第二章继电器接触器控制电路基本环节ppt课件

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1、学习目的：（1通过本章学习，使学生了解绘制电气图的基本原则。（2对电动机的启动、停顿、正反转及制动控制电路有所了解，并能设计简单的单元电路。（3熟悉电动机控制电路常用的保护环节。重点与难点：对电动机各种控制电路的分析 继电接触器式控制是由各种有触点的继电器、接触器、行程开关、控制按钮等组成的控制电路，来实现对电力拖动系统的起动、制动、反向和调速的控制，实现对电力拖动系统的保护及生产加工自动化。任何复杂的电气设备或系统都是由基本控制线路组成的。本章主要介绍由继电器-接触器构成的三相笼型异步电动机基本控制环节、控制线路的安装、控制线路的故障检查以及电气控制线路的设计。电气控制系统是由电气设备及电气

2、元件按照一定的控制要求连接而成。为了表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。常用于机械设备的电气工程图有电路图、电器布置图和接线图三种。电气工程图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制。电气符号包括图形符号，电气设备和控制元件文字符号两种。这些电气符号是国家统一规定的图形符号和文字符号。从1990年1月1日起，所有的电气技术文件和图纸一律使用新国家标准GB4728-86、GB7159-87）。图形符号由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号如机械控

3、制符号等），根据不同的具体器件情况组合构成。如表2-1所示为限定符号或操作符号与一般符号组成各种类型开关图形符号的例子。图形符号分为基本图形符号、一般图形符号和明细符号三种。基本图形符号不代表具体的设备和器件，而是表明某些特征或绕组接线方式。一般图形符号用于代表某一大类设备或器件。明细符号用于代表集体器件或设备。一般图形符号与基本符号或文字符号相结合所派生出的符号，就是明细符号。文字符号分为基本文字符号、辅助符号、补充文字符号三种。基本文字符号是表示电气设备、装置和元器件种类的文字符号。基本符号分为单字母符号和双字母符号。单字母符号是按拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每大类

4、用一个专用单字母符号表示。如K继电器、接触器，F保护器件，T变压器等。双字母符号有一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，其组合形式应以单字母在前，另一个字母在后的次序列出。双字母可以更详细更具体地表述电气设备、装置和元器件等。如GB表示蓄电池，KA表示中间继电器，FR热继电器等。辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及线路功能、状态和特征的，如SYN表示同步，RD表示红色等。辅助文字符号也可以放在表示种类的单字母符号后面组成双字母符号，如KT表示时间继电器。为了简化文字符号，辅助符号有两个以上字母组成的，允许只采用其第一位字母进行组合，如MS表示同步电动机。辅助文字符号还可以单独使

5、用，如ON表示闭合。补充文字符号在基本符号和辅助文字符号不敷使用的情况下使用，但必须按照一定的原则进行补充：（1国际标准中所规定的电气技术文字符号。（2可以补充标准未列出的双字母符号和辅助文字符号。（3应按有关电气名词术语标准或专业标准中规定的英语术语缩写而成，不能单独使用O、I。在电气图中除了文字符号外，还经常有阿拉伯数字和文字符号组合的符号，如“1KA”、“2KA”、“3KA等表示电路中第1个继电器、第2继电器、第3继电器。电路图中电气图形符号的连线处经常有阿拉伯数字，这些数字称为线号，线号是区别电路连线的重要标志。电气工人在按照电路接线图接线时，必须将标有线号的套管套在对应电线上，然后再

6、接电气设备、安装如接线端子或元器件的接线柱上。（1阿拉伯数字与电气图形文字符号组合原则：数字可以放在电气设备、装置或元器件文字符号的前面或后面，放在前面应于文字符号大小相同，放在后面应比文字符号小一号字作下标用）。（2数字与文字符号组合的符号使用说明：A、主电路中该用数字与文字符号组合成的符号作为接线的标志号，辅助电路一般只用数字作为接线的标志号。B、在主电路中，同一条走向的接线线号文字符号不变，数字要变。C、在辅助电路中用数字表示接线标志时，主要元器件靠近电源的一侧用偶数，另一侧用奇数。D、电路图中的同一根线两端标相同线号。电路图也称电气原理图，是为了便于阅读和分析控制线路，根据简单清晰的原

7、则，采用国家统一规定的电器图形符号和文字符号来代表电机、电器及元件，根据生产机械对控制的要求和各电器的动作原理，用线条代表导线连接起来，表示他们之间的联系，而不考虑电路各电器的实际安装位置和安装连线，也不反映电气元件的大小。通过电路图，可详细地了解电路、设备电气控制系统的组成和工作原理，并可在测试和故障寻找时提供足够的信息，同时电路图也是编制接线图的重要依据。电路图的绘制应遵循以下原则:电路图中，一般主电路和控制电路分为两部分画出。主电路是设备的驱动电路，在控制电路的控制下，根据控制要求有电源向用电设备供电。控制电路由接触器和继电器线圈、各种电器的动合、动断触点组合构成控制逻辑，实现控制功能。

8、主电路、控制电路和其它辅助的信号照明电路、保护电路一起构成电气控制系统。电路图可以水平布置或者垂直布置；主电路用粗实线画出，画在图纸的左边或上面；控制电路及其它电路用细实线画出，画在图纸的右边或下面。电路图中所有电器元件不画实际外形，而采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示，同一电器的各个部件可根据需要画在不同的地方，但必须用相同的文字符号标注。电路图中的所有电器元件的可动部分通常表示在电器非几。激励或不工作的状态和位置，其中常见的器件状态有：线圈处于非激励状态；短路器和隔离开关在断开位置；零位操作的手动控制开关位置在零位状态，不带零位操作的手动控制开关位置在图中规定的位置；机械操作开关和按

9、钮在非工作状态或不受力状态；保护类元件处在设备正常工作状态，特殊情况正在图样上说明。工程图样通常采用分区的方式建立坐标，以便于阅工程图样通常采用分区的方式建立坐标，以便于阅读查找，电路图常常用在图的下方沿横坐标方向划分的读查找，电路图常常用在图的下方沿横坐标方向划分的方式，并用数字标明图区，同时在图的上方沿横坐标方方式，并用数字标明图区，同时在图的上方沿横坐标方向划区，分别标明该区电路的功能。向划区，分别标明该区电路的功能。在较复杂的电路图中，对元件的相关位置都采用符在较复杂的电路图中，对元件的相关位置都采用符号位置的索引，索引代号的组成如下：号位置的索引，索引代号的组成如下：继电器和接触器的

10、触点位置采用附图的方式表示，继电器和接触器的触点位置采用附图的方式表示，附图可在电路图中相应线圈的下方，标出各个触点所在附图可在电路图中相应线圈的下方，标出各个触点所在位置。位置。图号图号页次页次图区行号图区行号图区列号图区列号 电路图中元器件的数据和型号，一般在元件明细表中标明外，还可以用小号字体标注在电器代号的下面或旁边。电器元件布置图主要用来表明各种电器设备在机械设备上和电气柜中的实际安装位置，为机械电气控制设备的制造、安装和维修提供必要的资料。各电器元件的安装位置是由机床的结构和工作要求决定，图中各电器的文字符号应有关电路图中的电器元件的文字符号相同。电气安装接线图就是用规定的图形符号

11、和文字符号，按电器的实际相对位置画出的实际接线图，它是进行配线、实际安装、接线及检查维修的依据和准则。注意以下几点：（1清楚表达各电器元件位置和之间的电气连接，同一电器的不同部分画在一起。（2符号及连线顺序必须与电路图一致。（3不在同一个控制箱或配电屏上的电器元件之间导线必须通过接线端子。（4分支必须从接线端子引出，每个端子引两根线。（5应详细表明导线的截面积、根数及颜色，以及穿管的型号规格，而具体的穿管走线由施工者根据经验选择最佳走线方式。一、异步电动机直接起动控制电路 1、控制电路图 三相笼型异步电动机单向全压启动控制线路。主电路由刀开关QS、熔断器FU1、接触器KM的主触点、热继电器FR

12、的热元件和电动机M构成。控制线路由热继电器FR的常闭触点、停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器KM常开触点以及它的线圈组成。这是最基本的电动机控制线路。起动时，合上刀开关QS，主电路引人三相电源。按下启动按钮SB2，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同时接触器KM的辅助常开触点闭合，使接触器KM线圈有两条通电路径。这样当松开启动按钮SB2后，接触器KM线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。这种依靠接触器本身辅助触点使其线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的触点称为自锁触点。要使电动机停止运转，按停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，则其主触点断开。切断电动

13、机三相电源，电动机M自动停车，同时接触器KM自锁触点也断开，控制回路解除自锁。松开停止按钮SB1，控制电路又回到启动前的状态。（1短路保护 当控制线路发生短路故障时，控制线路应能迅速切除电源，熔断器FU1是作为主电路短路保护用的，但它达不到过载保护的目的。（2过载保护 当过载时间比较长时，热继电器动作，常闭触点FR断开，接触器KM线圈失电，主触点KM断开主电路，电动机停止运转，实现了电动机的过载保护。（3欠压和失压保护 防止电源电压恢复时电动机自启动的保护也叫零电压保护。在电动机正常运行时，电源电压过分降低会引起在电动机正常运行时，电源电压过分降低会引起电动机转速下降和转矩降低，若负载转矩不变

14、，使电电动机转速下降和转矩降低，若负载转矩不变，使电流过大，造成电动机停转和损坏电机。由于电源电压流过大，造成电动机停转和损坏电机。由于电源电压过分降低可能会引起一些电器释放，造成电路不正常过分降低可能会引起一些电器释放，造成电路不正常工作，可能会产生事故。因此需要在电源电压下降达工作，可能会产生事故。因此需要在电源电压下降达到最小允许的电压值时将电动机电源切除，这样的保到最小允许的电压值时将电动机电源切除，这样的保护称为欠电压保护。依靠接触器本身实现欠压和失压护称为欠电压保护。依靠接触器本身实现欠压和失压保护。保护。当电源电压低到一定程度或失电时，接触器当电源电压低到一定程度或失电时，接触器

15、KMKM的电磁吸力小于弹簧的反作用力，电磁机构会释放，的电磁吸力小于弹簧的反作用力，电磁机构会释放，主触点把主电源断开，电动机停止运转。这时如果电主触点把主电源断开，电动机停止运转。这时如果电源恢复，由于控制电路失去自锁，电动机不会自行启源恢复，由于控制电路失去自锁，电动机不会自行启动。只有操作人员再次按下启动按钮动。只有操作人员再次按下启动按钮SB2SB2，电动机才，电动机才会重新启动。会重新启动。各种生产机械常常要求具有上下、左各种生产机械常常要求具有上下、左右、前后等相反方向的运动，如机床工右、前后等相反方向的运动，如机床工作台的往复运动，就要求电动机能可逆作台的往复运动，就要求电动机能

16、可逆运行。由电动机原理可知，三相异步电运行。由电动机原理可知，三相异步电动机的三相电源进线中任意两相对调，动机的三相电源进线中任意两相对调，电动机即可反向运转。因此可借助正反电动机即可反向运转。因此可借助正反向接触器改变定子绕组相序来实现正反向接触器改变定子绕组相序来实现正反向工作向工作 较大容量的笼型异步电动机大于较大容量的笼型异步电动机大于10kW10kW直接启动时，电流为其标称额定电直接启动时，电流为其标称额定电流的流的4 48 8倍，启动电流较大，会对电网产倍，启动电流较大，会对电网产生巨大冲击，所以一般都采用降压方式来生巨大冲击，所以一般都采用降压方式来启动。即启动时降低加在电动机定

17、子绕组启动。即启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再将电压恢复到额定值，上的电压，启动后再将电压恢复到额定值，使之在正常电压下运行。因电枢电流和电使之在正常电压下运行。因电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小启动电压成正比，所以降低电压可以减小启动电流，防止在电路中产生过大的电压降，减流，防止在电路中产生过大的电压降，减少对线路电压的影响。少对线路电压的影响。正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压起动来限制启动电流。因功率在4kW以上的三相笼型异步电动机均为三角形接法，因此都可以采用星形-三角形降压启动方式。启动时将电动机定子绕组接成星形，加到电动机的

18、每相绕组上的电压为额定值的1/，从而减小了启动电流对电网的影响。当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。在自藕变压器降压启动的控制线路中，电动机启动电流的限制是靠自耦变压器降压来实现的。线路的设计思想也是采用时间继电器完成电动机由启动到正常运行的自动切换。启动时串入自藕变压器，启动结束时自动将其切除。三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的作用，要经过一段时间，这往往不能适应某些机械工艺的要求。如万能铣床、卧式锉床和组合机床等。无论是从提高生产效率，还是从安全及准确定位等方面考虑，都要求能迅速停车，因此要求对电动机进行制动控制。制动控制方法一般有两大

19、类：机械制动和电气制动。机械制动是用机械装置来强迫电动机迅速停车；电气制动实质上是当电动机停车时，给电动机加上一个与原来旋转方向相反的制动转矩，迫使电动机转速迅速下降。我们介绍两种电气制动方法：反接制动和能耗制动。所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。根据能耗制动的时间控制原则，可用时间继电器进行控制，也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。下面分别用单向能耗制动和正反向能耗制动控制线路为例来说明。电动机按时间原则控制的可逆运行的能耗制动控制线路。在其正常的正向运转过程中，需要停止时

20、，可按下停止按钮SB1，使KM1断电KM3和KT线圈通电并自锁。KM3常闭触点断开，起着锁住电动机启动电路的作用；KM3常开触点闭合，使直流电压加至定子绕组，电动机进行正向能耗制动。电动机正向转速迅速下降，当其接近于零时，时间继电器延时打开的常闭触点KT断开接触器KM3线圈电源。由于KM3常开辅助触点的复位，时间继电器KT线圈也随之失电，电动机正向能耗制动结束。反向启动与反向能耗制动其过程与上述正向情况相同。反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。由于反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组流过的反接制

21、动电流相当于全电压直接启动时电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，但冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。为了减小冲击电流，通常要求串接一定的电阻以限制反接制动电流。这个电阻称为反接制动电阻。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法，显然采用对称电阻接法可以在限制制动转矩的同时，也限制了制动电流，而采用不对称电阻的接法，只限制了制动转矩，未加制动电阻的那一相，仍具有较大的电流，因此一般采用对称接法。反接制动的另一要求是在电动机转速接近于零时，要及时切断反相序的电源，以防止电动机反向再启动。三相异步电动机转速公式为：三相异步电动机转速公式为：n=60f/p*(1-s)

22、由上述公式表明，改变电动机的转速由上述公式表明，改变电动机的转速有三种方法：改变转差率、电源频率及磁有三种方法：改变转差率、电源频率及磁极对数。这里介绍变级调速，变级调速仅极对数。这里介绍变级调速，变级调速仅适合笼型三相异步电动机，一般可以通过适合笼型三相异步电动机，一般可以通过改变定子绕组的接线方式来改变磁极对数，改变定子绕组的接线方式来改变磁极对数，从而实现转速的调节。从而实现转速的调节。电液组合控制是通过电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部件完成规定动作。液压传动是靠密封容器内的液体压力能来进行能量转换、传递与控制的一种传动方式。它具有输出力或力矩大，运动传递平稳、均

23、匀，调整控制方便等优点。特别是当液压传动系统与电气控制系统组合构成电液组合控制系统时，能很方便地实现多种复杂的自动工作循环，广泛应用于组合机床、自动化设备及自动化生产线。一、电液组合控制电路图 电液组合控制电路图主要由液压传动系统图与电气控制电路图组成。1液压传动系统图 液压传动系统主要由四个部分组成：（1动力元件液压泵及驱动电动机电动机输出的机械能通过液压泵转换为液压能，为液压系统提供压力油。（2执行元件液压缸或液压马达把液体的压力能转换为机械能输出，以驱动工作部件运动。（3控制调节元件压力阀、流量阀和换向阀等用以控制液压系统中液体的压力、流量和流动方向，保证执行元件完成预期的运动。（4辅助

24、元件油箱、油管、滤油器、压力表等设置必要的条件以保证液压系统正常地工作。2电气控制电路图电气控制电路图 要使液压执行元件按液压传动系统图完成所需的工作循环，要使液压执行元件按液压传动系统图完成所需的工作循环，就必须满足各个工步中电磁阀的动作顺序，这就得由电气控制就必须满足各个工步中电磁阀的动作顺序，这就得由电气控制电路图来完成。在电液组合控制电路图中，电气控制电路图常电路图来完成。在电液组合控制电路图中，电气控制电路图常由按钮、行程开关、时间继电器、压力继电器等组成，按工作由按钮、行程开关、时间继电器、压力继电器等组成，按工作循环要求控制电磁铁的得电、失电情况。根据电磁铁电源种类循环要求控制电

25、磁铁的得电、失电情况。根据电磁铁电源种类不同，控制电路有直流控制及交流控制两种。不同，控制电路有直流控制及交流控制两种。电液组合控制电路的分析步骤：第一步，根据液压设备的电液组合控制电路的分析步骤：第一步，根据液压设备的工作循环图，对照电磁铁动作顺序表阅读液压系统图；第二步，工作循环图，对照电磁铁动作顺序表阅读液压系统图；第二步，分析电气控制电路图如何在控制条件下完成电磁铁的动作顺序；分析电气控制电路图如何在控制条件下完成电磁铁的动作顺序；第三步，机、电、液有机结合起来分析机械设备是如何由电气第三步，机、电、液有机结合起来分析机械设备是如何由电气控制液压系统，再由液压系统驱动机械运动部件按给定

26、的工作控制液压系统，再由液压系统驱动机械运动部件按给定的工作运动要求自动循环工作的。运动要求自动循环工作的。1.点动与长动控制电路 按下起动按钮，电动机起动，松开按钮，电动机能保持原有的工作状态持续工作，这称为长动。所谓点动，即按下起动按钮时，电动机转动，松开按钮时，电动机立即停止工作。长动与点动的区别在于控制电路中起动按钮两端是否有自锁环节，有即为长动，没有即为点动。在实际生产中，有些机械设备常要求既有长动控制，又有用于调整、试车或控制移动部件快速移动的点动控制。将起动按钮作并联连接，停止按钮作串联连接，且把三对起动、停止按钮分别装置在三个地点，就可实现三地操作。KM线圈的通电条件为按钮SB

27、2、SB3、SB4三个动合触点任何一个闭合，即当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，则接通电路，这种动合触点并联构成逻辑“或”。KM线圈的断电条件为按钮SB1、SB5、SB6三个动断触点任何一个断开，即当几个条件仅具备一个条件时则切断电路，这种动断触点串联构成逻辑“与非”。限位开关SQ1、SQ2、SQ3的动合触点串联连接，可得多条件控制电路。KA线圈通电条件为SQ1、SQ2、SQ3都被压下，即当几个条件同时具备时，则接通电路，这种动合触点串联构成逻辑“与”。KA线圈的断电条件为KA1、KA2、KA3三个动断触点都断开，即当几个条件都具备时，则切断电路。动断触点并联构成逻辑“或非”。为满足工艺

28、流程的要求，保证设备运行的可靠与安全，在一个控制系统的多合设备只能按一定的顺序工作，这种控制电路称顺序控制电路。如：铣床的主轴旋转后工作台方可移动，某些机床主轴必须在液压泵工作后才能工作等等。a是利用辅助触点进行顺序控制，KM1的辅动动合触点作为控制条件，串联在KM2的线圈电路中，只有当KM1线圈得电后，该辅助动合触点闭合，KM2线圈方可允许得电；同样，只有当KM1线圈、KM2线圈都得电后，KM3线圈方可允许得电。b是利用电源进行顺序控制，2线圈电路在KM1线圈电路起停控制环节之后接出，当按钮SB2按下，KM2线圈得电，其辅助动合触点闭合自锁，使KM2线圈电源接人，按SB4、SB3方可控制KM2线圈的通电、断电，同样，在KM2得电后，按下SB6、SB5方可控制KM3线圈的通电、断电。优先控制电路也是一种互锁控制电路，通常分为先动作优先和后动作优先。先动作优先控制电路，其工作状态是；无论哪一台设备先动作，其它设备则不能动作，即先动作优先。先动作优先控制是通过切断的启动电路实现的。后动作优先控制电路，其工作状态是：多台设备，任一台工作，前面所有已动作的设备自动停止工作，即后动作优先。后动作优先控制是通过切断的自锁电路实现的。