电工学10.ppt

1、第10 章 继电接触控制系统,10.2 常用低压控制电器,10.3 常用继电接触控制线路,10.1 概述,10.1 概述,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。,实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。,本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控制环节和保护环节的典型线路。,手动电器,自动电器,刀开关 按钮 ,熔断器 接触器 继电器 ,热继电器 时间继电器 ,10.2 常用低压控制电器,常用低压电器,1 刀开关,常见的手动电器，用来接通或分断电路，一般作电源隔离开关。,文字符号：Q(que

2、nch),控制对象： 380V，5.5kW 以下小电机,作用：可实现短路、过载、失压保护。,自动空气断路器（自动开关）,工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。,2 熔断器,作用：用于低压线路中的短路保护。,结构：核心部分是熔体，由电阻率 较高，易熔的合金制成。,熔断器,动作原理：熔体与被保护的电路串 联，当短路或严重过载 时，通过熔体的电流过 大，熔体因过热而熔化 断裂，达到切断电路， 保护用电设备的目的。,当用电设备发生短路故障时能自动切断电路。,一种短路保护电器。,熔体额定电流 的选择：,2. 空载电机,3 按钮,手动切换电器，常用于接

3、通和断开控制电路。但它与刀开关有区别。,结构,外形,文字符号： SB (Switch Button),是一种利用电磁铁的电磁吸力来操作的电磁开关,用于频繁地接通和分断带有负荷的电路。,4 接触器,实物照片,五个常开触点 两个常闭触点,结构示意图,常闭 触点,常开 触点,线圈,静铁心,动铁心,文字符号： KM (Magnetism),线圈串联在控制电路中,用于主电路，流过大电流 (需加灭弧装置),用于控制电路，流过小电流,属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,功能：频繁地接通和分断带有负荷的电路； 失压 (或欠压)保护。,接触器,衔铁,弹簧,电机,接触器动作原理,铁芯,常开,线圈,常闭,主触

4、点,辅助触点,电源,接触器,5 继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。,是根据控制量信号的变化使触点接通或断开的一种控制电器。,按工作原理分：电磁式、感应式、机械式、电动式、 热力式、电子式,按动作信号分：电流继电器、时间继电器、速度继电 器、温度继电器、压力继电器,外形,结构,热继电器,是一种过载保护 (热保护)电器。,结构：热继电器主要由发热元件和热开关组成。,结构示意图,热元件环绕在膨胀系数不同的双金属片上，接入主电路中。热开关为常闭触点，串

5、联在控制电路中。,扣板,文字符号： KH,双金属片,发热元件,常闭触点,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触点断开。,动作原理,动画,热惯性 KH不能作短路保护。在电机启动或短时小量过载时， KH不动作。,注意,功能：过载保护,热继电器,根据延时的方式不同，可分为电磁式、空气式及电子式等时间继电器。,时间继电器,是根据时间的变化信号使触点接通和断开的一种控制电器。从得到输入信号(线圈通电或断电)起，它的触点要经过一段预先整定好的时间才动作，这一段时间，称为延时。,适用于定时控制。,时间继电器有通 电延时和断电延时

6、两种,文字符号：KT,空气式时间继电器,结构示意图,通电延时时间继电器,图形符号：,阻尼铜套,衔铁,直流电磁式时间继电器,工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触点改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。,断电延时时间继电器,用于自动往返控制或限位保护等。,结构示意图,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,外形,行程开关(限位开关),10.3 常用继电

7、接触控制线路,在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。,原理图绘制原则及读图方法：,1. 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。,2. 控制线路由主电路(被控制负载所在电路)和控制 电路组成。,3. 属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和 触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同 的电路中，但必须标注相同的文字符号。,4. 所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下 的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。,5. 与电路无关的部件（如铁心、支架、弹簧等）在 控制电路中不画出。,分析和设计控制电路时应注意以下几点：,使控制电路简单，电器元件少

8、，而且工作又要准 确可靠；,尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路；,必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。,电动机的保护,短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。 通常采用熔断器 FU和过流继电器等。,过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。 常采用热继电器KH保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。,电动机工作时，欠压引起电流增加甚至 使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人

9、身或设备故障。 常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。,1 电动机点动控制,接线图,按下按钮，电机运转，松开按钮 ， 电机停转。,点动控制原理图,动作过程：,控 制 电 路,主 电 路,合上刀开关Q,注意：对同一电器的线圈、触点要用同一文字符号表示。,电动机的保护,因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。,短路保护,通常采用熔断器 FU和过流继电器等。,2 电动机单向连续运转控制,按下启动按钮，电机运转； 松开启动按钮，电机仍运转； 按下停止按钮，电机停转。,控 制 电 路,停车按钮,启

10、动按钮,过载保护,单向连续运转控制 接线图,停止,启动,自锁辅助触点,KM,SB2,停止按钮,单向连续运转控制原理图,启动 按钮,热继电器：过载保护,自锁触点,失压保护,熔断器：短路保护,零压（失压）保护,当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机即自动从电源切除。,方法：采用继电器、接触器控制,采用继电器、接触器控制后，电源电压85%时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而发生意外事故。,KM,合上开关Q,起动,控制原理,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，,通电,转动,KM,转动,KH,KM,.,.,KM,SB1,S

11、B2,.,.,控制电路,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,松开起动按钮SB2,自锁,连续运转,通电,KM,通电,转动,KM,KH,KM,.,.,KM,SB1,SB2,.,.,控制电路,停转,断电,自锁取消,停车,按下停止按钮SB1,KM,SB2,KM,SB1,KH,KH,动作过程：,合上刀开关Q,动画,KM,SB1,KM,SB2,KH,热继电 器触点,加一个或三个热元件是否也可以？,思考,3 电动机正反转控制*,只要将电动机与电源相连的三根导线，任意对调两根，就可实现电动机反转。,具体控制由 两个交流接 触器KMF和 KMR完成。,在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用

12、，称为“互锁”（联锁）。,为避免正、反转接触器同时工作造成主电路短路，要在控制电路中加互锁。,该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。 SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成主电路短路。,3,M,KH,FU,正转触点,KMF,.,KMR,KH,Q,KMF,正转接触器,正转按钮,反转接触器,反转按钮,反转触点,L1,KMF,FU,Q,KH,L2,L3,KMR,KMF,SB1,KMF,SBF,KMR,互锁,利用接触器的触点实现联锁控制-电气联锁,缺点： 改变转向时必须先按停止按钮。,解决措施：在控制电路中加入机械联锁。,M 3,加互锁,动画,KMF,SB1,KMF,SBF,KH,KMR,

13、KMR,KMR,KMF,双重互锁的正反转控制电路,电气联锁,利用复合按钮触点实现的联锁控制称为机械联锁,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,当电机正转时， 按下反转按钮SBR,先断开,断电,闭合,通电,闭合,闭合,电机反转,电机由正转到反转,小结：电动机正反转控制电路图,互锁的作用：使正转接触器KMF和反转接触 器KMR不能同时工作，避免主 电路短路。,自锁的作用：保持电动机连续运转。,注意：对同一个电器的线圈、触点要用同一文字符 号表示，如KMF、KMR、KH等。, 保护措施：熔断器FU实现短路保护； 热继电器KH实现过载(热)保护； 接触器KM实现失压(或

14、欠压)保护。,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思考,不能点动！,点动 + 连续运行,点动用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。,4 既能点动又能连续工作的控制电路,方法一：用复合按钮,主电路,控制电路,SB1：停车 SB2：连续运行 SB3：点动,复合按钮,按下SB3,电机运转,点动时：,自锁触点不起作用,后闭合,先断开,闭合,通电,先断开,后闭合,断开,断电,松开SB3,电机停转,实现点动,方法二：加中间继电器（KA）,SB1：停车 SB2：连续运行 SB：点动,主电路,控制电路,两台电机，要求 M1启动后才能启动M2,5 电动机的顺序控制,主电路,控制电路,M1 3,两电机各自

15、 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。,KM1,两台电机，要求M1先启动后，M2延时自行启动。,6 多地控制,例如：两地同时控制一台电机。,为实现多地控制，控制电路中必须有多组按钮。,各启动按钮并联；各停止按钮串联。,自动往返运动：,控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。,7 行程控制,能正向运行也能反 向运行 2. 到位后能自动返回,STb,STa,1,2,按SBF时,(常闭断开，常开闭合),KMF断电,KMR通电,自动往返运动：,挡块,行程开关,课 堂 讨 论,讨论题1 电机的正反转控制主电路,KMR,KMF,FU,Q,KH,有问题吗

16、？,正反转控制接线要点是什么？,讨论题2 电机的正反转控制主电路,KMR,KMF,FU,Q,KH,设接触器线圈电压为380V，如何引出控制电路电源线？,正反转控制线路,KH,FU,Q,.,.,.,.,.,.,KMF,KMR,SB1,SBF,KMF,SBR,KMR,KMR,KMF,KMR,讨论题3 下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误，请改正之。,例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,起动：,通电

17、,通电,闭合,闭合,SB,KM1,KH1,起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。,停止：,断电,断电,断开,断开,本章要求： 1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。 熟练掌握各控制电器的图形符号和文字符号。 2. 熟练掌握电动机点动、单向连续运转和正反 转控制线路。 3. 掌握自锁、联锁的作用和方法。 4. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 5. 掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。 能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单 的控制电路。,1. 控制线路图上所有电器，必须按国家统一符号标 注，按未通电状态表示，并且同一个电器的线圈、 触点不论在什么位置都用相同