第10章 继电接触控制系统 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 10.1 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 10.4 行程控制 10.5 时间控制

第10章 继电接触控制系统 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。 第10章 继电接触控制系统 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。 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。 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。

11.0 常用控制电器 10.1.1 组合开关 组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装 在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动 11.0 常用控制电器 10.1.1 组合开关 组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装 在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动 转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线 路、不同联接方式的转换。图11.1.1为用转换开关 实现三相电动机起停控制的接线图。 转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利 于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一 般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。

M 3~ 图 10.1.1 用组合开关起停电动机的接线图

10.1.2 按钮(手动切换电器) 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。 (b) 结构 (a) 外形图 常闭触点 常开触点 (a) 外形图 (b) 结构 按钮开关的外形和符号

按钮帽 4 SB 结 构 符 号 名 称 常闭按钮 (停止按钮) 常开按钮 (起动按钮) 复合按钮 1 2 3 复位弹簧 支柱连杆 常闭静触头 桥式静触头 常开静触头 外壳 动画

10.1.3 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 交流接触器的外形与结构

~ 10. 1.3 接触器 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。 电源 常开 线圈 常闭 辅助触点 主触点 电机 弹簧 铁心 衔铁 M 10. 1.3 接触器 用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。 ~ M 3~ 电源 弹簧 常开 线圈 常闭 铁心 衔铁 辅助触点 主触点 电机 动画

常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。 接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。 线圈 KM 符号 动合(常开)主触点 KM 用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧 装置) KM 动合(常开)辅助触点 动断(常闭)辅助触点 用于控制电路流过的小电流 (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 常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。 接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。 如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、 120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。

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； 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：可用于过载或过载保护， 电压继电器：主要作为欠压、失压保护。

2. 中间继电器 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。 中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控 制线路。 (b) 符号 KA 线圈 常开触头 常闭触头 中间继电器外形与符号 (a) 外形

3. 时间继电器 + 是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制 (1)直流电磁式 时间继电器 3. 时间继电器 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。 是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制 (1)直流电磁式 时间继电器 衔铁 + 阻尼铜套 直流电磁式结构图

(2) 空气式延时继电器 a) 通电延时继电器 KT 线圈 通电延时闭合 常开触点 通电延时断开 常闭触点 (a) 外形 (2) 空气式延时继电器 a) 通电延时继电器 KT 线圈 通电延时闭合 常开触点 通电延时断开 常闭触点 (a) 外形 b) 断电延时继电器 延时继电器的外形与结构 KT 线圈 (b)符号 断电延时断开 常开触点 断电延时闭合 常闭触点

(2) 空气式时间继电器 工作原理 通电延时的空气式时间继电器结构示意图 常开触头 延时闭合 常闭触头 延时打开 进气孔 调节螺丝 排气孔 微动开关2 橡皮膜 活塞杆 微动开关1 释放弹簧 托板 常开触头 常闭触头 挡块 线圈通电  衔铁向下吸合  连杆动作  触头动作 工作原理 恢复弹簧 动铁心 线圈 通电延时的空气式时间继电器结构示意图

时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。 常闭 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)。 结构简单，但准 确度较低。 常开触头 常闭触头 断电延时的空气式时间继电器结构示意图 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。 (a) 外形 (b) 结构 热继电器外形与结构

10.1.5 热继电器 ~ 用于电动机的过载保护。 结构原理图 工作原理 10.1.5 热继电器 用于电动机的过载保护。 双金属片 ~ 常闭触头 发热元件 杠杆 结构原理图 工作原理 动画 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。

10.1.6 熔断器 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。 符号 FU 10.1.6 熔断器 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。 符号 FU 熔断器额定电流IF的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载 IF > IL (2) 单台电机 (3) 频繁起动的电机

10. 1.7 行程开关(限位开关) 用于自动往复控制或限位保护等。 结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。 未撞击 撞击 (b)示意图 10. 1.7 行程开关(限位开关) 用于自动往复控制或限位保护等。 结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。 未撞击 撞击 (b)示意图 ST 常开触点 常闭触点 (c) 符号 (a)外形图 行程开关的外形符号

10.1.8 自动空气断路器(自动开关) 可实现短路、过载、失压保护。 欠压 过流 锁钩 脱扣器 脱扣器 释放弹簧 主触点 连杆装置 10.1.8 自动空气断路器(自动开关) 可实现短路、过载、失压保护。 过流 脱扣器 欠压 脱扣器 锁钩 释放弹簧 主触点 手动闭合 连杆装置 衔铁释放 动画 自动空气断路器原理图

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。 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 (2) 尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。 (3) 必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。

10.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路 1.直接起动 (a)结构图 按扭SB 组合开关Q SB 熔断器FU 交流接触器KM 4 3 5 热继电器FR M 3～ 4 (a)结构图

10.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路 . (1) 电路 SB1 KM SB2 FR FU Q 3~ M 热继电器 动断触点 保险丝 开关 主电路 控制电路 起动按钮 接触器 主触点 热继电器 发热元件 停止按钮 接触器 线圈 接触器 辅助触点 动画 (b)原理图

. 电动机的保护 保险丝 一、直接起动 SB1 KM SB2 FR FU Q 3~ M 热继电器 动断触点 短路保护 控制电路 热继电器 主电路 控制电路 热继电器 接触器 过载保护 零压、欠压保护

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 常采用熔断器 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 使电动机停转，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 自动重新起动(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。

. 起动 (2) 控制原理 合上开关Q 按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， FR 3~ M FU Q KM主触点闭合， 电动机运转。 Q 主电路 FR 3~ M FU Q KM主触点闭合， 电动机运转。 Q KM辅助触点闭合自锁。 FR KM . SB1 SB2 控制电路 KM KM 通电 转动 动画

. (2) 控制原理 合上开关Q 按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， 起动 KM主触点闭合， 电动机运转。 KM辅助触点闭合自锁。 Q FR KM . SB1 SB2 控制电路 KM辅助触点闭合自锁。 按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， KM主触点闭合， 电动机运转。 通电 起动 转动 主电路 3~ M FU Q 松开起动按钮SB2 自锁 利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁

. (2) 控制原理 停车 按下停止按钮SB1 , KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。 Q Q KM辅助触点断开，取消自锁。 FU 3~ M KM 自锁 Q Q FU FR KM . SB1 SB2 控制电路 主电路 FR 通电 转动

. (2) 控制原理 停车 按下停止按钮SB1 , KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。 KM辅助触点断开，取消自锁。 FR KM 控制电路 通电 主电路 FU Q 3~ M 断电 停转 转动 去掉KM辅助触点, 实现点动控制。

~ 2. 既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。 FR SB1 SB2 SB3 KM SB2 FR SB1 ~ SB3 点动按钮SB3的作用： (1) 使接触器线圈KM通电； (2) 使线圈KM不能自锁。 复合按钮

~ 2. 既能长期工作又能点动的控制电路 点动时： 按下SB3 电机运转 KM SB2 FR SB1 SB3 通电 先断开 闭合 自锁触点不起作用 后闭合

2. 既能长期工作又能点动的控制电路 松开SB3 KM SB2 FR SB1 ~ SB3 断电 后闭合 断开 先断开

~ 2. 既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。 KM SB2 FR SB1 先断开 后闭合 断开 断电

. . . . . 3. 电机的顺序控制 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。 Q 按SB1 FU 再按SB2 M2转动 . . . . 通电 KM1 闭合 . SB SB1 KM1 KM2 KM1 闭合 KM2 闭合 SB2 动画 M1 M2 3~ 3~ KM2 闭合 通电

思考 这样的顺序控制是否合理？ KM1 两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。 KM2 M1 3~ M2

例1：两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： KM1 FR1 SB 通电 KM2 KM2 KM1 闭合 FR2 SB 通电 闭合

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： KM1 FR1 SB KM2 SB FR2 KM1 断电 断开 断电 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。 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。

. . . . 正反转的控制线路 SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。 Q 正反转控制电路必须保证正 转、反转接触器不能同时动作。 FR FU . . 正转按钮 正转接触器 SB . SBF KMF KMR KMF KMF KMR SBR KMR . FR 反转触点 正转触点 KMF M 动画 3~ 反转按钮 反转接触器

. . . . . “联锁”触点 按下SBF KMF KMR SB 通电 SBF 电机正转 缺点： KMR KMF 改变转向时必须先按停止按 钮。 KMR KMF 闭合 KMF . . SBR 断电 断开 KMR 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”。 利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。 解决措施：在控制电路中加入机械连锁。

利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。 KMF SB KMR SBF 电气联锁 利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。 KMR KMF KMF SBR KMR 鼠笼式电动机正反转的控制线路

KMF SB KMR SBF 断电 先断开 断开 KMR KMF KMF SBR 通电 闭合 闭合 KMR 闭合 当电机正转时， 按下反转按钮SBR 停止正转 电机反转

10.4 行程控制 STa STb 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。 自动往返运动： 10.4 行程控制 正程 限位开关 STa STb 逆程 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。 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 STa STb 电机

按SBF时 挡块 前进(正转） KMF通电 电机正转 后退 工作台前进 STa STb 行程开关 到达预定位置， 挡块1撞击STb 2 电机正转 后退 工作台前进 STa STb 行程开关 到达预定位置， 挡块1撞击STb 自动往返运动： SB KMR SBF KMF STb STa SBR (其常闭断开， 常开闭合) KMF断电 停止正转 KMR通电 电机反转 (工作台后退) 动画

. 10. 5 时间控制 Q 1. Y– 换接起动控制线路 FU SB1 SB2 KM1 KM2 接法 KM3 Y接法 KM1 KT 10. 5 时间控制 KM1 FU Q 1. Y– 换接起动控制线路 . SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 KM2 KM3 接法 Y接法 动画

. SB1 SB2 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 起动过程： 常闭断开 常开闭合 自锁 KM2断电 KM1通电 通电延 时断开 . SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 通电 通电延时 继电器 通电瞬 时闭合 通电 通电 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 复合 按钮 断电 起动过程： 常闭断开 常开闭合 自锁 KM2断电 KM1通电 常闭延时断开 按SB2 KT通电 KM2断电 常开闭合 KM3通电 绕组Y接 电动机Y接起动 常闭断开

. SB1 SB2 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 KT通电 起动过程： 按SB2 KM1通电 KM2断电 绕组Y接 常闭断开 常开闭合 常闭延时断开 电动机Y接起动 自锁 KM3通电 松开SB2, 电机仍处于Y 接起动状态。

SB1 SB2 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 当 KT 常闭触 点延时断开时 常开断开 KM1断电 常闭闭合 通电延 时断开 通电 SB1 SB2 KT KM1 KM3 KM2 断电 断电 通电延时 继电器 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 当 KT 常闭触 点延时断开时 复合 按钮 常开断开 KM1断电 常闭闭合

SB1 SB2 KM1断电 常开断开 常闭闭合 绕组 接 KM2通电 常闭断开 KM3断电 常闭闭合 Y接断开 通电延 时断开 KM1 SB1 KT SB2 断电 通电 通电延时 继电器 KT KM3 KT 通电 KM1 KM2 KM3 KM1接通电源 KM2—绕组联接 KM3—绕组Y联接 断电 通电 通电 断电 KM1 KM2 KM1断电 常开断开 常闭闭合 当 KT 常闭触 点延时断开时 复合 按钮 KM2 绕组 接 KM2通电 常闭断开 KM3断电 常闭闭合 Y接断开

SB1 SB2 KM1断电 常开断开 常闭闭合 KM2通电 常闭断开 KM3断电 绕组 接 Y接断开 电机接运行 KM1通电 KT KM1 KM3 KM2 断电 通电延时 继电器 通电延 时断开 复合 按钮 KM1断电 常开断开 常闭闭合 当 KT 常闭触 点延时断开时 KM2通电 常闭断开 KM3断电 绕组 接 Y接断开 通电 电机接运行 KM1通电

. 2. 鼠笼式电动机能耗制动控制线路 Q FU1 FR 断电延时 继电器 FU2 KM1 SB1 SB2 FR KT KM1 直流电源 2. 鼠笼式电动机能耗制动控制线路 3~ M FR KM1 Q FU1 . SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 FU2 断电延时 继电器 直流电源 动画 断电延时断开

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 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 继电器 时断开 断电 正常运行： KM1主触点闭合 电机运转 常开闭合 自锁 按SB2 KM1通电 KT通电, 常开闭合 常闭断开 KM2 断电

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 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 制动时： 断电延 时断开 按SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机脱离三相电源 常开断开 常闭闭合

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 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 制动时： 按SB1 断电 SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 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 通电 制动时： 按SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机脱离三相电源 常闭闭合 常开断开 断电延 时断开 KT断电 KM2通电 制动开始

~ SB1 KM1 SB2 FR KT KM2 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 制动时： 按SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机脱离三相电源 断电 延时 常开断开 KT触点断开 KM2断电 常闭闭合 制动结束

. 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。 正反转控制线路 M 3~ Q SB1 FU SBF KMR KMF FR FU Q . KMF KMR SB1 SBF SBR 正反转控制线路