一、深入解析继电器结构及工作原理
让我来给大家介绍一下继电器的基本构造和工作方式。你可以看到这个示意图(图1-2a),继电器主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧构成。它有两种触点,一种是在线圈断电时打开的,我们称之为常开触点(就像图1-2中的触3,4),另一种是在线圈断电时闭合的,我们称之为常闭触点(如图1-2中的触点1,2)。
一旦线圈通电,电磁铁就会产生磁力,吸引衔铁,导致常闭触点断开,常开触点闭合。当线圈电流消失后,复位弹簧就会把衔铁恢复到原来的位置,使得常开触点断开,常闭触点闭合。图1-2b展示了继电器线圈、常开触点和常闭触点在电路图中的符号。一个继电器可能会有多对常开和常闭触点,它们通常会用相同的字母和数字组合(比如KA2)来标识。
二、接触器在电机控制中的巧妙应用
现在,让我们看看接触器是如何在电机控制中发挥作用的。这张图(图1—3)展示了交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路以及相关波形。接触器的构造和工作原理与继电器类似,但主要区别在于继电器的触点额定电流较小,而接触器则是用来控制较大电流负载的,比如额定电流为几十安至几千安的异步电动机。
当你按下启动按钮SBl时,它的常开触点就会接通,电流就会流过SBl的常开触点和停止按钮SB2、过载保护用的热继电器FR的常闭触点,然后流过交流接触器KM的线圈。这时,接触器的衔铁被吸合,使得主电路中的三对常开触点闭合,异步电动机M的三相电源接通,电动机开始运行。同时,控制电路中接触器KM的辅助常开触点也会接通。松开启动按钮后,SBl的常开触点断开,但电流仍然可以通过KM的辅助常开触点和SB2、FR的常闭触点流过KM的线圈,电动机继续运行。这种由KM的辅助常开触点实现的功能被称为“自锁”或“自保持”,它让继电器电路具备了类似R-S触发器的记忆功能。
如果在电动机运行时按下停止按钮SB2,它的常闭触点就会断开,导致KM的线圈失电,KM的主触点断开,异步电动机的三相电源被切断,电动机停止运行。同时,控制电路中KM的辅助常开触点也会断开。当停止按钮SB2被放开,其常闭触点闭合后,KM的线圈仍然失电,电动机继续保持停止状态。图1.3展示了相关信号的波形图,其中高电平代表1状态(线圈通电、按钮被按下),低电平代表0状态(线圈断电、按钮被放开)。
图1.3中的控制电路在继电器系统和PLC的梯形图中非常常见,我们称之为“起动-保持-停止”电路,或者简称为“起保停”电路