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1、继电器继电器-接触器控制电路接触器控制电路第八章第八章8.1 8.1 常用控制电器与执行电器常用控制电器与执行电器生产机械中所用的控制电器多属低压电器，它是生产机械中所用的控制电器多属低压电器，它是指电压在指电压在500V以下、用来接通或断开电路，以以下、用来接通或断开电路，以及用来控制、调节和保护用电设备的电气器具。及用来控制、调节和保护用电设备的电气器具。一、刀开关一、刀开关QS(QG、Q）二、转换开关二、转换开关QB三、接触器三、接触器KM在外界输入信号下能够自动地接在外界输入信号下能够自动地接通或断开带有负载的通或断开带有负载的主电路主电路（如（如电动机）的自动控制电器，它是电动机）的
2、自动控制电器，它是利用电磁力来使开关打开或闭合利用电磁力来使开关打开或闭合的电器。的电器。主触头主触头辅助触头直流接触器和交流接触器能否互换使用？直流接触器和交流接触器能否互换使用？四、继电器四、继电器一种传递信号的电器，一一种传递信号的电器，一般用来接通或断开般用来接通或断开控制电控制电路路1.1.中间继电器中间继电器K K2.2.时间继电器时间继电器KT KT 3.3.电压继电器电压继电器KVKV4.4.电流继电器电流继电器KAKA5.5.速度继电器速度继电器KSKS6.6.压力继电器压力继电器 KP KP7.7.热继电器热继电器 FR FR线圈常开触点常闭触点五、按钮五、按钮SB主令控制
3、器和万能转换开关主令控制器和万能转换开关Sl主令控制器和万能转换开关主令控制器和万能转换开关Sl8.2 继电器继电器-接触器控制的常用基本线路接触器控制的常用基本线路一、一、继电器继电器-接触器自动控制线路的构成接触器自动控制线路的构成电气控制线路：是用导线将电机、电器、仪表等电气元件联接起来，并电气控制线路：是用导线将电机、电器、仪表等电气元件联接起来，并实现某种要求的电气线路。实现某种要求的电气线路。电气控制线路图：电气控制线路图：电气接线图电气接线图电气元件布置图电气元件布置图电气原理图电气原理图电器元件的各部分分散画在原理需要的地方。电器元件的各部分分散画在原理需要的地方。实际电器元件
4、的摆放位置图实际电器元件的摆放位置图根据上述两图得到的接线端子连接图根据上述两图得到的接线端子连接图设计阶段设计阶段施工阶段施工阶段维维护护检检修修原理图的绘制规则：原理图的绘制规则：1)主电路：粗线，绘在左或上部主电路：粗线，绘在左或上部2)控制线路：细线，绘在右或下部控制线路：细线，绘在右或下部3)控制线路的电源线分列两边，控制线路的电源线分列两边，按电器元件的动作顺序由上而按电器元件的动作顺序由上而下平行绘制下平行绘制4)所有电器元件不画实际外形，所有电器元件不画实际外形，而用标准图形和文字符号表示。而用标准图形和文字符号表示。器件的各部分分别画在完成作器件的各部分分别画在完成作用的地方
5、。各电器部件的状态用的地方。各电器部件的状态处于未动作前的状态。处于未动作前的状态。5)同类电器在文字符号前或后加同类电器在文字符号前或后加序号区分序号区分6)两条以上导线连接处用小圆点两条以上导线连接处用小圆点表示电气连接，每一接点标一表示电气连接，每一接点标一编号，左单右双，以线圈为界编号，左单右双，以线圈为界限限7)对具有循环运动的机构，应对具有循环运动的机构，应给出工作循环图，万能转换给出工作循环图，万能转换开关和行程开关应绘出动作开关和行程开关应绘出动作程序和动作位置程序和动作位置主电路主电路控制电路控制电路电源线电源线电源线电源线辅助触点辅助触点线圈线圈主触点主触点同类电器同类电器
6、起动停止刀开关热继电器熔断器接触器常开辅助触点常开主触点热继电器常闭触点自锁：自锁：利用电器自己的触头使自己的线利用电器自己的触头使自己的线圈得电从而保持长期工作的线路环节称圈得电从而保持长期工作的线路环节称为自锁环节。这种触头叫自锁触头。为自锁环节。这种触头叫自锁触头。8.2.2 继电器继电器-接触器自动控制的基本线路接触器自动控制的基本线路1.交流异步电动机启、停控制线路及保护装置交流异步电动机启、停控制线路及保护装置 1)启、停控制线路启、停控制线路 互锁互锁：用各自的常闭辅助触点互串：用各自的常闭辅助触点互串在对方的线圈回路中，保证同时只在对方的线圈回路中，保证同时只能有一个线圈得电的
7、基本控制环节能有一个线圈得电的基本控制环节。2)电路中的保护措施电路中的保护措施（1）短路保护短路保护防止电动机突然流过短路电流而引起绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏，或防防止电动机突然流过短路电流而引起绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏，或防止电源损坏。止电源损坏。常用的短路保护元件：常用的短路保护元件：熔断器熔断器FU、过电流继电器、过电流继电器KA、自动开关、自动开关QF。（2）长期过载保护长期过载保护防止因电机长期过载（长期运行在防止因电机长期过载（长期运行在115%125%IN）导致电机等电气设备因）导致电机等电气设备因发热而升温引起设备绝缘损坏。发热而升温引起设备绝缘损坏。常用的长期
8、过载保护元件：常用的长期过载保护元件：热继电器热继电器FR。（3）零压（欠压）保护）零压（欠压）保护防止因电源电压消失或降低而可能发生的不容许故障。防止因电源电压消失或降低而可能发生的不容许故障。常用的零压（欠压）保护常用的零压（欠压）保护元件元件：欠电压继电器：欠电压继电器（4）零励磁保护零励磁保护防止因励磁电流消失或降低而可能发生的不容许故障。防止因励磁电流消失或降低而可能发生的不容许故障。常用的零励磁保护元件：常用的零励磁保护元件：欠欠电流继电器电流继电器长期过载与缺相双重保护的控制线路长期过载与缺相双重保护的控制线路零压保护线路：零压保护线路：主令控制器主令控制器额定电压时额定电压时吸
9、合吸合电压低于额定值以下某值时电压低于额定值以下某值时释放释放欠电压继电器欠电压继电器信号灯信号灯零励磁保护线路：零励磁保护线路：直流电动机零励磁保护直流电动机零励磁保护空气开关空气开关励磁励磁欠电流继电器欠电流继电器电枢电枢反向续流反向续流短路、过载、失压保护短路、过载、失压保护直流电源直流电源1直流电源直流电源2共地端共地端2.交流异步电动机正、反转控制线路交流异步电动机正、反转控制线路KHM3QGKM1FU实现正、反转的办法：更换电动机供电相序。实现正、反转的办法：更换电动机供电相序。KM1、KM2互锁互锁复合按钮复合按钮KM2反转反转正转正转 正转按钮正转按钮反转按钮反转按钮总停总停下
10、图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误?请改正。请改正。请改正。请改正。3.点动与长动控制线路点动与长动控制线路点动：点动：按一次按钮就动一下，连续按则连续动，不按则不动。按一次按钮就动一下，连续按则连续动，不按则不动。长动：长动：按一次就连续工作。按一次就连续工作。KM1KKK4.多电机连锁控制线路多电机连锁控制线路1）两台电动机的连锁控制）两台电动机的连锁控制KM2不能单独启动和停止。不能单独启动和停止。实现连锁控制的关键：将常开、常闭触头
11、安排在适当的位实现连锁控制的关键：将常开、常闭触头安排在适当的位置置电机电机1电机电机2KM2不能单独启动，但能单独停止。不能单独启动，但能单独停止。KM2不能单独启动，不能单独启动，KM2停了后，停了后，KM1才能停。才能停。2）联合控制与分别控制）联合控制与分别控制联合控制联合控制:1QB-I,2QB-I分别控制分别控制:1QB-I,2QB-II转换开关转换开关3）集中控制与分散控制）集中控制与分散控制6SB、5SB装在集中控制台上。装在集中控制台上。3SB、1SB；4SB、2SB分别装在每分别装在每台机床的控制台上。台机床的控制台上。5.多点控制线路多点控制线路1SB、3SB装在一处；装
12、在一处；2SB、4SB装在另一处。装在另一处。启动按钮之间并接；启动按钮之间并接；停止按钮之间串联。停止按钮之间串联。6.电磁铁、电磁离合器的基本控制线路电磁铁、电磁离合器的基本控制线路大电感元件大电感元件v启动时，反电势阻止电流上升导致吸合速度慢。启动时，反电势阻止电流上升导致吸合速度慢。v突然断电时，反电势很高，易击穿线圈。突然断电时，反电势很高，易击穿线圈。电磁离合器的控制线路电磁离合器的控制线路启动时，启动时，C、R、VD使电流上升速度加快。使电流上升速度加快。关断时，关断时，C对对YA反向放电，加快消磁。反向放电，加快消磁。防止电磁铁线圈过压和触头烧损的控制线路防止电磁铁线圈过压和触
13、头烧损的控制线路要求三台电动机按一定顺序工作，要求三台电动机按一定顺序工作，1M先启动，先启动，2M在在1M启动后才能启动，启动后才能启动，3M在在2M启动后立即自动启动后立即自动启动，启动，2M能实现点动工作，停止时同时停止，设计能实现点动工作，停止时同时停止，设计主电路与控制电路。主电路与控制电路。8.2.3 生产机械中常用的自动控制方法生产机械中常用的自动控制方法v利用电动机主电路的电流来控制利用电动机主电路的电流来控制如：交流异步电动机或直流他励电动机中，机械力与负载大小往往与电流成正比。所以，机床进刀量的控制，机床夹紧机构的夹紧程度等，都可根据电流来控制。v利用电动机的速度来控制利用
14、电动机的速度来控制如：交流电动机反转制动和能耗制动时，要求速度降到一定值时，切除电源。v根据一定时间间隔来控制根据一定时间间隔来控制如：定子串电阻降压启动控制时，可根据时间变化切除降压电阻。v根据工作机械的运动行程来控制根据工作机械的运动行程来控制如：龙门刨床的工作台要求根据行程位置自动实现启动、停止、反向和调速的控制。关键：关键：了解生产工艺过程进行中哪些信号和参数发生变化，用合适的电了解生产工艺过程进行中哪些信号和参数发生变化，用合适的电器元件检测出变化的信号，从而实现生产工作状态的自动转换。器元件检测出变化的信号，从而实现生产工作状态的自动转换。自动化生产工艺过程中，工作状态的转换要求自
15、动进行。因此出现了各种自动化生产工艺过程中，工作状态的转换要求自动进行。因此出现了各种各样的自动控制方法。各样的自动控制方法。v以行程变化为控制信号以行程变化为控制信号。控制电动机工作状态转换。控制电动机工作状态转换。v行程控制主要用于：机床进给速度的自动换接、自动工作循环、自动定位及行程控制主要用于：机床进给速度的自动换接、自动工作循环、自动定位及 运动部件的限位等。运动部件的限位等。v行程开关是实现行程控制的基本电器元件。行程开关是实现行程控制的基本电器元件。1)行程开关：是一种利用生产机械的某运动部件对开关操作机构的碰撞行程开关：是一种利用生产机械的某运动部件对开关操作机构的碰撞而使触头
16、动作发出控制信号的主令电器。而使触头动作发出控制信号的主令电器。按钮式行程开关按钮式行程开关滑轮式行程开关滑轮式行程开关微动开关微动开关2)接近开关：是一种非接触型的物体接近开关：是一种非接触型的物体检测装置。常见的接近开关有：高频检测装置。常见的接近开关有：高频振荡型、电容型、感应电桥型等多种。振荡型、电容型、感应电桥型等多种。（无触点、无磨损、速度快无触点、无磨损、速度快）机械式机械式SQ（SN）STSM1.按行程的自动控制按行程的自动控制JW2、JW2A系列行程开关系列行程开关3）按行程控制的鼠笼式异步电动机正反转控制线路）按行程控制的鼠笼式异步电动机正反转控制线路KM1KM2行程控制的
17、优点：行程控制的优点：信号直接，控制准确可靠，使用的控制元件简单。信号直接，控制准确可靠，使用的控制元件简单。加热炉推料机自动上料控制线路加热炉推料机自动上料控制线路电机电机1正转正转电机电机2正转正转电机电机1反转反转电机电机2反转反转开到位开到位进到位进到位退到位退到位关到位关到位顺序控制顺序控制（程序控制）（程序控制）根据反映时间长短的元件的动作来实现控制。根据反映时间长短的元件的动作来实现控制。1）时间继电器）时间继电器KT：是一种触点能延时通或断的控制电器。可以实现：是一种触点能延时通或断的控制电器。可以实现从从0.05s几十小时的延时几十小时的延时按延时按延时性质分性质分得电延时型
18、：得电延时型：(延时吸合延时吸合)线圈得电后，开始延时线圈得电后，开始延时延时时间到，触头动作。延时时间到，触头动作。失电延时型：失电延时型：（延时释放）（延时释放）线圈得电时，触头立即动作线圈得电时，触头立即动作线圈失电时，开始延时，延线圈失电时，开始延时，延时到则触头复位。时到则触头复位。2.按时间的自动控制按时间的自动控制按时间控制的鼠笼式异步电动机能耗制动的自动控制线路按时间控制的鼠笼式异步电动机能耗制动的自动控制线路整流器整流器得电延时得电延时KM12）按时间控制的鼠笼式异步电动机能耗制动的自动控制线路）按时间控制的鼠笼式异步电动机能耗制动的自动控制线路鼠笼式异步电动机能耗制动的原理
19、：电机切除电源后，立即在定子绕组中接鼠笼式异步电动机能耗制动的原理：电机切除电源后，立即在定子绕组中接入低压直流电源。当转子转速为零时，应切断电源。入低压直流电源。当转子转速为零时，应切断电源。变压器变压器停止按钮：切断定子的三相交流电源，引入直流电源停止按钮：切断定子的三相交流电源，引入直流电源3）按时间控制的鼠笼式异步电动机）按时间控制的鼠笼式异步电动机Y/启动控制线路启动控制线路SB1KM1、KT、KM3得电得电延时到，延时到，KM3失失电，电，KM2得电得电Y：KM1、KM3得电；得电；KM2失电。失电。：KM1、KM2得电；得电；KM3失电。失电。4）按时间和行程控制无进刀切削）按时
20、间和行程控制无进刀切削要求：要求：v刀架从位置刀架从位置1移到位置移到位置2进行钻削加工进行钻削加工后，自动退回位置后，自动退回位置1。v无进给切削：钻头到达位置无进给切削：钻头到达位置2时，不时，不再进给，但钻头继续旋转进行切削，提再进给，但钻头继续旋转进行切削，提高加工精度（钻头旋转由另一电机拖动）高加工精度（钻头旋转由另一电机拖动）。2SQ1SQ分析：分析：v接触器接触器KM1、KM2分别控制电机正分别控制电机正反转。反转。v行程开关行程开关1SQ、2SQ分别安装在位分别安装在位置置1和位置和位置2。用来限定刀架的进退位。用来限定刀架的进退位置。置。v刀架到达位置刀架到达位置2后，延时一
21、会再退回。后，延时一会再退回。思考：思考：v刀架的自动循环是如何实现的？刀架的自动循环是如何实现的？例、有一个生产机构，在例、有一个生产机构，在A、B两处往返运行。要两处往返运行。要求在求在A处启动后，当运行到处启动后，当运行到B处时停一段时间，再处时停一段时间，再自动返回自动返回A处；在处；在A处停一段时间后，再返回处停一段时间后，再返回B处。处。画出满足上述要求的继电接触器控制电路。画出满足上述要求的继电接触器控制电路。3.按速度的自动控制按速度的自动控制1）速度继电器：是一种能反映速度变化和方向的继电器。）速度继电器：是一种能反映速度变化和方向的继电器。常用的感应式速度继电器主要由定子、
22、转子、触头三部分组成。常用的感应式速度继电器主要由定子、转子、触头三部分组成。左右触头，反映转向左右触头，反映转向触头动作，反映速度的有无触头动作，反映速度的有无速度继电器基本参数：速度继电器基本参数：额定转速：额定转速：3001000r/min;10003600r/min动作转速：动作转速：120r/min左右左右复位转速：复位转速：100r/min以速度变化为参量，实现自动控制。以速度变化为参量，实现自动控制。速度大于某一值时，触头动作。速度大于某一值时，触头动作。速度小于某一值时，触头复位。速度小于某一值时，触头复位。nKSKS定子定子转子转子绕组绕组转轴转轴定子柄定子柄簧片簧片触头触头
23、触头触头速度继电器速度继电器串电阻限流。串电阻限流。2）按速度控制的交流异步电动机反接制动的自动控制线路）按速度控制的交流异步电动机反接制动的自动控制线路反接制动的原理：改变三相电源相序，使定子产生相反旋转磁场，作用于转子上反接制动的原理：改变三相电源相序，使定子产生相反旋转磁场，作用于转子上产生强力制动。产生强力制动。负载转矩反向转矩共同作用使电动机减速直到停止负载转矩反向转矩共同作用使电动机减速直到停止。关键：当关键：当n=0时，时，应将电源切断，否应将电源切断，否则，电机会反向起则，电机会反向起动。动。使使KM1断，断，KM2通通4.按电流的自动控制按电流的自动控制电流测量元件：电流继电
24、器、电流互感器等电流测量元件：电流继电器、电流互感器等按电流控制的鼠笼式异步电动机定子串电阻降压启动控制线路按电流控制的鼠笼式异步电动机定子串电阻降压启动控制线路控制原理：先使控制原理：先使KM2通，由于起动电流较大，过电流继电器吸合，当电通，由于起动电流较大，过电流继电器吸合，当电流减小到一定值时，过电流继电器释放，利用其触点动作实现转换。流减小到一定值时，过电流继电器释放，利用其触点动作实现转换。SB1起动起动KI释放，常闭触释放，常闭触点复原，使点复原，使KM1得电并自锁，同得电并自锁，同时使时使KM2不能得不能得电。电。电流降到KI的释放值KM2得电并自锁，得电并自锁，复合按钮和复合按
25、钮和KI保保证证KM1不能得电不能得电思考：继电器和接触器有什么区别思考：继电器和接触器有什么区别？继电器继电器一般用于控制信号转换、一般用于控制信号转换、小的电流小的电流。只能用在只能用在单相单相控制回路中，可以理解为一个或若干个由电触控制回路中，可以理解为一个或若干个由电触发的开关；发的开关；继电器有好多种，比如时间继电器，速度继电器，过程继电继电器有好多种，比如时间继电器，速度继电器，过程继电器等等，有用电流控制的，也有用空气介质控制的等，主要器等等，有用电流控制的，也有用空气介质控制的等，主要是进行是进行信号控制信号控制，信号电平转换，控制参数变换等，信号电平转换，控制参数变换等接触器
26、接触器一般只用电流信号或电压信号控制，一般只用电流信号或电压信号控制，一般带有灭弧罩，可以控制一般带有灭弧罩，可以控制大电流大电流，一般一般在三相在三相的电气回路里，主要应用在电气控制主回路，比的电气回路里，主要应用在电气控制主回路，比如：电动机等。如：电动机等。8.3 继电器继电器-接触器控制线路举例接触器控制线路举例龙门刨床横梁升降机构控制线路设计：龙门刨床横梁升降机构控制线路设计：横梁升降机构的工艺要求：横梁升降机构的工艺要求：v固定刀架的横梁需上下移动，调固定刀架的横梁需上下移动，调整位置，并能夹紧固定在立柱上整位置，并能夹紧固定在立柱上v上下移动与夹紧之间有顺序要求，上下移动与夹紧之
27、间有顺序要求，放松放松移动移动自动夹紧自动夹紧v移动应有上下限保护移动应有上下限保护v横梁移动是调整运动，应采用横梁移动是调整运动，应采用点点动动控制控制v移动与夹紧应移动与夹紧应互锁互锁；移动与主拖；移动与主拖动要动要互锁互锁龙门刨床结构示意图龙门刨床结构示意图移动拖动电机移动拖动电机上移上移下移下移横梁升降电机通过传横梁升降电机通过传动机构使横梁上下移动机构使横梁上下移动动横梁夹紧电机通过减速横梁夹紧电机通过减速机构加传动机构杠杆作机构加传动机构杠杆作用使压块将横梁夹紧或用使压块将横梁夹紧或放松放松横梁升降机构控制的主电路横梁升降机构控制的主电路夹紧夹紧放松放松夹紧拖动电机夹紧拖动电机IK
28、OC系统中哪些参数能反映系统中哪些参数能反映夹紧、放松的程度？夹紧、放松的程度？行程？时间？电流？速度？行程？时间？电流？速度？行程控制行程控制:当夹紧机构当夹紧机构磨损后，测量不准确磨损后，测量不准确时间控制：间接参量，时间控制：间接参量，不易调准不易调准电流控制：能反映夹电流控制：能反映夹紧力的大小。紧力的大小。上限上限3ST下限下限4ST，5ST过电流过电流继电器继电器行程开行程开关关1ST横梁升降机构的控制电路横梁升降机构的控制电路主拖动主拖动过电流继电器，当电流大到一定程度时触点动作过电流继电器，当电流大到一定程度时触点动作8.4 继电器继电器-接触器控制线路设计简介接触器控制线路设
29、计简介自动控制线路设计的基本要求：自动控制线路设计的基本要求：v满足生产工艺要求满足生产工艺要求v电路力求简单、布局合理、电器元件选择正确并得到充分利用电路力求简单、布局合理、电器元件选择正确并得到充分利用v安全可靠，能长稳定运行，设有各种保护和防止发生故障的环节安全可靠，能长稳定运行，设有各种保护和防止发生故障的环节v便于操作安装和维修便于操作安装和维修设计方法：设计方法：v经验法经验法凭借实际经验，用基本线路和典型环节加以合理组合凭借实际经验，用基本线路和典型环节加以合理组合v逻辑分析法逻辑分析法利用逻辑代数这一数学工具设计的方法利用逻辑代数这一数学工具设计的方法 设计步骤：设计步骤：v了
30、解生产工艺过程要求了解生产工艺过程要求v选择自动控制方法和原则选择自动控制方法和原则v设计原理图设计原理图v选器件和整定参数选器件和整定参数v绘出安装图绘出安装图v安装、调试、修改、完善安装、调试、修改、完善设计中应注意的一些问题：设计中应注意的一些问题：尽量减少触点数量，尽量减少触点数量，简化简化线路：线路：合理安排电器元件连接线路，减合理安排电器元件连接线路，减少连接导线，保障实用安全少连接导线，保障实用安全：一条控制线路中，一条控制线路中，不能有两个交不能有两个交流电器线圈串联流电器线圈串联同一电器的常开、同一电器的常开、常闭触点靠得很近，常闭触点靠得很近，不要接在电源的不不要接在电源的
31、不同相上，以免短路同相上，以免短路两电器触点动作有先后两电器触点动作有先后线圈吸合后阻抗变大线圈吸合后阻抗变大先吸合的分压大，分压小的可能吸不上先吸合的分压大，分压小的可能吸不上等效感抗减小，电流增大，时间长了可能烧坏线圈等效感抗减小，电流增大，时间长了可能烧坏线圈避免避免寄生电路寄生电路：在控制电路的动作过程中或事故发生情况下，意外接通的电路：在控制电路的动作过程中或事故发生情况下，意外接通的电路避免线路的避免线路的竞争现象竞争现象发生：由于触头动作时间的影响，使程序不能完成转换，因发生：由于触头动作时间的影响，使程序不能完成转换，因而可能发生误动作而可能发生误动作原意：原意：1KM得电经延时后得电经延时后2KM得电，得电，同时使同时使1KM失电失电实际：如果实际：如果2KM触头动作的暂态时间大触头动作的暂态时间大于于KT触头释放时间，则触头释放时间，则2KM尚未自保，尚未自保，KT已断已断