第5章 电动机的电器控制.ppt

1、,5.2 控制线路的基本环节 和典型控制线路,5.5 常用电器元件的选择,5.1 常用低压电器,5.3 机床电器控制线路,5.4 继电器控制线路的一般设计原则,第5章 电动机的电器控制,手动电器,第5章 电动机的电器控制,刀开关,低 压 电 器,自动电器,熔断器,按钮,自动空气断路器,交流接触器,时间继电器,热继电器,中间继电器,对电动机等设备自动控制及保护功能的元件和电工设备称为电器。工作在交流电压1000V以下的电器属于低压电器。,要求：(1) 了解各种电器的结构，掌握其在控制电路 中的作用，记住它们的符号； (2) 会分析和设计用低压电器构成的控制线路。,本章内容：介绍各种电器及由它们构

2、成的控制线路。,5.1.1 手动电器,用途：用作电源的引入开关，或用来直接起动和停止 小容量电动机。,种类及图形符号,文字符号：Q,5.1 常用低压电器,1. 刀开关,结构：,单掷刀开关,单掷 单刀,单掷 双刀,单掷 三刀,双掷刀开关,操作手柄,闸刀,夹座,绝缘底板,双掷 单刀,双掷 双刀,双掷 三刀,5.1.1 手动电器,功能：在配电系统和用电设备中起短路保护作用。,图形符号：,FU,文字符号：,5.1 常用低压电器,2. 熔断器,使用时将其串接在被保护的电路中。,用途：通常用来短时间接通或断开控制电路,常开触点,常闭触点,按钮帽,复位弹簧,符号：,当按下按钮帽时,常闭触头先断开,常开触头后

3、闭合。,按钮的额定电流 一般不超过5A,3. 按钮,常用作起动按钮,常用作停止按钮,常用于电器联锁,主触点,弹簧,杠杆,锁钩,欠压脱扣器,5.1.2 自动电器,1. 自动空气断路器,自动空气断路器是一种自动切断电路故障的电器。,用途：总电源开关或电动机主电路保护开关。,当发生短路时， 电磁铁吸合，推动 杠杆向上移动，顶 开锁钩，将主触点 断开切断电路。,结构和工作原理,电流 脱扣器,主触点,弹簧,杠杆,锁钩,M 3,结构和工作原理,电流脱扣器起短路 保护功能。,通常由手动操作机 构实现复位。,1. 自动空气断路器,电流 脱扣器,当发生短路时， 电磁铁吸合，推动 杠杆向上移动，顶 开锁钩，将主触

4、点 断开切断电路。,主触点,弹簧,杠杆,锁钩,欠压脱扣器,结构和工作原理,当电源电压降低到 某一数值时，欠压 脱扣器吸力减小， 使电磁铁释放，推 动杠杆向上移动， 顶开锁钩，将主触 点断开，切断电路。,1. 自动空气断路器,电流 脱扣器,M 3,主触点,弹簧,杠杆,锁钩,电流脱 扣器,结构和工作原理,欠压脱扣器 起欠压或失压 保护功能,1. 自动空气断路器,当电源电压降低到 某一数值时，欠压 脱扣器吸力减小， 使电磁铁释放，推 动杠杆向上移动， 顶开锁钩，将主触 点断开，切断电路。,M 3,交流接触器结构及工作原理,复位弹簧,动铁心,线圈,静铁心,主触点(常开),辅助触点,2. 交流接触器,接

5、触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种 自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上。,常 闭 触点,常开触点,允许通过大电流 用在主电路中,只许通过小电流 用在控制电路中,交流接触器结构及工作原理,复位弹簧,动铁心,线圈,静铁心,主触点(闭合),辅助触点,1,2,3,1,2,3,常 闭 触点 断开,常开触点闭合,i,交流接触器线圈通电后的状态,交流接触器线圈断电后，在弹簧反作用力的作用下，动铁心及各触点均复位。,2. 交流接触器,1,2,3,1,2,3,常 闭 触点,常开触点,交流接触器线圈断电后的状态,符 号,线圈,KM,辅助触点,主触点(常开),常开辅助触点,常闭辅助触点,主触点(常

6、开),辅助触点,有自动失压和欠压保护功能,KM,KM,KM,2. 交流接触器,3. 中间继电器,中间继电器常用来传递多个信号和同时控制 多个电路，也可以直接控制小容量电动机或其它 电气执行元件。,中间继电器的结构和交流接触器基本相同， 只是电磁系统小些，无主、辅触点之分，且触点 数目多，通常有4对常开触点和4对常闭触点。触 点允许通过的电流较小，一般为5A。,选用中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。,符 号,线圈,KA,常开触点,常闭触点,KA,KA,KA,复合触点,热继电器的结构原理图,双金属片,常闭触点,复位按钮,弹簧,扣板,当主电路中电流超 过额定值而使双金属 片受热时，它便向上 弯曲

7、，因而脱钩。,I,发热元件,常开触点,4. 热继电器,热继电器是利用电流的热效应而动作的电器，它是用于保护电动机过载、断相及电流不平衡的保护电器。,发热元件,双金属片,I,热继电器的结构原理图,复位按钮,常闭触点,扣板,常开触点,弹簧,发热元件,双金属片,弹簧,常闭触点打开，使接触器 线圈断电，从而断开电动 机的主电路。,I,热继电器的结构原理图,按复位按钮可使 热继电器复位,常开触点,热继电器的结构原理图,双金属片,I,发热元件,热继电器的 图形及文字符号,FR,FR,线圈 (发热元件),常闭触点,按复位按钮可使 热继电器复位,注意：由于双金属片 具有热惯性，故热继电器不能做短路保护。,串接

8、在主电路中,串接在控制电路中,弹簧,5. 时间继电器,继电器的线圈通电或断电一定时间后，其执行 机构才动作的继电器称为时间继电器。,用途：协调和控制生产机械的各种动作，如电 动机的Y降压起动等。,类型,电磁式,电子式,电动式,空气阻尼式,在交流电路中常用采用空气阻尼式。,空气阻尼式时间继电器(通电延时)结构原理图,杠杆,进气孔,出气孔,调节螺钉,瞬时动 作触点,延时动 作触点,橡皮膜,活塞,线圈,线圈通电后,动铁心克服弹簧阻力与静铁心吸合,固定在动铁心上的拖板使瞬时动作触点动作,5. 时间继电器,释放弹簧,动铁心,静铁心,恢复 弹簧,托板,空气阻尼式时间继电器(通电延时)结构原理图,释放弹簧,

9、杠杆,进气孔,出气孔,动铁心,静铁心,恢复 弹簧,调节螺钉,瞬时动 作触点,延时动 作触点,橡皮膜,活塞,线圈,拖板,线圈通电后,动铁心克服弹簧阻力与静铁心吸合,固定在动铁心上的拖板使瞬时动作触点动作,常闭打开,常开闭合,同时使活塞杆与动铁心之间存在一定距离， 在释放弹簧作用下向下移动,5. 时间继电器,空气阻尼式时间继电器(通电延时)结构原理图,释放弹簧,杠杆,进气孔,出气孔,动铁心,静铁心,恢复 弹簧,调节螺钉,瞬时动 作触点,延时动 作触点,橡皮膜,活塞,线圈,拖板,线圈通电后,动铁心克服弹簧阻力与静铁心吸合,固定在动铁心上的拖板使瞬时动作触点动作,常闭打开,常开闭合,同时使活塞杆与动铁

10、心之间存在一定距离， 在释放弹簧作用下向下移动,5. 时间继电器,空气阻尼式时间继电器(通电延时)结构原理图,释放弹簧,杠杆,进气孔,出气孔,动铁心,静铁心,恢复 弹簧,调节螺钉,瞬时动 作触点,延时动 作触点,橡皮膜,活塞,线圈,拖板,线圈通电后,动铁心克服弹簧阻力与静铁心吸合,固定在动铁心上的拖板使瞬时动作触点动作,常闭打开,常开闭合,同时使活塞杆与动铁心之间存在一定距离， 在释放弹簧作用下向下移动，移动到位后，延时触点动作。,延时时间为线圈通电到延时触点动作时为止,5. 时间继电器,通电延时继电器符号,释放弹簧,杠杆,进气孔,出气孔,动铁心,静铁心,恢复 弹簧,调节螺钉,瞬时动 作触点,

11、延时动 作触点,橡皮膜,活塞,线圈,拖板,KT,通电延时闭合触点,KT,通电延时断开触点,通电瞬时闭合触点,通电瞬时断开触点,KT,KT,通电延时继电器线圈,KT,5. 时间继电器,释放弹簧,杠杆,进气孔,出气孔,调节螺钉,瞬时动 作触点,延时动 作触点,橡皮膜,活塞,线圈,KT,断电延时断开触点,KT,KT,KT,断电延时继电器符号,动铁心,静铁心,5. 时间继电器,通电延时断开触点,通电瞬时闭合触点,通电瞬时断开触点,通电延时继电器线圈,符号：,行程开关是利用运动部件的撞击来闭合和切断控制电路的。,常开触头,常闭触头,结构示意图,闭合,断开,6. 行程开关,控制电路,主电路,1.电动机点动

12、控制线路,5.2.1 电动机点动和长动控制,为了读图和设计线路的 方便，控制线路常根据其作 用原理画出，把控制电路和 主电路分开。,电动机在很短时间内断续工作状态,5.2 控制线路的基本环节和典型控制线路,(1)各种电器都用统一的符号来代表。同一 电器的各部件是分散的。为了方便识别起见， 将它们用统一的文字符号表示。,(2) 所有电器触点均表示在起始情况下的位置, 即在没有通电或没有发生机械动作时的位置。,规 定, ,KM,1,2,FU,SB2,KM,Q,闭合开关Q接通电源,按SB2KM线圈通电,KM主触点闭合M运转,松SB2KM线圈失电,1. 电动机点动控制线路,5.2.1 电动机点动和长动

13、控制,工作过程, ,KM,1,2,FU,SB2,KM,Q,闭合开关Q接通电源,按SB2KM线圈通电,KM主触点闭合M运转,松SB2KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,5.2.1 电动机点动和长动控制,1. 电动机点动控制线路,工作过程,KM,SB1,KM,FR,Q,FR,FU,KM,M 3,控制电路,主电路,工作过程 先闭合开关Q 接通电源。,按SB1KM线圈通电,KM主触头闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M 3,M 3 ,KM辅助触头闭合 自锁,KM辅助触头恢复失去自锁,功能,控制电机长时间 连续工作,2. 长动控制线路,热继电器起过载保护作用,SB2,KM,SB1,

14、KM,SB2,FR,Q,FR,FU,KM,M 3,SB3,3. 点动及长动控制线路,控制 电路,主电路,工作过程：先闭合Q，接通电源,按SB3KM线圈通电,KM触头闭合M点动运转,松SB3KM线圈失电,KM触头复位M停转,点动控制,M 3,KM,SB1,KM,SB2,FR,Q,FR,FU,KM,M 3,SB3,3. 点动及长动控制线路,控制 电路,主电路,工作过程：先闭合Q，接通电源,按SB3KM线圈通电,KM触头闭合M点动运转,松SB3KM线圈失电,KM触头复位M停转,点动控制,KM,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,KM,M 3,SB3,3. 点动及长动控制线路,M 3,控制 电路,主

15、电路,工作过程：先闭合Q，接通电源,按SB1KM线圈通电,KM主触点闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM触头复位M停转,KM辅助触点闭合 自锁,KM,长动控制,KM,SB1,KM,SB2,FR,Q,FR,FU,KM,M 3,SB3,3. 点动及长动控制线路,控制 电路,主电路,工作过程：先闭合Q，接通电源,按SB1KM线圈通电,KM主触点闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM触头复位M停转,KM辅助触点闭合 自锁,长动控制,KM,SB1,SB4,FR,Q,FR,FU,KM,M 3 ,SB2,KM,SB3,SB5,SB6,多地点控制线路,利用SB1、SB2、SB3并联，可实现多地点起动；,利用

16、SB4、SB5、SB6串联，可实现多地点停机。,三种保护作用,a. 短路保护 FU,b. 过载保护 FR,c. 零压欠压保护KM,5.2.2 正反转控制线路,FR,FU,KMF,Q,KMR,要使电动机实现反转，只要改变 通入定子绕组三相电源的相序即可。 为此用两个接触器来实现这一要求。,设KMF为实现电机正转的接触器， KMR 为实现电机反转的接触器。,A,B,C,U,V,W,合上Q,接通电源,其主触点闭合,让KMF线圈通电,三相电源ABC分别通入电机三相绕组UVW ，电动机正转。,其主触点闭合,让KMR 线圈通电,三相电源ABC通入电机三相绕组变 为A U未变，但B W，C V。,电动机将反

17、转,KMF线圈断电, 主触点打开, 电机停。, 电机正转并自锁, ,主电路,KMF,FR,FU,SB,SBF,KMF,FR,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,控制电路,按SBF, KMF通电,常开触点闭合,实现互锁功能,合上Q 接通电源,常闭触点打开,KMF,Q,5.2.2 正反转控制线路,工作过程, 电机正转并自锁, ,KMF,FR,FU,SB,SBF,KMF,FR,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,按SBF, KMF通电,常开触点闭合, 实现互锁功能,合上Q 接通电源,常闭触点打开,实现互锁功能,KMF,Q,按SB KMF 断电 电机停转,防止KMF KMR同时

18、得 电造成电源 短路,5.2.2 正反转控制线路,工作过程,KM2,SB1,SB3,FR,Q,FR,FU,M 3 ,SB2,KM1,KM2,KM2,KM1,按SB1KM1通电,KM1常开触头闭合M运转,误按SB2KM2通电,KM1,KM2,若去掉互锁 KM1、KM2常闭触头，合Q，,KM2常开触头闭合,A B C,则电源A、C线间短路,M 3 , 熔断器 FU烧毁！,KM1,一定要加 互锁触头,KM1,KM2, 电机正转并自锁, ,主电路,KMF,FR,FU,SB,SBF,KMF,FR,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,控制电路,按SBF, KMF通电, 实现互锁功能,合上Q 接

19、通电源,常闭触点打开,常开触点闭合,KMF,Q,按SB KMF断电 电机停转,5.2.2 正反转控制线路,工作过程, ,KMF,FR,FU,SB,SBF,KMF,KMF,FR,Q,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR, 电机反转并自锁,按SBR, KMR通电,实现互锁功能,常闭触点打开,常开触点闭合,按SB KMR断电 电机停转,三相异步电动机正、停、反转控制线路,FU短路保护,FR短路保护,零压和欠压保护,电路具有的 保护功能,缺点：正转 反转必须先按停止按钮 SB,5.2.2 正反转控制线路, ,采用复合按钮的正反转控制线路,KMF,FR,FU,SB1,SBF,KMF,KMF,F

20、R,Q,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,此电路要想改变电机转向，可不必须先按 停止按钮。请自已分析控制电路的动作顺序。,5.2.2 正反转控制线路,5.2.3 行程控制,行程控制是用行程开关自动实现电动机的正反转 控制，从而使工作台不断地自动往返运动。,工作台自动往返运动示意图,左移,右移,控制工作 台左移,控制工作 台右移,防止STa、STb失控的保护开关,撞块,左移,右移,控制工作 台左移,控制工作 台右移,防止STa、STb失控的保护开关,5.2.3 行程控制,工作台自动往返运动示意图,行程控制是用行程开关自动实现电动机的正反转 控制，从而使工作台不断地自动往返运动。,左

21、移,右移,STa,控制工作 台左移,控制工作 台右移,防止STa、STb失控的保护开关,5.2.3 行程控制,工作台自动往返运动示意图,行程控制是用行程开关自动实现电动机的正反转 控制，从而使工作台不断地自动往返运动。,左移,右移,STa,控制工作 台左移,控制工作 台右移,防止STa、STb失控的保护开关,5.2.3 行程控制,工作台自动往返运动示意图,行程控制是用行程开关自动实现电动机的正反转 控制，从而使工作台不断地自动往返运动。,左移,右移,STa,STb,控制工作 台左移,控制工作 台右移,防止STa、STb失控的保护开关,5.2.3 行程控制,工作台自动往返运动示意图,行程控制是用

22、行程开关自动实现电动机的正反转 控制，从而使工作台不断地自动往返运动。,左移,右移,ST1,STa,ST2,STb,控制工作 台左移,控制工作 台右移,防止STa、STb失控的保护开关,5.2.3 行程控制,工作台自动往返运动示意图,行程控制是用行程开关自动实现电动机的正反转 控制，从而使工作台不断地自动往返运动。,行程开关控制的三相异步电动机正反转的控制电路,KMF,SB,SBF,KMF,FR,KMR,STb,ST1,STa,KMR,KMF,ST2,SBR,KMR,电机正转,按SBF,KMF通电, STa常闭触点断开,按 SB KMF或KMR断电 电机停转，工作台停止移动。,工作过程, 电机

23、停止正转, STa常开触点闭合,KMR线圈通电,电机反转。右行至STb, STb常闭触点断开KMR断电, 电机停止反转, 电机正转工作台左行, STb常开触点闭合, KMF通电, 如此往复。,工作台左行至STa,KMF断电,5.2.3 行程控制,5.2.4 顺序控制, ,KM1,FR1,FU,SB3,SB1,KM1,KM1,Q,KM2,SB2,KM2,KM2,FR2,FR2,KM1,顺序控制线路,实现先后次序工作过程的控制称为顺序控制。,M1先起动,M2后起动,控制KM2线圈通电的条件, ,KM1,FR1,FU,SB3,SB1,KM1,FR1,Q,KM2,SB2,KM2,FR2,FR2,KM1

24、,KM2,按 SB3 KM1、KM2线圈断电 电机M1、M2停转。,KM1,5.2.4 顺序控制,顺序控制线路, ,KM1,FR1,FU,SB3,SB1,KM1,KM1,FR1,Q,KM2,SB2,KM2,FR2,FR2,KM1,KM2,5.2.4 顺序控制,顺序控制线路,工作过程,按 SB3 KM1、KM2线圈断电 电机M1、M2停转。,SB1,SB3,Q,FR1,FU,KM1,M1 3,SB2,M2 3,KM2,FR2,KM1,KM2,FR1,FR2,KM1,KM1,KM2,L2,L1,SB4,KM2,利用KM1常开触头：M1起动后M2才能起动。,例：分析电路的控制功能。,解：电路可实现顺

25、序控制功能：,利用KM2常开触头：M2停车后M1才能停车。,自锁和 顺序控制,顺序控制 线路(2),顺序控制 线路(1),SB1,SB3,SB2,KM1,KM2,FR1,FR2,KM1,KM1,KM2,L1,L2,顺序控制,按SB1KM1线圈通电, KM1各触头动作按SB2,工作原理,KM2线圈才能通电, 若先按 SB2， 电路不能工作。,时间控制是指采用时间继电 器进行延时控制。例如电动机 的Y-起动或顺序控制等。,5.2.5 时间控制,1. 用时间继电器实现的顺序控制,KM1主触点闭合,按SB1,KM1线圈通电,KM1常开辅助触点闭合,M1起动、运转。,实现自锁,按SB3 KM1、KM2

26、、KT线圈全部断电，触点复位 电机M1、M2停转。,KT延时闭合触点经过一段时间延时后闭合,KT线圈通电,KM2线圈通电，主触点闭合,M2运转,用时间继电器KT实现的两 台电机顺序控制电路（主电路略）,FU,Q,U1,V1,W1,U2,V2,W2,KM1,2. Y-起动控制线路 (1),KM2,额定运行为 形接法且容量较大的 电动机可以采用Y-降压起动。,控 制 电 路,主电路,星形联接,形 联接,2. Y-起动 控制线路 (1),按SB1,KM1通电, KM1主触点断开Y接, KM1线圈断电, KM2通电,闭合Q,工作过程,FU,KM1,SB2,SB1,KT,KM2,Q,KT,U1,V1,W

27、1,U2,V2,W2,KT,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1主触点闭合，电动机实现Y接 起动。,KM1常闭辅助触点断开，实现互锁。,KT常闭延时动作触点经过延时后打开,KT线圈通电,KM1常闭触点复位,KT瞬时动作常开触点闭合，实现自锁。,KM2主触点闭合，电动机运行。,按SB1,KM1通电, KM1主触点断开Y接, KM1线圈断电, KM2通电,闭合Q,FU,KM1,SB2,SB1,KT,KM2,Q,KT,U1,V1,W1,U2,V2,W2,KT,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1主触点闭合，电动机实现Y接 起动。,KM1常闭辅助触点断开，实现互锁。,KT常闭延时动作触点经过延时后

28、打开,KT线圈通电,KM1常闭触点复位,KT瞬时动作常开触点闭合，实现自锁。,KM2主触点闭合，电动机 运行。,按 SB2 KT、KM2线圈断电 电机停转。,电机由Y 接起动 转换到 运转的过程中，若KM1主触点发生 粘联，将造成电源短路。,缺 点,工作过程,2. Y-起动 控制线路 (1), KM1通电,KM1断电,FU,KM1,FR,SB2,SB1,KT,KM2,FR,Q,KT,KM3,KM3,U1,V1,W1,U2,V2,W2,KT,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,按SB1, KM1主触点断开Y接,闭合Q,KM1主触点闭合， 电机Y接。,KM1常开辅助触点闭合， KM3通电，电机

29、Y接起动。,KT常闭触点延时打开,KT线圈通电,KT瞬时动作常开触点闭合 实现自锁。,KM1常闭辅助触点断开， KM2线圈通路。,KM1常开辅助触点复位， KM3断电，断开电源。,KM1常闭辅助触点复位， KM2线圈通电KM2通电 电机 接运行。,2. Y- 起动控制线路 (2),工作过程, KM1通电,KM1断电,2. Y-起动控制线路(2),FU,KM1,FR,SB2,SB1,KT,KM2,FR,Q,KT,KM3,KM3,U1,V1,W1,U2,V2,W2,KT,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,工作过程,按SB1,KM1主触点断开Y接,闭合Q,KM1主触点闭合， 电机Y接。,KM1

30、常开辅助触点闭合， KM3通电，电机Y接起动。,KT常闭触点延时打开,KT线圈通电,KT瞬时动作常开触点闭合 实现自锁。,KM1常闭辅助触点断开， KM2线圈通路。,KM1常开辅助触点复位， KM3断电，断开电源。,KM1常闭辅助触点复位， KM2线圈通电KM2通电电机接运行。,按 SB2 KT、KM2、 KM3线圈断电 电机停转。,2. Y-起动控制线路(2),FU,KM1,FR,SB2,SB1,KT,KM2,FR,Q,KT,KM3,KM3,U1,V1,W1,U2,V2,W2,KT,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,线路特点,通过 接触器KM3使 电动机由Y接起动 转换 到运转的过程中，断 开电源。这样避免了由 于主触点粘联造成电源 短路。,SB1,SB2,FR,Q,FR,FU,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,Y-起动控制线路（2）,KT,KT,W2,U1,U2,V1,V2,W1,KM3,KM3,KM1,KM2,工作原理同 ,KM3 的作用：使 Y- 换接在断电情况下进行,KM2,KM1,例: 某车床有两台电动机，一台是主轴电动机，要求能正反转 控制，另一台是冷却液泵电动机，只要求正转控