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1、 1 第 10 章 继电接触器控制系统 10.1 内 容 提 要 1.常用控制电器 控制电器是对电机和生产设备进行控制和保护的电工设备或元件，一般分为手控电器和自控电器两大类。前者靠人力手控操作而动作，手者靠控制条件（信号或参数）变化而自动动作。（1）手控电器 常用的有闸刀开关、组合开头（又称转换开关）、按钮等。闸刀开关：是开关中最简单最常用的一种，通常在电流不大的线路里可直接用于接通或切断电源。按极数不同，分为单极（单刀）、双极（双刀）和三极（三刀）三种，一般额定电压在 500V 以内，额定电流在 60A 以内。安装时电源线应接在静刀座上。切断较大电流负载时应注意避免被产生的电弧烧伤。组合开
2、关：是一种通过手柄放置作用进行通断控制的刀开关。一般有彼此绝缘的多对动触片和静触片，旋转手柄一定角度，可使一引起触片接通，另一些触片断开，因而可同时分别接通或切断要应的电路。常用来作为电源引入开关，也可用来对小容量电动机进行直接起动和停止控制。一般分单极、双极、三极和四极几种，额定持续电流在 100A 以内，额定电压在 500V 以内。按钮：是一种“发令”电器，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），以控制电动机或其他电气设备的运行。其中有动触点和静触点。未按动时原本就接通、按动后断开的触点称为动断触点或常闭触点；未按动时原本断开，按动后接通的触点称为动合触点或常开触点。同时具有一对动合触点
3、和一对动断触点的按钮称为复合按钮。选用时有触点额定电流和额定电压两个主要指标。（2）自控电器 常用的有接触器、中间继电器、时间继电器、热继电器、熔断器、自动空气断路器（空气开关）和行程开关等。接触器：是利用电磁铁线圈通电后产生的电磁吸力带动触点接通或断开的电器。常用于接通或断开电动机或其他设备的主电路。主要由电磁铁和触点两个主要部分构成。其中触点包括主触点（常开型，通过电流较大，接于主电路）和辅助触点（常开或常闭型，通过电流较小，接于控制电路）；依照电磁铁励磁电压交、直流性质的不同分为交流型和直流型两类。选用时应注意主触点和辅助触点的额定电流、线圈电压及触点数量等。中间断电器：结构与原理与接触
4、器相同，电磁系统较小，触点较多。通常用于中间传递信号或同时把信号传给数个有关的控制元件以控制多个电路，也可直接用来控制小容量电动机或其他电气执行元件。选用时主要考虑交流或直流型、电压等级、触点（动合和动断）数量及触点的电流容量。时间继电器：是一种能延缓触点接通或断开的电器，由电磁铁吸引线圈、触点系统和触点延时机构组成。分为通电延时式和断电延时式两类（对应触点见题解表 10.01）。结构有空气式、电磁式、电子式等。主要技术指示有：线圈额定电压、触点电流容量、触点数量和种类、延时调节时间等。其各种触点常用于对时间有要求的控制电路中。热继电器：是利用电流的热效应而动作的电器，主要由发热元件、动断触点
5、和复位机构组成。热元件接在电动机主电路中，当其中持续流过的电流超过容许值一定时间后，双金属片变形导致串联在控制电路中的动断触点断开，使接触器线圈断电，从而断开电动机的主电路，实现过载保护。其主要技术数据为整定电流，按所控制的电动机额定电流选择，并可通过自身的“整定电流调节装置”调节。熔断器：是最简便而有效的短路保护电器，当发生短路或严重过载时，其中的熔丝或熔片应立即熔断。有管式、插式和螺旋式等不同型式。主要技术数据为额定熔断电流。选择方法一般为确定额定熔断电流INFU:(a)照明负载：作电流同一支线上所有电灯工NFUI(b)电动机：单台电机不频繁起动时 5.2电动机起动电流NFUI 单台电机频
6、繁起动时 26.1电动机起动电流NFUI 多台电机合用时 之和其余电动机的额定电流定电流容量最大的电动机的额+)5.25.1(NFUI 自动空气断路器（自动空气开关）：是一种能实现短路、过载和失压保护的多功能低压保护电器。它通过手动操作机构闭合，当发生严重过载或短路故障，以及电压严重下降或断电时，主触点自动断开。主要用于电源的接通和分断。按极数可分为单极、三极和四极，额定电流容量可在 4A5 000A 之间依照负载需要的分断能力来选择。行程开关（限位开关）：结构类似于按钮，有一副常开触点和一副常闭触点，靠运动部件机械力碰压而动作。常用于行程和限位控制电路。2常用控制电路 常用控制电路是构成各种
7、应用电路的基础，分为常用主电路和常用控制电路。（1）常用主电路：直接起动主电路：通过接触器三相主触点的闭合将三相交流电源加到电动机三相定子绕组上，电机得电转动。主电路中一般包括三极刀开关（或组合开关）、熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件、电动机三相定子绕组。小功率电动机可直接起动。2 3 正反转主电路：组成部分与直接起动主电路相同，不同的是接有两组接触器的触点一组用于将电源以正相序加给电机定子绕组，实现正向转动；另一组用于将电源以负相序加给电机定子绕组，实现反向转动。两组通过调换主触点任意一侧的两根接线完成换相。两组主触点由各自的接触器线圈的通电和断电来控制其中开闭。在任一瞬间两组主触点不
8、能同时闭合，否则将造成电源短路。Y-换接起动主电路：用于定子绕组工作时为型接法的较大功率电动机的起动，比直接起动主电路多两组接触器主触点一组闭合时将定子绕组接成 Y 型接法，进行降压起动；另一组闭合时将定子绕组换接成型接法，进行正常工作。两组主触点闭合与断开有先后次序和时间间隔，不允许同时闭合。（2）常用控制电路：直接起动控制电路：包括起、停按钮，接触器线圈、热继电器动断触点，接触器自锁触点。用于完成对接触器线圈的通电、断电控制，是最基本的控制电路。正反转控制电路：对正、反转两个接触器线圈进行通电和断电控制。在正、反转直接起动控制电路基础上互向对方回路中串联本回路起动按钮的动断触点和接触器的动
9、断触点以实现机械互锁和电气互锁，保证正、反两接触器线圈不能同时通电。时间控制电路：通过时间继电器各类触点延时动作实现对不同控制回路的接通或断开的延时控制。通电延时或断电延时，动合触点或动断触点的选择要根据具体控制要求时行。行程控制电路：依靠行程开关触点的动合或动断实现对控制电路接通或断开的控制，常与正反转控制电路相结合。顺序控制电路：通过接触器和其他继电器辅助动合、动断触点的适当连接实现不同控制回路或控制元件通断的先后次序控制。3常用控制保护（1）短路保护：通过熔断器熔断或自动空气开关跳开动作实现当线路中有短路故障时自动切断电源与电路连接的作用。（2）过载保护：通过热继电器或自动空气开关实现线
10、路长时间流过过载电流时自动切断电源与电路的连接。（3）零压保护：通过接触器自锁触点或自动空气开关实现电源断电后恢复送电时，线路需重新按起动按钮或重新合闸才能工作的功能。（4）联锁保护：通过机械触点（按钮或行程开关）或电气触点（接触器或断电器）实现对某些控制回路通电、断电的制约。10.2 基 本 要 求 1了解常用控制电器的基本结构、工作原理、控制作用以及电路符号；2掌握三相异步电动机的直接起动控制、正反转控制、时间控制、行程控制等基本控制电路；3掌握自锁和互锁的概念、作用和应用方法；4掌握短路保护、过载保护、零压（失压）保护的作用和实现方法；5理解点动、Y-换接起动、动耗制动等应用电路的控制方
11、法；6能够分析和读懂简单继电接触器控制电路，理解控制过程；7能够根据功能要求设计和绘制简单的控制电路，并具有一定的选择控制电器元件的能力。10.3 知识关联图 410.5 【习题】题解 10.2.5 在图 10.01 中，有几处错误？请改正。解：图 10.01 中共有 4 处错误。（1）熔断器 FU 与组合开关 Q 位置接反，应互换，否则无法在断电情况下更换熔断器。（2）控制电路的一端 1 应接在主触点 KM 的上方（即主触点 KM 与熔断器 FU 之间），否则控制电路无法获得电源。（3）控制电路中的自锁触点KM应并联在起动按钮SB2的两端，否则停车按钮SB1将失去停车控制作用。（4）控制电路
12、中缺少应串联于其中的热继电器的动断触点 FR，否则将无法实现过载保护。改正后的控制线路如题 10.05 所示。图 10.01 习题 10.2.5 的图 题解图 10.05 10.3.1 某机床主轴由一台笼型电动机带动，润滑油泵由另一台笼型电动机带动。今要求：（1）主轴必须在油泵开动后，才能开动；（2）主轴要求能用电器实现正反转，并能单独停车；（3）有短路、零压及裁定载保护。试绘出控制线路。解：实现电路如题解图 10.06 所示。图中M1为油泵电机，M2为主轴电机。M1可由SB1直接起动，FR1用于M1过载保护，自锁触点KM1用于M1零压保护，FU用于M1短路保护。M2只有在线圈KM1得电自锁触
13、点KM1闭合（即M1起动）后，按SB2F或SB2R才能起动。KM2、5KM3用于主轴电机M2的正反转控制、SB2用于M2单独停车，FR2用于M2的过载保护，KM2、KM3自锁触点用于M2正转或反转时的零压保护，FU用于M2适中保护。FU1、FU2用于控制电路的短路保护。题解图 10.06 10.4.3 图 10.03 是电动葫芦（一种小型起重设备）的控制线路，试分析其工作过程。图 10.03 习题 10.4.3 的图 6解：电动葫芦对生物的升、降和前、后移动操作分别由两台电动机M1和M2的正反转电路完成。正反转控制通过机构（双联复合按钮）和电气（接触器常闭触点）进行互锁。提升和下放操作：当按下
14、SB1时，接触器KM1通电，电机M1正转，向上提升重物。如在提升过程中松开SB1或不松开SB1同时按下SB2，则M1停转，提升动作马上停止。同样，当仅按下SB2时，接触器KM2通电，电机M2反转，下放重物。上升和下降过程均为点动，便于将重物置于合适的高度。上升时由SQ1进行上限位行程控制，以免重物升位超限造成事故；下降时不需限位。前移和后移操作：当按下SB3时，接触器KM3通电，电机M2正转，电动葫芦带动重物前移；按下SB4时，接触器KM4通电，电机M2反转，电动葫芦带动重物后移。移动过程中释放按钮可使移动随时停止。前移和后移过程亦为点动，便于将重物移至合适的位置。前后移动时通过前、后限位行程
15、开关SQ2、SQ3进行限位保护。当移至极限位置时，电机自动停车。两台电机皆为短时运行，可不加过载保护用热继电器。如若操作者发现超载使电机转不起来，立刻松开按钮即可。升、降和前、后移动过程可通过双手按动按钮同时进行，操作便利。10.6.1 图 10.04 是一密码门锁电路，当电磁铁线圈YA通电后便将门闩或锁闩拉出把门打。图中，HA为报警器；KA1和KA2为继电器。试分析其工作原理。图 10.04 习题 10.6.1 的图 解：密码锁工作原理分析：（1）开锁：当仅同时按下SB1、SB2、SB3时（其余SB4SB8皆未按），电磁铁线圈YA通电，电磁吸力会将门闩或锁闩拉出，门被打开。7 8（2）报警：任意按下SB6、SB7、SB8其中之一时（此时SB4和SB5均不按下），继电器KA1线圈通电，报警器HA亦同时通电，即使再同时按下SB1、SB2、SB3，电磁铁线圈YA因KA1常闭触点断开而不能通电，门不仅不会被打开，而且报警器将鸣响报警。（3）解警：当SB4手SB5同时按下，继电器KA2线圈通电时，其常闭触点断开，报警器HA通路失电，报警将解除。