材料成型設備第三章電器元件及控制原理

常用低壓電器簡介教學目的：讓學生熟悉各低壓電器的功用、結構；能夠正確的使用各種低壓電器，并能了解其原理，達到熟練程度。第三章電氣元件及控制部分§3.1低壓電器簡介§3.2基本控制環(huán)節(jié)§3.3電動機的保護§3.4控制電路綜合舉例低壓電器配電電器控制電器開關熔斷器……接觸器繼電器起動器……時間繼電器熱繼電器……§3.1低壓電器簡介刀開關熔斷器按鈕限位開關接觸器繼電器§3.1常用控制電器凡是用來接通和斷開電路，以達到控制、調節(jié)、轉換和保護目的的電氣設備都稱為電器。最常用的控制電器有：時間繼電器（延時）中間繼電器電壓繼電器電流繼電器熱繼電器（過載保護）……上一頁首頁下一頁電器名稱電路符號QKFUSBSBSBSTST發(fā)熱元件常閉觸頭FRFR電器名稱電路符號上一頁限位開關按鈕熔斷器刀開關接觸器下一頁熱繼電器KMKMKM作用：短路保護作用：短路保護首頁電器名稱電路符號上一頁時間繼電器下一頁線圈KT常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開KTKT常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開時間繼電器定時類型鐘表式空氣式電子式阻容式數(shù)字式首頁3.1.1刀閘開關控制對象：380V，5.5kW以下小電機

考慮到電機較大的起動電流，刀閘的額定電流值應如下選擇：（3~5)*異步電機額定電流電路符號QS3.1.1刀閘開關一、刀開關

作用：隔離電源，不頻繁通斷電路分類：按刀的級數(shù)分:單極、雙極和三極按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置按刀的轉換方向分為：單擲和雙擲按接線方式分為：板前接線和板后接線按操作方式分為：手柄操作和遠距離聯(lián)桿操作按有無熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器第二節(jié)開關電器一、刀開關1.開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。結構圖和符號：QS第二節(jié)開關電器一、刀開關2.帶熔斷器式刀開關——用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作電路保護用。第二節(jié)開關電器一、刀開關3.負荷開關(1)開啟式負荷開關用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。結構：由刀開關和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進線座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動觸頭，工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。分類：單相雙極和三相三極兩種第二節(jié)開關電器一、刀開關3.負荷開關(2)封閉式負荷開關（鐵殼開關）作用：手動通斷電路及短路保護。第二節(jié)開關電器二、組合開關（轉換開關）

結構：靜觸頭一端固定在膠木盒內，另一端伸出盒外，與電源或負載相連。動觸片套在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作90°正或反方向的轉動，帶動靜觸頭通。特點：結構緊湊，安裝面積小，操作方便。用途：電源的引入開關；通斷小電流電路；控制５ＫＷ以下電動機。（a）外形（b）符號（c)結構第二節(jié)開關電器三、低壓斷路器功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。特點：操作安全，分斷能力較高。分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式）結構：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。萬能式低壓斷路器結構圖塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路短路或嚴重過載保護塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕遠距離跳閘，對電路不起保護作用塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路過載保護塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕電動機的失壓保護3.1.2熔斷器作用：用于短路保護。電路符號FU熔體額定電流的選擇：3.頻繁起動的電機異步電機的起動電流Ist=(5~7)額定電流2.一般電機（稍大）1.無沖擊電流的場合（如電燈、電爐）安秒特性tIF3.1.2熔斷器作用：短路和嚴重過載保護應用：串接于被保護電路的首端優(yōu)點：結構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕分類：

瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT無填料密封式RM快速熔斷器RS自恢復熔斷器瓷插式熔斷器3.1.2熔斷器螺旋式熔斷器3.1.2熔斷器有填料式熔斷器3.1.2熔斷器無填料密封式熔斷器3.1.2熔斷器快速熔斷器3.1.2熔斷器自恢復熔斷器3.1.2熔斷器3.1.3控制按鈕常開(動合)按鈕電路符號SB復合按鈕復合按鈕：常開按鈕和常閉按鈕做在一起。電路符號SB常閉(動斷)按鈕電路符號SB3.1.3控制按鈕

作用：發(fā)送控制命令或信號的電器分類：控制按鈕萬能轉換開關主令控制器行程開關接近開關控制按鈕3.1.3控制按鈕

萬能轉換開關3.1.3控制按鈕接近開關3.1.3控制按鈕

3.1.4行程開關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ST常閉（動斷）觸頭電路符號ST行程開關3.1.4行程開關

~~~線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機3.1.5接觸器動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源接觸器有關符號：接觸器線圈接觸器主觸頭－－用于主電路（流過的電流大，需加滅弧裝置）常開常閉接觸器輔助觸頭－－用于控制電路（流過的電流小，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(shù)目等。觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭常開觸頭（動合觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧3.1.5接觸器1．結構

一、交流接觸器

3.1.5接觸器交流接觸器結構圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置2．工作原理

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。3.1.5接觸器線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結構：電磁機構、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。3.1.5接觸器二、直流接觸器

KM常閉輔助觸點線圈KM主觸點KM常開輔助觸點KM3.1.5接觸器三、接觸器的符號

額定電壓

交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A

直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A額定電流

吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V直流接觸器：24、48、220、440V3.1.5接觸器四、接觸器的主要技術指標

根據電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型；接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓；吸引線圈的額定電壓應與所接控制電路的額定電壓等級一致；額定電流應大于或等于被控主回路的額定電流。3.1.5接觸器四、接觸器的使用選擇原則

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。3.1.6繼電器

繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于，觸發(fā)器的主觸頭可以通過大電流，而繼電器的觸頭只能通過小電流。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）…...繼電器類型：發(fā)熱元件功能：過載保護熱繼電器結構：I常閉觸頭雙金屬片工作原理：

發(fā)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(shù)大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開?？郯鍩崂^電器的符號發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中常閉觸頭KHKH作用：控制、放大、聯(lián)鎖、保護和調節(jié)分類：按用途分：控制和保護繼電器按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、機械式按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力按動作時間分：瞬時、延時繼電器特點：額定電流不大于5A3.1.6繼電器一、電流繼電器特點：線圈串接于電路中，導線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過電流繼電器、欠電流繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器3.1.6繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過電流繼電器>IKAKAKA一、電流繼電器3.1.6繼電器動作電流Ｉq：使電流繼電器開始動作所需的電流值；返回電流Ｉf：電流繼電器動作后返回原狀態(tài)時的電流值；返回系數(shù)Ｋf：返回值與動作值之比，Ｋf＝Ｉf/Ｉq。主要技術指標：一、電流繼電器3.1.6繼電器特點：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導線細分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器結構原理：與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>UKAKAKA二、電壓繼電器3.1.6繼電器

中間繼電器實質上是一種電壓繼電器，結構和工作原理與接觸器相同。但它的觸點數(shù)量較多，在電路中主要是擴展觸點的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。

三、中間繼電器3.1.6繼電器作用：電動機的過載保護利用雙金屬片受熱彎曲去推動杠桿使觸頭動作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成利用過載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動作四、熱繼電器3.1.6繼電器型式：雙金屬片式

熱敏電阻式易熔合金式結構：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構等部分組成。四、熱繼電器3.1.6繼電器a）

外形

b）結構圖

1-電流整定裝置2-主電路接線柱3-復位按鈕

4-常閉觸頭5-動作機構6-熱元件31-常閉觸頭接線柱32-公共動觸頭接線柱33-常開觸頭接線柱

雙金屬片式熱繼電器1-1.接線端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動導板5-補償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開觸頭8-復位調節(jié)螺釘9-動觸頭

110-復位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

四、熱繼電器3.1.6繼電器雙金屬片式熱繼電器原理示意圖使用與選擇使用：作為電動機的過載保護，注意與熔斷器的配合。選擇：ＩeR≥Ｉed

ＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；Ｉed：電動機的額定電流。四、熱繼電器3.1.6繼電器作用：按整定時間長短通斷電路分類：按構成原理分：電磁式電動式空氣阻尼式晶體管式數(shù)字式按延時方式分：通電延時型斷電延時型四、時間繼電器(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)通電延時閉合動合（常開）觸點(e)通電延時斷開動斷（常閉）觸點（f）斷電延時斷開動合（常開）觸點（g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）瞬動觸點四、時間繼電器符號作用：根據速度的大小通斷電路結構：定子、轉子和觸頭原理：與異步電動機類似參數(shù)：動作轉速：>120rpm

復位轉速：<100rpm五、速度繼電器定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉子上，裝有鼠籠型短路繞組。符號五、速度繼電器轉子---圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器五、其它繼電器鼠籠式電動機控制線路教學目的：讓學生會分析電動機點動、長動控制電路，并學會接線；讓學生會分析正、反轉電路的控制原理，學會接線。電機起動、停車（點動、連續(xù)運行、多地點控制、順序控制等）電機正反轉控制行程控制時間控制速度控制

……§3.2基本控制環(huán)節(jié)3.2.1異步機的直接起動（1）M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB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；控制電路主電路異步機的直接起動（2）電動機連續(xù)運行KM自保持自保的作用按下按鈕（SB），線圈（KM）通電，電機起動；同時，輔助觸頭（KM）閉合，即使按鈕松開，線圈保持通電狀態(tài)，電機連續(xù)運轉。KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起動按鈕停車按鈕KMSB1KMSB2KHM3~ABCKMFUQSKH電流成回路，只要接兩相就可以了。異步機的直接起動+過載保護發(fā)熱元件熱繼電器觸頭例如：甲、乙兩地同時控制一臺電機KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB1乙方法：兩起動按鈕并聯(lián)；兩停車按鈕串聯(lián)。多地點控制乙地甲地QSKHM3~ABCKMFU方法一：用復合按鈕。點動+連續(xù)運行(1)SB3：點動SB2：連續(xù)運行控制關系該電路缺點：動作不夠可靠。KMSB1KMSB2KHSB3主電路控制電路點動+連續(xù)運行(2)SBKASB1KASB2KHKMKAM3~ABCKMFU方法二：加中間繼電器（KA）。控制關系SB：點動SB2：連續(xù)運行

以下控制電路能否實現(xiàn)即能點動、又能連續(xù)運行KMSB1KMSB2KHSB思考不能點動！3.2.2電機的正反轉控制(1)KMFKMFSB1SBFKHM3~ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMRSBR

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電機的正反轉控制(2)--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(fā)器同時工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRM3~ABCKMFFUQSKHKMRSBR互鎖KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMRKMFSBR電機的正反轉控制(3)--雙重互鎖KMRM3~ABCKMFFUQSKH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）電機的復雜控制電路教學目的：讓學生掌握電機的行程控制、時間控制、多太電動機順序起?？刂?，并且要學生學會接線。3.2.3行程控制KMRM3~ABCKMFFUQSKH

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BA行程控制電路（1）

控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位開關正程限位開關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）行程控制(2)--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STaSTbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb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。關鍵措施時間繼電器定時類型：鐘表式空氣式電子式阻容式數(shù)字式3.2.4定時控制。。。。。。。?？諝馐綍r間繼電器的工作原理見教材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時閉合常閉通電后延時斷開KMFUQSKH電機繞組A'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'KM-定時控制--舉例：主電路（1）電機的Y－起動KM-Y閉合，電機接成Y形；KM-閉合，電機接成形。KMFUQSKH電機A'xB'yC'zKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起動控制電路KH主電路接通電源延時KTKM-KM-YY轉換完成SB2KMKTKM-YKM-SB1SB2PLCCPU224KM-YKM-I0.0I0.0Q0.0Q0.1Q0.2KMKTT31TON5INPTKM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KM-KMSB1SB2KMKH＃1電機M1控制要求：

1.M1起動后，M2才能起動

2.M2可單獨停＃2電機M2（2）順序控制順序控制電路（1）：兩電機只保證起動的先后順序，沒有延時要求。FUKM2KH2ABCFUM3~ABCKM1KH1M3~主電路KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM1SB1SB2KH1KM1控制電路不可以!

兩電機各自要有獨立的電源；這樣接，主觸頭（KM1）的負荷過重。M3~KM1KHKM2KHM3~KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主電路控制電路這樣實現(xiàn)順序控制可不可以?KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KM2KT順序控制電路(2)：M1起動后，M2延時起動。SB2KM1KT

KM2延時

KM2M1起動KTM2起動主電路同前控制電路KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT

實現(xiàn)M1起動后M2延時起動的順序控制，用以下電路可不可以？SB2KM1KT

KM2延時

KM2M1起動M2起動

不可以！繼電器、接觸器的線圈有各自的額定值，線圈不能串聯(lián)。3.2.5速度控制動觸點靜觸點外環(huán)工作原理

速度繼電器的軸由電動機帶動，其外環(huán)轉動到一定速度時，撞擊動觸點，使常開觸點閉合，常閉觸點打開。速度繼電器速度控制－反接制動電路M3~KM1RKM2KM1SB1KSKM2KM2SB2KM1KM1SB1KM2KS

正常工作時，KM1通電，電機正向運轉，速度繼電器（KS）常開觸頭閉合；停車時，按SB1，KM1斷電，KM2通電，開始反接制動，當電機的速度接近零時，KS打開，電機停止運轉，反接制動結束。限流電阻§3.3電動機的保護電動機保護的類型：失壓保護：采用繼電器、接觸器控制短路保護：加熔斷器過載保護：加熱繼電器M3~ABCKMFUQS主電路KMSB1KMSB2控制電路3.3.1失壓保護：采用繼電器、接觸器控制

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。3.2.2短路保護：加熔斷器頻繁起動的電機：

異步電動機的起動電流（Ist）約為額定電流（IN）的(5~7）倍。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。通常用以下關系：

一般電機：KMSB1KMSB2KH

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~ABCKMFUQSKH3.2.3過載保護：加熱繼電器熱繼電器的熱元件熱繼電器觸頭作用：可實現(xiàn)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。例(1)----運料小車的控制設計一個運料小車控制電路，同時滿足以下要求：

1.小車啟動后，前進到A地。然后做以下往復運動：到A地后停2分鐘等待裝料，然后自動走向B。到B地后停2分鐘等待卸料，然后自動走向A。

2.有過載和短路保護。

3.小車可停在任意位置。

正程逆程電機BA§3.4控制電路綜合舉例運料小車控制電路M3~ABCKMFFUQSKHKMRSTa、STb為A、B兩端的限位開關

KTa、KTb為兩個時間繼電器

主回路KMFKHKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR該電路的問題：小車在兩極端位置時，不能停車。動作過程SBFKMF小車正向運行至A端撞STaKTa延時2分鐘KMR小車反向運行至B端撞STbKTb延時2分鐘KMF小車正向運行……如此往反運行。KMFKMFKHKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBRSB1SBFPLCCPU224KMFKMRSBRSTaSTbI0.0I0.0I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.0STaKMFKMFSB1SBFKMRSTaKTbKTaT31TON20INPTSB1STbKMRKMRSB1SBRKMFSTbKTaKTbT32TON20INPTSB1KMFKMFSBFKMRKHSTaSTaKTaSTbKTbKMRKTaKMRKMFSTbKTbSB1SB2KAKA