机电传动控制第八章继电器-接触器控制.ppt

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1、第八章 继电器 接触器控制,第一节 常用控制电器与执行电器 第二节 继电器接触器的常用基本线路 第三节 生产机械中常用的几种自动控制方法,熟悉各种电器的工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号；,学习要求：,掌握继电器接触器控制电路中基本控制环节和常用的几种自动控制方式；,学会设计一些较简单的继电器接触器控制电路。,1控制系统,生产机械的运动需要电动机的拖动，即电动机是拖动生产机械的主体。但电动机的启动、调速、正反转、制动等的控制，则需要另一套装置，即控制系统；,2继电器接触器控制系统,用继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定的接线方式组成的机电传动（电力拖动）控制系统继电器接触器控

2、制系统。,3目的和任务,实现机电传动系统的起动、调速、反转、制动等运行性能的控制和保护，从而实现生产机械各种生产工艺的要求。,4继电器接触器控制系统的优点,结构简单，价格便宜，能满足一般生产工艺要求。,8.1 常用控制电器与执行电器,一、非自动控制电器 二、自动控制电器 三、主令电器 四、执行电器,返回,电器元件分类,按工作电压等级,按动作性质,按用途,按工作电压等级,高压电器：用于1200V,-1500V及以上电路中的电器,低压电器：用于1200V（50HZ)以下,-1500V以下电路中的电器,按动作性质,非自动电器：无动力机构，靠人力或外力来接通或切断电路,自动电器：有电磁铁等动力机构，按

3、照信号指令或参数变化而自动动作,按用途,控制电器：控制电动机的各种动作,保护电器：用来保护电动机，使其安全运行，以及保护生产机械使其不受损坏,执行电器：用来操纵带动生产机械和支撑与保持机械装置在固定位置上的一种执行元件,配电电器：用于电能的输送与分配,主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。,二、常用非自动电器,闸刀开关是一种最简单，最常用的开关,用于接通或切断电源。,1、（闸）刀开关,刀开关分单极、双极和三极，常用的三极刀开关长期允许通过电流有100A、200A、400A、600A和1000A五种。目前生产的产品有HD（单极）和HS（双投）等系列。,2.转换开关,实质上是一种刀开关。

4、主要作为电源引入开关，也可用来直接控制小容量异步电机非频繁起、停控制。较刀开关更灵巧方便，除通断外，还有转换功能。,HZ10系列转换开关,3.熔断器,熔断器俗称保险丝，是一种简单有,效的短路保护电器。熔断器中的熔体一,般是熔点很低的铅锡合金丝，也可用截,面很细的铜丝制成。当电路发生短路时，,通过熔丝的电流很大，将其烧断，从而,切断电源，保护电器设备。,三、常用自动控制电器,手控电器的通性：,每小时的关合次数有限；操作较笨重、工作不太安全；保护性能差，例如，当电网电压突然消失时，因为这些开关不能自动复原，故它不能自动把电动机从电源切断，如果不另加保护设备则可能发生意外。,1接触器,接触器是一种在

5、电磁力的作用下，能够自动地接通或断开带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。,接触器是继电器-接触器控制系统中最重要和常用的元件之一，它的工作原理如图所示。,当线圈通电时，静铁心被磁化，并把动铁心（衔铁）吸上，带动转轴使触头闭合，从而接通电路。,当线圈断电时，过程与上述相反，使电路断开。,接触器的种类：按主触头所接回路的电流种类分为：,交流接触器：主要用以控制交流电路（主电路、控制电路、激磁电路）,直流接触器：主要用以控制直流电路（主电路、控制电路、激磁电路）,接触器的参数主要有：额定电压、额定电流、常开主辅触头个数、额定操作频率等,CJX2系列交流接触器,CZO系列直流接触器,CJT1系

6、列交流接触器,注：电器元件的各部分，在外观上看是一个整体，但电气原理图中同一电器的各部分是分散的，分散的各部分都用相同的文字符号表示。,交流接触器常用于控制电机或其它电器,设备主回路（指强电流电路）通或断，是一种电磁开关。,结构原理图如图:,符号：,主触点允许通过的电流大，一般在异步电动机的定子中使用；辅助触点允许通过的电流小，一般在控制电路中使用。,是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现控制目的的自动控制电器。,结构特点：,传感部分：感测输入量的高低。,执行部分：触头。,无主辅之分，一般较小（5A以下），用于控制回路,输入信号,电量：电流、电压、功率等,非电量：热、光、声、速

7、度等,2.继电器,继电器的分类：,按它反应信号的种类分：电流、电压、速度、压力、热继电器等,按动作时间分：瞬时动作和延时动作继电器等,按作用原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式等,应用最广（90以上继电器为电磁式）,1).电磁式继电器：结构及工作原理与接触器大体相似,跳跃式的输入输出特性,a.电流继电器：根据电流信号而动作，具有保护作用，一般串于电路中。,当电流小于某值时，衔铁释放。用于电流过小时切断电路。,当电流大于某值时，衔铁吸合。用于电流过大时切断电路。,b.电压继电器：根据电压信号而动作，具有保护作用。一般并于电路中。,当电压小于某值时，衔铁释放。用于电压过小时切断电路。,当

8、电压大于某值时，衔铁吸合。用于电压过大时切断电路。,c.中间继电器：本质上是电压继电器，但还具有触头多，触头承受电流大（510A）、动作灵敏（动作时间小于0.05S）,JZ744:中间继电器吸引线圈起动功率：75VA吸引线圈吸持功率：12VA,JZ7系列中间继电器适用于交流50Hz，电压至380V及直流电压220V的控制电器中，用来控制各种电磁线圈，以使讯号得到放大，或将讯号同时传给数个有关的控制元件,d、热继电器,热继电器是对电动机进行过载保护的一种常用电器，它是根据电流的热效应原理工作的。,结构示意图如下:,当电流过大时,其热量使双金属层片（上面膨胀系数小，下面膨胀系数大)向上弯曲，在弹簧

9、拉力作用下，扣板向左转，带动绝缘导板将动触点断开，接触器线圈断电，使电机脱离电源，从而保护了电动机。,符号：,热继电器的发热元件直接串联在被保护的电动机主回路中，动断触点与控制电机的接触器线圈串联。,热继电器的主要参数：热元件的额定电流 指热元件能够长期通过而不致于引起热继电器动作的最大电流值。（有一定的整定范围，如IN=5A,整定范围3.2-5A)。同一种热继电器有多种规模的热元件系列。热元件的额定电流与电动机的额定电流相等时，然继电器能准确地反映电动机发热。,使用热继电器时注意几个问题：,动作时间不应过分小于电动机的允许发热时间，应充分发挥电动机的过载能力,热继电器不能作短路保护,用热继电

10、器保护三相异步电动机时，至少要有两相接热元件,注意热继电器所处的周围环境温度，应保证它与电动机有相同的散热条件。,1.按钮,按钮是用来闭合和断开控制回路，以发出命令改变控制系统工作状态的电器。常用的主令电器有：按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关等,它的结构示意图如下:,四、主令电器,和一对动断触点，,复位弹簧和按钮帽组成。,工作时按下按钮帽，断开,闭合，当松开按钮帽时，在复位弹簧的作用下，各触点立即恢复原态。,按钮的符号：,按钮的使用有三种情况：,只用常闭按钮，在控制电路中作停止按钮。只用常开按钮，在控制电路中作起动按钮。常开按钮、常闭按钮同时使用，按下其中一个按钮，在控制电路中，停止、

11、起动同时进行。,8.2 继电器接触器控制的基本线路,一、电器控制线路的构成和基本保护,1.继电器-接触器控制电路的表示方法,继电器-接触器控制电路一般有安装接线图和工作原理图两种表示方法。,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。,工作原理图：根据工作原理和便于阅读而绘制的电路图。,特点：便于阅读和设计较复杂的控制电路。它是生产机械电气设备设计的基本和重要的技术资料。,2.原理图的绘制规则,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

12、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,3.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、

13、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

14、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。,继电接触器控制电路本身具有这种保护作用。因为当断电或电压过低时，接触器就释放，使电动机自动脱离电源；当线路重新恢复供电时，由于接触器的自锁触点已断开，电动机不能自行起动，起到保护作用。,直流电动机零励磁保护线路：,I,空气开关,励磁,欠电流继电器,电枢,反向续流,直流电源1,直流电源2,共地端,1、点动和起停控制线路,FR,KM,KM,FR,FU,Q,FU,SB1,S

15、B2,380V,按下SB1KM线圈得电,KM主触头闭合电机转,主触头断开电机停,松开SB1线圈失电,当加入自锁触点后,实现电机连续运转。,按下SB1 线圈得电KM主触头闭合电机转KM辅助触头闭合,自锁,连续转动,按下SB2 线圈失电电机停转,8.3常用控制线路,、多点控制,起动按钮并联，停止按钮串联,FR,KM,SB1,FR,FU,FU,Q,KM,KM,380V,SB3,很多生产机械都要求有正、反两个方向的运动。如起重机的升降、机床工作台的进退、主轴的正、反转等，这可由电动机的正反转来实现。在前面我们知道：要使电机反转，只要将电动机三相电源中的任意两根对调连接即可。所以在单项运转控制线路上再增

16、加一个交流接触器及其控制线路即可。,3、电动机的正、反转控制,FU,Q,KMF,380V,主目录,返回,主电路及其控制电路如图所示：,按下SBFKMF线圈得电KMF主触点吸合电机正转KMF辅助触点吸合自锁,按下SBKMF线圈失电KMF主辅触头复位电机停转,按下SBRKMR线圈得电 KMR主触点吸合电机反转KMR辅助触点吸合、自锁,按下SBKMR线圈失电主、辅触头复位电机停转,问题：若按下SBF后，再按SBR，则KMF和KMR的线圈都得电，触点都吸合，造成电源短路的严重事故。,为解决这一问题，控制回路增加互锁，如图：,FR,FU,Q,KMR,KMF,SB,SBF,SBR,FR,FU,KMF,KM

17、R,KMR,KMF,此时即使按下SBR,线圈KMR也无电，实现互锁。,KMF,电机正转,电机停转,电机反转,380V,KMR,问题：正转时要反转，先按停止按钮，再按反转按钮，不方便。,KMF得电,KMF失电,KMR得电,FR,FU,Q,KMR,SB,FR,FU,FU,KMF,B,KMR,为解决这一问题，采用复式按钮和触头互锁的控制电路（虚线连接表示连动）,SBR,A,KMF,正转,KMR得电,反转,SBF,SBF,SBR,380V,KMR,KMR,KMF,KMF,KMF得电,KMF失电,正转：按下SBF(连动)，此时反转控制线路断开，KMF线圈得电,反转：按下SBR(连动)，此时正转控制线路断

18、开，KMR线圈得电,KMF常开触点均闭合，,电机正转并自锁,KMF常闭触点断开并互锁,KMR常开触点均闭合，,电机反转并自锁,KMR常闭触点断开并互锁,4.Y-降压启动控制电路,启动时定子绕组接成Y形，启动结束后，定子绕组换接成形。,主回路KM1、KM3的动合触头同时闭合时，电动机的定子绕组接成Y形；,启动时控制接触器KM1和KM3得电，启动结束时，控制接触器KM1和KM2得电，在任何时候不能使KM2和KM3同时得电。,KM1、KM2的动合触头同时闭合时，电动机的定子绕组接成形；,如果KM2和KM3同时闭合，则电源短路,5.定子串电阻降压启动控制电路,（1）主回路当KM2的主触头闭合，KM1的

19、主触头断开时，电动机定子绕组串接电阻后接入电网；KM1的主触头闭合，KM2的主触头处入任何状态时，电动机直接接入电网。即主回路要求控制回路：启动时，控制KM1得电，KM2失电，当启动结束时，控制KM2得电。,（2）控制回路,当电路处于初始状态时，接触器KM1、KM2和时间继电器KT的线圈都失电，电动机脱离电网处于静止状态；当操作者按下启动按钮SB1时，接触器KM2的线圈首先得电并自锁，其主触头闭合，电动机定子绕组串接电阻启动。在开始启动时，时间继电器KT同时开始延时；,当启动一段时间后，延时继电器的延时时间到，其延时动合触头闭合，使接触器KM2的线圈得电，其动合主触头闭合，短接电阻，使电动机直

20、接接入电网而运行。KM2的线圈得电后，KM1的状态不影响电路的工作状态，但为了节省能源和增加电器的使用寿命，KM1和KT用KM1的动断辅助触头使其断开。,在机床控制线路中，常要求电机有顺序地启动。如某些机床主轴必须在油泵工作后才能工作。有些场合要求顺序停止。,M1 转动后，M2才能起动。M2停止后，M1才能停止。,对于电动机M1、M2，要求：,6.顺序控制电路,控制电路如图：,FR,FU,KM2,SB3,SB1,SB2,FR,FU,FU,KM1,B,1,A,KM2,KM1,Q,KM1,2,KM2,FU,SB4,380V,按下SB1KM1线圈得电KM1辅助触点吸合KM1主触点吸合 M1转动,再按

21、下SB2(此时KM1吸合)KM2线圈得电KM2辅助触点吸合，KM2主触头吸合M2转,按下SB4KM2线圈断电KM2触点复位M2停转。再按下SB3KM1线圈断电KM1触点复位M1停转。,显然，在KM1工作前，由于在KM2控制线路中串入了KM1的常开触点，所以按下SB2，也不会转，必须M1工作后，M2才能启动。实现了顺序启动。,显然，在KM2停止工作前，由于KM2常开触点并在SB3两端，KM2工作，常开触点吸合。此时按下SB3，M1也不能停转必须先接SB4，M2先停后，然后再按SB3，M1才能停转。,例：三相电动机的正反转控制电路如下，试改正 错误。,FR,FU,Q,KM 1,380V,KM 1,SB,SB1,SB2,FU,KM 1,KM2,KM2,FU,KM1,KM2,KM1,KM2,例：M1、M2 是两台三相异步电动机，试设计一控制电路，要求如下：（1）M1 起动后，M2才能起动；M1 停车后M2才能停车（2）主电路具有短路、过载保护环节。,KM1,解：,