最新2.3继电器接触器控制电路的分析与设计
合集下载
继电器接触器控制电路
刀开关分单极、双极和三极，常用的 三极刀开关长期允许通过电流有100A、 200A、400A、600A和1000A五种。
目前生产的产品有HD（单极）和HS （双投）等系列。
图形符号：Q 或QG
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.1 非自动控制电器
转换开关(组合开关)
用途：实质上是一种刀开关,可部分的接通或断开电路。机床上主要作为
CJT1系列交流接触器 CJX2系列交流接触器
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.2 自动控制电器
2. 继电器
是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路， 实 现控制目的的自动控制电器。触点无主辅之分，一般较 小（5A以下），用于控制回路。
继电器的分类：
按它反应信号的种类分：电流、电压、速度、压力、热继电器等。
图形符号：
QF
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.5 保护电器
结构原理图： L1 L2 L3 34 5
1
1－主触头
2
2,7,8－弹簧
3－锁钩
4－过流脱钩器衔铁
5－失压脱钩器顶杆
6－辅助触头
8
7
6
(a)
(b)
图13 自动空气断路器
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.5 保护电器 自动开关的实物外形：
2.用作同时控制多条线路。
图形符号：
K
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.2 自动控制电器
电流继电器
用途：根据电路中流过线圈的电流值大小而动作的继电器 分类：
1）过电流继电器： 大于线圈额定值1.1～4倍动作，用 于电动机过载保护。 2）欠电流继电器：电流过小时切断电路。用于直流电动 机，进行弱磁保护。
目前生产的产品有HD（单极）和HS （双投）等系列。
图形符号：Q 或QG
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.1 非自动控制电器
转换开关(组合开关)
用途：实质上是一种刀开关,可部分的接通或断开电路。机床上主要作为
CJT1系列交流接触器 CJX2系列交流接触器
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.2 自动控制电器
2. 继电器
是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路， 实 现控制目的的自动控制电器。触点无主辅之分，一般较 小（5A以下），用于控制回路。
继电器的分类：
按它反应信号的种类分：电流、电压、速度、压力、热继电器等。
图形符号：
QF
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.5 保护电器
结构原理图： L1 L2 L3 34 5
1
1－主触头
2
2,7,8－弹簧
3－锁钩
4－过流脱钩器衔铁
5－失压脱钩器顶杆
6－辅助触头
8
7
6
(a)
(b)
图13 自动空气断路器
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.5 保护电器 自动开关的实物外形：
2.用作同时控制多条线路。
图形符号：
K
第八章 继电器-接触器控制电路 8.1.2 自动控制电器
电流继电器
用途：根据电路中流过线圈的电流值大小而动作的继电器 分类：
1）过电流继电器： 大于线圈额定值1.1～4倍动作，用 于电动机过载保护。 2）欠电流继电器：电流过小时切断电路。用于直流电动 机，进行弱磁保护。
继电器接触器基本控制电路
22
(3)交流接触器 短路环
交流接触器线圈中电流产生交变磁 通，因而铁心与衔铁间的吸力是变 化的。这会使衔铁产生振动，发出 噪声。更主要的是会影响到触头的 闭合。
为消除这一现象，在交流接触器的 铁心两端各开一个槽，槽内嵌装短 路铜环，如图所示。加装短路环后， 当线圈通以交流电时，线圈电流产 生的磁通一部分穿过短路环，环中 感应出电流，又会产生一个磁通， 两个磁通的相位不同，即、不同时 为零，这样就保证了铁心与衔铁在 任何时刻都有吸力，衔铁将始终被 吸住，这样就解决了振动的问题。
KM
文字符号
11
12
(1)结构和工作原理/电磁系统
1) 电磁系统 用来操作触头闭合与分断。它包括铁芯、吸引线圈、 衔铁。
6
电磁式电器工作原理示意图
1—铁芯 3—衔铁 5—动触点 7—释放弹簧
2—线圈 4—静触点 6—触点弹簧
13
(1)结构和工作原理/触点系统
2) 触点系统 起着接通和分断电路的作用。它包括主触点和辅助触点。
23
(4)直流接触器
24
(4)直流接触器
特点：线圈通以直流电，铁芯中不产生涡流和磁损，不会发热， 由整块钢制成。但因电磁时间常数大，磁通的建立和消失均比 较缓慢，导致吸合和释放也比较慢，所以直流接触器灭弧较难。 大容量直流接触器通常采用铜制或镉铜制单断点触点，在闭合 过程中能自动清除其表面的氧化物，防止接触电阻增大。小容 量直流接触器通常采用双断点磁吹灭弧罩灭弧，熄弧能力强， 适合于频繁操作。 直流接触器由于铁心中不会产生涡流和磁滞损耗，因此不会发 热。铁心和衔铁用整块电工软钢做成，为使线圈散热良好，通 常将线圈绕制成高而薄的圆筒状，且不设线圈骨架，使线圈和 铁心直接接触以利于散热。
(3)交流接触器 短路环
交流接触器线圈中电流产生交变磁 通，因而铁心与衔铁间的吸力是变 化的。这会使衔铁产生振动，发出 噪声。更主要的是会影响到触头的 闭合。
为消除这一现象，在交流接触器的 铁心两端各开一个槽，槽内嵌装短 路铜环，如图所示。加装短路环后， 当线圈通以交流电时，线圈电流产 生的磁通一部分穿过短路环，环中 感应出电流，又会产生一个磁通， 两个磁通的相位不同，即、不同时 为零，这样就保证了铁心与衔铁在 任何时刻都有吸力，衔铁将始终被 吸住，这样就解决了振动的问题。
KM
文字符号
11
12
(1)结构和工作原理/电磁系统
1) 电磁系统 用来操作触头闭合与分断。它包括铁芯、吸引线圈、 衔铁。
6
电磁式电器工作原理示意图
1—铁芯 3—衔铁 5—动触点 7—释放弹簧
2—线圈 4—静触点 6—触点弹簧
13
(1)结构和工作原理/触点系统
2) 触点系统 起着接通和分断电路的作用。它包括主触点和辅助触点。
23
(4)直流接触器
24
(4)直流接触器
特点：线圈通以直流电，铁芯中不产生涡流和磁损，不会发热， 由整块钢制成。但因电磁时间常数大，磁通的建立和消失均比 较缓慢，导致吸合和释放也比较慢，所以直流接触器灭弧较难。 大容量直流接触器通常采用铜制或镉铜制单断点触点，在闭合 过程中能自动清除其表面的氧化物，防止接触电阻增大。小容 量直流接触器通常采用双断点磁吹灭弧罩灭弧，熄弧能力强， 适合于频繁操作。 直流接触器由于铁心中不会产生涡流和磁滞损耗，因此不会发 热。铁心和衔铁用整块电工软钢做成，为使线圈散热良好，通 常将线圈绕制成高而薄的圆筒状，且不设线圈骨架，使线圈和 铁心直接接触以利于散热。
继电器接触器控制的基本线路
常用的短路保护元件有熔断器、过电流继电器、 自动开关等。
3. 电气系统中的基本保护 1）电流保护 (1) 短路保护：防止用电设备（电动机、接触器等）短路而产 生大电流冲击电网，损坏电源设备或保护用电设备突然流过短路电 流而引起用电设备、导线和机械上的严重损坏。
采用的电器：熔断器、自动断路器。
原理：熔断器或自动断路器串入被保护的电路中，当电路发生 短路或严重过载时，熔断器的熔体部分自动迅速熔断，自动断路器 的过电流脱钩器脱开，从而切断电路，使导线和电器设备不受损坏。
(2) 过载保护：防止用电设备（如电动机等）长期过载而损坏 用电设备。
采用的电器：热继电器、自动断路器。
原理：热继电器的线圈接在电动机的回路中，而触头接在控制 回路中。当电动机过载时，长时间的发热使热继电器的线圈动作， 从而触头动作，断开控制回路，使电动机脱离电网。
2）零压（或欠压）保护
作用：防止因电源电压的消 失或降低引起机械设备停止运行， 当故障消失后，在没有人工操作 的情况下，设备自动启动运行而 可能造成的机械或人身事故。
3）互锁保护：保护一个电器通电时， 另一个电器不能通电，若需后者通电，则 前者必须先断电的一种保护。
4) 零励磁保护：防止直流电动机在没有加上励磁电压 时，就加上电枢电压而造成机械“飞车”或电动机电 枢绕组烧怀的一种保护。
继电器-接触器自动控制的 基本线路
断路器
I/IN<1.25 长期工作 I/IN=2 30~40s熔断 I/IN>10立即熔断
上页 下页 返回
3. 具有互锁环节的正反转控制电路
上页 下页 返回
4. 运用复合按钮实现正反转控制
上页 下页 返回
11.3 鼠笼式电机的正反转控制(1)
3. 电气系统中的基本保护 1）电流保护 (1) 短路保护：防止用电设备（电动机、接触器等）短路而产 生大电流冲击电网，损坏电源设备或保护用电设备突然流过短路电 流而引起用电设备、导线和机械上的严重损坏。
采用的电器：熔断器、自动断路器。
原理：熔断器或自动断路器串入被保护的电路中，当电路发生 短路或严重过载时，熔断器的熔体部分自动迅速熔断，自动断路器 的过电流脱钩器脱开，从而切断电路，使导线和电器设备不受损坏。
(2) 过载保护：防止用电设备（如电动机等）长期过载而损坏 用电设备。
采用的电器：热继电器、自动断路器。
原理：热继电器的线圈接在电动机的回路中，而触头接在控制 回路中。当电动机过载时，长时间的发热使热继电器的线圈动作， 从而触头动作，断开控制回路，使电动机脱离电网。
2）零压（或欠压）保护
作用：防止因电源电压的消 失或降低引起机械设备停止运行， 当故障消失后，在没有人工操作 的情况下，设备自动启动运行而 可能造成的机械或人身事故。
3）互锁保护：保护一个电器通电时， 另一个电器不能通电，若需后者通电，则 前者必须先断电的一种保护。
4) 零励磁保护：防止直流电动机在没有加上励磁电压 时，就加上电枢电压而造成机械“飞车”或电动机电 枢绕组烧怀的一种保护。
继电器-接触器自动控制的 基本线路
断路器
I/IN<1.25 长期工作 I/IN=2 30~40s熔断 I/IN>10立即熔断
上页 下页 返回
3. 具有互锁环节的正反转控制电路
上页 下页 返回
4. 运用复合按钮实现正反转控制
上页 下页 返回
11.3 鼠笼式电机的正反转控制(1)
继电器接触器自动控制电路
智能家居
随着智能家居市场的不断扩大，继 电器接触器自动控制电路将在智能 照明、智能安防等领域发挥重要作 用。
新能源领域
随着新能源技术的不断发展，继电 器接触器自动控制电路将在风能、 太阳能等领域得到广泛应用。
未来研究方向
新型控制算法研究
01
为了满足复杂系统的控制需求，需要研究新型的控制算法，提
高系统的稳定性和动态性能。
机械部分如传动机构、轴承等损坏，导致 控制电路的动作不准确或无法动作。
故障诊断方法
观察法
通过观察继电器、接触器的外观和动作 情况，初步判断是否存在故障。
电阻法
通过测量控制电路中各部分的电阻， 判断是否存在电阻异常，进而确定故
障部位。
电压法
通过测量控制电路中各点的电压，判 断是否存在电压异常，进而确定故障 部位。
温度控制电路
通过继电器和接触器控制加热元件， 实现温度的自动调节和控制。
继电器接触器控制电
04
路故障诊断与排除
常见故障类型
电源故障
线圈故障
电源电压过低、过高或波动不稳，导致控 制电路无法正常工作。
线圈烧毁、短路或断路，导致继电器或接 触器无法正常吸合或释放。
触点故障
机械故障
触点接触不良、烧毁或粘连，导致控制电 路的输出不正常。
按触点性质
常开触点、常闭触点、转 换触点等。
按操作方式
手动、自动、时间控制等。
工作参数
额定电压
指继电器接触器正常工作时所适应的电压值。
吸合电流
指继电器接触器吸合时所需的电流值。
额定电流
指继电器接触器正常工作时所允许的最大电 流值。
释放电流
指继电器接触器释放时所需的电流值。
第2章 继电器 — 接触器控制系统
(2) 电磁阀
电磁阀由阀体和电磁铁组成，在气动或液动的系 统中用来控制流向、流速与通断。阀门的开闭由电 磁铁推动滑阀移动操纵的，即控制电磁铁就是控制 电磁阀。电磁阀一般无辅助触点，需借助中间继电 器传递逻辑关系。电磁阀的结构性能用其位置数和 通路数表示，“位”是指滑问位置，“通”是指流 体的通道数，常用的有两位三通、两位四通、三位 五通等。两位四通电磁阀结构图和功能符号如图2-3 所示。
（2）自动切换信号及控制电器
自动切换信号及控制电器是指主要借助电磁力或某个 物理量的变化自动进行切换的电器，如电磁继电器等。 继电器主要用于传递控制信号，其触点通常接控制电 路中。继电器种类很多，电气控制系统中常用的主要 有电磁式中间继电器、速度继电器、时间继电器。继 电器的工作特点是阶跃式的输入输出特性，
2)速度继电器（KS） 速度继电器是测量转速的元件。 它能反映转动的方向以及是否停转、因此广泛用于异 步电动机的反接制动中。其结构和工作原理与笼型电 动机类似，主要有转子、定子和触点三部分。其中转 子是圆柱形永磁铁，与被控旋转机构的轴连接，同步 旋转。定于是笼形空心圆环，内装有笼形绕组、它套 在转子上，可以转动一定的角度。当转子转动时，在 绕组内感应出电动势和电流，此电流和磁场作用产生 扭矩使定子柄向旋转方向转动、拨动簧片使触点闭合 或断开。当转子转速接近零(约100r/min)，扭矩不足 于克服定子柄重力．触点系统恢复原态。JYl速度继 电器结构原理图如图2-2所示。
2． 电气控制线路基本环节
任何一个复杂的电气控制线路、总是由一些基本的控 制环节、辅助环节和保护环节组成，根据生产工艺的 要求，按照一定的规律组合起来的。因此，掌握这些 基本的控制环节是学习和设计复杂电气控制电路的基 础。
（1）点动、长动和停车
常用继电器-接触器控制电路解析
常用继电器-接触器控制电路解析1.利用速度继电器对三相异步电动机反接制动原理：SB2按下→KM1有电且自锁→电机全压启动，转速很快达到120r/min，此时速度继电器触点动作，为反接制动做好准备→当SB1按下→KM1失电，同时KM2得电并自锁保持，串接制动电阻R反接制动（将电流消耗到电阻R上）→转速迅速下降，当转速小于100r/min 时，速度继电器的触点复位→切断KM2，使其失电，制动过程结束。
2.三相异步电动机Y-∆起动原理：SB1（起动按钮）按下→KM1得电并且自锁，同时时间继电器KT得电（开始计时），KM3得电→KM1,KM3得电，三相异步电动机接成Y型起动→当设定的时间到达后，延时继电器KT的延时断开触点使KM3失电，延时继电器KT的延时接通触点使KM2得电→此时KM1得电，KM2得电，KM3失电→三相异步电动机接成∆起动。
3.定子串电阻降压启动原理：SB1按下→KM2得电，并且自锁，同时时间继电器，KT得电开始计时→KM2得电，定子串接电阻R降压启动→当设定的时间到后，KT的延时接通触点使KM1得电，并且自锁→KM1得电，在主电路中相当于短接了电阻R，三相异步电动机全压运行。
4.自耦变压器降压启动（带指示灯）原理：SB2按下→KM1得电并且自锁，同时KT得电（开始计时）→KM1有电，在主电路中，自耦变压器抽头降压启动→当设定时间到后，延时继电器常开触点闭合，中间继电器K得电并自锁→使得KM1断电，KM2得电→三相异步电动机全压工作。
控制电路中的变压器使指示灯工作在安全电压下（一般，交流36V）→HL3为上电指示灯（K 和KM1均不得电）；HL2为降压启动指示灯（K失电，但KM1得电）；HL3为全压工作指示灯（KM2得电）。
5.转子绕组串电阻启动（针对于绕线式异步电动机）原理：合上QS，SB2按下→KM4得电，并自锁保持（此时，电动机转子串接全部电阻降压启动）→中间继电器KA4得电，为KM1，KM2，KM3的得电做好准备，由于刚启动时电流很大，KA1-KA3吸和电流相同，因此同时得电吸和，其常闭触点都断开，使KM1-KM3处于失电状态，转子电阻全部串入，达到限流和提高转矩的目的。
继电器接触器控制电路
第八章 继电器-接触器控制电路
8.2.2 继电器-接触器自动控制的 基本线路
集中控制与分散控制
第八章 继电器-接触器控制电路
8.2.2 继电器-接触器自动控制的 基本线路
双速异步电机的基本控制线路
第八章 继电器-接触器控制电路
8.2.2 继电器-接触器自动控制的 基本线路
电磁铁、电磁离合器的基本控制线路
主动摩擦片 绝缘层
铁粉
线圈
主动轴
从动轴
图8.25 多片式电磁离合器的摩擦片 图8.26 电磁粉末离合器
第八章 继电器-接触器控制电路
8.1.4 执行电器
电磁夹具 工件
绝缘材料 工作台
线圈
铁心
图8.27 电磁工作台
第八章 继电器-接触器控制电路
8.2 继电器-接触器控制的常用
基本线路
8.2.1继电器-接触器自动控制线路的构成
8.1.1 非自动控制电器
转换开关
倒顺开关
第八章 继电器-接触器控制电路
8.1.2 自动控制电器
接触器（交流、直流） KM
常闭触头
动
常
铁
开
心
触
头
线 圈
静 铁 心
图8.15 交流接触器的结构
图8.16 直流接触器的原理结构图
第八章 继电器-接触器控制电路
8.1.2 自动控制电器
接触器（交流、直流） KM
第八章 继电器-接触器控制电路
8.2.1继电器-接触器自动控制线路
电原理图绘制规的律构成
1.主电路用粗线表示，并绘 制在左边控制电路用细线绘 制在图的右边（或下边）。
2，控制电路电源分列两边， 按各电器动作先后由上而下 平行绘制。 3，同一电器各部件用同 一字符表示，相同电器 用数字序号表示。
继电器接触器控制系统的电路设计方法
(9) 电气联锁和机械联锁共用。在频繁操作的可逆线 路、自动切换线路中，正、反向(或两只)接触器之间 至少要有电气联锁，必要时要有机械联锁，以避免误 操作可能带来的危害，特别是一些重要设备应仔细考 虑每一控制程序之间必要的联锁，即使发生误操作也 不会造成设备事故。重要场合应选用机械联锁接触 器，再附加电气联锁电路。 (10) 设计的线路应能适应所在电网情况。在确定电动 机的起动方式是直接起动还是降压起动时，应根据电 网或配电变压器容量的大小、电压波动范围以及允许 的冲击电流数值等因素全面考虑，必要时应进行详细 计算，否则将影响设计质量甚至发生难以预测的事故。 (11) 应具有完善的保护环节，提高系统运行可靠性。 电气控制系统的安全动化程度和高指 标。 (3) 妥善处理机械与电气的关系。机械或设备与电力 拖动已经紧密结合并融为一体，传动系统为了获得较 大的调速比，可以采用机电结合的方法实现，但要从 制造成本、技术要求和使用方便等具体条件去协调平 衡。 (4) 要有完善的保护措施，防止发生人身事故和设备 损坏事故。要预防可能出现的故障，采用必要的保护 措施。例如短路、过载、失压和误操作等电气方面的 保护功能和使设备正常运行所需要的其他方面的保护 功能。
图6.3 寄生电路
图6.4 触头的“竞争”与“冒险”
(8) 避免发生触头“竞争”与“冒险”现象。在电气控 制电路中，在某一控制信号作用下，电路从一个状态转 换到另一个状态时，常常有几个电器的状态发生变化， 由于电器元件总有一定的固有动作时间，往往会发生不 按预定时序动作的情况，触头争先吸合，发生振荡，这 种现象称为电路的“竞争”。另外，由于电器元件的固 有释放延时作用，也会出现开关电器不按要求的逻辑功 能转换状态的可能性，这种现象称为“冒险”。“竞争” 与“冒险”现象都将造成控制回路不能按要求动作，引 起控制失灵。如图6.4所示电路，当KM闭合时，K1、K2争 先吸合，只有经过多次振荡吸合竞争后，才能稳定在一 个状态上。同样，在KM断开时，K1、K2又会争先断开， 产生振荡。