第1章 继电器接触器控制

第一章继电器接触器控制第一章继电器接触器控制主要内容：1.1常用低压电器1.2电气原理图1.3三相异步电动机基本控制线路1.4其他常用基本控制线路1.5自动循环工作控制线路第1章继电器接触器控制熟悉各种电器的工作原理、作用、特点、应用场所和表示符号；学习要求：掌握继电器接触器控制电路中基本控制环节和常用的几种自动控制方式；学会设计一些简单的继电器接触器控制电路。第1章继电器接触器控制用继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定的接线方式组成的机电传动控制系统——继电器接触器控制系统。电器是一种能根据外界的信号（机械力、电动力和其它物理量）和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电工器械设备，是一种能控制电能的工具。1.1.1概述动画演示1.1常用低压电器第1章继电器接触器控制电器的控制作用:手动或自动地接通、断开电路，“通”称为“开”，“断”也称为“关”。低压电器：用于电压为交流1200V,直流1500V以下电路中起通断、保护、控制、调节及转换作用的电器。1.1常用低压电器1.1常用低压电器1.常用电器分类（1）按工作电压等级分类1）高压电器用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。2）低压电器用于交流50Hz，额定电压为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。（2）按动作原理分类1）手动电器用手或依靠机械力进行操作的电器。2）自动电器借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器。1.常用电器分类（3）按用途分类1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器。2）主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。3）保护电器用于保护电路及用电设备的电器。4）执行电器指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。5）配电电器用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。1.常用电器分类（4）按工作原理分类1）电磁式电器依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。2）非电量控制电器依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。1.常用电器分类（5）按控制的对象分1）低压配电电器用于低压配电系统，在系统发生故障的情况下切断故障区域的供电，要求动作准确、工作可靠，有足够的热稳定性和动稳定性。如刀开关、熔断器和断路器等。2）低压控制电器用于电气传动系统，要求使用寿命长、工作可靠、维修方便。如接触器、控制继电器、启动器、主令电气等。2．电器的作用低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。（1）控制作用（2）保护作用（3）测量作用（4）调节作用（5）指示作用（6）转换作用1.1.2接触器接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的自动电器。主要用来接通或断开带有负载的交、直流主电路或大容量控制电路，但不能切断短路电流。交流接触器：主要用以控制交流电路直流接触器：主要用以控制直流电路接触器的种类：按主触头所接回路的电流种类分为：1.1.2接触器接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置、其它部件四部分组成。1-灭弧罩2-触点压力弹簧片3-主触点4-反作用弹簧5-线圈6-短路环7-静铁芯8-弹簧9-动铁芯10-辅助常开触点11-辅助常闭触点动画演示1．电磁机构电磁机构由线圈、动铁芯(衔铁)和静铁芯组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点闭合或断开。（1）交流接触器常用的动、静铁芯结构如图：（2）线圈按线圈中通电种类可分为直流线圈和交流线圈两种。图1-2接触器电磁机构结构形式（a）绕磁轭棱角转动方式（b）绕轴转动方式（c）直线运动方式2．触点系统触点是接触器的执行元件，起分断和接通电路的作用。接触器的触点有主触点和辅助触点、常开触点和常闭触点之分。主触点用于通断主电路，允许通过较大的电流。通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，只允许通过较小的电流，一般常开、常闭各两对。当线圈不带电时，动、静触点是分开的称为常开触点（也称动合触点）；当线圈不带电时，动、静触点是闭合的称为常闭触点（也称动断触点）。触点按其接触形式与结构形式分为如图1-3所示几种图1-3接触器触点的接触与结构形式（a）点接触桥式触点（b）面接触桥式触点（c）线接触指形触点3．灭弧装置当触点切断电路的瞬间，如果电路的电流（电压）超过某一数值，则在动、静点间将产生强烈的弧光放电现象，称为电弧。电弧的出现会对电器产生以下影响：①触点虽然已经打开，但是由于电弧的存在，使需要断开的电路实际上并未真正断开，降低接触器工作的可靠性；②电弧的高温可能灼伤、氧化触点，增大触点间接触电阻，降低导电性；严重时造成触点粘结，损坏接触器；③电弧向周围喷射，会损坏电器及周围物质，严重时会造成短路，引起火灾。容量在10A以上的接触器都有灭弧装置。线圈得电，衔铁吸合触点动作常开触点－合常闭触点－断线圈失电，衔铁释放触点复位常开触点－断常闭触点－合接触器的结构和工作原理如下：接触器触点机构动作有一定的动作时间，从线圈开始通电瞬间起到触点可靠接触/分开瞬间为止的时间间隔称为吸合时间；从线圈开始断电瞬间起到触点可靠分开/接触瞬间为止的时间间隔称为释放时间。静铁心线圈释放弹簧触头系统动铁心（衔铁）接触器的图形、文字符号如图1-5所示。常开辅助触点KM常开主触点KM线圈KM常闭辅助触点KM常开辅助触点KM常开辅助触点KM常开主触点KM常开主触点KM线圈KM线圈KM常闭辅助触点KM常闭辅助触点KM图1-5接触器的图形、文字符号是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现控制目的的自动控制电器。1.1.3继电器继电器的分类：按输入信号的性质分：电流继电器、电压继电器、速度继电器、压力继电器、热继电器等。按作用原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式应用最广（90％以上继电器为电磁式）电磁式继电器由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。电磁式继电器一般用于接通、断开控制电路，触头容量较小，故不需要专门的灭弧装置,也无主、辅触点之分。常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。1.电磁式继电器：电磁式继电器的图形、文字符号如图1-7所示。常开辅助触点K线圈K常闭辅助触点K常开辅助触点K常开辅助触点K线圈K线圈K常闭辅助触点K常闭辅助触点K图1-7电磁式继电器图形、文字符号（1）电磁式继电器的结构与工作原理（2）电磁式继电器的特性继电器的主要特性是输入-输出特性，又称继电特性。当继电器输入量X由零增至X2以前，继电器输出量Y为零。当输入量X增加到X2时，继电器吸合，输出量为Y1；若X继续增大，Y保持不变。当X减小到X1时，继电器释放，输出量由Y1变为零，若X继续减小，Y值均为零。（2）电磁式继电器的特性图中，X2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量必须等于或大于X2；X1称为继电器释放值，欲使继电器释放，输入量必须等于或小于X1。吸合时间：是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间：是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05～0.15s，快速继电器为0.005～0.05s，它的大小影响继电器的操作频率。（2）电磁式继电器的特性（3)常用电磁式继电器：1）电压继电器：电压继电器(KV)用于机电传动系统的电压保护和控制。触点的动作与线圈所加电压大小有关，使用时其线圈并联接入主电路，感测主电路的线路电压，触点接于控制电路，为执行元件。用于线路的欠电压保护，其释放电压整定值为线路额定电压的0.1～0.6倍。当被保护线路电压正常时，衔铁可靠吸合；当被保护线路电压降至欠电压继电器的释放整定值时，衔铁释放，触点机构复位，控制接触器及时分断被保护电路。用于线路的过电压保护，其吸合电压整定值一般为被保护线路额定电压的1.05～1.2倍。当被保护的线路电压正常时，衔铁不动作；当被保护线路的电压达到过电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，控制接触器及时分断被保护电路。欠电压继电器（U）：过电压继电器（U）：2）中间继电器2）扩展触头数目，增加控制回路数。在比较复杂的电路中，接触器的辅助触头可能不够用，这时可用接触器的一对辅助触头去控制中间继电器，则中间继电器的触头相当于接触器的辅助触头，这样就使接触器的触头数目得到扩展。1）信号放大：有时候输入信号比较弱，不足以直接驱动接触器，这时可以利用中间继电器对信号进行放大。中间继电器在本质上是一种电压继电器，具有触头数目多、电流容量大等特点。使用中间继电器的目的主要是：3）电流继电器(KA)：根据电流信号而动作，用于机电传动系统的电流保护和控制。触点的动作与线圈通过的电流大小有关，使用时其线圈串联接入主电路，用来感测主电路的线路电流变化；触点接于控制电路，为执行元件。正常工作时，衔铁是吸合的，当电流小于某值时，衔铁释放，控制接触器分断电动机电源。用于电流过小时切断电路。当电流大于给定值时，衔铁吸合，动断触头断开，控制接触器分断电动机电源。用于电流过大时切断电路。欠电流继电器(I)：过电流继电器(I)：2.时间继电器利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器，即从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经过一定的延时后才输出信号（触点的闭合或断开）的继电器。延时方式：通电延时和断电延时。①通电延时，接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。②断电延时，接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。时间继电器的种类：电磁式空气阻尼式电动机式电子式时间继电器(1)直流电磁式时间继电器电磁式时间继电器的结构由铁心、线圈、衔铁和触头等构成。在铁心上增加了一个阻尼铜套，在线圈通断电过程中，阻尼铜套内将感应出涡流，感应的磁通总是阻止原来磁通的变化，从而导致衔铁延时吸合或释放，带动触头延时动作。（2）空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用来达到延时的目的。图1-10空气阻尼式时间继电器其结构示意图(a)通电延时型(b)断电延时型1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-杠杆8-塔形弹簧9-弱弹簧10-橡皮膜11-空气室壁12-活塞13-调节螺钉14-进气孔15、16-微动开关通电延时型时间继电器工作原理当线圈1通电后，衔铁3连同推板5被铁芯2吸引向上吸合，压下微动开关16，使微动开关触点迅速转换。同时在空气室11内与橡皮膜10相连的活塞杆6在弹簧8作用下也向上移动，由于橡皮膜下方的空气稀薄形成负压，起到空气阻尼的作用，因此活塞杆只能缓慢向上移动，移动速度由进气孔14的大小而定，可通过调节螺钉13调整。经过一段延时后，活塞12才能移到最上端，并通过杠杆7压动开关15，使其常开触点闭合，常闭触点断开。而另一个开关16是在衔铁吸合时，通过推板5的作用立即动作，故称开关16为瞬动触点。1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-杠杆8-塔形弹簧9-弱弹簧10-橡皮膜11-空气室壁12-活塞13-调节螺钉14-进气孔15、16-微动开关通电延时型时间继电器工作原理当线圈断电时，衔铁在反力弹簧4作用下，将活塞推向下端，这时橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜10、弹簧8和活塞12的肩部所形成的单向阀，迅速将空气排掉，使开关15、16触点复位。1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-杠杆8-塔形弹簧9-弱弹簧10-橡皮膜11-空气室壁12-活塞13-调节螺钉14-进气孔15、16-微动开关动画演示时间继电器图形符号(KT)：通电延时线圈延时闭合常开触点延时断开常闭触点延时闭合常闭触点延时断开常开触点KTKTKTKT瞬动常开触点