第五章低壓電器及線路

電氣控制基本知識常用低壓電器

常用控制線路電氣控制系統（繼電器控制系統）：用電器元件組裝起來進行控制的系統。。電器：根據外界信號和要求，手動或自動的接通或斷開電路，斷續或連續的改變電路參數，以達到對電路或非電對象的控制、切換、保護、檢測、變換和調節的電工器械。低壓電氣：工作在交流電1200V以下，直流電1500V以下的電器。(2)自動電器：有電磁鐵等動力機構，按照指令、信號或參數變化而自動動作，使工作電路接通和切斷，如接觸器、繼電器、自動開關等。低壓電器的分類1.電器按動作性質(1)非自動電器：沒有動力機構，依靠人力或其他外力來接通或切斷電路，如刀開關、轉換開關、行程開關等。(1)控制電器：用來控制電動機的啟動、反轉、調速、制動等動作，如磁力啟動器、接觸器、繼電器等。(2)保護電器：用來保護電動機，使其安全運行，以及保護生產機械使其不受損壞，如熔斷器、電流繼電器、熱繼電器等。(3)執行電器：用來操縱、帶動生產機械和支撐與保持機械裝置在固定位置上的一種執行元件，如電磁鐵、電磁離合器等。2.按用途分類低壓電器配電電器控制電器開關熔斷器斷路器接觸器繼電器起動器主令電器時間繼電器熱繼電器速度繼電器電流繼電器中間繼電器3.按控制對象分類電力拖動系統組成主電路：由電動機、（接通、斷開、控制電動機的）接觸器主觸點等電器元件組成。（電流大）控制電路：由接觸器線圈、繼電器等電器元件組成。（電流小）任務：根據給定的指令，依照自動控制系統的規律和具體的工藝要求對主電路進行控制。

電磁式電器的基本原理電器分檢測部分(電磁機構)和執行部分(觸頭)。組成：吸引線圈(交、直流)、鐵心、銜鐵觸頭(觸點)系統觸點接觸形式：點接觸、線接觸、面接觸接觸電阻理想情況：觸點閉合：接觸電阻為零。觸點斷開：接觸電阻無窮大。電弧與滅弧電弧產生：在觸點由閉合狀態過渡到斷開狀態的過程中產生的電弧。氣體自持放電形式之一，是一種帶電質點的急流。電弧特點：外部有白熾弧光，內部有很高的溫度和密度很大的電流。滅弧方法（1）迅速增大電弧長度使觸點間隙增加，電場強度降低，同時散熱面積增加，降低電弧溫度（2）冷卻使電弧與冷卻介質接觸，帶走電弧熱量滅弧方法電動力滅弧(小容量交流接觸器)滅弧柵滅弧磁吹式滅弧裝置滅弧罩滅弧非自動控制電器考慮到電機較大的起動電流，刀閘的額定電流值一般：（3~5)倍異步電機額定電流圖形符號QG(Q)1.刀閘開關結構最簡單，應用最廣泛的手控電器。用于低壓電路不頻繁動作。圖形符號：主電路中同刀開關，控制電路同萬能轉換開關2.轉換開關小電流的情況下用來作為線路的接通、斷開和換接控制，又稱組合開關。結構緊湊，操作時用手擰轉，操作方便、省力。在機床電氣設備中，主要作為電源引入開關；或直接用于控制非頻繁起動和停止的小容量異步電動機。文字符號：QB自動控制電器1.接觸器接觸器是在外界輸人信號下能夠自動地接通或斷開帶有負載的主電路(如電動機)的自動控制電器。優點：適用于頻繁操作，并具有低壓釋放的保護性能、工作可靠、壽命長和體積小等。

根據主觸頭所接回路的電流種類：交流接觸器直流接觸器線圈鐵芯銜鐵主觸點彈簧輔助觸點M3~電機動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源~380~~1)接觸器結構M3~動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源~220~380~~2)接觸器有關符號：接觸器線圈接觸器主觸點－－用于主電路（電流大，需加滅弧裝置）常開常閉接觸器輔助觸點－－用于控制電路(電流小，無需加滅弧裝置）接觸器控制對象：電動機及其它電力負載接觸器技術指標：額定工作電壓、電流、觸點數目等。文字符號：KM簡單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持停止按鈕起動按鈕特點：小電流控制大電流。自保持KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起動按鈕停車按鈕KM2.繼電器繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區別在于，觸發器的主觸點可以通過大電流，而繼電器的觸點只能通過小電流。所以，繼電器只能用于控制電路中。中間繼電器電壓繼電器電流繼電器時間繼電器（具有延時功能）熱繼電器（做過載保護）速度繼電器繼電器類型：繼電器實質上是一種傳遞信號的電器,它可根據輸人的信號達到不同的控制目的。繼電器接觸器相同點：觸點用來控制電路的通斷區別：控制場合輸入信號不同功能不同應正確選用繼電器或接觸器(1)

控制場合不同接觸器：用來控制大電流的電路負載主電路大容量控制電路繼電器：用于控制電路中（小電流控制）不能直接帶負載不設滅弧裝置(2)輸入信號不同繼電器：*對各種物理量作出反應*作為保護電器接觸器：*在一定的電壓信號下動作(3)功能不同繼電器：用于反映控制信號進行信號的傳遞轉換放大控制觸點數量較多接觸器：大電流的開關電器特點：觸頭多、觸點承受的電流較大(額定電流5A～10A)、動作靈敏(動作時間小于0.05s)等。第一，用作中間傳遞信號；1）中間繼電器中間繼電器本質上是電壓繼電器。用途:第二，用作同時控制多條線路。符號：線圈K觸點KK欠(零)電壓繼電器：當控制線路電壓過低，使控制系統不能正常工作,此時利用欠電壓繼電器電壓過低時動作，使控制系統或電動機脫離不正常的工作狀態，這種保護稱欠壓保護。2）電壓繼電器電壓繼電器是根據電壓信號動作的過電壓繼電器：當控制線路出現超過允許的正常電壓時，繼電器動作而控制切換電器(接觸器)，使電動機等停止工作，以保護電氣設備不致因過高的電壓而損壞。U>U<KV如在直流電動機的電路中，當勵磁電流過小時，電流繼電器的觸頭便打開，從而控制接觸器以切除電動機的電源，防止電動機因轉速過高或電樞電流過大而損壞，具有這種性質的繼電器叫欠電流繼電器。3）電流繼電器電流繼電器是根據電流信號而動作的。為了防止電動機短路或過大的電樞電流(如嚴重過載)而損壞電動機，就要采用過電流繼電器。I>I<KA熔斷器和過電流繼電器只能保護電動機不超過允許最大電流，不能反映電動機的發熱狀況，而電動機短時過載是允許的，但長期過載時電動機就要發熱，因此，必須采用熱繼電器進行保護。4）熱繼電器熱繼電器是根據控制對象的溫度變化來控制電流流通的繼電器，是利用電流的熱效應而動作的電器。它主要用來保護電動機的過載.反映溫度信號，設有感應部分——發熱元件與雙金屬片;控制電流流通，設有執行部分——觸點。發熱元件熱繼電器結構：I常閉觸頭雙金屬片工作原理：

發熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開。扣板熱繼電器的符號發熱元件串聯在主電路中串聯在控制電路中常閉觸頭FRFR熱繼電器有熱慣性，大電流出現時它不能立即動作，不能用作短路保護。主令電器主令電器主要用來切換控制線路。按鈕是一種專門發號施令的電器，用以接通或斷開控制回路中的電流。按鈕開關萬能轉換開關主令控制器1.按鈕

控制按鈕常開(動合)按鈕電路符號常閉(動斷)按鈕電路符號復合按鈕電路符號SBSBSB2.主令控制器與萬能轉換開關主令控制器與萬能轉換開關廣泛應用在控制線路中，以滿足需要多聯鎖的電力拖動系統的要求。主令控制器SL萬能轉換開關SO文字符號萬能轉換開關圖形符號和主令控制器類似圖形符號經濟鈕

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萬能轉換開關

C型圓鈕

控制按鈕萬能轉換開關主令控制器行程開關接近開關執行電器1.電磁鐵把電磁能轉換為機械能的電器。這里介紹的電磁鐵是指將電流信號轉換成機械位移的執行電器。2.電磁離合器—電磁連軸器傳遞扭矩3.電磁夾具

電磁工作臺，常用于磨床。繼電器與接觸器的常用基本線路

繼電器與接觸器自動控制線路的構成繪制原理圖的一般原則：1主回路在左，控制回路在右。2電路或元件按功能布置左右，上下。3統一電器元件可分開畫，但必須用同一文字符號表明。4元件都應該在非上電或不工作狀態下。5電器線圈或電阻盡量放在各行的一邊。6對循環運動機構，繪出工作循環圖。繪制原理圖的一般原則：電機起動、停車（點動、連續運行、多地點控制、順序控制等）電機正反轉控制

基本控制環節1.啟動控制線路及保護裝置1）啟動控制線路

電動機連續運行自保持KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起動按鈕停車按鈕KM2）保護裝置電動機保護的類型：失壓保護：采用繼電器、接觸器控制短路保護：熔斷器、過電流繼電器、自動空氣斷路器過載保護：熱繼電器直流電機零勵磁保護：欠電流繼電器短路保護選擇熔體額定電流（）時，必須躲開起動電流，但對短路電流仍能起保護作用。方法1：加熔斷器。異步電動機的起動電流（Ist）約為額定電流（IN）的（5~7）倍。

當通過熔斷器的電流超過一定數值并經過一定的時間后，電流在熔體上產生的熱量使熔體某處熔化而分斷電路，從而保護了電路和設備電路符號FU安秒特性瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器有填料式熔斷器無填料密封式熔斷器快速熔斷器自恢復熔斷器作用：可實現短路、過載、失壓保護。

自動空氣斷路器（自動開關）結構：過流脫扣器欠壓脫扣器工作原理：過流時，過流脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源；欠壓時，欠壓脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源。11.欠電壓脫扣器12、13.雙金屬片及其加熱元件過載脫扣器自動空氣斷路器原理圖1、9.彈簧2.觸點3.鎖扣4.搭鉤5.軸6.過電流脫扣器7.杠桿8、10.銜鐵(1)組合型接線端子；(2)用于過載保護的熱雙金屬片；(3)用于短路保護的電磁脫扣器；(4)機械鎖定和手柄裝置；(5)觸頭系統；(6)快速滅弧系統；(7)外殼和卡軌部件。QF

過載保護KMSB1KMSB2FR電機工作時，若因負載過重而使電流增大，但又比短路電流小。此時熔斷器起不了保護作用，應加熱繼電器，進行過載保護。M3~ABCKMFUQSFR熱繼電器的熱元件熱繼電器觸頭方法：加熱繼電器。c失壓保護

采用繼電器、接觸器控制后，電源電壓<85%時，接觸器觸頭自動斷開，可避免燒壞電機；另外，在電源停電后突然再來電時，可避免電機自動起動而傷人。方法：采用接觸器控制。M3~ABCKMFUQS主電路A'C'KMSB1KMSB2控制電路A'C'線圈電壓2電機的正反轉控制KMFKMFSB1SBFFRKMRM3~ABCKMFFUQSFR

該電路必須先停車才能由正轉到反轉或由反轉到正轉。SBF和SBR不能同時按下，否則會造成短路！操作過程：SBF正轉SBR反轉停車SB1正轉KMRKMRSBR電機的正反轉控制—加互鎖互鎖作用：正轉時，SBR不起作用；反轉時，SBF不起作用。從而避免兩觸發器同時工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRM3~ABCKMFFUQSFRKMRSBR互鎖KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR電機的正反轉控制—雙重互鎖KMRM3~ABCKMFFUQSFR電器互鎖機械互鎖雙保險機械互鎖（復合按鈕）電器互鎖（互鎖觸頭）1)異步機的直接起動M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB3、點動控制動作過程觸頭（KM）打開按鈕松開線圈（KM）斷電

電機停轉。觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB）

線圈（KM）通電電機轉動；控制電路主電路QSFRM3~ABCKMFU方法一：用復合按鈕。2)點動+連續運行SB3：點動SB2：連續運行控制關系該電路缺點：動作不夠可靠。KMSB1KMSB2FRSB3主電路控制電路SBKSB1KSB2FRKMKM3~ABCKMFU方法二：加中間繼電器（KA）。控制關系SB：點動SB2：連續運行FR2)點動+連續運行

以下控制電路能否實現即能點動、又能連續運行思考不能點動！KMSB1KMSB2FRSB

生產機械中常用的幾種自動控制方法

(1)根據工作機械的運動行程來控制.(4)利用電動機主電路的電流來控制;(3)利用電動機的速度來控制;(2)根據一定時間間隔來控制;1.按行程的自動控制用作電路的限位保護、行程控制、自動切換等。結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。常開（動合）觸頭電路符號常閉（動斷）觸頭電路符號STST1)行程開關復合觸頭行程控制

行程控制實質為電機的正反轉控制，只是在行程的終端要加限位開關。正程逆程BAKMRM3~ABCKMFFUQSFR（1）行程控制電路正程限位開關STASTB逆程至右極端位置撞開STA

動作過程SB2正向運行電機停車（反向運行同樣分析）

控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2SB3KMRKMRKMF限位開關STASTB(2)行程控制--自動往復運動正程逆程電機工作要求：1.能正向運行也能反向運行

2.到位后能自動返回電機STaSTb自動往復運動控制電路

限位開關采用復合式開關。正向運行停車的同時，自動起動反向運行；反之亦然。關鍵措施KMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb1)時間繼電器定時類型：晶體管式空氣式電動式按時間的自動控制電磁式a.空氣式時間繼電器的工作原理常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開線圈銜鐵常閉觸頭常開觸頭線圈通電銜鐵吸合（向下）連桿動作觸頭動作動作過程得電延時b.時間繼電器觸頭類型斷電式常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通電式瞬時動作延時動作常閉觸點常開觸點常開通電后延