电工技术--第八章继电-接触器控制系统

第八章继电-接触器控制系统

一、内容提要

在工业生产中，多数生产设备和机械都是用电动机来拖动的，而实现对电动机和生产设备控制及保护的电气设备，一般由按钮、接触器、继电器等有触点的电器组成。由这些电器组成的控制系统称为继电接触器控制系统。它属于有触点控制，且机械触点的闭合与断开会影响电器的使用寿命和工作的可靠性。但是它具有线路简单、易于掌握、维修方便等优点，所以目前仍被广泛应用。本章主要介绍常用低压电器的构造和工作原理，并以三相笼型异步电动机的控制为重点，介绍起动控制、正反转控制、顺序控制、时间控制和行程控制等控制电路，以及短路保护、过载保护等安全电路。

二、基本要求

1.了解常用控制器、保护电器的基本结构、功能和用途；

2.学会初步选用器件；

3.掌握自锁、互锁的作用和方法；

4.掌握三相异步电动机继电接触控制电路的基本环节组成、作用和工作过程；

5.重点掌握常用的几种电路的设计思路、分析方法；

6.学会阅读继电接触控制线路原理图。

三、学习指导

1．常用低压器

认识电器符号，熟悉其功能。学习时最好对照实物或结合电动机控制线路实验。

1）手动电器

有闸刀开关、组合开关及按钮等，是借助人力操作而动作的电器。

（1）组合开关

作用：组合开关（转换开关）常用来作为电源引入开关，也可以用来直接起动或停止小容量笼型电动机或使电动机正反转，局部照明电路也常用来控制。

结构特点：组合开关由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同连接方式的转换。

组合开关中的弹簧可使动触片与静触片快速断开，利于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V，直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。

（2）按钮

作用：按钮常用于接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其它电气设备的运行。

结构特点：原来就接通的触点，称为常闭触点（动断触点）；原来就断开的触点，称为常开触点（动合触点）。

2）电动电器

其种类很多，常用的如下。

（1）交流接触器

作用：用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。

结构特点：其结构由电磁铁吸引线圈和接触点系统组成。触点系统包括主触点（常开型）和辅助触点（数对常开和数对常闭）。

（2）中间继电器

作用：通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用来控制小容量电动机或其它电气执行元件

结构特点：结构与交流接触器类似，但无主触点与辅助触点之分。触点数量多，电流小，作为中间过程信号传递用。

（3）自动空气短路器

作用：自动空气短路器又称自动开关，可实现短路、过载和失压保护。

结构特点：手动操作合闸，主触点手动闭合，锁钩钩住主触点连杆，当电路发生故障时，脱扣器使锁钩脱开，主触点在释放弹簧的作用下断开。

（4）熔断器

作用：用于低压线路中的短路保护。

结构特点：有称保险丝。形成有管式、插式和螺旋式等。主要技术数据是额定熔体电流。选择方法如下： 照明负载按工作电流选择：单台电动机5.2st fun I I ≥；频繁启动电动机2

~5.1st fun I I ≥；多台电动机I I I n 11stmax fun -∑+≥。 （5）热继电器

作用：对电动机进行过载保护。

结构特点：由发热元件、常用触点和复位按钮组成。具有动作电流整定机构，主要技术数据是整定电流，按所控制的电动机额定电流选用作为过载保护。

（6）时间继电器

作用：对电动机进行延时控制。

结构特点：有通电延时式和触点延时机构组成。结构形式有空气式和电动式等多种。

（7）行程开关

作用：对运动部件的行程位置进行控制。可以实现终端保护、自动循环、制动和变速等功能。

结构特点：也称限位开关。结构与按钮类似，靠机械力碰压而动作，有常开和常闭两类触点。

使用手动电器主要注意：①工作电压（电压等级）；②触点额定持续电流；③还要注意开关的极数。如某闸刀开关标明250V ，10A ，即指开关可断开250V 电压，可持续通过10A 电流。

使用自动电器应注意其线圈额定电压和触点容量（即额定持续电流），如某接触器线圈额定电压为220V ，主触头额定电流为20A 等等。

此外，务必看懂和区分各种控制电器、保护电器、变压器和电机等的图形符号和文字符号，这是国家标准。

2. 电动机控制电路的基本环节

1）点动控制

注意点动，按下按钮电动机就运转，手离开按钮后电动机就停止。

2）直接启动控制

注意自锁的作用。

3）短路和过载保护控制

注意熔断器实现短路保护，热继电器实现过载保护，二种保护不能互换。短路保护电流大，动作时间短，过载保护电流小，动作时间长。另外还要注意一种失压（欠压）保护，由自锁环节实现。

4）正反转控制

（1）注意调换电源的方法和用连锁保护，防止两个交流接触点同时接通；

（2）注意短路、过载、失压保护环节。按钮可用单触点按钮，也可用复合按钮双重联控制完成。

继电接触控制系统常用的控制原那么有顺序控制、时间控制、多地点控制和行程控制等等。实现这些控制依靠相应得继电器，如继电器、行程开关等。

1）顺序控制

顺序控制原那么常用于控制几台电动机配合工作，按规定先后次序完成动作。注意先后次序的顺序连锁。

顺序控制，如有两台电动机分别为21,M M ，动作组合有多种：

（1）电动机1M 先启动后，电动机2M 才能启动21,M M 同时停止；

（2）1M 先启动后，2M 才能启动，2M 并能同时停止；

（3）1M 先启动后，2M 才能启动；停止时2M 停止后1M 才能停止；

（4）1M 先启动后，2M 才能启动，停止时，1M 停止后，2M 才能停止等。注意课后习题。

学习时注意总结控制规律。

在控制线路中①注意按钮的用法；②辅助触点的连锁；③短路、过载、欠压保护环节。

2）时间控制

时间控制原那么常用于对电动机利用时间继电器按一定时间间隔进行控制。学习时要注意时间继电器类型的选择（通过延时式与断电延时式）；时间继电器瞬时动作动合。瞬时动作动断，延时闭合动合，延时断开动合，延时闭合动断，延时断开动断各触点的用法，图形符号和文字符号的区分；延时时间的整定；短路、过载、欠压保护环节。注意用时间控制原那么的各种控制电路。如星形三角形换接启动的控制过程的分析及设计思路。

3）多地点控制

多地点控制常用于多地点操作的控制。注意多地点的启动按钮要并联，多地点的停止按钮要串联。

4）行程控制

行程控制常用于靠机械内操作的，对电动机的限位控制限位保护。

常用触点无机械力作用时断开，有机械力作用时闭合。常闭触点那么相反。

学习时注意行程开关的选用，常开触点，常闭触点的功能及用法，行程控制主要用于往复运行控制。应注意用行程控制原那么的各种控制电路如上、下、左、右、往复运动的控制过程分析及设计思路。

5）电液压控制

用电磁阀等电器元件控制液压传动。学习时注意电磁阀的功能及用法，注意与其它电器元件（如行程开关、时间继电器等）结合在液压传动中的应用。

4. 阅读电路图的方法

阅读继电器控制线路原理图的方法。

（1）阅读控制线路中明细表；（2）了解生产工艺及控制要求；（3）阅读用粗实线强制的主电路；(4) 阅读用细线绘制的控制电路。

阅读控制电路时应注意电器元件的原始状态，相同电器的标准、触点的自锁、互锁、控制电路电源电压等级及动作的先后顺序等。

8-1 什么是自锁？什么是互锁？

答：自锁：用自身的常开辅助触点，并联在起动按钮两端，在同一时间里保证接触器长时间连续正常工作的控制作用，称为自锁；

互锁(连锁)：用不同接触器的常闭辅助触点，串联于对方接触器，在同一时间里保证自身接触器长时间连续正常工作的同时，其它接触器无法正常工作的控制作用，称为互锁。

8-2如下图具有什么功能，试说明其作用。

习题8-2图

答：因为两个起动按钮的作用是等同的，即两者并联只起到一个的作用，本题只是两地起动连续运行控制图。如果将SB2、SB3联动，组成复合按钮，即可实现点动加连续运行的功能，那时缺点为动作不可靠。

8-3 以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行？为什么？

习题8-3图

答：不能。因为两个起动按钮的作用是等同的，即两者并联只起到一个的作用，本题只是两地起动连续运行控制图。

8-4 下图可否这样实现两台电动机顺序控制？为什么？试改正。

答：不能。主控制图中KM1主触点压力太重，使电路无法正常工作。控制线路参考习题8-5接法。

8-5 两台异步电动机Ｍ1和Ｍ2，要求Ｍ1启动一定时间后Ｍ2才可以起动，Ｍ2可以单独停车，Ｍ1和Ｍ2也可以同时停车，要有短路保护、过载保护和失压保护，设计符合上述要求的控制电路。

习题8-5控制图

8-6 设计一控制电路，要求电动机起动前灯亮1分钟，起动后灯灭。设灯的额定电压为220V ，时间继电器采用通电延时式的，并有延时动作和瞬时动作的常开触点和常闭触点。

8-7 如图所示，是笼型异步电动机的正反转控制电路，试指出图中的错误并改正。

答：起互锁作用的常闭触点KMF 和KMR 对调即可。 L

SB1 SB2 KT

KH

KT

KM KM

KT

习题8-6控制图 FU KM2 FR2 A B C

M1

A B C KM1

FR1 M2 主电路 KM1 KM2 SB3 SB4 FR2

KM2 控制电路

SB2 KM1 FR1

KM1

SB1

习题8-7控制电路图

8-8 如图所示，下列控制电路实现什么功能？简述其工作原理。

习题8-8主控制图

答：实现了小车在工作台上循环往复的运动。其工作原理如下：

SBF⇒↓KMF⇒√，小车正向运行⇒至A端⇒撞SQa ⇒KTa√⇒延时2分钟⇒KMR √⇒小车反向运行⇒至B端⇒撞SQb⇒ KTb√⇒延时2分钟⇒KMF √⇒小车正向运行……如此往反运行。

8-9 题图是电动机顺序起停控制电路。其中接触器KM1和KM2分别控制电动机M1和M2的起停，分析该电路的工作原理，说明M1和M2起动与停止的顺序规律。

习题8-9控制图

（1）SB2按下，线圈KM1接通，常开辅助触点KM1闭合，M1电机先工作；（2）再按下SB4，线圈KM2接通，常开辅助触点KM2闭合，M2电机后工作。（3）按下SB3，线圈KM2失电，常开辅助触点KM2断开，电机M2先停止工作，再按下SB1，电机M1后停止工作。

本控制电路实现了只能电机1先工作，电机2后工作，反之，电机2必须先停，电机1

然后停，但没有时间限制。

8-10 设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：

(1)小车启动后，前进到A 地。然后做以下往复运动：到A 地后停2分钟等待装料，然后自动走向B 。到B 地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A 。

(2)有过载和短路保护。

(3)小车可停在任意位置。

答：本题实际是第8题的具体应用。参考之。

8-11 如图所示，设计一控制电路能实现以下要求:(1) 运动部件A 从1到2；(2)运动部件B 从3到4；(3)运动部件A 从2回到1；(4)运动部件B 从4回到3；（5）可自由循环运动。（提示：可用四个行程开关，装在原点和终点，且都有一个常开触点和一个常闭触点）。

习题8-11原理图

答：设KM1为电动机M1正转即工件A 前进接触器，KM2为电动机M1反转即工件A 退回接触器。KM3为电动机M2正转即工件B 前进接触器，KM4为电动机M2正转即工件B 退回接触器。所以图中KM1与KM2线圈中有互锁触点，KM3与KM4线圈中也有互锁触点。用工件到位的行程开关常开触点带起动按钮，用其常闭触点代替停止按钮，控制电路如下图所示。

KMR2 M1 A B C

KMF1 FU1 Q1

FR1

KMR4 M2

A B C KMF3 FU2

Q2 FR2 习题8-11主控制电路图