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第 11章 继电接触控制系统
11.4 行程控制
11.1 常用控制电器
11.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路
11.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路
11.5 时间控制
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本章要求:
1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。
2,掌握自锁、联锁的作用和方法。
3,掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。
4,掌握基本控制环节的组成、作用和工作过
程。能读懂简单的控制电路原理图、能设
计简单的控制电路。
第 11章 继电接触控制系统
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应用电动机拖动生产机械,称为电力拖动。利
用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制
和保护,称为继电接触控制。
本章主要介绍几种常用的低压电器,基本的控
制环节和保护环节的典型线路。
第 11章 继电接触控制系统
实现继电接触控制的电气设备,统称为控制电
器,如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍
常用控制电器的用途及电工表示符号。
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11.1 常用控制电器
11.1.1 组合开关
组合开关又称转换开关,由数层动、静触片组装
在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上,用手柄转动
转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线
路、不同联接方式的转换。图 11.1.1为用转换开关
实现三相电动机起停控制的接线图。
转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开,利
于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限,一
般用于交流 380V、直流 220V,电流 100A以下的电
路中做电源开关。
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M3~
图 11.1.1 用组合开关起停电动机的接线图
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11.1.2 按钮 (手动切换电器 )
(b) 结构
按钮常用于接通和断开控制电路。
按钮的外形图和结构如图所示。
按钮开关的外形和符号
(a) 外形图
常闭触点
常开触点
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复位弹簧
支柱连杆
常闭静触头
桥式静触头
常开静触头
外壳
4
SB SB SB






常闭按钮
(停止按钮 )
常开按钮
(起动按钮 ) 复合按钮
1 2
3 4
1 2
3
按钮帽
动画
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交流接触器的外形与结构
11.1.3 接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
(a) 外形 (b) 结构
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11,1.3 接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
~
M
3~
线圈
辅助触点铁心 衔铁
电源
电机
主触点
常闭
常开
动画
弹簧
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符号
线圈
KM
用于主电路 流
过的大电流 (需
加灭弧 装置 )
用于控制电路流
过的小电流 (无
需加灭弧装置 )
KM动合 (常开 )辅助触点
动断 (常闭 )辅助触点 KM
属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示
接触器技术指标:额定工作电压、电流、触点数目等。
动合 (常开 )主触点
KM
常用的交流接触器有 CJ10,CJ12,CJ20和 3TB等系列。
如 CJ10系列主触点额定电流 5,10,20,40,75、
120A等数种;额定工作电压通常是 220V或 380V。
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11.1.4 继电器
继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。
主要区别在于:
接触器的主触点可以通过大电流;
继电器的体积和触点容量小,触点数目多,且
只能通过 小电流 。所以,继电器一般用于 控制电路
中。
1,电流及电压继电器
电流继电器,可用于过载或过载保护,
电压继电器,主要作为欠压、失压保护。
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2,中间继电器
中间继电器触头容量小,触点数目多,用于控
制线路。
通常用于传递信号和同时控制多个电路,也可
直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。
(b) 符号
KA
线圈
常开触头 KA
常闭触头 KA
(a) 外形中间继电器外形与符号
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3,时间继电器
是从得到输入信号 (线圈
通电或断电 )起,经过一段时
间延时后才动作的继电器。
适用于定时控制
+
直流电磁式结构图
阻尼铜套
衔铁
工作原理,当衔铁未吸合
时,磁路气隙大,线圈电
感小,通电后激磁电流很
快建立,将衔铁吸合,继
电器触点立即改变状态。
而当线圈断电时,铁心中
的磁通将衰减,磁通的变
化将在铜套中产生感应电
动势,并产生感应电流,
阻止磁通衰减,当磁通下
降到一定程度时,衔铁才
能释放,触头改变状态。
因此继电器吸合时是瞬时
动作,而释放时是延时的,
故称为断电延时。
(1)直流电磁式 时间继电器
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a) 通电延时继电器
b) 断电延时继电器
KT
线圈
通电延时闭合
常开触点 KT
通电延时断开
常闭触点 KT
KT
线圈
(b)符号 断电延时断开
常开触点
KT
断电延时闭合
常闭触点
KT
延时继电器的外形与结构
(a) 外形
(2) 空气式延时继电器
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通电延时的空气式时间继电器结构示意图
常开触头
延时闭合
常闭触头
延时打开
微动开关 2
微动开关 1
常开触头
常闭触头
线圈通电 ?
衔铁向下吸合
? 连杆动作
? 触头动作
工作原理
调节螺丝进气孔
托板
线圈
动铁心恢复弹簧
挡块
释放弹簧
活塞杆
橡皮膜
排气孔
(2) 空气式时间继电器
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断电延时的空气式时间继电器结构示意图
常闭
延时闭合
常闭
延时断开
常开触头
常闭触头
空气式时间继电
器的延时范围大
(有 0.4 ~ 60 s 和
0.4 ~180s两种 )。
结构简单,但准
确度较低。
时间继电器的型号有 JS7-A和 JJSK2等多种类型。
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11,1.5 热继电器
用于电动机的过载保护。
热继电器外形与结构
(a) 外形 (b) 结构
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~
发热元件接入电机主电路,若长时间过载,双金
属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大,使其
向上弯曲,杠杆被弹簧拉回,常闭触点断开。
发热元件 杠杆
11.1.5 热继电器
工作原理 结构原理图
双金属片 常闭触头用于电动机的过载保护。
动画
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11.1.6 熔断器
符号 FU
熔断器额定电流 IF的选择
(1) 电灯、电炉等电阻性负载
IF > IL
(3) 频繁起动的电机
(2) 单台电机
用于低压线路中的短路保护。
常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断
器、管式熔断器和有填料式熔断器。
52,
电动机的起动电流
熔丝额定电流 ?
261 ~.
电动机的起动电流熔丝额定电流 ?
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用于自动往复控制或限位保护等。
11,1.7 行程开关 (限位开关 )
(b)示意图
结构与按钮类似,但
其动作要由机械撞击。 未撞击 撞击
(a)外形图
ST
常开触点 常闭触点
ST
(c) 符号行程开关的外形符号
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可实现短路、过载、失压保护。
11.1.8 自动空气断路器 (自动开关 )
锁钩
主触点
手动闭合
过流
脱扣器
欠压
脱扣器
衔铁释放
动画
自动空气断路器原理图
连杆装置
释放弹簧
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继电接触控制线路由一些基本控制环节组成,
下面介绍继电接触控制线路的绘制。
在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图,
它不考虑电器的结构和实际位置,突出的是电气原
理。
电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法:
1,按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。
2,控制线路由主电路 (被控制负载所在电路 )
和控制电路 (控制主电路状态 )组成。
3,属同一电器元件的不同部分 (如接触器的线圈和
触点 )按其功能和所接电路的不同分别画在不同
的电路中,但 必须标注相同的文字符号。
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4,所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下
的正常状态画出,即 按通电前的状态绘制 。
5,与电路无关的部件 (如铁心、支架、弹簧等 ) 在控
制电路中不画出。
分析和设计控制电路时应注意以下几点:
(1)使控制电路简单,电器元件少,而且工作又要准
确可靠
(2) 尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一
个电器的控制电路。
(3) 必须保证每个线圈的额定电压,不能将两个线圈
串联。
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熔断器 FU
交流接触器 KM
组合开关 Q 按扭 SBSB
1 SB23 5
热继电器 FR
M
3~
4
2 1
11.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路
1.直接起动
(a)结构图
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控制电路
11.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路
(1) 电路
SB1
KM
SB2
FR
KM
FR
KM
FU
Q
3~
M
.,
保险丝
热继电器
发热元件
开关
接触器
主触点
起动按钮
停止按钮
接触器
线圈
接触器
辅助触点
热继电器
动断触点
动画
(b)原理图
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控制电路
一、直接起动
电动机的保护
SB1
KM
SB2
FR
KM
FR
KM
FU
Q
3~
M
.,
热继电器
过载保护
保险丝
短路保护
接触器
零压、欠压保护
热继电器
动断触点







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电动机的保护
短路保护 是因短路电流会引起电器设备绝缘
损坏产生强大的电动力,使电动机和电器设备产
生机械性损坏,故要求迅速、可靠切断电源。 通
常采用熔断器 FU和过流继电器 等。
欠压 是指电动机工作时,引起电流增加甚至
使电动机停转,失压 (零压 )是指电源电压消失而
使电动机停转,在电源电压恢复时,电动机可能
自动重新起动 (亦称自起动 ),易造成人身或设备
故障。 常用的失压和欠压保护有:对接触器实行
自锁;用低电压继电器组成失压、欠压保护。
过载保护 是为防止三相电动机在运行中电流
超过额定值而设置的保护。 常采用热继电器 FR
保护,也可采用自动开关和电流继电器保护。
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KM
FR
KM
.,
KM
SB1 SB2.,




合上开关 Q起动
(2) 控制原理
KM辅助触点闭合自锁。
按下起动按钮 SB2,KM线圈通电,
KM主触点闭合,电动机运转。
通电转动



FR
3~
M
FU
Q
动画
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合上开关 Q(2) 控制原理
FR
KM
.,
KM
SB1 SB2.,




KM辅助触点闭合自锁。
按下起动按钮 SB2,KM线圈通电,
KM主触点闭合,电动机运转。
通电
起动
KM
转动



FR
3~
M
FU
Q 松开起动按钮 SB
2
利用自身辅助触点,维
持线圈通电的作用称自锁
自锁
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(2) 控制原理
FR
KM
.,
KM
SB1 SB2.,




通电



FR
FU
Q
3~
M
转动
KM
自锁
停车 按下停止按钮 SB1,KM线圈断电
KM主触点断开,电动机停转。
KM辅助触点断开,取消自锁。
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(2) 控制原理
转动
停车 按下停止按钮 SB1,KM线圈断电
KM主触点断开,电动机停转。
KM辅助触点断开,取消自锁。
停转
FR
KM
.,
KM
SB1 SB2.,




通电



FR
FU
Q
3~
M
断电
KM
去掉 KM辅助触点,
实现点动控制。
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2,既能长期工作又能点动的控制电路
按下起动按钮,电动机运转,松开起动按钮,
电动机停转。
点动按钮 SB3的作用:
(1) 使接触器线圈 KM通电;
(2) 使线圈 KM不能自锁。
KM
SB2
FR
KMSB1~
SB3
复合按钮
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2,既能长期工作又能点动的控制电路
KM
SB2
FR
KMSB1~
SB3
后闭合
先断开
按下 SB3
闭合
电机运转点动时:
自锁触点不起作用
通电
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KM
SB2
FR
KMSB1~
SB3
先断开
后闭合 断开
断电
2,既能长期工作又能点动的控制电路
松开 SB3
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2,既能长期工作又能点动的控制电路
KM
SB2
FR
KMSB1~
SB3
松开 SB3 电机停转 实现点动
用途,试车、检修以及车床主轴的调整等。
先断开
后闭合 断开
断电
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KM1
FU
Q
KM2
M1 M2
3~ 3~
.
SB SB1 KM1
KM1
SB2
KM2
KM2
按 SB1
通电闭合
再按 SB2
闭合
通电闭 合
闭合
1,控制顺序,M1起动后 M2才能起动。
M2既不能单独起动,也不能单独停车。
M1转动
3,电机的顺序控制
M2转动
...
.
动画
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M1
3~
这样的顺序控
制是否合理?
两电机各自
要有独立的
电源;这样
接,主触头
(KM1)的负
荷过重。
KM1
KM2
M2
3~
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KM2
SB
KM2
SB
KM1
FR1
FR2KM1
例 1,两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖
动,由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆
积在运输机上,要求电动机按下述顺序起动和停止:
起动时, M1起动后 M2才能起动;
停车时, M2停车后 M1才能停车。应如何实现控制?
起动:
通电
通电闭合
闭合
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SB
KM1
FR1
例,两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动,
由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在
运输机上,要求电动机按下述顺序起动和停止:
起动时, M1起动后 M2才能起动;
停车时, M2停车后 M1才能停车。应如何实现控制?
KM2
SB
KM2
FR2KM1
停止:
断电
断电断开
断开
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11.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路
将电动机接到电源的任意两根线对调一下,
即可使电动机反转。
需要用两个接触器来实现这一要求。
当正转接触器工作时,电动机正转;
当反转接触器工作时,将电动机接到电源的任
意两根联线对调一下,电动机反转。
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SBF和 SBR决不允许同时按下,
否则造成电源两相短路。
正反转的控制线路
3~
M
FR
FU
正转触点
KMR
动画
KMF
.
KMR
FR
Q
KMFSB.,
SBF
KMF
正转接触器正转按钮
正反转控制电路必须保证正
转、反转接触器不能同时动作。
反转接触器
SBR
KMR
KMR.,.
..,
.,,
.
反转按钮
反转触点
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按下 SBF
SB
KMF
在同一时间内,两个接触器只允许一个通电工
作的控制作用,称为,联锁,。
―联锁”触点
利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。
缺点:
改变转向时必须
先按停止按 钮。
解决措施:在控制电路中加入机械连锁。
KMR
SBF
KMF
KMFSB
R
KMR
KMR,.
.
.,
通电
断开
断电
电机正转
闭合
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机械联锁
电气联锁
利用复合
按钮的触
点实现联
锁控制称
机械联锁。
鼠笼式电动机正反转的控制线路
KMF
KMF
SBR
SB
KMR
SBF
KMF
KMR
KMR
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KMF
KMF
SBR
SB
KMR
SBF
KMF
KMR
KMR
当电机正转时,
按下反转按钮 SBR
先断开 断电
闭合
通电
断开
停止正转
闭合
闭合
电机反转
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11.4 行程控制
自动往返运动:
1,能正向运行也能
反向运行
2,到位后能自动返

行程控制:
控制某些机械的行
程,当运动部件到达
一定行程位置时利用
行程开关进行控制。
STaSTb
电机
正程
限位开关
STaSTb
逆程
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STaSTb
前进 (正转)
后退1 2
按 SBF时
KMF通电
(其常闭断开,
常开闭合 )
KMF断电
KMR通电
行程开关
自动往返运动:
挡块
动画
电机正转
工作台前进
到达预定位置,
挡块 1撞击 STb
SB
KMR
SBF
KM
F
KMF
KMRSTb
STaKMF
KMR
SBR
停止正转
电机反转
(工作台后退 )
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11,5 时间控制
1,Y–? 换接起动控制线路
Y接法KM3
KM1
FU
Q
?接法
动画
,SB
1,SB2 KT KM1
KM3
KM2 KM
3
KM1
KM1
KT
KM2
KT
KM2
KM2
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,SB
1,SB2 KT KM1
KM3
KM2 KM
3
KM1
KM1
KT
KM2
KT
KM2


断电
通电延时
继电器
通电延
时断开
复合
按钮
起动过程:
按 SB2 KM1通电KM
2断电 绕组 Y接
KM2断电
KM1接通电源
KM2—绕组 ?联接
KM3—绕组 Y联接
常闭断开
常开闭合
常闭延时断开
电动机 Y接起动
常闭断开
常开闭合
自锁 KT通电
KM3通电
通电瞬
时闭合
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KM1接通电源
KM2—绕组 ?联接
KM3—绕组 Y联接
KT通电
起动过程:
按 SB2 KM1通电KM
2断电 绕组 Y接
KM2断电
常闭断开
常开闭合
常闭延时断开
电动机 Y接起动
常闭断开
常开闭合
自锁
KM3通电




,SB
1,SB2 KT KM1
KM3
KM2 KM
3
KM1
KM1
KT
KM2
KT
KM2


断电
松开 SB2,电机仍处于 Y 接起动状态。
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KM1接通电源
KM2—绕组 ?联接
KM3—绕组 Y联接




SB1 SB
2
KT KM1
KM3
KM2 KM
3
KM1
KM1
KT
KM2
KT
KM2


断电
通电延时
继电器
通电延
时断开
KM1断电 常开断开常闭闭合
当 KT 常闭触
点延时断开时


复合
按钮
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KM1接通电源
KM2—绕组 ?联接
KM3—绕组 Y联接




SB1 SB
2
KT KM1
KM3
KM2 KM
3
KM1
KM1
KT
KM2
KT
KM2


断电
通电延时
继电器
通电延
时断开
复合
按钮


KM1断电 常开断开常闭闭合
当 KT 常闭触
点延时断开时




KM2通电 常闭断开
KM3断电常闭闭合
绕组 ?接
Y接断开
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KM1接通电源
KM2—绕组 ?联接
KM3—绕组 Y联接




SB1 SB
2
KT KM1
KM3
KM2 KM
3
KM1
KM1
KT
KM2
KT
KM2


断电
通电延时
继电器
通电延
时断开
复合
按钮
KM1断电 常开断开常闭闭合
当 KT 常闭触
点延时断开时




KM2通电 常闭断开
KM3断电常闭闭合
绕组 ?接
Y接断开


电机 ?接运行 KM1通电
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2,鼠笼式电动机能耗制动控制线路
断电延时
继电器
直流电源
断电延时断开
.,
., SB1
KM1
SB2
FR
KM1
KT
KT KM1 KM2
..
KM2
FU2
3~M
FR
KM1
Q
FU1
动画
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正常运行:
按 SB2 KM1通电
KM1主触点闭合 电机运转
常开闭合 自锁
常闭断开 KM2 断电
KT通电,常开闭合
KM1接通电机电源
KM2接通直流电源制动开始
KT控制切断直流电源时间
~
断电延
时断开





电断电延时 继电器
SB1
KM1
SB2
FR
KM1
KT
KT KM1 KM2
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KM1接通电机电源
KM2接通直流电源制动开始
KT控制切断直流电源时间
~






SB1
KM1
SB2
FR
KM1
KT
KT KM1 KM2
断电延
时断开
制动时:
按 SB1 KM1断电
KM1主触点断开 电机脱离三相电源
常开断开
常闭闭合


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KM1接通电机电源
KM2接通直流电源制动开始
KT控制切断直流电源时间
断电延
时断开
~






SB1
KM1
SB2
FR
KM1
KT
KT KM1 KM2






KT断电
KM2通电 制动开始
制动时:
按 SB1 KM1断电
KM1主触点断开 电机脱离三相电源
常闭闭合
常开断开
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KM1接通电机电源
KM2接通直流电源制动开始
KT控制切断直流电源时间
~






SB1
KM1
SB2
FR
KM1
KT
KT KM1 KM2




KT断电
KM2通电 制动开始
制动时:
按 SB1 KM1断电
KM1主触点断开 电机脱离三相电源
常闭闭合
常开断开 延时 KT触点断开 KM2断电
制动结束
断电延
时断开 断电
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正反转控制线路
3~M
FR
FU
Q
...
.,.
FR
KMR
SB1 SB
F
KMF
SBR
KMR
KMR
KMF
KMR
下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中
有几处错误,请改正之。