第11章繼電接觸控制系統(tǒng)11.4行程控制11.1常用控制電器11.2鼠籠式電動機直接起動的控制線路11.3鼠籠式電動機正反轉的控制線路11.5時間控制本章要求：1.了解常用低壓電器的結構、功能和用途。2.掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法。3.掌握過載、短路和失壓保護的作用和方法。4.掌握基本控制環(huán)節(jié)的組成、作用和工作過程。能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設計簡單的控制電路。第11章繼電接觸控制系統(tǒng)應用電動機拖動生產(chǎn)機械，稱為電力拖動。利用繼電器、接觸器實現(xiàn)對電動機和生產(chǎn)設備的控制和保護，稱為繼電接觸控制。本章主要介紹幾種常用的低壓電器，基本的控制環(huán)節(jié)和保護環(huán)節(jié)的典型線路。第11章繼電接觸控制系統(tǒng)

實現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設備，統(tǒng)稱為控制電器，如刀閘、按鈕、繼電器、接觸器等。下面介紹常用控制電器的用途及電工表示符號。11.1常用控制電器11.1.1組合開關組合開關又稱轉換開關，由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動觸點裝在轉軸上，用手柄轉動轉軸使動觸片與靜觸片接通與斷開?？蓪崿F(xiàn)多條線路、不同聯(lián)接方式的轉換。圖11.1.1為用轉換開關實現(xiàn)三相電動機起?？刂频慕泳€圖。轉換開關中的彈簧可使動、靜觸片快速斷開，利于熄滅電弧。但轉換開關的觸片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，電流100A以下的電路中做電源開關。常用低壓電器開關電器低壓斷路器接觸器繼電器熔斷器主令電器電磁式電器1.電磁機構——將電磁能轉換為機械能并帶動觸頭動作。

組成

原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。

鐵芯銜鐵線圈低壓電器的基本知識交流：硅鋼片疊加直流：整塊鑄鐵或鑄鋼直動式轉動式電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導線細。電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細而長，無骨架。2.短路環(huán)——減小銜鐵吸合時產(chǎn)生的振動和噪音。低壓電器的基本知識3.觸頭系統(tǒng)——通過觸頭的開合控制電路通、斷。

類型

材料：一般采用銅材料制成；對于小容量電器常用銀質材料制成橋式觸頭指形觸頭低壓電器的基本知識1.開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）

作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。

結構圖和符號：QS1、開關電器—刀開關1、開關電器—刀開關2.帶熔斷器式刀開關——用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作電路保護用。3.負荷開關(2)封閉式負荷開關（鐵殼開關）

作用：手動通斷電路及短路保護。1、開關電器—刀開關

結構：靜觸頭一端固定在膠木盒內，另一端伸出盒外，與電源或負載相連。動觸片套在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作90°正或反方向的轉動，帶動靜觸頭通。

特點：結構緊湊，安裝面積小，操作方便。

用途：電源的引入開關；通斷小電流電路；控制５ＫＷ以下電動機。1、開關電器—組合開關（轉換開關）（a）外形（b）符號（c)結構2、低壓斷路器

2)圖形符號：單極三極3)作用不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。自動空氣開關(斷路器、自動開關)1)文字符號：QF4）結構：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路短路或嚴重過載保護遠距離跳閘，對電路不起保護作用線路過載保護電動機的失壓保護2、低壓斷路器觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭

常開觸頭（動合觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧3、接觸器1．結構

一、交流接觸器

3、接觸器交流接觸器結構圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置2．工作原理

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。

3、接觸器用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結構：電磁機構、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。3、接觸器二、直流接觸器

KM常閉輔助觸點線圈KM主觸點KM常開輔助觸點KM3、接觸器三、接觸器的符號

作用：控制、放大、聯(lián)鎖、保護和調節(jié)分類：按用途分：控制和保護繼電器按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、機械式按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力按動作時間分：瞬時、延時繼電器特點：額定電流不大于5A4、繼電器一、電流繼電器特點：線圈串接于電路中，導線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過電流繼電器、欠電流繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器4、繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過電流繼電器>IKAKAKA一、電流繼電器4、繼電器特點：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導線細分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器結構原理：與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>UKAKAKA二、電壓繼電器4、繼電器

中間繼電器實質上是一種電壓繼電器，結構和工作原理與接觸器相同。但它的觸點數(shù)量較多，在電路中主要是擴展觸點的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。

三、中間繼電器4、繼電器吸引線圈常閉觸頭常開觸頭1）文字符號：KA2）圖形符號：作用：電動機的過載保護利用雙金屬片受熱彎曲去推動杠桿使觸頭動作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成利用過載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動作四、熱繼電器型式：雙金屬片式熱敏電阻式易熔合金式結構：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構等部分組成。4、繼電器1-1.接線端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動導板5-補償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開觸頭8-復位調節(jié)螺釘9-動觸頭

110-復位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

四、熱繼電器雙金屬片式熱繼電器原理示意圖熱元件常閉觸頭常開觸頭2）圖形符號：1）文字符號：FR4、繼電器作用：按整定時間長短通斷電路分類：按構成原理分：電磁式電動式空氣阻尼式晶體管式數(shù)字式按延時方式分：通電延時型斷電延時型

五、時間繼電器4、繼電器(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)通電延時閉合動合（常開）觸點(e)通電延時斷開動斷（常閉）觸點（f）斷電延時斷開動合（常開）觸點（g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）瞬動觸點文字符號：KT4、繼電器作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結構：定子、轉子和觸頭原理：與異步電動機類似參數(shù)：動作轉速：>120rpm復位轉速：<100rpm六、速度繼電器4、繼電器定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉子上，裝有鼠籠型短路繞組。符號轉子---圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器七、其它繼電器4、繼電器作用：短路和嚴重過載保護應用：串接于被保護電路的首端優(yōu)點：結構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕分類：

5、熔斷器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT無填料密封式RM快速熔斷器RS自恢復熔斷器符號：文字符號：FU

圖形符號：

瓷插式熔斷器5、熔斷器螺旋式熔斷器5、熔斷器有填料式熔斷器5、熔斷器無填料密封式熔斷器5、熔斷器快速熔斷器5、熔斷器自恢復熔斷器5、熔斷器6、主令電器主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產(chǎn)機械的目的。主令電器應用廣泛、種類繁多。按其作用可分為：控制按鈕、行程開關、接近開關、萬能轉換開關、主令控制器及其它主令電器（如腳踏開關、鈕子開關、緊急開關）等?？刂瓢粹o6、主令電器2）圖形符號：常開按鈕常閉按鈕復合按鈕1）文字符號：SB3）按鈕顏色要求：①“停止”和“急停”按鈕必須是紅色。當按下紅色按鈕時，必須使設備停止工作或斷電。②“起動”按鈕的顏色是綠色。③“起動”與“停止”交替動作的按鈕必須是黑色、白色或灰色，不得用紅色和綠色。④“點動”按鈕必須是黑色。⑤“復位”(如保護繼電器的復位按鈕)必須是藍色。當復位按鈕還有停止的作用時，則必須是紅色。萬能轉換開關6、主令電器主令控制器6、主令電器行程開關6、主令電器1）文字符號：SQ2）圖形符號：常開觸頭常閉觸頭3）作用

用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令，以控制運動方向或行程長短接近開關6、主令電器M3~圖11.1.1用組合開關起停電動機的接線圖11.1.2按鈕(手動切換電器)(b)結構按鈕常用于接通和斷開控制電路。按鈕的外形圖和結構如圖所示。按鈕開關的外形和符號(a)外形圖常閉觸點常開觸點復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結構符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽動畫交流接觸器的外形與結構11.1.3接觸器用于頻繁地接通和斷開大電流電路的開關電器。(a)外形(b)結構11.1.4繼電器

繼電器和接觸器的結構和工作原理大致相同。主要區(qū)別在于：

接觸器的主觸點可以通過大電流；

繼電器的體積和觸點容量小，觸點數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于控制電路中。1.電流及電壓繼電器電流繼電器：可用于過載或過載保護，電壓繼電器：主要作為欠壓、失壓保護。2.中間繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)目多，用于控制線路。通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。(b)符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA(a)外形中間繼電器外形與符號3.時間繼電器

是從得到輸入信號(線圈通電或斷電)起，經(jīng)過一段時間延時后才動作的繼電器。適用于定時控制+直流電磁式結構圖阻尼銅套銜鐵工作原理：當銜鐵未吸合時，磁路氣隙大，線圈電感小，通電后激磁電流很快建立，將銜鐵吸合，繼電器觸點立即改變狀態(tài)。而當線圈斷電時，鐵心中的磁通將衰減，磁通的變化將在銅套中產(chǎn)生感應電動勢，并產(chǎn)生感應電流，阻止磁通衰減，當磁通下降到一定程度時，銜鐵才能釋放，觸頭改變狀態(tài)。因此繼電器吸合時是瞬時動作，而釋放時是延時的，故稱為斷電延時。(1)直流電磁式時間繼電器通電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開微動開關2微動開關1常開觸頭常閉觸頭線圈通電銜鐵向下吸合連桿動作觸頭動作工作原理調節(jié)螺絲進氣孔托板線圈動鐵心恢復彈簧擋塊釋放彈簧活塞桿橡皮膜排氣孔(2)空氣式時間繼電器斷電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖常閉延時閉合常閉延時斷開常開觸頭常閉觸頭空氣式時間繼電器的延時范圍大(有0.4~60s和0.4~180s兩種)。結構簡單，但準確度較低。時間繼電器的型號有JS7-A和JJSK2等多種類型。11.1.5熱繼電器用于電動機的過載保護。熱繼電器外形與結構(a)外形(b)結構~發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點斷開。發(fā)熱元件杠桿11.1.5熱繼電器工作原理結構原理圖雙金屬片常閉觸頭用于電動機的過載保護。動畫11.1.6熔斷器符號FU熔斷器額定電流IF的選擇(1)電燈、電爐等電阻性負載IF>IL(3)頻繁起動的電機(2)單臺電機用于低壓線路中的短路保護。常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。用于自動往復控制或限位保護等。11.1.7行程開關(限位開關)(b)示意圖結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。未撞擊撞擊(a)外形圖ST常開觸點常閉觸點ST(c)符號行程開關的外形符號可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。11.1.8自動空氣斷路器(自動開關)鎖鉤主觸點手動閉合過流脫扣器欠壓脫扣器銜鐵釋放動畫自動空氣斷路器原理圖連桿裝置釋放彈簧繼電接觸控制線路由一些基本控制環(huán)節(jié)組成，下面介紹繼電接觸控制線路的繪制。在電工技術中所繪制的控制線路圖為原理圖，它不考慮電器的結構和實際位置，突出的是電氣原理。電器自動控制原理圖的繪制原則及讀圖方法：1.按國家規(guī)定的電工圖形符號和文字符號畫圖。2.控制線路由主電路(被控制負載所在電路)和控制電路(控制主電路狀態(tài))組成。3.

屬同一電器元件的不同部分(如接觸器的線圈和觸點)按其功能和所接電路的不同分別畫在不同的電路中，但必須標注相同的文字符號。4.所有電器的圖形符號均按無電壓、無外力作用下的正常狀態(tài)畫出，即按通電前的狀態(tài)繪制。5.

與電路無關的部件(如鐵心、支架、彈簧等)在控制電路中不畫出。分析和設計控制電路時應注意以下幾點：使控制電路簡單，電器元件少，而且工作又要準確可靠(2)盡可能避免多個電器元件依次動作才能接通另一個電器的控制電路。(3)必須保證每個線圈的額定電壓，不能將兩個線圈串聯(lián)。熔斷器FU交流接觸器KM組合開關Q按扭SBSB1SB235熱繼電器FRM3～42111.2鼠籠式電動機直接起動的控制線路1.直接起動(a)結構圖電動機的保護

短路保護是因短路電流會引起電器設備絕緣損壞產(chǎn)生強大的電動力，使電動機和電器設備產(chǎn)生機械性損壞，故要求迅速、可靠切斷電源。通常采用熔斷器FU和過流繼電器等。

欠壓是指電動機工作時，引起電流增加甚至使電動機停轉，失壓(零壓)是指電源電壓消失而使電動機停轉，在電源電壓恢復時，電動機可能自動重新起動(亦稱自起動)，易造成人身或設備故障。常用的失壓和欠壓保護有：對接觸器實行自鎖；用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護。

過載保護是為防止三相電動機在運行中電流超過額定值而設置的保護。常采用熱繼電器FR保護，也可采用自動開關和電流繼電器保護。2.既能長期工作又能點動的控制電路按下起動按鈕，電動機運轉，松開起動按鈕，電動機停轉。點動按鈕SB3的作用：(1)使接觸器線圈KM通電；(2)使線圈KM不能自鎖。KMSB2FRKMSB1~SB3復合按鈕2.既能長期工作又能點動的控制電路KMSB2FRKMSB1~SB3后閉合先斷開按下SB3閉合電機運轉點動時：自鎖觸點不起作用通電KMSB2FRKMSB1~SB3先斷開后閉合斷開斷電2.既能長期工作又能點動的控制電路松開SB32.既能長期工作又能點動的控制電路KMSB2FRKMSB1~SB3松開SB3電機停轉實現(xiàn)點動用途:試車、檢修以及車床主軸的調整等。先斷開后閉合斷開斷電KM1FUQKM2M1M23~3~.SBSB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通電閉合再按SB2閉合通電閉合閉合1.控制順序：M1起動后M2才能起動。M2既不能單獨起動，也不能單獨停車。M1轉動3.電機的順序控制M2轉動....動畫M13~這樣的順序控制是否合理？兩電機各自要有獨立的電源；這樣接，主觸頭(KM1)的負荷過重。KM1KM2M23~思考KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1

例1：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動機拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機按下述順序起動和停止：起動時:M1起動后M2才能起動；停車時:M2停車后M1才能停車。應如何實現(xiàn)控制？起動：通電通電閉合閉合SBKM1FR1

例：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動機拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機按下述順序起動和停止：起動時:M1起動后M2才能起動；停車時:M2停車后M1才能停車。應如何實現(xiàn)控制？KM2SBKM2FR2KM1停止：斷電斷電斷開斷開11.3鼠籠式電動機正反轉的控制線路將電動機接到電源的任意兩根線對調一下，即可使電動機反轉。

需要用兩個接觸器來實現(xiàn)這一要求。

當正轉接觸器工作時，電動機正轉；

當反轉接觸器工作時，將電動機接到電源的任意兩根聯(lián)線對調一下，電動機反轉。按下SBFSBKMF在同一時間內，兩個接觸器只允許一個通電工作的控制作用，稱為“聯(lián)鎖”。“聯(lián)鎖”觸點利用接觸器的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱電氣聯(lián)鎖。缺點：改變轉向時必須先按停止按鈕。解決措施：在控制電路中加入機械連鎖。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通電斷開斷電電機正轉閉合機械聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖利用復合按鈕的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱機械聯(lián)鎖。鼠籠式電動機正反轉的控制線路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMRKMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR當電機正轉時，按下反轉按鈕SBR先斷開斷電閉合通電斷開停止正轉閉合閉合電機反轉STaSTb前進(正轉）后退12按SBF時KMF通電(其常閉斷開，常開閉合)KMF斷電KMR通電行程開關自動往返運動：擋塊動畫電機正轉工作臺前進到達預定位置，擋塊1撞擊STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正轉

電機反轉(工作臺后退)正反轉控制線路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR下圖所示的鼠籠式電動機正反轉控制線路中有幾處錯誤，請改正之。電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識D65識圖電動機常見的基本控制線路：點動控制線路正、反轉控制線路位置控制線路順序控制線路多地控制線路降壓啟動控制線路互鎖控制線路制動控制線路自鎖控制線路電氣原理圖示例：（識圖講解）1.異步電動機控制線路原理圖—單向點動“一按（點）就動，一松（放）就?！钡碾娐贩Q為點動控制電路。點動控制電路常用于調整機床，對刀操作等。因短時工作，電路中不設熱繼電器。單向點動控制電路QSL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU22.異步電動機控制線路原理圖—自鎖控制KM12FRFUSB1SB2KMKMFR控制電路主電路SM3~也為單向自鎖控制，電路若去掉自鎖觸點KM，則可對電動機實行點動控制。工作原理3.互鎖控制4.電動機的正反轉控制電動機正轉KM1電動機反轉KM2◆電動機反轉：將電動機任意兩根火線對調?！魧崿F(xiàn)方法：接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路5.位置開關控制有些生產(chǎn)機械如萬能銑床，要求工作臺在一定距離內能自動往返，通常利用行程開關控制電動機正反轉實現(xiàn)。工作臺自動往返控制順序控制6.順序啟動同時停止控制順序啟動逆序停止控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2電氣原理圖：特點:主電路控制電路7.三地控制在兩地或多地控制同一臺電動機的控制方式啟動(常開)按鈕并聯(lián)，停止(常閉)按鈕串聯(lián)8.三相異步電動機降壓啟動控制降壓啟動的方法定子繞組串電阻（電抗）啟動自耦變壓器降壓啟動

Y—△降壓啟動延邊三角形降壓啟動降壓啟動的實質：啟動時減小加在定子繞組上的電壓，以減小起動電流；啟動后再將電壓恢復到額定值，電動機進入正常工作狀態(tài)。1）定子繞組串電阻（電抗）啟動控制FU1KM1QS主電路M3～FRL1L3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制電路電氣原理圖工作原理合上電源開關按下按鈕SB1KM1、KT線圈通電M串電阻降壓啟動KT延時KM2線圈通電，KM1、KT線圈斷電M全壓運行2）自耦變壓器降壓啟動控制電氣原理圖工作原理M3~FU1KM2FRQSL1L3L2KM1KM2T主電路FU2FRSB4SB1KM1SB2KM1KAKM1KM1KAKAKAKTSB3控制電路KT3）星形——三角形降壓啟動控制指電動機起動時，把定子繞組接成星形，以降低起動電壓，減小起動電流；待電動機起動后，再把定子繞組改接成三角形，使電動機全壓運行。Y—△起動只能用于正常運行時為△形接法的電動機。Y—△降壓啟動控制

9.三相異步電動機電氣制動控制常用的電氣制動：反接制動能耗制動制動電阻的接線方法:1）反接制動控制原理：要求：對稱接法不對稱接法改變電動機電源相序，使定子繞組產(chǎn)生反向的旋轉磁場，形成制動轉矩。10kW以上電動機的定子電路中串入