项目1PLC控制电动机正反转控制课件

1、第1部分 电气控制项目1 电动机正反转控制【学习目标】【学习目标】1.1.了解低压电器的分类。了解低压电器的分类。2.2.熟悉低压电器的结构、工作原理、型号、选择原则、使用方熟悉低压电器的结构、工作原理、型号、选择原则、使用方法及在控制线路中的作用。法及在控制线路中的作用。3.3.掌握各种低压电器的图形符号和文字符号。掌握各种低压电器的图形符号和文字符号。4.4.了解电气系统图的分类，掌握电气原理图的绘制原则和注意了解电气系统图的分类，掌握电气原理图的绘制原则和注意事项。事项。5.5.能分析相关控制线路的电气原理及掌握电气控制线路中的保能分析相关控制线路的电气原理及掌握电气控制线路中的保护措施

2、。护措施。6.6.掌握电动机正反转控制线路安装接线。掌握电动机正反转控制线路安装接线。1.1 1.1 项目简述项目简述 工农业生产中，生产机械的运动部件往往要求实现正反两工农业生产中，生产机械的运动部件往往要求实现正反两个方向运动，这就要求拖动电动机能正反向旋转。例如机床主个方向运动，这就要求拖动电动机能正反向旋转。例如机床主轴的正转与反转或工作台的前进与后退，起重机吊钩的升与降轴的正转与反转或工作台的前进与后退，起重机吊钩的升与降等。从三相鼠笼式异步电动机的结构原理可知，若使电动机在等。从三相鼠笼式异步电动机的结构原理可知，若使电动机在原来的旋转方向上反转，只要将通入电动机定子绕组的三相电原

3、来的旋转方向上反转，只要将通入电动机定子绕组的三相电源进线的任意两相对调即可以了，如图源进线的任意两相对调即可以了，如图1-1所示。所示。 本项目涉及的低压电器有刀开关、熔断器、按钮开关、交本项目涉及的低压电器有刀开关、熔断器、按钮开关、交流接触器、热继电器和电气控制系统图的绘制及分析方法，电流接触器、热继电器和电气控制系统图的绘制及分析方法，电动机的点动、连续运转及正反转控制电路等内容。动机的点动、连续运转及正反转控制电路等内容。 电器是一种能够根据外界信号的要求，自动或手动地接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件。低压

4、电器通常是指用于交流额定电压小于或等于1200V，直流电压小于或等于1500V的电器。 低压电器种类很多，分类方法也很多。按照操作方式可分低压电器种类很多，分类方法也很多。按照操作方式可分为手动电器和自动电器。为手动电器和自动电器。手动电器手动电器主要是用手主要是用手直接参与操作才直接参与操作才能完成动作任务的电器能完成动作任务的电器，如按钮、刀开关、转换开关等如按钮、刀开关、转换开关等；自动自动电器电器是是指不需人的直接参与操作，而是根据电的或非电的信息指不需人的直接参与操作，而是根据电的或非电的信息而自动完成动作任务的电器而自动完成动作任务的电器，如自动开关、各种继电器和大部如自动开关、各

5、种继电器和大部分的传感器等分的传感器等。按用途按用途可分为控制电器、主令电器、配电电器可分为控制电器、主令电器、配电电器和保护电器。和保护电器。控制电器控制电器是指是指用于各种控制电路和控制系统的电用于各种控制电路和控制系统的电器器，如接触器、继电器等如接触器、继电器等；主令电器主令电器是指是指用于控制系统中人发用于控制系统中人发送控制指令的电器送控制指令的电器，如控制按钮、主令开关、各种行程开关、如控制按钮、主令开关、各种行程开关、万能转换开关等万能转换开关等；配电电器配电电器是指是指用于电能输配系统中的电器用于电能输配系统中的电器，如刀开关、自动开关和低压隔离开关等如刀开关、自动开关和低压

6、隔离开关等；保护电器保护电器是指是指用于电用于电路和电器设备安全保护的电器路和电器设备安全保护的电器，如熔断器、热继电器及各种保如熔断器、热继电器及各种保护继电器。护继电器。关于电器的分类标准和分类原则还有其它方法。在一些分关于电器的分类标准和分类原则还有其它方法。在一些分类过程中有分类交叉和重叠情况，同一种电器可以有不同的类过程中有分类交叉和重叠情况，同一种电器可以有不同的动作来源途径，也可以用于不同的方式。所以在学习电器基动作来源途径，也可以用于不同的方式。所以在学习电器基本知识的过程中，不需要将电器过于细化分类，只要求明确本知识的过程中，不需要将电器过于细化分类，只要求明确电器的基本属性

7、和大体归类就可以了。随着日后的深入学习电器的基本属性和大体归类就可以了。随着日后的深入学习和新电器的不断产生，我们会明白电器的分类不是固定的、和新电器的不断产生，我们会明白电器的分类不是固定的、死板的，而是具有强大的灵活性。死板的，而是具有强大的灵活性。1.2 1.2 电气控制器件相关知识电气控制器件相关知识1.2.1 1.2.1 刀开关、刀开关、1.2.1 刀开关 刀开关的图形符号及文字符号如图刀开关的图形符号及文字符号如图1-31-3所示。所示。刀开关有刀开关有HD（单投）系列和（单投）系列和HS（双投）系列，它们都（双投）系列，它们都适用适用于交流于交流50Hz z，额定电压至，额定电压

8、至500500V，直流额定电压，直流额定电压至至440V，额定，额定电流至电流至1500A的成套配电装置中，作为不频繁地手动接通和分的成套配电装置中，作为不频繁地手动接通和分断交、直流电路，或作为断交、直流电路，或作为隔离开关隔离开关使使用。用。 刀开关的使用要根据电源种类刀开关的使用要根据电源种类、电压等级电压等级、断流容量及断流容量及需要级数合理选择。当刀开关控制电机启动工作时，要求其需要级数合理选择。当刀开关控制电机启动工作时，要求其额定电流至少要大于电动机额定电流的额定电流至少要大于电动机额定电流的3倍以上。倍以上。1.2.2 自动开关 自动开关又称自动空气断路器，可用于不频繁地接通和

9、断开电路及控制电机，此开关最大的特点是具有较多的保护功能，当电路发生严重过载、短路及失压等故障时，可自动切断电路，迅速有效的保护串接在其后的电气设备。由于具有以上的保护功能，自动开关在低压电气线路中成为最常用的控制电器，并且具有可直接操作、保护动作值在一定范围内可调、分断能力较高等诸多优点。 自动开关按其用途及结构特点，可分为框架式自动开关、自动开关按其用途及结构特点，可分为框架式自动开关、塑料外壳式自动开关、直流快速自动开关和限流式自动开关等。塑料外壳式自动开关、直流快速自动开关和限流式自动开关等。其中塑料外壳式自动开关在电力拖动自动控制线路中应用最为其中塑料外壳式自动开关在电力拖动自动控制

10、线路中应用最为广泛，即可以用作配电网络的保护开关，又可用作电动机、照广泛，即可以用作配电网络的保护开关，又可用作电动机、照明电路及其它电路的控制开关。明电路及其它电路的控制开关。1.自动开关的结构和工作原理自动开关的结构和工作原理 自动开关由自动开关由3个基本部分组成，一是执行部分，含有触头个基本部分组成，一是执行部分，含有触头和灭弧系统。二是故障检测部分，含有各种脱扣器。三是操作和灭弧系统。二是故障检测部分，含有各种脱扣器。三是操作机构和自由脱扣机构。机构和自由脱扣机构。 图1-4是自动开关的工作原理图。其中开关的主触头是依靠操作机构手动或电动合闸。当主触头合闸后，自由脱扣机构将主触头锁闭在

11、合闸位。过流脱扣器及热脱扣器的线圈串接于主电路中，失压脱扣器线圈并联在主电路中。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器3中的磁通将急剧增加，将衔铁吸合，推动杠杆使之逆时针转动，使自由脱扣器动作，主触头在复位弹簧的作用下分开，从而切断主电路。当主电路过载时，热脱扣器的热元件使双金属片变形向上弯曲，热脱扣器的热元件使双金属片变形向上弯曲，推动自由脱扣器动作，完成过载保护动作。当线路发生欠压或推动自由脱扣器动作，完成过载保护动作。当线路发生欠压或失压故障时，电压线圈失压故障时，电压线圈6中的磁通急剧下降，使电磁吸力下降或中的磁通急剧下降，使电磁吸力下降或消失，衔铁在弹簧力作用下，向上移动，推动自由

12、脱扣器动作，消失，衔铁在弹簧力作用下，向上移动，推动自由脱扣器动作，使主触头分开，完成电路分断的保护动作。分励脱扣器使主触头分开，完成电路分断的保护动作。分励脱扣器4是用作是用作远距离分断电路，分断的作用点在分断开关远距离分断电路，分断的作用点在分断开关7。在以上的脱扣机。在以上的脱扣机构中，过流脱扣器和热脱扣器的保护方式构中，过流脱扣器和热脱扣器的保护方式不同，不能互相取代，不同，不能互相取代，过流故障要求迅速有保护动作。而短暂的轻过载是一种正常工过流故障要求迅速有保护动作。而短暂的轻过载是一种正常工作现象，所以采用金属片变形的方式，给予暂时的轻过载一定作现象，所以采用金属片变形的方式，给予

13、暂时的轻过载一定的时间裕量，当暂时的轻过载消失后，金属片随即恢复原状。的时间裕量，当暂时的轻过载消失后，金属片随即恢复原状。自动开关的图形符号和文字符号如图自动开关的图形符号和文字符号如图1-5所示。所示。2.自动开关的主要参数选择自动开关的主要参数选择选用自动空气开关时要注意以下几点。选用自动空气开关时要注意以下几点。（1）自动开关的额定电压和额定电流应大于或等）自动开关的额定电压和额定电流应大于或等于电路的正常工作电压和工作电流。于电路的正常工作电压和工作电流。（2）热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额）热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流或负载额定电流相等。定电流或负载额定电流

14、相等。（3）过电流电磁脱扣器的整定值应躲过负载电路）过电流电磁脱扣器的整定值应躲过负载电路正常工作时的尖峰电流，当控制负载为电动机情况时，正常工作时的尖峰电流，当控制负载为电动机情况时，该电磁脱扣器的整定值一般可整定到电动机起动电流的该电磁脱扣器的整定值一般可整定到电动机起动电流的1-7倍。倍。1.2.3 1.2.3 按钮按钮 按钮是人直接参与电路控制，接通或分断小电流电路的按钮是人直接参与电路控制，接通或分断小电流电路的主令电器，结构简单、应用广泛。按钮的触点允许通过的电主令电器，结构简单、应用广泛。按钮的触点允许通过的电流较小，一般不允许操作电流流较小，一般不允许操作电流5A以上的电路，因

15、此一般情况以上的电路，因此一般情况下不直接控制主电路，而是在控制电路中发出指令或信号去下不直接控制主电路，而是在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等电器，在由它们去控制主电路的通断、控制接触器、继电器等电器，在由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁等功能转换或电气联锁等。 1. 1.按钮的结构按钮的结构 按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触头、按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触头、支柱连杆及支柱连杆及外壳外壳等组成，有的还设置控制指示灯，其结构如图等组成，有的还设置控制指示灯，其结构如图1-61-6所示。所示。 2.按钮的种类 按触点形式可分为常开控制按钮、常闭控制按钮和既有常开又有常闭

16、的复合按钮。 常开控制按钮（又称动合按钮）外力未作用时（手未按下），触点是断开的，外力作用时，触点闭合，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复原来的断开状态。 常闭控制按钮（又称动断按钮）常闭控制按钮（又称动断按钮）外力未作用外力未作用时（手未按下），触点是闭合的，外力作用时，触点断时（手未按下），触点是闭合的，外力作用时，触点断开，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复原来的开，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复原来的闭合状态。闭合状态。 复合按钮复合按钮按下复合按钮时，所有的触点都按下复合按钮时，所有的触点都改变状态，即常开触点要闭合，常闭触点要断开。改变状态，即常开触点要闭合，常闭触

17、点要断开。需要需要注意的一点是，复式按钮在动作时注意的一点是，复式按钮在动作时常开和常闭触点是联常开和常闭触点是联动的，当按钮被按下时，常闭触点先动作，常开触点后动的，当按钮被按下时，常闭触点先动作，常开触点后动作；而松开按钮式，常开触点先动作，常闭触点后动动作；而松开按钮式，常开触点先动作，常闭触点后动作，也就是说两种触点在改变工作状态时，先后有个时作，也就是说两种触点在改变工作状态时，先后有个时间差，尽管这个时间差很短，但在分析线路控制过程时间差，尽管这个时间差很短，但在分析线路控制过程时应特别注意应特别注意。按钮中的复位弹簧保证外力去掉后，按钮。按钮中的复位弹簧保证外力去掉后，按钮触头恢

18、复自然状态。触头恢复自然状态。3.3.按钮的图形符号和文字符号按钮的图形符号和文字符号 控制按钮的图形符号和文字符号如图控制按钮的图形符号和文字符号如图1-71-7所示。所示。4.4.按钮的型号含义按钮的型号含义 按钮的控制作用各有不同，一般用不同颜色按钮帽来区别按按钮的控制作用各有不同，一般用不同颜色按钮帽来区别按钮的控制状态，通常将按钮帽的颜色做成红、绿、黑、黄、蓝、钮的控制状态，通常将按钮帽的颜色做成红、绿、黑、黄、蓝、白、无色透明七种颜色中的一种，一般红色表示停止按钮，绿色白、无色透明七种颜色中的一种，一般红色表示停止按钮，绿色表示启动按钮。表示启动按钮。 按钮的选择首先要考虑额定电压

19、和额定电流，另外需要考按钮的选择首先要考虑额定电压和额定电流，另外需要考虑触头的种类和数目，以及是否带指示灯、场地颜色要求等。虑触头的种类和数目，以及是否带指示灯、场地颜色要求等。1.2.4 1.2.4 接触器接触器 接触器是一种自动控制电器，它可以用来频繁地远距离接触器是一种自动控制电器，它可以用来频繁地远距离接通和断开交直流主电路及大容量控制电路。具有低电压保接通和断开交直流主电路及大容量控制电路。具有低电压保护释放功能。其主要控制对象是电动机，同时也可以控制电护释放功能。其主要控制对象是电动机，同时也可以控制电焊机、电熔器组、照明等其它负载，是电力拖动自动控制线焊机、电熔器组、照明等其它

20、负载，是电力拖动自动控制线路中最广泛使用的电器元件。路中最广泛使用的电器元件。 接触器按其主触头通过的电流种类不同，可分为交流接接触器按其主触头通过的电流种类不同，可分为交流接触器和直流接触器两类，动作相同，但在结构上有各自特殊触器和直流接触器两类，动作相同，但在结构上有各自特殊的地方，不能相互混用。的地方，不能相互混用。 接触器可以接通和断开负荷电流，但不能切断短路电流，接触器可以接通和断开负荷电流，但不能切断短路电流，因此，常与熔断器、热继电器配合使用。因此，常与熔断器、热继电器配合使用。1.1.交流接触器交流接触器（1）交流接触器的结构交流接触器的结构图图1-81-8是交流接触器的外形剖

21、面示意图。是交流接触器的外形剖面示意图。交流接触器主要由电交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置以及其他部件等四部分组成。磁机构、触头系统、灭弧装置以及其他部件等四部分组成。 1 1）电磁机构）电磁机构 电磁机构主要用于产生电磁吸力，它由电磁线圈（吸引电磁机构主要用于产生电磁吸力，它由电磁线圈（吸引线圈）、衔铁和铁心等组成，如图线圈）、衔铁和铁心等组成，如图1-9所示。所示。吸引线圈的作用是吸引线圈的作用是将电能转换为磁能，产生磁通；衔铁的作用是在电磁吸力作用下，将电能转换为磁能，产生磁通；衔铁的作用是在电磁吸力作用下，产生机械动能，使铁心闭合，带动执行部分完成控制电路的工作。产生机械动

22、能，使铁心闭合，带动执行部分完成控制电路的工作。铁心构成磁路铁心构成磁路。交流接触器的电磁线圈是将绝缘铜导线绕制在铁。交流接触器的电磁线圈是将绝缘铜导线绕制在铁心上制成的，心上制成的，由于铁心中存在涡流和磁滞损耗的关系，除线圈发由于铁心中存在涡流和磁滞损耗的关系，除线圈发热以外，铁心也要发热，要求铁心和线圈之间有间隙，便于铁心热以外，铁心也要发热，要求铁心和线圈之间有间隙，便于铁心和线圈的良好散热。在制做交流电磁机构过程中，把线圈做成有和线圈的良好散热。在制做交流电磁机构过程中，把线圈做成有骨架的矮胖型，铁心用硅钢片叠成，来减小涡流的发热作用骨架的矮胖型，铁心用硅钢片叠成，来减小涡流的发热作用

23、。 由于交流接触器的吸引线圈中通入的是交流电，因此产生由于交流接触器的吸引线圈中通入的是交流电，因此产生的磁通也是交变磁通，铁心在交变磁通过零时会发生颤动而产生的磁通也是交变磁通，铁心在交变磁通过零时会发生颤动而产生噪音。消除振动和噪音的措施是在铁心端面的一部分套上短路环，噪音。消除振动和噪音的措施是在铁心端面的一部分套上短路环，又称减震环，其材料为铜或镍铬合金等。又称减震环，其材料为铜或镍铬合金等。 由于交流接触器的吸引线圈中通入的是交流电，因此产生由于交流接触器的吸引线圈中通入的是交流电，因此产生的磁通也是交变磁通，铁心在交变磁通过零时会发生颤动而产的磁通也是交变磁通，铁心在交变磁通过零时

24、会发生颤动而产生噪音。消除振动和噪音的措施是在铁心端面的一部分套上短生噪音。消除振动和噪音的措施是在铁心端面的一部分套上短路环，又称减震环，其材料为铜或镍铬合金等。路环，又称减震环，其材料为铜或镍铬合金等。 2 2）触头系统触头系统 触头系统主要用于通断电路或传递信号，分为触头系统主要用于通断电路或传递信号，分为主触头主触头和辅助触头和辅助触头。主触头用于通断主触头用于通断电流较大的电流较大的主电路，一般为三主电路，一般为三对常开双断点桥式触头。辅助触头用于对常开双断点桥式触头。辅助触头用于通断电流较小的通断电流较小的控制控制电路，完成电气联锁作用，电路，完成电气联锁作用，一般一般有常开和常闭

25、有常开和常闭各两对各两对触头。触头。 触头的材质有铜和银两种，铜质触头较多，触头表面触头的材质有铜和银两种，铜质触头较多，触头表面容易产生氧化膜，触头的接触电阻增大，使触头表面发热受容易产生氧化膜，触头的接触电阻增大，使触头表面发热受损，而银质触头与铜质触头相比具有更好的导电性，且形成损，而银质触头与铜质触头相比具有更好的导电性，且形成的氧化膜电阻与纯银一样能良好导电，所以银质触头较铜质的氧化膜电阻与纯银一样能良好导电，所以银质触头较铜质触头性能更好、更稳定。触头的性能除材质有区别外，在触触头性能更好、更稳定。触头的性能除材质有区别外，在触头的结构设计上也可以采用滚动接触，两触头有相对位移可头

26、的结构设计上也可以采用滚动接触，两触头有相对位移可将氧化膜去掉。一般滚动触头常采用铜质材料。将氧化膜去掉。一般滚动触头常采用铜质材料。 触头主要有两种结构形式：桥式触头和指形触头。接触触头主要有两种结构形式：桥式触头和指形触头。接触的一般形式有点接触式和面接触式两种，的一般形式有点接触式和面接触式两种， 图图1-101-10（a）是两是两个点接触的桥式触头，图个点接触的桥式触头，图1-1010（b）是两个面接触的桥式触头，是两个面接触的桥式触头，电路的接通与断开由两组触头共同完成。点接触形式适用于电路的接通与断开由两组触头共同完成。点接触形式适用于小电流、触头压力小的情况，面接触形式适用于大电

27、流场合。小电流、触头压力小的情况，面接触形式适用于大电流场合。图图1-1010（c）为指形触头，两触头接触为一直线，且有相互位为指形触头，两触头接触为一直线，且有相互位移磨擦，便于去掉氧化膜。指形触头更适用于电流大、频繁移磨擦，便于去掉氧化膜。指形触头更适用于电流大、频繁动作的电路中。动作的电路中。 为了使触头接触紧密、减小接触电阻、消除初接触振为了使触头接触紧密、减小接触电阻、消除初接触振动，触头系统安装有压紧弹簧。动，触头系统安装有压紧弹簧。 3 3）灭弧装置）灭弧装置 灭弧装置用来熄灭触点在切断高电压、大电流的电路灭弧装置用来熄灭触点在切断高电压、大电流的电路时所产生的电弧，保护触点不受

28、电弧灼伤。在交流接触器中时所产生的电弧，保护触点不受电弧灼伤。在交流接触器中常用的灭弧方法有电动力灭弧、常用的灭弧方法有电动力灭弧、相间弧隔板相间弧隔板、陶土灭弧罩灭陶土灭弧罩灭弧弧、窄缝灭弧罩窄缝灭弧罩以及以及栅片灭弧。栅片灭弧。 4 4）其他部件）其他部件 包括包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构及外壳等机械部件。及外壳等机械部件。 为了使触头接触紧密、减小接触电阻、消除初接触振动，为了使触头接触紧密、减小接触电阻、消除初接触振动，触头系统安装有压紧弹簧。触头系统安装有压紧弹簧。 （2）交流接触器的工作原理交流接触器的工作原理 接触器

29、工作原理如图接触器工作原理如图1-91-9所示，接触器动触头所示，接触器动触头6固定固定在绝缘支架在绝缘支架5上，绝缘支架上，绝缘支架5又与活动衔铁又与活动衔铁2相连。当吸引线相连。当吸引线圈圈3接通电源后，固定铁心接通电源后，固定铁心1被磁化，产生电磁吸力克服复被磁化，产生电磁吸力克服复位弹簧的反力，将活动衔铁位弹簧的反力，将活动衔铁2吸合，并带动绝缘支架上动触吸合，并带动绝缘支架上动触头头6与静触头与静触头7闭合，从而使主电路接通，另一方面常闭辅闭合，从而使主电路接通，另一方面常闭辅助触头首先断开，常开辅助触头后闭合。当吸引线圈断电助触头首先断开，常开辅助触头后闭合。当吸引线圈断电后，在复

30、位弹簧的作用下，使衔铁释放，并带动绝缘支架后，在复位弹簧的作用下，使衔铁释放，并带动绝缘支架上的动触头与静触头分离，从而使主电路断开，常开触头上的动触头与静触头分离，从而使主电路断开，常开触头首先断开，接着常闭触头恢复闭合。首先断开，接着常闭触头恢复闭合。 （3）交流接触器的主要交流接触器的主要技术参数技术参数 交流接触器常见交流接触器常见型号有型号有CJ10、CJ12、CJ20和和CJ24等。其等。其技术参数中应注意几个问题技术参数中应注意几个问题有：有： 1 1）额定电流额定电流IN 接触器铭牌上的额定电流是指主接触器铭牌上的额定电流是指主触头的额定电流而非指线圈值，有触头的额定电流而非指

31、线圈值，有5A、10A、20A、40A、60A、100A和和150A等级。在等级。在380V时，额定功率可近似等时，额定功率可近似等于控制功率的于控制功率的2倍。额定电流倍。额定电流IN由主触头工作条件决定。由主触头工作条件决定。 2 2）额定电压额定电压VN 保证接触器主触头正常工作的最保证接触器主触头正常工作的最大工作电压。一个接触器一般规定几个额定电压，但同大工作电压。一个接触器一般规定几个额定电压，但同时列出相对额定电流或控制功率。除此以外还有吸引线时列出相对额定电流或控制功率。除此以外还有吸引线圈的额定电压和辅助触头额定电压，吸引线圈额定电压圈的额定电压和辅助触头额定电压，吸引线圈额

32、定电压一般规定几个等级，交流有一般规定几个等级，交流有36V、110V、220V和和380V，直流有直流有24V、36V、48V、220V和和440V。3 3）约定发热电流约定发热电流 对老产品只讲额定电流，而新型接触器对老产品只讲额定电流，而新型接触器则有约定发热电流和额定工作电流之分，约定发热电流是指则有约定发热电流和额定工作电流之分，约定发热电流是指在规定条件下试验，电流在在规定条件下试验，电流在8小时工作制下，各部分温升不超小时工作制下，各部分温升不超过极限值时所承载的最大电流。过极限值时所承载的最大电流。接触器的图形符号如图接触器的图形符号如图1-111-11所示，文字符号为所示，文

33、字符号为KM。 2. 2.直流接触器直流接触器 直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路以直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路以及频繁地控制直流电动机的起动、停止、反转和反接制动及频繁地控制直流电动机的起动、停止、反转和反接制动等。等。 直流接触器的结构和工作原理与交流接触器的基本直流接触器的结构和工作原理与交流接触器的基本相同，但也有区别相同，但也有区别。直流电磁机构中的直流线圈由于没有直流电磁机构中的直流线圈由于没有涡流和磁滞损耗作用于铁心，只有线圈发热而没有铁心发涡流和磁滞损耗作用于铁心，只有线圈发热而没有铁心发热，那么在制做直流电磁机构的过程中，直流线圈与铁心热，那么在制做直流

34、电磁机构的过程中，直流线圈与铁心接触，把线圈做成无骨架且高而薄瘦高型，利于散热，保接触，把线圈做成无骨架且高而薄瘦高型，利于散热，保证电磁机构的正常工作。铁心和衔铁由软钢或纯铁制成。证电磁机构的正常工作。铁心和衔铁由软钢或纯铁制成。触头部分的主触头，一般作成单极或双极，由于触头接通触头部分的主触头，一般作成单极或双极，由于触头接通或断开的电流较大，所以采用滚动接触的指形触头，而交或断开的电流较大，所以采用滚动接触的指形触头，而交流接触器一般作成三流接触器一般作成三极极式，触头一般采用双断点桥式触头，式，触头一般采用双断点桥式触头，也有指形触头。直流接触器的辅助触头的通断电流较小，也有指形触头。

35、直流接触器的辅助触头的通断电流较小，常采用点接触的双断点桥式触头。直流接触器主触头在分常采用点接触的双断点桥式触头。直流接触器主触头在分断大电流时，灭弧更困难，往往产生强烈的电弧，为了迅断大电流时，灭弧更困难，往往产生强烈的电弧，为了迅速消灭电弧，直流接触器一般采用磁吹灭弧装置。速消灭电弧，直流接触器一般采用磁吹灭弧装置。 常见直流接触器有常见直流接触器有CZ0系列、系列、CZ16系列、系列、CZ18系列，系列，其中其中CZ0系列接触器使用于额定电压至系列接触器使用于额定电压至440V，额定电流至，额定电流至660A的直流电路中。的直流电路中。 3.接触器的选择接触器的选择 （1）确定接触器的

36、类型根据被控制的电动机或负载电流类型来选择接触器的类型，交流负载应使用交流接触器，直流负载应使用直流接触器。如果整个控制系统中主要是交流负载，而直流负载的容量较小时，也可全部使用交流接触器，但触头的额定电流应选大些。（2）额定电压的选择接触器的额定电压应大于或等于所控制线路的电压等级。 （3）额定电流的选择额定电流的选择 接触器的额定电流应大于或等于控制电路的额定电流，接触器的额定电流应大于或等于控制电路的额定电流，这种情况是针对电阻性负载而言，而对大多数的电动机负载这种情况是针对电阻性负载而言，而对大多数的电动机负载时有下面经验公式：时有下面经验公式：=NNPICKU式中式中 IC接触器主触

37、头电流接触器主触头电流（A）； PN电动机额定功率电动机额定功率（kW）； UN电动机额定电压电动机额定电压（V）； K经验系数经验系数 11.4。 在选择接触器额定电流时应大于在选择接触器额定电流时应大于IC值，接触器若使用在频繁值，接触器若使用在频繁通、断状态时，应考虑额定电流值降档级使用。通、断状态时，应考虑额定电流值降档级使用。 （1-1） （4）吸引线圈的额定电压选择吸引线圈的额定电压选择 直流接触器的线圈加直流电压，交流接触器的线直流接触器的线圈加直流电压，交流接触器的线圈一般加交流电压。一般使用接触器线圈的电压与控制回圈一般加交流电压。一般使用接触器线圈的电压与控制回路的电压等级

38、相符。路的电压等级相符。 如果把直流电压的线圈加上交流电压，接触器不能如果把直流电压的线圈加上交流电压，接触器不能吸合。若将交流电压线圈加上直流电压，则会烧坏线圈。吸合。若将交流电压线圈加上直流电压，则会烧坏线圈。 （5）辅助触头选择辅助触头选择 接触器的辅助触头的额定电流、数量和种类应满足接触器的辅助触头的额定电流、数量和种类应满足控制线路的要求。若不能满足时，可采用中间继电器。控制线路的要求。若不能满足时，可采用中间继电器。4.4.接触器的常见故障及处理方法接触器的常见故障及处理方法 （1）衔铁吸不上或吸不到底衔铁吸不上或吸不到底 1）电源电压太低或波动过大，需调高电源电压。）电源电压太低

39、或波动过大，需调高电源电压。 2）线圈技术参数与使用条件不符，需更换线圈。）线圈技术参数与使用条件不符，需更换线圈。 3）接触器可动部分被卡住，线圈断线或烧毁，要排除卡）接触器可动部分被卡住，线圈断线或烧毁，要排除卡住故障，更换线圈。住故障，更换线圈。 （2）衔铁不释放或释放缓慢衔铁不释放或释放缓慢 1）触头压力过小，调整触头参数。）触头压力过小，调整触头参数。 2）触头熔焊，排除熔焊故障，打磨或更换。）触头熔焊，排除熔焊故障，打磨或更换。 3）机械部分被卡住或反力弹簧损坏，反力太小，排除卡）机械部分被卡住或反力弹簧损坏，反力太小，排除卡住故障，更换反力弹簧。住故障，更换反力弹簧。（3）线圈烧

40、坏或烧毁1） 控制电源电压过高，要调整电压。2） 线圈匝间短路，要更换线圈。3） 衔铁与铁心间闭合后间隙过大，要去污处理极面。（4）交流操作电磁铁的噪声过大交流操作电磁铁的噪声过大1） 铁心极面磨损不平或有污垢，要清理调换铁心。铁心极面磨损不平或有污垢，要清理调换铁心。2） 短路环断裂，也要求调整铁心。短路环断裂，也要求调整铁心。3） 触头压力过大或电源电压过低，要调整触头压力或触头压力过大或电源电压过低，要调整触头压力或提高电源电压。提高电源电压。 （5）触头过热磨损或熔焊触头过热磨损或熔焊1）触头压力过小或负载侧短路，要求调整触头压力或排）触头压力过小或负载侧短路，要求调整触头压力或排除短

41、路故障。除短路故障。2）操作频率过高或过负载使用，要调换合适的接触器）操作频率过高或过负载使用，要调换合适的接触器。3）触头表面不平或有污垢，造成接触电阻过大，要打磨）触头表面不平或有污垢，造成接触电阻过大，要打磨接触表面或更换触头。接触表面或更换触头。1.2.5 1.2.5 热继电器热继电器 热继电器是用于电动机运行过程中的过载保护，热继电器是用于电动机运行过程中的过载保护，但它允许电动机正常工作的短时性轻度过载，不致损坏电但它允许电动机正常工作的短时性轻度过载，不致损坏电动机绕组，若过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允动机绕组，若过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，损坏甚至烧毁电

42、动机绕组，所以对电动机的这种过许值，损坏甚至烧毁电动机绕组，所以对电动机的这种过载必须加以限制保护。热继电器是利用电流的热效应原理，载必须加以限制保护。热继电器是利用电流的热效应原理，在电动机出现不能承受的过载时，切断电动机电路，为电在电动机出现不能承受的过载时，切断电动机电路，为电动机提供过载保护的电器。热继电器可以根据过载电流的动机提供过载保护的电器。热继电器可以根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，即过载电大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，即过载电流大，动作时间短；过载电流小，动作时间长。当电动机流大，动作时间短；过载电流小，动作时间长。当电动机的工作电流为额定

43、电流时，热继电器应完全不动作。的工作电流为额定电流时，热继电器应完全不动作。 1. 1.热继电器的分类热继电器的分类 热继电器的型式有多种，但电动机过载保护用得最普热继电器的型式有多种，但电动机过载保护用得最普遍的是双金属片式遍的是双金属片式。按极数按极数划划分分，热继电器有单极、双极和热继电器有单极、双极和三极三极，其中三极的又包括带断相保护装置和不带断相保护装其中三极的又包括带断相保护装置和不带断相保护装置的置的，带有断相保护装置的热继电器能在三相电机断线或三带有断相保护装置的热继电器能在三相电机断线或三相电流严重不平衡时起保护作用相电流严重不平衡时起保护作用；按复位方式划分，；按复位方式

44、划分，热继电热继电器有自动复位和手动复位两种方式。目前常用的继电器有器有自动复位和手动复位两种方式。目前常用的继电器有JR0、JR5、JR15、JR16、JR20和引进国外生产技术制造的和引进国外生产技术制造的T系列、系列、3UA系列等。热继电器电气图形符号和文字符号如图系列等。热继电器电气图形符号和文字符号如图1-121-12所所示。示。FRFR图1-12 热继电器的图形符号和文字符号 2. 2.双金属片式热继电器的结构及工作原理双金属片式热继电器的结构及工作原理 热继电器的结构主要由热元件、动作机构和复位机热继电器的结构主要由热元件、动作机构和复位机构构3大部分组成。典型的大部分组成。典型

45、的热继电器结构如图热继电器结构如图1-131-13所示。所示。热元热元件由两极（或三极）双金属片及缠绕在外面的电阻丝组成。件由两极（或三极）双金属片及缠绕在外面的电阻丝组成。双金属片由热膨胀系数不同的金属片压合而成，使用时，双金属片由热膨胀系数不同的金属片压合而成，使用时，电阻丝直接反映电动机的定子回路电流。复位按钮是热继电阻丝直接反映电动机的定子回路电流。复位按钮是热继电器动作后进行手动复位的按钮，可以防止热继电器动作电器动作后进行手动复位的按钮，可以防止热继电器动作后，因故障未被排除而电动机又起动而造成更大的事故。后，因故障未被排除而电动机又起动而造成更大的事故。 当电动机过载时，过载电流

46、使电阻丝发热过量，引起当电动机过载时，过载电流使电阻丝发热过量，引起双金属片受热弯曲双金属片受热弯曲，经过一定时间后，弯曲位移增大，因，经过一定时间后，弯曲位移增大，因而脱扣，而脱扣，使动触点与静触点分开，从而使电动机控制线路使动触点与静触点分开，从而使电动机控制线路中的接触器线圈断电释放而切断电动机电源。中的接触器线圈断电释放而切断电动机电源。 热继电器触点动作切断电路后，电流为零，则电阻丝热继电器触点动作切断电路后，电流为零，则电阻丝不再发热，双金属片冷却到一定值时恢复原状。于是动合不再发热，双金属片冷却到一定值时恢复原状。于是动合和动断触点可以复位。另外也可以通过调节螺钉，使触点和动断触

47、点可以复位。另外也可以通过调节螺钉，使触点在动作后不自动复位，而必须按动复位按钮才能使触点复在动作后不自动复位，而必须按动复位按钮才能使触点复位。位。1-电阻丝；2-双金属片；3-扣板；4-弹簧；5-动断触点；6-复位按钮 图1-13 热继电器的结构 3. 3.热继电器的选择热继电器的选择 热继电器主要用于保护电动机的过载，因此在选用时，热继电器主要用于保护电动机的过载，因此在选用时，必须了解被保护对象的工作环境、负载性质及电动机的工作必须了解被保护对象的工作环境、负载性质及电动机的工作制和允许的过载能力。从原则上来讲，热继电器是按电动机制和允许的过载能力。从原则上来讲，热继电器是按电动机额定

48、电流来选择，但对于过载能力较差的电动机，它们所配额定电流来选择，但对于过载能力较差的电动机，它们所配用的热继电器的额定电流应适当小些。对于星形接法的电动用的热继电器的额定电流应适当小些。对于星形接法的电动机及电网电压均衡性较好的工作场合，可选用两相结构的热机及电网电压均衡性较好的工作场合，可选用两相结构的热继电器。对于三角形接法的电动机或电网电压均衡性较差的继电器。对于三角形接法的电动机或电网电压均衡性较差的场合，要选用三相结构带断相保护装置的热继电器。应当注场合，要选用三相结构带断相保护装置的热继电器。应当注意，合理选择热继电器必须保证正常的起动电流和起动时间，意，合理选择热继电器必须保证正

49、常的起动电流和起动时间，在电动机的起动过程中，不致误动作。在电动机的起动过程中，不致误动作。1.2.6 熔断器 熔断器在低压配电系统和控制系统中，主要用作短路保护。熔断器在低压配电系统和控制系统中，主要用作短路保护。 1. 1.熔断器的结构熔断器的结构 熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座组成，其次熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座组成，其次还有密封衬垫、接线端、指示器、填料等附件。熔体材料有低还有密封衬垫、接线端、指示器、填料等附件。熔体材料有低熔点的铅、锌、锡等和高熔点的银或铜。熔管是熔体的保护外熔点的铅、锌、锡等和高熔点的银或铜。熔管是熔体的保护外壳，是熔断器的壳，是熔断器的“灭弧

50、室灭弧室”和基座，一般由高强度陶瓷或树脂和基座，一般由高强度陶瓷或树脂玻璃纤维制成。填料一般用石英砂作为熔断器的灭弧介质。玻璃纤维制成。填料一般用石英砂作为熔断器的灭弧介质。 许通过正常的电动机启动时暂熔断器熔体中的电流为熔体的额定电流IN时，熔体长期不会熔断。当串接的电路发生严重过载时，熔体会在较短时间内熔断，当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。要求熔体中允时性的尖峰电流。熔断器的保护特性是一个反时限保护，即短路电流或严重过载电流越大，熔断时间越快。 这种电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性，如图这种电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性，如图1-141-14所示。从以上分析来看，熔断器对长期

51、轻度过载没有所示。从以上分析来看，熔断器对长期轻度过载没有保护作用，所以一般来讲，要想再实现过载保护，必须与保护作用，所以一般来讲，要想再实现过载保护，必须与热继电器配合使用。热继电器配合使用。图1-14 熔断器的安秒特性曲线tI/INO 2. 2.熔断器的分类及型号熔断器的分类及型号 熔断器按其结构形式可分为：半封闭插入式熔断器，熔断器按其结构形式可分为：半封闭插入式熔断器，无填料密闭管式熔断器，有填料密闭管式熔断器，快速熔无填料密闭管式熔断器，有填料密闭管式熔断器，快速熔断器和自复熔断器五类。断器和自复熔断器五类。 断器型号说明如下。断器型号说明如下。熔断器的电气图形符号如图熔断器的电气图

52、形符号如图1-151-15所示所示。 3. 3.熔断器的选择熔断器的选择 在选择熔断器时应符合下列条件：在选择熔断器时应符合下列条件： （1）类型选择类型选择 需要确定熔断器类型时，要根据保护对象的电流大小、需要确定熔断器类型时，要根据保护对象的电流大小、使用环境、线路及负载要求，合理选出熔断器类型。使用环境、线路及负载要求，合理选出熔断器类型。例如，例如，对于容量较小的照明线路或电动机的保护，宜采用对于容量较小的照明线路或电动机的保护，宜采用RCIA系系列插入式熔断器或列插入式熔断器或RM10系列无填料密闭管式熔断器；对于系列无填料密闭管式熔断器；对于短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜

53、采用具有高短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜采用具有高分断能力分断能力RL系列螺旋式熔断器或系列螺旋式熔断器或RT系列有填料封闭管式熔系列有填料封闭管式熔断器；对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速断器；对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速熔断器（熔断器（RS）系列。）系列。 （2）额定值的选择）额定值的选择 在熔断器类型明确选择以后，要具体确定型号时，应正确选在熔断器类型明确选择以后，要具体确定型号时，应正确选择额定电压和额定电流。要求额定电压大于或等于线路的工作电择额定电压和额定电流。要求额定电压大于或等于线路的工作电压，额定电流的选择应考虑负载的特性。压，额定电流的选

54、择应考虑负载的特性。 1）对于电炉、照明等电阻性负载的保护，应使熔体的额定电）对于电炉、照明等电阻性负载的保护，应使熔体的额定电流流IR稍大于或等于电路的正常工作电流稍大于或等于电路的正常工作电流I0，即：，即： IRI0 （1-2） 2）保护单台电动机时，应考虑到起动电流因素，可按下式选）保护单台电动机时，应考虑到起动电流因素，可按下式选择：择： IR（1.52.5）Ied （1-3）式）式中中Ied电动机额定电流。电动机额定电流。 3）保护多台电动机组时，应按下式选择）保护多台电动机组时，应按下式选择 IR（1.52.5）Iemax+Ied （1-4）式）式中中 Iemax 容量最大一台电

55、动机的额定电流；容量最大一台电动机的额定电流； Ied 其余电动机额定电流之和。其余电动机额定电流之和。 （3）要求熔断器的额定电流必须大于或等于内部熔体的额定）要求熔断器的额定电流必须大于或等于内部熔体的额定电流，否则，在正常工作下，熔断器自身结构会被烧毁、破坏，电流，否则，在正常工作下，熔断器自身结构会被烧毁、破坏，无法实现电路正常保护功能。无法实现电路正常保护功能。1.3 1.3 基本控制线路相关知识基本控制线路相关知识 生产工艺和生产过程不同，对生产机械或电气设备的生产工艺和生产过程不同，对生产机械或电气设备的自动控制线路的要求也不同。但是，无论是简单的，还是自动控制线路的要求也不同。

56、但是，无论是简单的，还是复杂的电气控制线路，都是按一定的控制原则和逻辑规律，复杂的电气控制线路，都是按一定的控制原则和逻辑规律，由基本的控制环节组合成的。因此，只要掌握各种基本控由基本的控制环节组合成的。因此，只要掌握各种基本控制环节以及一些典型线路的工作原理、分析方法和设计方制环节以及一些典型线路的工作原理、分析方法和设计方法，就很容易掌握复杂电气控制线路的分析和设计方法。法，就很容易掌握复杂电气控制线路的分析和设计方法。结合具体的生产工艺要求，通过各种基本环节的组合，就结合具体的生产工艺要求，通过各种基本环节的组合，就可设计出复杂的电气控制线路。可设计出复杂的电气控制线路。1.3.1 1.

57、3.1 电气控制系统图的基本知识电气控制系统图的基本知识 继电器继电器-接触器控制电路主要由各种电器元件（如继电器、接触器控制电路主要由各种电器元件（如继电器、接触器、开关）和电气设备（如电动机）按一定的控制要求接触器、开关）和电气设备（如电动机）按一定的控制要求用电气连接线连接而成。用电气连接线连接而成。为了为了清晰地表达生产机械清晰地表达生产机械电气控制电气控制系统的结构、原理等原始设计意图系统的结构、原理等原始设计意图，便于电气便于电气控制控制系统的安系统的安装、调试装、调试、使用使用和和维护，将电气控制系统中各电气元件及相维护，将电气控制系统中各电气元件及相互的联接用一定图形来表达出来

58、，这种图称为电气控制系统互的联接用一定图形来表达出来，这种图称为电气控制系统图。为了正确合理地表达电气控制系统图，电气元件的图形图。为了正确合理地表达电气控制系统图，电气元件的图形符号和文字符号必须有统一的标准。要求符合国家标准的规符号和文字符号必须有统一的标准。要求符合国家标准的规定，不应采用旧符号和非标准符号。本书所用图形符号符合定，不应采用旧符号和非标准符号。本书所用图形符号符合GB4728电气图用图形符号的规定电气图用图形符号的规定，文字符号符合国家标，文字符号符合国家标准准GB7159-1987电气技术中的文字：制定通则中的规定电气技术中的文字：制定通则中的规定。 电气电气控制控制系

59、统图一般按作用可分为三大类：电气原理图、系统图一般按作用可分为三大类：电气原理图、电气平面布置图、电气安装接线图。其中平面布置图和安装电气平面布置图、电气安装接线图。其中平面布置图和安装接线图也可以统称安装图。接线图也可以统称安装图。 1. 1.电气原理图电气原理图 电气原理图是电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。在说明电气设备工作原理的线路图。在电气原理图中并不考虑电气元件的实际安装位置和实际连电气原理图中并不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来用直线将各元件连接起

60、来。电气原理图是分析、设计电气。电气原理图是分析、设计电气系统图中必不可少的图纸，在进行电气原理图的绘制、分系统图中必不可少的图纸，在进行电气原理图的绘制、分析、设计时有许多规定和注意事项。析、设计时有许多规定和注意事项。下面以图下面以图1-16为例说为例说明如下。明如下。 （1）电气原理图的构图原则 电气原理图是采用图形符号详细表示电路组成和工作原理的电气图，它是系统框图的具体化，又是绘制安装接线图的主要依据。绘制电气原理图时，通常应遵循以下原则： 1 1）功能优先的原则。各元件原则上应按工作顺序排列，功能优先的原则。各元件原则上应按工作顺序排列，以使连接线最短、程序清晰以使连接线最短、程序