头皮上白色的小颗粒:接触器控制电路

接触器控制电路

一、电气原理图

现代生产机械的自动控制主要是使电动机的各种不同的运行状态和电磁阀的通断电情况可以根据生产的工艺要求自动改变。虽然由于工艺要求不同，控制线路复杂程度也不一样，但都是由基本控制电路或典型控制环节组成的。本节将介绍几种常用的基本继电一接触器控制电器。

图4.13 典型的控制线路原理图

图4.13(a)是一个按实际电器元件画出的控制线路图。这种画法显然不方便。而且实际上控制线路涉及的电器元件多，若按这种画法，根本无法画出来，所以，实际上都是画成原理性的控制电路图，如图4.13（b）所示，画原理图时应遵守以下几条原则：

（1）所有电器在图中均同时用其标准图形符号和文字符号表示。所有电器的触点均按常态画出。所谓常态，对继电器、接触器而言是指线圈未得电时触点的状态；对行程并关、按钮等而言是指此电器未受压时触点的状态。

（2）为了在原理图上充分体现各电器之间的联系关系和工作原理，同一电器的各个部件可以画的不同的地方。但同一电器的所有部件应使用同一文字符号。

（3）将整个线路分成两部分来画，负载所在的大电流回路称主回路，常用粗实线表示，画在左边。接触器线圈、辅助触点、继电器的线圈和触点、主令电器等小电流回路称控制回路，常用细实线表示，画在右边。

（4）对于复杂的控制线路，为了便于安装和维修，对各电器的各个部件的两个端点要加以编号。主回路中的同种电器用同一字母加角标表示。控制回路中的电器则用数字表示，一般以各电器的线圈为界，左边用奇数顺序进行标注，右边用偶数顺序进行标注，同一节点的各条支路应标注同一数字。

二、单向直接启动控制

1、点动控制

当电动机容量较小时，可以采用直接启动的方法控制。图4.14为点动控制线路，主回路由刀开关S（或用转换开关）、接触器的主触点KM和电动机M组成。熔断器FU作短路保护用，刀开关S用作电源引入开关。电动机的启动或停车由接触器KM的三个主触点来控制。控制回路由启动按钮SB（只用了它的常开触点）和接触器线圈KM串接而成。

线路的工作原理如下：按下启动按钮SB时，控制回路接通，接通器线圈KM得电，其主触点KM闭合，接通主回路，电动机M得电运转。当手松开时，由于按钮复位弹簧作用于，使得SB断开，接触器线圈KM断电，主触点断开，使电机主回路断电，电动机停转。这种用手按住按钮电机就转，手一松电机就停在控制线路称为点动控制线路。

生产上有时需要电动机作点动运行。例如，在起重设备中常常需要电动机点动运行；在机床或自动线的调整工作时，也需要电动机作点动运行。所以点动控制线路是一种常见的控制线路，也是组成其它控制线路的基本线路。

2、连续运行

如需要电动机连续运行，则在点动控制线路中的启动按钮SB₂的两端并上接触器KM的辅助常开触点，如图4.15所示。按下按钮SB₂时，按触器线圈KM得电，在接通主回路的同时，也使接触器的辅助常开触点KM闭合。手松开后，虽然按钮SB₂断开，但电流从辅助常开触点KM上流过，保证接触器线圈KM继续得电，使电机能连续运行。辅助常开触点的这种作用称为自锁（或自保）。起自锁作用的触点称自锁触点。

在此线路中还需串联停止按钮SB₁（只用了它的常闭触点）。此按钮受压时，其常闭触点断开，接触器线圈KM断时，主触点断开，电机停止转动。

上述的自锁触点还具有零压保护作用。当线路突然断时，接触器线圈KM失电，在断开主回路的同时，也断开了自锁触点，当电源重新恢复电压时，由于自锁触点已经断开，线路不再接通，这样就可以避免发生事故，起到保护作用。

为了防止长期过载烧毁电机，线路中还接了热继电器KOL。当电动机长期过载运行时，串接在主回路中的受热体膨胀引起动作，顶开串接在控制回路中的常闭触点。断开控制回路和主回路，从而保护了电动机。

将起、停按钮、接触器和热继电器组装在一起就构成所谓磁力启动器，它是一种专用于三相异步电动机起、停控制和长期过载保护的电器。

三、正反转控制

许多生产机械的运动部件，根据工艺要求需要电机能正、反两个方向旋转。由三相异步电动机的工作原理可知，改变定子绕组中流过电流的相序就可使电机的旋转方向发生改变。为此，可控制两个接触器分别引入不同相序的电流到电机便可实现电机正反转控制。

              图4.16

图4.16(a)为电机正、反转主回路。图中KM₁为控制正转的接触器，KM₂为控制反转的接触器。它们的主触点均接在主回路上。KM₁的主触点闭合时，将A、B、C三相电流分别引进电机U₁、V₁、W₁绕组中，电机正转。当KM₂的主触点闭合时，A、C相电流对调（即A相电流流入W₁绕组，C相电流流入U₁绕组中），电机便反转。从主回路可以看出，如果KM₁和KM₂同时得电时，将造成线间短路。为避免事故发生，必须在KM₁和KM₂中的一个线圈得电时，迫使另一个线圈不可能得电，这种两线圈不能同时得电的互相制约的控制方式叫做互锁。在实际控制线路中，只要将KM₁和KM₂的常闭辅助触点分别串入对方线圈的控制线路中就可达到互锁的目的。如图4.16(B)所示。这样，当线圈KM₁得电时。串接在线圈KM₂电路中的KM₁常闭触点断开，此时即使按下反转按钮SB₃，KM₂也不可能得电。只有先按停止按钮SB₁和KM₁断时，其常闭触点KM₁闭合后，再按下SB₃时，电机才能反转。同理可知电机在反转时也能达到互锁目的。

此线路正转或反转控制原理与连续运行控制相同，在此不再叙述。

图4.16（c）为既有电气互锁。又有机械互锁的正反转控制线路。此线路虽然复杂些，但控制电机从正转变为反转时，不必先按停止按钮SB₁，只要按下反转按钮SB₃就会先断开正转线路，使反转线路接通。从反转到正转也是如此，操作比较方便。

四、联锁控制

在实际生产中，还存在着另一种制约情况，如第一台电机工作后，第二台电机才能工作，或者第一台电机不停止，第二台电机不能停止等等。这种由一台电机的工作情况决定其它电机工作情况的制约关系叫做联锁。

联锁控制根据具体要求不同采用不同的控制方式。在图4.17中，控制电动机IM（图中主电路未画出）的接触器IKM的辅助常开触点串接在控制电机2M工作的接触器2KM的线路中，这样，只有当1KM得电后2KM才具备得电的条件，即只有当电机IM工作后电机2M才可能工作。

在图4.18中，2KM的常开触点并接在1KM的停止按钮上。只有当2KM失电后，1KM才可能失电。这样就可满足当电机2M停止工作后电机1M才能停止工作的要求。

五、集中控制与分散控制

在现代生产中，往往将各种生产工艺过程按顺序连成一条流水生产线，完成从原料到成品加工的全过程，这就是生产自动线。在生产自动线上，需要一个总的控制机构，以便对自动线上各种机床实行集中控制，同时，各种机床自身也应可以分散控制，以便试车或者单独操作。这样就需要对各机床同时实现集中控制和分散控制，图4.19就是一个简单的集中控制与分散控制的线路。

图中SB₁、SB₂安装在总操作台上，SB₂通过中间继电器KA对IKM和2KM实现集中控制，而1SB₁、1SB₂、2SB₁、2SB₂则分散装在每台机床上，以便对机床实现单独控制。这样，按下SB₂、KA得电，其常开触点闭合，使1KM和2KM同时得电并工作。按下SB₁，1KM和2KM同时失电并停止工作，分别按1SB₂或2SB₂，则分别使1KM或2KM工作，实现对1KM或2KM的单独控制。如果需要在总操作台上也能分别操作各台机床，只需在总操作上台上安装两只分别与1SB1、2SB1串联的停车按钮和两只分别与1SB₂、2SB₂并联的启动按钮即可。

六、典型控制环节

在生产的自动控制过程中，随着工艺过程的进展，必然伴随着一些物理量的变化，如位置、时间、速度等。典型控制环节就是根据这些物理量的变化来实现电机控制的电路，分为行程控制、时间控制和速度控制。这里我们不讨论具体电路（控制电路在其它课程中讨论），仅介绍典型控制环节中使用的典型元件。

1、行程控制

行程控制就是根据运动部件所走的行程（或所处的位置）来实现某种控制（或实现某种运动）。例如，在龙门刨床工作台控制中，需要根据龙门刨床工作台的行程位置控制工作台移动的方向和速度。又如车间的行车要对其进行限位控制，当行车行走至终点时，控制其停止或自动返回。实现行程控制的典型元件为行程开关。

行程开关（又叫位置开关）是由位置来决定其动作的开关元件，它的结构基本上与按钮一样，一般只具有一个常开触点和一个常闭触点（也有触点数较多的行程开关）。这些触点与触杆或滋轮直接相连。行程开关装在机床或生产设备的固定部件上，而运动部件上装设挡块。当运动部件带动档块运动至行程开关所处位置时，挡块碰到行程开关的触杆或滋轮，行程开关受压，其常开触点闭合，常闭触点断开，接通或断开相应的电路，达到自动控制的目的。

行程开关结构上主要分为直线式和滚动式两种，直线式行程开关结构示意图和图形符号如图4.20所示。图4.21为LX系列行程开关外形图。

2、时间控制

时间控制，就是按时间实现某种控制。例如三相异步电动机的Y-△换接启动。开始启动时，电动机的定子绕组接成Y形，过一段时间，即启动完毕后，将定子绕组换接成△形运行，这就是时间控制。

实现时间控制的电器为时间继电器。时间继电器的种类较多，有空气阻尼式、电子式、钟表机械式等，但不管是哪一类时间继电器，都是在继电器线圈得电（或断电）后，延迟一段时间，它的延时触点才动作。通过延时触点接通（或断开）控制电路中的部分电路来控制主电路负载工作，实现时间控制。

图4.22为两种时间继电器的外形图。

3、速度控制

速度控制，就是按转速的高低来实现某种控制。例如电动机要反接制动时，必须要在转速接近零时使用电源断开，否则电动机就会反方向启动。

要实现速度控制，就需要一种能反映速度变化的电器，当速度变化到一定值时，接通或断开控制电路，实现速度控制。这类电器常用的有速度继电器、测速发电机以及电子速度检测装置等。下面介绍速度继电器工作原理。

图4.23是速度继电器的示意图。

速度继电器主要由转子、外环和触点组成。转子是由永久磁铁制成，外环内圆表面有和鼠笼式绕组相似的绕组，外环可以转动一定的角度。

当速度继电器的永久磁铁由电动机带动旋转时，在鼠笼绕组上感应电动势，产生感应电流，此电流与永久磁铁相互作用产生一电磁力使外环转动一个角度。转动的方向由永久磁铁的旋转方向决定。当外环转动一个角度后，固定在外环上的顶块也跟着转动并拨动触点使之动作，使常闭触点断开、常开触点闭合，接通或断开控制电路，实现速度控制。当电动机速度很慢或为零时，顶块无力拨动触点，速度继电器触点自动复位。

七、可编程控制器

可编程控制器（PLC）是微型计算机技术和继电器常规控制相结合的产物，是一种以CPU为核心、用作数字控制的专用计算机系统。它不仅可以代替继电器控制系统、提高系统可靠性性，还具有运算、计数、计时等功能。扩展后，还可进行通信联网、数据传送、矩阵运算等。可编程控制器还有自诊断、监控、报警等功能。

可编程控制器为为积木式硬件结构加上模块化软件设计，改变软件即可改变控制器的功能。而且编制方法容易掌握，程序结构简单直观。

可编程控制器硬件可靠性高，环境适应性好，操作方便，维修容易。

可编程控制器内部由一系列电子器件构成的继电器，这种继电器是一种逻辑意义上的继电器，其十分重要的特征是它的联接方式及工作状态均是用程序（软件）来控制（不需要外部接线），故常称为软继电器。其内部的各种时间继电器、计数继电器等均是这种软继电器。它们不需外部接线，可用软件控制或改变“接法”，其工作性能均与硬继电器一样。

使用可编程控制器可大大简化控制电路的接线，提高控制可靠性，并且通过软件改变程序，可以很容易地改变控制电路的工作流程而无需改变其外部接线，这是由硬继电器组成的控制电路无法做到的。

由于可编程控制器有以上优点，现已广泛应用于自动控制系统。