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1、第第6 6章章 电动机的控制电动机的控制广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电力工程系电力工程系-供用电技术专业供用电技术专业6.1 6.1 继电接触器控制系统继电接触器控制系统继电接触器控制系统继电接触器控制系统6.1.1 6.1.1 常用控制电器常用控制电器 在以电动机为动力的生产机械中，要根据生产过程的要求对电动机进行起动、停止、正转或反转、调速及制动等方面的控制，对电动机实现控制和保护的电工设备叫做控制电器。控制电器。通过对电动机的自动控制，从而实现对生产机械的自动控制。由各种有触点的控制电器（如继电器、接触器、按钮等）组成的控制系统称为继电接触器控制系统继电接触器控制系统
2、。1 1开关开关1刀开关刀开关刀开关又叫闸刀开关。它由闸刀（动触点）、静插座（静触闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板点）、手柄和绝缘底板等组成。继电接触器控制系统各类按钮开关、行程开关、接近开关、转换开关等主令电器构成的输入部分二是由各种继电器及其触点组成的以实现一定逻辑功能的逻辑控制线路部分由各种电磁阀线圈、接通电动机的各种接触器和信号指示灯等执行电器构成的输出部分。123刀开关刀开关一般用于不频繁操作的低压电路中，用作接通和切断电源。常用来控制380V，5.5kW以下小容量电动机的直接起停。刀开关一般与熔断器串联使用，在短路或过负荷时熔断器熔断能自动切断电路。刀开关刀开关的选
3、用主要考虑回路额定电压、长期工作电流以及短路电流所产生的动热稳定性等因素。图图 6.1 刀开关图形符号和实物图刀开关图形符号和实物图 2 组组合开关又称合开关又称转换转换开关开关，是一种转动式的闸刀开关。常用的有HZ10 等系列，它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，动触片装在转轴上，随转轴旋转来变更通、断位置。组合开关有单极、双极、三极和四极单极、双极、三极和四极几种。(a)(a)HZ10HZ10系列外观系列外观系列外观系列外观（c c）电气图）电气图）电气图）电气图 b b 结构结构结构结构 图图图图图图 6.2 HZ10系列组合开关系列组合开关3 按按钮
4、钮开关开关按钮开关的触点分动动断触点（常断触点（常闭闭触点）和触点）和动动合触点（常开触点）两种合触点（常开触点）两种动断触点是按钮开关按下后断开的触点；动合触点是按钮开关按下后闭合的触点；复合按钮开关内包含动断触点和动合触点，按下时动断触点先断开，然后动合触点闭合，松开后依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。图图图图6.3 6.3 按按按按钮钮钮钮开关开关开关开关实实实实物物物物图图图图、结结结结构构构构图图图图和和和和电电电电气气气气图图图图图图图图6.4 6.4 自自自自动动动动开关原理开关原理开关原理开关原理图图图图4 自动开关自动开关自动开关也叫自动空气断路器自动开关也叫自动空气断路器
5、，是常用的一种低压保护电器，可实现短路、过载和失压保护。主触点主触点通常是通过手动操作机构来闭合。在一次失压保护后，当电源恢复正常后，必须重新手动合闸后自动开关才能工作。自动开关主要用于电源的接通和分断自动开关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。单极、三极和四极。5行程开关行程开关行程开关又称限位开关（位置开关），它是一种根据运动部件的行程位置来切换电路工作状态的控制电器。内部有动合触点和动断触点。使用中根据工艺要求将行程开关安装在一定的行程位置上，当装在运动部件上的撞块压下行程开关的顶杆时，行程开关的触点动作而实现电路的切换，达到控制运动部件行程位置的目的。图图6.5 行
6、程开关结构图行程开关结构图2.2.熔断器熔断器 熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。广泛应用于电网保护和用电设备保护。图图 6.6 几种常用的熔断器结构图和电气图几种常用的熔断器结构图和电气图（1）插入式熔断器，）插入式熔断器，如图（a）所示。它常用于电压等级380V及以下的线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护。（2）封闭式熔断器，）封闭式熔断器，如图（b）所示（无填料式）。熔体装在密闭式圆筒中，一般与刀开关组成熔断器刀开关组合，用于电压等级500V以下，电流等级600A以下电力网或配电设备中。（3）螺旋式熔断器，
7、）螺旋式熔断器，如图（c）所示。熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器立刻弹出，示意熔体已熔断。它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器的分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中作短路保护。照明照明照明照明电路电路电路电路和电动机的保护和电动机的保护和电动机的保护和电动机的保护熔断器熔断器熔断器熔断器的熔体额定的熔体额定的熔体额定的熔体额定电流电流电流电流选择方法：选择方法：选择方法：选择方法：1）明）明电路电路a.白炽灯熔体额定电流1.1电路上所有白炽灯额定电流之和b.日光灯和高压水银荧光灯熔体额定电流1.5电路上所有日光灯和高压水银荧光灯额定电
8、流之和2）电动机）电动机a.单台直接起动电动机熔体额定电流（1.52.5）电动机额定电流。对不频繁起动的电动机取较小的系数，频繁起动的电动机取较大的系数。b.多台小容量电动机共用线路熔体额定电流（1.52.5）最大容量的电动机额定电流+其余电动机额定电流之和c.降压起动电动机熔体额定电流（1.52）电动机额定电流d.绕线式电动机熔体额定电流（1.21.5）电动机额定电流3 3交流接触器交流接触器接触器接触器是一种自动化的控制电器。接触器主要用于频繁接通或分断电路，其控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作、联锁控制、各种定量控制和失压及欠压保护。接触器按工作电源可分为交流接触器和直
9、流接触器，这里只介绍常用的交流接触器。主要由电磁铁和触点两部分组成。线圈通电时电磁吸引力克服复位弹簧的作用将衔铁吸下，常开触点闭合，常闭触点断开。线圈断电后电磁吸引力消失，在复位弹簧的作用下使触点恢复到原态。交流接触器的触点分主触点和辅助触点。交流接触器的触点分主触点和辅助触点。当主触点通过的电流较大时，主触点上需装有灭弧装置，以熄灭由于主触点断开时产生的电弧，防止触点烧坏。图图图图6.10 CJX26.10 CJX2系列交流接触器系列交流接触器系列交流接触器系列交流接触器在选用交流接触器时应注意主触点额定电流、线圈电压和触点数量等。如一台Y112M-4三相异步电动机，额定功率4kW，额定电流
10、为8.8A，选用主触点额定电流为10A、线圈额定电压为380V的三相交流接触器即可。（a a）结结结结构示意构示意构示意构示意图图图图 （b b）电电电电气气气气图图图图图图图图6.11 6.11 交流接触器交流接触器交流接触器交流接触器结结结结构构构构图图图图和和和和电电电电气气气气图图图图4 4继电继电器器继电器就其在控制电路中的作用来讲，是当输入信号（如电流、电压、热、光等信号）满足规定的条件时能自动切换电路的一种控制电器。（1 1）中）中间继电间继电器器中中间继电间继电器用于在控制器用于在控制电电路中路中传递传递中中间间信号。中信号。中间继电间继电器的器的结结构和原构和原理与交流接触器
11、基本相同，理与交流接触器基本相同，只是只是电电磁机构尺寸磁机构尺寸较较小、小、结结构构紧紧凑，触点凑，触点数数较较多、容量小，只允多、容量小，只允许许通通过过小小电电流。流。主要用于控制主要用于控制电电路中，但路中，但也可也可以用它直接控制小容量的以用它直接控制小容量的电动电动机。机。（a a）电电电电气气气气图图图图 （b b）实实实实物物物物图图图图图图图图6.12 6.12 中中中中间继电间继电间继电间继电器器器器实实实实物物物物图图图图和和和和电电电电气气气气图图图图中间继电器按工作电源可分为直流、交流和交直流通用等类型。选用时主要应考虑额定电压、触点额定电流和触点数量。（2）热继电热
12、继电器器 热继电热继电器器是利用电流的热效应而工作的一种过载保护电器。热继电器主要由双金属片、发热元件、扣板和常闭触点等构成。其中双金属片的下层金属膨胀系数大，上层的膨胀系数小，当主电路的电流I流过发热元件时，双金属片受热便向上弯曲。如果主电路中的电流超过容许值有一定的时间，双金属片的自由端向上弯曲而脱离扣板，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开，从而断开接在常闭触点上的电动机控制电路，起到长期过载保护的作用。电流I断开一定时间后，双金属片因冷却而伸直，再按下复位按钮即可将双金属片复位。（a a）实实实实物物物物图图图图 （b b）结结结结构示意构示意构示意构示意图图图图 （c c）电电电电气气气
13、气图图图图 图图图图6.13 6.13 热继电热继电热继电热继电器器器器实实实实物物物物图图图图、结结结结构构构构图图图图和和和和电电电电气气气气图图图图因双金属片的热惯性，其自由端向上弯曲而脱离扣板需要一定的时间，故热继电器不能用作短路保护。热继电器的主要技术参数是整定电流。（3）时间继电器）时间继电器交流电路常用的时间继电器是利用电磁原理和机械原理实现延时控制的，有通电延时和断电延时通电延时和断电延时两种类型。图所示的是通电延时的空气式时间继电器，它由电磁系统、延时机构电磁系统、延时机构和触点触点三部分组成。图图图图6.14 6.14 通通通通电电电电延延延延时时时时的空气式的空气式的空气
14、式的空气式时间继电时间继电时间继电时间继电器器器器断电延时型的时间继电器的结构和原理与上述通电延时型基本相同。时间继电器触头类型见图6.1.12。图图图图 时间继电时间继电时间继电时间继电器触器触器触器触头类头类头类头类型和型和型和型和电电电电气气气气图图图图空气式空气式时间继电时间继电器器结构简单，但准确度较低。若要求有较高的时间控制精度，可使用电子式时间继电器，它具有延时精度高、延时范围宽、寿命长、功耗小和体积小等优点。电子式时间继电器分晶体管式和数字式两种，其工作原理涉及到电子电路的知识。6.1.2 6.1.2 三相异步三相异步电动电动机的基本控制机的基本控制线线路路1 1直接起直接起动
15、动控制控制线线路路对中、小功率电动机一般采用直接起动的方式运转。主电路包括三极刀开关Q（或组合开关）、熔断器FU、交流接触器KM的主触点和电动机三相定子绕组；控制线路由按钮SB1、SB2、热继电器FR和接触器KM的电磁铁线圈及辅助触点构成。KM的辅助常开触点与起动按钮SB2并联，当KM的辅助常开触点闭合时，即便SB2断开也能使3、5点之间为导通状态，这种控制方式称为自锁。图图图图6.15 6.15 三相异步三相异步三相异步三相异步电动电动电动电动机直接起机直接起机直接起机直接起动动动动控制控制控制控制线线线线路的路的路的路的结结结结构构构构图图图图起动过程：起动过程：按下起动按钮SB2，接触器
16、KM线圈通电，与SB2并联的KM的辅助常开触点闭合，形成自锁，以致按钮SB2松开后KM线圈仍维持通电，KM的主触点持续闭合，电动机连续运转。停止过程：停止过程：按下停止按钮SB1，接触器KM线圈断电，与SB2并联的KM的辅助常开触点断开，解除自锁，以致按钮SB1松开后KM线圈仍维持断电，KM的主触点持续断开，电动机停止运转。短路保护：短路保护：电路发生短路故障，熔体FU立即熔断，电动机立即停转。过载保护：过载保护：过载时热继电器FR发热元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM线圈断电，串联在电动机回路中的KM的主触点断开，电动机停转。同时KM辅助触点也断开，解除自锁。零压（欠压）保护：零压（欠
17、压）保护：当电源断电或电压严重下降时，接触器KM的电磁铁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点自行复位，切断电源，电动机停转，同时解除自锁。2正反运转控制线路正反运转控制线路为了实现正反转，只须将接到电源上的任意两相对调即可。图6.1.14是实现这种控制的线路，图中KM1为正转接触器，KM2为反转接触器。接触器KM1的辅助常闭触点串在KM2的线圈回路中，而接触器KM2的辅助常闭触点串在KM1的线圈回路中，从而保证了两个接触器线圈不能同时通电，这种控制方式称为联锁或互锁。联锁或互锁。正向运转：正向运转：按下起动按钮SB1，接触器KM1的线圈通电，与SB1并联的KM1辅助常开触点闭合而形成自锁，以致
18、KM1的主触点持续闭合，电动机为正向运转状态。同时，串在KM2线圈回路中的KM1辅助常闭触点打开而形成互锁，使得KM2的线圈无法通电。反向运转反向运转：按下起动按钮SB2，接触器KM2的线圈通电，与SB2并联的KM2辅助常开触点闭合而形成自锁，以致KM2的主触点持续闭合，电动机为反向运转状态。同时，串在KM1线圈回路中的KM2辅助常闭触点打开而形成互锁，使得KM1的线圈无法通电。停止运转停止运转：按下停止按钮SB3，控制线路断电，各接触器释放，电动机断电而停止运转。图图图图6.17 6.17 三相异步三相异步三相异步三相异步电动电动电动电动机的正反机的正反机的正反机的正反转转转转控制控制控制控
19、制线线线线路路路路在电动机由正转（反转）运行切换为反转（正转）时，必须先按停止按钮SB3，使接触器KM1（KM2）的辅助常闭触点为闭合状态，才能按SB2（SB1）作切换。这是这种控制线路的一个缺点，给操作上来不便。3 3Y Y起动控制线路起动控制线路图6.1.15所示的控制线路使用了时间继电器KT，只须按一次起动按钮便可自动完成Y起动过程。工作过程如下：Y形起动：形起动：按下起动按钮SB2，接触器KM1的线圈通电，电动机M接入电源。同时，接触器KM2的线圈通电，KM2的主触点闭合，电动机M定子绕组在Y形连接下运行。另一方面，KM2的辅助常闭触点断开，保证了接触器KM3无法通电。延时过程：延时过
20、程：在按下SB2的同时，时间继电器KT开始计时。计时到一定时间后，KT的常闭触点延时继开，切断KM2线圈的电源，其主触点断开而辅助常闭触点闭合，结束电动机的Y形起动。同时，KT的常开触点延时闭合。形运转：形运转：由于KM2的辅助常闭触点和KT的常开触点闭合，接触器KM3线圈通电，其主触点和辅助常开触点闭合，使电动机M由Y 形起动切换为形持续运行。停止运转：停止运转：按SB1后控制线路断电，各接触器释放，电动机断电而停止运转。为了防止KM2与KM3同时动作造成短路，在两接触器之间设有联锁控制。此外，线路转入形连接运行后，KM3的辅助常闭触点为断开状态，切断了KT和KM2的电源，以避免KT和KM2的线圈长时间运行而空耗电能。图图图图6.16 6.16 三相异三相异三相异三相异步电动机步电动机步电动机步电动机的的的的Y Y降压起动控制线路降压起动控制线路降压起动控制线路降压起动控制线路广东水利电力职业技术学院广东水利电力职业技术学院电力工程系电力工程系-供用电技术专业供用电技术专业谢谢 谢！谢！