第13讲 起保停控制电路

笼式异步电动机直接启动控制线路
图中左边部分为主回路，右边部分为控制回路。 （1）主回路：由电路可知：当S合上后，只有控制接触器 KM的触头合 上或断开时，才能控制电动机接通或断开电源而启动运行或停止运行。
（2）控制回路：当S合上后，A、B两端有电压。
初始状态时，接触器 KM的线圈失电，其动合主触头和动合辅助触 头均为断开状态； 当按下启动按钮SB1时，接触器KM的线圈通电，其辅助动合触头自 锁（松开按钮SB1使其复位后，接触器KM的线圈能维持通电状态的 一种控制方法），动合主触头合上使电动机接通电源而运转； 当按下停止按钮SB2后，接触器KM的线圈失电，其动合主触头断开 使电动机脱离电网而停止运转。 （3）保护：短路保护 、过载保护 、零压（欠压）保护
1.3 交流接触器
1.3 交流接触器
接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的自动电器。 主要用来接通或断开带有负载的交、直流主电路或大容量控 制电路，但不能切断短路电流。 接触器的种类：按主触头所接回路的电流种类分为： 交流接触器：主要用以控制交流电路 直流接触器：主要用以控制直流电路
1.2 熔断器
熔断电流与熔断时间之间的关系如下表所示。
熔断电流 熔断时间 1.25～1.3IRN 1.6 IRN ∞ 1h 2 IRN 40s 2.5 IRN 8s 3 IRN 4.5s 4 IRN 2.5s
当I/IN>10时，熔体瞬时熔断。
1.2 熔断器
熔断器一般是根据线路的工作电压和额定电流来选择的。
吸引线圈额定电压
交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V
1.4 继电器
利用双金属片受热弯曲 去推动杠杆使触头动作 利用电阻值随温度变化 而变化的特性制成
表示符号： 发热元件KH， 串接于主电路
作用：电动机的过载保护 型式：双金属片式、热敏电阻式、 易熔合金式 结构：由发热元件、双金属 等部分组成。
知识拓展 继电器
电磁式继电器的特性
图中，X 2称为继电器吸合值，欲使继电器吸合，输入量 必须等于或大于X 2；X 1称为继电器释放值，欲使继电 器释放，输入量必须等于或小于X 1。
继电器 释放值
继电器 吸合值
知识拓展 继电器
吸合时间：是指从线圈接受电信号到衔铁完全吸 合所需的时间； 释放时间：是指从线圈失电到衔铁完全释放所需 的时间。 一般继电器的吸合时间与释放时间为0.05～ 0.15s，快速继电器为0.005～0.05s，它的大小 影响继电器的操作频率。
将刀开关的闸刀换为 RT0型熔断器的熔管 ，就构成熔断器式刀 开关（HR型），简 称刀熔开关。
将刀开关与熔断器串联，装在金属盒内， 就构成低压负荷开关（HH型），亦称铁壳开关。
1.2 熔断器
是一种广泛应用于低压配电系统、控制系统中的保 护电器。 作用：短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端， 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量 轻
1.3 交流接触器
2．触点系统
触点是接触器的执行元件，起分断和接通电路的作用。 接触器的触点有主触点和辅助触点、常开触点和常闭触 点之分。 主触点用于通断主电路，允许通过较大的电流。通常为 三对常开触点。 辅助触点用于控制电路，只允许通过较小的电流，一般 常开、常闭各两对。 当线圈不带电时，动、静触点是分开的称为常开触点 （也称动合触点）；当线圈不带电时，动、静触点是闭 合的称为常闭触点（也称动断触点）。
对于一般电路、直流电动机和绕线异步电动机的保护来说， 熔断器是按它们的额定电流选择的，但对笼形异步电动机却 不能这样选择。
因为笼形交流异步电动机直接起动时启动电流为额定电 流的5—7倍。因此，要保证熔体在启动过程中不熔断，其选 用的熔体电流比额定电流大的多，一般笼形异步电动机的熔 断器按起动电流的1/K（K=1.6 ～ 2.5）来选择。
1.2 熔断器
5）自复熔断器 采用低熔点金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。 当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化， 汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消 失后，温度下降，金属钠蒸气冷却并凝结，恢复原来的良 好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分 断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。
1.3 交流接触器
接触器的主要技术指标:
主触点额定电压
交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V
主触点额定电流
交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A
1.3 交流接触器
~ 220
动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源
~ 380V
M 3~
1.3 交流接触器
接触器的图形、文字符号如下图所示:
KM KM KM KM
线圈
常开主触点
常开辅助触点
常闭辅助触点
1．电磁机构
电磁机构由线圈、动铁芯(衔铁)和静铁芯组成，其作 用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点闭 合或断开。
1.2 熔断器
2. 几种常用的熔断器 1）插入式熔断器 常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电系 统导线或电器设备的短路保护用，也可作为民用照明等电 路的短路保护。
图1-17 插入式熔断器 1-动触点 2-熔体 3-瓷插件 4-静触点 5-瓷座
1.2 熔断器
2）螺旋式熔断器 熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指 示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于 机床电气控制设备中。 螺旋式熔断器分断电流较大，可用于电压等级500V及 其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。
知识拓展 继电器
（3) 常用电磁式继电器 电压继电器：电压继电器(KV)用于机电传动系统的电压保护 和控制。 触点的动作与线圈所加电压大小有关，使用时其线圈并联 接入主电路，感测主电路的线路电压，触点接于控制电路， 为执行元件。 过电压继电器（U>）： 欠电压继电器（U<） ：
知识拓展 继电器
电压继电器符号： 过电压继电器： 当电压大于给定值时，衔铁吸合，动 断触头断开，控制接触器分断电动机 电源。 用于电压过大时切断电路。
知识拓展 ห้องสมุดไป่ตู้电器
是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电 路，实现控制目的的自动控制电器。 继电器的分类： 按输入信号的性质分：电流继电器、电压继电器、速度继 电器、压力继电器、热继电器等。
按作用原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式
应用最广（90％以上继电器为电磁式）
知识拓展 继电器
1.4 继电器
热继电器主要组成：热元件、双金属片和触头等。 热元件由镍铬合金等 电阻材料制成。 双金属片由两种热膨胀 系数不同的金属辗压而成， 由于两种金属紧密地贴合 在一起，当产生热效应时， 双金属片向膨胀系数小的 一侧弯曲，并带动触头动 作。
图1-12 三相式热继电器原理示意图 1－支架 2－双金属片 3－发热元件 4－导板 5－补偿双金属片 6－触点 7－常开触点 8 －复位螺钉 9－触点 10－复位按钮 11－调节旋钮 12－支撑架 13－压簧 14－推杆
QG
刀开关图形和文字符号
1.1刀开关
HK2系列刀开关的结构和外型图
由手柄、触刀、静插座、铰链支座和绝缘底板等组成。
1.1刀开关
低压刀开关分类： 1.按型式分：有单投（HD） 和双投（HS）两类； 2.按极数分：有单极、双极和 三极； 3.按灭弧结构分：有不带灭弧 罩和带灭弧罩的两种。
1.1刀开关
分类：瓷插式RC、螺旋式RL、有填料式RT、无填 料密封式RM、快速熔断器RS、自恢复熔断器等。
1.2 熔断器
熔断器种类：
有填料式RT
瓷插式RC 螺旋式RL 快速熔 断器RS
自恢复 熔断器
1.2 熔断器
1. 熔断器的安秒特性 熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现短路保护作用的， 当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小 时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此 对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒 特性（熔断特性）。
1.3 交流接触器
西门子接触器3TB40 22-0X
主触点 接线端子 辅助触点 接线端子
线圈 接线端子
A1
1/L1
3/L2
5/L3
13NO 21NC 31NC 43NO
AC220V
A2
2/T1
4/T2
6/T3
14NO 22NC 32NC 44NO
1.3 交流接触器
3．接触器灭弧装置
当触点切断电路的瞬间，如果电路的电流（电压）超过某一 数值，则在动、静点间将产生强烈的弧光放电现象，称为电弧。 弧的出现会对电器产生以下影响： ①触点虽然已经打开，但是由于电弧的存在，使需要断开的 电路实际上并未真正断开，降低接触器工作的可靠性； ②电弧的高温可能灼伤、氧化触点，增大触点间接触电阻， 降低导电性；严重时造成触点粘结，损坏接触器； ③电弧向周围喷射，会损坏电器及周围物质，严重时会造成 短路，引起火灾。 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置。
1.2 熔断器
4）快速熔断器 主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于 半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内（数毫秒至 数十毫秒）承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快 速熔断的能力，而一般熔断器的熔断时间是以秒计的，所以 不能用来保护半导体器件，因此必须采用在过载时能迅速动 作的快速熔断器。
线圈
常开辅助触点
常闭辅助触点
知识拓展 继电器
电磁式继电器的特性
继电器的主要特性是输入 -输出特性，又称继电特性。
当继电器输入量X由零增至X2以前，继电器输出量Y为零;
当输入量X增加到X2时，继电器吸合，输出量为Y1； 若X继续增大，Y保持不变; 当X减小到X1时，继电器释放，输出量由Y1变为零; 若X继续减小，Y值均为零。
1.电磁式继电器：
电磁式继电器的结构与工作原理 电磁式继电器由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。
电磁式继电器一般用于接通、断开控制电路，触头容量较 小，故不需要专门的灭弧装置,也无主、辅触点之分。
常用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继 电器。 电磁式继电器的图形、文字符号如下图所示：
K K K
图1-18 螺旋式熔断器 1-底座 2-熔体 3-瓷帽
1.2 熔断器
3）封闭式熔断器 封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种。 有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分 断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电 路中。 无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能 力稍小，用于500V以下，600A以下电力网或配电设备中。
复习旧课
三相异步电动机调速方法有哪些？
三相异步电动机制动方法有哪些？
第6章 启保停电路
1.元件介绍
刀开关 熔断器 交流接触器 热继电器
按钮
1.1刀开关
刀开关，又叫闸刀，主要作用是在电源切除后， 将线路与电源明显的隔离开，以保障维修人员的 安全。也可以用作不频繁的接通和分断空载电路 或小电流电路之用。
利用过载电流发热使 片和触头及动作机构 易熔合金熔化而使继 电器动作
常闭触 点KH， 串接于 控制电 路
1.4 继电器
双金属片式热继电器：
a）外形
1.电流整定装置 2.主电路接线柱
b） 结构图
3.复位按钮
4.常闭触头
5.动作机构
6.热元件
31.常闭触头接线柱 32.公共动触头接线柱 33.常开触头接线柱
1.3 交流接触器
接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置、其它部件四部分 组成。
常闭辅助触头 灭弧装置 主触头
常开辅助触头 静铁心 动铁心 交流接触器结构图 吸引线圈
1.3 交流接触器
~ 380V
弹簧 主触头
动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合
线圈
铁芯 衔铁 电机
M 3~
辅助 触头
电机接通 电源
1.5 按钮
常开(动合)按钮 SB 复合按钮
电路符号
SB
常闭(动断)按钮 SB
电路符号
电路符号
（1） 直接启动控制电路 直接起动不经过任何起动设备，利用刀开关或接 触器，直接将电动机接入电源，使电动机在额定 电压下进行起动。 自锁：利用电器自己 的触头使自己的线圈 得电从而保持长期工 作的线路环节称为自 锁环节。这种触头叫 自锁触头。