電工繼電接觸控制分析研究

鹽城機電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 洪 慧

生產(chǎn)過程的自動化在提高效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少工人體力勞動等方面起著重要作用，目前的機器大多采用電動機驅(qū)動。因此，自動控制的重要性在于控制。電工繼電器-接觸器控制電路是由按鈕、接觸器、繼電器和各種保護器件組成的。可根據(jù)需要實現(xiàn)對電機或其他執(zhí)行機構(gòu)的控制，控制繼電器-接觸器的優(yōu)點是操作簡單、控制方便、性能優(yōu)良、操作方便，可與多種保護設(shè)備配合使用，實現(xiàn)電路及過載等保護。

1 常用控制電器

由于繼電器-接觸器控制電路由各種電子控制器件和電子保護器件組成，在了解各種控制電路之前，要了解各種電子器件的結(jié)構(gòu)、功能和符號，控制電器按功能通常分為主令電器、控制電器和保護電器。

1.1 主令電器

在電子控制中，主控電子設(shè)備通常用來發(fā)出指令，控制發(fā)電機與發(fā)電機線圈的連接和影響，或知道如何改變電路來實現(xiàn)一個工作管理。大多數(shù)好的電子產(chǎn)品都是手動的，依靠手動點擊使觸點移動。電子設(shè)備的種類很多，用途也很多。按鈕帽、開關(guān)、行程開關(guān)、輸入開關(guān)、控制器、腳踏開關(guān)等按鈕的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖1 按鈕的結(jié)構(gòu)原理圖

1.2 轉(zhuǎn)換開關(guān)

轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱接線，是一種結(jié)構(gòu)更緊湊、比變刀更靈活、使用更方便的電子器件，轉(zhuǎn)換的類型也很多。

1.3 接觸器

接觸器是依靠電能使觸點動作的電子裝置，在自動控制中常用于接通或斷開電路。根據(jù)接觸器線圈所需的供電電壓的不同，接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器。以交流接觸器為例，交流接觸器主要由觸頭、電磁系統(tǒng)和滅弧裝置三部分組成。交流接觸器的觸點分為主觸頭和輔助觸頭兩種。主觸頭為三對常開觸頭，用于接通或斷開負載回路，由于允許大電流（通常大于10A），觸頭也很大；助手包括常開觸點和常閉觸點。觸點在控制電路中用來打開或閉合觸點或繼電器的線圈，觸點的額定功率通常為5A。昌河CJ 系列交流接觸器有四對組觸頭，兩對常閉，兩對常開。

1.4 繼電器

在控制電路中，常采用繼電器來實現(xiàn)某種控制或保護功能。控制繼電器的種類很多，最常用的有電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器、熱繼電器、溫度繼電器、漏電保護繼電器和速度繼電器等。

1.5 自動開關(guān)

自動開關(guān)是一種集控制裝置和保護裝置功能為一體的電子裝置。既可作為低壓（500V 以下）電源的電源變換器，又可在電路中發(fā)生短路、過載、欠壓等違規(guī)情況時切斷，以保護電源或加載，自動開關(guān)的短路保護優(yōu)于熔斷器。因為三相負載發(fā)生線間短路時，很可能只有一相保險絲熔斷，造成單相運行。使用自動開關(guān)時，只要線路間發(fā)生短路，開關(guān)就會導(dǎo)通，同時切斷三相電路。因此，自動開關(guān)常用于要求較高的場合[1]。

2 繼電接觸器控制電氣原理

當(dāng)今生產(chǎn)機器的自動控制主要是執(zhí)行電機的各種功能和電磁閥的通斷，根據(jù)生產(chǎn)過程的變化而變化。雖然控制電路的復(fù)雜程度因方法不同而不同，但其是由控制系統(tǒng)或連接系統(tǒng)組成的。圖2是一個按實際電器元件畫出的控制線路圖。

圖2 典型的控制線路原理圖

3 電工繼電接觸控制應(yīng)用案例（電動機）

3.1 電機點動控制

功率較小時，可用直接啟動法控制，圖3是點動控制電路，主電路由刀開關(guān)S（或開關(guān)）、接觸器KM 點和電機M 組成。熔斷器FU 用于短路保護，刀開關(guān)S 用作為電源指示開關(guān)。電機的啟動或停止由接觸器KM 的三個值控制。控制回路由啟動按鈕SB（只用其常開觸點）和串聯(lián)的接觸器線圈KM組成。

圖3 點動控制線路

電路工作原理如下：當(dāng)按下啟動按鈕SB 時，控制電路接通，開關(guān)線圈KM 得電，其主KM 閉合，主電路接通，電機M 啟動充滿活力，當(dāng)松開手柄時，由于復(fù)位按鈕彈簧的作用，SB 被切斷，接觸器線圈KM 失電，主觸頭失電，電機主回路失電，電機停止。這種用手按下按鈕電機轉(zhuǎn)動，手一松開電機就停在控制電路上，稱為點動控制電路。

在制造業(yè)中，有時需要使用電動工具進行點動操作。例如，在起重設(shè)備中，電機經(jīng)常需要運轉(zhuǎn)；調(diào)整機床或自動線時，電機也需要工作。因此，點動控制電路是一種控制電路，也是產(chǎn)生其他控制電路的基礎(chǔ)電路。

3.2 電動機連續(xù)運行控制

如果電機必須連續(xù)運轉(zhuǎn)，將點動控制電路中啟動按鈕SB2的兩端接到接觸器KM 的輔助常開接觸器上，如圖4所示。當(dāng)按下SB2按鈕時，接觸器的線圈KM 通電，主回路接通時，輔機常開接觸器KM，接觸器KM 閉合。手松開后，雖然SB2按鈕斷電，但流經(jīng)機構(gòu)的電流通常會打開接觸器KM，保證接觸器線圈KM 仍然通電，使機體有電源才能連續(xù)運行。服務(wù)常開觸點的作用稱為自鎖（或自我保護）。起自鎖作用的觸點稱為自鎖觸點。

圖4 電動機連續(xù)線路

在該線路中，必須串聯(lián)停止按鈕SB1（只能使用其常閉觸點）。當(dāng)按下按鈕時，其常閉觸點斷開，當(dāng)接觸器線圈KM 斷開時，主觸點斷開，電機停止[2]。

上述自鎖觸點還具有零電壓保護功能。當(dāng)線路突然斷電時，接觸器線圈KM 失電，當(dāng)主回路斷電時，自鎖觸點也斷開，這樣既可避免人員受傷，又可起到阻斷保護作用。

為防止電機長時間燒毀，電路中接有熱繼電器KOL。當(dāng)電動機長期超負荷運行時，串聯(lián)在主電路中的發(fā)熱元件會膨脹并引起動作，將控制電路中的常閉觸點推開。斷開控制電路和主電機保護電路，將啟停按鈕、接觸器、熱繼電器組裝成磁力啟動器。

3.3 電機聯(lián)鎖控制

在實際生產(chǎn)中，還有其他情況，如第一臺電機在工作，第二臺機器可以工作，或者第一臺電機沒有停止，第二臺機器不能停止等待。這種一臺電機的運行決定其他電機的運行關(guān)系稱為互鎖。

聯(lián)鎖控制根據(jù)具體要求接受不同的控制。在圖5中，控制電機IM 的接觸器IKM 的輔助常開觸點(圖中未畫出主電路)串聯(lián)在控制電機2M 運行的接觸器2KM 的電路中，因此，只有當(dāng)1KM 上電時，2KM 才有電，即電機IM 工作后，電機2M 才會工作。

圖5 聯(lián)鎖控制線路

3.4 電機控制電路的故障排除步驟和方法

電機控制電路的故障一般可分為自然故障和人為故障兩種。自然故障是由于電氣設(shè)備過載、振動或金屬屑、油侵入等原因引起的。造成電氣絕緣損失，焊接接觸不良，散熱條件惡化，甚至接地或短路。人為故障是由于工作人員沒有看到電氣維修不良、細節(jié)不清晰或工作不正確、產(chǎn)品更換不當(dāng)或更改電路變化或安裝電路時配置不正確而導(dǎo)致的實際后果。

電子控制電路的種類很多，復(fù)雜程度不同，其故障往往與機械系統(tǒng)交織在一起，難以區(qū)分，這就需要我們必須了解原理，知道正確的修復(fù)方法，每個電控系統(tǒng)一般由若干個基本電氣系統(tǒng)組成，每個相連的電氣控制系統(tǒng)又由若干個電氣系統(tǒng)組成，每個電控系統(tǒng)都由多個電源產(chǎn)生。但故障通常是由一個或多個電子設(shè)備、裝置或電線出現(xiàn)問題引起的。因此，我們只要好好學(xué)習(xí)，善于收集，找到規(guī)律，懂得正確保養(yǎng)，就能快速準(zhǔn)確地排除故障。

電控電路故障排除步驟有以下幾點。

第一，找出故障原因。

第二，根據(jù)圖紙調(diào)查案發(fā)地點，盡可能縮小案發(fā)區(qū)域，查找故障或電路故障。

第三，根據(jù)故障的不同，采用正確的清洗方法，排除故障。

第四，開機空載保護或部分空載保護。

第五，正常運行。在以上維修步驟中，故障查找難度比較大，查找故障時，要分清是電氣故障還是機械故障，還要弄清故障原因，有針對性地排除故障。

4 結(jié)語

電工繼電接觸控制是電力系統(tǒng)非常重要的一部分，是確保電力系統(tǒng)安全運行和防止事故和故障的重要條件之一，本文通過對電工繼電接觸控制進行分析和研究，對于提高電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定性具有借鑒意義。