第14章继电器控制(简)

KM KM
KM SB
M 3～
(b) 电气原理图 31
2、直接起停控制
与SBl并联的KM辅助
常开触点的这种作用 Q
称为自锁。
FR
FU
起短路保护的是串接在
SB1
主电路中的熔ห้องสมุดไป่ตู้器FU KM
SB2 KM KM
。 起过载保护的是热继电 FR
器FR。
M 3～
起零压（或欠压）保护的是接触器KM线圈
和自锁触点来实现的。
制多个电路。中间继电器的结构和工作原理与交 流接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是 触点数目多些，不分主、辅触点，且触点容量小 ，只允许通过小电流。
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（2）热继电器
热继电器是一种过载保护电器。当主电路 中电流超过允许值而使双金属片受热变形， 从而带动其触点动作(常闭断开、常开闭合）。 通常在电动机控制回路中串接有热继电器的 常闭触点，当热继电器动作时，控制电路中 的常闭触点断开，使交流接触器线圈失电， 从而断开电动机的主电路电源，起到过载保 护的作用。
5
14.1.1 手动电器
1、刀开关
•刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、 手柄和绝缘底板等组成。
•刀开关又叫闸刀开关，实用中有胶盖闸刀开关和 铁壳开关。一般用于不频繁操作的低压电路中， 用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离， 有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。
•刀开关的种类很多。按极数（刀片数）分为单 极、双极和三极；按接线方式分板前接线和板后 接线；按转换方向分为单投(HD)和双投(HS)6等。
2
任何复杂的控制线路，都是由一些基本的单 元电路组成的。因此，本章主要讨论继电接触控 制的一些基本单元控制线路。它们是点动控制、 单向直接起停控制、正反转控制、行程控制、时 间控制等。
电动机在使用过程中由于各种原因可能会 出现一些异常情况，如电源电压过低、电动机 电流过大、电动机定子绕组相间短路或电动机 绕组与外壳短路等等，如不及时切断电源则可 能会对设备或人身带来危险，因此必须采取保 护措施。常用的保护环节有短路保护、过载保 护、零压(欠压)保护等。
第14章 继电-接触器控制系统
教学基本要求
1. 了解常用低压电器的结构和功能
2. 掌握继电接触器控制系统中的自锁、联锁以 及行程、时间控制原则。
3. 了解过载、短路、失压保护的方法。
4. 能设计简单的控制电路原理图，读懂较复杂的
控制电路。
1
就现代机床或其它生产机械而言，它们的运 动部件大多是由电动机来带动的。因此，在生产 过程中要求对电动机进行自动控制，使生产机械 各部件的动作按顺序进行，以保证生产过程和加 工工艺合乎预定要求。由开关、按钮、继电器、 接触器等组成的控制电路，对异步电动机的起动、 停止、正反转、调速、制动等进行的控制，称为 继电接触器控制电路 。此控制是一种有触点的断 续控制，其优点是结构简单、价格便宜、维护方 便、抗干扰能力强；缺点是电器的体积大、触点 容易烧坏、寿命短，尤其是生产工艺流程改变时， 需拆除原有线路，重新接线。
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14.1 常用低压电器
• 凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实 现对电路或非电对象切换、控制、保护、检 测、变换和调节目的的电气元件称为电器。
• 电器按其工作电压分类，可分为低压电器和
高 压 电 器 。 工 作 电 压 在 交 流 1200V 或 直 流
1500V以下的各种电器，称低压电器。高于
FU
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• 熔体额定电流的选择方法如下：
（1）照明或电热设备：熔体额定电流INR≥ INL负 载额定电流。
（2）长期工作的单台电动机的熔体： 熔体 INR≥ (1.52.5) IN （电机额定电流）
如果电动机起动频繁，则： 熔体额定电流 INR≥ (33.5) IN
（3）几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流 INR≥ (1.52.5) INmax+ IN
SB3 SB1 SB2 SB4 KM
龙门刨床的首端，仃 FR
止按钮SB2和起动按 钮SB4放在龙门刨床
M 3～
KM
的尾端。
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14.3 电动机正反转控制电路
（1）正向起动过程。
Q
（2）停止过程。
FU
KM2
KM1
FR
注意：KM1和KM2线圈 M 不能同时通电，否者会 3～ 造成主电路电源短路。
FR
SB3 SB1 KM1
KM1 SB2
KM1 KM2
KM2
37
存在问题：电路在 具体操作时，若电 动机处于正转状态 要反转时必须先按 停止按钮SB3，使 联锁触点KMl闭合 后按下反转起动按 钮SB2才能使电动 机反转，反之亦然。
FR SB3 SB1 KM2 KM1
KM1 SB2
KM1 KM2
KM2
38
同时具有电气联锁和机械联锁 的正反转控制电路
KT
KT
KT
常开触点通电延时闭 常闭触点通电延时断
线圈
KT 常开触点断电延时断
KT
KT
常闭触点断电延时闭 28
一个复杂的控制系统，通常是在基本控制 电路的基础上进行修改、综合与完善的。因此， 本节内容是继电接触器控制系统中的基础和重 点，应熟练掌握。在分析、绘制控制系统的电 气原理图时，应遵循以下原则：
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2、断路器
• 断路器又叫自动空气开关或自动开关，它的 主要特点是具有自动保护功能，当发生短路、 过载、过压、欠压等故障时能自动切断电路， 起到保护作用。
Q （ QF ）
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3、行程开关
• 行程开关也称位置开关，主要用于将机 械位移变换为电信号，以实现对机械运 动的电气控制。当机械的运动部件撞击 到行程开关时，将使其常闭触点断开， 常开触点闭合；当运动部件离开后，在 复位弹簧的作用下，各触点恢复常态。
• 组合开关有若干个动触片和静触片，分别装于数 层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片 装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。
10
• 转换开关种类很多，常用的有HZ10系列，额定 电流为10、25、60和100A四种。适用于交流 380V以下和直流220V以下的电路中。
• 转换开关具有一定的灭弧能力，它的图形符号和 文字符号如下图示（实际中用得较少）。
7
三极
双极 8
刀开关的文字符号用Q或S ，图形符号如下图 所示：
Q （S ）
FU
Q （S ）
FU
Q （S ）
FU
单极
三极（多线表示） 三极（单线表示）
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2、组合开关
• 组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开 关，主要用于接通或切断电路、换接电源、控制 小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反 转或局部照明。
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热继电器图形符号及文字符号为：
FR
FR
FR
热元件
动断触点 常闭触点
动合触点 常开触点
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（3）时间继电器
时间继电器有延时触点，当线圈通电后，经过 人为整定的延时时间后，其触点才动作。目前广泛 应用的有空气式和电子式时间继电器。
时间继电器的图形符号、文字符号及四种常用 延时触点如下图所示：
KT
交流1200V或直流1500V的电器，称高压电
器。
4
• 电器按其职能又可分为控制电器和保护电器。 用于各种控制电路和控制系统的电器，称为控制 电器。如开关、按钮、接触器等。用于保护电路 及用电设备的电器称为保护电器。如熔断器、热 继电器等。 • 控制电器的种类很多，按其动作方式可分为手 动和自动两类。手动电器的动作是由工作人员手动 操纵的，如刀开关、组合开关、按钮等。自动电器 的动作是根据指令、信号或某个物理量的变化自动 进行的，如各种继电器、接触器、行程开关等。
交流接触器图形符号及文字符号如下图所示：21
KM
KM
KM
KM
吸引线圈
常开辅助触点 常闭辅助触点
常开主触点
根据用途不同，交流接触器的触点分主触点和 辅助触点两种。主触点一般比较大，接触电阻较小 ，用于接通或分断较大的电流，常接在主电路中； 辅助触点一般比较小，接触电阻较大，用于接通或 分断较小的电流，常接在控制电路中。
Q (SA)
图形符号和文字符号 11
3、按钮
• 按钮是用来发出指令信号的手动电器，主要用于 接通或断开小电流的控制电路，从而控制电动机 或其他电气设备的运行。
• 按钮由外壳、按钮帽、触点和复位弹簧组成。按 钮的触点分常闭触点（动断触点）和常开触点 （动合触点）两种。对于复合按钮，按下时，常 闭触点先断开，然后常开触点闭合；松开后，常 开触点先复位，常闭触点后复位。按钮内的触点 对数及类型可根据需要组合，最少具有一对常闭 触点或常开触点。
12
按钮外形图 13
常闭触点
动触点
按钮 复位弹簧 动触点
常开触点
按钮结构图
14
按钮图形符号和文字符号如下图所示：
SB 常开触点
SB
常闭触点 SB
复合触点
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14.1.2 自动电器
1、熔断器
• 熔断器主要作短路(或严 重过载)保护用，串联在 被保护的线路中。线路正 常工作时如同一根导线， 起通路作用；当线路短路 (或严重过载)时熔断器熔 断，起到保护线路及电器 设备的作用。
主触点上常装有灭弧装置，以熄灭由于主触点
断开而产生的电弧，防止烧坏触点。
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外形图
常闭触点 衔铁
线圈
常开 触点
铁芯
原理结构图
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5、继电器
继电器是一种根据特定输入信号而动作的自 动控制电器，其种类很多，有中间继电器、热继 电器、时间继电器等类型。
（1）中间继电器 中间继电器(KA)通常用来传递信号和同时控
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行程开关的图形符号和文字符号如下图所示：
SQ
SQ
常闭触点
常开触点
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4、交流接触器
交流接触器是利用电磁原理制成的一种自动 电器，是继电接触器控制系统中最重要和最常 用的电器。它主要由电磁铁、触点、和灭弧装 置三部份组成。
当电磁铁的吸引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。 线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使其触 点恢复到原来的状态 。
KM1 SB2
KM2
KM2
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带电气联锁的正反转控制电路
FR SB3 SB1 KM2 KM1
KM1 SB2
KM1 KM2
KM2
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这样接触器的辅助 常闭触点KMl和 KM2保证了两个接 触器线圈不能同时 通电，这种控制方 式称为联锁或者互 锁，这两个辅助常 闭触点称为联锁触 点或者互锁触点。
FR SB3 SB1 KM2 KM1
• 刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路时熔 断器熔断而自动切断电路。
• 刀开关的额定电压为交流220V、380V，直流 250V和440V，额定电流通常在1500A以下。
• 安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线 接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关， 负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的下方，以确保刀 开关切断电源后闸刀和熔断丝不带电。在垂直安 装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开电 源，不能反装，否则会因闸刀松动自然落下而误 将电源接通。
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热继电器的复位方式有手动和自动两种。热 继电器动作后两分种可手动复位，五分钟后可 自动复位。
热继电器的主要技术指标是整定电流，整定 时应使热继电器的额定电流等于电动机的额定 电流。电动机正常工作时，热继电器不动作； 当电动机过载，过载电流为整定电流的1.2倍时， 热继电器在20min内动作，过载电流为整定电 流的1 .5倍时，热继电器在2min内动作。
3. 分析、绘制电气原理图时是从上到下、从左至右 的顺序进行。图中，线圈是处于未带电状态，触点、 按钮均未受到外力的作用，即各电器处于自然状态。
4. 同一电器的不同部件不论在什么位置，都用同一 文字符号标注。
30
14.2 点动及直接起动控制电路
1、点动控制
Q
SB
Q
FU
FU
M 3～
(a) 接线示意图
采用复合按钮， 将SB1按钮的常 闭触点串接在 KM2的线圈电路 中；将SB2的常 闭触点串接在 KMl的线圈电路 中；
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3、两地控制
为了操作方便，大
型机械设备如龙门 Q
FR
刨床、万能铣床要 FU
求能在两个不同地
SB3
点使电动机起动或 KM
SB1 SB2 SB4 KM
仃止运转。实现这
一功能的控制电路 FR
KM
称为两地控制电路。
M 3～
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从图中可以看出，实
现两地控制的原则是 Q
两个仃止按钮相串联， FU
FR
两个起动按钮相并联。 通常将仃止按钮SB1 和起动按钮SB3放在 KM
1. 主电路(动力电路，通过大电流)用粗实线画出， 位于图面的左侧或上方；控制电路（辅助电路，通 过小电流）是为主电路服务的，用细实线画出，位 于图面的右侧或下方。
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2. 一般交流接触器线圈的工作电压为380V或220V， 即民用供电的电压。因此，当接触器线圈额定电压为 380V时，控制电路的电源线可以与主电路相连接，主、 辅电路绘制在一个图面，分别左、右绘制。