1、第八章 繼電-接觸器控制系統(tǒng) 一、內(nèi)容提要 在工業(yè)生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備和機(jī)械都是用電動機(jī)來拖動的，而實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)和生產(chǎn)設(shè)備控制及保護(hù)的電氣設(shè)備，一般由按鈕、接觸器、繼電器等有觸點(diǎn)的電器組成。由這些電器組成的控制系統(tǒng)稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)。它屬于有觸點(diǎn)控制，且機(jī)械觸點(diǎn)的閉合與斷開會影響電器的使用壽命和工作的可靠性。但是它具有線路簡單、易于掌握、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以目前仍被廣泛應(yīng)用。本章主要介紹常用低壓電器的構(gòu)造和工作原理，并以三相籠型異步電動機(jī)的控制為重點(diǎn)，介紹起動控制、正反轉(zhuǎn)控制、順序控制、時間控制和行程控制等控制電路，以及短路保護(hù)、過載保護(hù)等安全電路。二、基本要求1.了解常用控制器、保護(hù)電器

2、的基本結(jié)構(gòu)、功能和用途；2.學(xué)會初步選用器件；3.掌握自鎖、互鎖的作用和方法；4.掌握三相異步電動機(jī)繼電接觸控制電路的基本環(huán)節(jié)組成、作用和工作過程；5.重點(diǎn)掌握常用的幾種電路的設(shè)計思路、分析方法；6.學(xué)會閱讀繼電接觸控制線路原理圖。三、學(xué)習(xí)指導(dǎo)1常用低壓器認(rèn)識電器符號，熟悉其功能。學(xué)習(xí)時最好對照實(shí)物或結(jié)合電動機(jī)控制線路實(shí)驗(yàn)。1）手動電器有閘刀開關(guān)、組合開關(guān)及按鈕等，是借助人力操作而動作的電器。（1）組合開關(guān)作用：組合開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）常用來作為電源引入開關(guān)，也可以用來直接起動或停止小容量籠型電動機(jī)或使電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，局部照明電路也常用來控制。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：組合開關(guān)由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動

3、觸點(diǎn)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。可實(shí)現(xiàn)多條線路、不同連接方式的轉(zhuǎn)換。組合開關(guān)中的彈簧可使動觸片與靜觸片快速斷開，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)。（2）按鈕作用：按鈕常用于接通或斷開控制電路（其中電流很小），從而控制電動機(jī)或其它電氣設(shè)備的運(yùn)行。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原來就接通的觸點(diǎn)，稱為常閉觸點(diǎn)（動斷觸點(diǎn)）；原來就斷開的觸點(diǎn)，稱為常開觸點(diǎn)（動合觸點(diǎn)）。2）電動電器其種類很多，常用的如下。（1）交流接觸器作用：用于頻繁地接通和斷開大電流電路的開關(guān)電器。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)由電磁鐵吸引線圈和接觸點(diǎn)系統(tǒng)組成。

4、觸點(diǎn)系統(tǒng)包括主觸點(diǎn)（常開型）和輔助觸點(diǎn)（數(shù)對常開和數(shù)對常閉）。（2）中間繼電器作用：通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用來控制小容量電動機(jī)或其它電氣執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)與交流接觸器類似，但無主觸點(diǎn)與輔助觸點(diǎn)之分。觸點(diǎn)數(shù)量多，電流小，作為中間過程信號傳遞用。（3）自動空氣短路器作用：自動空氣短路器又稱自動開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)短路、過載和失壓保護(hù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：手動操作合閘，主觸點(diǎn)手動閉合，鎖鉤鉤住主觸點(diǎn)連桿，當(dāng)電路發(fā)生故障時，脫扣器使鎖鉤脫開，主觸點(diǎn)在釋放彈簧的作用下斷開。 （4）熔斷器作用：用于低壓線路中的短路保護(hù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有稱保險絲。形成有管式、插式和螺旋式等。主要技術(shù)數(shù)據(jù)是額定熔體電流。

5、選擇方法如下：照明負(fù)載按工作電流選擇：單臺電動機(jī)；頻繁啟動電動機(jī)；多臺電動機(jī)。（5）熱繼電器作用：對電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由發(fā)熱元件、常用觸點(diǎn)和復(fù)位按鈕組成。具有動作電流整定機(jī)構(gòu)，主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流，按所控制的電動機(jī)額定電流選用作為過載保護(hù)。（6）時間繼電器作用：對電動機(jī)進(jìn)行延時控制。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有通電延時式和觸點(diǎn)延時機(jī)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)形式有空氣式和電動式等多種。（7）行程開關(guān)作用：對運(yùn)動部件的行程位置進(jìn)行控制。可以實(shí)現(xiàn)終端保護(hù)、自動循環(huán)、制動和變速等功能。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：也稱限位開關(guān)。結(jié)構(gòu)與按鈕類似，靠機(jī)械力碰壓而動作，有常開和常閉兩類觸點(diǎn)。使用手動電器主要注意：工作電壓（電壓等級）；觸點(diǎn)額

6、定持續(xù)電流；還要注意開關(guān)的極數(shù)。如某閘刀開關(guān)標(biāo)明250V，10A，即指開關(guān)可斷開250V電壓，可持續(xù)通過10A電流。使用自動電器應(yīng)注意其線圈額定電壓和觸點(diǎn)容量（即額定持續(xù)電流），如某接觸器線圈額定電壓為220V，主觸頭額定電流為20A等等。此外，務(wù)必看懂和區(qū)分各種控制電器、保護(hù)電器、變壓器和電機(jī)等的圖形符號和文字符號，這是國家標(biāo)準(zhǔn)。2. 電動機(jī)控制電路的基本環(huán)節(jié)1）點(diǎn)動控制注意點(diǎn)動，按下按鈕電動機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn)，手離開按鈕后電動機(jī)就停止。2）直接啟動控制注意自鎖的作用。3）短路和過載保護(hù)控制注意熔斷器實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，二種保護(hù)不能互換。短路保護(hù)電流大，動作時間短，過載保護(hù)電流小，動作

7、時間長。另外還要注意一種失壓（欠壓）保護(hù)，由自鎖環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。4）正反轉(zhuǎn)控制（1）注意調(diào)換電源的方法和用連鎖保護(hù)，防止兩個交流接觸點(diǎn)同時接通；（2）注意短路、過載、失壓保護(hù)環(huán)節(jié)。按鈕可用單觸點(diǎn)按鈕，也可用復(fù)合按鈕雙重聯(lián)控制完成。3.常用基本線路繼電接觸控制系統(tǒng)常用的控制原則有順序控制、時間控制、多地點(diǎn)控制和行程控制等等。實(shí)現(xiàn)這些控制依靠相應(yīng)得繼電器，如繼電器、行程開關(guān)等。1）順序控制順序控制原則常用于控制幾臺電動機(jī)配合工作，按規(guī)定先后次序完成動作。注意先后次序的順序連鎖。順序控制，如有兩臺電動機(jī)分別為，動作組合有多種：（1）電動機(jī)先啟動后，電動機(jī)才能啟動同時停止；（2）先啟動后，才能啟動，并能同時

8、停止；（3）先啟動后，才能啟動；停止時停止后才能停止；（4）先啟動后，才能啟動，停止時，停止后，才能停止等。注意課后習(xí)題。學(xué)習(xí)時注意總結(jié)控制規(guī)律。在控制線路中注意按鈕的用法；輔助觸點(diǎn)的連鎖；短路、過載、欠壓保護(hù)環(huán)節(jié)。2）時間控制時間控制原則常用于對電動機(jī)利用時間繼電器按一定時間間隔進(jìn)行控制。學(xué)習(xí)時要注意時間繼電器類型的選擇（通過延時式與斷電延時式）；時間繼電器瞬時動作動合。瞬時動作動斷，延時閉合動合，延時斷開動合，延時閉合動斷，延時斷開動斷各觸點(diǎn)的用法，圖形符號和文字符號的區(qū)分；延時時間的整定；短路、過載、欠壓保護(hù)環(huán)節(jié)。注意用時間控制原則的各種控制電路。如星形三角形換接啟動的控制過程的分析及設(shè)

9、計思路。3）多地點(diǎn)控制多地點(diǎn)控制常用于多地點(diǎn)操作的控制。注意多地點(diǎn)的啟動按鈕要并聯(lián)，多地點(diǎn)的停止按鈕要串聯(lián)。4）行程控制行程控制常用于靠機(jī)械內(nèi)操作的，對電動機(jī)的限位控制限位保護(hù)。常用觸點(diǎn)無機(jī)械力作用時斷開，有機(jī)械力作用時閉合。常閉觸點(diǎn)則相反。學(xué)習(xí)時注意行程開關(guān)的選用，常開觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)的功能及用法，行程控制主要用于往復(fù)運(yùn)行控制。應(yīng)注意用行程控制原則的各種控制電路如上、下、左、右、往復(fù)運(yùn)動的控制過程分析及設(shè)計思路。5）電液壓控制用電磁閥等電器元件控制液壓傳動。學(xué)習(xí)時注意電磁閥的功能及用法，注意與其它電器元件（如行程開關(guān)、時間繼電器等）結(jié)合在液壓傳動中的應(yīng)用。4. 閱讀電路圖的方法閱讀繼電器控制線

10、路原理圖的方法。（1）閱讀控制線路中明細(xì)表；（2）了解生產(chǎn)工藝及控制要求；（3）閱讀用粗實(shí)線強(qiáng)制的主電路；(4) 閱讀用細(xì)線繪制的控制電路。閱讀控制電路時應(yīng)注意電器元件的原始狀態(tài)，相同電器的標(biāo)準(zhǔn)、觸點(diǎn)的自鎖、互鎖、控制電路電源電壓等級及動作的先后順序等。 8-1 什么是自鎖？什么是互鎖？答：自鎖：用自身的常開輔助觸點(diǎn)，并聯(lián)在起動按鈕兩端，在同一時間里保證接觸器長時間連續(xù)正常工作的控制作用，稱為自鎖；互鎖(連鎖)：用不同接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)，串聯(lián)于對方接觸器，在同一時間里保證自身接觸器長時間連續(xù)正常工作的同時，其它接觸器無法正常工作的控制作用，稱為互鎖。 8-2如下圖具有什么功能，試說明其作用。

11、 習(xí)題8-2圖 答：因?yàn)閮蓚€起動按鈕的作用是等同的，即兩者并聯(lián)只起到一個的作用，本題只是兩地起動連續(xù)運(yùn)行控制圖。如果將SB2、SB3聯(lián)動，組成復(fù)合按鈕，即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動加連續(xù)運(yùn)行的功能，那時缺點(diǎn)為動作不可靠。8-3 以下控制電路能否實(shí)現(xiàn)即能點(diǎn)動、又能連續(xù)運(yùn)行？為什么？ 習(xí)題8-3圖 答：不能。因?yàn)閮蓚€起動按鈕的作用是等同的，即兩者并聯(lián)只起到一個的作用，本題只是兩地起動連續(xù)運(yùn)行控制圖。8-4 下圖可否這樣實(shí)現(xiàn)兩臺電動機(jī)順序控制？為什么？試改正。 答：不能。主控制圖中KM1主觸點(diǎn)壓力太重，使電路無法正常工作。控制線路參考習(xí)題8-5接法。8-5 兩臺異步電動機(jī)1和2，要求1啟動一定時間后2才可以起動，2

12、可以單獨(dú)停車，1和2也可以同時停車，要有短路保護(hù)、過載保護(hù)和失壓保護(hù)，設(shè)計符合上述要求的控制電路。 FUKM2FR2ABCFUM1ABCKM1FR1M2主電路KM1KM2SB3SB4FR2KM2控制電路SB2KM1FR1KM1 習(xí)題8-5控制圖SB18-6 設(shè)計一控制電路，要求電動機(jī)起動前燈亮1分鐘，起動后燈滅。設(shè)燈的額定電壓為220V，時間繼電器采用通電延時式的，并有延時動作和瞬時動作的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。LSB1SB2KTKHKTKMKMKT習(xí)題8-6控制圖 8-7 如圖所示，是籠型異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路，試指出圖中的錯誤并改正。 答：起互鎖作用的常閉觸點(diǎn)KMF和KMR對調(diào)即可。 習(xí)題

13、8-7控制電路圖8-8 如圖所示，下列控制電路實(shí)現(xiàn)什么功能？簡述其工作原理。 習(xí)題8-8主控制圖答：實(shí)現(xiàn)了小車在工作臺上循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動。其工作原理如下：SBFKMF ，小車正向運(yùn)行至A端撞SQa KTa 延時2分鐘KMR 小車反向運(yùn)行至B端撞SQb KTb 延時2分鐘KMF 小車正向運(yùn)行如此往反運(yùn)行。 8-9 題圖是電動機(jī)順序起停控制電路。其中接觸器KM1和KM2分別控制電動機(jī)M1和M2的起停，分析該電路的工作原理，說明M1和M2起動與停止的順序規(guī)律。 習(xí)題8-9控制圖 （1）SB2按下，線圈KM1接通，常開輔助觸點(diǎn)KM1閉合，M1電機(jī)先工作；（2）再按下SB4，線圈KM2接通，常開輔助觸點(diǎn)K

14、M2閉合，M2電機(jī)后工作。（3）按下SB3，線圈KM2失電，常開輔助觸點(diǎn)KM2斷開，電機(jī)M2先停止工作，再按下SB1，電機(jī)M1后停止工作。本控制電路實(shí)現(xiàn)了只能電機(jī)1先工作，電機(jī)2后工作，反之，電機(jī)2必須先停，電機(jī)1然后停，但沒有時間限制。8-10 設(shè)計一個運(yùn)料小車控制電路，同時滿足以下要求： (1) 小車啟動后，前進(jìn)到A地。然后做以下往復(fù)運(yùn)動： 到A地后停2分鐘等待裝料，然后自動走向B。到B地后停2分鐘等待卸料，然后自動走向A。 (2) 有過載和短路保護(hù)。(3) 小車可停在任意位置。 答：本題實(shí)際是第8題的具體應(yīng)用。參考之。 8-11 如圖所示，設(shè)計一控制電路能實(shí)現(xiàn)以下要求: (1) 運(yùn)動部件A從1到2；(2)運(yùn)動部件B從3到4；(3)運(yùn)動部件A從2回到1；(4)運(yùn)動部件B從4回到3；（5）可自由循環(huán)運(yùn)動。（提示：可用四個行程開關(guān)，裝在原點(diǎn)和終點(diǎn)，且都有一個常開觸點(diǎn)和一個常閉觸點(diǎn)）。 習(xí)題8-11原理圖答：設(shè)KM1為電動機(jī)M1正轉(zhuǎn)即工件A前進(jìn)接觸器，KM2為電動機(jī)M1反轉(zhuǎn)即工件A退回接觸器。KM3為電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)即工件B前進(jìn)接觸器，KM4為電動機(jī)