭合。停车时，按常开延时触头闭合。停车时，按 SB1，KM1断电，断电， KM2通电，通电， KT 断电延时，断电延时，开始反接制动开始反接制动。延时。延时 时间到，时间到，KT延时触头断开延时触头断开，电机，电机 停止运转，反接制动结束。停止运转，反接制动结束。 限流限流 电阻电阻 KM

26、1 改变相序改变相序 9.69.6 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 联锁保护联锁保护： 电器联锁电器联锁 机械联锁机械联锁 M 3 ABC KM FU QS 主主 电电 路路 9.6.1 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

27、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。 AC KM SB1 KM SB2 控制电路控制电路 AC 线圈电压线圈电压 380V 9.6.2 短路保护短路保护 stF II 2 1 6 .1 1 频繁起动频繁起动 的电机：的电机： F I 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，必须）时，必须 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

28、系：常用以下关系： stF II 3 1 5.2 1 一般电机：一般电机： 方法：方法：加熔断器。加熔断器。 9.6.3 过载保护过载保护 KM SB1 KM SB2 KH 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。 M 3 A B C KM FU QS KH 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、

29、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。 例例1 1：运料小车的控制运料小车的控制 设计一个运料小车控制电路，设计一个运料小车控制电路，控制要求控制要求如下：如下： 1. 小车起动后，前进到小车起动后，前进到A地。然后做以下往复运动：地。然后做以下往复运动： 到到A地后停地后停2分钟等待装料，然后自动走向分钟等待装料，然后

30、自动走向B。 到到B地后停地后停2分钟等待卸料，然后自动走向分钟等待卸料，然后自动走向A。 2. 有过载和短路保护。有过载和短路保护。 3. 小车可停在任意位置。小车可停在任意位置。 正程正程 逆程逆程 电机电机 B A 9.7 9.7 控制电路综合举例控制电路综合举例 运料小车控制电路运料小车控制电路 STa 、STb 为为A、B 两端的限位开关两端的限位开关 KTa 、KTb 为为 两个时间继电器两个时间继电器 M 3 A B C KMF FU Q KH KMR 主电路主电路 STb KH KTb KMF KMR SBF SB1 KMF STa STa KTa KMR KMR KMF ST

31、b KTa KTb SBR 该电路的问题：小车在两极端位置时，不该电路的问题：小车在两极端位置时，不 能停车。能停车。 动作过程动作过程 SBFKMF 小车正向运行小车正向运行 至至A端端撞撞STa KTa 延时延时2分钟分钟 KMR 小车小车 反向运行反向运行至至B端端 撞撞STb KTb 延时延时2分钟分钟 KMF 小车正小车正 向运行向运行如此往如此往 复运行。复运行。 STb KH KTb KMF KMR SBF SB1 KMF STa STa KTa KMR KMR KMF STb KTa KTb SBR KH 加中间继电器加中间继电器（KAKA）实现任意位置停车的要求实现任意位置停车的要求 KMF KMF SBF KMR STa STa KTa STb KTb KMR KTa KMR KMF STb KTb SB1 SB2 KA KA SBR 工作台位置控制工作台位置控制例例2:2: 起动后工作台控制要求：起动后工作台控制要求： (1) 运动部件运动部件A从从1到到2 (2)运动部件运动部件B从从3到到4 (3)运动部件运动部件A从从2回到回到1 (4)运动部件运动部件B从从4回到回到3 自动循环自动循环 B M1