第14章 繼電接觸器控制系統(tǒng)

第14章繼電接觸器控制系統(tǒng)例如，對電動機的起動、停止、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)和制動控制，還有對電路和電器的保護也都需要控制。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸?shù)炔块T中，廣泛使用著各種生產(chǎn)機械，它們大都以電動機作為動力來進行拖動。電動機是通過某種自動控制方式來進行控制的，最常見的是繼電－接觸器控制方式，又稱電氣控制。

14.1常用低壓控制電器電器：是能依據(jù)操作信號或外界現(xiàn)場信號的要求，自動或手動接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電路或用電設備的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的電工裝置、設備和元件。14.1.1電器的基本概念1.

電器的定義2.

電器的分類（1）按工作電壓等級分：低壓電器：工作電壓在交流1200V或直流1500V以下的各種電器。如接觸器、控制器、起動器、刀開關(guān)、自動開關(guān)、熔斷器、繼電器、電阻器、主令電器等高壓電器：工作電壓高于交流1200V或直流1500V的各種電器。如高壓斷路器、隔離開關(guān)、高壓熔斷器、避雷器等（2）

按動作原理分手動電器：需要人工直接操作才能完成指令任務的電器。如刀開關(guān)、控制按鈕、控制器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。自動電器：不需要人工操作，而是按照電或非電信號自動完成指令任務的電器。如交直流接觸器、繼電器、高壓斷路器等14.1.2手動電器1.

刀開關(guān)主要作用：是將電路與電源明顯地隔開，以保障檢修人員的安全。刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)和符號刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)

操作手柄觸刀動觸頭觸刀插座靜觸頭絕緣底座出線座進線座熔絲膠蓋刀開關(guān)的選擇

應使刀開關(guān)的額定電壓大于或等于電路的額定電壓；額定電流大于或等于電路的額定電流；根據(jù)使用場合選擇刀開關(guān)的操作方式（杠杠操作、手動操作）。刀開關(guān)的使用

安裝時，手柄向上，不得倒裝或平裝，避免由于重力自動下落，而引起誤動作合閘。接線時，應將電源線接在上端，負載線接在下端，這樣拉閘后刀片與電源隔離，防止可能發(fā)生的意外事故。2.組合開關(guān)組合開關(guān)也是一種刀開關(guān)，不過它的刀片是轉(zhuǎn)動式的，操作比較輕巧。

組合開關(guān)的作用組合開關(guān)的又稱為轉(zhuǎn)換開關(guān)。適用于機床電氣控制線路中作為電源的引入開關(guān)，也可以用來不頻繁地接通和斷開電路、通斷電源和負載以及控制5kW以下的小容量異步電動機的正、反轉(zhuǎn)和星三角起動。有時也用它來控制局部照明電路。組合開關(guān)的符號

（a）符號支路正停反1通斷斷2通斷斷3通斷斷4斷斷通5斷斷通6斷斷通正停反3.控制按鈕控制按鈕是一種接通或分斷小電流的主令電器，其觸頭運行通過的電流較小，一般不超過5A，主要用于在低壓控制電路中，手動發(fā)出控制信號，以控制接觸器、繼電器、電磁起動器等。

控制按鈕的結(jié)構(gòu)和工作原理動畫控制按鈕的符號

常開觸頭常閉觸頭復合按鈕的符號SBSBSB控制按鈕的類型14.1.2自動控制電器熔斷器是一種簡單而有效的保護電器，它是利用熔化作用來切斷電路，實現(xiàn)保護功能的。

1.熔斷器熔斷器的作用熔斷器主要用來對電動機進行短路保護。在控制照明電路中的熔斷器，既有短路保護作用，又有過載保護作用。

熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理

熔絲動觸頭靜觸頭瓷蓋瓷座插入式熔斷器熔管底座夾座密閉管式熔斷器

瓷帽熔管瓷套上接線端下接線端底座螺旋式熔斷器

熔斷器主要由熔體和熔管組成。熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。熔體常做成絲狀或片狀，其材料有兩類：一類為低熔點材料，如鉛錫合金、鋅等；另一類為高熔點材料，如銀、銅、鋁等。熔斷器的符號

熔斷器的保護特性

電流流過熔體時，所產(chǎn)生的熱量與電流通過的時間和電流的平方成正比——具有反時限特性。熔斷器的熔斷時間t與熔斷電流I的關(guān)系稱為熔斷器的保護特性或安秒特性。Imin為最小熔化電流。當通過熔斷器的電流小于Imin，熔體不會熔斷；當通過熔體的電流等于或大于Imin，熔體熔斷。2.

空氣斷路器空氣又稱自動開關(guān)（俗稱自動空氣開關(guān)簡稱空開），是低壓配電電網(wǎng)中的主要電器開關(guān)器件。斷路器不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流，而且可以接通和分斷短路電流。主要用在不頻繁操作的低壓配電線路或開關(guān)柜（箱）作為電源開關(guān)使用，并對線路、電器設備及電動機等實行保護。當發(fā)生嚴重過電流、過載、短路、失壓、斷相、漏電等故障時，能自動切斷線路，起到保護作用。從功能上講，斷路器相當于閘刀開關(guān)、過電流繼電器、熱繼電器、失壓繼電器及漏電保護電器保護的部分或全部功能的總和。斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理

動畫自由脫扣器主觸頭過電流脫扣器熱脫扣器欠壓脫扣器分勵脫扣器按鈕斷路器的符號3.接觸器（1）

接觸器的作用接觸器：是一種用于頻繁地接通或斷開交、直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動切換電器。在功能上接觸器除能自動切換外，還具有手動開關(guān)所缺乏的遠距離操作功能和失壓（或欠壓）保護功能，但它沒有低壓斷路器所具有的過載和短路保護功能。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長、工作可靠、性能穩(wěn)定、成本低廉、維修簡便等優(yōu)點，主要用于控制電動機、電熱設備、電焊機、電容器組等，是電力拖動自動控制線路中應用最為廣泛的控制電器之一。

（2）接觸器的結(jié)構(gòu)主觸頭滅弧罩輔助觸頭輔助常閉觸頭輔助常開觸頭吸引線圈銜鐵靜鐵心鐵釋放彈簧（3）工作原理勵磁電源磁通Φ電磁吸力F靜觸頭動觸頭動畫（4）接觸器的符號輔助常開觸頭輔助常閉觸頭（5）接觸器的型號

吸引線圈靜鐵心銜鐵常閉觸頭常開觸頭調(diào)整螺釘反力彈簧中間繼電器

（1）電磁式繼電器的工作原理動畫（2）特點和主要用途電磁式中間繼電器的特點：觸頭多、觸頭容量較大（額定電流5～10A）和動作靈敏（動作時間小于0.05s）。主要用途：當其他繼電器的觸頭對數(shù)或觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來擴大他們的觸頭數(shù)或觸頭容量，起到中間轉(zhuǎn)換作用。中間繼電器的文字符號為——KA。（a）線圈（b）常開觸頭（c）常閉觸頭5.

熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應原理來工作的保護電器，它在電路中是做三相交流電動機的過載保護。必須指出：由于熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護，更不能做短路保護，因此，它不同于過電流繼電器和熔斷器。

熱繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理雙金屬片熱元件導板

常閉觸點常開觸點熱繼電器的符號FR注意對于重復短時工作的電動機（如起重機電動機），由于電動機不斷重復升溫，熱繼電器雙金屬片的溫升跟不上電動機繞組的溫升，電動機將得不到可靠的過載保護。因此在這種情況下不宜選用雙金屬片熱繼電器，而應選用過電流繼電器或能反映繞組實際溫度的溫度繼電器來進行保護。6.時間控制時間繼電器是從接受信號到執(zhí)行元件（如觸頭）動作有一定時間間隔的繼電器。其特點是接受信號后，執(zhí)行元件能夠按照預定時間延時工作，因而廣泛地應用在工業(yè)輸出及家用電器等自動控制中。

分類時間繼電器電氣式電磁阻尼式電動式電子式機械式空氣阻尼式鐘表式按延時方式又分為：通電延時型斷電延時型帶瞬動觸點的通電延時型。時間繼電器的電路符號

7.行程開關(guān)行程開關(guān)：主要用來限制機械運動的位置和行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、自動往返運動或變速運動。用于生產(chǎn)機械的運動方向、行程大小和位置保護。當作位置保護時，也稱它為限位開關(guān)。行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)和符號

行程開關(guān)的類型

按行程開關(guān)的操作機構(gòu)分，有直動、滾動和微動式。直動式行程開關(guān)的缺點是分合速度取決于生產(chǎn)機械的移動速度，當移動速度低于0.4m/min時，觸頭分斷較慢，易受電弧燒損，此時應采用滾動旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)。當生產(chǎn)機械的行程較小且作用力也很小時，可采用具有瞬時動作和微小行程的微動開關(guān)。電氣控制線路：是把各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等電器元件，用導線按一定方式連接起來組成的控制線路。

作用：是實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動等運行性能的控制；實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護；滿足生產(chǎn)工藝要求實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。

特點是；線路簡單，設計、安裝、調(diào)整、維修方便；便于掌握，價格低廉，運行可靠。

14.2基本控制電路電氣控制線路電氣控制系統(tǒng)圖一般有三種：電氣原理圖電器布置圖電氣安裝接線圖。它們都是根據(jù)國家標準，用規(guī)定的文字符號、圖形符號和規(guī)定的畫法繪制而成。

電氣原理圖是說明電氣設備工作原理的線路圖。在電氣原理圖中，并不考慮電氣元件的實際安裝位置和實際連線情況，只是把各元件按接線順序用符號展開在平面圖上，用直線將各元件連接起來。

直接將三相對稱交流電接入電動機的三相定子繞組相應的出線端上。

L1L2L3M3～UVW控制？14.2.1點動控制在低壓電路中作為不頻繁接通和分斷電路用，主要用來將電路與電源隔離。

M3～UVWQS電路圖中電器元件的觸點均按吸引線圈為斷電、手柄置于零位、元件沒有受外力作用時的情況畫出。主要用于低壓配電電路不頻繁通斷控制，在電路發(fā)生短路、過載、欠壓和漏電等故障時能分斷故障電路。

M3～UVWQF×××用來頻繁接通或斷開電動機或其他設備的主電路，每小時可開閉好幾百次。

M3～UVWQSKM主電路：傳輸能量的線路，流過電氣設備負載電流的電路，其導線用加粗的實線表示，一般畫在圖面的左側(cè)。M3～UVWQSKM當接觸器的常開觸點（KM）閉合電機接通電源開始轉(zhuǎn)動；當接觸器的常開觸點（KM）斷開，電機停止運行。控制電路M3～UVWQSKM接觸器的工作原理？KM～只要控制交流接觸器線圈電路的通斷就能控制電機的起停?？刂齐娐罚簜魉涂刂菩盘柕木€路，其導線用細實線表示，一般畫在圖面的右側(cè)。3.鼠籠式電動機的點動控制

M3～UVWQSKMKMSB點動控制：通常用在電動機檢修后試車或生產(chǎn)機械的位置調(diào)整。14.2.2直接起?？刂芃3～UVWQSKMKMSBKM這種依靠接觸器輔助觸點使其線圈保持通電的作用稱為自鎖。起自鎖作用的輔助觸點稱為自鎖觸點。SB0停止按鈕自鎖觸點起動按鈕保護環(huán)節(jié)為了防止電機在故障狀態(tài)以及超負荷狀態(tài)下運行，應在控制電路和主電路中加保護電器。

M3～UVWQSKM發(fā)生短路事故——短路保護KMSBKMSB0FU1FU2FU2當電動機在運行過程中長期過載，或發(fā)生斷相故障使電動機電流超過額定值時。過載保護：熱繼電器FR。M3～UVWQSKM熱繼電器如何實現(xiàn)過載保護?FU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR還能消除由于電壓恢復線路自起動而產(chǎn)生的安全隱患。當電源電壓由于某種原因嚴重欠壓（或失壓）時。M3～UVWQSKMFU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR欠壓保護：是依靠接觸器KM本身的電磁機構(gòu)來實現(xiàn)的（主電路和控制電路為同一