继电器–接触器控制系统.ppt

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1、8.2 继电器-接触器控制的常用基本线路,目的：学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机启动、制动、正反转控制电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；变极调速。绕线式异步电动机的控制电路；直流电动机基本控制电路。要求：领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。,1 继电器-接触器自动控制线路的构成,用以描述电气控制设备电气原理及安装、调试用的工艺性图纸，主要包括电气原理图、电气安装位置图、电气安装接线图和电气安装互连图等。,（1）电气线路图 电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理的图纸，分

2、为电气原理图和电气安装接线图。,电气原理图的分类：主：强电流通过部分辅：控制、照明、指示电气符号画法：一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。图中电器元件的状态为常态（未压动、未通电）,（2）电气原理的读图方法 按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。,原理图的绘制规则,主电路,控制电路,电源线,电源线,辅助触点,线圈,主触点,1)主电路：粗线，左或上部 控制线路：细线，右或下部,2)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下平行绘制,3)所有电器元件不画实际外形，而用标

3、准图形和文字符号表示。器件的各部分分别画在完成作用的地方。各电器部件的状态处于未动作前的状态。,4)同类电器在文字符号前或后加序号区分,5)两条以上导线连接处用小圆点表示电气连接，每一接点标一编号，左单右双，以线圈为界限,6)对具有循环运动的机构，应给出工作循环图，万能转换开关和行程开关应绘出动作程序和动作位置,安装接线图：这种表示方法能形象地表示出控制电路中各电器的安装情况及相互之间的连线。,特点：（1）初看电路者比较合适；（2）绘制难度大；（3）电器施工的依据。,电气系统中的基本保护,1）电流保护,(1)短路保护：防止用电设备（电动机、接触器等）短路而产生大电流冲击电网，损坏电源设备或保护

4、用电设备突然流过短路电流而引起用电设备、导线和机械上的严重损坏。,采用的电器：熔断器、自动断路器。,原理：熔断器或自动断路器串入被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，熔断器的熔体部分自动迅速熔断，自动断路器的过电流脱钩器脱开，从而切断电路，使导线和电器设备不受损坏。,(2)过载保护：防止用电设备（如电动机等）长期过载而损坏用电设备。,采用的电器：热继电器、自动断路器。,原理：热继电器的线圈接在电动机的回路中，而触头接在控制回路中。当电动机过载时，长时间的发热使热继电器的线圈动作，从而触头动作，断开控制回路，使电动机脱离电网。,2）零压（或欠压）保护,作用：防止因电源电压的消失或降低引起机

5、械设备停止运行，当故障消失后，在没有人工操作的情况下，设备自动启动运行而可能造成的机械或人身事故。,4)零励磁保护：防止直流电动机在没有加上励磁电压时，就加上电枢电压而造成机械“飞车”或电动机电枢绕组烧怀的一种保护。,3）互锁保护：保护一个电器通电时，另一个电器不能通电，若需后者通电，则前者必须先断电的一种保护。,零励磁保护线路：,直流电动机零励磁保护,I,空气开关,励磁,欠电流继电器,电枢,反向续流,短路、保护,直流电源1,直流电源2,共地端,2 继电器-接触器自动控制的基本线路,（1）启动控制线路及其保护装置,启停控制,手动控制操作方法：手动合上QS，电动机M工作；手动切断QS，电动机M停

6、止工作。电路保护措施：FU短路保护电路优点：控制方法简单、经济、实用。电路缺点：保护不完善，操作不方便,直接启动控制电路,鼠笼式异步电动机直接启动控制线路,起动,停止,刀开关,热继电器线圈,熔断器,接触器线圈,常开辅助触点,常开主触点,热继电器常闭触点,主电路：三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。控制电路：用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。起动过程分析：合上QS，按动起动按钮SB1KM线圈通电并自锁M通电工作。KM自锁触点，是指与SB1并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB1闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称

7、为通电状态的自我锁定。停止按钮SB2，用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作。,自动启停控制,起停控制电路的保护分析,过载保护：热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KM线圈断电，使电动机M停止工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可以重新工作。短路保护：熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短路保护。零压保护：电路失电复上电，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动。,(2)正反转控制电路,正反转实现的方法：改变电源相序（两根火线对调）。正反转基本控制电路：主电路：KM1主触点接通正相序

8、电源M正转。KM2主触点接通反相序电源M反转。控制电路：SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。,正反转控制电路,(3)按钮联锁功能,使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。,(4)工作台自动循环控制,工作台移动机构示意 在工作台的移动机构和固定部件上分别装置的行程开关和档铁（压动行程开关用），当移行机构运动到某一固定位置时，压动行程开关，取代人手接动按钮的功能，实现自动循环控制

9、。右图SQ1用于正转控制，SQ2用于反转控制，SQ3、SQ4的常闭触点用于极限位置的保护。,(5)点动控制,QS,KH,方法：用复合按钮。,点动+连续运行,该电路缺点：动作不够可靠。,主电路,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思考,不能点动！,用途：适用于电动机短时间调整的操作。按钮操作：SB3常闭触点用来切断自锁电路实现点动。转换开关控制：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。中间继电器KA控制：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。,点动（在长动基础上的点动）,定

10、义：多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置，故称多地控制。特点：起动按钮的常开触点并联，停止按钮的常闭触点串联。操作：无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操作任意一个停止按钮都可以打断自锁电路，使电动机停止运行。,(6)多地控制,多电动机的连锁控制线路,1)两台电动机的互锁,(b)工作互锁，可单独停车,(a)工作互锁，可同时停车,(d)两电动机不能同时工作的互锁,(c)工作、停车都有互锁,3)集中控制与分散控制,2)联合控制与分别控制,例1：有两台电动机M1和M2，要求M1启动后，M2才能启动，而M2停止后，M1才能停止。C6-11.SWF,例2：若把例1中的要求

11、改为：要求电动机M1启动一段时间后，M2才能启动，则控制电路变为有时间要求的控制电路。T6-45.swf,多条件控制,电路用途：多条件启动控制和多条件停止控制电路，适用于电路的多条件保护。电路特点：按钮或开关的常开触点串联，常闭触点并联。多个条件都满足（动作）后，才可以起动或停止。,用途：用于实现机械设备依次动作的控制要求。主电路顺序控制：KM2串在KM1触点下，故只有M1工作后M2才有可能工作。,(7)顺序(程序)控制线路,控制电路的顺序控制：a）KM1的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。b）单独用一个KM1的辅助常开触点作顺序控制触点。c）M1M2的顺序起动、M2M1的顺序停止控制。顺序

12、停止控制分析：KM2线圈断电，SB1常闭点并联的KM2辅助常开触点断开后，SB1才能起停止控制作用，所以，停止顺序为M2M1。,例题 控制要求：1.M1 起动后，M2才能起动 2.M2 可单独停,顺序控制电路（1）,控制电路,两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。,KM1,不可以!两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。,KM2,KM1,SB2,KM2,KM1,SB3,SB1,主电路,控制电路,顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,SB2,主电路同前,控制电路,KM2,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,不可以！继电器、接触器的线圈有

13、各自的额定值，线圈不能串联。,某一生产机械有炉门和推料机构两个运动部件，炉门由交流电动机M1来控制，推料机构由交流电动机M2来控制。,设定由接触器KM1、KM4分别控制电动机M1正转（炉门开）和反转（炉门关），接触器KM2、KM3分别控制电动机M2正转（推料机进）和反转（推料机退,设定由接触器KM1、KM4分别控制电动机M1正转（炉门开）和反转（炉门关），接触器KM2、KM3分别控制电动机M2正转（推料机进）和反转（推料机退,(8)多速异步电动机的基本控制线路,双速异步电动机变速的控制线路,(9)电磁铁、电磁离合器的基本控制线路,加快直流电磁铁启动过程的线路,小容量电磁铁可用中间继电器或接触器

14、的辅助触头控制,电磁离合器正反转控制线路,1、按行程的自动控制,行程开关有机械式和电子式两种，机械式又有按钮式和滑轮式等。还有微动开关和接近开关等。,8.2.3 生产机械中常用的几种自动控制方法,(1)行程开关,用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,行程控制,KMR,KMF,行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。,行程控制电路（1）,控制回路,KMF,KH,KMR,SB1,KMF,SB2,STA,SB3,STB,KMR,KMR,KMF,（反向运行同样分析）,前进,KR,SB1,SBF,KMR,KMR,KMF,KMF,SBR,KMF,KMR,STa,STb,STb,

15、后退,终点,原点,STa,STb,STb,STa,行程控制电路（2）,行程控制(3)-自动往复循环运动,工作要求：1.能正向运行也能反向运行 2.到位后能自动返回,KMR,SBR,KMF,KH,KMF,SB1,KMF,SBF,KMR,KMR,STa,STb,自动往复运动控制电路,2按时间的自动控制,时间继电器的使用，可实现从0.05秒一几十小时的延时。表83 时间继电路的图形符号。,常开触头延时闭合,常闭触头延时打开,常闭触头,常开触头,空气式时间继电器的工作原理,时间继电器触头类型,断电延时式,常闭断电后延时闭合,常开断电后延时断开,得电延时式,瞬时动作,延时动作,常闭触点,常开触点,常开通

16、电后延时闭合,常闭通电后延时断开,主电路,电机的Y起动电路,KM-Y闭合，电机接成 Y 形；KM-闭合，电机接成 形。,Y 起动控制电路,KM-,KT,KT,KM-Y,KM-Y,KM-,KM-,KT,KM-,KM,SB1,SB2,KM,KH,Y 转换完成,3按速度的自动控制,速度继电器,速度控制反接制动电路,正常工作时，KM1通电，电机正向运转，速度继电器（KS）常开触头闭合；停车时，按SB1，KM1断电，KM2通电，开始反接制动，当电机的速度接近零时，KS打开，电机停止运转，反接制动结束。,三相交流异步电动机降压起动控制电路,用途：三相交流异步电动机的降压起动，用于大容量三相交流异步电动机空

17、载和轻载起动时减小起动电流。降压启动控制电路：Y-起动、自耦补偿起动、延边三角形起动控制电路。要求：熟记Y-起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦补偿起动和延边三角形降压起动电路工作原理的分析方法,延边三角形降压起动,原理：绕组连接67、48、59构成延边三角形接法，绕组连接16、24、35为接法。,延边三角形降压起动控制电路,主电路分析,KM1、KM3使接点1、2、3接三相电源，67、48、5 9对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。,KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，构成连接，用于全压运行。,控制电路与Y-起动控制电路相同，不再分析。,主要内容：机械抱闸制动，能耗制动，

18、反接制动。要求：了解各种制动方法的实现电路，以及能耗制动限流电阻的计算原则，掌握能耗和反接制动电路的原理分析。机械制动常用方法：电动抱闸制动、电磁离合器制动（多用于断电制动）。,三相交流异步机制动控制电路,机械制动,电磁离合器制动方式 电磁离合器的电磁线圈通电，动、静摩擦片分离，无制动作用，电磁线圈断电，在弹簧力的作用下动、静摩擦片间产生足够大的摩擦力而制动。控制电路分析 启动时，接触器KM线圈通电时，其主触点接通电动机定子绕组三相电源的同时，电磁线圈YB通电，抱闸（动摩擦片）松开，电动机转动。停止时，接触器KM线圈断电电动机M断电电磁铁线圈YB失电实现抱闸或电磁制动。,电气制动,用途：电气制

19、动多用于电动机的快速停车。常用方法有能耗制动和反接制动。能耗制动制动原理 制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直流电流。限流电阻的计算：电路设计时，根据IZ=（1.54）IN的原则，选取直流电流电压等级，以及限流电阻的功率和阻值。,主电路,直流电源的获取方法，交流电源（降压）经整流（半波、全波、桥式）。,图主电路中接触器KM1的主触点闭合时，电动机M作电动工作。,接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。,起动：按动起动按钮SB2KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。制动：按动停车按钮SB1KM1线圈断电复位KM2线圈通电自锁电动机M定子绕组切除交流电源，通入直流电

20、源能耗制动。SB1KT线圈通电延时KM2线圈断电复位KT线圈断电复位。,能耗制动控制电路（按时间原则控制）,绕线式异步电动机控制电路,电路类型：起动（调速）和制动控制电路。电路特点：绕线电机过流能力弱，故需要设置过流保护装置，实现过流、过载、短路保护功能。起动控制 绕线式异步机常用的起动控制有转子串电阻分级起动和转子串频频变阻器起动。、电流原则控制转子串电阻分级起动 控制原则：电流控制型,主电路：R1R3转子外串电阻；KA1KA3转子电流检测用电流继电器（欠流复位型）；KM1KM3转子电阻的旁路接触器。控制电路分析 按动起动按钮SB2KM4线圈通电自锁中间继电器KA4线圈通电、转子串全电阻起动

21、。转速n，电流I过流继电器KA1复位KM1线圈通电切除转子电阻R1、I；随着转速n，电流I过流继电器KA2复位KM2线圈通电切除转子电阻R2、I；转速n，电流I过流继电器K3复位KM3线圈通电切除R3，转速n上升直到电动机起动过程结束。,、转子串电阻分级起动,起动过程：按动SB2KM4线圈自锁电动机M串全电阻起动，同时KT1线圈通电延时KM1线圈通电切除R1，同时KT线圈通电延时KM线圈通电切除R，同时KT3线圈通电延时KM3线圈通电自锁切除R3，KT1，KM1，KT2，KM2，KT3等线圈依次断电复位，启动过程结束。,2、时间原则控制转子串电阻分级起动,起动条件：KM1、KM2、KM3均为原

22、态时，方可起动。,串电阻分级起动,1、二级起动过程分析：SA合向位置3KM线圈通电M串全电阻起动，同时，KT线圈通电，为制动作准备；KT1线圈通电延时KM1线圈通电切除R1，同时，KT2线圈断电延时KM2线圈通电，电动机转子切除R2，进入运行状态。,绕线机的能耗制动,2、能耗制动过程分析,能耗过程：停车制动时，将SA扳回0位，KM，KM1，KM2线圈均断电，切除电动机交流供电电源；KM线圈断电KM3线圈通电 KM2线圈通电短接转子电阻，电动机M定子绕组通入直流电流，进行能耗制动；KT线圈断电延时时间到KM3线圈断电KM2线圈断电，能耗制动过程结束。3、能耗制动电路保护措施 过流继电器KA13用于过流时切除交流电源；KA4用于直流能耗制动过流时切除直流制动电源；过电压继电器KV用于过压时切除控制电路和电动机M的供电电源。,控制电路分析,选择开关SA合向自动工作位置的自动循环过程：按动SB1KA1线圈通电自锁YA1、YA3线圈通电，滑台快进；至压下SQ2KA2线圈通电自锁YA3线圈断电，滑台工进；压下SQ3滑台逗留；KT线圈通电延时KA3线圈通电自锁YA1，KA2线圈断电YA2线圈通电，滑台快退；压下SQ1KA3线圈断电YA2线圈断电，滑台在原位停止。循环过程结束。手动操作：SB2用于工作台手动退回。SA在手动位置时，SB1用于工作台手动进给。,