第8

章

繼電-接觸器控制8.5時間控制8.2常用低壓控制電器8.3電動機的基本控制8.1電器的分類8.4行程控制8.6順序控制隨著科技進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能的應(yīng)用越來越廣泛。在現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)機械大多數(shù)是由電動機拖動的，通過對電動機的自動控制來實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的自動控制，使生產(chǎn)機械各部件的運動或者各生產(chǎn)機械間的配合動作按規(guī)定的程序進(jìn)行工作，從而滿足生產(chǎn)工藝的要求。

應(yīng)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(shè)備的控制和保護(hù)，稱為繼電接觸控制。

實現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設(shè)備，統(tǒng)稱為控制電器，如刀閘、按鈕、繼電器、接觸器等。本章要求：1.了解常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、功能和用途。熟練掌握各控制電器的圖形符號和文字符號。2.熟練掌握電動機點動、單向連續(xù)運轉(zhuǎn)和正反轉(zhuǎn)控制線路。3.掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法。5.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(shè)計簡單的控制電路。4.掌握過載、短路和失壓保護(hù)的作用和方法。本章要求：8.1電器的分類按工作電壓等級可分為高壓電器和低壓電器。高壓電器用于交流電壓1200V、直流電壓1500V及以上的電路中；低壓電器用于交流50Hz額定電壓為1200V以下、直流額定電壓為1500V以下的電路中，如接觸器、繼電器等。按用途可分為控制電器、配電電器、主令電器和保護(hù)電器等。控制電器用于各種控制電路和控制系統(tǒng)，如繼電器、接觸器等；配電電器用于電能的傳輸和分配，如刀開關(guān)、斷路器等；主令電器用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送動作指令，如按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等；保護(hù)電器用于保護(hù)電路及用電設(shè)備，如熔斷器、熱繼電器等。當(dāng)然，不少電器既可作為控制電器，也可用作保護(hù)電器，它們之間并無明顯的界限。

8.1電器的分類按照動作原理，電器一般可分為手動電器和自動電器兩類，手動電器必須由操作人員手動操縱，如刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕等；自動電器是按照指令、信號、或某些物理量的變化而自動動作，如熔斷器、、行程開關(guān)、接觸器、繼電器等。8.1電器的分類手動電器自動電器刀開關(guān)按鈕……熔斷器接觸器繼電器行程開關(guān)……熱繼電器時間繼電器……8.2常用低壓控制電器常用低壓電器刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，是手動電器中最簡單而使用又較廣泛的一種低壓電器。刀開關(guān)的作用一方面是隔離電源，以確保電路和設(shè)備維修的安全；另一方面是分?jǐn)嘭?fù)載，如不頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘坎淮蟮牡蛪弘娐坊蛑苯訂有∪萘侩姍C。

(1)刀開關(guān)(1)刀開關(guān)文字符號：Q(quench)圖形符號：Q(1)刀開關(guān)作用：用于低壓線路中的短路保護(hù)。結(jié)構(gòu)：核心部分是熔體，由電阻率較高，易熔合金制成。熔斷器是一種短路保護(hù)電器。當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生短路故障時能自動切斷電路。(2)熔斷器(2)熔斷器圖形符號：文字符號：

FUFU(2)熔斷器動作原理：熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)短路或嚴(yán)重過載時，通過熔體的電流過大，熔體因過熱而熔化斷裂，達(dá)到切斷電路，保護(hù)用電設(shè)備的目的。(2)熔斷器(3)按鈕手動切換電器，常用于短時接通和斷開小電流控制電路。常閉觸點常開觸點(3)按鈕復(fù)位彈簧支柱連桿常閉觸點觸橋外殼按鈕帽

文字符號

SB

(SwitchButton)SB圖形符號(停止按鈕)常閉按鈕常開觸點SB(啟動按鈕)常開按鈕圖形符號SB復(fù)合按鈕圖形符號按鈕

復(fù)合按鈕各觸點的通斷順序為：

按動按鈕時，常閉觸點先斷開，常開觸點后閉合；松開按鈕時，常開觸點先斷開，常閉觸點后閉合。

按鈕按下去后，如不繼續(xù)按著，則在彈簧力作用下立刻恢復(fù)原來的狀態(tài)。所以按鈕只起發(fā)出“接通”和“斷開”信號的作用，是一種主令電器。

(4)接觸器

是一種利用電磁鐵的電磁吸力來操作的電磁開關(guān),用于頻繁地接通和分?jǐn)鄮в胸?fù)荷的電路。它也是一種失壓保護(hù)器。(4)接觸器常閉觸點常開觸點線圈靜鐵心動鐵心(4)接觸器接觸器的結(jié)構(gòu)主要分兩大部分：一部分是電磁系統(tǒng)，由靜鐵心、吸引線圈和動鐵心(又稱銜鐵)等組成；另一部分是觸點系統(tǒng)，由主觸點(允許通過較大的電流)和輔助觸點(允許通過較小的電流)以及滅弧裝置等組成。

接觸器的動作原理：當(dāng)吸引線圈通電時，產(chǎn)生電磁力，將動鐵心吸合，同時帶動與動鐵心相連接的動觸點移動，使常閉觸點斷開，常開觸點接通。

接觸器的動作原理：當(dāng)線圈欠電壓或斷電失去電壓時，動鐵心在彈簧力的作用下彈起，帶動各觸點又恢復(fù)到原來位置。

接觸器線圈串聯(lián)在控制電路中。圖形符號：線圈KM

文字符號：

KM(4)接觸器用于主電路，流過大電流。常開主觸點KM圖形符號：(4)接觸器常閉輔助觸點KM常開輔助觸點KM用于控制電路，流過小電流。圖形符號：(4)接觸器(5)繼電器

繼電器主要用于控制與保護(hù)電路或用于信號轉(zhuǎn)換，是根據(jù)某一電氣量(如電流、電壓)或非電氣量(如轉(zhuǎn)速、時間、溫度等)的變化使觸點接通或斷開的一種控制電器，使用相當(dāng)廣泛。

(5)繼電器繼電器的種類很多，按用途可分為控制繼電器和保護(hù)繼電器；按工作原理可分為電磁式、感應(yīng)式和機械式等多種類型；按動作信號，可分為電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、速度繼電器、溫度繼電器、壓力繼電器等。

(5)繼電器時間繼電器是從得到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的預(yù)先整定好的延時后才輸出信號（觸點的閉合或斷開）的繼電器。

時間繼電器時間繼電器的延時方式有兩種：時間繼電器一種是通電延時，即線圈通電后延遲一定的時間，觸點才動作，當(dāng)線圈斷電時，觸點瞬時復(fù)原；另一種是斷電延時，即線圈通電時，觸點瞬時動作，當(dāng)線圈斷電后，延遲一定的時間觸點才復(fù)原。時間繼電器時間繼電器文字符號：KT圖形符號：線圈圖形符號：時間繼電器瞬時動作常閉觸點常開觸點時間繼電器延時閉合的常開觸點圖形符號：延時斷開的常開觸點時間繼電器圖形符號：延時斷開的常閉觸點延時閉合的常閉觸點電動機在實際運行中，常會遇到過載情況。短時不太嚴(yán)重的過載是允許的。但是小量的過載，如果時間較長，也會使電動機繞組的溫升超過允許值，加劇繞組的老化，縮短電動機的使用年限，甚至燒毀電動機。

熱繼電器熱繼電器是一種用來保護(hù)電動機，使之免受長期過載危害的控制繼電器。熱繼電器扣板~雙金屬片發(fā)熱元件常閉觸點熱繼電器

熱元件環(huán)繞在膨脹系數(shù)不同的雙金屬片上，接入主電路中。熱開關(guān)為常閉觸點，串聯(lián)在控制電路中。熱繼電器

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，扣板被彈簧拉回，常閉觸點斷開。動作原理熱繼電器圖形符號：FR熱元件熱開關(guān)(常閉觸點)FR文字符號：FR熱繼電器一般的中小型電動機采用熱繼電器作過載保護(hù)時，選用具有兩個熱元件的熱繼電器，兩個熱元件分別接在任意兩根電源線中。當(dāng)電動機任意兩相發(fā)生過載時，這種熱繼電器都能檢查出故障，予以保護(hù)。

熱繼電器當(dāng)大型電機（多數(shù)是三角形連接）采用熱繼電器作過載保護(hù)時，需選用具有三個熱元件的繼電器，將電機的三相繞組分別與一個熱元件串聯(lián)，這樣才能正確反應(yīng)每個繞組的過熱情況，并及時予以保護(hù)。熱繼電器（6）行程開關(guān)用于自動往返控制或限位保護(hù)等。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān)，根據(jù)運動部件的位移信號而動作，即利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸點動作來接通或分?jǐn)嚯娐?，從而限制機械運動行程、位置或改變其運動狀態(tài)，實現(xiàn)自動控制。

行程開關(guān)未碰撞碰撞

行程開關(guān)當(dāng)外力撞擊推桿時，常閉觸點先斷開，常開觸點后閉合。一旦外力消失，推桿和觸點靠彈簧作用恢復(fù)到正常位置，其中常開觸點先斷開，常閉觸點后閉合。

行程開關(guān)行程開關(guān)安裝在運動行程的終端,靠固定在運動機械部件上的擋塊碰撞而動作。

行程開關(guān)SQ常開常閉SQ圖形符號：文字符號：SQ

行程開關(guān)8.3電動機的基本控制各種生產(chǎn)機械，其運動方式各不相同，因此，滿足各生產(chǎn)機械要求的控制線路也是相異的。但是不論控制線路多么復(fù)雜，它們大都是由一些基本控制電路所組成。如果按照電器的結(jié)構(gòu)位置畫出控制接線圖，比較直觀，但是如果線路比較復(fù)雜和使用的電器較多時，這種控制接線圖不但畫法麻煩而且不容易看清楚線路的相互控制關(guān)系。為了避免此缺點，控制線路通常采用電氣原理圖。

8.3電動機的基本控制電氣原理圖采用國家規(guī)定的電氣符號，只畫出機電元件之間的電氣連接關(guān)系，不畫出其機械部分的聯(lián)系及實際結(jié)構(gòu);只反映電氣作用原理，不考慮電器的結(jié)構(gòu)和實際位置。8.3電動機的基本控制原理圖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(fù)載所在電路)和控制電路組成。原理圖繪制原則及讀圖方法(3)

屬同一電器元件的不同部分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(biāo)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(guān)的部件（如鐵心、支架、彈簧等）在控制電路中不畫出。原理圖繪制原則及讀圖方法電動機的保護(hù)

短路保護(hù)：短路電流會引起電動機和電器設(shè)備發(fā)生損壞，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。

過載保護(hù)是為防止三相電動機在運行中電流長期超過額定值而設(shè)置的保護(hù)。常采用熱繼電器FR保護(hù)，也可采用自動開關(guān)和電流繼電器保護(hù)。電動機的保護(hù)失壓是指電源電壓消失而使電動機停轉(zhuǎn)。在電源電壓恢復(fù)時，電動機可能自動重新起動，易造成人身傷害或設(shè)備故障。電動機的保護(hù)

常用的失壓和欠壓保護(hù)有：對接觸器實行自鎖；用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護(hù)。分析和設(shè)計控制電路時應(yīng)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(zhǔn)確可靠；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；必須保證每個線圈的額定電壓，不能將兩個線圈串聯(lián)。8.3.1點動控制在實際生產(chǎn)中，有時需要逐步調(diào)整生產(chǎn)機械部件之間的距離或試車、檢修等，常采用點動控制。所謂點動控制，就是按下啟動按鈕時電動機運轉(zhuǎn)，松開按鈕時電動機停轉(zhuǎn)。接線圖熔斷器FU交流接觸器KM刀開關(guān)Q按鈕SBM3～218.3.1點動控制KMSB主電路~M3~KMFUQ控制電路原理圖點動控制的動作過程如下：先合上刀開關(guān)，按下按鈕，接觸器線圈通電，其接在主電路中的三對主觸點閉合，電動機接通電源運轉(zhuǎn)；松開按鈕，接觸器線圈斷電，三對主觸點斷開，電動機斷電停轉(zhuǎn)。8.3.1點動控制熔斷器FU起短路保護(hù)作用，一旦發(fā)生短路事故，熔絲立即熔斷，電動機立即停車。8.3.1點動控制8.3.2直接啟動連續(xù)運行控制在實際生產(chǎn)中，往往要求電動機實現(xiàn)長時間連續(xù)轉(zhuǎn)動，即所謂的長動控制。

欲使電動機啟動后連續(xù)運轉(zhuǎn)，必須在啟動按鈕兩端并聯(lián)一個接觸器的常開輔助觸點,這個輔助觸點亦稱自鎖觸點。KMSB2KMM3~自鎖觸點KMFUQ~單向連續(xù)運轉(zhuǎn)控制原理圖工作過程：合上刀開關(guān)，按下啟動按鈕，控制電路中接觸器線圈通電，其接在主電路中的三對主觸點和接在控制電路中的常開輔助觸點同時閉合，電動機接通電源啟動運轉(zhuǎn)；8.3.2直接啟動連續(xù)運行控制工作過程：松開啟動按鈕，由于接觸器線圈通過閉合的輔助觸點仍繼續(xù)通電，從而使接觸器所屬的常開主觸點和輔助觸點保持閉合狀態(tài)，電動機保持運轉(zhuǎn)；8.3.2直接啟動連續(xù)運行控制KMSB2KMM3~KMFUQ~單向連續(xù)運轉(zhuǎn)控制原理圖SB1工作過程：按下停止按鈕，接觸器線圈斷電，其所屬各觸點恢復(fù)常開狀態(tài)，電動機斷電停轉(zhuǎn)。8.3.2直接啟動連續(xù)運行控制KMSB2KMM3~FRM3~FRKMFUQ~單向連續(xù)運轉(zhuǎn)控制原理圖SB1圖示的控制電路中，具有短路保護(hù)、過載保護(hù)及失壓保護(hù)等保護(hù)措施。連續(xù)控制8.3.3正反轉(zhuǎn)控制在實際生產(chǎn)中，常常要求生產(chǎn)機械的運動部件具有正反兩個方向的運動。例如，起重機的提升和下降，機床工作臺的前進(jìn)與后退，各種大型閥門的開閉等。

對于三相異步電動機只要將電動機與電源相連的三根導(dǎo)線，任意對調(diào)兩根，就可實現(xiàn)電動機反轉(zhuǎn)。8.3.3正反轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)L1L2L3U1V1W1M3~正轉(zhuǎn)L1L2L3U1V1W1M3~8.3.3正反轉(zhuǎn)控制具體控制由兩個交流接觸器KMF，KMR完成。KMRL1KMFFUQL2L3M3~8.3.3正反轉(zhuǎn)控制正轉(zhuǎn)接觸器閉合時，電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器斷開，反轉(zhuǎn)接觸器閉合時，電源兩相對調(diào)，電動機反轉(zhuǎn)。

8.3.3正反轉(zhuǎn)控制3~MFRFUKMF.FRQKMFSB..SBFKMF連續(xù)運轉(zhuǎn)控制線路3~MFRFUKMF.KMRFRQKMFSBRKMRKMR..........SB..SBFKMF正反轉(zhuǎn)的控制線路如果兩個接觸器同時工作，電源兩相將通過兩個接觸器的主觸點被短路，這是不允許的。為此，要采取措施以保證兩個接觸器不能同時動作，這種作用稱為互鎖或聯(lián)鎖。8.3.3正反轉(zhuǎn)控制3~MFRFUKMF.KMRFRQKMFSBRKMRKMR..........SB..SBFKMF正反轉(zhuǎn)的控制線路KMRKMF在圖示控制線路中，正轉(zhuǎn)接觸器的一個常閉輔助觸點串接在反轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路中；而反轉(zhuǎn)接觸器的一個常閉輔助觸點串接在正轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路中。這兩個常閉輔助觸點稱為互鎖觸點。

8.3.3正反轉(zhuǎn)控制當(dāng)按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕時，正轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸點閉合，電動機正轉(zhuǎn)。同時，自鎖觸點閉合，互鎖觸點斷開反轉(zhuǎn)接觸器線圈電路。這時，如果發(fā)生誤操作，按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕，反轉(zhuǎn)接觸器不會工作，從而保護(hù)電源不被短路。8.3.3正反轉(zhuǎn)控制同理，當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，電動機反轉(zhuǎn)時，互鎖觸點斷開了正轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路，實現(xiàn)了互鎖。8.3.3正反轉(zhuǎn)控制正反轉(zhuǎn)控制兩地控制：為實現(xiàn)多地控制，控制電路中必須有多組按鈕。8.3.4多地控制各啟動按鈕并聯(lián)；各停止按鈕串聯(lián)。

小結(jié)：電器文字符號標(biāo)注刀開關(guān)熔斷器按鈕接觸器熱繼電器時間繼電器QFUSBKMFRKT正反轉(zhuǎn)控制線路3~MKHFUQ......KMFKHKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR例：下圖所示的鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)控制線路中有幾處錯誤，請改正之。8.4行程控制行程控制就是控制生產(chǎn)機械運動的行程或終端位置，實現(xiàn)自動停止或自動往返等。例如龍門刨床的工作臺要求在一定行程范圍內(nèi)自動往返;礦井提升機及吊車運行到終點時，要求自動停下，以免超過極限位置而引起事故。行程開關(guān)是這種控制中的關(guān)鍵部件。

控制某些機械的行程，當(dāng)運動部件到達(dá)一定行程位置時利用行程開關(guān)進(jìn)行控制。正程限位開關(guān)SQbSQa逆程SQbSQa電機1）能正向運行也能反向運行。2）到達(dá)極限位置后能自動停止。

行程控制限位控制電路按動正轉(zhuǎn)啟動按鈕SBF正轉(zhuǎn)接觸器的線圈通電并自鎖。電機正轉(zhuǎn)，設(shè)其拖動生產(chǎn)機械右行。行至右終端位置，擋塊壓下行程開關(guān)。限位控制工作過程：切斷正轉(zhuǎn)控制電路，電機停轉(zhuǎn)。右行程開關(guān)的常閉觸點斷開，生產(chǎn)機械停止運行。限位控制工作過程：電機反轉(zhuǎn)，生產(chǎn)機械左行。此時，行程開關(guān)因擋塊移開而復(fù)位。反轉(zhuǎn)接觸器的線圈通電并自鎖。按動反轉(zhuǎn)啟動按鈕SBR行至左終端位置，擋塊壓下行程開關(guān)。限位控制工作過程：切斷反轉(zhuǎn)控制電路，電機停轉(zhuǎn)。左行程開關(guān)的常閉觸點斷開，生產(chǎn)機械停止運行。限位控制工作過程：SQbSQa前進(jìn)(正轉(zhuǎn)）后退12按SBF時KMF通電(常閉斷開，常開閉合)KMF斷電KMR通電自動往返運動擋塊電機正轉(zhuǎn)工作臺前進(jìn)擋塊2撞擊STb行程開關(guān)SBKMRSBFKMFKMFKMRSQbSQaKMFKMRSBR停止正轉(zhuǎn)

電機反轉(zhuǎn)(工作臺后退)8.5時間控制

在自動控制的電力拖動系統(tǒng)中，某些操作或工藝過程之間常常需要一定的時間間隔，或者按一定的時間啟動或關(guān)停某些設(shè)備，有時電動機拖動的生產(chǎn)機械的運行狀態(tài)需要按時間進(jìn)行轉(zhuǎn)換等。

例如，正常運行為三角形連接的電動機，可接成星形來降壓啟動，經(jīng)過一定時間，速度上升到某值后，再換接成三角形全壓運行。為實現(xiàn)延時自動轉(zhuǎn)換，時間控制通常利用時間繼電器來完成。8.5時間控制一種鼠籠式電動機的星形-三角形啟動控制線路如圖所示，圖中采用了通電延時的時間繼電器，KM1為主電路接觸器，KM2和KM3為定子繞組轉(zhuǎn)換接法的接觸器。8.5時間控制鼠籠式電動機的星形-三角形啟動控制線路

當(dāng)電動機啟動時，按下啟動按鈕后，接觸器KM1和KM3線圈通電，主電路中的接觸器主觸點KM1及KM3閉合，電動機按星形連接降壓啟動。工作過程控制電路中的輔助觸點KM1閉合自鎖，輔助常閉觸點KM3斷開使接觸器KM2的線圈電路不通，實現(xiàn)聯(lián)鎖。工作過程按下啟動按鈕的同時，時間繼電器的線圈也通電，經(jīng)過一定延時后，時間繼電器動作，延時打開的常閉觸點使接觸器KM3的線圈斷電；KM3常開觸點先打開，常閉觸點后閉合；工作過程延時閉合的常開觸點使接觸器KM2的線圈通電，定子繞組接成三角形全壓正常運行。工作過程與此同時，同時接觸器KM2的常開輔助觸點閉合，短接時間繼電器的常開觸點；KM2的常閉觸點打開，實現(xiàn)聯(lián)鎖；時間繼電器線圈斷電，避免其在電動機正常運行時長時間通電。工作過程能耗制動控制演示按SB1再按SB2M1轉(zhuǎn)動M2轉(zhuǎn)動

兩臺電機，要求M1啟動后才能啟動M28.6順序控制閉合閉合KM1FUQKM2M1M23~3~.