设备控制技术

设备控制技术主编：陈玉前言本书是根据中等职业教育机电类专业“机械设备控制技术”教学基本要求编写的。本书编写力求符合中等职业教育机电类专业的培养目标与方向，从实际应用角度，综合液压与气动技术、电气控制技术，以机械设备控制技术为主线，充分考虑实际应用和发展现状，编写内容上以实用为主、够用为度，着重作定性分析。

在本书编写过程中，注重机械设备控制的典型性、代表性、实用性和先进性，全书的重点放在控制元件的工作原理及应用，常见故障及排除方法;下一页返回前言在液压与气压传动控制方面介绍了系统的使用维护、安装调试、故障诊断和维修方面知识内容;在电气控制方面既介绍了继电器-接触器控制技术，还专门介绍了近年来迅速发展的可编程控制器(PLC)的原理及应用。书中的术语、图形符号均采用最新的国家标准;书中采用了较多的原理图、结构图、产品图片、系统图及表格，实现了文字、图表有机结合，达到图文并茂效果，使教材具有直观性，便于学生深入理解和掌握课程内容，以提高学习效果。上一页下一页返回前言本书在编写中参考了一些科技书籍、教材和手册，在此，编者对于在本书编写中给予支持和帮助的有关同志表示衷心感谢。由于水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请读者提出宝贵意见，以便修订。编者上一页返回第1章常用低压电器1.1接触器1.2继电器1.3熔断器1.4开关1.1接触器本章概述在工农业生产和日常生活中，电能得到了广泛应用。为了安全使用电能，必须在电路中接入各种起控制、保护作用的电气装置，如开关、熔断器(保险)等，这些装置就是我们通常所说的电器。电器按电压等级可分为高压电器和低压电器，人们日常使用的都是低压电，因此，我们重点讨论低压电器.教学目标熟悉接触器的结构与工作原理及选用。掌握不同继电器的结构和功能。了解熔断器和开关的结构和工作原理。返回下一页1.1接触器接触器实际上是一种大容量电动开关，用来频繁地接通和切断电动机或其他负载主回路，在各个工业领域都得到广泛应用。接触器能接通和断开负载电流，但不能切断短路电流。因此，常与熔断器和热继电器等配合使用。现在生产的接触器，其额定电流可达2500A，允许接通次数为150~1500次/h,电寿命为50万~100万次，机械寿命500万~1000万次。接触器按驭动方式分，有电磁接触器、气动接触器和液压接触器;按灭弧介质分，有空气式接触器、油浸式接触器和真空接触器。电磁接触器应用最广泛，又可细分为交流接触器和直流接触器。本节主要介绍电磁接触器。返回上一页下一页1.1接触器一、接触器的结构与工作原理电磁接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置以及支架底座等部件组成。图1-1中虚框部分是交流接触器内部示意图。其中，电磁系统包含铁芯、衔铁以及线圈等部件，触点系统包含主触点和辅助触点，灭弧装置未画出。当接触器的励磁线圈通电后，在铁芯与衔铁之间的气隙处产生电磁吸力，使衔铁吸合，衔铁通过传动机构带动触点系统动作，使动合触点闭合，动断触点断开。励磁线圈失电或电压显著降低时，电磁吸力消失或变小，衔铁在复位弹簧的作用下脱开，使主、辅触点恢复到原态，切断主电路。返回上一页下一页1.1接触器接触器的电磁系统、触点系统以及灭弧装置形式多样，分述如下:1.电磁系统电磁系统产生电磁力，用来操纵触点的分断和闭合，它由铁芯、励磁线圈、衔铁等几部分组成。电磁系统常用电磁铁结构形式有拍合式和直动式，如图1-2所示。励磁线圈的作用是将电能转换成磁场能量，有直流线圈和交流线圈之分。上一页下一页返回1.1接触器2.触电系统触点是接触器的执行元件，用来接通和断开电路。根据用途的不同，可分为主触点和辅助触点两种。主触点用于电流较大的主电路中，一般由接触面较大的常开触点组成。辅助触点用于电流较小的控制电路中，既有常开触点也有常闭触点。接触器的触点按接触形式分有点接触，线接触和面接触(如图1-3所示)。

按结构形式分有桥式触点和指形触点(如图1-4所示)。上一页下一页返回1.1接触器3.灭弧装置接触器的主触点用于电流较大的主电路中，在分断时，会在动、静触点之间产生很强的电弧。电弧的存在不仅延迟了电路的分断时间，而且还易烧毁触点或其他部件，甚至引起火灾和爆炸等事故。因此，在容量较大的接触器中，都要加装灭弧装置。要使电弧减小或熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，可采取以下措施。上一页下一页返回1.1接触器(1)双断点电动力熄弧采用双断点桥式触点。如图1-5所示，分断电路时，在触点之间产生电弧，由于两个电弧彼此靠近且电流方向相反，在回路磁场产生的方向相反的电磁力F，使电弧向两侧拉长，从而迅速冷却而熄灭。通常，10A以下小容量的交流接触器采用双断点电动力灭弧。上一页下一页返回1.1接触器(2)熄弧栅片灭弧如图1-6所示，熄弧栅片由镀铜薄钢片制成，位于触点上方，安装在石棉水泥制成的灭弧罩内，或安装在陶土、耐弧塑料等绝缘材料上，片间距离为2~3mm，各栅片互相绝缘。产生电弧时，熄弧栅片将长电弧隔为若干段短电弧，短电弧电压不足以维持起弧，外加熄弧栅片有冷却作用，电弧可迅速熄灭。20A以上大容量的交流接触器一般采用熄弧栅片灭弧。除此之外，还有磁吹灭弧、窄缝灭弧等。上一页下一页返回1.1接触器二、接触器的型号与图形最常用的接触器是CJ系列交流接触器和CZ系列直流接触器，其型号组成与含义如图1-7所示。常用的CJ系列交流接触器有:CJ12系列、CJ20系列、CJ28系列、CJ38系列和CJ40系列等。其中，CJ12系列适用于交流50Hz的电力线路中，主要用于起重机械的电器设备，作远距离闭合和断开电路之用，也可用于交流电动机频繁起停等CJ20系列适用于交流50Hz或60Hz的电力系统，可与适当的热继电器组合成电动机启动器等。CJ20系列交流接触器技术数据如表1-1所示。上一页下一页返回1.1接触器常用的CJ系列交流接触器有:CJ12系列、CJ20系列、CJ28系列、CJ38系列和CJ40系列等。其中，CJ12系列适用于交流50Hz的电力线路中，主要用于起重机械的电器设备，作远距离闭合和断开电路之用，也可用于交流电动机频繁起停等;CJ20系列适用于交流50Hz或60Hz的电力系统，可与适当的热继电器组合成电动机启动器等。CJ20系列交流接触器技术数据如表1-1所示。上一页下一页返回1.1接触器常用的CZ系列直流接触器有:CZ0系列、CZ18系列、CZ21系列等。其中，CZ0系列适用于直流电动机频繁起停以及直流电动机的换向或反接制动;CZ18系列和CZ21系列适用于远距离接通与断开电路，并可作直流电动机的频繁启停，反向和反接制之用。接触器的图形符号如图1-8所示。上一页下一页返回1.1接触器三、接触器的选用接触器使用广泛，为了使其在不同的使用条件下正常工作，必须根据下列原则正确选用接触器，使其技术指标满足被控电路的要求。(1)确定接触器的类型及线圈额定电压根据应用电路确定使用交流接触器还是直流接触器，再根据控制电压等级来选择线圈额定电压。通常用的额定电压等级为:交流线圈:36V,127V,220V、3R0V；直流线圈:24V,48V,220V、440V。上一页下一页返回1.1接触器(2)选择接触器主触点的额定电压和额定电流主触点的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。在电动机频繁启动、正反转或制动等场合下，主触点的额定电流应增大一倍。通常用的额定电流等级为:交流接触器:5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,250A，400A,600A；直流接触器:25A,40A,60A,100A,150A,250A,400A,600A。(3)选择接触器的触点数量接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制线路的要求。上一页返回1.2继电器继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的控制电器。虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有显著的区别。继电器的触点只用于小电流的控制电路，而接触器触点用于大电流的主电路;继电器用于反应控制信号，与不同种类的控制信号对应，有不同类型的继电器，而接触器一般只能对电压的变化作出反应。下一页返回1.2继电器一、继电器的种类继电器的种类很多，分类方法也很多，以下是几种常用的分类方法:按输入量的物理性质分:电压继电器、电流继电器、功率继电器、时间继电器、温度继电器等;按动作原理分:电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器、电子式继电器等;按动作时间分:快速继电器、延时继电器、一般继电器;按用途分:电器控制系统用继电器、电力系统用继电器。上一页下一页返回1.2继电器二、电磁式继电器电磁式继电器是电气控制设备中用得最多的一种继电器，常用的电磁式继电器有电压继电器、电流继电器、中间继电器以及时间继电器。电压继电器与电流继电器在结构上的主要区别是线圈不同。电压继电器的线圈与负载并联以感测负载电压，其线圈匝数多而线径小;

电流继电器的线圈与负载串联以感测负载电流，故线圈匝数少而线径大。中间继电器实际上也是一种电压继电器，只是它的触点容量较大、数量较多，起到触点容量和数量的中间放大作用。电磁式时间继电器在线圈通电后触点要延迟一段时间才动作。上一页下一页返回1.2继电器电磁式继电器的电磁系统结构主要有两种类型:直动式和拍合式。拍合式电磁系统应用较多，如图1-9所示，主要由U形静铁芯、板状动铁芯和电磁线圈等组成。线圈未通电前，动铁芯借反力弹簧的反力保持在释放位置上。为防止在线圈断电时发生剩磁粘住动铁芯的现象，在街铁上通常加有非磁性垫片(一般为0.1~0.5mm厚的铜片)。线圈通电后，产生电磁吸力，使动铁芯向下拍合，带动触点系统动作。线圈失电后，电磁吸力消失，动铁芯在反力的作用下脱开静铁芯，并带动动触点系统回复原位。极帽的作用是增大工作气隙的磁导。上一页下一页返回1.2继电器在电磁式继电器中装设不同的线圈可制成电压继电器、电流继电器和中间继电器。线圈有交流和直流之分，若用直流线圈，且在U形静铁芯上加装铜套，即构成电磁式时间继电器。各种电磁式继电器的特点与用途罗列在表1-2中.上一页下一页返回1.2继电器1.电压继电器触点根据线圈两端电压大小来动作的继电器称为电压继电器。电压继电器按线圈电流的种类可分为交流电压继电器和直流电压继电器，交流电压规格有36V，110V,127V,220V,380V等;直流电压规格有12V,24V,48V,110V,220V等。按用途又可分为过电压继电器、欠电压继电器。过电压继电器线圈在额定电压时，衔铁不吸合，触点不动作，只有当线圈电压高于额定电压之上的某个值(即整定值)时，触点才动作。通常，直流电压波动不大，所以在过电压继电器产品中没有直流过电压继电器，只有交流过电压继电器。过电压继电器在电路中起过电压保护作用。上一页下一页返回1.2继电器电路过压时，过电压继电器动作，从而控制接触器，及时分断电气设备的电源。欠电压继电器线圈在额定电压时，其衔铁是处于吸合状态。只有当线圈电压低至线圈的释放电压(整定值)时，衔铁释放触点动作，从而控制接触器及时断开电气设备的电源。通常情况下，过电压继电器的动作电压整定为额定电压的1.1~1.2倍，欠电压继电器的释放电压整定为额定电压的0.4~0.7倍，零电压继电器的释放电压整定为额定电压的0.05~0.25倍。电压继电器的图形符号如图1-10所示。上一页下一页返回1.2继电器2.中间继电器中间继电器实际上也是电压继电器，只是触点数量较多、触头容量较大而已。中间继电器线圈通电，则触点动作，线圈失电后触点复位。尽管中间继电器从结构上看是电压继电器，但它不能与过、欠压继电器一样起过、欠压保持作用，只能用作中间转换(传递、放大、翻转、分路和记忆等)等用途。从图形符号上看，中间继电器与电压继电器的不同主要表现在线圈表示上，中间继电器的图形符号如图1-11所示。上一页下一页返回1.2继电器中间继电器种类很多，除专门的中间继电器外，额定电流较小的接触器(SA)也常被用作中间继电器。中间继电器线圈在加上有85%-105%的额定电压时应能可靠工作。中间继电器的产品类型很多，常用的有JZ7,JZ15D,JZ17、JZ18等系列。以JZ7系列为例，其型号组成如图1-12所示，其技术数据如表1-3所示。上一页下一页返回1.2继电器三、时间继电器时间继电器在得到输入信号(线圈通电或失电)后，触点会经过一段延迟时间才动作，这段延迟时间通常可调整。时间继电器的种类很多，按动作原理分有电磁式、空气阻尼式、同步电动机式和晶体管式等;按延时方式分有通电延时和断电延时。以下重点介绍电磁式和空气阻尼式时间继电器。上一页下一页返回1.2继电器(1)直流电磁式时间继电器。在普通直流电压继电器的静铁芯上加装一个阻尼铜(铝)

套，就构成直流电磁式时间继电器。假设继电器原来处于通电吸合状态，继电器断电时，根据电磁感应定律，在阻尼铜(铝)套内将产生涡流，阻碍铜(铝)套内磁通减小，从而延缓继电器脱开。在继电器通电吸合时，阻尼作用不明显，这是因为原来继电器处于释放位置，动静铁芯之间的气隙大，因此磁阻大而磁通小，所以阻尼小，可近似认为通电吸合无延时。常用的直流电磁式时间继电器有JT3系列，其主要技术数据如表1-4所示。上一页下一页返回1.2继电器(2)空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器的电磁系统和触点系统的结构与通电磁继电器类似，只是附加了气室延时机构，如图1-13所示。以通电延时型为例说明空气阻尼式时间继电器的工作原理，参见图1-13。当线圈1通电后，动铁芯3克服反力弹簧4的阻力与静铁芯立即吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下向上移动，带动橡皮膜10也向上移动，但受到进气孔14进气速度的限制，这时橡皮膜下面形成空气稀薄的空间，与橡皮膜上面的空气形成压力差，对活塞向上移动产生阻尼作用，经过一段时间，活塞才能完成全部行程，通过杠杆7微动开关，因此延时触点15延时动作，起到通电延时作用.上一页下一页返回1.2继电器延时时间可以通过调节螺钉13来予以调整。通过调节螺钉13来增大进气孔气隙，即减小空气阻尼，延时变短;调节螺钉13来减小进气孔气隙，即增大空气阻尼，延时变长。当线圈1断电时，动铁芯3在反力弹簧4的作用下，通过活塞杆6将活塞12推向下端，这时橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜、弱弹簧9和活塞局部所形成的单向阀迅速从橡皮膜上方气室缝隙中排掉，使延时触点15和瞬时触点16均瞬时动作。值得注意的是，无论线圈通电或断电，瞬时触点16都能瞬时动作。上一页下一页返回1.2继电器图1-13(b)为断电延时型，其与通电延时型在结构上的主要区别在于电磁系统倒过来安装，其工作原理请读者自己分析。常用的空气阻尼式时间继电器有JS7-A,JS23等系列，表1-5列出了JS7-A系列空气阻尼式时间继电器的主要技术数据。上一页下一页返回1.2继电器2.时间继电器的图形符号在时间继电器的图形符号中必须表示出延时特性，因此，时间继电器的图形表示比普通继电器复杂得多，图1-14列出了时间继电器的各种图形符号。从图中可以看出，时间继电器的线圈有三种图形，分别代表一般、通电延时以及断电延时;时间继电器的瞬时触点与普通继电器的表示方法相同;延时触点的表示复杂，对于动合(常开)触点，又分延时闭合和延时断开两种情况(图1-14第2排图形);对于动开(常闭)触点，又分延时断开和延时闭合两种情况(图1-14第3排图)上一页下一页返回1.2继电器四、热继电器热继电器是热过载继电器的简称，是一种利用电流的热效应来切断电路的保护电器，常与接触器配合使用，主要用于电动机的过载、断电及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。上一页下一页返回1.2继电器热继电器可按多种方式予以分类:按动作方式可分为双金属片式热继电器、易熔合金式热继电器和热敏电阻式热继电器;按相数可分为单相热继电器、两相热继电器、三相热继电器，其中三相热继电器常用于三相交流电动机的过载保护。双金属片式热继电器结构简单、体积较小、成本较低，应用最广泛。上一页下一页返回1.2继电器1.双金属片式热继电器结构与工作原理双金属片式热继电器由双金属片、加热元件、触点系统及推杆、弹簧、整定值(电流)调节旋钮、复位按钮等组成。双金属片式热继电器中最关键的部件是双金属片，它是由两种不同线膨胀系数的金属片以机械辗压方式形成的，如图1-15所示。在室温下(即受热前)，双金属片整体呈平板状，如图1-15(a)所示;当温度升高时，线膨胀系数大的金属片1较之线膨胀系数小的金属片2膨胀大，因此，双金属片向线膨胀系数小的金属片这边弯曲，如图1-15(b)所示。双金属片有4种加热方式:直接加热式、间接加热式、复合加热式和电流互感器加热式四种，如图1-16所示。上一页下一页返回1.2继电器(1)直接加热式电流直接流过双金属片产生热量。这种情况下，双金属片兼作感测元件和加热元件，具有结构简单、体积小、节省材料、发热时间常数小等特点。(2)间接加热式电流流过环绕在双金属片四周丝状或带状加热元件。这种情况下，加热元件产生的热量要经过空气传给双金属片，因而发热时间常数大，反映温度变化也比较慢。(3)复合加热式复合加热实际上是直接加热与间接加热两种形式的结合，其发热时间常数介于以上两种形式之间，兼具直接加热和间接加热的长处，所以获得广泛应用。(4)电流互感器加热式电流互感器加热主要用于大容量的热继电器以及重载启动的热继电器。上一页下一页返回1.2继电器双金属片式热继电器的触点动作系统大多采用弓簧式、压簧式或拉簧式跳跃机构，且设有温度补偿装置，保证在一定的温度范围内，热继电器的动作特性基本不变。热继电器动作后有手动和自动两种复位方式，通过复位调节螺钉予以调节。双金属片式热继电器的结构原理图如图1-17所示。当负载过载时，过载电流通过串联在负载回路中的热元件(电阻封)4，使之发热，双金属片5受热膨胀，其下端向右弯曲，通过导板6推动温度补偿双金属片7，使推杆10绕轴转动，推杆10又推动了杠杆15绕转轴14转动，于是热继电器的动断(常闭)静触点16断开。上一页下一页返回1.2继电器实际应用中，动断静触点16串在接触器的线圈回路中，动断静触点16断开时，接触器的线圈断电，接触器的主触点分断，从而切断过载的负载线路。手动与自动复位方式由复位调节螺钉19予以调节。若热继电器动作后杠杆15的下端位于VM轴线之左，在双金属片5冷却复原后，杠杆15在弹簧13的作用下恢复原位。若热继电器动作后杠杆15的下端位于VM轴线之右，杠杆15在弹簧13的作用下保持现状，在双金属片5冷却复原后杠杆15不能自动恢复原位，必须按下复位按钮3，使杠杆15下端转到NM轴线之左，再在弹簧13的拉力作用下复位。上一页下一页返回1.2继电器2.热继电器的图形符号与产品系列热继电器的图形符号如图1-18所示。实际应用中，热继电器的热元件串联在负载主回路中，动断触点则与主回路接触器的线圈串联在一起，过载时，热继电器动作，动断触点断开，使接触器线圈失电，串联在负载主回路中的接触器主触点断开，达到过载保护的目的。常用的热继电器有JR0,JR15,JR20,JR20等系列。以JR0系列为例，其型号组成如图1-19所示。JR0系列热继电器有20A,40A,60A以及100A四种，适用于电压在500V以下的交流电路，其主要技术数据如表1-6所示。上一页返回1.3熔断器一、熔断器的作用和分类熔断器是一种结构简单、使用方便且价格低廉的保护电器，主要作线路短路保护之用。熔断器的种类很多，按结构形式分，有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、无填料密闭管式熔断器、填料密闭管式熔断器、快速熔断器以及自复熔断器等。下一页返回1.3熔断器二、熔断器的结构与工作原理1.熔断器的结构熔断器主要由熔体、熔管以及绝缘底板或底座组成。熔断器有很多种结构形式，图1-20所示的是插入式熔断器，熔丝熔断后，拔下瓷盖更换熔丝即可;图1-21所示的是螺旋式熔断器，当熔断器熔断后，旋开瓷帽，换上新熔管即可。2.熔断器的工作原理熔断器起短路保护作用，其最重要的部件是熔体，它既是感测元件又是执行元件。当短路电流流过熔体，熔体迅速熔断，使主电路断开，达到保护的目的。下一页返回上一页1.3

熔断器熔体熔断的过程可分四个阶段:熔体升温、熔体熔化、电弧产生、电弧熄灭。熔体升温。短路电流流过熔体时，使熔体温度升高到熔化温度，但熔体仍处于固态，并没有开始熔化。在此阶段，电流越大，温度上升越快。熔体熔化。熔体继续吸收热量，部分金属开始从固态转变为液态。由于熔体熔化需要吸收一部分热量，因此，在此阶段熔体温度始终保持在熔点。上一页下一页返回1.3

熔断器电弧产生液态。金属继续被加热直至汽化，即出现金属蒸气。此时，瞬间会出现小的绝缘间隙，使电流突然中断，但电路电压会立即击穿此间隙，产生电弧，使电路又一次接通，形成第二次加热阶段。电弧熄灭。电弧形成后，若能量较小，就会随熔断间隙的扩大而自行熄灭;否则，电弧燃烧扩散到填料中，使熔体间隙进一步扩大，以致电弧不能继续燃烧，电弧熄灭。熔体迅速真正熔断，切断主电路电流，起到保护电路的作用。上述四个阶段实际上可以看成两个连续过程，即未产生电弧之前的弧前过程和已产生电弧的弧后过程。上一页下一页返回1.3

熔断器弧前过程是熔断器对故障电流作出反应的过程，在此过程中，熔体升温并熔化。故障电流越大，弧前过程越短;反之，故障电流越小，弧前过程越长。弧后过程的主要特点是含有大量金属蒸气的电弧在间隙内蔓延、燃烧，最后被熄灭，此过程的持续时间取决于熔断器的灭弧能力。熔断器的图形符号如图1-22(a)所示。使熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安一秒特性，如图1-22(b)所示。从特性曲线可以看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。上一页下一页返回1.3

熔断器三、熔断器的图形符号与主要技术参数常用的熔断器有RC1A,RM10,RL1,RT0等系列，熔断器的图形符号如图1-23所示。熔断器的主要技术参数包括额定电压、额定电流以及分断能力等。(1)额定电压熔断器长期正常工作时所承受的电压。其值一般等于或大于电气设的额定电压，有220V,380V,415V,500V,660V,1140V等多个等级。上一页下一页返回1.3熔断器（2）额定电流熔断器长期工作时，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流。值得注意的是，熔断器的额定电流与熔体的额定电流不是一个概念。熔断器的额定电流等级较少，熔体的额定电流等级较多，因此，某一规格的熔断器通常可装入多种规格的熔体，但熔体额定电流2)

的最大规格只能小于或等于熔断器的额定电流。熔体的额定电流值有2A,4A,

6A、8A等多个等级。（3）分断能力

熔断器在额定电压等规定的工作条件下，可以分断地预期短路电流值也就是熔断器可以分断的最大电流值.表1-7列出了RM10和RL1系列熔断器的主要技术数据。上一页下一页返回1.3

熔断器四、熔断器的选择选择熔断器时，主要考虑熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流和熔体额定电流等。熔断器的种类要根据电控系统整体设计来确定，熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作中压.因此确定熔体中流是选择熔断器的主要任务。确定熔体电流应遵循以下原则:上一页下一页返回1.3熔断器对于照明线路或电炉等电阻性负载，由于不存在冲击性电流，选择熔体的额定电流大于或等于电路的工作电流即可。保护单台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流应取电机额定电流的1.5~2.5倍。保护多台异步电动机时，若各台电动机不能同时启动，则熔体的额定电流IfN按下式计算式中IfN≥(1.5~2.5)INmax+∑IN式中INmax—容量最大的一台电动机的额定电流;∑IN—其余电动机额定电流的总和。上一页返回1.4开关开关可大致分为两类:配电电器和主令电器。配电电器用于隔离、接通、转换和分断电源，常用的有刀开关、空气开关等。主令电器通过接通和分断控制电路来发送或转换指令，常用的有按钮开关、行程开关等。一、刀开关

刀开关俗称闸刀开关，是结构最简单的一种手控电器，广泛地应用于配电设备和供电线路中，作为非频繁地接通和分断容量不太大的电器设备的工作电源。刀开关按刀的极数分，有单极、双极和三极;按结构分，有平板式和条架式;按操作方式分，有手柄操作式、杠杆操作式和旋转操作式。下一页返回1.4

开关1.刀开关的结构与电路图形符号常用的刀开关产品有:HK系列闸刀开关、HH系列封闭式负荷开关以及HR系列熔断器刀开关等。HK系列闸刀开关的结构如图1-24所示，刀开关的电路图形符号如图1-25所示。从图1-24所示的结构图可以看出，刀开关由手柄、动刀、静夹座，绝缘底座以及绝缘胶盖等组成。静夹座与进线座电气相通，连接到电源;动刀与出线座电气相通，连接到用电设备。当手柄带动动刀插入静夹座时，进线座与出线座电气相通，将电源连接到用电设备要分断电源，只须通过手柄将动刀拔出静夹座即可。上一页下一页返回1.4

开关从刀开关的结构形式可以看出，合闸时，进线座与出线座之间的电气连接是靠动刀插入静夹座来形成的，为保证动刀与静夹座之间接触良好，要求二者之间必须有一定的接触压力。额定电流较小的刀开关，利用静夹座材料的弹性即可保证所需的接触压力;额定电流较大的刀开关，单靠材料的弹性难以保证所需的接触压力，必须改变静夹座或动刀的结构形式。例如，在静夹座两侧加装弹簧片，或者采用双触刀等。由此，派生出多种结构的刀开关，以适应不同的应用场合。上一页下一页返回1.4开关2.刀开关的选用(1)确定刀开关的结构形式选用刀开关时，首先应根据其在电路中的作用和安装位置来确定结构形式。如果刀开关后面所连接的负载是具有一定分断能力的开关电器，如低压断路器、接触器等，刀开关只做隔离电源之用，这种情况下选用无灭弧罩的刀开关即可;反之，如果需要用刀开关来分断负载，则必须选用带灭弧罩的刀开关，当负载电流很大时，甚至需要选用带杠杆操作的刀开关。(2)选择刀开关的规格主要是选取刀开关的额定电压和额定电流，选取原则为:刀开关的额定电压≥电路的额定电压；刀开关的额定电流≥K×电路的工作电流。上一页下一页返回1.4

开关其中系数K可按如下方法确定:工作场所的散热条件好，所带负载是电阻性负载，无冲击电流，此时取K=1;工作场所的散热条件差，如开关安装在封闭的控制柜中，此时取K=1.15。在带电动机这类电感性负载时，还必须考虑电动机的启动电流的影响，因为电动机的启动电流通常为额定电流的几倍。如果电动机不频繁起停，取K=2;如果电动机频繁启停.取K=3~4。上一页下一页返回1.4开关二、组合开关组合开关又名转换开关，是由多组结构相同的触点组件组合而成的控制电器。它与刀开关一样，也是一种手动控制电器。组合开关一般用于非频繁地接通和分断电路、换接电源，也可用为控制小容量电动机的直接启动、反转、调速和停止的控制开关等。1.组合开关的结构与图形符号

组合开关有单极、双极和多极之分。以HZ10系列的三极组合开关为例，其外形和内部结构如图1-26所示，它由动触片、静触片、转轴、手柄、凸轮、绝缘杆等部件组成。上一页下一页返回1.4开关转动手柄时，转轴带动每层的动触片转动，使动触片分别与静触片保持接通和分断。为了使组合开关在分断电流时迅速熄弧，在开关的转轴上装有扭簧储能机构，以促使开关闭合和分断过程的快速完成。从结构图上还可看出，组合开关与刀开关在原理上是类似的，只不过，刀开关是靠上推或下拉操作手柄来使动、静触点闭合与分开，而组合开关则是转动操作手柄来实现多组触点的开合。表示组合开关的图形符号与刀开关相同，见图1-25。上一页下一页返回1.4开关2.组合开关产品系列介绍常用的组合开关产品有HZ5系列、HZ10系列等。组合开关的技术参数包括:额定电压、额定电流、额定控制功率、电寿命以及机械寿命等，在组合开关的型号组成中就包含了一些基本的技术参数。图1-27为HZ5系列组合开关的型号组成与含义,其他系列组合开关的型号组成与含义请查有关手册。

(1)HZ5系列组合开关HZ5系列组合开关适用于交流50Hz(或60Hz),电压380V及以下、电流在60A以下的一般电力拖动系统中，如普通机床线路等，作为电源引入开关、小型异步电动机启停控制等用。HZ5系列组合开关有多种组合形式，以适应不同的应用电路。上一页下一页返回1.4开关(2)HZ10系列组合开关

HZ10系列组合开关适用于电压不大于交流380V(50Hz或60Hz)、或直流220V的电气线路，且额定电流不大于100A，供手动不频繁地接通、分断与转换交流电阻电感混合负载电路和直流电阻性负载电路。HZ10系列组合开关采用无限位的操作机构，使得整个结构向立体空间发展，从而缩小了安装面积。(3)HZ15系列组合开关与3LB系列组合开关HZ15系列组合开关是在HZ10系列基础上发展起来的达标产品。3LB系列组合开关则是引进德国西门子公司的产品，主要用于三相异步电动机的电气电路，其结构形状与国产HZ5系列组合开关类似。上一页下一页返回1.4开关3.组合开关的使用组合开关的额定电压不能低于工作电压。组合开关的额定电流选取要视负载性质而定。对于阻性负载，如一般照明、电热电路等，取组合开关的额定电流大于或等于各负载电流的总和即可;对于感性负载，如电动机等，组合开关的额定电流应按负载电流的1.5~2.5倍选取。除此之外，还要针对具体应用考虑接线方式，最后选定相应规格的产品。上一页下一页返回1.4开关三、按钮开关按钮开关简称按钮，是一种结构简单、使用广泛的手动电器。按钮不能用于主电路，只能用于控制电路中，通过控制接触器、继电器等有电磁线圈的电器，达到发出启动或停车指令的目的，是最常用的主令电器。

1.按钮的分类按钮的规格品种繁多，可按不同方法予以分类。以下是几种常用的分类方法。上一页下一页返回1.4开关1.按钮的分类按钮的规格品种繁多，可按不同方法予以分类。以下是几种常用的分类方法。按驱动方式分有按压式、推拉式、杠杆式以及旋转式等按钮

按用途分有启动按钮、停止按钮和复合按钮。为了直观表明按钮的作用，通常将按钮做成多种不同的颜色。习惯上，红色按钮作为停止按钮，绿色按钮作为启动按钮。

按结构形式和防护方式分有开启式、防水式、紧急式、保护式、防腐式、钥匙式和带指示灯式等按钮。上一页下一页返回1.4开关2.按钮的结构、符号以及型号组成按钮的结构如图1-28所示，它由按钮帽、复位弹簧、动触点以及静触点组成。没有施加按下的动作时，按钮处于原位，动触点靠弹簧压力而压在静触点1,2上，使之处于闭合状态，此时静触点3,4处于断开状态。按下按钮，则静触点1,2断开，而静触点3,4闭合。松开按钮，则按钮在复位弹簧的作用下回到原位。在无外部干预的情况下处于打开状态的触点称为“常开触点”，这种触点在外部动作干预下会变为闭合状态，因此又称为“动合触点”。上一页下一页返回1.4开关图1-28(b)中的静触点3,4就是常开触点或动合触点。在无外部干预的情况下处于闭合状态的触点称为“常闭触点”，这种触点在外部动作干预下会变为打开状态，因此又称为“动开触点”。图1-28(b)中的静触点1,2就是常闭触点或动开触点。

如同图1-28这样，把动合、动断触点组合成一体的按钮称为复合按钮。按钮的图形符号很直观，就是在开关图形上加按钮图形，如图1-29所示。

按钮的型号由类组代号、设计代号、动合触点数、动断触点数以及结构形式代号组成，如图1-30所示。其中结构形式代号的含义如下:上一页下一页返回1.4开关K-开启式:未加保护，适用于嵌装在开关板、控制拒或控制台的面板上。S-防水式:带密封的外壳，可防止雨水侵入。J-紧急式:有红色大蘑菇钮头突出在外，作紧急停车用。X-旋钮式:采用旋钮旋转操作方式。H-保护式:带保护外壳，可以防止内部零件受机械损伤或人触及带电部件。F-防腐式:能防止腐蚀性气体的侵入，适用于化工企业。Y-钥匙式:插入钥匙方可进行操作，供专人操作之用。D-带指示灯式:按钮内装有信号灯，做信号指示，多用于控制拒、控制台的面板上。上一页下一页返回1.4开关3.按钮的主要技术参数与使用注意事项目前常用的按钮有LA10,LA18,LA19,LA20等系列的产品。按钮的技术数据主要是额定电压和额定电流。LA19系列按钮的技术参数如表1-8所示。上一页下一页返回1.4开关四、行程开关行程开关又称限位开关，是实现运动部件行程控制或限位控制的主令电器。行程开关的作用和原理与按钮类似，只是其触点的动作不是靠手按动，而是利用机械运动部件的碰撞动作。行程开关广泛应用于各类机床和起重机械设备上。当机械的运动部件压到行程开关的传动部件时，其内部触点动作，给出接通、变换或分断电路的指令，达到控制目的。行程开关的种类很多，按结构分类有按钮式和旋转式，其中旋转式又分为单轮旋转式和双轮旋转式。行程开关的外形如图1-31所示。上一页下一页返回1.4开关行程开关由顶杆操作机构、触点系统和外壳等部分组成。图1-32是按钮式行程开关的内部结构示意图。当生产机械的运动部件碰压到顶杆1时，顶杆带动微动开关快速动作，使动断触点4断开，动合触点5闭合;当运动部件脱离顶杆时，在复位弹簧2的作用下，行程开关恢复原位，动断触点闭合，动合触点断开。

按钮式和单轮旋转式行程开关自身都带有复位弹簧，运动部件脱离顶杆或滚轮时，行程开关在复位弹簧作用下恢复原位。双轮旋转式行程开关没有复位弹簧，运动部件脱离其中一个滚轮时不能自动复位，必须等到运动部件从反方向碰到另一滚轮时才能复位。行程开关的图形符号如图1-33所示。上一页下一页返回1.4开关行程开关的型号组成如图1-34所示，常用的行程开关产品有LX19,LX31,LX32等系列。选择行程开关时，应根据被控对象的特点、要求以及生产现场条件来选取合适的产品。例如，在运动机械的通过路径上，不宜装设按钮式行程开关;特殊环境条件下，可能需选用防护式行程开关;还应注意滚轮的安装位置和方向，确保能与运动机械的挡铁可靠碰撞等等。上一页返回表1-1J20系列交流接触器技术数据返回

表1-2电磁式继电器的特点与用途返回表1-3JZ7系列中间继电器技术数据返回表1-4JT3系列直流电磁式时间继电器主要技术数据返回表1-5J57-A系列空气阻尼式时间继电器的主要技术数据返回表1-6JR0系列热继电器的主要技术数据返回表1-7RM10和RL1系列熔断器的主要技术数据返回表1-8LA19系列按钮的技术数据返回图1-1交流接触器内部示意图返回图1-2常用电磁铁结构形式示意图返回(a)拍合式

(b)直合式1-线圈2-静铁芯3-衔铁(动铁芯)图1-3接触器触点的接触形式示意图(a)点指触;(b)线接触;(c)面接触返回图1-4接触器触点的结构形式示意图(a)桥式触点;(b)指形触点返回图1-5双断点电动力熄弧示意图1-动触点

2-中弧

3-静触点返回图1-6熄弧栅片灭弧示意图1-静触点2-短电弧3-熄弧栅片4-静触点5-长电弧返回图1-7接触器的型号组成与含义(a)交流接触器

(b)直流接触器返回图1-8接触器的图形符号(a)线圈(b)动合主触点

(c)动合辅助触点(d)动断辅助触点返回

图1-9电磁式继电器的典型结构

1-底座

2-反力弹簧

3,4调节螺钉

5-非磁性垫片6-动铁芯(衔铁)7-静铁芯

8-极帽

9-电磁线圈10-触点系统

11-铜套(时间继电器用)返回

图1-10电压继电器的图形符号(a)过电压线圈(b)欠电压线圈

(c)动合触点

(d)动断触点返回图1-11中间继电器的图形符号(a)线圈

(b)动合触点

(c)动断触点返回图1-12JZ7系列中间继电器型号组成与含义返回图1-13空气阻尼式时间继电器工作原理图(a)捅中延时型(b)断中延时型1-线圈;2-静铁心3-动铁心4-反力弹簧5-推板6-活塞杆;7-杠杆8-塔形弹簧9-弱弹簧10-橡皮膜11-空气室壁12-活塞

13-调节螺钉14-进气孔15-延时触点16-瞬时触点17-推杆返回图1-14时间继电器的图形符号返回图1-15双金属片式受热弯曲原理示意图(a)受热前

(b)受热后

1-线膨胀系数大的金属片

2-线膨胀系数小的金属片返回图1-16双金属片的四种加热方式(a)直接加热式

(b)间接加热式

(c)复合加热式

(d)电流互感器加热式返回图1-17双金属片式热继电器的结构原理图1-调节旋钮2-偏心轮3-复位按钮4-热元件5-双金属片6-导板7-温度补偿双金属片

8,9-弹簧10-椎杆11-支撑杆12-支点13-弹簧14-转轴15-杠杆16-动断静触点17-动触点18-动合静触点19-复位调节螺钉返回图1-18热继电器的图形符号(a)热元件

(b)动断触点

返回图1-19JRO系列热继电器型号组成与含义返回图1-20插入式熔断器结构示意图1-动触点

2-熔处

3-瓷盖

4-静触点

5-瓷座返回图1-21螺旋式熔断器结构示意图

(a)外形

(b)内部结构1-瓷帽

2-熔管

3-瓷套

4-上接线端

5-下接线端

6-底座返回图1-22熔断器的图形和保柏特件曲线(a)图形(b)保护特件曲线返回图1-23熔断器的型号组成与含义返回图1-24HK系列闸刀开关结构图1-瓷质平柄2-讲线座3静夹座4一出线座5-上胶座

6一下胶座7-熔丝8-瓷底座返回图1-25开关的图形符号(a)中极开关

(b)双极开关

(c)极开关

(d)带熔断器的份极开关返回图1-26HZ10系列组合开关外形和内部结构图(a)外形(b)内部结构1-接线柱2-绝缘杆3-手柄4-转轴5-弹簧

6-凸轮7-绝缘垫板8-动触片9-静触片返回图1-27HZS系列组合开关的型号组成与含义返回图1-28按钮的结构示意图(a)外形

(b)内部结构1,2-动断静触点

3,4-动合静触点

5-桥式动触点

6-按钮帽

7-复位弹簧返回图1-29按钮的图形符号(a)动合触点(常开触点)(b)动断触点(常闭触点)(c)动合、动断触点返回图1-30按钮的型号组成返回图1-31行程开关外形示意图(a)按钮式

(b)单轮转式(C)双轮旋转式返回图1-32行程开关的内部结构示意图1-顶杆2-复位弹簧

3-触点弹簧4-动断触点5-动合触点返回

图1-33行程开关的图形符号(a)动合触点

(b)动断触点返回图1-34行程开关的型号组成返回第二章

电气控制线路的基本环节2.1电气控制系统图2.2三相异步电动机的直接启动控制电路2.3三相异步电动机降压启动控制电路2.4三相异步电动机制动控制线路2.5三相异步电动机转速控制2.1电气控制系统图本章概述在各种生产机械设备控制系统中，它们大都以电动机作为动力源来进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电接触器控制方式，又称电气控制。电气控制线路是把各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件，用导线按一定方式连接起来组成的控制线路。它的作用是实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制，实现对拖动系统的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。下一页返回2.1电气控制系统图由于生产设备多种多样，控制线路千差万别，但是，无论哪一种控制线路，都是由一些比较简单的基本控制环节组合而成的。因此，只要对控制线路的基本环节以及对典型线路进行剖析，由浅入深、由易到难地加以认识，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握电气控制线路的分析阅读方法和设计方法。本章主要介绍三相异步电动机的启动、调速、制动的基本控制线路和一些典型控制线路。上一页下一页返回2.1电气控制系统图教学目标1.熟悉电气控制系统图。2.掌握三相异步电动机的直接启动控制电路。3.掌握三相异步电动机降压启动控制电路。4.熟悉三相异步电动机制动控制线路。5.了解三相异步电动机转速控制。电气控制线路的表示方法有电气原理图、电器布置图和电气设备安装接线图等。电气控制系统图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气制图应根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制。下一页返回上一页2.1电气控制系统图一、电气控制图中的图形符号和文字符号电气控制系统图中，电器元件的图形符号和文字符号必须有统一的标准。国家标准局参照国际电工委员会(IEC)颁布的标准，制定了我国电气设备国家标准:GB/T4728-2000《电气图用图形符号》及GB6988-1997《电气制图》和GB7159-1987《电气技术中的文字符号制定通则》。规定从2001年1月1日起，电气控制系统图中的文字符号和图形符号必须符合最新的国家标准。上一页下一页返回2.1电气控制系统图二、电气原理图电气原理图表示电气控制线路的工作原理以及各电器元件的作用和相互关系。绘制电气原理图的目的是便于阅读和分析控制线路。电气原理图应依据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。下面以图2-1所示的某机床的电气原理图为例，来说明电气原理图的规定画法和应注意的事项。上一页下一页返回2.1电气控制系统图1.绘制电气原理图时应遵循的原则(1)电气控制线路分为主电路和控制电路主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件，一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小，辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。主电路用粗线画出，控制电路用细线画出。一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。上一页下一页返回2.1电气控制系统图(2)电气控制线路中，同一电器的各导电部件(如线圈和触点)常常不画在一起，但要用同一文字表示为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KM1、KM2文字符号区别。(3)电气控制线路中的全部触点都按“常态”绘出“常态”是指接触器、继电器等线圈未通电时的触点状态;按钮、行程开关没有受到外力时的触点状态;多位置主令电器的手柄置于“零位”时的各触点状态。上一页下一页返回2.1电气控制系统图(4)电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90°，但文字符号不可倒置。2.图面区域的划分图纸上方的1,2,3,…数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析，从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。图区编号上方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能,以利于理解全部电路的工作原理。图区编号在简单电路中也可省略。上一页下一页返回2.1电气控制系统图三、电器元件布置图电器元件布置图中绘出机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，为机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。电器元件布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图上，或将控制柜、操作台的电器元件布置图分别绘出。绘制布置图时机械设备轮廓用双点画线画出，所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘出其简单的外形轮廓。上一页下一页返回2.1电气控制系统图四、电器安装接线图接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维护和故障处理，它表示在设备电控系统各单元和各元器件之间的接线关系，并标注出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等。实际应用中通常与电路图和位置图一起使用。图2-2是根据图2-1机床电路图绘制的接线图。图2-2中标明了该机床电气控制系统的电源进线、用电设备和各电器元件之间的接线关系，并用虚线分别枢出电气柜、操作台等接线板上的电器元件，画出虚线枢之间的连接关系，同时还标出了连接导线的根数、截面积和颜色，以及导线保护外管的直径和长度。上一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路电动机接通电源后由静止状态逐渐加速到稳定状态的过程称为电动机的启动。直接启动又叫全压启动，它是通过开关或接触器将额定电压直接加在电动机的定子绕组上，使电动机运转。这种方法的优点是所需电气设备少，电路简单;缺点是启动电流大。一般规定，三相异步电动机的功率低于10kw可以直接启动;如功率大于10kw，应采用降压启动。下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路一、电动机单向运转控制电路1.点动控制所谓点动控制，是指按下按钮，电动机就得电运行;松开按钮，电动机就失电停转。这种控制方法常用于电动葫芦的起重电动机控制和车床的快速移动电动机控制。由图2-3(a)可看出，点动控制线路是由三相刀开关Q、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM,电动机M组成。其中，三相刀开关Q是电源开关，熔断器FU作短路保护用，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触点控制电动机M的启动与停止。线路的工作原理如下。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路合上电源开关Q，按下按钮SB，使接触器线圈KM得电，接触器KM的三对动合触点闭合，电动机M通电启动运转。松开按钮SB，接触器KM线圈失电，接触器的主触点断开，电动机M断电停转。

图2-3(a)点动接线示意图是用近似实物接线图的画法表示的，看起来比较直观，初学者易学易懂，但画起来却很麻烦，特别是对一些比较复杂的控制线路，由于所用电器较多，画成接线示意图的形式反而使人难懂，很不实用。因此，通常都画成图2-3(b)所示的电气原理图。原理图在设计部门和生产现场得到广泛应用。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路2.连续控制如果要使上述点动控制线路中的电动机连续运行，启动按钮SB必须始终用手按住，这显然是很不方便的。为了实现电动机的连续运行，需要用接触器的一个动合辅助触点并联在启动按钮的两端;为了可以使电动机停止转动，在控制电路中需串联一个停止按钮，连续控制线路如图2-4所示。连续控制线路的原理如下。合上电源开关Q。按下启动按钮SB2→KM因线圈通电而吸合→KM动合辅助触点闭合(自锁)，KM主触点闭合→电动机M运转。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路这时即使松开SB2，接触器KM线圈仍能通过与SB2并联的触点(已处于闭合状态)得电，让电动机M保持工作状态。当启动按钮松开后，控制电路仍能保持接通的线路，叫做具有自锁的控制线路。与启动按钮SB2并联的KM动合辅助触点叫做自锁触点。按下停止按钮SB1→KM线圈断电→KM动合辅助触点断开，KM主触点断开→电动机M停转。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路在图2-4的控制线路中有以下几项保护功能。(1)欠压保护电动机运行时，当电源电压下降时，电动机的电流就会上升，电压下降越严重，电流上升得就越高，这样就会烧坏电动机。在具有自锁的控制线路中，当电动机运转时，若电源电压降低(一般在工作电压的55%以下)时，接触器的磁通则变得很弱，电磁铁吸力不足，衔铁在反力弹簧的作用下释放，自锁触点断开，失去自锁，同时主触点也断开，电动机停转，得到了保护。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路(2)失压保护电动机运行时，遇到电源临时停电，在恢复供电时，如果未加防范措施而让电动机自行启动，很容易造成设备及人身事故采用了自锁控制线路后，由于自锁触点和主触点在停电时已一起断开，这样控制电路和主电路都不会自行接通。在恢复供电时，如果没有按下启动按钮SB2,电动机就不会自行启动。这种在突然断电时能自动切断电动机电源的保护为失压(或零压)保护。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路(3)短路保护FU1对主电路进行短路保护，FU2对控制电路进行短路保护。当电路发生短路时，熔断器断开，从而保护线路。(4)过载保护电动机在运行中，如发生过载、断相或频繁启动都可能使电动机的电流超过额定值，但这时的电流又不足以使熔断器熔断。如果长期这样运行，将会引起电动机过热，绝缘损坏，造成电动机的使用寿命缩短，严重时会烧坏电动机。在图2-4的控制线路中，安装了热继电器FR，当电动机长期过载运行时，热继电器动作，串联在控制电路中的动断触点断开，切断控制线路，接触器KM的线圈断开，主触点断开，电动机M便停转。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路3.点动、连续控制在实际工作中，经常要求控制线路既能点动控制又能连续控制。图2-5为点动与连续控制线路，当按下复合按钮SB3时，其动断触点断开，防止自锁;其动合触点闭合，KM线圈得电，电动机M启动运转。当松开SB3，其动合触点先复位(断开)，动断触点后复位(闭合)，这样确保KM线圈失电，电动机M停转，因此，SB3为点动控制按钮。当按下SB2时，为连续运行，其原理与图2-4相同。点动控制和连续控制的区别是控制线路能否自锁。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路4.多地控制有些机械设备，特别是大型机械设备，为了操作方便，常常需要在两个地点进行同样的操作。图2-6为两地控制线路，其中SB11,SB12为安装在甲地的启动按钮和停止按钮;

SB21和SB22是安装在乙地的启动按钮和停止按钮。线路的特点是:两地的启动按钮SB11和SB21要并联在一起;停止按钮SB12和SB22要串联在一起。这样可以在甲、乙两地分别启、停同一台电动机，方便操作。对三地或多地控制，只要把各地的启动按钮并联在一起，停止按钮串联在一起，就可实现。

显而易见，多地控制的原则是:动合触点要并联，动断触点要串联。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路5.顺序控制在机械设备中，有时需要按一定的顺序对多台电动机进行启、停操作。例如，铣床上要求主轴电动机转动后，进给电动机才能启动，像这种要求一台电动机启动后另一台才能启动的控制方式，称为电动机的顺序控制。图2-7为两台电动机M1和M2的顺序控制线路。

图2-7(a)为主电路。采用图2-7(b)控制线路的特点是M1启动后M2才能启动，M1和M2同时停止。在控制线路中，将接触器KM1的动合触点串入接触器KM2的线圈电路中，这就保证了只有KM1线圈接通，M1启动后，M2才能启动。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路当按下SB2，接触器KM1线圈得电，M1启动，同时串联在KM2线圈电路中KM1的动合触点闭合，KM2线圈电路才有可能接通。这时再按下SB3,KM2得电，M2才启动。当

M1和M2在运行时，按下停止按钮SB1,电动机M1和电动机M2同时断电停转。采用图2-7(c)的控制线路的特点是按下SB2,M1启动后，再按SB4,M2才能启动，M1和M2可单独停止。图2-7(c)的控制线路与图2-7(b)控制线路相比，主要区别在于KM2的自锁触点包括了KM1联锁触点，当KM2因线圈得电吸合，KM2的自锁触点自锁后，KM1对KM2失去了控制作用，SB1和SB3可以单独使KM1和KM2线圈断电，使电动机M1和电动机M2单独停转。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路二、三相异步电动机的正反转控制电路很多机械设备的运动部件都需要正反向工作，例如铣床的主轴要求能改变旋转方向，工作台要求能往返运动，磨床的砂轮架要求能升降等，这种需求可由控制电动机的正反转来实现。因为改变输给电动机的三相电源相序，就可改变电动机的旋转方向，所以正反转控制的实质是分别控制两个方向的单向运转电路。简单的控制线路是应用倒顺开关直接使电动机作正反转，但这只适用于电动机容量小、正反转不很频繁的场合，常用的是接触器控制的正反转控制线路。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路1.接触器联锁正反转控制图2-8(a)、(b)所示的接触器联锁正反转控制线路，采用了两个接触器KM1和KM2,

分别控制电动机的正转和反转。从图2-8(a)主电路可以看出，这两个接触器主触点所接通的电源相序不同，KM1按L1、L2、L3相序接线，KM2则按L3、L2、L1相序接线，所以能改变电动机的转向。相应地它有两条控制电路:由按钮SB2和线圈KM1等组成正转控制电路;由按钮SB3和线圈KM2等组成反转控制电路。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路从异步电动机的控制电路上看，主触点KM1和KM2绝不允许同时闭合，否则将造成电源两相短路。为了保证只有一个接触器得电和动作，在KM1控制电路中串接了KM2的动断辅助触点，在KM2控制电路中也串接了KM1的动断辅助触点。当接触器KM1得电动作时，因动断辅助触点KM1分断，使接触器KM2不能得电。同样，当接触器KM2得电动作时，因动断辅助触点KM2分断，使接触器KM1不能得电。只有接触器KM1失电复位后，接触器KM2才有条件得电;同样，只有接触器KM2失电复位后，接触器KM1才有条件得电。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路这种相互制约的作用称为联锁(或互锁)，所用的动断辅助触点称为联锁触点(或互锁触点)，因联锁的双方为接触器，故这种控制方式称为接触器联锁。接触器联锁正反转控制线路动作原理如下合上开关Q。按压SB2→KM1线圈得电→KM1主触点闭合，KM1自锁触点闭合、联锁触点断开(切断反转控制电路)→电动机正转启动。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路按压SB1→KM1线圈断电→KM1主触点断开，KM1自锁触点断开、联锁触点闭合(为接通反转控制电路做好准备)→电动机停转。按压SB3→KM2线圈得电→KM2主触点闭合，KM2自锁触点闭合、联锁触点断开(切断正转控制电路，使KM1线圈不能得电)→电动机反转启动。接触器联锁的优点是安全可靠。如果发生一个接触器主触点烧焊的故障，因它的联锁触点不能恢复闭合，另一个接触器不可能得电而动作，从而避免了电源短路的事故。它的缺点是:要改变电动机的转向，必须先按停止按钮，再按反转启动按钮，这样虽然对保护电动机有利，但操作不够方便。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路2.双重联锁的正反转控制如果增设按钮联锁，就可克服上述操作不便的缺点。图2-8(c)为双重联锁正反转控制线路，它改用复合按钮SB2,SB3，将正转启动按钮SB2的动断触点串接在反转控制电路中，同样将反转启动按钮SB3的动断触点串接在正转控制电路中，图中虚线相连的为同一按钮的另外一对动合触点。这样便可以保证正反转两条控制电路不会同时被接通。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路双重联锁的正反转控制线路动作原理如下合上开关Q。按下SB2，其动断触点先行切断KM2反转控制电路，电动机停转;紧跟着其动合触点闭合，接通正转控制电路，使接触器KM1得电动作，电动机正转。按下SB3，其动断触点先行切断KM1正转控制电路，电动机停转;紧跟着接通反转控制电路，使电动机反转这样，要改变电动机的转向，只要按一下相应的按钮即可.这种线路兼有接触器联锁和按钮联锁的优点，操作方便、安全可靠，且反转迅速，在机床设备中应用广泛。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路3.自动往返控制线路自动往返控制线路是按照工作机械的某一运动部件的行程或位置的变化来进行控制的电路.行程控制靠限位开关来实现。机械设备中例如龙门刨床、导轨磨床的工作台、动力头滑台和高炉的加料设备等均需要在一定的距离内能自动往复不断循环，以使工件能连续加工。图2-9所示为自动往返控制线路，从图下方工作台自动往返示意图可知，在机床床身上装有四个行程开关:SQ1和SQ2,用来实现工作台的自动往返，SQ3和SQ4，用来作两端的极限位置保护。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路在工作台边上装有挡铁，挡铁1只能和SQ1,SQ3碰撞，挡铁2只能和SQ2,SQ4碰撞。挡铁碰上行程开关后，工作台能停止并换向，这样就使工作台做往复运动。往返行程可通过移动挡铁在工作台上的位置来调节，挡铁间的距离增大，行程就长，反之行程就短。

SQ1和SQ2的作用相当于正转和反转复合按钮，按钮SB2和SB3做正向和反向启动用。SQ3和SQ4的作用是:当换向用的行程开关SQ1,SQ2失灵，工作台越过限定位置时，挡铁就碰撞SQ3或SQ4,SQ3或SQ4的动断触点切断控制线路，迫使电动机停转，防止工作台因超出极限位置而发生事故。SB1为停止按钮。上一页下一页返回2.2三相异步电动机的直接启动控制电路由上述控制情况可以