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1、电气控制技术电气控制技术 在工业和农业的生产中，大量地使用各种各样的生产机械，如起重机、车床、刨床等。生产机械中一些部件的运动，需要电动机来拖动。为了使电动机能按生产的要求进行起转、制动、反转和调速等，就需要对电动机进行控制。应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制继电接触控制。实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。5.1 常用低压电器常用低压电器 用于交流1200V以下或直流1500V以下电路中的电路中起通断、控制、保护和调节作用
2、的电气设备称为低压电器。如闸刀、按钮、继电器、接触器等。5.1.1 开关开关开关是用于接通接通和断开断开电路的电器。常用的开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。5.1.1 开关开关用途：用途：一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。1、刀开关、刀开关刀开关又叫闸刀开关。分为单极、双极和三极。QS单极单极QS双极双极QS三极三极符号符号5.1.1 开关开关结构：结构：由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。手柄静插座闸刀熔断丝底座刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而
3、自动切断电路。刀开关额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A以下。1、刀开关、刀开关安装：安装：安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关，负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的另一端，以确保刀开关切断电源后闸刀和熔断丝不带电。在垂直安装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开电源，不能反装不能反装。5.1.1 开关开关1、刀开关、刀开关开关断开瞬间时产生电弧，热空气上升将电弧拉长而熄灭。5.1.1 开关开关1、刀开关、刀开关又称封闭式负载开关。是带有熔断器的刀开关放在铁或薄铜板冲压而成的铁壳中。5.1.1 开关开关2、铁壳开关、铁壳开关注意：注意：
4、1、不允许随意放在地面上使用。2、操作时不要面对开关，以免意外故障电流使开关爆炸，铁壳飞出伤人。3、开关外壳应可靠接地，防止意外漏电造成触电事故。结构结构：组合开关有若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，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、不同联接方式的转换。5.1.1 开关开关3、组合开关、组合开关组合开关也称转换开关 手柄手柄转轴转轴动触点动触点静触点静触点绝缘垫板绝缘垫板5.1.1 开关开关3、组合开关、组合开关用途：用途：一般用作电源的引入开关。它比刀开关轻巧，也可以用来直接起动小容量异步电动机和对电动机进行正、反转
5、控制。用途：用途：能接通和分断电路，还能对电路进行短路、欠压、严重过载的保护，也可用于不频繁地启动电动机。5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关自动空气开关又称自动空气断路器。集控制和多种保护功能于一身。5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件工作原理：工作原理：电路过载电路过载5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件工作原理：工作原理：电路过载电
6、路过载5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件工作原理：工作原理：电路短路电路短路5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件工作原理：工作原理：电路短路电路短路5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件工作原理：工作原理：电路出现欠压电路出现欠压5.1.1 开关开关4、自动空气开关、自动空气开关主触点主触点弹簧弹簧锁钩锁钩双金属片双金属片热元件热元件工作原理：工作原理：电路出现欠压电路出现欠压5.1.2
7、 熔断器熔断器熔断器主要作短路或严重过载保护用，串联在被保护的线路的首端。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路或严重过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。瓷插式RC螺旋式RL无填料密封式RM有填料式RT快速熔断器RS自恢复熔断器分类：分类：电路符号电路符号FU瓷插式熔断器瓷插式熔断器5.1.2 熔断器熔断器5.1.2 熔断器熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器特点：特点：结构紧凑，体积小，更换溶体方便，具有较高的断流能力，具有稳定的保护特性，具有明显的熔断指示。5.1.2 熔断器熔断器无填料密封式熔断器无填料密封式熔断器特点：特点：多用于低压电力网络和成套配电装置中，作为
8、较大容量电气设备的短路和连续过载保护，是一种分断能力较大的熔断器。5.1.2 熔断器熔断器有填料式熔断器有填料式熔断器特点：特点：是一种大分断能力的熔断器。广泛应用于短路电流很大的电力网络或低压配电装置中。5.1.2 熔断器熔断器选择熔体额定电流的方法：选择熔体额定电流的方法：1、电灯支线的熔体：熔体额定电流支线上所有电灯的工作电流之和。2、一台电动机的熔体：熔体额定电流电动机的起动电流2.53、几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流=(1.52.5)容量最大的电动机的额定电流，5.1.3 交流接触器交流接触器接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路
9、上。主触头动铁芯静铁芯线圈辅助触头常闭常开弹簧结构结构 5.1.3 交流接触器交流接触器KMKM主触头主触头符号符号 接触器线圈接触器主触头用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）KM辅触头辅触头常开常开常闭常闭接触器辅助触头用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）5.1.3 交流接触器交流接触器工作原理工作原理 线圈加额定电压，衔铁吸合，主触头闭合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。使用选择使用选择5.1.3 交流接触器交流
10、接触器5.1.4 主令电器主令电器按钮、行程开关是自动控制系统中发出指令或信号的操纵电器，称为主令电器。作用：作用：用来切换控制电路，使电路接通或分断。实现对电力拖动系统的控制。1、按钮、按钮按钮是一种手动操作接通或断开控制电路的主令电器。它主要控制接触器和继电器，也可作为电路中的电气联锁。5.1.4 主令电器主令电器1、按钮、按钮常开触头常开触头常闭触头常闭触头按钮帽按钮帽复位弹簧复位弹簧常开(动合)按钮SB常闭(动断)按钮SB电路符号电路符号SB复合按钮工作原理工作原理 5.1.4 主令电器主令电器1、按钮、按钮行程开关也称为位置开关位置开关或限位开关限位开关，主要用于将机械位移变为电信号
11、，以实现对机械运动的电气控制。5.1.4 主令电器主令电器2、行程开关、行程开关运动部件运动部件当机械的运动部件撞击触杆时，触杆下移使常闭触点断开，常开触点闭合；当运动部件离开后，在复位弹簧的作用下，触杆回复到原来位置，各触点恢复常态。5.1.4 主令电器主令电器2、行程开关、行程开关5.1.5 继电器继电器继电器是一种根据特定输入信号而动作，接通或断开电路的自动控制电器。继电器同接触器比较，触发器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中，反映控制信号，既而控制较强电流的主电路。继电器的种类很多，只介绍热继电器、时间继电器。电动机在运行过程中，由于长
12、期过载、频繁启动、欠压运行断相等原因都会使流过电动机的电流超过额定电流。热继电器是利用电流的热电流的热效应效应而动作的电器，常采用热继电器进行电动机的过载保护。5.1.5 继电器继电器1、热继电器、热继电器5.1.5 继电器继电器双金属片双金属片发热元件发热元件复位复位按钮按钮动触头动触头静触头静触头拉杆拉杆结构结构 常闭触点将串联在电动机的控制电路中FR常闭常闭开关开关发热元件将串联在电动机的主电路中FR发热发热元件元件符号符号 1、热继电器、热继电器5.1.5 继电器继电器1、热继电器、热继电器工作原理工作原理发热元件接入电机主电路，当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，因双金属片的
13、下层膨胀系数大，使双金属片弯曲，在导板作用下使常闭触点断开。触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开便使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。5.1.5 继电器继电器1、热继电器、热继电器时间继电器是一种时间动作的控制器。在交流电路中常采用空气式时间继电器，是利用空气的阻尼作空气的阻尼作用用达到动作延时的目的。5.1.5 继电器继电器2、时间继电器、时间继电器按延时方式分：通电延时型、断电延时型 5.1.5 继电器继电器a a)通电延时继电器通电延时继电器KT线圈线圈通电延时闭合通电延时闭合常开触点常开触点KTKT通电延时断开通电延时断开通电延时断开通电延时断开电路符号电路符号示意图示
14、意图常闭触点常闭触点KTKT5.1.5 继电器继电器b)b)断电延时继电器断电延时继电器断电延时继电器断电延时继电器线圈线圈KT断电延时断开断电延时断开断电延时断开断电延时断开常开触点常开触点常开触点常开触点KTKT断电延时闭合断电延时闭合断电延时闭合断电延时闭合常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点KTKT电路符号电路符号示意图示意图特点：特点：结构简单、寿命长、价格低廉。延时范围大，且不受电压和频率波动的影响，但是延时误差大，无调节刻度指示难以精确地整定时间，在对延时精度要求较高的场合不宜采用。5.1.5 继电器继电器2、时间继电器、时间继电器 目前，半导体时间继电器发展很快，精度高、体积小、调
15、节方便，使用日益广泛。5.2 继电接触器控制系统继电接触器控制系统利用先前介绍的各种电器，可组成各种具有不同功能的控制电路。每一个继电接触控制电路包括主电路和控制电路。主电路主电路中有开关、熔断器、交流接触器的主触头、热电器元件等它们与被控制的电动机串联。控制电路控制电路包括按钮、交流接触器线圈、热继电器动断触头等。基本原理基本原理是接通或切断控制电路，使交流接触器电磁线圈通电或断电，主触头闭合或断开，以控制主电路。典型的控制环节有点动控制、单向自锁运行控制、正反转控制、行程控制、延时控制等。5.2.1 三相异步电动机的启动电路三相异步电动机的启动电路KMSB1FRFRFUKMM3 1.点动控
16、制线路点动控制线路控制控制电路电路主主电电路路先闭合开关Q，接通电源。按按SB1KM线圈线圈得电得电 KM主触头主触头闭合闭合 M运转运转松松SB1KM线圈线圈失电失电 KM主触头主触头恢复恢复 M停转停转M3M3 点动电路功能点动电路功能点动电路功能点动电路功能控制电机在很短时间内工作。工作原理工作原理工作原理工作原理QS5.2.1 三相异步电动机的启动电路三相异步电动机的启动电路KMSB1KMSB2FRFRFUKMM3 控制电路控制电路主主电电路路 工作原理工作原理工作原理工作原理 按按SB1 KM线圈线圈得电得电 KM主触头主触头闭合闭合 M运转运转按按SB2 KM线圈线圈失电失电 KM
17、主触头主触头恢复恢复 M停转停转M3M3 KM辅助触头辅助触头闭合闭合 自锁自锁 KM辅助触头辅助触头恢复恢复 失去失去自锁自锁长动电路功能长动电路功能长动电路功能长动电路功能控制电机长时 间连续工作先闭合开关Q 接通电源。QS2.2.连续控制线路连续控制线路连续控制线路连续控制线路电路的保护环节电路的保护环节5.2.1 三相异步电动机的启动电路三相异步电动机的启动电路短路保护：短路保护：熔断器FU起到短路保护作用。过载保护：过载保护：电动机过载时，热继电器的热元件FR温度升高，热元件动作，使其接在控制电路中的常闭触点断开，切断接触器的线圈电路，使其主触头断开，使电动机停机。欠压保护：欠压保护
18、：电源电压过低或停电时，接触器线圈产生的吸力不够，使其主触头断开，使电动机停机。5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路三相异步电动机的正、反转控制电路KM2SB1SB3FRQFRFUM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1注意：注意：若在同一时间里两组触头同时闭合，就会造成电源相间短路。所以，在两个接触器之间必须有防止同时吸合的控制，称为联锁控制。5.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路三相异步电动机的正、反转控制电路KM2SB1SB3FRQFRFUM3 SB2KM1KM2KM2KM1KM2按按SB1KM1线圈线圈得电得电KM1触头动作触头动作M正转正转正转正转；按按S
19、B2KM2线圈线圈得电得电KM2触头动作触头动作M反转反转反转反转；KM1、KM2常闭触头常闭触头互锁互锁互锁互锁：防止防止防止防止KMKM1 1KMKM2 2同时同时同时同时得电造成电源得电造成电源得电造成电源得电造成电源 短路短路短路短路工作原理工作原理工作原理工作原理合Q，接通电源按按SB3KM1线圈线圈失电失电KM1触头恢复触头恢复M停转停转；正转正转正转正转正转正转 反转反转反转反转反转反转必须先按停必须先按停必须先按停必须先按停止按钮止按钮止按钮止按钮 SBSB3 3KM1KM1M3M3 M35.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路三相异步电动机的正、反转控制电路 电源短路电源
20、短路电源短路电源短路 是如何造成的？是如何造成的？是如何造成的？是如何造成的？KM2SB1SB3FRQSFRFUM3 SB2KM1KM2KM2KM1按按SB1KM1得电得电KM1常开触头闭合常开触头闭合M运转运转误按误按SB2KM2得电得电KM1KM2若去掉若去掉互锁互锁互锁互锁 KM1、KM2常闭触头，合常闭触头，合Q，KM2常开触头闭合常开触头闭合 A B C则则电源电源A、C线间线间短路短路短路短路M3 熔断器熔断器 FU烧毁！烧毁！烧毁！烧毁！KM1一定要加一定要加互锁触头互锁触头KM1KM25.2.2 三相异步电动机的正、反转控制电路三相异步电动机的正、反转控制电路KM2SB1SB3
21、FRQFRFUM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1利用复合按钮利用复合按钮SB1、SB2，可以实现：，可以实现：正转正转反转反转直接转换直接转换,不必再按不必再按SB3。KM1KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！的电气互锁必不可少！工作更可靠！5.2.3 行程控制电路行程控制电路KM2SB1SB3KRQKRFU SB2KM1KM2KM1KM1KM2KM1SQ1KM2L L1 1 1 1L L2 2 2 2L L2 2 2 2L L1 1 1 1SQ2SQ2SQ1设设KM1得电得电M正正转转,工作台工作台左移左移;KM2得电得电M反反转转,工作台工作台右移右移;M3 工作台工
22、作台右移右移右移右移左移左移左移左移5.2.3 行程控制电路行程控制电路SB1KRSB2KM1KM2KM1L L1 1 1 1L L2 2 2 2SQ2左移左移左移左移按按SB1KM1线圈得电线圈得电KM1触头动作触头动作M正转正转工作工作台左移台左移工作原理工作原理工作原理工作原理 合合Q 直至压直至压住行程开关住行程开关SQ2：常闭常闭触头触头断开断开 KM1线圈线圈 失电失电,M停转停转;常开常开触头触头闭合闭合 KM2线圈线圈 得电得电,M自行起动反转自行起动反转工作台返回工作台返回右移右移。SQ2SQ1工作台工作台右移右移右移右移KM2KM1KM2SQ1SB3SB1SB3KHSB2K
23、M1KM2KM1KM1L L1 1 1 1L L2 2 2 2SQ2当工作台右移至压当工作台右移至压住行程开关住行程开关SQ1：常闭常闭触头触头断开断开 KM2线圈线圈 失电失电,M停转停转;常开常开触头触头闭合闭合 KM1线圈线圈 得电得电,M自行自行 起动正转起动正转工作台返回工作台返回左移左移如此循环可实现工如此循环可实现工 作台作台自动往复自动往复运动。运动。5.2.3 行程控制电路行程控制电路左移左移左移左移SQ2SQ1工作台工作台右移右移右移右移SQ1KM2KM25.2.4 多地点控制线路多地点控制线路KMSB1SB4KRQKRFUM3 SB2KMSB3SB5SB6利用利用SB1、
24、SB2、SB3并联并联，可实现，可实现多地点起动多地点起动；利用利用SB4、SB5、SB6串联串联，可实现，可实现多地点停机多地点停机。甲甲乙乙丙丙5.2.5 延时控制电路延时控制电路SB1SB2KRQKRFU KM1KM2KM1KM2KM1Y-起动起动控制线路控制线路KTKTKTW2U1U2V1V2W1W1V1U1U2V2W2 型型型型U1U2V1W1V2W2Y Y型型型型5.2.5 延时控制电路延时控制电路SB1SB2KRQKRFU KM1KM2KM1KM2KM1KTKTKTW2U1U2V1V2W1工作原理工作原理工作原理工作原理按按SB1KM1得电得电M以以“Y”形接法降压起动；形接法降
25、压起动；KM2得电得电M以以“”形接法正常运转。形接法正常运转。KT得电得电KM1失电失电“Y”形接法断开形接法断开 KT常闭触头常闭触头延时打开延时打开KM1常开触头常开触头闭合闭合 KT常开触头常开触头瞬时闭合瞬时闭合5.2.6 顺序控制电路顺序控制电路SB1SB3QKR1FUKM1 M13 SB2 M23KM2KR2KM1KM2KR1KR2KM1KM1KM2顺序顺序控制控制L L2 2 2 2L L1 1 1 1利用利用KM1常开触头可实现顺序控制常开触头可实现顺序控制功能：功能：M1起动后起动后M2才能起动才能起动。顺序控制线路顺序控制线路(1)(1)顺序控制线路顺序控制线路(2)(2
26、)SB1SB3SB2 KM1KM2KR1KR2KM1KM2L L1 1L L2 2自锁和自锁和顺序控制顺序控制按按SB1KM1线圈得电线圈得电 KM1各触头动作各触头动作按按SB2KM2线圈才能得电线圈才能得电 工作原理工作原理工作原理工作原理 若先按若先按若先按若先按 SB SB2 2，电路不能工作。电路不能工作。电路不能工作。电路不能工作。5.2.6 顺序控制电路顺序控制电路5.2.6 顺序控制电路顺序控制电路SB1SB3QKR1FUKM1 M13 SB2 M23KM2KR2KM1KM2KR1KR2KM1KM1KM2L L2 2 2 2L L1 1 1 1SB4KM2利用利用KM1常开触头：常开触头：M1起动后起动后M2才能起动。才能起动。利用利用KM2常开触头：常开触头：M2停车后停车后M1才能停车。才能停车。顺序控制线路顺序控制线路(3)(3)工作原理工作原理工作原理工作原理电气工程系电气工程系李国栋李国栋 谢 谢！