接触器继电器控制系统.ppt

1、第二章 继电接触器控制系统,本章重点掌握各种控制电器的作用，原理，符号（图形和文字），以及继电器接触器控制系统的常用基本线路（如正反转、Y-启动）的设计，电气图的画法、内容 温州-甬州高铁事故，自动化程度太高，互锁太多 事故报告, 2.1常用控制电器与执行电器,分类： 按动作性质分： 非自动电器（无动力机构，靠人力或其它外力动作） 如: 急停按钮，刀开关，行程开关，转换开关等，靠人力控制的必要性 温州-甬州高铁事故，自动化程度太高，互锁太多 自动电器（有动力机构，输入控制信号自行动作） 如: 接触器，继电器，自动开关等。 按用途分： 控制电器（实现对电机的控制) 如: 接触器，继电器 保护电器

2、（保护电机) 如: 熔断器，电流、电压继电器，热继电器 执行电器（生产机械中的执行元件) 如: 电磁铁，电磁离合器，电磁夹具等,按电压等级分,低压电器（交流1200V、直流1500V ）（不同教材有不同提法） （ 500V以下） 如：接触器、启动器、低压开关 高压电器（交流1200V以上、直流1500V以上） 如：高压熔断器、高压断路器,2.1.1非自动控制电器（靠人力动作，工作不安全， 无保护功能）,一 刀开关（用作电源开关，不用作开断电机的工作电流） 用于不经常开合的交直流低压电路的通断，文字表示方法：QS,2.动触头,3.静触头,4.接线端,用于切断小电流,用于切断大电流,2.刀夹座 3

3、.断弧刀片,断弧刀片3的作用：将电弧拉长达到快速灭弧的目的,1.动触头,过程：切断电源时，动触头（主刀极）脱离2，3尚未脱离，无电弧产生当动触头拉的足够远时，在弹簧作用下，3脱离2，快速灭弧。,安装和使用时应注意下列事项：,（1）电源进线应接在静触点一边的进线端（进线端应在上方），用电设备应接在动触点一边的出线端。这样，当开关断开时，闸刀和熔丝均不带电，以保证更换熔丝时的安全。,（2）安装时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能 倒装或平装，以防闸刀松动落下时误合闸。,刀开关种类很多，按刀的极数可分为单极、双极和三极；按刀的转换方向可分为单掷和双掷；按灭弧装置的情况可分为带灭弧罩和不带灭弧罩；

4、按操作方式可分为直接手柄操作式和远距离连杆操作式。,二 转换开关（组合开关） 作用与刀开关类似，文字符号：QS,盒式转换开关结构,许多对动触片,动触片,静触片,组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。,图1,图 1 为用转换开关实现三相电动 机起停控制的接线图。,转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。,转换开关用于控制电机正反转时称为倒顺开关,倒序（反转）,触点合断表,是用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(b)

5、 结构,2.1.2 自动控制电器（继电器Relay 、接触器Contactor ）,一.接触器（带负载接通电路）,交流接触器结构图,1 交流接触器,（1）触头 分为主触头和辅助触头，主触头接于主电路中，辅助触头 接于控制电路中。主触头和辅助触头是联动的。 按通电后触头的动作又可分为： 动合（常开）触点（线圈通电时闭合） 动断（常闭）触点（线圈通电时断开）,接触器是利用电磁力来动作的。适用于频繁操作，远距离控制，具有低压保护性能。 分类：交流接触器；直流接触器,两类,电弧会使得触头表面产生氧化膜，氧化膜会使触头表面接触不良,解决的办法：触头采用滚动接触形式,刚接通或欲断开时的位置,工作位置,线圈

6、,辅助触点,铁心,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,弹簧,工作原理：接通电源，线圈得电，铁心被磁化，产生磁力 衔铁被吸引，主触点闭合，辅助触点也相应动作，电动机工作 切断电源，铁心失去磁力，衔铁在弹簧作用回复原位，主触点,断开，电动机停止工作,（2）灭弧 在大气中断开电路时，被断电路电流超过一定数值，断开后加在两触头间隙电压超过一定数值（电压大于12伏，电流几十毫安），则触头间隙间就会产生电弧。 电弧实际是触头间气体在强电场作用下产生的电离放电现象。 产生电弧的游离过程： 热电子发射：触头分断电流时，阳极表面大电流收缩集中，出现炽热 光斑，温度很高，触头表面电子吸收热能，发射到触头间隙，形

7、成自 由电子。 高电场发射：触头开断之初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出 碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电 子，当离子浓度足够大时，空气介质击穿，产生电弧 热游离：电弧中心温度高达10000，导致电弧中的中性质点游离为 正离子和自由电子,电弧的危害 延长了电器断开故障电路的时间 电弧产生的高温使触头表面熔化和蒸发，烧坏绝缘材料 电弧在电动力、热力作用下能移动，易造成飞弧短路和伤人，使事故 扩大。 灭弧方法,电动力灭弧：触头打开时，断口中产生电弧。在电动力作用下，电弧被 拉长，迅速冷却，电弧熄灭。（用于交流接触器） 多断口灭弧法：采用桥式触头（方法同上）,磁吹灭弧

8、 在触头电路中串入一磁吹线圈（用来产生磁场）,当触头开断后产生电弧，把电弧看成电流，从静触头动触头。根据左手定则，电弧被磁场力拉长冷却灭弧。电弧电流越大，吹弧能力越强。（用于直流接触器中）,图27 磁吹灭弧示意图 1次吹线圈 2绝缘套 3铁心 4引弧角 5导磁夹板 6灭弧罩 7动触头 8静触头,纵缝灭弧 栅片灭弧,灭弧栅灭弧,图1。2。14,（3）铁心 为了减少涡流损耗，由硅钢片叠铆而成，端面有分磁环（短路环）。,短路环的作用：使铁心中的磁通产生相位差，电磁力不过零点，避免铁心振动，消除噪音。,（4）线 圈 交流线圈的匝数少，纯电阻大。交流接触器不适宜于极频繁启动、停止的工作场合。 交流接触器

9、不能接在直流 电源中（电阻小，产生电 流大，烧坏绝缘）,简单的接触器控制,A,B,C,M 3,刀闸起隔离作用,自保持,停止 按钮,起动 按钮,特点：小电流控 制大电流。,2 直流接触器,主要用以控制直流电路。 组成部分和工作原理与交流接触器相同。 灭弧：磁吹和纵缝灭弧装置实现。 铁心：由于无涡流存在，用软钢或工程纯铁制成圆形。 适用于频繁启动、停止的场合。,接触器有关符号：,常开,常闭,接触器主要技术参数,额定电压：指主触点的额定工作电压。 直流有：24V、48V、110V、220V、440V 交流有：36V、127V、220V、380V 额定电流：主触点的额定电流。 机械寿命（1000万次以

10、上）与电气寿命（100万次以上） 操作频率：每小时的操作次数 一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h,型号、含义,CJ20,CJX2/ CJ 交流接触器 X 小型 2 设计序号 AC-3使用类别下额定工作电压为380V时的额定工作电流 带机械联锁加N (可逆接触器可逆型接触器是一种用于控制较大功率电机正、反转的机械可逆交流接触器，由两台标准型接触器和一个机械互锁单元构成，集中了交流接触器及倒顺开关的优点，操作简单、安全可靠、成本低，主要用于电机的正反向运转、反向制动、恒定运行及点动操作。) / 常开辅助触头数 常闭辅助触头数,电机使用类别代号 典型用途举例 AC1 无感或微感负载

11、、电阻炉 AC2 绕线式感应电动机的起动、分断 AC3 笼型感应电动机的起动、运转中分断 AC4 笼型感应电动机的起动、反接制动或反向运转、点动 AC5a 放电灯的通断 AC5b 白炽灯的通断 AC6a 变压器的通断 AC6b 电容器组的通断 AC7a 家用电器和类似用途的低感负载 AC7b 家用的电动机负载 AC8a 具有手动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机中的电动机 AC8b 具有自动复位过载脱扣器的密封制冷压缩机中的电动机,型号、含义,CZ,CJX1(3TF)系列交流接触器 DIL 系列交流接触器 M-CL 系列交流接触器 SC 系列交流接触器 CJX5(S-K) 系列交流接触器 S-N

12、系列交流接触器 CJT1系列交流接触器 CJ20系列交流接触器 CJX2(LC1-D)系列交流接触器 施耐德 F4（LA1-D）系列辅助触头组 CJX1(3TB)系列交流接触器 JZC1(3TH)系列接触器式继电器,国产接触器系列有这几个系列，老款的CZ0，直流接触器，CJ10，CJ20，CJ12，CJ16等交流接触器系列，CJX1，CJX2，CJX3，CJX4，CJX5，CJX8，都是后来出的，也算是新款吧，90年代的产品，都是根据施耐德，西门子，ABB，三菱等热销的品种仿制出来的，CJX是国家工业部下发的型号，打这个型号，打自己的品牌，不算假冒，但外观，是和那些产品基本一致的，CJX1，对

13、应的是西门子的3TB，3TF 交流接触器，CJX2是施耐德的LC1，CJX3，这个型号很特殊，以前是沈阳213最先开始用，也是对应的西门子的3TB，3TF，但国内一般都是打CJX1系列，打CJX3的厂家很少，CJX4是天水213的，这个系列是天水专用，以前天水和施耐德有过合作的，施耐德的LC1授权过，好像无锡富士，现在的无锡明达，CJX4就是施耐德的LC1，但和CJX2系列不同，天水213将外观，触点，各个方面进行了重新设计，可以说，国内的接触器，天水213质量不低于施耐德西门子，CJX5是三菱的SK系列，CJX8是ABB的B交流。简单来说，CJX2,和CJX3的区别，一个是施耐德的LC1系列

14、接触器，一个是西门子的3TB系列接触器，你可以上施耐德和西门子的网站看看相应的资料。两者安装尺寸，大小完全不同的。,二、继电器,继电器实质上是一种传递信号的电器，可根据输入的信号达到不同的控制目的。 按反映信号的种类分为：电流、电压、速度、压力、 热继电器 按动作时间分为：瞬时动作、延时动作 按作用原理分为：电磁式、感应式、电动式、电子式、 机械式。,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，可用于主电路； 继电器：广泛用于自动控制电路中，起控制和保护电路或转换盒传递信号的作用。,1、电流继电器和电压继电器,电流继电器：（根据电流信号动作）（KA）

15、 控制线圈电流达到一定值时动作。,特点：匝数少，线径较粗，能通过较大电流 应用：可用于过流保护或欠流保护。 选择：根据电流种类和额定电流大小来选。,特点：匝数多，线径较细，线圈与电源并联 应用：主要作为欠压、失压保护。 选择：根据线路中电压种类和大小来选。,电压继电器： （根据电压信号动作）（KV） 控制线圈电压达到一定值时动作。,2、中间继电器（本质上是电压继电器）,通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,特点：触头多，触头承受电流较大，动作灵敏 应用：,（a)中间继电器外形,电流继电器,过电流继电器实物图,欠电流继电器实物图,3.热继电器：利

16、用电流的热效应而动作,(a) 外形,(b) 结构,串联在主电路中,串联在控制电路中,发热元件,功能：过载保护,热继电器,结构：,I,常闭触头,热继电器实物,热继电器的主要性能参数： （1）热继电器额定电流 热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。 （2）热元件额定电流 热元件整定电流调节范围的最大值。 （3）整定电流 热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流与电动机的额定电流相当，一般取0.951.05额定电流。,继电器在主回路中的连接,继电器的符号,U,U,I,I,自动复位 手动复位,自动复位 手动复位,手动复位,型号、参数,3、位置开关,应用在低压控

17、制电路中，用于实现顺序 控制、定位控制和位置状态的检测。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。 3.1 行程开关（限位开关） 利用运动部件碰撞来发出指令。 实现运动方向与行程大小的控制、 位置保护。,3、位置开关,3.2 接近开关（无触点行程开关） 是以不直接接触方式进行控制的一种位置 开关。应用: 高速计数、测速、检测零件尺寸等。特点：工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高、适应恶劣的工作环境等。,常开（动合）触头,电气符号,常闭（动断）触头,电气符号,2.1.4 执行电器（完成执行动作）,1.电磁铁YA -将电流信号机械位移,在电力拖动控制系统中，除了用到继电器、接触器、主令电器等控制电器外

18、，还常用到完成执行任务的电器 如：电磁铁、电磁离合器、电磁工作台等。 在电力拖动控制系统中，除了用到已经介绍的控制电器外，还常用到为完成执行任务的电磁铁、电磁离合器、电磁工作台等执行电器。 在电气传动系统中电磁铁、电磁离合器和电磁夹具的文字符号分别用YA、YC和YH表示，它们的图形符号与接触器线圈的符号相同，仅是线条稍粗一些。,电磁铁,广义而言，电磁铁是一种通电以后，对铁磁物质产生引力，把电磁能转换为机械能的电器。 而这里介绍的电磁铁是指将电流信号转换成机械位移的执行电器。 它的工作原理与接触器相同。它只有铁心和线圈，图为单相交流电磁铁的结构示意图。,交流电磁铁的特点,交流电磁铁在线圈通电，吸

19、引衔铁而减少气隙时，由于磁阻减小，线圈内自感电势和感抗增大，因此，电流逐渐减小，但与此同时气隙漏磁通减小，主磁通增加，其吸力将逐步增大，最后将达到1.5倍2倍的初始吸力。,使用这种交流电磁铁时，必须注意使衔铁不要有卡住现象，否则衔铁不能完全吸上而留有一定气隙，将使线圈电流大增而严重发热甚至烧毁。 交流电磁铁适用于操作不太频繁、行程较大和动作时间短的执行机构。,直流电磁铁的特点,直流电磁铁的线圈电流与衔铁位置无关，但电磁吸力与气隙长度关系很大，所以，衔铁工作行程不能很大 由于线圈电感大，线圈断时会产生过高的自感电势，故使用时要采取措施消除自感电势（常在线圈两端并联一个二极管或电阻）。 直流电磁铁

20、的工作可靠性好、动作平衡、寿命比交流电磁铁长，它适用于运用频繁或工作平衡可靠的执行机构。,电磁铁的选用,采用电磁铁制动电动机的机械制动方法，对于经常制动和惯性较大的机械系统来说，应用得非常广泛。常称为电磁抱闸制动。 起重电磁铁可以起重各种钢铁、分散的钢砂等磁性物体，如MW1-45型直流起重电磁铁在起重钢板时起重力可达到4.4105N。 选用电磁铁时，应根据机械所要求的牵引力、工作行程、通电持续率、操作频率等来选。,.4 熔断器（保险丝）,是一种广泛应用于低压配电系统、控制系统中的保护电器。 熔断器串于被保护电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，起到保护作用。

21、,FU,动画演示,4 熔断器（保险丝）,1. 熔断器的安秒特性 熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现短路保护作用的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性如图1-16所示。,每一熔体都有一最小熔化电流。一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数，常用熔体的熔化系数大于1.25，也就是说额定电流为10A的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。,4 熔断器（保险丝）,熔断电流与熔断时间之间的关系如下表所示。,熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。 因为交流异步电

22、动机启动电流为额定电流的47倍，要保证熔体在启动过程中不熔断，其选用的熔体电流比额定电流大的多，这样，当电动机过载时，熔断器就不能起到保护作用。,几种常用的熔断器 1）插入式熔断器 常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电系统导线或电器设备的短路保护用，也可作为民用照明等电路的短路保护。,图1-17 插入式熔断器 1-动触点 2-熔体 3-瓷插件 4-静触点 5-瓷座,2）螺旋式熔断器 熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。 螺旋式熔断器分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路

23、中，作短路保护。,图1-18 螺旋式熔断器 1-底座 2-熔体 3-瓷帽,5低压断路器 当电路正常工作时，断路器可以接通或分断正常负载电流；当电路发生严重的过载或短路或失压故障时，断路器能够自动地分断故障电路，有效地保护串接在其后面的电气设备。因而，低压断路器是一种具有保护环节的开关电器，广泛应用低压配电电路、电气控制电路中。 空气开关与塑壳断路器（使用空气作为灭弧介质 ）的区别 1、空气开关一般在小电流电路中主要起“隔离”和“保护装置”的作用，也叫自动开关，也叫空气断路器 2、塑壳断路器有很好的灭弧能力，在电路短路大电流情况下，自动跳闸；在高电压、大电流电路中，常用作停电、送电，接通、断开负

24、荷的操作电器； 3、电压等级的区别:一般空气开关合用的电压等级为500V以下,而断路器通常可以合用于220V以上的各电压等级.,下面介绍塑料外壳式断路器。 断路器主要有三个部分组成： 触点和灭弧系统； 各种可供选择的脱扣器，包括过电流脱扣器、失电压(欠电压)脱扣器、热脱扣器和分励脱扣器； 操作机构和自由脱扣机构(自由脱扣是指当电路出现故障时，不论操作手柄在何位置，触点均能迅速自动分断)。,组成,低压断路器的图形符号 文字符号为 QF,低压断路器具有自动释放、欠压、过流功保护能,低压断路器工作原理图,工作原理,1释放弹簧 2主触点 3钩子 4过电流脱扣器 5失压脱扣器,正常工作：主触点靠操作机构

25、手动或电动合闸，接通和分断工作电流。 短路或过流保护：过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开，自动开关触点分离，切除故障电流。 失压或零压保护：失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，断路器触点分离，切断电路。,选用低压断路器时应满足： 1)断路器的额定工作电压和额定电流应分别不低于线路额定电压和计算电流； 2)热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流或负载额定电流一致； 3)断路器的瞬时或短延时脱扣器整定电流应大于负载电路尖峰电流，对于电动机保护电路，当动作时间大于o02s时可按不低于135倍起动电流的原则确定；当动作时间小于002s时则应增加为不低于起动电流的172倍。,2.

26、1.3 主令电器（主要用来切换控制线路） 1. 按钮(手动切换电器),(b) 结构,：常用于接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图所示。,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,动画,2.主令控制器与万能转换开关(SA) 主要用于控制线路中，以满足需要多联锁的需求，实现转换线路的遥远控制。,1、7-凸轮 2-静触头接线 3-静触头 4-桥形动触头,连接被控线圈导线,5杠杆（绕转轴6转） 6.转轴 8-小轮,按凸轮不同形状，可获得触头打开、闭合的任意次序，达到控制多回路的要求,最多有12个接触元件，能控制12条电路,万能转换开关:万能转换开关是一种多档式，控制多回路的主令电器，一般可作为多种

27、配电装置的远距离控制，也可作为电压表、电流表的换相开关，还可作为小容量电动机的起动、制动、调速及正反向转换的控制。其触头档数多、换接线路多、用途广泛，故有“万能”之称。转换开关实物图如下：,万能转换开关:万能转换开关主要由操作机构、面板、手柄及数个触点座等部件组成，并用螺栓组装成为一个整体，如下图所示万能转换开关的图形符号及文字符号如下图所示。图中水平方向的数字 13 表示触点编号，垂直方向的数字及文字“左”、“ 0 ”、“右”表示手柄的操作位置（档位），虚线表示手柄操作的联动线。在不同的操作位置，各对触点的通、断状态的表示方法为：在触点的下方与虚线相交位置有黑色圆点表示在对应操作位置时触点接

28、通，没涂黑色圆点表示在该操作位置不通.,2.主令控制器与万能转换开关(SA),主令控制器符号表,图形符号,触点断合标,笼型三相异步电动机控制元件动作示意图 全压起动控制线路 特点结构简单、价格便宜、坚固耐用。 组成控制线路继电器、接触器、按钮等； 起动控制全压、减压。 1、单向连续运行控制线路 线路的工作原理 电路的保护环节 （1）短路保护熔断器； （2）过载保护热继电器； （3）欠压、失压保护接触器本身。,起动合上QS,引入三相电源。按下SB2，交流接 触器KM的吸引线圈通电，接触器主触点闭 合，电动机运转。与SB2并联的KM闭合，使 接触器吸引线圈经两条路通电。当SB2复位 时，接触器KM

29、的线圈仍通过其触点通电， 保持电动机运行。 停止运转则按SB1，KM断电释放，其常开主触 头切断三相电源，电动机停止运转。松开SB1 后接触器线圈不能通过自锁触点通电，因 其已随接触器的断电而断开。,图1-45 单向全压起动控制线路,2.2 继电器-接触器自动控制图,控制线路原理图的画法规则 为便于对控制系统进行设计、分析、安装、调试、使用及维修，需对电器控制系统中各电器元件及其相互连接用国家规定的统一 文字符号(KM1)和图形符号表示出来，这种图是继电器-接触器控制系统图。 系统图有三种形式原理图、电器布置图、电气接线图 GBT 4728.3-2005 电气图用图形符号 GB71591987

30、电气技术中的文字符号制定通则 GBT-18656-2002 端 子 的 标 识 GB-T18135-2000电气工程CAD制图规则,绘制电气原理图的原则,1）电器元件图形符号、文字符号及标号必须采用最新国家标准。 2）一般分主电路和控制电路两部分画出。主电路用粗线条画在原理图的左边或上边，控制电路用细线条画在原理图的右边或下边。 3）三相交流电源的引入线用L1,L2,L3标号，中性线用N标记，从左到右或从上到下顺序排列。 4）采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可以不画在一起。若有多个同类电器，可在文字符号后加上数字序号以示区别，如KM1、KM2等。 5）原理图中所有电器触点均按没有

31、外力作用和没有通电时或生产机械在原始位置时的开闭状态画出。对于接触器、继电器的触点按线圈不通电状态画出，控制器手柄按处于零位时的状态画出，按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等。 6）无论是主电路还是控制电路，各电器元件应尽量按功能布置、按动作顺序从左到右，从上到下依次排列。,7）应尽量减少线条，避免交叉线的出现，两线交叉连接时需用黑色实心圆点表示。要布局合理、排列均匀、便于识图和分析。 8）在原理图上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用；在继电器、接触器线圈下方列有触点表以说明线圈和触点的从属关系。 图区的划分与索引 为了便于检索电路，方便阅读，可以在各种幅面的图纸上

32、进行分区。按照规定，分区数应该是偶数，每一分区的长度一般不小于25 mm，不大于75mm。每个分区内竖边方向用大写拉丁字母，横边方向用阿拉伯数字分别编号。编号的顺序应从标题栏相对的左上角开始。编号写在图纸的边框内。在编号下方和图面的上方设有功能、用途栏，用于注明该区域电路的功能和作用。 由于像接触器、继电器这样的电器其线圈和触点在电路中根据需要绘制在不同的地方，为了便于读图，在接触器、继电器线圈的下方绘出其触点的索引表,电器元件布置图,电器元件布置图反映各电器元件的实际安装位置，在图中电器元件用实线框表示，而不必按其外形形状画出；在图中往往还留有 10% 以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以

33、供走线和改进设计时用；在图中还需要标注出必要的尺寸。如右图所示。,CW6132 型普通车床的电器布置图,接线端子,熔断器,控制电路电源变压器,主触头所在图区,辅助常开触头所在图区,辅助常闭触头所在图区,KM KM,4 6 X 5 X X 5,对未使用的触头用“X”表示。,2.3 异步电动机的启动控制线路,2.3.1. 笼型异步电动机的启动控制电路,直接启动：将电动机的定子绕组直接接在三相交流电源上，起动时电源电压将全部施加在定子绕组上。,降压启动：是起动时将电源电压降低一定数值后再加到电动机定子绕组上，待电动机转速接近同步转速后，再使电动机在全电压下运行。,（1） 直接启动控制电路,直接起动不

34、经过任何起动设备，利用刀开关或接触器，直接将电动机接入电源，使电动机在额定电压下进行起动。,主电路的组成： 控制电路的组成：工作原理：,笼式异步电动机直接启动控制线路,概念： 自锁依靠接触器（继电器）自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象。 互锁依靠两个接触器（继电器）的辅助常闭触点起相互控制作用，即一个接通时，利用其常闭辅助触头的断开来锁住对方线圈的电路。这种利用两个接触器（继电器）的常闭触点互相控制的方法叫互锁象。,图中左边部分为主回路，右边部分为控制回路。,（1）主回路：由电路可知：当S合上后，只有控制接触器KM的触头合上或断开时，才能控制电动机接通或断开电源而启动运行或停止运行。,（2）

35、控制回路：当S合上后，A、B两端有电压。, 初始状态时，接触器KM的线圈失电，其动合主触头和动合辅助触头 均为断开状态；, 当按下启动按钮SB1时，接触器KM的线圈通电，其辅助动合触头自锁 （松开按钮SB1使其复位后，接触器KM的线圈能维持通电状态的一种 控制方法），动合主触头合上使电动机接通电源而运转；,当按下停止按钮SB2后，接触器KM的线圈失电，其动合主触头断开使 电动机脱离电网而停止运转。,（3）保护, 短路保护, 过载保护, 零压（欠压）保护,（二）降压启动 经验值：P30KW,对于大容量电动机来说，如果采用直接起动方式，由于起动电流过大，会引起电源电压的大幅度波动，电动机直接起动的

36、判断：,式中IST 一 电动机全压起动的起动电流 IN 电动机额定电流。 否则：就应该选择其他启动方式,1。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，启动结束后，定子绕组换接成形。,电动机定子三相绕组尾端连在一起,电动机定子三相绕组首尾相连,定子每相绕组上的电压为220v,加在每相绕组上的电压为电源线电压380v,主回路 KM1、KM2的动合触头同时闭合时，电动机的定子绕组接成Y形； KM1、KM3的动合触头同时闭合时，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。,(2) 控制回路 当电路处于初始状态时，接触器KM1、KM2、KM3和时间继电器KT

37、的线圈均失电，电动机脱离电网而停止不动。 当操作者按下启动按钮时，KM1首先得电自锁，同时KM2、KT得电，KM1和KM2的动合触头闭合，电动机接成Y形开始启动。,QS,(2) 控制回路,（3）特点：,启动过程是按时间来控制的，时间长短可由时间继电器的延时时间来控制。在控制领域中，常把用时间来控制某一过程的方法称为时间原则控制。,启动一段时间后，KT的延时时间到，其延时断开动断触头断开，使KM2失电，KM2的动合触头断开，同时，延时继电器的延时闭合动合触头使KM3得电，KM3的动合触头闭合，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、KM3得电，使电动机的定子绕组

38、换接成形而运行。,QS,L1,L2,L3,KMF forward,FU,QS,FR,KMF,KMF,SB1,SBF,KH,KMR,KMR,SBR,电机的正反转控制,2.3.2 异步电动机正反转控制通过改变电动机三相供电电源相序实现正反向控制,电机的正反转控制 加互锁,互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转 时，SBF不起作用。从而避免两接触器 同时工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,KMF,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,KMR,KMF,电机的正反转控制双重互锁,机械互锁,SA,0,2,1,1,2,3,4,KMF,KMR,KMF,K

39、MR,FR,采用主令控制器,220V(380V),2.3.3 异步电动机的制动控制线路,常用制动方法有：电气制动和机械制动。,电气制动：是使电动机产生一个与转子旋转方向相反的电磁转矩进行制动。 机械制动：利用机械装置操纵对电动机轴产生摩擦力，使断开电源后的电动机迅速停转。,2.3.3 异步电动机的制动控制线路,1.电气制动 机床中常用的电气制动有电源反接制动、能耗制动两种。,（1）电源反接制动 1）反接制动的原理：反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，从而产生制动力矩的制动方法。,2）反接制动的要求： 三相电动机的三相电源应能实现反接（相序变反）。 当电动机制动

40、转速接近零时，应及时切断电源，否则会反向启动。 对笼型三相异步电动机进行反接制动时，应在电动机定子回路中串入制动电阻，以限制制动电流。,反接制动按速度原则实现控制，通常采用速度继电器,速度继电器与电动机同轴相连.,SB2,KM1,KM1,SB1,FR,KM2,KM2,KM1,n,KS,KM2,L1,L2,L1,L2,L3,KM1,FU,FR,KM2,KS,R,SB2,KM1,KM1,SB1,FR,KM2,KM2,KM1,n,KS,KM2,L1,L2,M,3,M,3,L1,L2,L3,KM1,FU,QS,FR,KM2,KS,R,速度继电器：有速度闭合，为制动做准备,电动机单向运行反接制动控制线路

41、,机械制动：利用机械装置使电动机在断电后迅速停止转动的方法。主要包括电磁抱闸制动、电磁离合器制动等。,2.机械制动,电磁制动器： 文字符号：YB 图形符号：,1）电磁抱闸制动原理：制动器闸轮与电动机轴相连，随电动 一起转动，通过二者之间的摩擦力实现制动。 断电制动（线圈断电后，控制闸移动并与轴接触，进行制动，电梯、卷扬机）； 通电制动（线圈通电后，控制闸移动并与轴接触，进行制动，机床）。,M,3,M,3,YB,制动器未制动,制动器未制动,YB,M,3,M,3,YB,制动器制动,QS,FU1,KM,KM1,KM1,FR,SB2,SB1,FU2,YB,电磁抱闸线圈接入电动机的进线端，电动机断电抱闸

42、制动。,KM1,QS,FU1,KM2,KM1,FR,SB2,FU2,YB,KM1,KM2,KM2,SB1,电磁抱闸线圈接入控制回路，断电制动。,2.4 其它常用基本控制线路,1.4.1 点动控制和连续运行控制线路 1. 点动控制 按下按钮电动机转动，松开按钮电动机停转的控制，称为点动控制。 它能实现电动机短时转动，用于生产机械运动部件的位置调整。,、点动控制,2.连续运行控制 按下按钮可使电动机长期连续运转的控制，称为连续运行（长动控制）。,QS,QS,L1,FR,FU,方法一：用旋转开关,KM,SB2,KM,SB1,FR,SA,控制电路,不经常点动操作,3.点动+长动,KM,S,KH,L1,

43、KM,FU,方法二：用复合按钮。,缺点：动作不够可靠。,点动+连续运行,SB3,K,SB1,K,SB2,FR,KM,K,方法三：加中间继电器（K）。,2.4.2多地点控制,1SB2,1SB1,3SB1,2SB1,KM,2SB2,3SB2,KM,停止按钮常闭触头串联,起动按钮常开触头并联,一个起动按钮和一个停止按钮为一组，安装在同一地点。,2.4.3 顺序起停控制(多电机联锁控制),1. 两台电动机顺序启动控制,控制要求： 1. M1 起动后，M2才能起动 2. M1、M2同时停车，M2也可单独停车。,2.4.3 顺序起停控制(多电机联锁控制),2.4.3 顺序起停控制(多电机联锁控制),2.

44、两台电动机顺序启动、顺序停止控制,控制要求： 1. M1 起动后，M2才能起动 2. M2停后M1才能停，M2也可单独停车。,KM1,KM2,SB3,SB2,FR2,KM2,KM1,SB4,SB1,FR1,KM1,KM2,顺序启动制约,顺序停止制约,3. 利用时间继电器的两台电动机顺序启停控制 图是采用时间继电器，按时间原则顺序启停的控制线路。 控制要求：电动机M1启动t1时间后，电动机M2自动启动，电动机M2启动t2时间后，电动机M1自动停车。,1、按下SB2，KM1吸合，自锁、KT1定时，KM2、KT2断开， 2、 KT1定时到，常开延时触点KT1闭合 KM1、KM2、KT2吸合、KT1线

45、圈断开， 3、 KT2定时到，常闭延时触点KT2断开 KM1 、KT2 断开、KM2吸合， 4、按下SB1，KM2断开。,顺序起动控制线路的组成原则：,2）先停接触器的动合触头应与后停接触器的停止按钮并联；,1）先动接触器的动合触头应串联在后动接触器的线圈电路中；,3）对于同时动作的两个或两个以上接触器，其公共通路中应串接相应的动作按钮。,M2先停,M2后起,作业题,2-1 列出三种你熟悉的低压电器，简述其工作原理、使用场合。 2-2：图所示两台电动机的控制电路，试分析其工作过程及功能。 2-3 有两台电动机M1 15KW和M2 55KW，要求它们既能分别启、停，又能同时启、停,设计其主电路及

46、控制电路。,2.5自动循环工作控制线路,自动循环工作控制线路的特点是根据生产机械运动部件的行程位置，自动地实现启动、停止、反向的控制。 控制线路按照行程原则进行自动控制，通常采用行程开关实现这种控制。 行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程终端要加限位开关。,2.5.1 机械设备自动循环工作控制线路,自动往返控制,STa,STb,1,2,按SB2时,(其常闭断开， 常开闭合),KMF断电,KMR通电,行程开关,自动往返运动：,挡块,SB1,KMR,SB2,KMF,KMF,KMR,STb,STa,KMF,KMR,SB3,原点,终点,2. 二运动部件前进、后退自动循环运行控制,其工作过程： 运

47、动部件A从位置1运动到位置2停止 ； 运动部件B从位置3运动到位置4停止； 运动部件A从位置2回到位置1停止； 运动部件B从位置4回到位置3停止。,2. 二运动部件前进、后退自动循环运行控制,QS,SQ1,1,1,2,3,4,B,M,B,A,M,A,1,1,2,3,4,B,M,B,A,M,A,SQ3,SQ2,SQ4,3. 运料小车的控制,工作要求： 送料小车在限位开关SQ1处装料，Ta时间后装料结束，开始右行，碰到SQ2后停下来卸料，Tb时间后左行，碰到SQ1后又停下来装料，这样不停地循环工作，直到按下停止按钮SB3。按钮SB1和SB2分别用来启动小车右行和左行。,KMF,KMR,SB1,SQ

48、2,SQ2,KTb,SQ1,KTa,KMR,KMR,KMF,SQ1,KTb,SB2,L2,L1,SB1,SB2,KMF,KMR,SB3,KMF,SQ2,KTb,SQ1,KTa,KMR,KMF,SQ1,KTa,SB2,L1,SB1,2.5.2 电液控制线路,电磁换向阀是电液控制中的电液控制元件，它可将输入的电信号转换为液压信号输出，电磁阀的控制实质上就是电磁铁的控制。 电磁铁文字符号为YA，线圈图形符号与继电器线圈图形符号一样，但它只有线圈而无触点，在使用时要注意。,图1-60 动力头自动工作过程,2.5.2 电液控制,工作过程： 动力头原位停止 当电磁铁YA1、YA2、YA3都断电时，动力头停

49、止不动，撞块压动行程开关SQ1，其常开触点闭合，常闭触点断开。 动力头快速进给 当动力头在原位，行程开关SQ1常开触点闭合时，按下启动按钮SB，中间继电器K1线圈得电， 它的常开触点闭合自锁并使电磁铁YA1、YA3通电，动力头向前快进。,2.5.2 电液控制,工作过程： 动力头工作进给 在动力头快进过程中，当撞块压动行程开关SQ2时，其常开触点闭合，使中间继电器K2线圈得电并自锁，K2的常闭触点断开使电磁铁YA3失电，动力头由快进转工进。,2.5.2 电液控制,工作过程： 动力头快退 当动力头工进到终点时，撞块压动行程开关SQ3，其常开触点闭合，使中间继电器K3线圈得电并自锁，电磁铁YA2得电

50、，K3常闭触点断开，使电磁铁YA1断电，动力头快速退回。当动力头快速退回到原位时，撞块压动行程开关SQ1，其常闭触点断开，使中间继电器K3失电，进而电磁铁YA2断电，此时电磁铁YA1、YA2、YA3都处于断电状态，动力头停在原位。,继电接触器控制系统特点,传统继电器控制系统特点 优点： 结构简单，容易掌握，价格便宜，能够满足大部分场合电气顺序逻辑控制的要求。 缺点： 设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能弱，难于实现较复杂的控制；连线多，接线复杂，通用性和灵活性差。,课堂练习三,有三台电动机M1、M2和M3 ，要求M1启动后，M2才能启动；M2启动后M3才能启动；停车时同时停止。 课后题:试设

51、计两台电动机M1、M2顺序启、停的控制线路。要求： M1先启动后，才允许M2启动； M2先停，延时一段时间后M1才自动停，且M2可以单独停。,2.6 继电器-接触器控制线路设计简介,一.继电器-接触器控制线路设计程序： 首先：根据过程以及对电气控制线路的要求，来选择自动控制的方法和原则； 然后：设计自动控制线路的原理图； 再次：根据原理图选择所需要的电器元件 最后：绘出安装接线图 二.对自动控制线路设计的基本要求： 满足生产工艺所提要求； 线路简单，布局合理，电器元件选择正确，并能充分利用； 操作维修方便； 有各种保护和防止发生故障的环节； 能长期准确、稳定、可靠工作。,三.电气控制线路的设计

52、方法,电气控制线路的设计方法： 一般设计法 逻辑设计法 一般设计法又称经验设计法，是根据生产工艺要求，利用各种典型的线路环节组合设计而成。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制线路，具有丰富的设计经验。在设计过程中往往需要经过反复修改，即使这样设计出来的线路可能不是最简、最佳方案。 逻辑设计法是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计线路的。用这种方法设计的线路比较合理，特别适合完成较复杂的生产工艺所要求的控制线路。但是逻辑设计法难度较大，不易掌握。 这里仅介绍一般设计法。,1用一般设计方法设计控制线路时的设计思路,1) 应最大限度地了解生产机械和工艺对电气控制线路的要求。

53、设计之前，电气设计人员要调查清楚生产要求、工艺要求、每一程序的工作情况和运动变化规律，所需要的保护措施、并对同类或接近产品进行调查、分析、综合，作为具体设计电气控制线路的依据。 2)根据工艺要求和工作程序，逐一画出运动部件或执行元件的控制电路。合理运用各控制原则；将成熟的常用环节组合应用于控制电路中，对需要保持元件状态的电路，要加自锁环节；对于电磁阀和电磁铁等无记忆功能的元件，应利用中间继电器进行记忆。 3)根据控制要求将手动与自动选择、点动控制、或执行元件间的连锁和互锁、各种保护环节等分别接入线路中。线路中可增设中间继电器来记忆输入信号或程序的状态，也可用中间继电器做输入与输出或前后程序的联

54、系。对前后程序有时间要求的，要增设时间继电器进行控制。,用一般设计方法设计控制线路时的设计思路和应注意的几个原则如下：,触头串联,触头并联,要求几个条件都具备时线圈才有电,要求几个条件有一个具备时线圈就断电,要求几个条件只要有一个具备时线圈就有电,要求几个条件都具备时线圈才断电,4)检查电器触头类型及数量，不满足时可用中间继电器加以扩展,5) 在线路中尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。 6) 设计的线路应能适应所在电网的情况。根据电网容量的大小、电压、频 率的波动范围以及允许的冲击电流数值等决定电动机的起动方式是直接 起动还是减压起动。 7) 在线路中采用小容量继电器的触点

55、来控制大容量接触器的线圈时，要计 算继电器触点断开和接通容量是否足够。如果不够，必须加小容量接触器 或中间继电器，否则工作不可靠。,2保证控制线路工作的可靠和安全,为了保证控制线路工作可靠，应尽量选用机械和电器寿命长、结构坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器。同时应注意以下几点：,设计电路时，应正确连接电器的线圈。 在设计控制电路时，电器线圈的一端应统一接在电源的同一 端。使所有电器的触点在电源的另一端，这样当电器的触点 发生短路故障时，不致引起电源短路，同时安装接线也方便。, 在同一条控制线路中，不能有两个交流电器线圈串联接入电 路中。,当两个交流线圈串联使用时，因为两个电磁机构的衔铁不可能同

56、时动作，衔铁先吸合的，其吸引线圈电感就增大，感抗就增大，其两端压降随之增大，而另一个未吸合的线圈感抗小，压降小，吸力小，其铁心可能吸不上，会导致整个电路等效感抗减小，电流增大，时间长了，可能将两个线圈烧毁。 因此两个交流电器需要同时动作时其线圈应该并联连接。, 对于大容量的直流电磁铁线圈不要与继电器的线圈直接并联,图a：继电器K线圈与电磁铁YA线圈直接并联，当KM断开时，YA线圈放电可能导致K重新吸合，产生误动作。 图b：接线就合理。,3在满足生产要求的前提下，应力求简单、经济,初步设计的方案可能有几个，应加以比较，尽量选用标准、常用或经过实际考验过的线路和环节。 尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同型号。 应减少不必要的触点以简化线路，这样也可以提高可靠性。 控制线路在工作