第10章继电接触控制.ppt

第10章 继电接触器控制系统,中国矿业大学信电学院,电工技术CAI课件,第10章 继电接触器控制系统,10.4 行程控制,10.1 常用控制电器,10.2 鼠笼式电动机 直接起动的控制线路,10.3 鼠笼式电动机 正反转的控制线路,10.5 时间控制,10.6 应用举例,本章要求： 1、了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2、掌握自锁、联锁的作用和方法。 3、掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 4、掌握基本控制环节的组成、作用和工作过 程。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。,第10章 继电接触控制系统,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。,本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控制环节和保护环节的典型线路。,第10章 继电接触控制系统,实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。,10.1.2 按钮(手动切换电器),(b) 结构,按钮常用于接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图所示。,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,10.1 常用控制电器,10.1.2 按钮,结构图,(c)符号,常闭触点,交流接触器的外形与结构,10.1.3 交流接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(a) 外形,(b) 结构,10.1.3 交流接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,线圈,辅助触点,铁芯,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,动画,弹簧,动作过程,线圈通电,衔铁被吸合,触点闭合,接通电源,符号,用于主电路 流过的电流 大 (需加灭弧 装置),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,接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。,常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。,10.1.4 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。,1. 电流及电压继电器,电流继电器：可用于过流或过载保护。 电压继电器：主要作为欠压、失压保护。,2. 中间继电器,中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控 制线路。,通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,(a) 外形,中间继电器外形与符号,3. 时间继电器,是从得到输入信号(线圈的电或失电)起，经过一段时间延时后才动做的继电器。适用于定时控制,直流电磁式结构图,阻尼铜套,衔铁,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。,(1)直流电磁式 时间继电器,a) 通电延时继电器,b) 断电延时继电器,延时继电器的外形与结构,(a) 外形,(2) 空气式延时继电器,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,微动开关2,微动开关1,(2) 空气式时间继电器,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常开 延时闭合,常闭 延时断开,空气式时间继电 器的延时范围大 (有 0.4 60 s 和 0.4 180s两种)。 结构简，但准确 度较低。,时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。,10.1.5 热继电器,用于电动机的过载保护。,热继电器外形与结构,(a) 外形,(b) 结构,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。,发热元件,杠杆,10.1.5 热继电器,工作原理,结构原理图,双金属片,常闭触头,用于电动机的过载保护。,发热元件,常闭触点,串联在主电路中,返回,热继电器的符号,10.1.6 熔断器,熔断器额定电流IF的选择,电灯、电炉等电阻性负载,IF IL,3) 频繁起动的电机,2) 单台电机,用于低压线路中的短路保护。,常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。,用于自动往复控制或限位保护等。,10.1.7 行程开关(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。,(a)外形图,行程开关的外形符号,可实现短路、过载、失压保护。,10.1.8 自动空气断路器(自动开关),锁钩,主触点 手动闭合,衔铁释放,自动空气断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。,在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。,电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：,1. 按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。,2. 控制线路由主电路(被控制负载所在电路) 和控制电路 (控制主电路状态)组成。,3. 属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和 触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同 的电路中，但必须标注相同的文字符号。,4. 所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下 的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。,5. 与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等) 在控 制电路中不画出。,分析和设计控制电路时应注意以下几点：,使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准 确可靠,必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。,主电路,控制电路,10.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路,1.电路,一、直接起动,控制电路,一、直接起动,电动机的保护,过载保护,短路保护,零压、欠压保护,主电路,控制电路,电动机的保护,短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘 损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产 生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通 常采用融断器 FU和过流继电器等。,欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至 是电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而 使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能 自动重新启动(亦称自起动)，易造成人身或设备 故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行 自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。,过载保护是为防止三相电动机在运行中电流 超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR 保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。,KM,合上开关Q,起动,2.控制原理,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮SB2 , KM线圈得电，,通电,转动,合上开关Q,2.控制原理,松开起动按钮SB2,利用自身辅助触头，维持线圈通电的作用称自锁,自锁,2.控制原理,主电路,FR,FU,Q,Q,转动,停车,2.控制原理,转动,停车,停转,去掉KM辅助触, 实现点动控制,二、即能长期工作又能点动的控制电路,按下起动按钮，电动机运转，松开起动按钮 ， 电动机停转。,点动按钮SB3的作用：,使接触器线圈KM通电； 使线圈KM不能自锁。,复合按钮,二、即能长期工作又能点动的控制电路,后闭合,先断开,按下SB3,闭合,电机运转,点动时：,自锁触点不起作用,带电,先断开,后闭合,断开,断电,二、即能长期工作又能点动的控制电路,松开SB3,二、即能长期工作又能点动的控制电路,松开SB3,电机停转,实现点动,用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。,KM1,FU,Q,KM2,M1,M2,3,3,.,SB,SB1,KM1,KM1,SB2,KM2,KM2,按SB1,通电,闭合,再按SB2,闭合,通电,闭合,闭合,1. 控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。,三、电机的顺序控制,.,.,.,.,M1 3,两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。,KM1,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR1,KM1,例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,起动：,得电,得电,闭合,闭合,SB,KM1,FR1,例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,停止：,断电,断电,断开,断开,10.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路,将电动机接到电源的任意两根联线对调一下， 即可使电动机反转。,需要用两个接触器来实现这一要求。 当正转接触器工作时，电动机正转； 当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任 意两根联线对调一下，电动机反转。,SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。,正反转的控制线路,3,M,FR,FU,正转触点,KMR,KMF,KMF,.,KMR,FR,Q,KMF,正转接触器,正转按钮,正反转控制电路必须保证正 转、反转接触器不能同时动作。,反转接触器,反转按钮,反转触点,按下SBF,SB,KMF,在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。,“联锁”触点,利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。,缺点： 改变转向时必须先按停止按 钮。,解决措施：在控制电路中加入机械连锁。,KMR,SBF,KMF,KMF,SBR,KMR,KMR,.,.,.,.,.,通电,断开,断电,闭合,利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。,鼠笼式电动机正反转的控制线路,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,当电机正转时， 按下反转按钮SBR,先断开,断电,闭合,通电,断开,闭合,闭合,电机反转,10.4 行程控制,自动往返运动：,1. 能正向运行也能 反向运行 2. 到位后能自动返 回,行程控制：,控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。,1.行程控制的基本原理,例：要求下图中的行车运动到A、B两处时能够自动停车。,主电路,返回,反向运行可同样分析,2.自动往复运动控制,行程开关采用复 合式开关。正向运 行停车的同时，自 动起动反向运行； 反之亦然。,措施,在前面要求基础上，到达A、B处能自动返回。,行程开关除用来控制电动 机正反转外，还可实现终端保护、自动循环、制动等各项要求,提示：,时间继电器,钟表式,空气式,电子式,阻容式 数字式,10.5 时间控制,时间继电器,时间继电器有通 电延时和断电延时两种,返回,时间继电器触点类型,断 电 式,常闭断电后 延时闭合,常开断电后 延时断开,通 电 式,瞬 时 动 作,延 时 动 作,常闭触点,常开触点,常开通电后 延时闭合,常闭通电后 延时断开,常闭触点,常开触点,1. Y 换接起动控制线路,Y接法,接法,通电,通电,通电,断电,通电延时 继电器,通电延 时断开,复合 按钮,起动过程：,按SB2,KM1通电,KM2断电,绕组Y接,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,常闭断开,常闭延时断开,电动机Y接起动,通电瞬 时闭合,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,松开SB2, 电机仍处于Y 接起动状态。,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,通电延时 继电器,通电延 时断开,KM1断电,常开断开,常闭闭合,当 KT 常闭触 点延时断开时,断电,复合 按钮,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,通电,通电,SB1,SB2,KT,KM1,KM3,KM2,KM3,KM1,KM1,KT,KM2,KT,KM2,通电,断电,通电延时 继电器,通电延 时断开,复合 按钮,断电,通电,断电,通电,电机接运行,2. 鼠笼式电动机能耗制动控制线路,断电延时 继电器,直流电源,断电延时断开,正常运行：,按SB2,常开闭合 自锁,常闭断开,KT通电, 常开闭合,KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间,断电延 时断开,通电,通电,断电,断电延时 继电器,KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间,通电,通电,断电,断电延 时断开,制动时：,按SB1,KM1主触点断开,常开断开,常闭闭合,断电,KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间,断电延 时断开,通电,断电,KM1接通电机电源 KM2接通直流电源制动开始 KT控制切断直流电源时间,常闭闭合,常开断开,KT触点断开,断电延 时断开,断电,正反转控制线路,下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中 有几处错误，请改正之。,例:试分析图示控制电路。 (1)指出两台电动机起动和停车的顺序； (2)说明有哪些保护环节； (3)比较M2与M1有何不同的功能。,解: (1)由主电路看是两台电动机的直接起动控制电路。具有短路(FU1和FU2实现）、过载(FRl和FR2实现)保护。 从控制电路看；在线圈KMl有电后，线圈KM2才可能有电，所以M1先起动M2才能起动。在KM2有电后，常开触点闭合，使SB1失去作用，M1不能停车。M2可借助SB5停车，然后M1才能停车。所以起动顺序是M1 M2，停车顺序是M2 Ml。 (2)保护环节：每台电机均有自己的短路、过载和失压保护环节。如Ml为FU1(短路)，FRl(过载)，KMl自锁触点(失压)。 (3)M2不仅能连续运行(按SB3)，还可实现点动(按SB4使KM2自锁失去作用)。,例：,设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求： 1. 小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动： 到A地后停1分钟等待装料，然后自动返回B地。 到B地后停1分钟等待卸料，然后自动返回A地。 2. 有过载和短路保护。,10.6 应用举例,返回,主电路,与电动机的正反转控制的主电路相同,热继电器过载保护,熔断器 短路保护,控制电路,STa 、STb 为 A、B 两处的 行程开关,KTa 、KTb 为 时间继电器,KMF,FR,KMR,SB1,KMF,STa,KMR,KMR,KMF,STb,KTa,结 束,第 10 章,