ESim 电工课堂 · 零基础学电工认识继电器和接触器继电器和接触器是电气控制电路的左膀右臂一个管信号与逻辑一个管动力通断。本章从电磁铁原理出发带你认识它们的结构、符号、类型并用电工接线模拟仿真软件ESim电工仿真亲手搭建点动 → 自锁 → 互锁经典控制电路。难度入门 ★☆☆建议学时2 学时配合软件ESim电工仿真本章知识地图0先花 1 分钟看清本章要学什么① 一个共同原理继电器和接触器本质上都是电磁铁 触点线圈通电产生吸力带动触点接通或断开电路。② 两类触点常开触点 NO不通电时断开与常闭触点 NC不通电时闭合——所有控制逻辑都由它们组合而成。③ 一条分工线继电器工作在控制电路管脑力活信号、逻辑、保护接触器工作在主电路管力气活通断大电流。i学习目标学完本章你将能够① 说出继电器/接触器的工作原理并区分常开、常闭触点② 识别 KA、KT、FR、KM 等文字符号和图形符号③ 说出中间继电器、时间继电器、热继电器等常见类型的用途④ 在 ESim电工仿真中搭建点动、自锁、正反转控制电路并解释每一步动作逻辑。第一部分 · 引入1为什么不能直接用手去开关大电流在动手之前先想清楚一个问题一台 7.5kW 的三相电动机工作电流约 15A启动瞬间电流可达上百安培——这样的电路能用一个普通墙壁开关去控制吗答案是不能。原因有三危险大电流断开瞬间会产生强烈的电弧高温等离子体普通开关没有灭弧能力容易烧毁触点甚至伤人费力车间里的设备往往分布在各处希望坐在控制台前按个小按钮就能启停远处的电机即远距离控制无法自动化手动开关不会自己判断过载了该跳闸延时 5 秒再启动正转时禁止反转——这些逻辑需要自动元件来完成。解决办法用小电流去控制大电流 —— 这正是继电器和接触器存在的意义。按钮和继电器工作在安全的控制电路小电流里接触器负责通断主电路大电流里的电动机。?想一想家里的空调、热水器工厂的水泵、机床电梯的上下运行……它们内部几乎都有接触器或继电器的身影。你能举出身边一个用小信号控制大功率设备的例子吗第二部分 · 继电器2继电器Relay电路里的自动转换开关2.1 定义与工作原理定义专业表述继电器是一种电控制器件当输入量电压、电流、温度、时间、转速等激励量的变化达到规定要求时在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化。通俗地说给它一个小信号它替你啪地合上或断开另一路电路。电磁式继电器由两大部分组成组成部分包含部件作用电磁系统线圈、铁芯静铁芯、衔铁动铁芯、返回弹簧把电能变成电磁吸力线圈通电 → 铁芯磁化 → 吸动衔铁触点系统动触点、静触点常开 NO / 常闭 NC、触点簧片衔铁运动时带动触点接通或断开另一路被控电路动作过程四步走线圈通电→ 铁芯被磁化产生电磁吸力衔铁吸合→ 吸力克服弹簧拉力衔铁带动动触点动作常开触点闭合、常闭触点断开线圈断电→ 电磁吸力消失弹簧复位→ 衔铁弹回原位触点恢复原始状态。2.2 看图理解继电器通电与断电的全过程下图是继电器的完整动作过程。左图为线圈断电状态触点断开、指示灯灭右图为线圈通电状态衔铁吸合、常开触点闭合、指示灯亮。请重点观察控制电路左下方 E1 回路与负载电路右上方 E2 回路只有磁的联系没有电的连接——这就是隔离控制。线圈断电 · 常态图 2-1a断电状态衔铁被弹簧拉起NO 触点断开指示灯 HL 不亮线圈通电 · 动作图 2-1b通电状态衔铁吸合NO 触点闭合指示灯 HL 点亮★必须记住的一句话继电器 电磁铁 触点。线圈得电衔铁吸合触点动作线圈失电弹簧复位触点复原。控制电路与负载电路彼此电气隔离所以可以安全地用 24V 弱电去控制 220V/380V 强电。2.3 常开触点与常闭触点NO / NC判断常开还是常闭只有一个标准——看线圈未通电元件未受力时的状态名称未通电时通电后别名典型用途常开触点 NONormally Open断开闭合动合触点H 型 / A 接点启动电路、接通负载常闭触点 NCNormally Closed闭合断开动断触点D 型 / B 接点停止回路、互锁、保护跳闸转换触点Changeover公共端接 NC 侧公共端切到 NO 侧Z 型 / C 接点两路信号切换!新手最容易犯的错不要凭通电后触点怎么样来记所有电气图纸上的触点符号一律按未通电、未受力的初始状态绘制。看到图纸上一个断开的触点标着KA它的含义是KA 继电器通电后它会闭合。2.4 图形符号与文字符号图纸上的继电器由图形符号长什么样和文字符号叫什么名字两部分组成。图 2-2本章核心图形符号速查标准来源GB/T 4728.7-2022文字符号元件名称一句话记住它KA中间继电器 / 电流继电器触点多信号的中转站 / 放大器KV电压继电器监测电压过高/过低KT时间继电器通电或断电后延时动作的触点FR热继电器电动机的过载保镖KS速度继电器按转速动作用于反接制动SSR固态继电器无触点、无火花的半导体继电器KM接触器下一节的主角通断主电路大电流SB按钮启动用绿色常开停止用红色常闭FU熔断器短路保护保险丝2.5 常用继电器类型、特点与应用场景继电器的家族很大。对初学者重点掌握下表中加粗的前四种类型原理与特点典型应用场景常见型号举例中间继电器KA本质是触点对数很多的电压继电器可达 4~8 对触点容量 5~10A① 一个信号变多路输出扩展触点② 信号放大 ③ PLC 输出与接触器之间做隔离驱动JZ7-44、JZ7-62、JZC4、欧姆龙 MY2N/MY4NDC24V时间继电器KT线圈得/失电后触点延时动作分通电延时型和断电延时型顺序控制、延时启动如星三角降压启动、循环控制JS7-A空气阻尼式 0.4~180s、JS14S、ST3P、欧姆龙 H3Y-2热继电器FR电流热效应使双金属片弯曲推动触点有热惯性只能过载保护、不能短路保护三相异步电动机过载保护、断相保护JR16、JR20、JR36、施耐德 LRD/LRN 系列电磁继电器通用小型KA动作快吸合约 5~20ms、触点容量小≤5~10A、体积小电路板上的信号切换、弱电控强电接口欧姆龙 MY 系列、宏发 HF 系列电流继电器KA线圈串联在被测回路中匝数少、线径粗电流达整定值动作过电流保护、直流电机失磁保护JL、GL 系列电压继电器KV线圈并联在被测回路中匝数多、线径细过电压 / 欠电压 / 失压保护JY 系列速度继电器KS转子随电机旋转转速约 ≥130r/min 时触点动作100r/min 复位电动机反接制动转速接近零时切断反相序电源JY1、JFZ0固态继电器SSR纯半导体光耦可控硅/MOSFET无触点、无火花、无噪声寿命极长高频开关、防爆防腐场合、温控仪表输出各品牌 SSR-10DA 等i继电器的主要参数选型时看什么线圈额定电压必须与控制电源一致常用 AC220V、AC380V、DC24V触点容量如 5A/250VAC表示触点能安全通断的最大电流电压吸合/释放电压吸合一般 ≤85% 额定电压释放约 20%~75% 额定电压动作时间电磁式约 5~20ms机械寿命约十万到千万次。第三部分 · 接触器3接触器Contactor主电路的大力士开关如果说继电器是传令兵接触器就是大力士——它专门负责频繁地接通和分断带负载的主电路大电流电路最主要的控制对象就是三相异步电动机。文字符号统一为 KM。3.1 结构与工作原理接触器的工作原理与继电器完全相同电磁铁触点但为干重活做了三处强化。它由四大结构组成结构组成作用电磁系统线圈、静铁芯、动铁芯衔铁、短路环产生吸力带动触点短路环消除交流磁场过零时的振动噪声触点系统主触点一般 3 对常开 辅助触点常开/常闭若干主触点串在主电路中通断电机辅助触点用在控制电路中实现自锁、互锁、信号指示灭弧装置灭弧罩栅片灭弧 / 纵缝灭弧 / 双断口电动力灭弧迅速熄灭主触点断开大电流时的电弧10A 以上接触器必备严禁拆除运行其他部件反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构、底座保证断电可靠复位、减振工作过程线圈通电 → 衔铁吸合 → 常闭辅助触点先断开、常开主触点和常开辅助触点后闭合线圈断电 → 弹簧复位 → 各触点恢复原状。这个先断后合的次序由机械结构保证是互锁电路可靠工作的基础。3.2 图形符号与端子编号图 3-1接触器 KM 的符号与端子编号IEC 60947 / GB 惯例3.3 常用类型、型号含义与选型接触器按主电路电流种类分为两大类交流接触器最常用控制交流主电路。主流系列有CJX2正泰/德力西等9~95A与施耐德 LC1-D 同技术平台、CJ2010~630A电压至 660V、CJ10、CJ40 等直流接触器控制直流电机。直流电弧没有自然过零点、更难熄灭因此需要更强的磁吹灭弧结构。型号含义解读以 CJX2-2510 为例C接触器 J交流 X小型 2设计序号 25主触点额定电流 25A 10辅助触点 1 常开 0 常闭★选型三条经验电工口诀级估算电流380V 三相电机 I ≈ 2 × P(kW)。例3kW 电机约 6A留足余量接触器额定电流 ≥ 负载电流的 1.2~1.25 倍频繁点动/正反转的重任务场合应再降一级使用线圈对压线圈额定电压必须等于控制电路电压AC220V 或 AC380V 等接错要么吸合无力烧线圈要么直接烧毁。第四部分 · 对比总结4继电器 vs 接触器一张表彻底分清两者原理相同、模样相似初学者最容易混淆。抓住下表前四行硬区别就再也不会弄错对比项接触器 KM继电器 KA / KT / FR…管辖范围主电路一次回路直接通断电机等大电流负载控制电路二次回路传递信号、实现逻辑与保护触点容量主触点 9A ~ 数百安最大可达上千安一般 ≤ 5~10A灭弧装置有灭弧罩10A 以上必备无电流小电弧自行熄灭触点分工主触点3 对常开 辅助触点分工明确全部是辅助级触点常开/常闭/转换组合线圈结构匝数少、线径粗、吸合功率大匝数多、线径细、功耗小动作速度吸合约 10~100ms吸合约 1~20ms更快典型应用电机启停、电炉、电容器柜等动力回路信号转换、触点扩展、延时、过载/过流/失压保护相互联系本质都是电磁铁触点小容量接触器可当大容量继电器用PLC 常通过中间继电器再去驱动接触器线圈弱电 → KA → KM → 电机一句话总结接触器管力气活——通断大电流继电器管脑力活——传信号、扩触点、实现逻辑与保护。两者配合构成完整的继电器控制系统。第五部分 · 经典控制电路ESim电工仿真5从点动到互锁三个必学电路理论学习最终要落到电路上。下面三个电路是全国电工教材和职业技能考核的共同核心请按顺序学习并在 ESim 仿真软件中逐一搭建验证。所有电路图均分为主电路粗线/左侧和控制电路细线/右侧两部分阅读。5.1 点动控制按下就转松开就停电路构成控制回路只有按钮 SB 接触器线圈 KM串联。动作逻辑① 合上电源开关 QS电机不转KM 线圈无电主触点断开② 按下 SB → KM 线圈得电 → 主触点闭合 → 电机运转③ 松开 SB → 线圈失电 → 主触点断开 → 电机停转。应用场景电动葫芦点动升降、机床刀架快速移动等需要指哪打哪的场合。5.2 自锁自保持电路 —— 起保停 ★ 本章核心改进方法把接触器的一对辅助常开触点13-14并联在启动按钮 SB2 两端。这样接触器一旦吸合就用自己的触点顶替按钮给自己供电——这就是大名鼎鼎的自锁。再配合一个常闭停止按钮 SB1 和热继电器 FR就构成了最经典的起保停电路启动、保持、停止。图 5-1a起保停电路 · 停止状态按下 SB2 前KM 线圈失电主触点断开电机停转图 5-1b起保停电路 · 运行状态蓝色表示已通电KM 主触点闭合送电自锁触点闭合维持线圈供电电机运转动作逻辑复盘启动按下 SB2 → KM 线圈得电 → 主触点闭合电机转同时自锁触点 13-14 闭合松开 SB2 后电流经自锁触点继续供电 → 电机连续运行停止按下 SB1 → 线圈回路断开 → KM 失电释放 → 主触点断开电机停同时自锁触点断开松开 SB1 后电路也不会自行接通——必须再按 SB2 才能启动过载保护电机过载 → FR 热元件发热 → 双金属片弯曲 →FR 常闭触点95-96断开→ KM 失电跳闸失压/欠压保护突然停电或电压骤降 → 接触器吸力不足自动释放 → 自锁解除 → 来电后电机不会自行启动避免伤人事故。★起保停电路的三大保护短路保护——熔断器 FU过载保护——热继电器 FR失压欠压保护——接触器 KM 自身 自锁结构。考题和实操都绕不开这三条。5.3 互锁控制电动机正反转 ★反转原理三相异步电动机只要任意对调两相电源旋转磁场反向电机即反转。因此用两个接触器KM1 负责正转、KM2 负责反转KM2 把 L1、L3 两相互换后送入电机。!致命危险两个接触器绝不允许同时吸合KM1 与 KM2 的主触点若同时闭合L1 与 L3 两相将通过两组触点直接短接——造成相间短路、放炮、烧毁设备因此必须设置互锁联锁一个吸合时另一个绝对不允许得电。两道保险缺一不可双重互锁电气互锁把 KM2 的常闭辅助触点串进 KM1 线圈回路KM1 的常闭触点串进 KM2 线圈回路。一方吸合其常闭触点断开物理上切断对方线圈的通路——安全可靠但正反转切换必须先按停止机械互锁按钮互锁使用复合按钮把反转按钮 SB3 的常闭触点串进正转回路、正转按钮 SB2 的常闭触点串进反转回路。按下 SB3 时其常闭先断开正转回路、常开后接通反转回路——可以直接正→反切换操作方便。图 5-2电动机正反转按钮接触器双重互锁控制电路控制回路部分红字机械互锁蓝字电气互锁5.4 热继电器 FR电动机的过载保镖热继电器利用电流的热效应工作主回路电流长期超过整定值 → 发热元件烤弯双金属片 → 推动机构断开控制回路。因为双金属片有热惯性它能容忍电机的正常启动电流只对持续过载动作。★FR 接线两原则必考热元件串联在主电路中KM 主触点出线 → FR 上端子 → FR 下端子 → 电机三相都穿过 FR常闭触点95-96串联在控制电路中与停止按钮串在接触器线圈回路里常开触点 97-98 可接故障报警灯。FR 只能过载保护不能代替熔断器做短路保护双金属片动作太慢整定电流原则上按电机额定电流设定一般取额定电流的0.95~1.05 倍启动频繁、启动时间长的场合可放宽到1.1~1.25 倍跳闸后需等双金属片冷却再复位现场一般置于手动复位查明原因后再启动。5.5 时间继电器的舞台星三角Y-△降压启动大功率电机直接启动时冲击电流可达额定电流的 4~7 倍。星三角启动让电机先接成星形Y低压启动延时几秒后切换成三角形△全压运行启动电流降为直接启动的 1/3。这里的延时几秒再切换正是时间继电器 KT的拿手好戏。所用元件三个接触器KM 主电源、KMY 星形、KM△ 三角形 时间继电器 KT 热继电器 FR 按钮。1按 SB2 启动KT 线圈与 KMY 线圈同时得电KM 主接触器随之吸合2星形启动KMY 主触点把电机尾端短成星点电机低压降流启动约 2~3 秒3KT 延时到KT 通电延时断开的常闭触点动作 → KMY 失电星点解除4三角形运行KMY 常闭互锁触点复位 → KM△ 得电吸合电机全压运行KM△ 常闭互锁切断 KMY 回路!两个安全要点①KMY 与 KM△ 之间必须有电气互锁——两者同时吸合即短路② 电机六根出线的相序绝不能接错U1-W2、V1-U2、W1-V2 成三角否则无法正常启动甚至放炮。5.6 中间继电器信号的中转站与放大器中间继电器KA在工程中有两大经典用途扩展触点一个输入信号 → KA 的 4~8 对触点 → 同时控制多路输出接触器辅助触点不够用时也用 KA 来加座。弱电隔离驱动PLC 接口PLC 输出的是 DC24V 小信号不能直接驱动 AC220V 接触器线圈于是用中间继电器搭桥PLC 输出DC24V→ KA 线圈 → KA 触点容量 5A 以上→ KM 线圈AC220V→ 电机。既放大了驱动能力又把弱电控制侧与强电侧电气隔离保护 PLC。控制链条越长分工越清晰按钮/传感器 → 继电器逻辑 → 接触器动力 → 电动机。这就是继电器控制系统的标准架构。第六部分 · 绘图规范6画图五条规定 新手高频错误按未通电、未受力状态画常开画断开、常闭画闭合画的是初始状态而非动作后状态线圈与触点分散绘制、同名关联KM 线圈画在控制回路KM 主触点画在主电路靠相同文字符号KM认亲需要时加编号 KM1、KM2同一电器的常开、常闭触点不要接在不同相上相邻触点间电位差大断弧时可能引起弧光短路线圈不允许串联两个线圈串联会分压谁都吸合不可靠必须各自并接到额定电压主电路粗线、控制电路细线时间继电器延时触点的半圆弧开口方向指向延时动作方向方向画反是最常见的失分点。i免费开源的绘图/符号资源QElectroTech免费开源电气绘图软件Win/Linux/Mac内置 8000 个按 IEC 60617 标准分类的符号本章所有图形符号都能在其中找到标准画法Radica 在线符号库提供 IEC 60617 / JIC 标准符号样例图纸适合临摹亿图图示EdrawMax内置电气工程符号库拖拽绘图适合快速出教学图。第七部分 · 安全须知7装接与使用的安全红线!以下每一条都是事故教训换来的灭弧罩严禁拆除或带破损运行缺罩分断大电流电弧可能引发相间短路线圈电压必须与控制电源一致220V 线圈接 380V 立即烧毁380V 线圈接 220V 吸合无力、振动发热烧线圈按钮颜色规范启动绿色常开停止红色常闭不得混用热继电器整定电流必须按电机铭牌额定电流调节且它不能替代熔断器做短路保护正反转电路必须有互锁电气 机械双重互锁最稳妥接触器垂直安装倾斜不超过 5°新接触器铁芯极面的防锈油要擦净否则衔铁可能粘住不释放触点表面禁止涂油烧灼颗粒及时清理仿真练习虽无触电风险但请从第一次接线起就按真实安全规范操作——习惯决定安全。第八部分 · 小结与自测8本章小结原理继电器与接触器同为电磁铁触点线圈得电 → 衔铁吸合 → 触点动作失电 → 弹簧复位。触点常开 NO常态断开、通电闭合常闭 NC常态闭合、通电断开。图纸一律按未通电状态绘制。分工继电器KA/KT/FR/KV…管控制电路信号、逻辑、保护接触器 KM 管主电路通断大电流带灭弧装置。电路点动 → 自锁起保停含三大保护→ 互锁正反转双重互锁→ 星三角延时启动层层递进。课后自测先自己作答再核对答案1. 图纸上一个标注KA的触点画成断开状态说明 。A. 这个触点坏了一直断开B. 这是常开触点KA 线圈通电后它会闭合C. 这是常闭触点KA 线圈通电后它会闭合✓ 答案B。触点符号一律按未通电状态绘制断开常开 NO通电后闭合。2. 起保停电路中自锁的实现方法是 。A. 把启动按钮换成普通开关B. 把 KM 辅助常开触点串联在停止按钮两端C. 把 KM 辅助常开触点13-14并联在启动按钮 SB2 两端✓ 答案C。自锁触点与启动按钮并联接触器吸合后自己给自己供电。3. 接触器与继电器最根本的区别是 。A. 接触器用于主电路通断大电流、有灭弧装置继电器用于控制电路、触点容量小、无灭弧装置B. 接触器用电、继电器不用电C. 继电器体积大接触器体积小✓ 答案A。两者原理相同区别在应用场合、触点容量和灭弧装置。4. 正反转电路中设置互锁的根本原因是 。A. 让操作更方便B. 防止 KM1、KM2 同时吸合造成电源相间短路C. 防止电机转得太快✓ 答案B。两接触器同时吸合两相短路事故互锁是生命防线。5. 关于热继电器 FR下列说法正确的是 。A. 热元件并联在主电路中常开触点串联在控制电路中B. FR 动作快可做短路保护C. 热元件串联在主电路中常闭触点串联在控制电路中FR 只能过载保护✓ 答案C。热元件串主电路、常闭串控制电路、只过载不短路三句口诀记牢。ESim 电工课堂 · 零基础学电工—— 认识继电器和接触器