电路与电工技术（第三版） 课件 单元7-低压电器与低压电气控制电路

电路与电工技术（第三版）广东省”十四五”职业教育规划教材单元1电路模型和电路的基本定理单元2电阻电路的基本分析方法和定理单元3交流电路的分析单元4电路的暂态分析单元5磁路与铁芯线圈电路单元6交流电动机单元7低压电器与低压电气控制电路目录单元7

低压电器与低压电气控制电路

常用低压电器7.1

三相异步电动机的基本控制电路7.2

三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3

三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4

应用举例7.5

电气控制电路项目实训7.6内容提要:

本单元主要介绍低压开关、主令电器、接触器、继电器、保护电器等的主要功能及工作原理;三相异步电动机的基本控制电路、点动控制电路、连续控制电路、多地控制电路、正反转控制电路;三相异步电动机的位置控制电路、顺序及时间控制电路;三相异步电动机的全压启动、顺序启动、降压启动等。

单元7低压电器与低压电气控制电路重点:

继电器、接触器及保护电器的工作原理;读懂继电接触器控制线路图。难点:

继电器、接触器及保护电器的工作原理;控制原理图的设计。单元7

低压电器与低压电气控制电路

常用低压电器7.1三相异步电动机的基本控制电路7.2三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4应用举例7.5电气控制电路项目实训7.6常用低压电器：低压开关、主令电器、接触器和继电器、保护电器等。低压电器定义：通常是指工作在直流电压小于1500V、交流电压小于1200V的电路中，在低压配电系统和控制系统中起通、断、保护、控制或调节作用的电气设备。

7.1常用低压电器作

用：主要用来隔离电源和和用电设备

7.1.1低压开关1.刀开关（QS）图文符号

：

型

式：单极、双极、3极、4极实物图片

：

1.刀开关（QS）

垂直安装：进线孔位于上方安装和使用注意事项：7.1.1低压开关

操作方向：从下向上合

接线原则：电源线接在上方，负载接在下方

接触可靠：接触不可靠可能导致过热、电弧等，损坏开关

保护措施：过载保护和短路保护需加熔断器（保险丝）

灭弧罩：灭弧罩必须安装牢固2．组合开关（QS）作

用：用于小负荷的用电设备的控制，作用同刀开关

图文符号：

7.1.1低压开关实物图片：

指将多个单一功能的开关通过特定的机械或电气结构组合在一起，形成的多个功能的复合开关3

低压断路器(QF)低压断路器（也称为自动空气开关），可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。定义：

图文符号

7.1.1低压开关实物图片

作

用：内部结构：

过载保护3低压断路器(QF)7.1.1低压开关短路保护失压保护

工作原理：

短路保护：短路 电流突增过流脱扣器衔铁吸合主触点断开；过载保护：过载电流增大

热元件发热

双金属片膨胀

顶起杠杆

打钩和锁键脱离主触点断开；失压保护：电压偏低时或失压

欠压脱扣器衔铁释放

打钩和锁键脱离

主触点断开。7.1.1低压开关3低压断路器(QF)开关合上，主触点闭合。3低压断路器(QF)极数：也应满足控制回路的要求

选用原则：7.1.1低压开关额定电压等级必须大于回路的额定电压；额定电流等级应大于或等于回路额定电流除以0.7三个参数：电路的额定电压、额定电流、负载类型

负载类型：电阻型的应选择C型断路器，一般用在配电控制系统中；电感型负载应选D型断路器，一般用在电动机控制系统中。4熔断器图文符号

熔断器又称保险丝或保险管实物图片7.1.1低压开关工作原理

当流过熔断器的电流大于规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现过载和短路保护。熔断器是在低压配电系统和电力拖动系统中出现严重过载和短路起保护作用的电器。保护作用4熔断器选用原则熔断器的额定电压等级应大于被保护电路的额定电压;熔断丝的额定电流应取被保护电路额定电流的2~2.5倍。7.1.1低压开关7.1.2主令电器主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器，用来控制接触器、继电器或其他电器线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机械的目的。定

义：按钮、行程开关、接近开关、光电开关

常

用：1．按钮(SB)按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，按钮用于手动发出控制信号，短时接通和断开小电流的控制电路。定

义：图文符号：

常闭触点常开触点复合触点7.1.2主令电器1．按钮(SB)按结构：

按钮式（复位式、自锁式）、旋钮式、钥匙式、带灯式等。7.1.2主令电器1．按钮(SB)工作原理：

按下按钮冒，常闭触点断开，常开触点闭合，松手后，在复位弹簧的作用下，触点复位。按钮冒常闭触点常开触点常开触点常闭触点按钮冒7.1.2主令电器复位弹簧1．按钮(SB)选用原则：

选型时不仅要考虑其额定电压和额定电流，还要考虑触点数量、触点种类、按钮的型式、按钮的颜色以及是否带指示灯等国家标准：

红色--停止，绿色--启动，黄色--警示，红蘑菇头--急停。7.1.2主令电器2.行程开关(SQ)行程开关也称为位置开关或限位开关。定义：图文符号：按头部结构分为直动式、滚轮式和微动式等型

式7.1.2主令电器作用：与按钮开关相同。主要用于改变机械的运动方向、行程控制和位置保护。实物图片：2.行程开关(SQ)原理：未撞击撞击后行程开关的主要参数有额定电压、额定电流、动作角度或工作行程、触点数量、结构形式等，要根据使用现场选择合适的参数。选用：7.1.2主令电器按下按钮帽，搭铁和常闭触点断开，搭铁和常开触点闭合；松手后，在复位弹簧的作用下，触点复位。

7.1.2主令电器2.行程开关(SQ)7.1.3接触器和继电器1.接触器（KM）图文符号：

接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路，实现远距离自动控制的低压自动控制电器，是实现自动控制的核心部件。其主要控制对象是交直流电动机或其它大功率负荷电器。定

义实物图片：

1.接触器（KM）工作原理：

接触器主要由电磁机构、触点系统及灭弧系统组成，其内部结构示意如图所示。当线圈中有电流通过时，铁芯产生吸力，衔铁与铁心吸合，衔铁带动绝缘连杆上的主触点、辅助触点动作，常开触点闭合，常闭触点断开；当线圈失电时，铁芯失去磁力，衔铁因反力弹簧的拉力回位，主、辅触点复位，从而完成电路的通、断控制。7.1.3接触器和继电器

主触点接在电动机的主回路中，线圈和辅助触点接在控制回路中。1.接触器（KM）灭弧系统：

接触器主触点在分断电路时，易产生电弧，电弧可烧损触点金属表面，增加触点接触电阻，引起触点发热，严重时会引起火灾，因此接触器必须增加灭弧系统，接触器和后面提到的继电器最大的不同就是接触器具有灭弧功能，而继电器没有。7.1.3接触器和继电器1.接触器（KM）选用原则：

交流接触器直流接触器分

类：

电流类型应和被控负载的电流类型相匹配。当用于电动机控制时，其额定电流应大于电动机主回路中的额定电流；额定电压应大于电动机主回路中的额定电压；工作频率应和市电频率相同；线圈电压等级及电压类型应和控制电路相一致；辅助触点种类和数量及触点数量应满足控制电路的要求。7.1.3接触器和继电器1.接触器（KM）实际使用中若辅助触点数量不够，可另外加装辅助触点模块，最多可加4个辅助触点，触点种类可自行选择。

辅助触点模块

7.1.3接触器和继电器接触器触点数量2.中间继电器（KA）中间继电器是一种增加触点的数量和容量的继电器，用于继电保护与自动控制系统中，通过在控制电路中传递中间信号,起到桥梁和放大作用图文符号：

7.1.3接触器和继电器作

用：

实物图片：

2.中间继电器（KA）中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，都是利用线圈通电，吸引衔铁，带动触点系统动作。原

理中间继电器与接触器的主要区别

（1）接触器分主触点和辅助触点，主触点用在主回路中，用于控制大电流，辅助触点用于控制回路中，控制小电流；

中间继电器不分主触点、辅助触点，只用在控制回路中，触点容量很小。（2）接触器有灭弧装置，而中间继电器没有灭弧装置。7.1.3接触器和继电器2.中间继电器（KA）选用原则根据控制电路的额定电压、额定电流、电压类型、触点的数量和种类来选择。（1）线圈电压必须和控制线路的电压等级和电压类型（直流还是交流）一致。（2）触点电流容量应大于所控制负载的额定电流。（3）触点种类和数量能满足使用需要，触点最好有富余，以便为以后线路的改进留有余地。7.1.3接触器和继电器

3.时间继电器（KT）一种利用电磁原理或机械原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器，只用在控制回路当中。定

义：分

类：电磁式时间继电器空气阻尼式时间继电器电动式时间继电器电子式时间继电器7.1.3接触器和继电器实物图片：3.时间继电器（KT）由线圈、延时触点和瞬时触点构成，线圈分通电延时型和断电延时型，触点的类型有延时闭合触点、延时断开触点、瞬时触点等。

7.1.3接触器和继电器通电延时型时间继电器，通电时，线圈得电，瞬时触点动作，当延时时间到，延时触点动作；当断电时，所有触点复位。工作原理：通电延时定时器3.时间继电器（KT）断电延时时间继电器7.1.3接触器和继电器工作原理：断电延时型时间继电器,通电时，线圈得电，所有触点立即动作，当线圈断电后，瞬时触点立即复位，其延时触点延时到规定时间再复位3.时间继电器（KT）选用原则：

线圈的额定电压和额定电流及电压种类，应和控制电路相匹配。额定电压等级

主要根据控制回路中电压等级来选用，控制电路的

电压等级一般为12v、24V、36V、48V、110V、220V、380V等，额定电流等级

应大于所在支路电流。电压种类

有直流和交流之分；

触点的种类和数量及触点的容量应满足使用要求。延时时间范围

应符合时间控制要求。7.1.3接触器和继电器单元7

低压电器与低压电气控制电路常用低压电器7.1三相异步电动机的基本控制电路7.2三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4应用举例7.5电气控制电路项目实训7.64.热继电器（FR）热继电器是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机持续过热而烧毁的保护电器图形符号7.1.3接触器和继电器作

用实物图片4.热继电器（FR）内部结构

7.1.3接触器和继电器工作原理

热继电器的热元件串在电动机和接触器之间的主电路中，其常闭触点（动断触点）接在控制电路中。当电动机过载或断相时，线路中电流增大，

缠绕在里面的双金属片发热，因双金属片温度系数不同

，受热而弯曲，推动导板，将常闭触点断开，与之串联的接触器线圈失电，接触器主触点断开，电动机主回路断开，保护了电动机。当故障排除后，将复位按钮重新按下，热继电器便重新处于待命状态。4.热继电器（FR）选用原则：

（1）热继电器的热元件分别串在电动机和接触器之间可以是两相也可是三相，目的是保护电动机其额定电压应大于电动机回路的额定电压。（2）热继电器在使用前必须进行电流的整定，整定电流应大于或等于电动机的额定电流，热继电器的额定电流可按被保护电动机额定电流的1~1.2倍选择，否则不起保护作用。7.1.3接触器和继电器

7.2三相异步电动机基本控制电路三相异步电动机的功率较小时，如5.5KW以下，可以直接启动。如图

，合上开关（QS或QF）后，电动机(M)得电运转；断开开关（QS或QF）时，电动机(M)停止异步电动机的全压启动(又称直接启动)：7.2三相异步电动机基本控制电路只有主电路，没有控制电路控制线路结构简单，启动力矩大，启动时间短，冲击电流可达额定电流的5-7倍控制电路大都由继电器线圈、接触器线圈和辅助触点、按钮、行程开关等组成。特

点：存在问题：控制电路的组成控制电路大都电压较低，电流较小，安全可靠，而且可进行远距离控制，操作方便。对于大功率的电动机，因启动电流大，不安全，不能直接启动，必须由控制电路实现。

7.2.1电动机的点动、连续及多地点控制电路1.点动控制电路工作原理：

合上刀开关（QS），

按下按钮SB，接触器线圈KM得电，主触点KM闭合，电动机M运行；松开按钮SB，接触器线圈KM断电，主触点KM断开，电动机M断电停止运行。这种电路只能点动控制，不能连续控制

问

题：

工作原理：

2.连续控制电路（自锁控制电路）合上刀开关QS，按下按钮SB2，接触器线圈KM得电，接触器主触点KM闭合，电动机M运行。与此同时，接触器辅助触点KM闭合，接触器自锁。这时若松开按钮SB2，线圈KM依然通电，电动机M继续运行。按下按钮SB1，接触器线圈KM失电，其接触器主触点KM断开，电动机M停止。7.2.1电动机的点动、连续及多地点控制电路依靠接触器自身的辅助触点使线圈保持通电的现象称为自锁。

自锁：

2.连续控制电路接线示意图

7.2.1电动机的点动、连续及多地点控制电路

2.连续控制电路实物接线图7.2.1电动机的点动、连续及多地点控制电路

3.点动与连续混合控制工作原理：

连续控制:按下按钮SB2，接触器线圈KM得电，主触点KM闭合，接触器辅助触点KM闭合并自锁，电动机M连续运行；按停止按钮SB1，电动机M停止。7.2.1电动机的点动、连续及多地点控制电路合上刀开关QS，保持电路带电.点动控制:按下按钮SB3，其常闭触点先断开自锁电路，其常开触点接着闭合，接触器线圈KM得电，接触器主触点KM闭合，电动机M运行；当松开按钮SB3，接触器线圈KM断电，接触器主触点KM断开，电动机M停止。

工作原理：

4．多地点控制电路特点，启动按钮常开触点并联使用，停止按钮常闭触点串联使用。7.2.1电动机的点动、连续及多地点控制电路甲地SB11、SB12组成复合按钮乙地SB21、SB22组成复合按钮启动

（SB11、SB21）任一按钮按下时，接触器线圈KM得电，自锁，电机M运行，实现甲乙两地启动电动机；停止(SB12、SB22)任一按钮断开，接触器线圈KM断电，电动机M停止，实现甲乙两地停止电动机。主回路的构成

低压断路器QF

正转接触器主触点KM1

反转接触器主触点KM2热继电器热元件FR电动机M组成。KM1和KM2主触点的接线相序正好相反。7.2.2三相异步电动机的正反转控制电路

7.2.2三相异步电动机的正反转控制电路工作原理：

同理，反转按钮SB3按下，电动机M反转并保持，常闭辅助触点KM2断开，接触器KM1无法得电。正转按钮SB2按下，电动机M正转并保持，常闭辅助触点KM1断开，接触器KM2无法得电。停止正反转，按下停止按钮SB1即可。

7.2.2三相异步电动机的正反转控制电路两个控制相反转向的接触器，不能同时工作。这种利用接触器自身的常闭触点相互制约的控制方式叫电气互锁如在电动机正转时，要想反转，必须先停止正转，让连锁常闭触点KM1充分闭合，这时才能按反转启动按钮使电动机反转，操作极不方便。电气互锁:控制电路缺点：为了解决这个问题，在实际中，常采用复式按钮机械互锁与电气互锁并用的控制电路

7.2.2三相异步电动机的正反转控制电路工作原理：

正转时，按下反转按钮SB3，它的常闭触点断开，使正转接触器的线圈KM1断电，主触点KM1断开，正转停止；同时串接在反转控制电路中的常闭触点KM1失电复位闭合，反转接触器线圈KM2得电，电动机反转，同时串接在正转控制电路中的常闭触点KM2断开，互锁保护，防止正转。双重互锁：复合按钮实现机械互锁。接触器辅助常闭触点实现电气互锁。单元7

低压电器与低压电气控制电路

常用低压电器7.1三相异步电动机的基本控制电路7.2三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4应用举例7.5电气控制电路项目实训7.6

7.3三相异步电动机的位置及行程控制电路按下前进按钮SB1,线圈KM1得电,KM1主触点吸合,工作台前进,KM1接触器自锁，接触器常闭触点断开接触器互锁,工作台连续行进当行进到限定位置,挡铁碰撞位置开关SQ1,SQ1常闭触点断开,KM1线圈失电,主触点断开,解除自锁和互锁,工作台停止前进。由于SQ1常闭触点已断开,因此接触器KM1线圈也不会得电,保证工作台不会超过SQ1所在的位置。

按下工作台后退按钮SB2,线圈KM2得电,KM2主触点吸合,工作台后退,KM2常开触点吸合,形成自锁开关,常闭触点断开形成互锁,工作台一直行进。当行进到限定位置,挡铁碰撞位置开关SQ2,SQ2常闭触点断开,KM2线圈失电,主触点断开,解除自锁和互锁,工作台停止后退。工作原理:单元7

低压电器与低压电气控制电路常用低压电器7.1三相异步电动机的基本控制电路7.2三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4应用举例7.5电气控制电路项目实训7.67.4三相异步电动机的顺序及降压启动控制电路7.4.1三相异步电动机的顺序起动工作原理：按下启动按钮SB2,接触器KM1线圈得电,主触点KM1闭合,电动机M1启动,KM1辅助常开触点闭合形成自锁,同时通电延时型时间继电器KT线圈得电,延时闭合常开触点延时一段时间后闭合,KM2线圈得电,KM2主触点闭合,电动机M2得电启动,从而实现两台电动机顺序启动。7.4三相异步电动机的顺序及降压启动控制电路7.4.2三相异步电动机的降压启动控制电路

当电动机的功率较大时，启动电流很大，会引起电网电压猛降，严重影响其他用电设备的运行，所以大容量的电动机不允许全压直接启动，应采用降压启动。常用的降压启动方法是星—三角降压启动。

电动机启动时，定子绕组先接成星形，启动电流可下降到全压启动的1/3，当电动机转速升至额定转速时，将定子绕组接成三角形，电机进入全压正常运行。电动机星—三角启动控制电路如图示，图中应用了通电延时继电器，事先将星—三角启动的转换时间设置好。1、三相异步电动机星—三角降压启动控制电路合上断路器QF,按下按钮SB1,KMY线圈得电,KMY主触点吸合,电动机M接成星形;KMY常开触点闭合,KM线圈得电,KM主触点吸合,电动机星形连接降压启动;KM常开触点闭合形成自锁,KMY常闭触点断开,对KM△形成联锁;同时通电延时型时间继电器KT线圈得电,通电延时常闭触点延时一段时间断开,KMY线圈失电,KMY常开辅助触点断开,主点断开,解除星形连接,KMY联锁触点合,KM△线圈得电;KM△联锁触点分断,KM△主触点闭合,电动机M接成三角形全压运行。工作原理:7.4.2三相异步电动机的降压启动控制电路星形连接和三角形连接控制电路实现了电气互锁,有效地避免了同时运行。电动机的星形和三角形连接示意图如图1、三相异步电动机星—三角降压启动控制电路7.4.2三相异步电动机的降压启动控制电路2、三相异步电动机电阻降压启动控制电路通过串联电阻降低启动电压,能够限制启动电流的大小,使电动机在启动过程中逐渐达到额定转速和额定电压,从而实现平稳启动。这有助于减小电动机启动时对电网的冲击,保护电网和电动机的安全运行。7.4.2三相异步电动机的降压启动控制电路2、三相异步电动机电阻降压启动控制电路按下启动按钮SB1,KM1线圈得电,KM1主触点吸合,主电路串接电阻降压启动,KM1常开辅助触点吸合形成自锁,同时通电延时继电器KT线圈得电,KT延时闭合辅助触点未闭合,延时时间到,电动机启动完成,KT延时辅助触点闭合,KM2线圈得电,KM2主触点吸合,主电路切除启动电阻,电动机全压运行。工作原理:7.4.2三相异步电动机的降压启动控制电路单元7

低压电器与低压电气控制电路常用低压电器7.1三相异步电动机的基本控制电路7.2三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4

应用举例7.5电气控制电路项目实训7.6

7.5应用举例运料小车的控制电路动作过程:按下SBF⇒KMF通电⇒小车正向运行⇒至A端⇒撞SQa⇒KTa通电⇒延时2分⇒KMR通电⇒小车反向运行⇒至B端⇒撞SQb⇒KTb通电⇒延时2分钟⇒KMF通电⇒小车正向运行……如此往返运行

7.5应用举例电路应满足以下要求:(1)小车启动后,前进到A地,然后做以下往复运动:到A地后停t分钟等待装料,然后自动走向B地,停t分钟等待卸料,然后自动走向A地。(2)有过载和短路保护。(3)小车可停在任意位置。运料小车的控制电路单元7

低压电器与低压电气控制电路常用低压电器7.1三相异步电动机的基本控制电路7.2三相异步电动机的位置及行程控制电路7.3三相异步电动机的顺序及降压控制电路7.4应用举例7.5电气控制电路项目实训7.6(1)低压断路器1只,交流接触