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1、1,现代电器与PLC技术 第2章,第一讲 讲解内容：第2章 电气控制线路基础 2.1电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则 2.2三相笼型异步电动机的基本电气控制线路学习说明：本讲是学习电气控制设计基础。重点掌握：1.电气控制线路的设计、绘制及分析；2.电气控制线路基本环节：(1)掌握电气控制原则：时间原则、速度原则与行程原则。(2)掌握电动机保护环节。(3)掌握三相异步电动机基本控制环节：起动、正反转电气控制电路。(4)掌握电气控制电路的连锁环节。,2,2.1 电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则,概述电气控制线路：是用导线将电动机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特
2、定控制要求的电路。电气控制系统图：为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来。这就是电气控制系统图。电气控制系统图包括：电气原理图 电器元件布置图 电气安装接线图,3,电器元件布置图：用来表明电气设备或系统中所有电气元器件的实际位置。是设备制造、安装、维护的必要资料。,电器元件布置图,2.1.2 电气控制原理图的绘制原则,4,电器元件布置图的绘制原则：必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图相同类型的电器元件布置时，应将体积较大和较重的安装在控制柜或面板的下方。发热的元器件应该安装在控制
3、柜或面板 的上方或后方，当热继电器一般安装在接触器的下方，以方便与电动机的接触器的连接。需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。强电、弱电应分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干扰的窜入。电器元件的布置应考虑安装间隙，并尽可能作到整齐美观。,2.1.2 电气控制原理图的绘制原则(续),5,电气安装接线图：按电器元件的布置位置和实际接线，用规定的图形符号绘制的图形称为电气安装接线图。（是电气装备和电器元件安装、配线、维护和检修电器故障的依据）绘制原则：必须遵循相关国家标准。各电器元件的位置、文字符号必须和电气原理图中标注的一致，同一电器元件
4、的各部件必须画在一起，各电器元件的位置必须与实际安装位置一致。,电气安装接线图,不在同一安装板或控制柜中的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接。走向相同、功能相同的多根导线可以用单线或线束表示。画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。,2.1.2 电气控制原理图的绘制原则(续),6,电气原理图：是根据电路的工作原理用规定的图形符号,采用简明、清晰、易懂的原则并采用电器元件展开形式绘制的图形称为电气原理图。特点：具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等。电气控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家标准（见书常用电器图形符号和文字符号)。,2.1.
5、2 电气控制原理图的绘制原则(续),7,电气控制原理图的组成：根据电路通过的电流大小可分为 主电路：是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件（如：刀开关、热继电器、自动空气开关、接触器主触点等）所组成的线路。辅助电路：是信号的传输通道。包括：控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。电气控制原理图的图面布置：上下排列：主电路在上，控制电路在下；左右排列：主电路在左，控制电路在右。主电路用粗线条画 控制电路用细线条画,2.1.2 电气控制原理图的绘制原则(续),8,电气原理图的绘制原则：1、电气原理图一般分主电路和辅助电路。2、电气原理图中所有的电器元件都应采用国家标
6、准中统一规定的图形符号和文字符号表示。3、电气原理图中的电器元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。4、在电气原理图中，当电器元件的不同部件（如接触器的线圈和触点）分散在不同的位置时，为了表明是同一电器元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类电器元件，要在其文字符号后面加数字序号来区别。5、电气原理图中所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于接触器、继电器的触点，按其线圈不通电的状态画出；控制器手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点，按未受外力作用时的状态画出。6、电器原理图中尽量减少线条和避免交叉，各个导线之间有电的联系时，对“T”形连接的接
7、点，在导线交叉处可以画实心圆点，也可以不画；“+”字交叉，必须画实点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针旋转900，但文字符号不可以倒置。,2.1.2 电气原理图的绘制原则(续),9,图面区域的划分、符号位置索引：,2.1.2 电气原理图的绘制原则(续),10,符号位置索引：指出继电器或接触器的线圈位置和触点的位置。,2.1.2 电气原理图的绘制原则(续),图号：某台设备的电器原理图不一定是 一本，按照功能不同可能分为几 本。每本的标号，就是图号，一 般用数字表示。页次：说明电器符号在这本图号中的第 几页。图区号：指前面页次中的图区号。,索引代号所标位置：接触器或继电器相应线
8、圈的索引：在接触器或继电器触点旁标上索引代号，指出它所对应的线圈的位置。继电器或接触器相应触点的索引：索引代码标在继电器或接触器的线圈下方。,索引代码的格式,11,接触器触点的索引格式：,继电器触点的索引格式：,2.1.2 电气原理图的绘制原则(续),12,2.2 三相笼型电动机的基本电气控制线路、直接起动控制线路,直接起动：在电源容量足够大时，小容量笼型电动机可直接起动。优点：是电气设备少，线路简单。缺点：是起动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。,（一）点动控制 控制要求：按下启动按钮电动机启动并运行，松开按钮电动机停止运行。注意：根据控制要求，分析需要的电气器件。主
9、电路：由刀开关QS(QB)、熔断器FU(FA)、交流接触器的主触点KM(QA)、热继电器FR(BB)和笼型电动机MA组成；控制电路：由起动按钮SB(SF)和交流接触器线圈KM(QA)组成。,13,图2-1 点动控制线路,（一）点动控制最简单的点动控制：适合小功率电动机控制,起动过程：先合上刀开关QS按下起动按钮SB接触器线圈KM通电接触器主触点KM闭合电动机M通电直接起动。,停机过程：松开起动按钮SB接触器线圈KM断电接触器主触点KM断开电动机M停电停转。,点动控制：按下按钮，电动机转动，松开按钮，电动机停转，这种控制就叫点动控制，它能实现电动机短时转动，常用于机床的对刀调整和电动葫芦等。,保
10、护环节：短路保护FU；过载保护FR；欠、失电压保护KM。,（QB）,（QB）,（FA）,（QA）,（QA）,（BB）,（BB）,（SF）,14,（二）长动（连续）控制长动控制：在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。控制要求：按下启动按钮，电动机启动并运行，当松开按钮后，电动机仍连续运行。根据控制要求，分析需要的电气器件。主电路：由刀开关QS（QB）、熔断器FU（FA）、接触器的主触点KM（QA）、热继电器发热元件FR（BB）、电动机M组成；控制电路：由停止按钮SB2（SF1）、起动按钮SB1（SF2）、接触器的常开辅助触点和线圈KM（QA）、热继电器的常闭触点FR（BB
11、）组成。,15,起动过程：合上刀开关QS按下起动按钮SB2接触器线圈KM通电接触器主触点KM闭合和常开辅助触点闭合电动机M接通电源运转；松开起动按钮SB2，利用接通的接触器常开辅助触点KM自锁、电动机M连续运转。,自锁概念：这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。,（二）长动（连续）控制长动控制：适合长时间连续转动电动机控制,停机过程：按下停止按钮SB1接触器线圈KM断电接触器主触点KM和辅助常开触点KM断开电动机M断电停转。,保护环节：短路保护FU；过载保护FR；欠、失电压保护KM。,图2-2 长动控制线路,（QB）,（FA1）,（QA）,（BB）,（Q
12、A）,（BB）,（QA）,（SF2）,（SF1）,（FA2）,16,工作原理（演示）,本控制线路具有如下三点优点：1）防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。2）防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故。3）避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。,（QB）,（FA1）,（QA）,（BB）,（SF1）,（QA）,（BB）,（QB）,（FA1）,（FA2）,（SF1）,（SF2）,（QA）,（BB）,（QA）,（BB）,17,开关切换,点动控制：SA（SF）断开,（三）点动和长动混合控制,连续控制：SA（SF）闭合,图2-4采用选择开关控制的点动和长动控制线路,1）采用选择开
13、关SA（SF）实现点动和长动控制。,（QB）,（FA1）,（FA2）,（SF1）,（BB）,（QA）,（BB）,（BB）,（SF2）,（QA）,（SF）,（QA）,18,按钮切换,工作原理：,连续控制：按下按钮SB1,点动控制：按下按钮SB3,（三）点动和长动混合控制,图2-6点动长动混合控制电路,2）采用复合按钮SB3实现控制。,（QB）,（FA1）,（QA）,（BB）,（FA2）,（SF1）,（BB）,（SF2）,（QA）,（QA）,（SF3）,19,中间继电器KA(KF)控制,工作原理：,连续控制：按下按钮SB3,点动控制：按下按钮SB2,（三）点动和长动混合控制,图2-7点动长动混合控
14、制电路,3）采用中间继电器KA(KF)实现控制,20,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思考,KM,SB1,KM,SB2,FR,SB,21,概述：在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。实现：对于三相异步电动机来说，可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。,正反转（可逆旋转）控制线路,电路形式:,电动机原理：,改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向,按钮、接触器控制位置控制,22,按钮、接触器控制正反转控制电路（续）,主电路：,KM2,控制电路：,正转按钮,反转按钮,工作原理：,基本控制
15、电路,缺点：,图2-8电动机正反转控制电路,23,控制电路：,工作原理：,电气互锁接触器互锁控制,互锁,电气互锁,机械互锁,新名词：电气互锁：将一个接触器的常闭触点串到另一个接触器的线圈电路中，则任一个接触器线圈先带电后，即使按下相反的按钮，另一接触器也无法得电,按钮、接触器控制正反转控制电路（续）,优点：,工作安全可靠,缺点：,操作不便,图2-9电动机正反转控制电路,24,按钮、接触器控制正反转控制电路（续）,控制电路：,工作原理：,优点：,机械互锁-按钮互锁控制,操作方便,缺点：,易产生故障,联锁,电气互锁,机械互锁,新名词：机械互锁,图2-10电动机正反转控制电路,25,按钮、接触器控制
16、正反转控制电路（续）,控制电路：,工作原理：,优点：,接触器、按钮双重互锁控制,安全可靠，操作方便,图2-11电动机正反转控制电路,26,正反转（电气机械互锁控制)演示,27,a）b）c）,作业：分析下列a、b、c控制工作过程？,解：图a、b、c是电动机正、反转控制线路 a)无互锁控制电路 b)具有电气互锁的控制电路 c)具有复合互锁的控制电路（完美）,28,概述：有些机械和生产设备,常常要求在两地或两地以上的地点进行操作。实现：用多组按钮对电动机的启动或停止进行控制。,多点控制线路,电路形式:,多点地控制原则：,启动按钮并联，停止按钮串联,按钮、接触器控制,29,多点控制线路（续）,主电路：
17、,控制电路：,工作原理：,基本控制电路,图2-12电动机多点地控制电路,30,概述：在实际应用中，往往要求各种运动部件之间按顺序工作。如车床主轴转动时要求油泵先运行，给齿轮箱提供润滑油。这就要求油泵电动机和车床主轴电机按顺序启动。实现：可以按动作顺序实现，也可以按时间顺序实现多台电动机之间按顺序启动。,顺序控制线路,电路形式:,多台电动机之间按顺序启动,按钮、接触器控制动作顺序或时间顺序,电气控制要求：,31,主电路：,控制电路：,工作原理：,基本控制电路,缺点：,顺序控制线路（续）,1、按动作顺序,图2-13电动机按动作顺序控制线路,32,控制电路：,工作原理：,电气联锁控制：当要求甲接触器
18、工 作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。,新名词：电气联锁,优点：,工作安全可靠,缺点：,操作不便,图2-14电动机正反转控制电路,连锁控制,顺序控制线路（续）,33,主电路：,控制电路：,工作原理：,基本控制电路,图2-15电动机按动作顺序控制线路,顺序控制线路（续）,2、按时间顺序,34,分析下列a、b、c控制工作过程？,图2-7 两台电动机顺序起动控制线路,图2-7a所示控制线路的特点是：KM2的线圈接在KM1自锁触头后面，这就保证了M1起动后，M2才能起动的顺序控制要求。,图2-7b所示控制电路的特点是：在KM2的线圈回路中串接了KM1的常开触头。显然
19、，KM1不吸合，即使按下SB2，KM2也不能吸合，这就保证了只有M1电机起动后，M2电机才能起动。停止按钮SB3控制两台电动机同时停止，停止按钮SB4控制M2电动机的单独停止。,图2-7c所示控制电路的特点：在图2-7b中的SB3按钮两端并联了KM2的常开触头，从而实现了M1起动后，M2才能起动，而M2停止后，M1才能停止的控制要求，即M1、M2是顺序起动，逆序停止。,35,概述：在实际应用中，有些生产机械的工作台需要自动往复运动,如龙门刨床、导轨磨床等。实现：利用行程开关控制生产机械的自动往复运动。,自动循环控制线路,电路形式:,控制一生产机械自动循环往复运动,按钮、接触器控制行程开关,电气
20、控制要求：,36,自动循环控制线路（续）,基本控制电路,主电路：,控制电路：,工作原理：,(前进),(后退),前进,后退,37,例1：如果图10-17的控制电路接成如图所示的那样，会有什么后果？,38,解：图（a）电路中，KM的辅助常开触头不仅锁住了SB2，而且也锁住了SB1。因此，在按下SB2使接触器KM线圈通电，其常开触头KM实现自锁作用后，再按下SB1时，线圈KM不会断电，即起动电动机后就无法用按钮SB1使它停转，停止按钮SB1失去了作用。图（c）电路中，接触器KM的常开触头与线圈并联，按下SB2时接触器线圈通电，其常开触头闭合，造成短路，会烧断熔断器中的熔体。图（d）电路中，用一个按钮
21、SB1的常开和常闭两个触头替代原电路中的起动和停止两个按钮。当按下按钮SB1时，由于按钮的结构特点通常是常闭触头先断开，常开触头后闭合，因此无法使接触器线圈通电，电动机也就无法起动。,39,例2：如图所示的电路中用了两个起动按钮SB2和SB3，试分析说明这个电路的工作原理。,40,解：电路中两个起动按钮是有区别的。SB3是常开常闭组合按钮，它的常闭触头串联在自锁电路中，因此在按下SB3时，先切断自锁电路，使接触器KM不能自锁，故SB3只能起点动控制作用。而SB2则是普通的起动按钮，在按下SB2时，自锁电路能起作用。由此可见，本电路是既可点动又可使电动机连续运行的控制电路。,41,二、实验内容,
22、（1）点动实验：不接KM的自锁触点，按SB2。（2）直接启动及停车试验：接上KM的自锁触点，启动按SB2，停车按SB1。（3）欠压保护实验：电动机启动后，拉开实验装置上的三相开关QS，使电动机停转，然后重新合上实验装置上的三相开关QS，不按SB2按钮，观察电动机是否会自行启动。（4）电动机的正反转实验：拉开实验装置上的三相开关QS，将电动机定子绕组的三根电源线中任意两根的一头对调，再合上实验装置上的三相开关QS，重新启动电动机，观察电动机是否改变了转向。,42,43,五、实验报告内容1画出实验步骤中的线路图。2写出实验的操作步骤。3写出实验心得。六、思考题1线路是如何实现电气互锁的？2主回路只串联两只发热元件？以星行连接的负载为例，没有串联发热元件的一项发生过载时，是否也能得到保护？3热继电器是否也能起到短路保护？4零压保护是如何实现的？5若在实验中发生故障，画出故障线路，分析故障原因。,44,2-1某机床的电动机为J02-42-4型，额定功率5.5kW，电压为380V，电流为12.5A，起动电流为额定电流的7倍，现用按钮进行起停控制，要有短路保护和过载保护，试选用哪种型号的接触器、按钮、熔断器、热继电器和开关?2-2试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续远行的混合控制线路。2-3电器控制线路常用的保护环节有哪些；各采用什么电器元件？,习题与思考题,
