常用控制电器和电动机的继电器

第二章常用控制电器和电动机的继电器接触器控制系统电动机控制系统的分类:(1)断续控制系统(继电器接触器控制系统)优点:结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰性强、既可集中控制又可远距离控制；缺点:固定接线,不容易改变控制程序,灵活性差;大部分采用有触点开关电器,工作频率低,触点容易损坏,可靠性差；(2)连续控制系统各种新型的放大器和无触点开关电器的使用,出现了可编程控制器(PLC),数字控制机床,晶闸管调速系统,交流电机矢量控制等现代化控制设备。2.1控制电器的定义与分类定义:能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路,实现对电路控制的电器称为控制电器。输入:外界指定信号对控制电器的作用输出:对电路的通断功能(继电器、接触器控制系统，仅通,断两种状态)分类:按工作电压高低:高压控制电器和低压控制电器按输出形式:有触点控制电器和无触点控制电器按控制对象:用于电器控制系统和用于电力系统的控制电器。按在电器控制系统中的作用:配电元件：用来使电器控制线路接通和断开电源的控制电器,如闸刀,熔断器等。信号元件：用以把非电量(如位移,压力等)的变化转换为电信号的控制电路,如按钮,行程开关等。控制元件：一种电器逻辑门,以信号元件和其他控制元件的输出经逻辑运算后的结果作为输入,输出可同时分别控制自身和其他元件,如接触器,中间继电器等。2.2常用控制电器及图形符号主令电器电气自动控制系统中用于发送或转换控制指令的电器。是一种用于辅助电路控制的电器。作用：主要用来切换控制电路。2.2.1按钮一、组成、种类由按钮、恢复弹簧、动、静触点和外壳等组成。揿钮式蘑菇式种类自锁式自复位式带指示灯式钥匙式旋柄式二、结构1-按钮帽2-复位弹簧3-动触头4-常闭触头5-常开触头图2-1控制按钮结构按钮的外形图和结构如图所示(a)外形图(b)结构常开触点常闭触点图2-2按钮开关的外形和符号4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式动触头常开静触头外壳按钮帽动作演示按钮可以做成单个的(称单联按钮)、两个的(称双联按钮)和多个的。按钮的型号有LA10、LA20、LA25等系列。(a)(b)图2-3(a)单联按钮；(b)双联按钮2.2.2组合开关组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，转轴可以90°旋转，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。但转换开关的触片通电流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。它的型号有HZ5、HZ10、HZ15等系列。123456789图2-4组合开关1-手柄；2-转轴；3-弹簧；4-凸轮；5-绝缘垫板；6-动触点；7-8-绝缘方轴；9-用途：常用于机床控制电路的电源开关，也用于小容量电动机的起/停控制或照明线路的开关控制。结构：对常用的三极开关来说，每一极有一对静触片与盒外接线柱相接，动触片受手柄控制可以转动，以达到线路的通/断控制。种类：有单极、双极、三极和四极等，额定电流有10、25、60和100A等多种。M3~图2-5用组合开关起停电动机的接线图2.2.3万能转换开关万能转换开关（又称凸轮开关），具有更多操作位置和触点，能够换接多个电路，满足复杂控制线路的要求，多用于控制电动机的起动、正（反）转调速和制动。其结构由手柄、定位机构、转轴、凸轮、螺杆和触点座构成。触头座最多可装20层，每层均可安装3对触点。图2-6万能转换开关的结构示意图2.2.4熔断器（保险丝）52.电动机的起动电流熔丝额定电流用于低压线路中的短路保护。应与电路串联。常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器和管式熔断器。符号FU熔断器额定电流IF的选择(1)电灯、电炉等电阻性负载IFIL(2)单台电机261~.电动机的起动电流熔丝额定电流(3)频繁起动的电机1.瓷插式熔断器瓷插式熔断器结构如图2-6所示。因为瓷插式熔断器具有结构简单、价廉、外形小、更换熔丝方便等优点，所以它被广泛地用于中、小容量的控制系统中。瓷插式熔断器的型号为RC1A系列。1-熔丝；2-动触点；3-瓷盖；4-静触点；5-瓷体12345图2-7瓷插式熔断器结构2.螺旋式熔断器螺旋式熔断器在熔断管内装有熔丝，并填充石英砂，作熄灭电弧之用。熔断管口有色标，以显示熔断信号。当熔断器熔断的时候，色标被反作用弹簧弹出后自动脱落，通过瓷帽上的玻璃窗口可看见。螺旋式熔断器的型号有RL1、RL7等系列。123456(a)(b)1-瓷帽；2-熔断管；3-瓷套；4-上接线盒；5-下接线盒；6-瓷座图2-8螺旋式熔断器3.管式熔断器管式熔断器分为有填料式和无填料式两类。有填料管式熔断器的结构如图7-6所示。有填料管式熔断器是一种分断能力较大的熔断器，主要用于要求分断较大电流的场合。常用的型号有RT12、RT14、RT15、RT17等系列。54312(a)(b)1-管体；2-熔体；3-熔断体；4-瓷底座；5-弹簧夹图2-9(a)外形；(b)结构2.2.5自动空气断路器一、用途用于对电路做不频繁的接通和分断，既能进行手动操作又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的控制电器。二、分类1.按使用类别：选择型（B型）、非选择型（A型）2.按极数：单极、双极、三极、四极3.按结构形式：万能框架式、塑料外壳式、模数化4.按用途：配电用断路器、电动机保护用断路器三、使用方法：串在电路中四、图形符号及代号锁钩主触点过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放图2-10自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧F锁钩锁钩连杆欠压脱扣器释放拉簧主触点过流脱扣器1-弹簧;2-三相触点;3-锁键;4-搭钩;5-转轴;6-过电流脱扣器;7-杠杆;8-衔铁;9-弹簧;10-衔铁;11-欠电压脱扣器;12-双金属片;13-电阻丝图2-11自动开关的结构2.2.6、接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的自动切换电器。同时具有欠电压、失电压保护的功能。图2-12交流接触器的外形与结构1-动触桥；2-静触点；3-衔铁；4-复位弹簧；5-电磁线圈；6-铁心；7-缓冲垫毡；8-触头弹簧；9灭弧罩；10-触点压力弹簧片图2-13（a）外形；（b）结构示意图用途：交流接触器用来接通或断开电动机或其它电气设备的主电路。结构：主要由电磁铁和触点两部分组成。靠电磁铁吸引动铁心带动触点完成对电路的接通与关断。交流接触器的触点有三个常开主触点，四个辅助触点(两个常开，两个常闭)。主触点控制开关电流较大，必须采取灭弧措施，一般都为桥梁形结构。线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机~380~~线圈符号：KM动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源M3~接触器动作演示~380~~开始接触器有关符号：接触器线圈KM接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示接触器控制对象：电动机及其它电气设备接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。常开常闭上开下闭左开右闭KMKM五、继电器继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。时间继电器（具有延时功能）中间继电器电压继电器（欠压、失压保护）电流继电器（过载保护）热继电器（做过载保护）速度继电器…...继电器类型：1、电流继电器线圈与负载串联并和电源串联在电路中的继电器。反应电流变化。过电流继电器、欠电流继电器2、电压继电器线圈与负载并联并和电源并联在电路中的继电器。反应电压变化。过电压继电器、欠电压继电器、零电压继电器说明：电流继电器反映的是电流信号，匝数少、导线粗；电压继电器反映的是电压信号，匝数多、导线细。3、中间继电器实际上是一个电压线圈继电器。特点：具有触点对数多、触点电流大、动作灵敏等特点。用途：能起到中间放大作用，通常用来传递信号，能同时控制多个支路，也可用来控制小容量电动机或其他电气执行元件。结构基本与接触器相同。选用：主要考虑线圈电压等级和触点数量。4、热继电器(a)外形(b)结构图2-14热继电器外形与结构工作原理IIII杠杆常闭触头发热元件双金属片符号串联在主电路中符号串联在控制电路中FRFR发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。51234323133(a)(b)1-双金属片；2-热元件；3-动作机构；4-常闭触点；5-复位按钮图2-15热继电器(a)外形；(b)结构工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制五、时间继电器(1)直流电磁式时间继电器+图2-16直流电磁式结构图图2-17通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头通电延时闭合断电瞬时断开常闭触头通电延时断开断电瞬时闭合微动开关2微动开关1常开触头瞬时动作常闭触头瞬时动作调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔(2)空气式时间继电器杠杆工作原理线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作通电延时的空气式时间继电器动作演示常开触点瞬时断开常闭触点瞬时闭合常闭触点瞬时闭合常开触点瞬时断开图2-18断电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触点通电瞬时闭合断电延时断开常闭触点通电瞬时断开断电延时闭合常开触头瞬时动作常闭触头瞬时动作空气式时间继电器的延时范围大(有0.4~60s和0.4~180s两种)。结构简单，但准确度较低。常闭触点常开触点常开触点常闭触点×常闭触点瞬时断开常开触点瞬时闭合常开触点瞬时闭合常闭触点瞬时断开×常闭触点延时闭合常开触点延时断开常开触点瞬时断开常闭触点瞬时闭合×常闭触点延时闭合常开触点延时断开常开触点瞬时断开常闭触点瞬时闭合×断电延时的空气式时间继电器动作演示2.3电器控制线路的基本环节⑴自保持电路（自锁电路）工作原理：起动KM主触头闭合按下按钮SB2KM线圈通电电路接通KM辅助触点闭合（自锁）图2-19自锁电路原理图图2-19自锁电路原理图KM主触头断开KM线圈断电电路断开按下按钮（SB1）KM辅助触点断开停止⑵点动电路工作原理：图2-20点动电路原理图起动停止断开SB2KM线圈断电电路断开按下SB2KM线圈通电电路接通图2-21互锁电路原理图接触器KM1和KM2的制约作用叫互锁作用⑶互锁电路按下SB1KM1线圈通电KM1常闭触头断开KM2线圈通电KM2常闭触头断开KM1线圈所在电路断开（按下SB1也不能导通）⑷顺序通断电路图2-22顺序通断原理图工作原理：当按下起动按钮SB2时，KM1通电，KM1线圈所在电路导通，同时，KM1的常开触点闭合；再按下SB4，KM2线圈通电，KM2线圈所在电路导通。如果先按SB4，由于KM1线圈未通电，其常开触点未闭合，KM2线圈不会通电。图中KM3道理相同；这样就保证了顺序通电。断电时，先按下SB5,然后依次是SB3，SB1。小结：与常开按钮触点并联的常开触点起自锁作用；与常开按钮触点串联的常闭触点起互锁作用；与常开按钮触点串联的常开触点起顺序接通作用；与常闭按钮触点并联的常开触点起顺控断开作用。2.4电动机的基本控制线路2.4.1三项异步电动机直接起动控制电路图2-23三项异步电动机直接起动原理图M3~图2-24三项异步电动机直接起动示意图特点：小电流控制大电流。FRKMSB2SB1一、起动起动时，接通组合开关，按动起动按钮SB2，则交流接