第10章继电接触器控制

第10章 继电接触器控制10.1 刀开关与组合开关有何异同？解 相同之处：两者都是手动电器，主要在不频繁操作的低压电路中用作接通或切断电路、换接电源、控制小型鼠笼式三相异步电动机的直接起动与停机等。

不同之处：与刀开关相比，组合开关具有体积小、使用方便、通断电路能力强等优点。

10.2 按钮与开关的作用有何差别？解 按钮是一种发出指令的电器，主要用于远距离操作继电器、接触器接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。

开关在不频繁操作的低压电路中用作接通或切断电路、换接电源、控制小型鼠笼式三相异步电动机的直接起动与停机等。

10.3 熔断器有何用途？如何选择？解 熔断器主要用作短路保护，串联在被保护的线路中。

线路正常工作时，熔断器如同一根导线，起通路作用；当线路短路或严重过载时，电流大大超过额定值，熔断器中的熔体迅速熔断，从而起到保护线路上其他电器设备的作用。

选择熔断器，主要是选择熔体的额定电流。

选择熔体额定电流的方法如下：（1）电灯支线的熔体：熔体额定电流≥支线上所有电灯的工作电流之和。

（2）一台电动机的熔体：熔体额定电流≥5.2电动机的起动电流。

如果电动机起动频繁，则为：熔体额定电流≥2~6.1电动机的起动电流。

（3）几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流⨯=)5.2~5.1(容量最大的电动机的额定电流之和其余电动机的额定电流+。

10.4 交流接触器有何用途？主要由哪几部分组成？各起什么作用？解 交流接触器用于远距离频繁接通、切断电动机或其它负载的主电路。

交流接触器主要由电磁机构、触点系统和灭弧装置3部分组成。

电磁机构实际上是一个电磁铁，包括吸引线圈、铁心和衔铁，电磁铁的线圈通电时，产生电磁吸引力，将衔铁吸下，使常开触点闭合，常闭触点断开，电磁铁的线圈断电后，电磁吸引力消失，依靠弹簧使触点恢复到初始状态。

触点用以接通或断开电路，由动触点、静触点和弹簧组成。

灭弧装置用以熄灭由于主触点断开而产生的电弧，防止烧坏触点。

10.5 简述热继电器的主要结构和动作原理。

解 热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作三相异步电动机的过载保护。

热继电器利用感温元件受热产生的机械变形推动机构动作来开闭触点。

热继电器中的发热元件是一段阻值不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。

感温元件是双金属片，由热膨胀系数不同的两种金属辗压而成。

当主电路中的电流超过允许值而使双金属片受热时，双金属片的自由端将会弯曲超出扣板，扣板在弹簧拉力的作用下将常闭触点断开。

触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开将使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。

10.6 自动开关有何用途？简述自动开关的动作原理。

解自动开关的功能是当发生短路、过载、欠电压等故障时自动切断电路，起保护作用。

自动开关主要由触点系统、操作机构和保护元件3部分组成。

主触点靠操作机构闭合。

开关的脱扣机构是一套连杆装置，有过流脱扣器和欠压脱扣器等，它们都是电磁铁。

主触点闭合后就被锁钩锁住。

在正常情况下，过流脱扣器的衔铁是释放的，一旦发生严重过载或短路故障，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起到过流保护作用。

欠压脱扣器的工作情况与之相反，正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，当电压严重下降或断电时释放衔铁使主触点断开，实现欠压保护。

10.7 行程开关与按钮有何异同？解相同之处：两者的结构及工作原理相似，均靠外力按压或碰压而动作，都有常开和常闭两类触点。

不同之处：行程开关是靠装在机械运动部件上的挡块撞击触杆使其动作，按钮是手动的。

10.8 简述通电延时空气式时间继电器的动作原理。

解通电延时空气式时间继电器利用空气的阻尼作用达到动作延时的目的，主要由电磁系统、触点、空气室和传动机构等组成。

吸引线圈通电后将衔铁吸下，使衔铁与活塞杆之间产生一段距离，在释放弹簧的作用下，活塞杆向下移动。

伞形活塞的表面固定有一层橡皮膜，当活塞向下移动时，膜上面将会出现空气稀薄的空间，活塞受到下面空气的压力，不能迅速下移，当空气由进气孔进入时，活塞才逐渐下移。

移动到最后位置时，杠杆使微动开关动作。

延时时间为从电磁铁吸引线圈通电时刻起到微动开关动作时为止的这段时间。

通过调节螺钉改变进气孔的大小可以调节延时时间。

10.9画出交流接触器、控制按钮、热继电器、时间继电器、中间继电器、行程开关等电气元件的图形符号。

解交流接触器、控制按钮、热继电器、时间继电器、中间继电器、行程开关的图形符号如表10.2所示。

10.10 在电动机主电路中既然装有熔断器，为什么还要装热继电器？它们各起什么作用？为什么照明电路中一般只装熔断器而不装热继电器？解在电动机的主电路中，熔断器起短路保护作用，热继电器起过载保护作用。

根据热继电器的结构和工作原理可知，热继电器是靠电流通过发热元件加热双金属片，使双金属片变形而使触点动作来实现过载保护的，因此，一定的电流下需要一定的动作时间，即使是短路电流通过发热元件，也仍需一定时间触点才能动作。

因为发生短路事故时，要求电路能够立即断开，所以热继电器对短路不能起到保护作用，故还需要装熔断器。

在照明电路中，因为所选熔断器熔体的额定电流大于或等于线路上所有电灯的工作电流之和，只要线路电流超过熔体的额定电流，熔体就会在短时间内熔断，所以不需要装热继电器。

表10.2 习题10.9解答用表10.11 什么是点动控制？什么是连续运转控制？试画出既能实现点动，又能实现连续运转的控制电路。

分析连续运转控制与点动控制的主要区别在于控制电路能否自锁，连续运转控制能自锁，点动控制不能自锁。

解按下按钮时电动机起动运转，松开按钮时电动机停止运转的控制，称为点动控制。

按动起动按钮后电动机长期连续运，按动停机按钮后电动机停止运转的控制，称为连续运转控制。

如图10.1所示为既能点动又能连续运转的控制电路，图中复式按钮SB1为点动控制按钮，SB2为连续运转控制的起动按钮。

按下SB1时，接触器KM的线圈通电，主触点闭合，电动机起动运转，串联在自锁触点支路的常闭按钮触点断开，使自锁失效；松开SB1时，接触器KM的线圈断电，主触点断开，电动机停转。

可见SB1只能使电动机电动工作。

10.12 试设计一个控制电路，使之能分别在3个不同地点直接控制一台三相异步电动机起动和停机。

分析本题属于多地控制问题。

在多地控制中按钮的接线原则是：所有起动按钮并联，所有停机按钮串联。

这样，按任一处的起动按钮或停机按钮，都能直接控制电动机的起动与停机。

解如图10.2所示为能分别在3个不同地点直接控制一台三相异步电动机起动和停机的控制电路，其中SB11和SB21装在一个地方，SB12和SB22装在第二个地方，SB13和SB23装在第三个地方，常开触点KM为自锁触点。

图10.1 习题10.11解答用图图10.2 习题10.12解答用图10.13 什么是自锁？什么是联锁？试举例说明如何实现自锁与联锁。

解利用接触器本身的常开触点使自身线圈保持通电的方法称为自锁，利用接触器或按钮或行程开关的常闭触点互相控制的方法称为联锁。

如图10.3所示为实现自锁与联锁的电动机正反转控制电路。

接触器KM1和KM2的常开触点分别与按钮SB1和SB2的常开触点并联，这样在松开按钮SB1或SB2后就可以使接触器KM1或KM2的线圈继续保持通电，实现自锁。

接触器KM1的常闭触点和按钮SB1的常闭触点与接触器KM2的线圈串联，接触器KM2的常闭触点和按钮SB2的常闭触点与接触器KM1的线圈串联，这样就可以控制接触器KM1和KM2的线圈不能同时通电，实现联锁。

10.14 电动机主电路中的热继电器是按电动机的额定电流选择的，在起动时，电动机起动电流比额定电流大4～7倍，为什么热继电器并不动作？在运行时，当负载电流大于额定电流时，为什么热继电器会动作？解在起动时，虽然电动机起动电流比额定电流大4～7倍，但时间较短，热继电器的发热元件还不足以发出足够的热量使双金属片变形，所以热继电器并不动作。

在运行时，当负载电流大于额定电流时，时间一长，热继电器的发热元件就可以发出足够的热量使双金属片变形，所以热继电器会动作。

10.15 在用如图10.4所示电路做电动机单向连续运转控制实验时，合上开关，按下起动按钮后出现以下现象，试分析故障原因。

（1）接触器不动作；（2）接触器动作但电动机不转；（3）电动机转动，但手松开起动按钮后，电动机又停转；（4）电动机不转或转得很慢，并有“嗡嗡”声。

图10.3 习题10.13解答用图图10.4 习题10.15的图分析分析检查故障的方法有断电检查和通电检查两种。

断电检查是在断开电源的情况下，检查各段电路是否连通，元件是否良好，对控制电路应根据工作原理分支路检查，再检查该支路与其他支路的相互联系。

通电检查是在电路通电且对电路无破坏作用的情况下，按一定顺序检查各段电压，按电压有无、大小判断电路是否正常，以及是否发生开路或短路。

解（1）接触器不动作的故障原因可能有以下几种：三相电源无电；与控制电路相关相中的熔断器的熔丝已断，控制电路不通电；热继电器FR的常闭触点动作后未复位；停机按钮SB1接触不良；控制电路中电器元件的接线端接触不良或连接导线端有松动。

（2）接触器动作但电动机不转，说明故障不在控制电路，应检查主电路，故障原因可能有以下几种：接触器的主触点已损坏；电动机已损坏；未接控制电路的相中的熔丝已断或接线端接触不良。

（3）电动机转动，但松开起动按钮后电动机停转，其原因是自锁触点未接上，或该段电路有断损或接触不良。

（4）电动机不转或转得很慢，并有“嗡嗡”声，这是由于某种原因而造成电动机单相起动或单相运行所致。

10.16 如图10.5所示的控制电路哪些有自锁作用，哪些没有？为什么？分析利用接触器本身的常开触点使自身线圈保持通电的方法称为自锁，控制电路是否有自锁作用，是看接触器的常开触点是否与起动按钮的常开触点并联，若两者并联则有自锁作用，否则没有。

解如图10.5所示的控制电路中只有图（b）有自锁作用，其余都没有。

对于图（a），按下起动按钮SB1，接触器KM的线圈通电，其常开触点闭合，不仅将线圈短接，同时也将控制电路的电源短路。

对于图（c），由于接触器KM的常开触点与起动按钮SB1的常开触点串联，按下起动按钮SB1，接触器KM的线圈不能通电。

对于图（d），由于接触器KM的常闭触点与起动按钮SB1的常开触点串联，按下起动按钮SB 1，接触器KM 的线圈通电，松开按钮SB 1，线圈KM 又断电，故该控制电路只能进行点动控制。

(a)(b)(c)(d)图10.5 习题10.16的图10.17 如图10.6所示的控制电路哪些能正常工作，哪些不能？如不能正常工作，请改正。

(a) (b)(c) (d)图10.6 习题10.17的图分析 判断控制电路能否正常工作，主要是判断连接是否出现错误，也就是判断原理是否出现错误。