第6章 继电器接触器控制电路常用线路及应用

1、,一、启动控制线路及保护装置,三、点动控制线路,二、正反转控制线路,四、多电动机的连锁控制线路,五、多点控制线路,6.2 继电器-接触器自动控制的基本线路,六、顺序（程序）控制线路,七、多速异步电动机的基本控制线路,“启-保-停”电路,一、启动控制线路及保护装置,自锁的概念,保护的概念, 启动 全压运行 停止 保护功能,分析线路 工作原理：,自锁触点,停止按钮,过载保护,欠(零)压保护,启动,保持 (运行),停止,短路保护,起动按钮,短路保护,过载保护,电动机保护 类型：,失压保护：加接触器、中间继电器,短路保护：加熔断器,过载保护：加热继电器,联锁保护：,电气联锁,机械联锁,零压（或欠压）保

2、护 作用：防止因电源电压的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，设备自动启动运行而可能造成的机械或人身事故。,例1、利用接触器作欠(零)压保护,A,B,C,KM,FU,Q,主 电 路,压保护 Self-sealed and Low-voltage Protection,例2、电压继电器作为零压保护元件,互锁保护：保护一个电器通电时，另一个电器不能通电，若需后者通电，则前者必须先断电的一种保护。,I,零励磁保护：防止直流电动机在没有加上励磁电压时，就加上电枢电压而造成机械“飞车”或电动机电枢绕组烧坏的一种保护。,空气开关 (短路保护),电枢,励磁,直流电源2,直流

3、电源1,共地端,欠电流继电器,反向续流,长期过载保护：防止电动机在超负载长期运行时电气设备发热、温度升高而导致电动机超过允许温升而损坏的一种保护。,过载保护：加热继电器 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。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。,二、正反转控制线路,互锁的概念,(参见P157),电气互锁,机械互锁,（双重互锁）,电气互锁,可能 电源短路,存在什么问题？,还有问题吗？,操作繁锁,二、正反转控制线路,三、点动控制线路,比较各线路的特点,(参见P158),不完全可靠(KM释放过缓，SB3闭合过快，会使KM继续自锁而继续长动),存在什么问题？,还有问

4、题吗？,较合理,操作不太方便(多一选择按钮),四、多电动机的连锁控制线路,1、两电动机的互锁控制,(参见P159),1M-润滑油泵电动机 2M-主传动电动机。 要求：润滑油泵工作后，保证轨道有足够的润滑油后，才允许龙门刨床工作台启动工作。 实质：当1KM动作后，2KM才能动作。,1M-主轴电动机 2M-进给电动机。 要求：进给系统只有在主轴旋转后才能开始工作（避免刀具损坏）和两者能同时停车。且主轴旋转时进给系统可以单独停车。 实质：当1KM动作后，2KM才能动作。,四、多电动机的连锁控制线路,1、两电动机的互锁控制,(参见P159),1M-主轴电动机 2M-进给电动机。 要求：进给系统只有在主

5、轴旋转后才能开始工作。且只有在进给系统停车后，才允许主轴停止旋转。 实质：1KM和2KM相互制约。,1M-横梁电机(刀架进给电机) 2M-工作台电机(刀架快速移动电机)要求：两者不能同时工作。 实质：当1KM动作后，2KM不允许动作，反之亦然。,QB1/QB2处于位置：联合控制 QB1处于位置 ：KM2单独工作 QB2处于位置 ：KM1单独工作,2、联合控制和分别控制,3、集中控制和分散控制,SB5、SB6:远程集中控制 SB1-SB4：分散控制,五、多点控制线路,各启动按钮常开触点并联，各停止按钮常闭触点串联,六、顺序控制线路,双速电动机的定子绕组的联接方式常有两种： 接法一：绕组从三角形改

6、成双星形，如下图(a)所示的连接方式转换成如图(c)所示的连接方式; 接法二：另一种是绕组从单星形改成双星形，如图(b)所示的连接方式转换成如图(c)所示的连接方式， 原理：这两种接法都能使电动机产生的磁极对数减少一半即电动机的转速提高一倍。,七、多速异步电动机控制线路,七、多速异步电动机控制线路,QB1:三角形连接-低速运行 QB2:双星形连接-高速运行,当按下起动按钮SB2，主电路接触器KMl的主触头闭合，电动机三角形连接，电动机以低速运转；同时KA的常开触头闭合使时间继电器线圈带电，经过一段时间(时间继电器的整定时间)，KMl的主触头断开，KM2、KM3的主触头闭合，电动机的定子绕组由三

7、角形变双星形，电动机以高速运转。,6.3.1 按行程的自动控制-行程开关,6.3 生产机械中常用的几种自动控制方法,6.3.2 按时间的自动控制-时间继电器,6.3.3 按速度的自动控制-速度继电器,6.3.4 按电流的自动控制-电流继电器,按行程的自动控制-根据生产机械要求的运动位置通过行程开关发出信号，再经过控制电路中的继电器和接触器来控制电动机的工作状态。 行程开关：又称限位开关, 可以完成行程控制或限位保护。按钮式和滑轮式。 微动开关：控制准确度高，体积小、重量轻、工作灵敏，能瞬时动作。 接近开关：无触点行程开关，寿命长、操作频率高、动作迅速可靠。常用高频振荡型。,6.3.1 按行程的

8、自动控制,工作过程：它的工作原理和按钮相同，分为带常开触点和常闭触点。外力作用下触点动作，外力消失后复位；或保持此状态，反方向力量作用下再复位。 与按钮的区别：外力不是手指的按压，而是利用生产机械运动部件的挡块碰压而使触点动作。,双轮旋转式按钮式 单轮旋转式,行程开关,微动开关,又称接近传感器,接近开关,高频振荡型接近开关(Inductive sensor) ： 由检测元件检波单元放大单元整型单元和输出单元等组成。这种传感器内部安装的检测元件是由检测线圈和高频振荡器组成加电后检测线圈产生一个交变的电磁场当金属物体接近电磁场时金属表面的磁通密度发生变化而产生感应电流涡流涡流产生的磁通总是与检测线

9、圈的磁通方向相反。由于涡流的作用使检测线圈能耗增加品质系数下降振幅降低以至振荡器停振。反之当金属物件远离这个作用区时振荡器又开始振荡。检测电路检测到振幅器的状态变化后转换为一个开关量讯号。 用于检测：金属,电容式接近开关(Capacitive sensor) ： 电容式接近开关将数百kHz数MHz的高频振荡电路一部份引出到检出电极板，由电极板产生高频磁场，若有物体接近时，则物体表面和检出电极板表面起分极现象，而使得整体电容量增加或减少，因此由电容量变化可间接推算出移动物或被感测物之运动量或位置变化，此类型感测物可以是金属、塑胶、液体、木材等。 用于检测：用以检测各种导电或不导电的液体或固体。,

10、光电式接近开关(Photoelectric sensor) ： 广泛定义也称光电感测器，它的种类相当多，其中扩散反射型光电近接与一般近接架构较相同，感测器内建光源电路，利用光发射器藉由物体表面反射回来的光量强度，来判断物体有无，此类型感测器不需反射板，虽然检出距离设定容易，不过缺点很多如：感测距离短、检出精度不一、感测物体背景需考量、检测感度调整、两个光电近接装置过近容易产生干涉误动作等。 用于检测：用以检测不透光物体,磁气型接近开关(Magnetic sensor) ： 它的原理和磁簧开关原理相同，感测器内磁簧管是由二片铁性簧片，平行放置重叠形成一间隙，这两片细长扁平簧片会镀上贵金属以确保其

11、最佳功能，贵金属一般是使用铑或金，这两片簧片是被完全密封在一支充入惰性气体之玻璃管上，当有磁场接近时(一般是用永久磁铁)，磁性足够大时就会相吸，接点将从OFF至ON，此磁簧管构造上没有机械式零件或电子零件，因此不会有卡住或电路损坏等不良发生，接点寿命可每次精确且高速作动达数百万次，此类型感测器通常为一组(感测器与磁铁)，最常用在门窗开关检测。 用于检测：用以检测导磁或不导磁金属。,霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断

12、。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 用于检测：用以检测不透过超声波的物质。,举例：自动往复控制线路,线路 工作原理 启动 稳定运行 状态改变 再稳定运行 停止 保护功能,时间继电器 定时类型：,钟表式,空气式,电子式,阻容式 数字式,。,6.3.2 按时间的自动控制-时间继电器,空气式时间继电器的工作原理,常开触头 延时闭合,常闭触头 延时打开,时间继电器触头类型,断 电 式,常闭 断电后 延时闭合,常开 断电后 延时断开,通 电 式,瞬 时 动 作,延 时 动 作,常闭触点,常开触点,常开 通电后 延时闭合,常闭 通电后 延时断开,KM,FU,QS,FR,A,x,B,y,C,z,主电路

13、,定时控制例一： 电机的Y起动,KM-,KT,KT,KM-Y,KM-Y,KM-,KM-,KT,KM-,Y 起动控制电路,FR,控制要求： 1. M1 起动后，M2才能起动 2. M2 可单独停,定时控制例二：顺序控制,顺序控制电路（1）： 两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。,FU,控制电路,顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,KM1,SB1,SB2,KT,FR,KM1,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,不可以！ 继电器、 接触器的线 圈有各自的 额定值， 线圈不能串 联。,当按下起动按钮SB2，主电路接触器KMl的主触头闭合，电动机三角形连接，电动

14、机以低速运转；同时KA的常开触头闭合使时间继电器线圈带电，经过一段时间延时，KMl的主触头断开，KM2、KM3的主触头闭合，电动机的定子绕组由三角形变双星形，电动机以高速运转。,定时控制例三：双速电动机控制线路,时间和行程控制举例(机床切削控制),要求：实现切削时，要求刀具切削到终点（2ST）时，停留一段时间再退回。,速度继电器：又称为反接制动继电器。它的主要用于笼型异步电动机的反接制动控制。,6.3.3 按速度的自动控制,速度继电器的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转

15、矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触点，使常闭触点断开、常开触点闭合。当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触点也复原。,速度控制的基本线路 交流异步电动机反接制动线路,注意： (n)速度继电器KS的触点在转速高时动作，转速低时恢复常态。,FU2,KM1,KM2,FU1,FR,KS,可逆运行的反接制动,能耗制动,按时间控制,KT,KM1,KT,KM1,KM1,FR,KM2,KM2,FU2,SB1,KM2,SB2,FR,SB1,SB2,KM1,KM1,KM2,KM2,KM1,KM2,KS,按速度控制,KM1,FU,QK,KM2,KM2,KM2,电流继电器

16、(KA), 欠电流（I时，触点动作）,6.3.4 按电流的自动控制,为何用复合按纽？ 无复合按钮，若KA的触点稍滞后断开，则KM接通，会使KMA又失电， 且KM也失电，无法启动。 电器通断时的动作滞后时间（由于电磁惯性、机械惯性等），这是要考虑的“冒险”现象。,继电器-接触器控制线路举例：,例1、顺序起动控制线路, 顺序起动（MI-M2） 单独停止, 顺序起动（MI-M2） 顺序停止 （MI-M2）, 顺序起动（MI-M2） 逆序停止（M2-M1）,连锁的概念,不可以 ! 两电机各自要有独立 的电源；这样接，主触头 （KM1）的负荷过重。,KM1,SB2,KM2,KM1,SB3,SB1,主电路

17、,控制电路,FR,例2、反接制动控制电路,KM1,R,KM2,KM1,改变相序,例3、运料小车的控制,设计一个运料小车控制电路，控制要求如下： 1. 小车起动后，前进到A地。然后做以下往复运动： 到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。 到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。 2. 有过载和短路保护。 3. 小车可停在任意位置。,控制电路,STa 、STb 为A、B 两端的限位开关,KTa 、KTb 为 两个时间继电器,STb,该电路的问题：小车在两极端位置时，不 能停车。,动作过程,SBFKMF 小车正向运行 至A端撞STa KTa 延时2分钟 KMR 小车 反向运行至B端 撞STb KTb 延时2分钟 KMF 小车正 向运行如此往 复运行。,FR,加中间继电器（K）实现任意位置停车的要求,KMF,KMF,KMR,STa,STb,KTb,KMR,KTa,KMR,KMF,STb,SB1,SB2,K,K,SBR,例4：工作台位置控制,起动后工作