3．1常用低壓電器用于接通和斷開電路以及對電路或用電設備進行控制、調節(jié)、切換、檢測和保護的電氣元件稱為電器。工作在交流電壓1

200

V或直流電壓1

500

V以下的電器屬于低壓電器。機電傳動斷續(xù)控制系統中常用低壓電器的類型有：

1)執(zhí)行電器--接受控制電路發(fā)出的開關信號，接通或斷開電動機主電路以及直接產生生產機械所需機械動作的電器。檢測電器--將電的或非電的模擬量轉換為開關量的電器。控制電器--實現開關量邏輯運算及延時、記數的電器。保護電器--在線路發(fā)生故障，或者設備的工作狀況超過規(guī)定的范圍時，能及時分斷電路的電器。

牛牛文庫文檔分享13.1.1

執(zhí)行電器執(zhí)行電器以電磁式為主，常用的有接觸器、電磁鐵、電磁離合器等。1．電磁鐵電磁鐵是將電磁能轉換為機械能的電器元件。廣泛應用于機械制動、牽引及流體傳動中的換向閥。它也是電磁離合器、接觸器和繼電器的主要組成部分。a)交流電磁鐵b)直流電磁鐵電磁鐵的工作特性

牛牛文庫文檔分享直流電磁鐵的特點直流電磁鐵的線圈電流與銜鐵位置無關，但電磁吸力與氣隙長度關系很大，所以，銜鐵工作行程不能很大，由于線圈電感大，線圈斷時會產生過高的自感電勢，故使用時要采取措施消除自感電勢（常在線圈兩端并聯一個二極管或電阻）。直流

電磁鐵的工作可靠性好、動作平衡、壽命比交流電磁鐵長，它適用于運用頻繁或

工作平衡可靠的執(zhí)行機構。常用的直流電磁鐵有：MZZ1A、MZZ2S

系列直流制

動電磁鐵和MW1、MW2

系列起重電磁鐵。采用電磁鐵制動電動機的機械制動方法，對于經常制動和慣性較大的機械系統來說，應用得非常廣泛。常稱為電磁抱閘制動。起重電磁鐵可以起重各種鋼鐵、分散的鋼砂等磁性物體，如MW1-45

型直流起重電磁鐵在起重鋼板時起重力可達到4.4×105N。選用電磁鐵時，應根據機械所要求的牽引力、工作行程、通電持續(xù)率、操作頻率等來選。

牛牛文庫文檔分享33．1．1執(zhí)行電器2．電磁離合器電磁離合器是利用表面摩擦或電磁感應來傳遞兩個轉動體間轉矩的執(zhí)行電器。由于能夠實現遠距離操縱，控制能量小，便于實現機床自動化，同時動作快，結構簡單，因此，獲得了廣泛的應用。常用的電磁離合器有摩擦片式電磁離合器，摩擦粉末離合器，電磁轉差離合器。除上述利用摩擦原理制成的電磁離合器外，尚有利用電磁感應原理制成的電磁轉差離合器（又稱滑差離合器）。多片式電磁離合器的摩擦片電磁粉末離合器

牛牛文庫文檔分享43.接觸器接觸器是一種用于接通和斷開交、直流主電路及大容量控制電路的自動切換電器。其主要控制對象是電動機，也可用于控制電熱器等電力負載，應用十分廣泛。接觸器的主觸點用于通斷主電路，輔助觸點用于通短電流較小的控制電路。根據主觸頭所接回路的電流種類，接觸器分為交流和直流兩種。

牛牛文庫文檔分享53．1．2檢測電器檢測電器的作用是將模擬量轉換為開關量。模擬量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、行程、速度、壓力等非電量。1．按鈕開關按鈕開關是廣泛用于控制電路的主令電器，用以發(fā)出接通或斷開的控制信號。按鈕開關由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸點和外殼等組成。

牛牛文庫文檔分享63．1．2檢測電器2．行程開關行程開關又稱限位開關，是利用機械運動部件的碰撞將運動位置信號變換為電路的通斷信號的主令電器。可實現行程控制及極限位置的保護。行程開關的工作原理和按鈕開關類似，其結構可分為直動式、滾輪式和微動式三種。

牛牛文庫文檔分享73．1．2檢測電器83．電流及電壓繼電器電流及電壓繼電器屬于電磁式繼電器，其動作原理與接觸器基本相同。主要由電磁機構和觸點系統組成，因為繼電器無須分斷大電流電路，故觸點均用無滅弧裝置的橋式觸頭。電流繼電器可分為過電流繼電器和欠電流繼電器：過電流繼電器是線圈電流高于整定值而動作欠電流繼電器是線圈電流低于整定值而動作。電壓繼電器是反映電路中電壓的變化，其線圈并聯在被測電路中，故線圈匝數較多，導線較細。電流繼電器類似也分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器兩類，主要用在保護電路中。

牛牛文庫文檔分享3．1．2檢測電器電磁式繼電器的典型結構9

牛牛文庫文檔分享4．速度繼電器速度繼電器主要用于籠型異步電動機的反接制動。其結構主要由轉子、定子和觸點三部分組成。速度繼電器轉軸1與電動機同軸連接，當電動機轉動時，帶動永久磁鐵2一起轉動，定子繞組4切割磁場產生感應電動勢與電流。此電流和旋轉磁場作用產生電磁轉矩，使定子3朝著轉子轉動方向偏擺，通過擺桿5推動簧片6使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。當電動機轉速下降到一定值時，電磁轉矩減小，簧片的反作用力使觸點復位。

牛牛文庫文檔分享101一轉軸；2一轉子磁極；3一定子；4一定子籠型繞組；5一擺桿；6一簧片；7一動觸點；

8一動合觸點；9一動斷觸點3．1．3

控制電器在傳統斷續(xù)控制系統中，對開關量的邏輯運算、延時、計數等功能主要依靠各類控制繼電器來完成。中間繼電器（KA）中間繼電器也是一種電壓繼電器，只是無需調整動作參數。線圈接通額定電壓，電磁機構即動作，線圈斷電，電磁機構即復位。中間繼電器的主要用途是進行電路的邏輯控制或實現觸點轉換與擴展，因而觸點對數比較多。時間繼電器（KT）時間繼電器就是一種能夠實現觸點延時通斷的自動控制電器。有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等。

牛牛文庫文檔分享11（1）空氣阻尼式時間繼電器

牛牛文庫文檔分享12空氣阻尼式時間繼電器的優(yōu)點是延時范圍大、結構簡單、壽命長、價格便宜，缺點是延時誤差大(±lO％～±20％)。(2)晶體管式時間繼電器晶體管式時間繼電器具有延時范圍廣、精度度、體積小、調節(jié)方便和使用壽命長等優(yōu)點，已逐步取代機電式時間

繼電器。

牛牛文庫文檔分享133．1．4保護電器保護電器的作用就是在線路發(fā)生故障或者設備的工作狀態(tài)超過一定的允許范圍時，及時斷開電路，保證人身安全，保護生產設備。1.熱繼電器熱繼電器是根據電流通過發(fā)熱元件所產生的熱量，使雙金屬片受熱彎曲而推動機構動作的一種電器。它主要用于電動機的過載、斷相及電流不平衡的保護。

牛牛文庫文檔分享142．熔斷器熔斷器是一種結構簡單，卻十分有效的保護電器。它串接在線路中，當電路嚴重過載或發(fā)生短路故障時熔體熔化，分斷電路，起到保護作用。熔體是熔斷器的核心部分，熔體材料基本上分為兩類：一類由鉛、鋅、錫及錫鉛合金等低熔點金屬制成，主要用于小電流電路；另一類由銀或銅等較高熔點金屬制成，用于大電流電路。在小電流電路中，熔體為絲狀。熔絲直徑分成若干等級。在大電流電路中，熔體為不同截面尺寸的金屬片。熔斷器主要特性為“安秒特性"，即熔體的熔斷電流I與熔斷時間t之間關系曲線熔斷器常見結構有：1)插入式2)螺旋式3)封閉管式熔斷器的圖形和文字符號

牛牛文庫文檔分享3．低壓斷路器低壓斷路器又名自動開關，是一種用于自動切斷電路故障的電器。常用作低壓配電的總電源開關，同時也可作為電動機主電路的短路、過載和欠電壓保護開關。低壓斷路器主要由觸點系統、操作機構、各種脫扣器和滅弧裝置等組成。

牛牛文庫文檔分享163．2

電動機的啟、制動控制電路及啟、制動設備的計算機械設備的繼電接觸電氣控

制電路是由各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關及電動

機和其它電器組成的。用來實現

對電力拖動系統的起動、換向、

制動及調速等運行性能的控制和

對拖動系統的保護，以滿足機電

傳動控制的需要。

牛牛文庫文檔分享173．2．1電氣控制原理圖

牛牛文庫文檔分享電氣設備圖紙有三類。即電氣控制原理圖、電氣設備位置圖和電氣設備接線圖。電氣控制原理圖是用各種電器符號連接起來描繪全部或部分電氣設備工作原理的。電氣設備位置圖表示各種電氣設備在機械設備和電氣控制柜中的實際安裝位置，以便機電設備的制造、安裝及維修。電氣設備接線圖表示各電氣元件之間的實際接線情況，是用于安裝接線、檢查維修和施工的。國家最新標準是GB／T4728—1984，1985《電氣圖用圖形符號》、GB／I、7159—1987《電氣技術中的文字符號制18定通則》。3．2．1電氣控制原理圖電氣控制原理圖繪制原則：應將電源電路、主電路、控制電路和信號電路分開繪制。同一電氣元件的各個部件按其在電路中所起的作用，它的圖形符號可以不畫在一起，但代表同一元件的文字符號必須相同。電器的線圈、信號燈等耗能元件直接與下水平電源線聯接。所有電器觸點均按沒有通電或沒有外力作用的狀態(tài)繪制，行程開關均按擋塊碰撞前的狀態(tài)繪制。為便于檢修線路和方便閱讀，原理圖分為若干個圖區(qū)并用阿拉伯數字編號，處在原理圖下部。(6)每個接觸器線圈的文字符號下面有兩條豎直線分成左、中、右三欄，欄中寫有受其控制而動作的觸點所處圖區(qū)數字。

牛牛文庫文檔分享19某普通機床的電氣控制電路

牛牛文庫文檔分享3．2．2

繼電器——接觸器自動控制的基本線路1.起動控制電路1）全壓起動控制電路對于小容量籠型異步電動機或變壓器允許的情況下，籠型異步電動機可采用全壓直接起動。

牛牛文庫文檔分享3．2．2

繼電器——接觸器自動控制的基本線路2）減壓起動控制電路若直接起動的條件不滿足，必須采取降壓起動的措施。常用的降壓起動方法有定子繞組串電阻、Y一△降壓、串自耦變壓器等①定子繞組串電阻降壓起動控制電路起動電阻R可通過以下近似公式計算：式中：為未串電阻前起動電流，單位為A，一般，=(4～7)；為串聯電阻后的起動電流，單位為A，一般=(2～3)；為電動機的額定電流，單位為A。若是起動電阻僅在電動機的兩相定子繞組中串聯時，選用的起動電阻應為上述計算值的1．5倍。

牛牛文庫文檔分享223．2．2

繼電器——接觸器自動控制的基本線路②Y一△降壓起動控制線路Y一△降壓起動適用于正常工作時定子繞組作三角形聯結的電動機。由于方法簡便且經濟，所以使用較普遍，但起動轉矩只有全壓起動的1／3，故只適用于空載或輕載起動。Y一△起動控制線路如圖3.28所示。

牛牛文庫文檔分享233．2．2

繼電器——接觸器自動控制的基本線路正反向運行控制電路若將接至電動機三相電源進線中任意兩相對調接線，即可達到反轉的目的，常用的電動機正反轉控制電路有以下幾種1）接觸器互鎖正反轉控制電路

牛牛文庫文檔分享243．2．2

繼電器——接觸器自動控制的基本線路2）自動往復循環(huán)控制電路利用生產機械運動的行程來控制其自動往返的方法叫自動往復循環(huán)控制，它是通過位置開關來實現的。圖中位置開關ST3和STT4安裝在工作臺往復運動的極限位置上，以防止位置開關STl和ST2失靈，工作臺繼續(xù)運動不停止而造成事故。

牛牛文庫文檔分享3.制動控制電路1）反接制動控制電路當電源電壓為380

V時，若要限制反接制動電流，則三相電路每相應串入的反接制動電阻R的阻值估算如下：

若使反接制動電流時，每相串接電阻R的阻值可取為如果反接制動只在兩相中串接電阻，該電阻值應略大些，分別取上述電阻值的1．5倍。反接制動電阻的功率為

牛牛文庫文檔分享262）能耗制動控制電路能耗制動的方法就是在電動機脫離三相交流電源后，在定子

繞組中加入一個直流電源，以產生一個恒定磁場，慣性運轉

的轉子繞組切割磁場而產生制動轉矩使電動機迅速制動停轉。能耗制動所需的直流電壓和直流電流可分別用下式計算

牛牛文庫文檔分享274.雙速電動機控制電路一般的電動機只有一種轉速，但有些生產設備為了實現多級變速同時又不使機械變速機構過分復雜往往采用雙速或三速電動機，最常用的是雙速電動機。圖3.33所示為雙速電動機控制電路，可實現電動機繞組三角形與雙Y形聯結及相互轉換，即實現高低速變換。

牛牛文庫文檔分享285、其它基本控制電路1）點動控制按下起動按鈕再抬起后，電動機若連續(xù)運轉，此即所謂長動。而按下按鈕時電動機運轉工作，手放開按鈕后電動機即停止工作，稱為點動。機床的試車調整及刀架、橫梁、立柱的快速移動時是需要點動操作的。

牛牛文庫文檔分享292）多點控制較大型的設備，為了操作方便，常要求能在多個地點進行起停控制。方法是將分散在各操作按鈕站的起動按鈕引線并聯，停止按鈕引線串聯即可。圖3.35

a)為三處起停的控制電路。對于大型設備，為了保證操作安全，要求幾個操作者同時按下起動按鈕后才能起動工作，如圖3.35

b)所示。

牛牛文庫文檔分享303）互鎖與聯鎖控制31互鎖互鎖控制是設備控制中的重要環(huán)節(jié)。圖中的KMl和KM2的兩個動斷觸點通常叫做“互鎖"觸點。在電動機正反轉控制電路中常用這種互鎖，防止電源短路。這實際上也是一種保護環(huán)節(jié)。

牛牛文庫文檔分享聯鎖控制在設備控制電路中，經常要求電動機有順序的起動，如某些機床主軸必須在油泵工作后才能工作；龍門刨床工作臺移動時，導軌內也必須有足夠的潤滑油；在銑床的主軸旋轉后，工作臺方可移動，都要求有聯鎖關系。

牛牛文庫文檔分享323．3電動機的保護設備電氣控制系統要長期的無故障的運行，還必須有各種保護措施，否則會造成電動機、電網、電氣設備事故或危及人身安全。保護環(huán)節(jié)是所有電氣控制系統不可缺少的組成部分。電氣控制系統中常用的保護環(huán)節(jié)有過載保護、短路保護，零壓和欠壓保護以及弱磁保護等。

牛牛文庫文檔分享333．3電動機的保護1．短路保護常用的短路保護電器有熔斷器和自動開關。1)熔斷器保護熔斷器比較適合于對動作準確度和自動化程度要求較差的系統中，如小容量的籠型電動機，一般的普通交流電源等。在發(fā)生短路時，很可能發(fā)生一相熔斷器熔斷，造成單相運行。2)自動開關保護自動開關在發(fā)生短路時可將三相電路同時切斷。由于自動開關結構復雜，操作頻率低，因而廣泛用于控制要求較高的場合。

牛牛文庫文檔分享342．過載保護

牛牛文庫文檔分享電動機長期超載運行，繞組溫升超過其允許值，電機的絕緣材料就要變脆，壽命降低，嚴重時將使電機損壞。過載電流越大，達到允許溫升的時間就越短。常用的過載保護電器是熱繼電器，熱繼電器可以滿足這樣的要求：當電動機為額定電流時，電機為額定溫升，熱繼電器不動作，在過載電流較大時，熱繼電器則經過較短時間就會動作。由于熱慣性原因，熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作，所以在用熱繼電器作過載保護的同時，還必須設有短路保護。并且選作短路保護的熔斷35器熔體的額定電流不應超過4倍熱繼電器發(fā)熱元件額定電流。3．零壓與欠壓保護36當電動機正常運行時，如果電源電壓因某種原因消失，那么在電源電壓恢復時，電動機就將自行起動，這就可能造成生產設備損壞，甚至造成人身事故。為了防止電壓恢復時電動機自動起動的保護叫“零壓保護"。當電動機正常運行時，電源電壓過分地降低將會引起一些電器釋放，造成控制電路不正常工作，可能產生事故；電源電壓過分降低也會引起電動機轉速下降甚至停轉。因此需要在電源電壓降到一定值以下時將電源切斷，這就是“欠壓保護"。一般常用電磁式電壓繼電器實現欠壓保護。而利用按鈕的自動回復作用和接觸器的自鎖作用，可不必另加設零壓保護繼電器帶有自鎖環(huán)節(jié)的電路本身已兼?zhèn)淞肆銐罕Ｗo環(huán)節(jié)

牛牛文庫文檔分享4．過流保護37過電流保護廣泛用于直流電動機或繞線型異步電動機，對于三相籠型異步電動機，一般不采用過流保護而采用短路保護。過流往往是由于不正確的起動和過大的負載轉矩引起的，一般比短路電流要小。在電動機運行中產生過電流要比發(fā)生短路電流的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉起制動的重復短時工作制的電動機中更是如此。直流電動機和繞線型異步電動機線路中過電流繼電器也起短路保護作用，一般過電流的動作值為起動電流的1．2倍左右。

牛牛文庫文檔分享3．4

繼電——接觸器控制電路的設計方法電氣控制線路的設計方法一般有兩種；

1）一般設計法2）邏輯設計法。

牛牛文庫文檔分享383．4繼電——接觸器控制電路的設計方法39一般設計法又稱經驗設計法，是根據生產工藝要求，利

用各種典型的線路環(huán)節(jié)組合設計而成。這種設計方法比

較簡單，但要求設計人員必須熟悉大量的控制線路，具

有豐富的設計經驗。在設計過程中往往需要經過反復修

改，即使這樣設計出來的線路可能不是最簡、最佳方案。邏輯設計法是根據生產工藝的要求，利用邏輯代數來分析、設計線路的。用這種方法設計的線路比較合理，特別適合完成較復雜的生產工藝所要求的控制線路。但是邏輯設計法難度較大，不易掌握。這里僅介紹一般設計法。

牛牛文庫文檔分享3．3電動機的保護40用一般設計方法設計控制線路時的設計思路和應注意的幾個原則如下：1．用一般設計方法設計控制線路時的設計思路應最大限度地了解生產機械和工藝對電氣控制線路的要求。根據工藝要求和工作程序，逐一畫出運動部件或執(zhí)行元件的控制電路。根據控制要求將手動與自動選擇、點動控制、各種保護環(huán)節(jié)等分別接入線路。線路完善，簡化線路，去除多余線路和觸點。選擇電器件，確定動作整定值。設計接線圖，編寫設計文件。

牛牛文庫文檔分享3．3電動機的保護41用一般設計方法設計控制線路時的設計原則：在滿足生產要求的前提下，應力求簡單、經濟。盡量選用標準、常用或經過實際考驗過的線路和環(huán)節(jié)。減少連接導線的數量和長度。盡量縮減電器的數量，采用標準件，并盡可能選用相同型號。應減少不必要的觸點以簡化線路，這樣也可以提高可靠性。在簡化過程中，主要著眼于同類性質的合力，同時應注意觸點的額定電流是否允許。5）控制線路在工作時，除必要的電器必須通電外，其余的盡量不通電以節(jié)約能源

牛牛文庫文檔分享3．保證控制線路工作的可靠和安全應盡量選用機械和電器壽命長、結構堅實、動作可靠、抗干擾性能好的電器。同時應注意以下幾點：設計電路時，應正確連接電器的線圈。在交流控制電路中不能串聯接入兩個電器的線圈。在控制線路中應避免出現寄生電路。在線路中盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器的控制電路。設計的線路應能適應所在電網的情況。根據電網容量的大小、電壓、頻率的波動范圍以及允許的沖擊電流數值等決定電動機的起動方式是直接起動還是減壓起動。在線路中采用小容量繼電器的觸點來控制大容量接觸器的線圈時，要計算繼電器觸點斷開和接通容量是否足夠。如果不夠，必須加小容量接觸器或中間繼電器，否則工作不可靠。在控制線路中充分考慮各種聯鎖關系以及各種必要的保護環(huán)節(jié)，以避免因誤操作而發(fā)生事故。

牛牛文庫文檔分享423．5機床控制電路舉例C650一2型普通車床控制電路車床在金屬切削機床這類機械設備中所占比例最大，應用也最廣泛，它能夠車削外圓、內孔、端面、螺紋，并可用鉆頭、鉸刀等刀具進行鉆孔、鏜孔等加工。

牛牛文庫文檔分享433．5機床控制電路舉例441)主電路該車床共有三臺籠型三相異步電動機。M1為主電動機，功率20

kW。它可以由接觸器KM1、KM2實現正、反轉，并能停車制動。為限制制動電流，定子繞組中串有電阻R，并由KM3控制其是否接入。FUl熔斷器為M1短路保護，FR1熱繼電器為其過載保護、電流表PA用以監(jiān)視其工作電流。M2為冷卻泵電動機，功率150

W，由KM4接觸器起動，

FR2為其過載保護。M3為快速移動電動機，功率1．7kW，拖動溜板箱快速移動，KM5為其起動接觸器，M3因短時工作故不設過載保護。

牛牛文庫文檔分享3．5機床控制電路舉例452)控制電路(1)主電動機的正、反轉控制由圖可知，按鈕SB2、SB3分別為主電動機M1的正、反轉控制按鈕。按下反向起動按鈕SB3，反向起動過程與正向起動類似。(2)主電動機的點動控制按下點動按鈕SBl不松手，KMI。線圈得電主觸點閉合，M1主電動機定子繞組串人電阻R起動。此時由于中間繼電器KA未通電，盡管

KMl輔助觸點(1

3—17)閉合，但并不能實現自鎖，故當手抬開后KMI．線圈隨即斷電，主電動機M1停轉。

牛牛文庫文檔分享3．5機床控制電路舉例462)控制電路(3)主電動機的反接制動控制該車床當主電動機正轉或反轉按下停止按鈕時都能反接制動。若正轉時停車，按下停止按鈕SB，所有控制電器線圈斷電。KMl．、

KM3的主觸點斷開，這時電阻尺接人限制了制動電流。中間繼電器

KA的動斷觸點(5—17)閉合，由于此時速度繼電器正轉動合觸點

KSl(17—23)閉合，當松開停止按鈕SB時，KMl的常閉觸頭(23—25)已閉合，KM2線圈通電吸合，將主電動機M1的電源反接，實現反接制動。當轉速接近零(小于40r／min)時，KS的動合觸點(17—23)斷開，KM2線圈斷電制動結束。反轉停車時的反接制動過程類似。

牛牛文庫文檔分享3．5機床控制電路舉例472)控制電路(4)刀架快速移動和冷卻泵控制轉動刀架手柄，壓下行程開關SQ，其常開觸點(8—33)閉合，接觸器KM5線圈通電吸合，電動機M3起動運轉，刀架快速移動。冷卻泵電動機M2的起