常用控制電器

常用控制電器及控制線路1常用控制電器及保護(hù)電器2鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制3鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制4自動(dòng)往復(fù)行程控制5異步電動(dòng)機(jī)的時(shí)間控制6異步電動(dòng)機(jī)的順序控制學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握常用控制電器與保護(hù)電器的工作原理及使用方法掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路的工作過(guò)程能夠正確識(shí)讀電器控制電路圖，分析工作過(guò)程能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單控制電路的設(shè)計(jì)1常用控制電器及保護(hù)電器1.1手動(dòng)電器1、刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)又叫閘刀開(kāi)關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，或用來(lái)將電路與電源隔離，有時(shí)也用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停機(jī)。刀開(kāi)關(guān)由閘刀（動(dòng)觸點(diǎn)）、靜插座（靜觸點(diǎn)）、手柄和絕緣底板等組成。電路符號(hào)目錄刀開(kāi)關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)熔斷器熔斷而自動(dòng)切斷電路。安裝刀開(kāi)關(guān)時(shí)，電源線應(yīng)接在靜觸點(diǎn)上，負(fù)荷線接在與閘刀相連的端子上。對(duì)有熔斷絲的刀開(kāi)關(guān)，負(fù)荷線應(yīng)接在閘刀下側(cè)熔斷絲的另一端，以確保刀開(kāi)關(guān)切斷電源后閘刀和熔斷絲不帶電。在垂直安裝時(shí)，手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開(kāi)電源，不能反裝。選用刀開(kāi)關(guān)要注意：（1）刀開(kāi)關(guān)的極數(shù)與電源進(jìn)線數(shù)相等。（2）額定電流應(yīng)大于其所控制的最大負(fù)荷電流。用于直接起停3kW及以下的三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，刀開(kāi)關(guān)的額定電流必須大于電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍。（3）額定電壓應(yīng)大于或等于電源電壓。目錄2、組合開(kāi)關(guān)組合開(kāi)關(guān)又叫轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，是一種轉(zhuǎn)動(dòng)式的閘刀開(kāi)關(guān)，主要用于接通或切斷電路、換接電源、控制小型鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)或局部照明。組合開(kāi)關(guān)有若干個(gè)動(dòng)觸片和靜觸片，分別裝于數(shù)層絕緣件內(nèi)，靜觸片固定在絕緣墊板上，動(dòng)觸片裝在轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而變更通、斷位置。電路符號(hào)目錄3、按鈕按鈕的觸點(diǎn)分常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)）和常開(kāi)觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）兩種。按鈕按下時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；松開(kāi)后，依靠復(fù)位彈簧使觸點(diǎn)恢復(fù)到原來(lái)的位置。電路符號(hào)目錄1.2保護(hù)電器保護(hù)電器的作用是對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。1、熔斷器（保險(xiǎn)絲）起短路保護(hù)作用。當(dāng)線路短路或有大電流通過(guò)時(shí)，在熔斷器產(chǎn)生大量的熱，由于熔絲熔點(diǎn)很低，會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)熔斷，切斷電路從而起到保護(hù)作用。符號(hào)目錄選擇熔斷器時(shí)，需要確定熔體的額定電流INFU。一般照明線路及沒(méi)有沖擊電流的負(fù)載，INFU應(yīng)等于或稍大于電路的額定工作電流。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)工作的動(dòng)力電路，有沖擊電流，按經(jīng)驗(yàn)公式選取INFUIst為電機(jī)起動(dòng)電流，α為一系數(shù)，一般取2.5，若電機(jī)起動(dòng)頻繁，α取1.6~2之間。熔斷器選擇目錄熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)動(dòng)作的保護(hù)電器，起過(guò)載保護(hù)作用。主要包括熱元件、雙金屬片、控制觸點(diǎn)等幾部分組成。當(dāng)電機(jī)過(guò)載時(shí)，線路電流超過(guò)額定值，但未達(dá)到熔斷器的熔斷電流，熔斷器不動(dòng)作。電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，繞組會(huì)因過(guò)熱導(dǎo)致絕緣老化，縮短壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞電機(jī)。所以必須對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。符號(hào)2、熱繼電器目錄熱繼電器工作原理：雙金屬片下層金屬膨脹系數(shù)大，上層的膨脹系數(shù)小。當(dāng)主電路中電流超過(guò)容許值時(shí)雙金屬片受熱，自由端便向上彎曲超出扣板?？郯逶趶椈傻睦ο聦⒊ｉ]觸點(diǎn)斷開(kāi)。觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開(kāi)便使接觸器的線圈斷電，從而斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的主電路。選擇熱繼電器時(shí)，一般考慮其整定電流范圍，熱繼電器的整定電流值在此范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，整定電流應(yīng)調(diào)節(jié)到與電機(jī)額定電流基本一致。表9-1過(guò)載電流與熱繼電器動(dòng)作時(shí)間關(guān)系動(dòng)畫(huà)演示過(guò)載電流/整定電流動(dòng)作時(shí)間1.01.21.56長(zhǎng)期不動(dòng)小于20分鐘大于2分鐘大于5秒鐘目錄3、自動(dòng)空氣斷路器（a）過(guò)電流保護(hù)自動(dòng)空氣斷路器（b）欠電壓保護(hù)自動(dòng)空氣斷路器目錄1.3自動(dòng)電器1.接觸器:通過(guò)控制回路的低電壓，小電流產(chǎn)生電磁力，經(jīng)聯(lián)動(dòng)裝置或切斷高壓，大電流電路，應(yīng)用非常廣泛。工作原理：勵(lì)磁線圈通以額定勵(lì)磁電流時(shí)，動(dòng)鐵被電磁力吸合，各常開(kāi)觸頭閉合，常閉觸頭打開(kāi)。原理圖電路符號(hào)目錄2.時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器與接觸器相似，也是完成電路通斷控制的電器。時(shí)間繼電器的觸頭一般都用在控制電路里，觸頭的動(dòng)作需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延遲，時(shí)間的長(zhǎng)短可以調(diào)節(jié)。以結(jié)構(gòu)不同分為電磁式、空氣式、電動(dòng)機(jī)式、電子式等許多種類。這里以空氣式繼電器為例，這種繼電器在電機(jī)控制中應(yīng)用較多。目錄1—靜鐵芯；2—電磁線圈；3—?jiǎng)予F芯；4—彈簧；5—活塞桿；6—釋放彈簧；7—傘形活塞；8—橡皮膜；9—排氣孔；11—進(jìn)氣孔調(diào)節(jié)螺釘；12—杠桿空氣式時(shí)間繼電器原理圖電路符號(hào)目錄工作原理：當(dāng)電磁線圈通以額定電流時(shí)，動(dòng)鐵芯被吸合，活塞桿失去支柱，在釋放彈簧作用下向下運(yùn)動(dòng)，與活塞相連的橡皮膜向下運(yùn)動(dòng)受空氣阻尼作用，活塞桿只能緩慢下落，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，（時(shí)間長(zhǎng)短可以由進(jìn)氣孔大小決定，調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔大小可以調(diào)節(jié)時(shí)間）活塞桿落下，杠桿12被壓上翹，使常開(kāi)觸頭閉合，常閉觸頭打開(kāi)，觸頭起到延遲動(dòng)作的作用。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，動(dòng)鐵芯被釋放，裝有倒向閥的排氣孔迅速排氣，各觸頭恢復(fù)常態(tài)無(wú)需延時(shí)。時(shí)間繼電器常用符號(hào)：目錄3.行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程而自動(dòng)切換電路，從而實(shí)現(xiàn)行程控制。限位保護(hù)或程序控制的自動(dòng)電器。分直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)式。以直線式為例。工作原理：當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)部件上的撞快移動(dòng)撞至觸桿時(shí)，將觸桿壓下，使行程開(kāi)關(guān)的常閉觸頭打開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合。當(dāng)撞塊移開(kāi)時(shí)彈簧使觸頭復(fù)位目錄2鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)控制2.1點(diǎn)動(dòng)控制點(diǎn)動(dòng)控制：在按鈕壓下的短時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)工作，按鈕復(fù)位后，電機(jī)停止。在切削機(jī)床上經(jīng)常用來(lái)做試車調(diào)整，銑床對(duì)刀，梁式吊車控制等。目錄工作過(guò)程：（1）先合主電源開(kāi)關(guān)Q，將電源引入，為后續(xù)動(dòng)作做好好準(zhǔn)備。（2）當(dāng)按壓起動(dòng)按鈕SB后，接觸器KM的線圈得電，電磁力吸合動(dòng)鐵芯，接觸器吸合動(dòng)鐵芯，接觸器各觸頭動(dòng)作，接在電動(dòng)機(jī)供電線路的三個(gè)常開(kāi)觸頭閉合，將三相電源加到異步電動(dòng)機(jī)定子繞阻上，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。（3）當(dāng)松開(kāi)按鈕SB時(shí)接觸器線圈失電，動(dòng)鐵芯復(fù)位，帶動(dòng)各觸頭動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)供電回路又?jǐn)嚅_(kāi)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。目錄2.2連動(dòng)控制電路連動(dòng)就是指電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，接觸器需要長(zhǎng)時(shí)間通電，但按鈕不能長(zhǎng)期壓下，為此需要加入自鎖。自鎖：將接觸器的一個(gè)常開(kāi)觸頭與起動(dòng)按鈕并聯(lián)，在接觸器通電動(dòng)作后將起動(dòng)按鈕短路。目錄工作過(guò)程：（1）起動(dòng)接通主電源開(kāi)關(guān)Q，按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈得電，常開(kāi)觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)得電起動(dòng)；同時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖功能，松開(kāi)起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）停車按下停車按鈕SB2，接觸器KM失電，各觸頭復(fù)位，電機(jī)失電停轉(zhuǎn)。目錄電路具有的保護(hù)：（1）欠壓保護(hù)：接觸器本身就具有欠壓保護(hù)功能。電網(wǎng)電壓過(guò)低時(shí)，接觸器鐵芯線圈吸合力不足，各觸頭將復(fù)原，電機(jī)會(huì)停車。（2）失壓（零壓）保護(hù)：當(dāng)電網(wǎng)突然斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)突然停車，接觸器也斷電恢復(fù)常態(tài)。電網(wǎng)瞬間恢復(fù)供電后，如不按壓起動(dòng)按鈕，電機(jī)不會(huì)自行起動(dòng)。（3）短路保護(hù)：靠熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)，主電路及控制電路都必須加裝熔斷器。（4）過(guò)載保護(hù)：靠熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)過(guò)載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，切斷電機(jī)控制回路，電機(jī)停車。熱繼電器的熱元件只要加裝在兩相即可，無(wú)需加裝三相，也不可只裝一相。欠壓、失壓、短路、過(guò)載。目錄2.3點(diǎn)動(dòng)與連動(dòng)復(fù)合的控制線路SB1連動(dòng)按鈕；SB3點(diǎn)動(dòng)按鈕目錄3鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路一、主電路特點(diǎn)：改變電機(jī)定子供電的相序，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。KM1觸頭閉合時(shí)，電機(jī)正傳，KM2觸頭閉合時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。KM1，KM2不能同時(shí)閉合，否則主電路會(huì)發(fā)生短路，熔斷保護(hù)FU。所以在控制電路設(shè)計(jì)時(shí)必須加以防范。特別注意目錄互鎖實(shí)現(xiàn)：將KM1的常閉觸頭接入KM2，線圈的供電線路中，使KM1線圈通電，主觸頭閉合時(shí)，KM2不可能通電動(dòng)作。同樣也將KM2的常閉觸頭串聯(lián)接入KM1的供電線路，起到互鎖作用。二、控制電路特點(diǎn)：為防止發(fā)生短路，在控制電路中加入1、接觸器常閉觸頭的互鎖控制線路互鎖目錄工作過(guò)程：（1）正轉(zhuǎn)控制：按下起動(dòng)按鈕SB1→

接觸器KM2得電。常閉觸頭打開(kāi)，切斷KM2的供電回路，KM2不會(huì)通電。常開(kāi)觸頭閉合，自鎖實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)主回路接通，供電相序?yàn)锳→B→C,電機(jī)正轉(zhuǎn)。（2）停車：按下停止按鈕SB3,控制回路斷電，電機(jī)停車。在電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)交替變化工程中，必須經(jīng)過(guò)停車控制才能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的翻轉(zhuǎn)。（3）反轉(zhuǎn)控制：按下起動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM2得電。常閉觸頭打開(kāi)：切斷KM1的供電回路，KM1不會(huì)通電。常開(kāi)觸頭閉合：自鎖實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)主回路接通，供電相序?yàn)锳→B→C。正反轉(zhuǎn)的切換必須經(jīng)過(guò)停止，操作麻煩，但很安全。特點(diǎn)：目錄2、按鈕互鎖的控制線路互鎖實(shí)現(xiàn)：起動(dòng)按鈕均采用復(fù)合按鈕，將常閉觸頭串入反向運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器的供電線路中，反轉(zhuǎn)啟動(dòng)的同時(shí)切斷反轉(zhuǎn)控制電路，以使反轉(zhuǎn)接觸器不會(huì)同時(shí)通電。正反轉(zhuǎn)切換，可以直接切換，無(wú)須經(jīng)過(guò)“停止”，操作簡(jiǎn)便，但安全性不高，當(dāng)接觸器主觸頭發(fā)生熔焊時(shí)，不能在線圈斷電瞬間立即打開(kāi)，瞬間可能發(fā)生短路事故。特點(diǎn)：目錄3、雙重互鎖的正反正反轉(zhuǎn)可以直接切換，操作簡(jiǎn)便，安全性也高。目錄4

自動(dòng)往復(fù)行程控制4.1

往復(fù)一次的控制線路控制目的：運(yùn)動(dòng)部件（如工作臺(tái)）從原位向前運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)自動(dòng)退回，原位停止。目錄工作過(guò)程：（1）向前的運(yùn)動(dòng)控制按下按鈕SB1,電機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)前進(jìn)，運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，撞塊1壓下行程開(kāi)關(guān)ST1，KM1線圈斷電，同時(shí)KM2線圈得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)后退，運(yùn)動(dòng)到原位，撞塊2壓下行程開(kāi)關(guān)ST3，KM2斷電，電機(jī)停車。（2）向后的運(yùn)動(dòng)按下按鈕SB2，電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)后退，運(yùn)動(dòng)至原位，ST3動(dòng)作，電機(jī)停車。圖中行程開(kāi)關(guān)ST2、ST4起終端保護(hù)作用。若行程開(kāi)關(guān)ST1、ST3因長(zhǎng)期使用磨損或其他原因動(dòng)作失靈時(shí)，ST2、ST4即可發(fā)揮作用。（1）加入行程開(kāi)關(guān)作限位控制，起到行程保護(hù)作用。（2）行程開(kāi)關(guān)與起動(dòng)按鈕并聯(lián)特點(diǎn)目錄4.2往復(fù)自動(dòng)循環(huán)的控制線路目錄5異步電動(dòng)機(jī)的時(shí)間控制在控制系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)作到另一個(gè)動(dòng)作的間隔時(shí)間控制。9.5.1電動(dòng)機(jī)Y/Δ起動(dòng)控制電路控制目的：電機(jī)起動(dòng)瞬間定子繞組接成星形，投入電網(wǎng)直接起動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后自動(dòng)變?yōu)槿切喂╇娺\(yùn)行。KM1閉合繞組三角形聯(lián)接。若KM1,KM2同時(shí)閉合，發(fā)生短路事故，必須加入互鎖控制。注意目錄Y/Δ起動(dòng)控制線路工作過(guò)程：按下按鈕SB1,時(shí)間繼電器KT得電，接觸器KM1線圈得電。主觸頭閉合，電機(jī)星形連接。輔助常閉觸頭與KM2實(shí)現(xiàn)互鎖，輔助常開(kāi)觸頭閉合，KM線圈得電。兩輔助觸頭閉合，實(shí)現(xiàn)自鎖。KM主觸頭閉合，電機(jī)星形起動(dòng)，延時(shí)時(shí)間到，KT常閉延時(shí)觸頭打開(kāi)，KM1線圈斷電，輔助常閉觸頭閉合，KM2線圈得電，KM2主觸頭閉合，電機(jī)Δ

連接起動(dòng)，KT線圈失電，為下一次起動(dòng)做好準(zhǔn)備.目錄5.2能耗機(jī)動(dòng)控制電路控制目的：正常運(yùn)行的交流電機(jī)，在停車時(shí)，切掉電機(jī)的交流供電，同時(shí)投入一直流供電，使之產(chǎn)生恒定的靜止磁場(chǎng)，達(dá)到盡快制動(dòng)的目的。電機(jī)基本停車后，再切掉直流電源，以免造成不必要的能耗。目錄工作過(guò)程：?jiǎn)?dòng)過(guò)程：按下SB2，KM1線圈得電，主觸頭閉合，電機(jī)直接起動(dòng)，同時(shí)自鎖實(shí)現(xiàn)停車過(guò)程：按下SB1:KM1斷電，電機(jī)交流電源去掉。KM2通電：主觸頭閉合，直流電源加至B、C相繞組。輔助觸頭閉合，KT得電;延時(shí)時(shí)間到，常閉延時(shí)開(kāi)觸頭打開(kāi)，KM2斷電，電機(jī)制動(dòng)結(jié)束。目錄5.3繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)控制電路控制目的：異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩偏小，轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)阻值的電阻可以改變機(jī)械特性，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)比較容易啟動(dòng)。當(dāng)起動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，應(yīng)逐漸切掉轉(zhuǎn)子所串電阻，以使電機(jī)提速逐漸升高，達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài)。目錄工作過(guò)程：按下SB1起動(dòng)按鈕，KM線圈得電，常開(kāi)觸頭閉合，電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻R1+R2起動(dòng)。KT1線圈得電，延時(shí)時(shí)間到，KM1線圈得電，常開(kāi)觸頭閉合。電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻R2起動(dòng)。KT2線圈得電，T