第六章继电器-接触器控制

第六章继电器-接触器控制第一页，共66页。

6.1常用控制电器与执行电器低压电器是指额定工作电压低于500V的电器。

按动作性质分：1非自动控制电器：刀开关，转换开关，行程开关，由人控制。2自动控制电器：接触器，继电器，自动开关，用电磁铁控制。按用途分：1控制电器：控制电机启/停，正反转，调速，制动用的接触器、继电器2保护电器：过载，过流保护用的熔断器，热继电器，电流/电压继电器3执行电器：带动生产机械的电磁阀，电磁离合器等第二页，共66页。6.1.1非自动控制电器1、普通刀开关：在机床上，作电源开关，不直接接通电动机；转动手柄1，刀极2与刀夹座3相接，接通电路。触头分断速度慢，灭弧困难，用于切断小电流电路。2、带断弧刀片的刀开关：主刀极1用弹簧4与断弧刀片3相连，切断电路时，主刀极1先从刀夹座2脱出，断弧刀片3仍留在刀夹座2内，电路没断开，无电弧产生，主刀极1拉到足够远时，弹簧4使断弧刀片3与刀夹座2迅速脱离，使电弧很快拉长熄灭。切断较大电流电路。刀开关文字符号一般用Q或QG表示。第三页，共66页。3、转换开关(组合开关)转换开关有许多对动触片，中间以绝缘材料隔开，用公共轴的转动控制，公共轴转动时，一部分动触片插入相应的静触片中，使对应的线路接通而另一部分线路断开，也可以使全部动、静触片同时接通或断开。转换开关的上部装有定位机构，使触点处在一定位置，并使之迅速转换而与手柄转动的速度无关。转换开关的文字符号一般用QB表示。

第四页，共66页。

4、倒顺开关（控制电动机正反转）电源线接到触头X1、X2、X3上，电动机定子绕组的三根线接到触头D1、D2、D3上，转换开关转到位置I时，触头X1、X2、X3相应地和D1、D2、D3接通，电动机正转；转换开关转到位置II时，触头X1、X2、X3相应地和D1、D3、D2接通，电动机反转；符号“×”表示触头接通，空格表示触头断开。第五页，共66页。6.1.2自动控制电器接触器：在外界输入信号下，利用电磁力使触点闭合/打开，从而自动接通或断开带有负载的主电路，适用于频繁操作(1500次/h)、远距离控制强电流的电路；工作可靠，寿命长。工作原理：按下按钮，线圈通电，静铁芯被磁化，并把动铁芯吸上，带动转轴使触点闭合，从而接通电路。松开按钮时，过程与上述相反，电路断开。第六页，共66页。L1、L2、L3接三项进线，T1、T2、T3接出线，上端最后面的2个触点接线圈电源，右边上面1对触点是常开，第2组是常闭第七页，共66页。

１、交流接触器的主触点：开始接通时，动触点在A点，最后滚到B点，B点是触点长期工作接触区域。断开时从点B向上滚动，从点A断开。断开和接触均在A点，A点被电弧烧损，保证B点工作良好。触点滚动可去除表面氧化膜。2、交流接触器辅助触点：用来闭合或断开辅助（控制）电路，横杆上焊有两个动触点，横杆压下时，动触点与静触点闭合，接通电路。弹簧的作用是使动触点与静触点保持良好的接触。３、动合（常开）触点：接触器线通有电流时触点闭合，断电时触点断开。４、动断（常闭）触点：接触器线通有电流时触点断开，断电时触点闭合。第八页，共66页。

第九页，共66页。CJ10-40A交流接触器，主触头的额定工作电流为40A，可以控制额定电压为380V、额定功率为20kW的三相异步电动机，有动合主触点三个，动合辅助触点２个，动断辅助触点２个。直流接触器：动合主触点三个，动合辅助触点１个。接触器的文字符号用KM表示。第十页，共66页。热继电器继电器：用来接通和断开控制电路，按反应信号的种类分：电流、电压、速度、压力、热继电器按动作时间分：瞬时动作、延时动作继电器按作用原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式继电器第十一页，共66页。１、热继电器：根据控制对象的温度变化来控制电流通断的继电器。电动机短时过载是允许的，长期过载就会发热，需要采用热继电器保护。双金属片：由两种膨胀系数不同的金属片碾压而成，右侧材料高膨胀系数，左侧材料低膨胀系数。双金属片一端是固定的，另一端是自由的，过度发热向左弯曲。动作原理：电动机过载时，通过发热元件的电流使双金属片向左膨胀，推动绝缘杆，绝缘杆带动感温元件向左转，使感温元件脱开绝缘杆，凸轮支件在弹簧的拉动下绕支点A顺时针方向旋转，从而使动触点与静触点断开，电动机得到保护。第十二页，共66页。２、电流继电器KA：匝数少，线径粗，能通过大电流，线圈与电路串联，根据电路中电流、电压值来选用

过电流继电器：被控制线路中出现超过所允许的正常电流时，继电器触点动作，从而切断被控制线路的电源。欠电流继电器：被控制线路中电流过小，继电器触点动作，从而切断被控制线路的电源。他励直流电动机的励磁回路串联欠电流继电器，励磁电流太小时，继电器触点动作，切断电动机电源，防止电动机因过高速度或电枢电流太大而被烧坏。第十三页，共66页。３、电压继电器KV：把电流继电器的线圈用细线绕成，增加匝数，构成电压继电器，电压继电器的线圈与电源并联。过电压继电器：被控制线路中出现超过所允许的正常电压时，继电器触点动作，切断被控制线路的电源。欠电压继电器：被控制线路电压过低时，继电器触点动作，切断被控制线路的电源，使系统脱离不正常的工作状态。第十四页，共66页。4、中间继电器K中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。

第十五页，共66页。接触器符号继电器符号圈线常开触点常闭触点主触头辅助触头线圈第十六页，共66页。6.1.3主令电器—用于切换控制线路按钮：符号SB（启动：绿色；停车：红色；复位：橙色），用来接通或断开控制回路中的电流。复合按钮：按下按钮，动合触点闭合，动断触点断开，同时控制两条电路。松开按钮，在弹簧的作用下使触点恢复原位。第十七页，共66页。主令控制器（SL）与万能转换开关（SO）类似：

主令控制器的主要部件是一套接触元件，其中的一组如上图。具有一定形状的凸轮１和凸轮7固定在方轴上，与静触点３相连的接线头４上连接线圈导线。桥形动触点２固定于能绕轴６转动的支杆５上。转动方轴时，凸轮的凸出部分推动小轮８并带动支杆5，触点断开。按照凸轮的不同形状，可以获得触点闭合，断开的任意次序，达到控制多回路的要求。最多有１２个接触元件，能同时控制１２电路。

具有７档（每档６个触点）的主令控制器，从触点合断表中可以看出，“×”表示手柄转动在该位置，触点闭合；空格表示触点断开。手柄从位置０左转动到位置I后，触点２、４闭合。手柄从位置０向右转到位置I后，触点２、３闭合。第十八页，共66页。6.1.4其他常用控制电器熔断器（FU）：串于被保护的电路中，电路发生短路或严重过载时，熔体能自动迅速熔断，从而切断线路。分类：插入式，密封管式，螺旋式熔体：由熔点低、易于熔断、导电性能好的合金材料制成。第十九页，共66页。熔断器按额定电流选择：对于一般电路、直流电动机、绕线异步电动机。笼型异步电动机：启动电流为额定电流的5~7倍，熔断器按启动电流的1/K（K=1.6~2.5）选择。轻载启动时，启动时间短，K选择得大一些；重载启动时，启动时间长，K选择得小一些。第二十页，共66页。自动空气断路器（QF）：像熔断器一样，能直接断开主回路；具有过电流继电器的功能，也具有欠电压继电器的功能。工作原理：将操作手柄扳到合闸位置，主触点１闭合，主触点１的连杆被锁钩３锁住，使主触点保持闭合状态。通电时，失压脱扣器的５衔铁闭合，将失压脱扣器５的顶杆吸下。电路失压或电压过低，在反力弹簧７作用下，失压脱扣器５的顶杆将锁钩３顶开，主触点１在释放弹簧2的拉力下释放。电源恢复正常时，须重新合闸才能工作，实现失压保护。电路的电流正常时，过电流脱扣器4的衔铁未吸合，顶杆被反力弹簧8拉下，锁钩3保持锁住，电路发生短路或过载时，过电流脱扣器４的衔铁被吸下，顶杆向上顶开锁钩3，在释放弹簧２的拉力下，主触点迅速断开切断电路。过电流脱扣器的动作电流值可通过调节反力弹簧C来进行调整。第二十一页，共66页。时间继电器（KT）：电动机启动电阻需要在启动后隔一段时间切除，需要一种在输入信号一段时间后才能控制电流流通的自动控制电器工作原理：线圈17通电后，衔铁２吸下，胶木块５在弹簧作用下移动，胶木块５通过连杆与活塞６相连，活塞６表面有橡胶膜，活塞６向下时，在气室11上层形成稀薄的空气层，活塞6受下层气体的压力而不能迅速下降，室外空气由进气孔10、调节螺钉进入气室，活塞6逐渐下移，移动到最后位置时，挡块13掸击微动开关，使其触点动作，输出信号，这段时间为电磁铁线圈通电起至微动开关触点动作时为止。通过调节螺钉调节进气孔10气隙的大小，就可以调节延时时间。电磁铁线圈失电后，依靠弹簧３复原，气室11空气由出气孔10排出。第二十二页，共66页。行程开关（ST）：龙门刨床工作台要自动启动、停止、反转，为实现这种控制，就需要有测量位移的元件－行程开关。运动部件的挡块移动碰撞到行程开关，行程开关的触点就闭合或者断开。滑轮式行程开关：行程开关的滑轮１受挡块触动时，上转臂２向左转动，在盘形弹簧3的作用下，带动下转臂4转动，下转臂4未推开爪钩7时，横板10不能转动，钢球6压缩了下转臂弹簧11，使之积储能量，直到下转臂4转过中点推开爪钩7后，横板10受下转臂弹簧11的作用，迅速转动，使触点8断开、触点9闭合。触点分合速度很快，电弧不会烧坏触点。滑轮式行程开关触点分合速度不受部件速度的影响，用于低速度的机床工作部件上。自动复位时靠图中恢复弹簧５复原。第二十三页，共66页。速度继电器（KS）：直接测量速度，再用速度控制触点动作。速度继电器的轴1和需要控制速度的电动机的轴相连接，轴１上装有永久磁铁的转子２，定子３圆环固定在另一套轴承上，轴承装在轴上。轴不直接带到定子转。定子３圆环内装有绕组4，结构与笼型异步电动机的转子绕组类似，轴转动时，永久磁铁一起转动，在绕组4里感应出电动势和电流，使定子3有趋势和转子一起转动，定子柄５触动两个弹簧片6、9，两个触点动作（视轴旋转方向而定）。轴接近停止时，动触点和弹簧片恢复原来的位置，与两个靠外边的触点分开，与两个靠内侧的触点闭合。第二十四页，共66页。FU1FU2KMTCK1K2线槽接线端子板320300

6.2继电器-接触器控制电路组成第二十五页，共66页。安装接线图：这种表示方法能形象地表示出控制电路中各电器的安装情况及相互之间的连线。它是电气施工的依据·工作原理图：便于阅读和设计较复杂的控制电路。它是生产机械电气设备设计的基本和重要的技术资料。1、继电器-接触器控制电路图的二种形式右图为：接触器控制异步电动机启动、停止第二十六页，共66页。2、控制电路图的绘制主回路控制回路主回路：从电源到电动机绕组所构成的电路。主回路用粗线表示，并绘制在左边。控制回路：线圈、按钮触点等构成的电路。控制回路用细线绘制在图的右边（或下边）。控制回路里电源分列两边。第二十七页，共66页。同类电器同类电器在文字符号前或后加序号区分2、控制电路图的绘制第二十八页，共66页。辅助触点线圈主触点所有电器元件不画实际外形，而用标准图形和文字符号表示。各电器部件的状态处于未动作前的状态。2、控制电路图的绘制第二十九页，共66页。两条以上导线连接处用小圆点表示电气连接，每一接点标一编号。2、控制电路图的绘制第三十页，共66页。3、电路中的基本保护（1）短路保护熔断器FU：串入被保护的线路中，线路发生短路或严重过载，产生很大的电流，熔断器的熔体自动熔断，切断线路。自动空气断路器QF：过电流脱扣器4的顶杆向上顶开锁钩３，主触点１迅速切断线路。第三十一页，共66页。（2）长期过载保护

电动机带有比额定负载稍高（1.15~1.25IN）的负载长期运行，使电动机发热温度升高。采用热继电器FR实现过载保护，发热元件接在电动机主回路中，触点接在控制回路中。电动机过载时，长时间的发热使热继电器的触点动作，断开控制回路，使电动机断电。第三十二页，共66页。（3）零压（或欠压）保护电源电压消失或降低引起机械设备停止运行，当故障消失后，在没有人工操作的情况下，设备自动启动运行可能造成机械或人身事故，比如，采用刀开关QG，线路断了，电压为０，后来接路接好，电动机自动启动。这时候需要采用零压（或欠电压）保护。采用欠电压继电器或自动空气断路器。第三十三页，共66页。1.异步电动机的启动控制电路

（直接启动）起动停止刀开关热继电器线圈熔断器接触器线圈常开辅助触点常开主触点热继电器常闭触点

6.2继电器-接触器自动控制的基本电路第三十四页，共66页。主回路：当刀开关QG合上后，只有控制接触器KM的主触点闭合，才能控制电动机接通电源。只有控制接触器KM的主触点断开，才能控制电动机接断开电源。

控制回路：当QG合上后，A、B两端有电压。1.异步电动机的启动控制电路

（直接启动）第三十五页，共66页。按下停止按钮2SB后，接触器KM的线圈失电，动合主触点断开使电动机停转。

·初始状态时：接触器KM的线圈失电，动合主触点和动合辅助触点为断开；

·启动时：按启动按钮1SB，接触器KM的线圈通电，动合主触点闭合使电动机接通电源运转；动合辅助触点自锁，按钮1SB复位断开后，电动机继续运转。1.异步电动机的启动控制电路

（直接启动）第三十六页，共66页。·短路保护：采用熔断器FU实现短路保护，短路电流使熔断器的熔体熔化。·过载保护：采用热继电器FR实现过载保护，发热元件串接在主回路中，过载电流使发热元件发热时，使串接在控制回路中的动断触点FR断开，接触器KM线圈失电，电动机停转。·零压（欠压）保护：电源突然中断，电动机停止运转，接触器KM线圈失电。电源突然接通，接触器KM线圈不能通电，电动机不能自动启动。需按下按钮1SB才能启动。自锁：利用电器自己的触点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。第三十七页，共66页。三相笼型异步电动机的起动控制电路（直接起动）第三十八页，共66页。2、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形运行时：启动结束后，定子绕组换接成△形

主回路KM1、KM3的动合触点同时闭合时，电动机的定子绕组接成Y形；KM1、KM2的动合触点同时闭合时，电动机的定子绕组接成△形；如果KM2和KM3同时闭合，则电源短路。AX,BY,CZ,XYZAX,XB,BY,YC,CZ,ZAZYCBX第三十九页，共66页。初始状态时：接触器KM1、KM2、KM3和时间继电器KT的线圈均失电，电动机不动。

启动时：按下启动按钮SB1，KM1首先得电自锁，同时KM3、KT线圈得电，KM1和KM3的动合主触点闭合，电动机接成Y形开始启动。同时延时开始。KM3辅助常闭触点断开(2)、控制回路第四十页，共66页。

运行时：启动一段时间后，KT的延时时间到，其延时断开动断触点KT断开，使KM3失电，KM3的动合主触点断开，KM3的辅助动断触点闭合，同时，延时继电器的延时闭合动合触点使KM2线圈得电，KM2的动合主触点闭合。KM2辅助动合触点闭合，KM2辅助动断触点断开。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、KM2得电，使电动机的定子绕组换接成△形而运行。第四十一页，共66页。电流保护：熔断器互锁（连锁）保护：主回路要求KM2、KM3只能有一个得电，在控制回路的KM2、KM3支路中互串对方的动断辅助触点达到保护。第四十二页，共66页。星形—三角形降压起动电路（完整电气原理图）第四十三页，共66页。3、按时间原则控制的定子串接电阻降压启动控制电路启动时：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源运行。主回路：KM2的主触点闭合，KM1的主触点断开，定子绕组串接电阻接入电源；KM1的主触点闭合，KM2的主触点处于任何状态，电动机直接接入电源。第四十四页，共66页。控制回路初始状态：接触器KM1、KM2和时间继电器KT的线圈都失电，电动机静止。启动时：按下SB1，KM2线圈通电并自锁，主触点闭合，电动机串接电阻启动，同时，时间继电器KT开始延时。启动一段时间后：延时继电器KT的延时时间到，延时动合触点闭合，使KM1线圈通电，KM1动合主触点闭合，短接电阻，电动机直接接入电源运行。KM1辅助动断触点断开，使KT、KM2断电。第四十五页，共66页。4、按电流原则控制的定子串接电阻降压启动控制电路初始状态：接触器KM1、KM2线圈都失电，电动机静止。启动时：按下SB1，KM2线圈通电并自锁，SB1的动断触点使KM1线圈不能通电，KM2动合主触点闭合，电动机定子串接电阻启动。KM2辅助动合触点闭合，启动电流大于电动机的额定电流，电流继电器动断触点断开。转速升高后：定子电流下降，电流下降到设定值，电流继电器恢复初始状态，动断触点闭合，接触器KM1线圈通电自锁，电动机直接接入电源运行。第四十六页，共66页。例题1：要求三台电动机1M、2M、3M按一定顺序启动：即1M启动后，2M才能启动；2M启动后3M才能启动；停车时则同时停。试设计此控制线路。

111122223333第四十七页，共66页。

6.3异步电机的正反转控制电路1)基本的正反转控制电路：(1)主回路

KM1的动合主触点闭合：正转

KM2的动合主触点闭合：反转；

KM1、KM2同时闭合时：电源短路。(1)主回路

KM1的动合主触点闭合：正转

KM2的动合主触点闭合：反转；

KM1、KM2同时闭合时：电源短路。(1)主回路

KM1的动合主触点闭合：正转

KM2的动合主触点闭合：反转；

KM1、KM2同时闭合时：电源短路。第四十八页，共66页。初始状态：KM1、KM2线圈失电，电动机静止。先按下SB２，KM1线圈通电，电动机正转；先按下SB3，KM2线圈通电，电动机反转。存在的问题：如果电动机已经在正转（或反转），要使电动机改为反转（或正转），必须先按停止按钮SB1，再按反向（或正向）按钮。

第四十九页，共66页。2)实用的正反转控制电路(1)主回路

KM1的动合主触点闭合：正转

KM2的动合主触点闭合：反转；

KM1、KM2同时闭合时：电源短路。第五十页，共66页。2)实用的正反转控制电路按下FSB，FSB动合触点闭合，FSB动断触点断开，KM１线圈通电自锁，KM2线圈断电，电动机正转。按下RSB，RSB动合触点闭合，RSB动断触点断开，KM2线圈通电自锁，KM1线圈断电，电动机反转。第五十一页，共66页。电动机正反转控制（完整电气原理图）

6.3异步电机的正反转控制电路第五十二页，共66页。龙门刨床控制电路按下正向启动按钮SB2，电动机正转带动工作台前进，撞块撞到行程开关ST1，电动机反转，撞块撞到行程开关ST2，电动机正转，以此循环。直到按下停止按钮SB1，电动机停止。

若先按下反向启动按钮SB３，电动机反转带动工作台后退，碰到ST2，电动机正转，如此循环。若某种原因，工作台碰到极限保护开关ST3、ST4，电动机断电停止。A、B两点之间是工作台的运动行程，C、D两点为工作台的极限位置ST1、ST2限位开关，ST3、ST４极限保护开关第五十三页，共66页。6.3.3异步电动机的制动控制电路1)能耗制动控制电路主回路：接触器KM的动合主触点闭合，接触器KM1的动合主触点断开，电动机直接接入电源启动运行。接触器KM1的动合主触点闭合，接触器KM的动合主触点断开，电动机定子绕组接上直流电源进行能耗制动。1第五十四页，共66页。控制回路初始状态：接触器KM、KM1和时间继电器KT线圈均失电，电动机静止。启动时：按下启动按钮SB1，接触器KM的线圈通电自锁，动合主触点闭合，电动机启动。KM动断触点断开。运行时：按下停止按钮SB2，动断触点使KM线圈失电，动合触点和KM的动断触点使KM1和KT的线圈同时通电并由KM1的动合触点自锁，KM1的主触点使电动机定子接上直流电源进行能耗制动，时间继电器KT开始延时；制动一段时间后，电动机的速度为０，避免线圈烧坏，时间继电器的延时时间到，动断触点使KM1、KT线圈失电，电动机脱离直流电源静止。电路回到初始状态。1第五十五页，共66页。2)反接制动控制电路主回路：

KM1的动合主触点闭合：正转KM2的动合主触点闭合：反转；KM1、KM2同时闭合时：电源短路。电动机轴上装有一个速度继电器，用来测量电动机的速度，速度接近于０时，速度继电器的动合触点断开，动断触点闭合。第五十六页，共66页。控制回路初始状态：接触器KM１、KM1线圈均失电，电动机静止。启动时：按下启动按钮SB1，接触器KM1的线圈通电自锁，动合主触点闭合，电动机启动。速度上升到一定值时，速度继电器的动合触点闭合，由于KM1动断触点的作用，接触器KM2线圈不能通电；当按下停止按钮SB2后：KM1线圈断电，电动机转速不能突变，速度继电器的动合触点继续闭合，接触器KM2线圈通电，动合主触点使电动机的定子绕组反接，电动机反接制动；转速下降到接近０时，速度继电器的动合触点断开，电动机断开电源自然停车到速度为０静止，反接制动结束，电路回到初始状态。第五十七页，共66页。6.3.4其他控制电路点动：调试或维修状态下的一种间断性工作方式。按下SB３,KM线圈通电，电动机运行，松开SB3，KM线圈断电，电动机停转。

长动：正常状态下的一种连续工作方式。按下SB2，KA线圈