第11章繼電接觸控制系統(tǒng)

1、第10章 繼電接觸控制系統(tǒng),10.4 行程控制,10.1 常用控制電器,10.2 鼠籠式電動機直接起動的控制線路,10.3 鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路,10.5 時間控制,本章要求：1.了解常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、功能和用途。2. 掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法。3. 掌握過載、短路和失壓保護的作用和方法。4. 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

2、。,第10章 繼電接觸控制系統(tǒng),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，稱為繼電接觸控制。,本章主要介紹幾種常用的低壓電器，基本的控制環(huán)節(jié)和保護環(huán)節(jié)的典型線路。,第10章 繼電接觸控制系統(tǒng),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。下面介紹常用控制電器的用途及電工表示符號。,11.0 常用控制電器,10.1.1 組合開關(guān),組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，

3、由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動觸點裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸使動觸片與靜觸片接通與斷開?？蓪崿F(xiàn)多條線路、不同聯(lián)接方式的轉(zhuǎn)換。圖11.1.1為用轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)三相電動機起停控制的接線圖。,轉(zhuǎn)換開關(guān)中的彈簧可使動、靜觸片快速斷開，利于熄滅電弧。但轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，電流100A以下的電路中做電源開關(guān)。,圖 10.1.1 用組合開關(guān)起停電動機的接線圖,10.1.2 按鈕(手動

4、切換電器),(b) 結(jié)構(gòu),按鈕常用于接通和斷開控制電路。,按鈕的外形圖和結(jié)構(gòu)如圖所示。,按鈕開關(guān)的外形和符號,(a) 外形圖,動畫,交流接觸器的外形與結(jié)構(gòu),10.1.3 接觸器,用于頻繁地接通和斷開大電流電路的開關(guān)電器。,(a) 外形,(b) 結(jié)構(gòu),,,10. 1.3 接觸器,用于頻繁地接通和斷開大電流電路的開關(guān)電器。,線圈,輔助觸點,鐵心,銜鐵,電源,電機,主觸點,常閉,常開,動畫,彈簧,符號,用于主電路 流過的大電流 (需加滅弧

5、 裝置),用于控制電路流過的小電流 (無需加滅弧裝置),屬于同一器件的線圈和觸點用相同的文字表示,接觸器技術(shù)指標：額定工作電壓、電流、觸點數(shù)目等。,常用的交流接觸器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。,10.1.4 繼電器,繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。主要區(qū)別在于： 接觸器的主觸點可以通過大電流； 繼電器的體積和觸點容量小，觸點數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于控制

6、電路中。,1. 電流及電壓繼電器,電流繼電器：可用于過載或過載保護，電壓繼電器：主要作為欠壓、失壓保護。,2. 中間繼電器,中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)目多，用于控制線路。,通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。,(a) 外形,中間繼電器外形與符號,3. 時間繼電器,是從得到輸入信號(線圈通電或斷電)起，經(jīng)過一段時間延時后才動作的繼電器。適用于定時控制,直流電磁式結(jié)構(gòu)圖,阻尼銅套

7、,銜鐵,工作原理：當銜鐵未吸合時，磁路氣隙大，線圈電感小，通電后激磁電流很快建立，將銜鐵吸合，繼電器觸點立即改變狀態(tài)。而當線圈斷電時，鐵心中的磁通將衰減，磁通的變化將在銅套中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻止磁通衰減，當磁通下降到一定程度時，銜鐵才能釋放，觸頭改變狀態(tài)。因此繼電器吸合時是瞬時動作，而釋放時是延時的，故稱為斷電延時。,(1)直流電磁式 時間繼電器,a) 通電延時繼電器,b) 斷電延時繼電器,延時繼電器的外形與結(jié)構(gòu),(a)

8、 外形,(2) 空氣式延時繼電器,通電延時的空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,微動開關(guān)2,微動開關(guān)1,,,,,(2) 空氣式時間繼電器,斷電延時的空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖,常閉 延時閉合,,,,,,,,常閉 延時斷開,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,空氣式時間繼電器的延時范圍大

9、(有 0.4 ~ 60 s 和0.4 ~180s兩種)。結(jié)構(gòu)簡單，但準確度較低。,時間繼電器的型號有JS7-A和JJSK2等多種類型。,10. 1.5 熱繼電器,用于電動機的過載保護。,熱繼電器外形與結(jié)構(gòu),(a) 外形,(b) 結(jié)構(gòu),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，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點斷開。,發(fā)熱元件,杠桿,10.1.5 熱繼電器,工作原理,結(jié)構(gòu)原理圖,雙金

10、屬片,常閉觸頭,用于電動機的過載保護。,動畫,,10.1.6 熔斷器,熔斷器額定電流IF的選擇,(1) 電燈、電爐等電阻性負載,IF > IL,(3) 頻繁起動的電機,(2) 單臺電機,用于低壓線路中的短路保護。,常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。,用于自動往復控制或限位保護等。,10. 1.7 行程開關(guān)(限位開關(guān)),(b)示意圖,結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。,(a)外形圖

11、,行程開關(guān)的外形符號,,可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。,10.1.8 自動空氣斷路器(自動開關(guān)),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鎖鉤,主觸點手動閉合,銜鐵釋放,,動畫,,,,,,自動空氣斷路器原理圖,連桿裝置,,,釋放彈簧,繼電接觸控制線路由一些基本控制環(huán)節(jié)組成，下面介紹繼電接觸控制線路的繪制。,在電工技術(shù)中所繪制的控制線路圖為原理圖，它不考慮電器的結(jié)構(gòu)和實際位置，突出的是電氣原理。,電器自動

12、控制原理圖的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(被控制負載所在電路) 和控制電路 (控制主電路狀態(tài))組成。,3. 屬同一電器元件的不同部分(如接觸器的線圈和 觸點)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)

13、的部件(如鐵心、支架、彈簧等) 在控 制電路中不畫出。,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 確可靠,(2) 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。,(3) 必須保證每個線圈的額定電壓，不能將兩個線圈 串聯(lián)。,10.2 鼠籠式電動機直接起動的控制線路,1.直接起動,(a)結(jié)構(gòu)圖,,主電路,控制電路,,10.2 鼠籠式電動機直接起

14、動的控制線路,(1) 電路,動畫,(b)原理圖,控制電路,,一、直接起動,電動機的保護,過載保護,短路保護,零壓、欠壓保護,主電路,控制電路,電動機的保護,短路保護是因短路電流會引起電器設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生強大的電動力，使電動機和電器設(shè)備產(chǎn)生機械性損壞，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。,欠壓是指電動機工作時，引起電流增加甚至使電動機停轉(zhuǎn)，失壓(零壓)是指電源電壓消失而使電動機停轉(zhuǎn)，在電源電壓恢復時，電

15、動機可能自動重新起動(亦稱自起動)，易造成人身或設(shè)備故障。常用的失壓和欠壓保護有：對接觸器實行自鎖；用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護。,過載保護是為防止三相電動機在運行中電流超過額定值而設(shè)置的保護。常采用熱繼電器FR保護，也可采用自動開關(guān)和電流繼電器保護。,KM,合上開關(guān)Q,起動,(2) 控制原理,KM輔助觸點閉合自鎖。,按下起動按鈕SB2 , KM線圈通電，,通電,,轉(zhuǎn)動,,,,,,,,,,,,,,動畫,合上開關(guān)Q,(2)

16、 控制原理,,松開起動按鈕SB2,利用自身輔助觸點，維持線圈通電的作用稱自鎖,自鎖,(2) 控制原理,主電路,FR,,,FU,Q,Q,轉(zhuǎn)動,停車,,(2) 控制原理,轉(zhuǎn)動,停車,停轉(zhuǎn),去掉KM輔助觸點, 實現(xiàn)點動控制。,2. 既能長期工作又能點動的控制電路,按下起動按鈕，電動機運轉(zhuǎn)，松開起動按鈕 ，電動機停轉(zhuǎn)。,點動按鈕SB3的作用：,,(1) 使接觸器線圈KM通電；(2) 使線圈KM不能自鎖。,復合按鈕,2. 既能長期工作又能點

17、動的控制電路,后閉合,先斷開,,,,,,,按下SB3,閉合,,電機運轉(zhuǎn),點動時：,自鎖觸點不起作用,,,,,通電,,先斷開,后閉合,斷開,,斷電,2. 既能長期工作又能點動的控制電路,,松開SB3,2. 既能長期工作又能點動的控制電路,,松開SB3,,電機停轉(zhuǎn),實現(xiàn)點動,用途:試車、檢修以及車床主軸的調(diào)整等。,,,,,,,,,,,,KM1,FU,Q,,,,,,,,KM2,M1,M2,3~,3~,,,,,,,,,.,SB,SB1,KM1,

18、KM1,SB2,KM2,KM2,按SB1,通電,閉合,再按SB2,閉合,通電,閉合,閉合,1. 控制順序：M1起動后M2才能起動。M2既不能單獨起動，也不能單獨停車。,,,3. 電機的順序控制,.,.,.,.,動畫,M13~,,,,,兩電機各自要有獨立的電源；這樣接，主觸頭(KM1)的負荷過重。,,,,,KM1,,,,,,,,,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR1,KM1,,例1：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動

19、機拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機按下述順序起動和停止：起動時: M1起動后 M2才能起動；停車時: M2停車后M1才能停車。應(yīng)如何實現(xiàn)控制？,,起動：,通電,通電,,閉合,閉合,SB,KM1,FR1,例：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動機拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機按下述順序起動和停止：起動時: M1起動后 M2才能起動；停車時: M2停車

20、后M1才能停車。應(yīng)如何實現(xiàn)控制？,停止：,,斷電,,,斷電,斷開,斷開,10.3 鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路,將電動機接到電源的任意兩根線對調(diào)一下，即可使電動機反轉(zhuǎn)。,需要用兩個接觸器來實現(xiàn)這一要求。 當正轉(zhuǎn)接觸器工作時，電動機正轉(zhuǎn)； 當反轉(zhuǎn)接觸器工作時，將電動機接到電源的任意兩根聯(lián)線對調(diào)一下，電動機反轉(zhuǎn)。,SBF和SBR決不允許同時按下，否則造成電源兩相短路。,正反轉(zhuǎn)的控制線路,,,3~,M,F

21、R,FU,,,,,,,,,,,,,,,正轉(zhuǎn)觸點,KMR,動畫,,,,,,,,,KMF,,,KMF,,,,,.,,KMR,FR,,,,,,Q,KMF,,,,,,,,,,,,,,正轉(zhuǎn)接觸器,正轉(zhuǎn)按鈕,正反轉(zhuǎn)控制電路必須保證正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)接觸器不能同時動作。,反轉(zhuǎn)接觸器,反轉(zhuǎn)按鈕,反轉(zhuǎn)觸點,按下SBF,,SB,KMF,,,在同一時間內(nèi)，兩個接觸器只允許一個通電工作的控制作用，稱為“聯(lián)鎖”。,“聯(lián)鎖”觸點,,利用接觸器的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱電氣聯(lián)鎖

22、。,缺點： 改變轉(zhuǎn)向時必須先按停止按 鈕。,解決措施：在控制電路中加入機械連鎖。,KMR,,,,,,,,,,,,SBF,KMF,,,,,,,,KMF,SBR,KMR,KMR,,,,,,,,,,.,.,.,.,.,通電,斷開,斷電,閉合,利用復合按鈕的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱機械聯(lián)鎖。,鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路,,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,,,,SBF,,,,,,KMF,KMR,KMR,,,,,,,,KMF,KMF,SBR,S

23、B,KMR,,,,SBF,,,,,,KMF,KMR,KMR,,,,,,,當電機正轉(zhuǎn)時，按下反轉(zhuǎn)按鈕SBR,先斷開,斷電,,閉合,通電,斷開,閉合,閉合,,電機反轉(zhuǎn),,10.4 行程控制,自動往返運動：,1. 能正向運行也能 反向運行2. 到位后能自動返 回,行程控制：,控制某些機械的行程，當運動部件到達一定行程位置時利用行程開關(guān)進行控制。,STa,STb,,1,2,按SBF時,(其常閉斷開， 常開閉合),KMF斷電

24、,KMR通電,行程開關(guān),自動往返運動：,擋塊,動畫,10. 5 時間控制,1. Y–? 換接起動控制線路,Y接法,?接法,動畫,,,,,,,通電,通電,通電,斷電,通電延時繼電器,通電延時斷開,復合按鈕,起動過程：,按SB2,,KM1通電,KM2斷電,繞組Y接,KM1接通電源KM2—繞組?聯(lián)接KM3—繞組Y聯(lián)接,,常閉斷開,常閉延時斷開,,電動機Y接起動,通電瞬時閉合,KM1接通電源KM2—繞組?聯(lián)接KM3—繞組Y聯(lián)

25、接,松開SB2, 電機仍處于Y 接起動狀態(tài)。,KM1接通電源KM2—繞組?聯(lián)接KM3—繞組Y聯(lián)接,通電延時繼電器,通電延時斷開,KM1斷電,常開斷開,常閉閉合,當 KT 常閉觸點延時斷開時,,斷電,,,,復合按鈕,KM1接通電源KM2—繞組?聯(lián)接KM3—繞組Y聯(lián)接,,通電,通電,,,,,,,SB1,,,,,,,SB2,KT,,,,,KM1,,,,,,,,,,,,,,,KM3,,,,KM2,,,,,,,,KM3,KM1,,

26、KM1,,,,,,,,,,KT,KM2,,,,,,,,,,KT,KM2,,,,,,,,,,,,,,通電,斷電,,,通電延時繼電器,通電延時斷開,復合按鈕,,斷電,通電,斷電,,,,,,,通電,電機?接運行,2. 鼠籠式電動機能耗制動控制線路,斷電延時繼電器,直流電源,斷電延時斷開,動畫,正常運行：,按SB2,常開閉合 自鎖,常閉斷開,KT通電, 常開閉合,KM1接通電機電源KM2接通直流電源制動開始KT控制切斷直流電源

27、時間,~,斷電延時斷開,通電,,,,通電,斷電,,斷電延時繼電器,,KM1接通電機電源KM2接通直流電源制動開始KT控制切斷直流電源時間,~,通電,通電,斷電,斷電延時斷開,制動時：,按SB1,,KM1主觸點斷開,常開斷開,常閉閉合,斷電,,,KM1接通電機電源KM2接通直流電源制動開始KT控制切斷直流電源時間,斷電延時斷開,通電,斷電,KM1接通電機電源KM2接通直流電源制動開始KT控制切斷直流電源時間,,,常閉閉