常用电机控制电器与控制线路

1、第八章 常用低压电器与基本控制线路 四川机电职业技术学院 . 电子电气工程系2022/8/2618.7 常用电气控制线路第八章 常用低压电器与基本控制线路8.5 三相异步电动机调速控制及其它典型控制 8.6 常用机床电机控制8.3 三相异步电动机起动控制8.4 三相异电动机制动控制8.1 前言8.2 电气控制图2022/8/262 本章将介绍用关控制电器的基本原理，结构要求及使用特点；常用的控制电路的分析方法。 返回目录2022/8/263 8.1 常用低压电器 8.1.1低压电器的基础 8.1.2 接触器 8.1.3 继电器 8.1.4 熔断器 8.1.5 低压断路器与低压开关 2022/8

2、/264按动作方式分为如下两类型 : _ 自动切换电器 _非自动切换电器 按用途可分为三类 : _控制电器 _保护电器 _执行电器 _主令电器 8.1.1 低压电器的基础2022/8/265控制电器 用来控制电动机的起动、制动、调速等动作的电器。如接触器、继电器、磁力起动器等。2022/8/266保护电器 用来保护电机和生产机械，保证其安全运行。如熔断器、电流继电器、热继电器、欠压继电器等。2022/8/267执行电器 用来完成某种动作或传送功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。2022/8/268主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器。如按钮、转换开关等。2022/8/269电磁式电器

3、的基本结构电磁系统由铁心（衔铁）、静铁心、电磁线圈组成，是各种电磁式电器的感受部件，输人的是电压或电流信号，其主要作用是将输入电压或电流信号通过电磁关系转换成机械力，带动触点动作 电磁系统2022/8/2610基本工作原理当线圈通电后，产生电磁场，磁通经过衔铁、 静铁心、工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸引力当电磁吸力超过衔铁的反作用复位弹簧的拉力将衔铁吸下与衔铁相连的触头动作。2022/8/2611交流电磁铁 通入的是单相交流电，由于电流有过零，故电磁力也有过零点，这就造成了衔铁的振动，产生噪声，降低了工作的可靠性。为发消除振动，所以在交流铁心上安装短路环.2022/8/2612触头系统 触点

4、是一切有触点电器的执行部件，用来接通和断开电路按其结构形式可作为桥式触头和指式触头。2022/8/2613灭弧装置灭弧罩 由耐弧陶土、在棉水泥或耐弧塑料制成。利用灭弧罩与电弧接触冷却使电弧熄灭。灭弧栅 灭弧栅片由许多镀铜薄钢片组成。利用栅片与电弧接触，使电弧被栅片分隔冷却，从而达到灭弧的目的。磁吹灭弧 基本的原理是利用吹磁线圈产生的电磁力引导电弧与弧罩接触，达到冷却灭弧目的。多纵缝灭弧 利用纵缝灭弧罩，引导电弧进处纵缝冷却灭弧。2022/8/2614基本结构:8.1.2 接触器2022/8/2615触头 及符号:8.1.2 接触器线圈 、 主触头 、 常开辅助触头 、 d常闭辅助触头2022/

5、8/2616通常采用的交流接触器:8.1.2 接触器a 、CJ10-40 b、 CJ10-60 c 、CJ10-12 2022/8/2617接触器的选择参数及选择原则： 8.1.2 接触器 （1）额定电压 指主触头额定电压，应等于负载额定电压。通常分级为：交流接触器有380、660、1140V；直流接触器有220、440、660V。 （2）额定电流 指主触头额定电流，应与负载额定电流一致。CJ20系列交流接触器的电流等级有10、32、80、125、200、315、400、630A；CZ18直流接触器电流等级有40、80、160、315、630、1000A。 （3）电磁线圈额定电压 交流线圈电压

6、等级有36、127、220、380V；直流线圈电压等级有24、48、110、220V。 （4）触头数目 其常开、常闭触头数目应能满足控制需求。 （5）额定操作频率 通常交流接触器为600次/h；直流接触器为1200次/h 12022/8/26188.1.3 继电器 1电磁式断电器 2时间继电器 3. 热继电器 4速度继电器 2022/8/26191电磁式断电器:1底座 2 反力弹簧 3、4 调节螺丝钉 5 非磁性垫片 6衔铁 7铁心 8电磁线圈 9触头2022/8/2620 1）电磁式电流继电器 电流继电器线圈与负载串联，用来反映的是负载电流，故线圈匝数少，导线粗，阻抗小。电流继电器可按电流参

7、量来控制控制电动机的运行，又可对电动机进行欠流、过流保护。过流继电器：在电流正常工作时，不动作，当电流超过整定过流值时，继电器动作，（常闭触头断开，常工触头闭合）。过流继电器一般整为1.14倍额定电流.欠流继电器：在正常工作时，继电器动作（衔铁吸合），当低于整定值时，则衔铁释放，触头复原。 （2）电在式电压继电器 电压式继电器反映的是电压信号。使用时，电压继电器线圈与负载并联，其线圈匝数多，径细，常用的有欠（零）压继电器和过电压继电器。 过电压继电器：电路正常工作时，过电压继电器不动作，当电路超过某一整定值时（105%120%），过电压继电器吸合动作，对电器实现过压保护。 欠电压（零）继器：电

8、路正常工作时继电器吸合，当电压降到某一整定值时（30%50%），欠电压继电器释放，实现欠压保护。而零压保护是电路电压降到（5%25%）时，释放。（3）中间继电器 中间继电器实质是电压继电器，但具有较多的触头，触头容量也较大，动作灵敏。用于控制中的中间逻辑转换。2022/8/26211时间继电器a、通电延时 b 、断电延时2022/8/2622时间继电器图形符号2022/8/26233. 热继电器热继电器是一种利用电流的热效应原理来进行工作的保护电器。主要用于电机的过载保护。1双多属片；2线圈；3导板；4推杆；5凸轮；6弹簧；7复位按钮；8静触头；9动触头；10接线端 2022/8/26244.

9、速度继电器速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器。主要用于电动机反接制动控制电路中，当反接动的转速下降到接近零时能自动地及时切断电源。2022/8/2625速度继电器结构及原理1螺钉；2反力弹簧；3静触头；4动触头；5转轴；6返回杠杆；7杠杆；8定子导体；9定子；10转轴；11转子2022/8/2626速度继电器由转子、定子和触头三部分组成，如所示。转子由永久磁铁制成，固定在轴上。浮运定子与轴同心，而且能独立摆动。定子由硅钢片叠成，并装有鼠笼型绕组。速度继电器与电动机轴相连，当电动机旋转时，转子11随之转动，形成旋转磁场。鼠笼式定子绕组切割磁力线而产生感应电流，此电流与旋转磁场作用产生电磁

10、转矩，使定子随转子的转动方向偏动，带动杠杆7推动相对应触点动作。在杠杆推动触点的同时也压缩反力弹簧2，其反作用的阻止定子继续转动，处于相对稳定状态。速度继电器结构及原理2022/8/2627常用的熔断器类型:8.1.4 熔断器1动触头；2 熔体；3 瓷插件； 4 静触头；5 瓷座 2022/8/2628常用的熔断器类型 2 方便使用于工业控制中;2022/8/2629常用的熔断器类型 21 底座；2 熔体3 瓷帽2022/8/2630常用的熔断器类型 31铜圈；2熔断管；3管帽；4插座5垫圈；6熔体；7熔片 2022/8/2631熔断器的选用（1）熔断器类型选择 应根据电路的要求、使用场合和安

11、装条件选择。（2）额定电压的选择 其额定电压应大于或等于线路的工作电压。（3）熔断器额定电流的选择 其额定电流必须大于或等于熔体的额定电流。（4）熔体额定电流选择 对电炉、照明等电阻性负载的保护，应等于或稍大于电路的工作电流。保护单台电动机时，考虑到起动冲击，熔体额定电流应按下式计算： 2022/8/26328.1.5 低压断路器与低压开关 低压断路器 刀开关 组合开关 主令开关 2022/8/2633低压断路器结构低压断路器又称空气开关，多用于不频率地转换及起动电动机，对线路、电器设备及电动机实行保护，当发生严重过载、短路及欠电压时能自动切断电源，起到保护作用 2022/8/2634低压断路

12、器结构低压断路器的主触头是靠手动操作或电动合闸的 2022/8/2635低压断路器结构过流脱扣器线圈电器线圈与主电路串联。当电路发生短路，过流继电器脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣器机构动作，使主触头断开主电路。2022/8/2636低压断路器结构当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣器机构动作，主触头断开主电路。2022/8/2637低压断路器结构正常工作电压情况下，欠压脱扣器衔铁被吸下，保持主触头闭合，当电路欠压时，欠压继电器衔铁被释放，使自由脱扣器动作（被顶开），合主电路断开，起到保护作用 2022/8/2638低压断路器结构分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工

13、作时，其线圈是断电的，在需要远距离控制时，按下起动按扭，使线圈通电衔铁带动自由脱扣器机构动作，使主触头断开。2022/8/2639刀开关1出线座；2熔丝；3触刀座；40瓷底座；5进线座；6瓷柄；7触刀； 2022/8/2640刀开关操作规程用（1）胶壳刀开关 由手柄、熔丝、触刀座和底座组成，如图8-14所示。胶壳使电弧不致飞出灼伤操作人员，防止极间电弧造成电源短路；熔丝起短路保护作用。刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。若倒装时，手柄有可能因自动下滑而引起误合闸，造成人身事故。接线时，应将电源线接在上端，负载接在熔丝的下端 。2022/8/2641铁壳开关 1触刀；2夹座；3熔断器；4速

14、断弹簧；5手柄 操作机构具有两个特点：一是采用储能合闸方式，在手柄转轴与底座间装有弹簧，以执行合闸与分闸，在速断弹簧的作用下，动触头与静触头分开，使电弧迅速拉长而熄灭； 二是具有机械联锁，当铁盖打开时，刀开关被卡住，不能操作合闸。铁壳合上，操作规程手柄使开关合闸后，铁壳不能打开。 2022/8/2642刀开关选取原则： 选取型式应根据控制的要求，安装条件，及安全需要来确定，刀的极数要与电源进线相数相等。刀开关的额定电压应与所控制的线路额定电压一致或略大于一点。刀开关的额定电流应等于或大于负载额定电流。2022/8/2643组合开关 组合开关在机床电气控制中用作电源引入开关，也可用来直接控制小容

15、量三相异步电动机非频率正反转。组合开关由动触头、静触头、方开转轴、手柄、定位机构及外壳组成。基动触头分别叠装在数层绝缘座内.转动手柄，每层的动触片随着方形手柄转动，并使静触片插入对应的动触片内，接通电路。2022/8/2644主令开关结枢; 起动按钮; 停止按钮; 复合按钮 常用的按钮按用途和结构的不同，可分为起动按钮、停止按钮和复合按钮等。起动按钮采用绿色钮帽，带有常开触头、当按下按钮帽，常开触头闭合，接通起动控制回路；手指松开，常闭触头断开。停止按钮采用红色钮帽，带有常闭触头，按下断开，松开时闭合。复合按钮带有联动的常开和常闭触头，手指按下钮帽时，先断开常闭触头，再闭合常开触头；手指松开，

16、则常开触头和常闭触头先后复位。 2022/8/2645行程开关 a 直动式 b 滚转式 c微动式 2022/8/2646凸轮控制器 1静触头；2动触头；3触点弹簧；4复位弹簧；5滚轮；6绝缘方轴；7凸轮 返回目录2022/8/26478.2 电气控制图 由按钮、开关、接触器、继电器等基础电器按一定的逻辑关系组成的电路称为电气控制线路。根据不同的电气工程需要，电器控制线路分为：电气原理图、安装接线图、电器布置图三种。2022/8/26488.2.1 电气原理图 电气原量图是用来详细表示电气元件或设备的基本组成和连接关系的一种电气图，根据电气工作原理而绘制的,具有结构简单、层次分明、便于研究和分析

17、电路的工作原理等优点 2022/8/26491绘制电气原理图基本原则 （1）电气原理图分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，通常用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流电路，一般由按钮、电器元件的线圈、触头等按一定的逻辑关系组成，通常用细线条绘制。（2）电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号必须用国家规定的统一标准。（3）采用电器元展开图的画法。同一元件的各部件可以不画在一起，但需要同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标，如KM1、KM2等。（4）所有的按钮、触头均按元外力或未通电时的状态（常开、常闭）画出。

18、（5）控制电路的分支电路，原则上按照动作的先后顺序排列，两线交叉时的电气连接点须用黑点标出。2022/8/2650绘制安装接线图基本原则 （1）各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器元件各部件必须画在一起。各电器元件的位置应与实际安装位置一致。（2）不在同一控制柜或配电屏上电器元件的电气连接必须通过端子板进行。各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。（3）走向相同的多根导线可用单线图表示。（4）画连接时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。2022/8/2651正反转电气安装图 返回目录2022/8/26528.3 三相异步电动机起动控制 对

19、于不同型号、不同功率、不同负载的异步电动机，常采用不同的起动方法，因而控制电路也不同，三相异步电动机一般采用:直接起动降压起动绕组电动机转子串电阻起动频敏变阻器起动等方法 2022/8/26538.3.1直接起动控制 刀开关控制 点动控制 连续控制2022/8/26548.3.2鼠笼电动机的降低起动控制 定子串电阻降压起动控制电路 起动过程按时间原则实现控制，即利用时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后切换顺序。起动时，在三相定子绕组中串入电阻R（或电抗），降低定子绕组上的电压，待起动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下进入正常运行。2022/8/2655星-三角降压起动控制 星-三角降

20、压起动控制电路 采用时间控制原则进行起动控制，起动时将电动机接成星形，使加于定子绕组上的电压为额定电压的（相电压），从而减小了起动电流，待起动后，再将线路改成三角形连接，使电动机进行额定电压下运行。 2022/8/26568.3.3绕线式三相异步电动机起动控制 绕线电机转子串电阻起动控制电路 通过时间继电器整定的各级起起动时间，随着起动后的转上升，再逐级切除各段电阻，最后进入稳定运行工作状态。2022/8/2657频敏变阻器起动控制电路 用频敏变阻器代替转子电阻起于60年代初。频敏变阻器实质是一个铁损很大的三电抗器，接成星形，三相电抗串入转子绕组中。利用其铁损与频率的比例变化关系进行自动变阻。

21、 频敏变阻器起动控制电路 返回目录2022/8/26588.4 三相异步电动机制动控制三相异步电动机的制动方法在机械制动和电气制动两种。机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。常用的机械装置是电磁抱闸，抱闸装置由制动电磁铁和闸瓦制动器组成。可分为断电抱闸和通电制动。制动时，将制动电磁铁的线圈切断或接通电源，通过机械抱闸制动电动机。电气制动方法有反接制动、能耗制动、再生发电制动。2022/8/2659三相异步电动机反接制动控制电路 三相异步电动机反接制动控制电路 反接制动是利用改变电动机电源相序,使定子绕组产生的旋转磁场方向与转子旋转方向相反,因而产生制动转矩的方法。要注意的是，当电动机转速接近

22、零时，必须立即断开电源，否则电动机会反向起动旋转。 2022/8/2660三相异步电动机能耗制动 三相异步电动机能耗制动电路 三相异步电动机能耗制动，切断定子绕组的交流电源后，在定子绕组任意两相通入直流电流，形成一固定磁场，旋转着的转子切割磁场产生感应电流，磁场与转子电流相互作用产生制动力矩 返回目录2022/8/26618.5三相异步电动机调速控制及其它典型控制 根据异步电动机的转速公式 三相异步电动机的调速方法有：变定子绕组的极对数调速改变电源频率调速变转差调速 2022/8/2662三相鼠笼电动机变极调速方法 /YY变极对数调速 （1）装有一套定子绕组，只要改变连接方式，就会得到不同的级

23、对数。如双速电动机的Y/YY接法，/YY接法。（2）定子槽里装有两套极对数不一样的独立绕组。（3）定子槽内装有两套极对数不一样的独立绕组，而每一套绕组本身又可以改变它的连接方式，得到不同的极对数。2022/8/2663正反转控制 三相异步电动机正反控制电路 KM1：正转控制回路，其主触头接通正序电源。KM2：反转控制回路，其主触头接通负序电源2022/8/2664正反转自动循环控制 三相异步电动机正反自动循环控制电路 SQ3、SQ4：正反极限开关，作极限保护。SQ1、SQ2：正反限位开关，提供正反向位置信号，以实现到位后自动反向运行。KM1线圈回路：正转控制回路，SB2正转起动按钮。KM2线圈

24、回路：反转控制回路，SB3反转起动按钮。FR：过载保护热继电器。FU：短路保护熔断器。2022/8/2665多台电动机顺序控制 控制要求：M1起动后，M2才允许起动 返回目录2022/8/26668.6 常用机床电机控制 本节通过对一些典型的机床电气控制电路的分析，以期掌握阅读电气原理的方法，培养读图能力并通过读图熟悉其工作原理，为电器安装、维护及分析故障打下基础。C650-2型普通机床结构 M7130平面磨床的电气控制 2022/8/2667 C650-2车床结构1电动机;2带轮;3进给箱;4挂轮架;5主轴箱;6卡盘;7溜板箱8刀架;9横溜板;10尾架;11丝杆;12光杆车床的切削加工包括主

25、运动、进给运动和辅助运动。主运动为工作的旋转运动：由轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。进给运动为刀具的直线运动：由进给箱调节加工时的纵向或横向进给量。辅助运动为刀架的快速移动及工件的夹紧、放松等 2022/8/2668电气控制 M1为主轴电动机 M3为快速移动电动机 M2为冷却泵电动机 2022/8/2669平面磨床的电气控制 M7130平面磨床的电气控制线路2022/8/2670主电路分析砂轮泵电动机M1和冷却电动机M2同时起动或停止，液压泵由电动机M3拖动。2022/8/2671控制回路 返回目录2022/8/26728.7 家用电器控制电路 主要特点：（1）电动机功率较小，常很难分清主电路和

26、控制电路。（2）一般家用电器的基本电路较简单，所以常用原理图和接线图混合形式表示。（3）在家用电器中，非定型元件较多，无标准的图形符号和文字符号，有些符号仍采用习惯表示法。2022/8/2673电冰霜控制电路 接通电源:KI线圈通电接通起动绕线压缩机工作降温到设定置断开电路停机2022/8/2674洗衣机控制电路 SA1、SA2、SA3三个琴键开关，分别用来控制弱洗、中洗、强洗；虚线框内是定时器，一是控制洗衣机的时间，二是通过变换完成正反转运行。2022/8/2675干衣机控制电路 将湿的衣服放在滚筒内，然后转动滚筒，与此同时将外界的空气经电阻加热器加热到70-80 0C，送入滚筒，使衣服中的

27、水分蒸发变成湿空气，经排气孔排出机外。M为滚筒电动机，R1、R2组成加热器，SA调节加热温度，虚框内为定时器，SQ是限位开关，保证只有在门关好后才能工作，FR1、FR2是自动温度控制器，当滚筒温度超过预设置时，温度控制器会自断开，防止滚筒温度过高而损坏衣服。 2022/8/2676电烤炉控制电路 电烤炉控制电路如图所示。电烤炉是用来烤熟鸡、鸭之类的食物。R是电热器，M是风扇电动机，KT是定时器，FR是自动温度控制器。HL是电热器通电加热指示灯。2022/8/2677窗式空调控制电路 窗式空调控制电路如图8所示。M1是制冷压缩电动机。M2为通风机，有高低两种速度，分别产生强风和弱风。SA是双联动开关，有五个控制位置，分别为冷强风、强风、空调停止、弱风与冷弱风。FR2为自动温度控制器，工作时自动保持室温恒定