第10章 继电接触器控制系统

第十一章 继电接触器控制系统 - 135 - 电工学教案 第十章 继电接触器控制系统 ★ 主要内容 1、常用控制器 2、鼠笼式电动机直接超支的控制线路 3、鼠笼式电动机正反转的控制线路 4、行程控制 5、时间控制

★ 教学目的和要求 1、了解常用低压电器的结构、功能和符号。 2、掌握继电接触器控制电路的自锁、联锁以及行程、时间等控制。 3、了解过载、短路和失压保护的方法。 4、能读懂简单的控制电路原理图，能连线操作，并能进行简单电路的设计。

★ 学时数：4学时

★ 重难点 重点：常用低压电器的功能和符号，直接起动控制线路及自锁，正反转控制线路及联接，顺序起动、行程控制电路，控制电路中的过载、短路和失压保护。 难点：行程、时间等控制，根据电路原理图连线操作，控制电路的设计。

★ 本章作业布置： 课本习题P286—288页，10.2.3，10.3.1，10.4.2，10.5.1 第十一章 继电接触器控制系统 - 136 -

电工学教案 第十章 继电接触器控制系统 对电动机的控制(起动、正反转、调速和制动等)，当前国内还较多地采用继电器、接触器和按钮等控制电器来实现。本章主要介绍异步电动机控制的一些基本控制电路以及常用的低压控制器。

§10.1 常用控制电器

按动作性质分：手动电器和自动电器。手动电器是由工作人员手动操作的。例如：闸刀开关、组合开关、按钮等。而自动电器则按照指令、信号或某个物理变化而自动动作的。如：各种继电器、接触器、行程开关等。

1． 组合开关 在机床电气控制线路中，组合开关常用来作为电源引入开关，也可以用它来直接起动和停止小容量鼠笼式电动机或使电动机反转。 组合开关常用HZ10系列，其结构如图10.1-1所示，它有三对静片和三对动片，转动手柄可将三个开关同时接通或断开。图10.1-2是用组合开关起动和停止异步电动机的接线图。 组合开关有单极、双极、三极、四极等，其符号如图10.1-3所示。

手柄转轴

弹簧凸轮绝缘垫板动触片

静触片接线柱

绝缘杆

M~3

(a)双极

(b)三极

图10.1-1 图10.1-2 图10.1-3 2． 按钮

图10.1-5 图10.1-4 第十一章 继电接触器控制系统 - 137 - 电工学教案 按钮也是一种手动控制开关，常用来接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。它主要由两对静触头和一对动触头组成。结构图如图10.1-4所示，将按钮按下时，下面一对原来断开的静触点被动触点接通，而上面一对静触头被断开。 在没有外力作用时，上面一对触头处于闭合状态，称为常闭触头。下面一对触点处于断开状态，称为常开触头，其图形符号如图10.1-5所示。

3． 交流接触器

吸引线圈通电下铁心

上铁心

常开主触点常闭辅助触点灭弧罩

常开辅助触点

图10.1-6 交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。接触器主要由电磁铁和触头两部分组成，是利用电磁吸引力使触头动作的自动开关。如图10.1-6，当铁心线圈通电后，电磁铁吸合，其触头动作。接触器的触点分主触头和辅助触点两种。辅助触头通过电流较小，常接在电动机的控制电路中，主触头能通过较大电流，接在电动机的主电路中，各触头又分为常开和常闭两种，“常开”和“常闭”是按接触器未通电时触头状态划分的，若线圈通电后，常开触头闭合，常闭触头断开。其电工符号如图10.1-7所示。

常开辅助触头常闭辅助触头KM

常开主触头KM

线圈

KMKM(a)(b)(c)图10.1-7 4． 中间继电器

这种继电器的特点是：常闭常开触点较多，能同时接通和断开多路控制电路，其结构原理与交流接触器基本相同。

5． 热继电器 热继电器是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。 热继电器是利用电流的热效应使双金属片变形，从而带动触头动作的。其原理图如图10.1-8所示，热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。第十一章 继电接触器控制系统 - 138 - 电工学教案 双金属片是由膨胀系数不同的金属辗压而成，下层金属的膨胀系数大，上层小。 当主电路中电流超过容许值时，双金属受热向上弯曲而脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。触点是接在电动机的控制电路中，控制电路断开而使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。当电动机过载原因被排除后，用力按下复位按钮、热继电器即可复位。 热继电器符号如图10.8-9所示。 II

热元件双金属片常闭触点

复位按钮弹簧扣板常闭触点FR

FR发热元件

图10.1-8 图10.1-9 6． 熔断器

熔断器是常用的短路保护器，由熔丝和熔管构成。 当熔断器正常工作时，熔丝不应熔断，一旦发生短路或严重过载，熔丝将被烧断。 常用的熔断器有：(a)管式熔断器、(b)插式熔断器、(c)螺旋式熔断器，如图10.1-10所示。熔断器符号为： FU

熔体触刀熔断体底座(a)管式熔断器(b)插式熔断器(c)螺旋式熔断器 图10.1-10 熔丝额定电流的选择： (1)照明设备的熔断器 熔丝额定电流≥流之和支路上所有电灯工作电

(2)一台电动机的熔丝 为了防止电动机起动电流较大而将熔丝烧断，因此熔丝不能按电动机额定电流选择，此时要根据下列经验公式选择：

熔丝额定电流≥5.2电动机的起动电流

如果电动机起动频繁时，应为 熔丝额定电流≥6.1电动机起动电流 第十一章 继电接触器控制系统 - 139 - 电工学教案 (3)几台电动机合用的总熔丝一般可按下式粗略计算。 熔丝额定电流)5.2~5.1(容量最大电动机的额定电流其余电动机额定电流之和。 熔丝的额定电流有：4、6、10、15、20、25、35、60、80、100、125、160、200、225、260、300、350、430、500和600A等种。

7． 自动空气断路器 自动空气断路器也叫自动空气开关，是常用的一种低压保护电器。可实现短路、过载和欠压保护，它的结构形成很多，图10.1-11是一般原理图。主触点通常是由手动操作机构闭合的，主触点闭合后就被锁钩锁住。如果电路发生故障，脱扣机构就将锁钩顶开，主触头在释放弹簧的作用下迅速断开。脱扣器有过流脱扣器和欠压脱扣器等，它们都是电磁铁。在正常情况下，过流脱扣器电磁不吸合，一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈将产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器工作恰恰相反，在电压正常时，吸住衔铁主触点闭合，一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。当故障排除，电压正常后必须重新合闸后才能工作。

主触点释放弹簧

连杠装置

锁钩过流脱扣器欠压脱扣器

图10.1-11 §10.2 鼠笼式电动机直接起动的控制电路

1． 点动控制 如图10.2-1电路，Q为组合开关，KM为交流接触器，SB为常开按钮。 有两个回路：(1)电源—Q—接触器主触头—电动机，称为主电路；(2)跨接在BC两相电源之间，由SB、KM线圈组成，称为控制电路。 原理：Q接通电源→按下SB→接触器KM线圈通电→KM主触头吸合，电动机通电运行→松开按钮SB，接触器图10.2-1 第十一章 继电接触器控制系统 - 140 - 电工学教案 KM断电→KM主触头复位断开，电动机停转。因此称为“点动”控制。 说明：(1)电路图中各电器用国家规定的图形符号和文字符号表示。 (2)主电路和控制电路分开画，同一电器的各部件，如交流接触器的线圈和主辅触头，可按其作用画在主电路和控制电路中，但应注明相同的文字符号。 (3)所有电器触头位置都应按未通电，未动作时状态画。 (4)主电路常画在左侧或上方，控制电路画在原理图右侧和上方。

2． 电动机单向运行控制电路 图中FR为热继电器，其常闭触头串在控制电路中。 (1)运行：电源开关合上→按下起动按钮1SB→交流接触器KM线圈通电→KM主触头闭合，电动机M通电起动；KM辅助触头闭合，接触器线圈连续通电。 自锁：接触器辅助常开触头KM与起动按钮1SB并联，当电动机起动后，这时该触头也闭合，所以当松开按钮1SB后，控制电路仍然保持接通，保证电动机连续运行。这个辅助触点称为自锁触点。 (2)停转：2SB按下→KM线圈断电→KM所有常开触头断开，自锁解除，电动机停转。 (3)保护功能： ①短路保护：由熔断器FU保护。 ②过载保护：由热继电器进行保护，当电动机过载时，热继电器的热元件发热，双金属片变形，使串联在控制电路中的常闭触头FR断开，从而使电动机停转。 ③欠压保护(零压保护)是指当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机自动断电。欠压保护由交流接触器进行保护，当电源电压不足时，接触器电磁吸力不够，所有触头断开，电动机停转，自锁也解除。

§10.3 电动机的正反转控制电路

反转：只需将电动机定子绕组上任意两根电源线对调，就可实现异步电动机的反转，如下图电路所示。 互锁：在正转控制电路中串联了反转接触器的常闭触头，在反转控制电路中串联了正转接触器的常闭触头。以保证正转接触器和反转接触不会同时通电动作。这两个常闭触头的作用是互相制约对方的动作，叫互锁或联锁。

图10.2-2