电机拖动控制(机电传动控制)6--继电器—接触器控制系统

ƒ 第六章 继电器接触器控制第六章 继电器接触器控制ƒ 主要内容： ƒ 6.1常用低压电器 ƒ 6.2电气原理图 ƒ 6.3三相异步电动机基本控制线路 ƒ 6.4其他常用基本控制线路 ƒ 6.5自动循环工作控制线路第六章 继电器接触器控制学习要求： ¾ 熟悉各种电器的工作原理、作用、特点、应 用场所和表示符号；¾ 掌握继电器接触器控制电路中基本控制 环节和常用的几种自动控制方式；¾ 学会设计一些简单的继电器接触器控制电路。

电力拖动控制是指对电动机的起动、调速、 停止、反转、制动等过程所实施的控制。

可按 作用方式分为手动控制与自动控制。

ƒ 手动控制：用闸刀、转换开关等手控电器来实 现电动机传动控制。

ƒ 自动控制：用自动电器来实现电力拖动控制， 控制系统也向无触点连续控制、微机控制发展， 但由于继电器—接触器所用的控制电器结构简 单价格便宜，对小型机床、老机床的改进中也 还是很重要，本章，主要介绍最常用的控制电 器与执行电器，在此基础上，分析继电器—接 触器的基本路线。

6.1 常用控制电器与执行电器1.概念 ☆控制电器（用于生产机械中）多属低压电器，U <500V☆用来接通或断开电路，以及用来控制、 调节和保护用电设备的电气器具。

2.分类ぬ电器按动作性质可分为以下两类。

✡ （1）非自动电器：这类电器没有动力 机构，依靠人力或其他外力来接通或切断电路， 如：刀开关、转换开关、行程开关等。

✡ （2）自动电器：这类电器有电磁铁等 动力机构，按照指令、信号或参数变化而自动 动作，是工作电路接通和切断，如：接触器、 继电器、自动开关等。

ぬ电器按其用途又可分为以下三类。

✡ （1）控制电器：用来控制电动机的起动、反 转、调速、制动等动作，如：磁力起动器、接触器、 继电器等。

✡ （2）保护电器：用来保护电动机，使其安全 运行，以及保护生产机械使其不受损坏，如：熔断器、 电流继电器、热继电器等。

✡ （3）执行电器：用来操纵、拖动、支撑及保 持作用（保持机械装置在某个固定位置上）的一种执 行元件，如：电磁铁、电磁离合器等。

各类电器之间没有明显的界限，可兼作多种作用。

6.1.1 非自动控制电器(手动低压电器）1、刀开关Q或QG¾ 组成：刀刃、刀夹、绝缘底板和操作手柄¾ 分类：单极、双极和三极¾ 问题：断开时会产生闸电弧且灭弧困难。

解决方案：具有断弧刀片的刀开关，在主刀极上加断 弧刀片。

原理：主刀极脱开，断弧刀片使线路接通，无电弧， 主刀极1与3用弹簧连接，当主刀极到足够远，靠弹簧 力将3迅速拉出，无电弧。

ƒ 刀开关的主要作用是在电源切除后，将线路与电源明 显的隔离开，以保障维修人员的安全。

也可以用作不 频繁的接通和分断空载电路或小电流电路之用。

ぬ刀开关图8.1一般刀开关图8.2带断弧片的刀开关2、转换开关 QB（1）盒式转换 开关：旋转操作， 通过动静触头来 实现开关的通与 断开。

将动触头安 置在转轴上，不 同方位不同路的 开关接通，接通 方式由控制方式 决定，图8.4。

图8.4盒式转换开关（2）倒顺开关⇔ 位置符号连接方式图8.5倒顺开关6.1.2 自动控制电器手控电器操作不便，关合次数有限，没有自动 复位能力。

自动控制电器¾ 接触器 ¾ 继电器 ¾ 保护电器1 接触器接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的自动电器。

主要用来接通或断开带有负载的交、直流主电路或大容量控 制电路，但不能切断短路电流。

接触器的种类：按主触头所接回路的电流种类分为： ƒ 交流接触器：主要用以控制交流电路ƒ 直流接触器：主要用以控制直流电路1）交流接触器（a）触头： （b）灭弧装置 （c）铁心 （d）线圈图8.15交流接触器的结构吸引 线圈动合 主触点动合动断辅助触点 辅助触点ぬ接触器控制电路图8.6接触器控制电路（a） 触点系统ƒ触点是接触器的执行元件，起分断和接通电路的作用。

ƒ接触器的触点有主触点和辅助触点、常开触点和常闭触点之分。

ƒ主触点用于通断主电路，允许通过较大的电流。

通常为三对常开触点。

ƒ辅助触点用于控制电路，只允许通过较小的电流，一般常开、常闭各两对。

ƒ 当线圈不带电时，动、静触点是分开的称为常开触点（也称动合触点）；当线圈不带电时，动、静触点是闭 合的称为常闭触点（也称动断触点）。

ƒ 触点按其接触形式与结构形式分为如图1-3所示几种图1-3 接触器触点的接触与结构形式 （a）点接触桥式触点 （b）面接触桥式触点 （c）线接触指形触点触点：用铜、银及其合金制成 接通时导电性能良好； 不振动，噪音小 不过热图8.7触点滚动接触ぬ辅助触头：图8.8辅助触头的结构ぬ灭弧的方法与装 置有以下几种：ƒ利用触头回路本身电 动力的简单灭弧法 ƒ多断口灭弧法 ƒ磁吹灭弧 ƒ纵缝灭弧 ƒ栅片灭弧图8.9利用电动力灭弧法ぬ铁心：减少涡流损耗图8.13短路环¾ 铁心：¾线圈：有架式、形状较扁，避免与铁芯直 接接触，改善线圈的散热匝数较少，纯电阻小 不适合在极频繁启停的条件下工作 不能接在直流电源2）直流接触器图8.16直流接触器的结构2、继电器 传是递一种信根号据的某电种器输，入根信据号的输变入化的，信接号通达或到断开不控同制电的路控，制实目现的控。

制目的的自动控制电器。

ƒ 按反应的信号分：¾ 电流、电压、速度、压力、热继电器等；ƒ 按动作时间分：¾ 瞬时动作、延时动作；ƒ 按作用原理分：¾ 电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式等。

应用最广（90％以上继电器为电磁式）继电器接通和断开控制电路，电流容量、触点、 体积度很小。

中间继电器热继电器电磁式继电器的结构与工作原理电磁式继电器由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。

电磁式继电器一般用于接通、断开控制电路，触头容量较 小，故不需要专门的灭弧装置,也无主、辅触点之分。

常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流 继电器。

电磁式继电器的图形、文字符号如图1-7所示。

图1-7 电磁式继电器图形、文字符号ƒ 吸合时间：是指从线圈接受电信号到衔铁完 全吸合所需的时间；ƒ 释放时间：是指从线圈失电到衔铁完全释放 所需的时间。

ƒ 一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05～ 0.15s，快速继电器为0.005～0.05s，它的大小 影响继电器的操作频率。

非电磁类继电器的感测元件接受非电量信号。

常用的非电磁类继电器有：热继电器、速度继电器、压力继电器等。

常用继电器： 1）电流继电器KA欠电流继电器、过电流继电器； 2）电压继电器KV欠电压继电器、过电压继电器； 3）中间继电器K：传递信号 4）热继电器 FR 5）时间继电器KT 6）速度继电器KS（1）电压继电器KV ：电压继电器(KV)用于机电传动系统的 电压保护和控制。

触点的动作与线圈所加电压大小有关，使用时其线圈 并联接入主电路，感测主电路的线路电压，触点接于控制 电路，为执行元件。

过电压继电器（U>）：欠电压继电器（U<） ：用于线路的过电压保护，其吸合电压整定值一般为被保护线路额定电压 的1.05～1.2倍。

当被保护的线路电压 正常时，衔铁不动作；当被保护线路 的电压达到过电压继电器的整定值时， 衔铁吸合，触点机构动作，控制电路 失电，控制接触器及时分断被保护电 路。

用于线路的欠电压保护，其释放电压整定值为线路额定电压 的0.1～0.6倍。

当被保护线路电 压正常时，衔铁可靠吸合；当被 保护线路电压降至欠电压继电器 的释放整定值时，衔铁释放，触 点机构复位，控制接触器及时分 断被保护电路。

（2）中间继电器K中间继电器在本质上是一种电压继电器，具有触头数 目多、电流容量大等特点。

使用中间继电器的目的主要是：1）信号放大：有时 候输入信号比较弱， 不足以直接驱动接触 器，这时可以利用中 间继电器对信号进行 放大。

2）扩展触头数目，增加控制回路 数。

在比较复杂的电路中，接触器 的辅助触头可能不够用，这时可用 接触器的一对辅助触头去控制中间 继电器，则中间继电器的触头相当 于接触器的辅助触头，这样就使接 触器的触头数目得到扩展。

（3）电流继电器(KA)：根据电流信号而动作，用于机电传动系 统的电流保护和控制。

触点的动作与线圈通过的电流大小有关，使用时其线圈 串联接入主电路，用来感测主电路的线路电流变化；触点接 于控制电路，为执行元件。

过电流继电器(I>)：欠电流继电器(I<)：当电流大于给定 值时，衔铁吸合，动 断触头断开，控制接 触器分断电动机电源。

用于电流过大时切断 电路。

正常工作时，衔铁是吸 合的，当电流小于某值时， 衔铁释放，控制接触器分断 电动机电源。

用于电流过小 时切断电路。

（4）时间继电器利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或 断开的自动控制电器，即从得到输入信号（线圈的通电 或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的 闭合或断开）的继电器。

延时方式：通电延时和断电延时。

①通电延时，接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号 才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。

②断电延时，接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号； 当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。

时间继电器的种类：电磁式 空气阻尼式 电动机式 电子式时间继电器(a)直流电磁式时间继电器电磁式时间继电器的结构由铁心、线圈、衔铁和触头等构成。

在铁心上增加了一个阻尼铜套，在线圈通断电过程中，阻尼铜 套内将感应出涡流，感应的磁通总是阻止原来磁通的变化，从而导 致衔铁延时吸合或释放，带动触头延时动作。

（b）空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用来达到延时的目的。

图1-10 空气阻尼式时间继电器其结构示意图 (a) 通电延时型 (b) 断电延时型1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-杠杆 8-塔形弹簧 9-弱弹 簧 10-橡皮膜 11-空气室壁 12-活塞 13-调节螺钉 14-进气孔 15、16-微动开关通电延时型时间继电器工作原理当线圈1通电后，衔铁3连同推板5被 铁芯2吸引向上吸合，压下微动开关16， 使微动开关触点迅速转换。

同时在空气 室11内与橡皮膜10相连的活塞杆6在弹 簧8作用下也向上移动，由于橡皮膜下 方的空气稀薄形成负压，起到空气阻尼 的作用，因此活塞杆只能缓慢向上移动， 移动速度由进气孔14的大小而定，可通 过调节螺钉13调整。

经过一段延时后， 活塞12才能移到最上端，并通过杠杆7 压动开关15，使其常开触点闭合，常闭 触点断开。

而另一个开关16是在衔铁吸 合时，通过推板5的作用立即动作，故 称开关16为瞬动触点。