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第7章继电器－接触器控制系统本章重点:继电器—接触器控制线路的基本控制环节组成及其工作原理7.1常用低压电器7.2电气控制电路图的绘制与分析方法7.3继电器－接触器控制线路的基本环节7.4典型生产机械控制线路的分析7.5继电器－接触器控制线路设计7.1常用低压电器低压电器是指电压在500V以下、用来接通或断开电路，以及用来控制、调节和保护用电设备的电器器具。低压电器按动作性质可分为两类：1、非自动电器：即没有动力机构，依靠外力来接通或断开电路，如刀开关、转换开关、行程开关等。2、自动电器：即有电磁铁等动力机构，能按照指令、信号或参数变化而自动动作，使工作电路接通或切断，如接触器、继电器、自动开关等。低压电器按其用途可分为三类：1、控制电器：用来控制电动机的启动、反转、调速、制动等动作，如开关电器、信号控制电器、电磁启动器、接触器、继电器等。2、保护电器：用来保护电动机，使其安全运行，以及保护生产机械不受损坏，如：熔断器、过电流继电器、热继电器等。3、执行电器：用来操纵、带动生产机械和支撑和保持机械装置在固定位置上的执行元件，如：电磁离合器、电磁夹具等。1、刀开关（用Q或QG表示）7.1.1控制电器内部均装有熔断器刀开关安装时，手柄向上电源线接在上端单极、双极与三极几种HD单投开关HS双投开关2、转换开关SA电源线接到触点X1、X2、X3上，电动机定子绕组的三根线接到触点D1、D2、D3上。表中X表示触点接通，空格表示断开。开关万能转换开关倒顺开关也叫转换开关。它的作用是连通、断开电源或负载，可以使电机正转或反转，主要是给三相小功率电机做正反转用的电气元件，但不能作为自动化元件塑料壳脚踏开关：额定发热电流10A额定工作电流：交流AC250V/3.5A380V/2A直流DC110V/0.5A220V/0.4A操作频率320次/小时外壳保护等级IECIP54相对湿度92%RH机械寿命10万次，电子寿命50万次。3、按钮SB1按钮帽，2弹簧，3动断触头，4动合触头。指示灯式按钮可装入信号灯显示信号；紧急式按钮装有蘑菇形钮帽，以便于紧急操作；旋钮式按钮是用手扭动旋转来进行操作。4、行程开关ST工作原理与按钮相似，动作时碰撞行程开关的顶杆。把放在终端位置用以限制生产机械的极限行程的行程开关称为终端开关或极限开关STL。接近开关是一种无触点的行程开关，当金属物体接近感应头，由于电磁感应使金属物体内产生涡流，振荡通过输出回路输出控制信号。直动式行程开关动作原理同按钮类似，所不同的是：一个是手动，另一个则由运动部件的撞块碰撞。当外界运动部件上的撞块碰压按钮使其触头动作，当运动部件离开后，在弹簧作用下，其触头自动复位。其结构原理如图所示，其动作原理与按钮开关相同，但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场所。直动式行程开关组成1：推杆2：弹簧3：动断触点5：动合触点规格/型号:LX19-K适用于交流50Hz、电压至380V、直流至220V的控制电路中，作控制运动机构的行程和变换运动方向或速度之用。“K”表示开启式，无字母表示保护式。滚轮式行程开关当运动机械的挡铁(撞块)压到行程开关的滚轮上时，传动杠连同转轴一同转动，使凸轮推动撞块，当撞块碰压到一定位置时，推动微动开关快速动作。当滚轮上的挡铁移开后，复位弹簧就使行程开关复位。这种是单轮自动恢复式行程开关。而双轮旋转式行程开关不能自动复原，它是依靠运动机械反向移动时，挡铁碰撞另一滚轮将其复原规格/型号:JLXK1-211M;用来控制运动机构的行程和变换运动的方向或速度。JLXK1-□11M中，JLX表示为机床电器；K表示为快速；1表示为设计序号；□表示为传动装置型式代号；11M分别表示为常开触头数量，常闭触头数量，密封式，适用于交流50Hz，电压至380V或直流电压至220V的控制电路中。微动开关要求行程控制的准确度较高时，可采用微动开关，它具有体积小、重量轻、工作灵敏等特点，且能瞬时动作。微动开关还用来作其他电器（如空气式时间继电器、压力继电器等）的触点。微动开关适用范围:-40～70℃;:额定负荷0.1A60VDC(0.5A250AC);寿命10万次;5、接触器KM按钮按下时，线圈通电，静铁心被磁化，动铁心被吸上，带动转轴使触头闭合，从而接通线路。接触器的基本参数有主触点的额定电流，主触点允许切断电流、触点数、线圈电压、操作频率、机械寿命和电寿命等。目前生产的接触器，其额定电流最大可达2500A，允许接通次数为150—1500次/h，其总寿命可达到1500万~2000万次。分类：分为交流和直流两种：（1）交流接触器：铁芯用硅钢片叠铆而成，并在铁芯的端面上装有分磁环（也叫短路环），用于减少振动。线圈匝数少，不适用于频繁启动工作制。线圈通电，静铁心被磁化，动铁心被吸合，使触头动作。（2）直流接触器：直流接触器没有涡流的存在，因此铁心一般用软钢制成圆形。线圈无冲击电流，寿命长，适用于频繁启、制动场合。线圈2通电，铁心1被磁化，衔铁3被吸上，使动触头5闭合，铺助触头6闭合。选择接触器主要依据以下数据：电源种类（交流或直流）；主触点额定电压和额定电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频率和额定电压，额定操作频率等型号意义：CJ12-250/3表示CJ12系列交流接触器，额定电流250A，三个主触点。CZO-100/20表示CZO系列直流接触器，额定电流100A，有二个常开主触点，无常闭主触点。1吸引线圈，2动合主触头，3动断主触头，4动合辅触头，5动断辅触头。CJX2-d系列交流接触器主要用于交流50Hz(或60Hz)，额定绝缘电压为660V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V时额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通和分断电路，并可与适当的热过载电器组成电磁起动器以保护可能发生过载负荷的电路。接触器可组装积木式辅助触头组、空气延时头、联锁机构等附件；组成延时继电器、可逆接触器、星三角起动器。对触点的要求是：接通时导电性能良好、不跳（不振动）、噪音小、不过热，断开时能可靠地消除规定容量下的电弧。接触器的触点可分为主触点和辅助触点。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由三对动合触点组成；辅助触点用于通断小电流的控制电路，由动合和动断触点成对组成。触点按其接触形式可分为三种：即点接触、线接触、面接触灭弧装置（a）简单灭弧法（b）双断口灭弧法图7.15电动力灭弧(1)电动力灭弧桥式触头在分断时具有电动力吹弧功能。当触头打开时，在断口中产生电弧，同时也产生磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的力F的作用，使其向外运动并拉长，迅速离开触头而熄灭。这种灭弧方法多用于小容量交流接触器等交流电器中。(2)磁吹灭弧在触点电路中串入吹弧线圈。该线圈产生的磁场由导磁夹板引向触点周围，其方向由右手定则确定，触点间的电弧所产生的磁场，其方向为⊕和⊙所示。这两个磁场在电弧下方方向相同(叠加)，在弧柱上方方向相反(相减)，所以弧柱下方的磁场强于上方的磁场。在下方磁场作用下，电弧受力的方向为F所指的方向，在F的作用下，电弧被吹离触点，经引弧角引进灭弧罩，使电弧熄灭。(3)栅片灭弧灭弧栅是一组薄钢片，它们彼此间相互绝缘。当电弧进入栅片时被分割成一段段串联的短弧，而栅片就是这些短弧的电极，这样就使每段短弧上的电压达不到燃弧电压。同时每两片灭弧片之间都有150V～250V的绝缘强度，使整个灭弧栅的绝缘强度大大加强，以致外加电压无法维持，电弧迅速熄灭。此外，栅片还能吸收电弧热量，使电弧迅速冷却。基于上述原因，电弧进入栅片后就会很快熄灭。由于栅片灭弧装置的灭弧效果在电流为交流时要比直流时强得多，因此在交流电器中常采用栅片灭弧。6、继电器K按动作时间分为快速继电器、延时继电器、一般继电器；按执行环节的作用原理可分为有触点继电器、无触点继电器；按动作原理分为电磁式继电器、干簧继电器、电动式继电器、热继电器、电子式继电器等。继电器一般用来接通、断开控制电路，故电流容量、触点、体积都很小，只有当电动机的功率很小时，才可用某些中间继电器来直接接通和断开电动机的主电路。常用的分类方法有：按信号分类：（1）电流继电器KA：电流继电器是根据电流信号而动作的，串联在电路中反映负载电流的大小。有欠电流继电器，过电流继电器两种（2）电压继电器KV：电压继电器是根据电压信号动作的。并联在电路中反映负载电压的大小。电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器两种。（3）中间继电器K：中间继电器本质上是电压继电器，但还具有触点多（多至六对或更多）、触点能承受的电流较大（额定电流5A～10A）、动作灵敏（动作时间小于0.05s）等特点。用途：传递信号；同时控制多条线路。中间继电器型号：JZ7外形及尺寸：27.6×21.5×34触点材料：银合金最大切换电流：5A7A主要用于交流50Hz,额定工作电压至380V或直流额定电压至220V的控制电路中，用来控制各种电磁线圈，以使信号扩大或将信号同时传给多个有关控制元件。（4）热继电器KH：热继电器是根据控制对象的温度变化来控制电流流通的继电器，即利用电流的热效应而动作的电器。它主要用来保护电动机的过载发热元件1用镍铬合金等材料直接串在电动机的主电路中，双金属片2是由两种膨胀系数不同的金属辗压而成。当电动机过载时，通过发热元件1的电流使双金属片2向左膨胀，2推动3，3带动4向左传使4脱开5，5在11的拉动下顺时针方向旋转，使动断触头6与7断开，从而使电动机得到保护。热继电器使用热继电器时应注意以下几个问题：a.为了正确地反映电动机的发热，在选用热继电器时应采用适当的热元件，热元件的额定电流与电动机的额定电流相等时，继电器便准确地反映电动机的发热。b.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，特别是有温度补偿装置的热继电器。c.由于热继电器有热惯性，大电流出现时它不能立即动作，故热继电器不能用作短路保护。d.用热继电器保护三相异步电动机时，至少要用有两个热元件的热继电器，从而在不正常的工作状态下，它可对电动机进行过载保护。应根据电动机的额定电流选择热继电器的型号、规格及热元件的电流等级。目前常用的热继电器有JR14、JR15、JR16等系列。热继电器3UA5040-1J6.3-10A(5）时间继电器KT：线圈通电后，衔铁吸下，胶木块支撑杆之间形成一个空隙，胶木块在弹簧作用下向下移动，活塞向下时受气体压力不能迅速下降，室外空气进入气室，活塞逐渐下降，最后撞击微动开关使其触点输出信号。这段时间为自电磁铁线圈通电时刻起至微动开关触点动作为止的时间。西门子电子数显时间继电器（6）速度继电器KN（BV）速度大于一定值时其触点动作。（动合触点闭合，动断触点断开。）继电器的轴与需控制的电动机轴相连，继电器轴上装有转子，永久磁铁，定子圆环内有绕组，当轴旋转时，永久磁铁旋转，相当于一个永久磁场在空间旋转在绕组中产生感应电势，产生力作用于拉杆（定子）上，触点动作，当转轴接近停止时，弹簧使其拉杆复位，触点复位。速度继电器是一种以转速为输入量的非电信号检测电器，它能在被测转速升或降至某一预定设定的动作时输出开关信号，该电器可用在粮食，化工，纺织，电力，水泥及重型机械等行业中做转速监测，控制和保护之用。型号意义：JL3电流继电器，3个常开触点。JT4交流通用继电器，4个常开触点。JZY-44中间继电器，4个动合，4个动断触点。JRO-20/3热继电器，额定电流20A，三个热元件，加D表示有断相保护。7.1.2保护电器熔断器FU7、自动空气断路器QF（自动空气开关）因此，它是熔断器、过电流继电器、热继电器、欠电压继电器的组合。图7.11自动空气开关工作原理图1—主触头；2—自由脱扣机构；3—过电流脱扣器；4—分励脱扣器；5—热脱扣器；6—失压脱扣器；7—按钮空气开关三极32A三相四线7.1.3执行电器（1）电磁铁YA有交流电磁铁和直流电磁铁电磁铁的工作原理与接触器的工作原理相同。它主