目錄·第5章

第5章控制電器與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)

5-1常用控制電器5-2生產(chǎn)機械電氣設備的基本控制線路5-3生產(chǎn)機械的繼電器-接觸器控制線路5-4繼電器-接觸器控制線路的設計方法5.1常用控制電器與執(zhí)行電器5.2繼電器-接觸器控制的常用基本線路5.3繼電器-接觸器控制線路舉例5.4繼電器-接觸器控制線路設計簡介第5章控制電器與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)①熟悉各種電器的工作原理、作用、特點、應用場所和表示符號；②掌握繼電器-接觸器控制電路中的基本控制環(huán)節(jié)和常用的幾種自動控制方法；③學會分析較復雜的繼電器-接觸器控制電路；④學會設計較簡單的繼電器-接觸器控制電路。基本要求5.1常用控制電器與執(zhí)行電器5.2繼電器-接觸器控制的常用基本線路5.3繼電器-接觸器控制線路舉例5.4繼電器-接觸器控制線路設計簡介第5章控制電器與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)

①掌握電磁式繼電器與接觸器的區(qū)別；②掌握三相異步電動機啟動的控制電路及保護裝置。③掌握互鎖與連鎖的控制方法；④掌握按行程和時間控制的控制方法。①時間繼電器的圖形符號；②連鎖控制的方法與技巧；③控制電路的設計。重點難點5.1常用控制電器與執(zhí)行電器

5.1.1電器的功能、分類和工作原理

5.1.2開關電器

5.1.3熔斷器

5.1.4主令電器

5.1.5接觸器

5.1.6繼電器

5.1.7其它控制器件主要內(nèi)容：

常用低壓電器的結(jié)構原理、圖形符號、型號規(guī)格、用途5.1.1電器的功能、分類和工作原理

電器就是廣義的電氣設備

在工業(yè)意義上，電器是指：

能根據(jù)特定的信號和要求，自動或手動地接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，

實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換、調(diào)節(jié)的電氣設備。

電器：一種能控制電路的設備

最基本的功能——“通”“斷”→“開”“關”。一、電器的功能

5.1.1電器的功能、分類和工作原理①按電壓等級分

高壓電器、低壓(交流1200V直流1500V及其以下)電器②按控制對象分低壓配電電器、低壓控制電器。③按使用系統(tǒng)分

電力系統(tǒng)用電器、自動化通信系統(tǒng)用電器、電力拖動及自動控制系統(tǒng)用電器；④按工作職能分

手動操作電器、自動控制電器(切換、控制、保護)、其他電器(穩(wěn)壓與調(diào)壓、起動與調(diào)速、檢測與變換等)⑤按電器組合分

單個電器、成套電器與自動化裝置；⑥按有無觸點分有觸點電器、無觸點電器、混合式電器；⑦按使用場合分

一般工業(yè)用電器、特殊工礦用電器、農(nóng)用電器、家用電器、其他場合(如航空、船舶、熱帶)用電器。二、電器的分類

5.1.1電器的功能、分類和工作原理

電磁機構通常采用電磁鐵的形式，

由吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分組成，

其結(jié)構形式按銜鐵的運動方式,

一般可分為直動式和轉(zhuǎn)動式(拍合式)兩種。三、電磁式電器的工作原理

2、電磁機構(1)電磁機構的組成5.1.1電器的功能、分類和工作原理直動式電磁機構示意圖轉(zhuǎn)動式(拍合式)電磁機構示意圖三、電磁式電器的工作原理

2、電磁機構1—銜鐵2—鐵心3—吸引線圈(1)電磁機構的組成5.1.1電器的功能、分類和工作原理

當吸引線圈通入電流后，產(chǎn)生磁場；

磁通經(jīng)鐵心、銜鐵和工作氣隙形成閉合回路，產(chǎn)生電磁吸力；

銜鐵在電磁吸力的作用下產(chǎn)生機械位移，被鐵心吸合；

與此同時，銜鐵還要受到彈簧的拉力等與電磁吸力方向相反的反力的作用；只有當電磁吸力大于反力時，銜鐵才能可靠地被鐵心吸住。

電磁機構的特性通常是指吸力特性和反力特性。三、電磁式電器的工作原理

2、電磁機構(2)電磁機構的工作原理5.1.1電器的功能、分類和工作原理2—擰緊釋放彈簧時的反力特性1—釋放彈簧不變時的反力特性3—放松釋放彈簧時的反力特性三、電磁式電器的工作原理

2、電磁機構(2)電磁機構的工作原理反力特性是指彈簧反力F反與工作氣隙δ之間的關系。②反力特性電磁機構的反力特性5.1.1電器的功能、分類和工作原理吸力特性和反力特性三、電磁式電器的工作原理

2、電磁機構(2)電磁機構的工作原理③吸力特性和反力特性的配合1-吸合時最小吸力特性2-釋放時允許最大吸力特性特性的配合5.1.1電器的功能、分類和工作原理1－銜鐵

2－鐵心

3－線圈

4－短路環(huán)三、電磁式電器的工作原理

2、電磁機構(2)電磁機構的工作原理④交流電磁機構短路環(huán)的作用交流電磁鐵的短路環(huán)5.1.1電器的功能、分類和工作原理三、電磁式電器的工作原理

3、觸頭系統(tǒng)(1)

觸頭的結(jié)構形式和接觸方式觸頭的結(jié)構形式橋式觸頭(a)(b)指形觸頭(c)觸頭的接觸方式點接觸(a)線接觸(b)面接觸(c)5.1.1電器的功能、分類和工作原理三、電磁式電器的工作原理

3、觸頭系統(tǒng)(2)

電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置觸頭分斷時，在剛出現(xiàn)斷口之際，由于兩觸頭間距離極小，其間將形成很強的電場，使陰極中的自由電子溢出到氣隙中并向陽極加速運動，這稱為場致發(fā)射。在電場作用下，大量帶電粒子作定向運動形成電流，于是絕緣的氣體就變成了導體，致使兩個觸頭間出現(xiàn)強烈的火花，這就是所謂“電弧”。是一種氣體放電現(xiàn)象。常用的滅弧方法有:

①雙斷口滅弧；②磁吹滅??；③金屬柵片滅弧。5.1.1電器的功能、分類和工作原理1—動觸點2—靜觸點3—電弧三、電磁式電器的工作原理

3、觸頭系統(tǒng)(2)

電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置①雙斷口滅弧(電動力吹弧)雙斷口滅弧示意圖5.1.1電器的功能、分類和工作原理金屬柵片滅弧示意圖1－金屬柵片2－觸頭3－電弧三、電磁式電器的工作原理

③金屬柵片滅弧(2)

電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置3、觸頭系統(tǒng)5.1.2開關電器刀開關又叫閘刀開關一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源。有時也用來控制小容量電動機的直接起動與停機。一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過負荷時熔斷器熔斷而自動切斷電路。選用時主要考慮：

①回路額定電壓、②長期工作電流、③短路電流等因素。刀開關的額定電流應大于其所控制的最大負荷電流。用于直接起停3kW及以下的三相異步電動機時，刀開關的額定電流必須大于電動機額定電流的3倍。一、刀開關5.1.2開關電器1、刀開關1—上膠蓋2—下膠蓋3—觸刀座4—觸刀5—瓷柄6—膠蓋緊固螺帽7—出線端子8—熔絲9—觸刀鉸鏈10—瓷底座11—進線端子1－靜插座2－手柄3－觸刀4－鉸鏈支座5－絕緣底板2、開起式負荷開關（膠殼開關）一、刀開關開起式負荷開關示意圖刀開關結(jié)構示意圖5.1.2開關電器一、刀開關5.1.2開關電器二、組合開關組合開關又叫轉(zhuǎn)換開關，是一種轉(zhuǎn)動式的閘刀開關。主要用于：接通或切斷電路、換接電源；控制小型鼠籠式三相異步電動機的起動、停止、正反轉(zhuǎn)；

控制局部照明；有若干個分別裝于數(shù)層絕緣件內(nèi)的動觸片和靜觸片：靜觸片固定在絕緣墊板上；動觸片裝在轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而變更通、斷位置。5.1.2開關電器

低壓斷路器又叫自動空氣開關或自動開關。

特點當電路發(fā)生短路、過載、欠電壓等故障時，能夠自動切斷電路，起到保護作用。

結(jié)構

主要由觸點系統(tǒng)、操作機構和保護元件三部分組成。

原理主觸點靠操作機構（手動或電動）來閉合。電磁脫扣器起短路保護和過流保護的作用。欠壓脫扣器起欠壓保護作用。熱脫扣器起過載保護的作用。三、低壓斷路器1—彈簧9—彈簧2—主觸點3—傳動桿4—鎖扣5—軸7—杠桿6—電磁脫扣器8—銜鐵10—銜鐵11—欠壓脫扣器12—雙金屬片13—發(fā)熱元件5.1.2開關電器三、低壓斷路器欠壓脫扣器正常時，銜鐵是吸住的；欠壓時，銜鐵釋放往上而頂開鎖扣。低壓斷路器結(jié)構示意圖熱脫扣器正常時，雙金屬片不彎曲；過載時，雙金屬片往上而頂開鎖扣。欠(零)電壓保護過載保護短路(過電流)保護電磁脫扣器正常時，銜鐵是釋放的；短路時，銜鐵往上吸而頂開鎖扣。5.1.2開關電器三、低壓斷路器5.1.2開關電器刀開關的圖形符號低壓斷路器的圖形符號組合開關的圖形符號四、開關的圖形符號5.1.3熔斷器熔斷器是一種利用物質(zhì)過熱熔化的性質(zhì)制作的保護電器。熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管或熔座兩部分組成。當電路正常即電流為熔體的額定電流時，熔體長期不熔斷；當電路發(fā)生短路時，熔體能在瞬間熔斷。當電路發(fā)生嚴重過載時，熔體在較短時間內(nèi)熔斷；一、熔斷器的結(jié)構及工作原理熔斷器的安秒特性電流與熔斷時間的關系曲線稱為安秒特性。

流過熔體的電流越大，熔斷所需的時間越短。

Ir為熔體的額定電流即熔體長期不熔斷電流。5.1.3熔斷器1－熔絲2－動觸頭3－瓷蓋4－石棉帶5－靜觸頭6－瓷座瓷插式熔斷器1－瓷帽2－金屬管3－指示器4－熔管5－瓷套6－下接線端7－上接線端8－瓷座螺旋式熔斷器①RC1A系列瓷插式熔斷器②

RL6系列螺旋式熔斷器③RM10系列無填料封閉管式熔斷器④RT12系列有填料封閉管式熔斷器⑤RLS2系列螺旋式快速熔斷器二、常用的熔斷器5.1.3熔斷器二、常用的熔斷器瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器有填料式熔斷器無填料密封式熔斷器5.1.3熔斷器二、常用的熔斷器快速熔斷器自恢復熔斷器5.1.3熔斷器照明等線路：一臺電動機：多臺電動機：4.熔斷器額定電流的選擇

熔斷器額定電流≤熔體額定電流1.類型選擇2.額定電壓的選擇3.熔體額定電流的選擇三、熔斷器的選擇四、熔斷器的符號5.1.4主令電器

按鈕是發(fā)出控制指令和信號的電器開關，是一種手動且一般自動復位的主令電器。按鈕結(jié)構示意圖1－按鈕帽2－復位彈簧3－動觸頭4－常閉觸頭5－常開觸頭一、按鈕按鈕的圖形符號及文字符號復式觸頭常開觸頭常閉觸頭5.1.4主令電器一、按鈕LA2、LA4系列按鈕開關LA19系列按鈕開關LA18系列按鈕開關5.1.4主令電器1—頂桿2—彈簧3—常閉觸點4—觸點彈簧5—常開觸點位置開關主要用于將機械位移變?yōu)殡娦盘?，以實現(xiàn)對機械運動的電氣控制。二、位置開關直動式行程開關示意圖行程開關的符號復式觸頭常開觸頭常閉觸頭結(jié)構原理圖外形圖1、行程開關5.1.4主令電器二、位置開關1、行程開關5.1.4主令電器LJ2系列晶體管接近開關電路原理圖二、位置開關2、接近開關接近開關的符號5.1.4主令電器二、位置開關2、接近開關5.1.4主令電器三、萬能轉(zhuǎn)換開關結(jié)構示意圖圖形及文字符號萬能轉(zhuǎn)換開關示意圖萬能轉(zhuǎn)換開關是由多組相同結(jié)構的開關元件疊裝而成，用以控制多回路的一種主令電器。由凸輪機構、觸頭系統(tǒng)和定位裝置等部分組成。5.1.4主令電器三、萬能轉(zhuǎn)換開關5.1.4主令電器主令控制器用于較為頻繁地切換復雜的多回路控制電路。主令控制器的符號與萬能轉(zhuǎn)換開關相似。四、主令控制器1、7—凸輪塊；2—接線柱；3—靜觸點；4—動觸點；5—支桿；6—轉(zhuǎn)動軸；8—小輪；9—復位彈簧主令控制器結(jié)構示意圖5.1.4主令電器四、主令控制器5.1.4主令電器凸輪控制器用于起重設備和其它電力拖動裝置中，直接控制中小型繞線式異步電動機的各種工作狀態(tài)。凸輪控制器的符號與萬能轉(zhuǎn)換開關相似。五、凸輪控制器1-靜觸點；2-動觸點；3-觸頭彈簧；4-復位彈簧；5-滾子；6-絕緣方軸；7-凸輪5.1.4主令電器五、凸輪控制器5.1.4主令電器結(jié)構示意圖圖形及文字符號萬能轉(zhuǎn)換開關圖形表示法列表表示法組合開關(轉(zhuǎn)換開關)主令控制器凸輪控制器5.1.4主令電器主令電器應用舉例SA2(主鉤控制)觸點狀態(tài)表主令控制器SA2①20/5t橋式起重機控制電路5.1.4主令電器主令電器應用舉例①20/5t橋式起重機控制電路

注意：QM→SAQM1(副鉤控制)觸點狀態(tài)表QM1凸輪控制器5.1.4主令電器主令電器應用舉例①20/5t橋式起重機控制電路

注意：QM→SAQM2(小車控制)觸點狀態(tài)表QM2凸輪控制器5.1.4主令電器主令電器應用舉例①20/5t橋式起重機控制電路

注意：QM→SAQM3(大車控制)觸點狀態(tài)表QM3凸輪控制器5.1.4主令電器主令電器應用舉例①20/5t橋式起重機控制電路

QM1(副鉤控制)觸點狀態(tài)表

注意：QM→SA5.1.4主令電器主令電器應用舉例②10t橋式起重機控制電路注意圖中存在什么問題？5.1.4主令電器②10t橋式起重機控制電路凸輪控制器狀態(tài)表注意圖中存在什么問題？主令電器應用舉例5.1.5接觸器接觸器是一種用來頻繁地接通或分斷帶有負載的主電路，實現(xiàn)遠距離自動控制的電器元件。接觸器還具有失壓（或欠壓）保護功能。交流接觸器的組成：①電磁機構

由線圈、動鐵心(銜鐵)和靜鐵心組成。②觸頭系統(tǒng)

包括主觸頭和輔助觸頭。

主觸頭用于主電路的負載通斷；輔助觸頭用于控制電路的電氣連鎖或控制。③滅弧裝置

根據(jù)容量大小采用不同的結(jié)構。④其他部件

包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧、傳動機構及外殼等。一、交流接觸器5.1.5接觸器CJ10-20型交流接觸器

1－滅弧罩2－觸頭壓力彈簧片3－主觸頭4－反作用彈簧5－線圈6－短路環(huán)7－靜鐵心8－彈簧9－動鐵心10－輔助常開觸頭11－輔助常閉觸頭一、交流接觸器5.1.5接觸器1—主觸點(三對或四對常開)

2—輔助常閉觸點(兩對)

3—輔助常開觸點(兩對)4—吸引線圈5—動鐵心6—靜鐵心一、交流接觸器交流接觸器結(jié)構示意圖5.1.5接觸器一、交流接觸器5.1.5接觸器二、直流接觸器直流接觸器的工作原理與交流接觸器相同；直流接觸器的結(jié)構與交流接觸器基本相同。

相同之處：由四部分組成：①電磁機構；②觸頭系統(tǒng)；③滅弧裝置；④其他部件。

不同之處：各部分的具體結(jié)構與交流接觸器有區(qū)別。如：CZ0系列直流接觸器150A及其以下電流等級的為立體布置的整體式結(jié)構，250A及其以上電流等級的為平面布置的整體式結(jié)構，它們均采用U形轉(zhuǎn)動式的電磁機構，且鐵心和銜鐵均采用電工軟鐵制成。5.1.5接觸器二、直流接觸器5.1.5接觸器三、接觸器的主要技術數(shù)據(jù)1、額定電壓（指主觸點上的額定電壓）2、額定電流（指主觸點上的額定電流）3、線圈的額定電壓4、額定操作頻率（指每小時接通次數(shù)）5、電壽命和機械壽命6、接觸器的圖形符號和文字符號5.1.6繼電器繼電器是一種當輸入量變化到某一定值時，其觸頭(或電路)即接通或分斷交直流小容量控制回路的自動控制電器。繼電器種類繁多，可以按輸入信號、輸出形式、工作原理或用途進行區(qū)分。幾種常用的繼電器繼電特性曲線一、繼電器的特性及種類輸入量輸出量⑴電磁式繼電器⑵時間繼電器⑶熱繼電器⑷速度繼電器⑸溫度繼電器⑹壓力繼電器⑺液位繼電器吸合值x2釋放值x1返回系數(shù):k＝x1/x25.1.6繼電器電磁式繼電器的結(jié)構和原理與接觸器基本相同；兩者的主要區(qū)別

繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅弧裝置，可以在電量或非電量的作用下動作。

接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動作。常用的電磁式繼電器電流繼電器：過電流繼電器、欠電流繼電器電壓繼電器：過電壓繼電器、欠(零)電壓繼電器中間繼電器二、電磁式繼電器5.1.6繼電器電磁式繼電器典型結(jié)構1－底座2－反力彈簧3、4－調(diào)節(jié)螺釘5－非磁性墊片6－銜鐵7－鐵心8－極靴9－電磁線圈10－觸頭系統(tǒng)二、電磁式繼電器5.1.6繼電器電流繼電器線圈串聯(lián)在被測電路中，線圈阻抗小。①過電流繼電器：線圈電流高于整定值時動作的繼電器當正常工作時，銜鐵是釋放的；當電路發(fā)生過載或短路故障時，銜鐵立即吸合，實現(xiàn)保護。②欠電流繼電器：線圈電流低于整定值時動作的繼電器當正常工作時，銜鐵是吸合的；當電路發(fā)生電流過低現(xiàn)象時，銜鐵立即釋放，實現(xiàn)保護。二、電磁式繼電器1、電流繼電器5.1.6繼電器二、電磁式繼電器2、電壓繼電器電壓繼電器線圈并聯(lián)在被測電路中，線圈阻抗大。①過電壓繼電器：線圈電壓高于整定值時動作的繼電器當電路正常工作時，銜鐵是釋放的；當電路發(fā)生過電壓故障時，銜鐵立即吸合，實現(xiàn)保護。②欠(零)電壓繼電器：線圈電壓低于整定值時動作的繼電器當電路正常工作時，銜鐵是吸合的；當電路發(fā)生電壓過低現(xiàn)象時，銜鐵立即釋放，實現(xiàn)保護。5.1.6繼電器中間繼電器在結(jié)構上是電壓繼電器，但觸點數(shù)多，觸點容量比電壓繼電器大。中間繼電器與交流接觸器的主要區(qū)別是觸點數(shù)目多，且觸點容量小，只允許通過小電流。中間繼電器通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可用來直接控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。在選用中間繼電器時，主要考慮電壓等級和觸點數(shù)目。

二、電磁式繼電器3、中間繼電器5.1.6繼電器二、電磁式繼電器3、中間繼電器1、電流繼電器2、電壓繼電器5.1.6繼電器中間繼電器符號電流繼電器符號過電流繼電器欠電流繼電器電壓繼電器符號過電壓繼電器欠電壓繼電器二、電磁式繼電器4、電磁式繼電器的符號5.1.6繼電器三、時間繼電器時間繼電器是當吸引線圈通電或斷電后，其觸點經(jīng)過一定延時再動作的繼電器。延時方式：①通電延時型②斷電延時型原理分類：①直流電磁式

利用電磁阻尼作用獲得延時②空氣阻尼式

利用空氣阻尼作用獲得延時③電子式(晶體管式和數(shù)字式)利用電子電路工作特點獲得延時④電動機式

利用微型同步電動機帶動減速齒輪系獲得延時5.1.6繼電器三、時間繼電器(a)

線圈一般符號(b)

通電延時線圈(c)

斷電延時線圈(d)

延時閉合常開觸頭(e)

延時斷開常閉觸頭(f)

延時斷開常開觸頭(g)

延時閉合常閉觸頭(h)

瞬動常開觸頭(i)

瞬動常閉觸頭時間繼電器的圖形符號時間繼電器的文字符號：KT5.1.6繼電器三、時間繼電器時間繼電器結(jié)構分類動作表通電延時型線圈延時閉合常開觸頭延時斷開常閉觸頭瞬動常開觸頭瞬動常閉觸頭通電時延時t秒閉合延時t秒斷開立即閉合立即斷開斷電時立即斷開立即閉合立即斷開立即閉合斷電延時型線圈延時斷開常開觸頭延時閉合常閉觸頭瞬動常開觸頭瞬動常閉觸頭通電時立即閉合立即斷開立即閉合立即斷開斷電時延時t秒斷開延時t秒閉合立即斷開立即閉合5.1.6繼電器三、時間繼電器直流電磁式時間繼電器只能直流斷電延時。1、直流電磁式時間繼電器1－阻尼銅套2－電磁線圈阻尼銅套工作原理示意圖5.1.6繼電器三、時間繼電器2、空氣阻尼式時間繼電器JS7-A系列時間繼電器動作原理1－線圈4－反力彈簧7－杠桿10－橡皮膜13－調(diào)節(jié)螺桿2－鐵心5－推板8－塔形彈簧11－空氣室壁14－進氣孔3－銜鐵6－活塞桿9－弱彈簧12－活塞15、16－微動開關斷電延時型通電延時型瞬動觸頭延時觸頭電磁機構延時機構5