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1、电气控制系统,1.1 概述,我国从20世纪50年代开始对新建的工业控制采用这种控制方式，随着电力拖动、自动控制的发展，继电器接触器控制方式得到迅速推广，对当时我国工业建设起到了巨大的推动作用，直至20世纪80年代我国大部分自动控制仍采用这种方式。,1.2 常用低压电器,1.2.1 低压电器的基本知识1低压电器的分类(1)按工作方式:手控电器和自控电器。(2)按用途:低压控制电器和低压保护电器。(3)按种类:刀开关、刀形转换开关、熔断器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等。,2低压电器的基本结构与特点 低压电器一般都有两个基本部分。一是感受部分，它感受外界的信号，做出有规律的反应。
2、在自控电器中，感受部分大多由电磁机构组成；在手控电器中，感受部分通常为操作手柄。另一个是执行部分，如触点连同灭弧系统，它根据指令进行电路的接通或切断。,1.2.2 电气的图形符号和文字符号,1电气中的图形符号（1）符号要素。（2）一般符号。（3）限定符号。,图形符号的几点问题如下所述。,(1)所有符号均应按无电压、无外力作用的正常状态。如按钮未按下。(2)在图形符号中，某些设备元件有多个图形符号，在选用时，应该尽可能选用优选形。在能够表达其含义的情况下，尽可能采用简单形式，在同一图中使用时，应采用同一形式。图形符号的大小和线条的粗细应基本一致。(3)为适应不同需求，可将图形符号根据需要放大和缩
3、小，但各符号相互间的比例应该保持不变。图形符号绘制时方位不是强制的，在不改变符号本身含义的前提下，可将图形符号根据需要旋转或成镜像放置。(4)图形符号中导线符号可以用不同宽度的线条表示，以突出和区分某些电路或连接线。一般常将电源或主信号线用加粗的实线表示。,2电气图中的文字符号,（1）基本文字符号。（2）辅助文字符号。,1.2.3 电气图的分类与作用,电气图包括电气原理图、电气安装和接线图。,一.刀开关,刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，掷向可分为单掷、双掷两种。,刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源，电源电压消失后，不能自动复原。,双掷刀开关,单掷刀开关,动触点（刀片）,静触点（刀座）,三刀开关
4、控制手动电路,M3,FU,条件：电动机容量不得超过75KW，刀开关的额定电流应大于电动机额定电流的3倍,3,二.熔断器,熔断器俗称保险丝，是进行短路保护的电器。当电路发生短路，负载电流超过额定电流许多倍时，熔体立既熔断，保护电路及用电设备不遭损坏。,若一台电机，熔丝的选择按,Ifu=(1.5 2.5)IN,若多台电机，熔丝的选择按,Ifu=Im/2.5,可能出现的最大电流,表示符号,熔丝的额定电流,电动机的额定电流,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,M3,主触点,弹簧,连杆装置,锁钩,三.断路器,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开
5、锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,M3,主触点,弹簧,连杆装置,锁钩,三.断路器,M3,主触点,弹簧,连杆装置,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,三.断路器,M3,主触点,弹簧,连杆装置,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,三.断路器,四.按钮,通常用来短时间接通或断开控制电路的手动电器。,动合（常开）触头,动断（常闭）触头,按钮帽,复位弹簧,表示符号：,按钮的额定电流一般不超过5A,五.交流接触器,接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主电路上。,交流接触器的图形
6、及文字符号：,交流接触器的结构原理图,复位弹簧,动铁心,线圈,静铁心,1,2,3,1,2,3,主触点动合(常开),辅助触头,动断触点,动合触点,交流接触器线圈通电后的状态,1,2,3,1,2,3,动断触点断开,动合触点闭合,i,主触点闭合,辅助触头,线圈,复位弹簧,动铁心,静铁心,六.热继电器,热继电器是利用电流的热效应而动作的电器，它是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。,热继电器的图形及文字符号,发热元件将串联在电动机的主电路中,常闭触点将串联在电动机的控制电路中,热继电器的结构原理图,发热元件,双金属片,常闭触点,复位按钮,弹簧,扣板,当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向
7、上弯曲，因而脱钩。,热继电器的结构原理图,发热元件,双金属片,常闭触点,复位按钮,弹簧,扣板,热继电器的结构原理图,发热元件,双金属片,常闭触点,复位按钮,弹簧,扣板,常闭触点打开从而断开电动机的主电路,七.中间继电器,中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触头个数多些，共有八对触头，其中四对常开触头，四对常闭触头，而且没有主、辅触头之分。触头容量相当于接触器的辅助触头，其额定电流为5A。,中间继电器主要用在控制电路中，起信号传递与转换作用以及同时控制多个电路。,中间继电器的图形符号,第四节 电气控制电路的基本电路,KM,SB1,KH,Q,KH,FU,KM,M3,1.点动控制
8、线路,控制电路,主电路,先闭合开关Q，接通电源。,按SB1KM线圈得电,KM主触头闭合M运转,松SB1KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M3,M3,点动电路功能,控制电机在很短时间内工作。,工作原理,第四节 电气控制电路的基本电路,KM,SB1,KM,SB2,KH,Q,KH,FU,KM,M3,2.长动控制线路,控制电路,主电路,工作原理 先闭合开关Q 接通电源。,按SB1KM线圈得电,KM主触头闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M3,M3,KM辅助触头闭合 自锁,KM辅助触头恢复失去自锁,长动电路功能,控制电机长时 间连续工作,KM,SB1,KM,SB2,KH,Q,KH
9、,FU,KM,M3,SB3,3.点动及长动控制线路(1),M3,M3,M3,M3,控制电路,主电路,工作原理：先闭合Q，接通电源,按SB1KM线圈得电,KM触头闭合M长动运转,按SB3KM线圈得电,KM触头闭合M点动运转,按SB2KM线圈失电,KM触头恢复M停转,松SB3KM线圈失电,KM触头恢复M停转,KA,SB1,SB2,Q,KH,FU,KM,M3,KM,SB3,KA,KA,中间继电器 KA的功能：实现自锁 从而实现M长动运转。,3.点动及长动控制线路（2）,按SB1KA线圈得电,KM触头闭合M长动运转,按SB3KM线圈得电,KM触头闭合M点动运转,KM线圈得电,KA触头闭合自锁,按SB2
10、KM线圈失电,KM触头恢复M停转,工作原理 合Q,KM,SB1,SB4,KH,Q,KH,FU,KM,M3,SB2,KM,SB3,SB5,SB6,多地点控制线路,利用SB1、SB2、SB3并联，可实现多地点起动；,利用SB4、SB5、SB6串联，可实现多地点停机。,三种保护作用,a.短路保护 FU,b.过载保护 KH,c.零压欠压保护KM,KM2,SB1,SB3,KH,Q,KH,FU,M3,SB2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,正、反转控制,KM2,SB1,SB3,KH,Q,KH,FU,M3,SB2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,按SB1KM1
11、线圈得电,KM1触头动作M正转；,按SB2KM2线圈得电,KM2触头动作M反转；,KM1、KM2常闭触头互锁：,防止KM1KM2同时得电造成电源 短路,工作原理,合Q，接通电源,按SB3KM1线圈失电,KM1触头恢复M停转；,正转 反转必须先按停止按钮 SB3,KM2,SB1,SB3,KH,Q,KH,FU,M3,SB2,KM1,KM2,KM2,KM1,按SB1KM1得电,KM1常开触头闭合M运转,误按SB2KM2得电,KM1,KM2,若去掉互锁 KM1、KM2常闭触头，合Q，,KM2常开触头闭合,A B C,则电源A、C线间短路,M3,熔断器 FU烧毁！,KM1,一定要加互锁触头,KM2,SB
12、1,SB3,KH,Q,KH,FU,M3,SB2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,直接正、反转控制线路,利用复合按钮SB1、SB2，可以实现：正转反转直接转换,不必再按SB3。,KM1和 KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！,SB1,SB3,Q,KH1,FU,KM1,M13,SB2,M23,KM2,KH2,KM1,KM2,KH1,KH2,KM1,KM1,KM2,顺序控制,L2,L1,顺序联锁控制,顺序控制线路(1),利用KM1常开触头可实现顺序控制功能：M1起动后M2才能起动。,顺序控制线路(2),自锁和顺序控制,按SB1KM1线圈得电 KM1各触头动作按SB2KM2线
13、圈才能得电,工作原理,若先按 SB2，电路不能工作。,SB1,SB3,Q,KH1,FU,KM1,M13,SB2,M23,KM2,KH2,KM1,KM2,KH1,KH2,KM1,KM1,KM2,L2,L1,SB4,KM2,利用KM1常开触头：M1起动后M2才能起动。,例：分析电路的控制功能。,解：电路可实现顺序控制功能：,利用KM2常开触头：M2停车后M1才能停车。,SQ2,SQ1,行程控制,行程开关的动作过程,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.
14、5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,SQ2,SQ1,行程开关的动作过程,1.5 行程控制,符号,行程开关是利用运动部件的撞击来闭合和切断控制电路的。,常开触头,常闭触头,结构示意图,闭合,断开,1.5 行程控制,KM2,SB1,SB3,KH,Q,KH,FU,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,
15、KM2,KM1,SQ1,SQ3,KM2,L1,L2,L2,L1,SQ4,SQ2,工作台,右移,左移,SQ4,SQ2,SQ1,SQ3,设KM1得电M正转,工作台左移;,KM2得电M反转,工作台右移;,M3,1.5 行程控制,KM2,SB1,SB3,KH,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,SQ1,SQ3,KM2,L1,L2,SQ4,SQ2,左移,按SB1KM1线圈得电,KM1触头动作M正转工作台左移,工作原理 合Q,直至压住行程开关SQ2：,常闭触头断开 KM1线圈 失电,M停转;,常开触头闭合 KM2线圈 得电,M自行起动反转,工作台返回右移。,SQ4,SQ2,SQ1,SQ3,右移,1.5
16、 行程控制,KM2,SB1,SB3,KH,SB2,KM1,KM2,KM1,KM1,SQ1,SQ3,KM2,L1,L2,SQ4,SQ2,工作台,右移,当工作台右移至压住行程开关SQ1：,常闭触头断开 KM2线圈 失电,M停转;,常开触头闭合 KM1线圈 得电,M自行 起动正转,工作台返回左移,如此循环可实现工 作台自动往复运。,SQ4,SQ2,SQ1,SQ3,左移,1.5 行程控制,8.6 二次回路安装接线图,8.6.1 二次回路的接线要求,1.按图施工，接线正确,2.导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。,3.盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。,4.电缆芯线
17、和所配导线的端部均应标明其回路编号，编号应正确、字迹清晰不易脱色。,5.配线应整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。,6.每个接线端子的每侧接线宜为1根，不得超过2根，有更多导线连接时可采用连接端子；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于螺栓连接端子，当接两根导线时，中间应加平垫片。,7.二次回路接地应设专用螺栓,8.盘、柜内的二次回路配线：电流回路应采用电压不低于500V的铜芯绝缘导线，其截面不应少于25平方毫米；其他回路配线不应小于15平方毫米；对电子元件回路、弱电回路采用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度的情况下，可采用不小于05平方毫米截面的绝缘导
18、线。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,这里所讲的二次回路的接线图主要是指二次安装接线图，简称二次接线图。是安装施工和运行维护时的重要参考图纸。二次接线图是用来表示屏(成套装置)内或设备中各元器件之间连接关系的一种图形。,1电气图的一般规则,(1)图幅分区,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,(2)图线,图线形式,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,2二次回路接线图的绘制,(1)项目代号,高层代号 是指系统或设备中较高层次的项目，用前缀“=”加字母代码和数字表示，如“=S1”表
19、示较高层次的装置S。位置代号 按规定，位置代号以项目的实际位置(如区、室等)编号表示，用前缀“+”加数字或字母表示，可以有多项组成，如+3+A+5，表示3号室内A列第5号屏。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,2二次回路接线图的绘制,种类代号 一个电气装置一般有多种类型的电器元件组成，如继电器，熔断器、端板等，为明确识别这些器件(项目)所属种类，设置了种类代号，用前缀“-”加种类代号和数字表示，如“-K1”表示顺序编号为1的继电器。,项目种类字母代号表,端子代号 用来识别电器、器件连接端子的代号。用前缀“：”加端子代号字母和端子数字编号，如“-Q1：2”表示开关(隔离)Q
20、1的第2端子，“X1：2”则表示端子排X1的第二个端子。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,2二次回路接线图的绘制,(2)安装单位和屏内设备,为了区分同一屏中两个以上分别属于不同一次回路的二次设备，设备上必须标以安装单位的编号，安装单位的编号用罗马数字、等来表示，如图所示。,(3)接线端子(排)在屏内与屏外二次回路设备的连接或屏内不同安装单位设备之间以及屏内与屏顶设备之间的连接都是通过端子排来连接的。若干个接线端子组合在一起构成端子排，端子排通常垂直布置在屏后两侧。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,端子按用途有以下几种:,一般端子 适用于屏内、外导
21、线或电缆的连接,连接端子 与一般端子的外形基本一样，不同的是中间有一缺口，通过缺口可以将相邻的连接端子或一般端子用连接片连为一体，提供较多的接点供接线使用,试验端子 用于需要接人试验仪器的电流回路中。通过它来校验电流回路中仪表和继通过它来校验电流回路中仪表和继电器的准确度.,端子外形图a)一般端子 b)连接端子 c)试验端子 d)试验端子接线,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,(4)端子排的排列顺序 交流电流回路；交流电压回路；信号回路；控制回路；其他回路；转接回路。,(5)二次回路接线表示方式连续线 在图中表示设备之间连接线是用连续的图线画出的，当图形复杂时，图线的交叉
22、点太多，显得很乱；中断线又叫相对编号法，就是甲、乙两个设备需要连接时，在设备的接线柱上画一个中断线并标明接线的去向，没有标号的接线柱，表示空着不接。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,3屏面布置图的绘制,(1)控制屏屏面布置原则,控制屏屏面布置应满足监视和操作调节方便、模拟接线清晰的要求。相同的安装单位其屏面布置应一致。,测量仪表应尽量与模拟接线对应，A、B、C相按纵向排列，同类安装单位中功能相同的仪表，一般布置在相对应的位置。,每列控制屏的各屏间，其光字牌的高度应一致，光字牌宜放在屏的上方，要求上部取齐，也可放在中间，要求下部取齐。,操作设备宜与其安装单位的模拟接线相对
23、应。功能相同的操作设备，应布置在相对应的位置上，操作方向全变电所必须一致。,操作设备(中心线)离地面一般不得低于600mm，经常操作的设备宜布置在离地面8001500mm处。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,3屏面布置图的绘制,(2)继电保护屏屏面布置,继电保护屏屏面布置应在满足试验、检修、运行、监视方便的条件下，适当紧凑。,相同安装单位的屏面布置宜对应一致，不同安装单位的继电器装在一块屏上时，宜按纵向划分，其布置宜对应一致。,各屏上设备装设高度横向应整齐一致，避免在屏后装设继电器。,调整、检查工作较少的继电器布置在屏的上部，调整、检查工作较多的继电器布置在中部。一般按
24、如下次序由上至下排列：电流、电压、中间、时间继电器等布置在屏的上部，方向、差动、重合闸继电器等布置在屏的中部。,各屏上信号继电器宜集中布置，安装水平高度应一致。信号继电器在屏面上安装中心线离地面不宜低于600mm。,试验部件与连接片的安装中心线离地面宜不低于300mm。,继电器屏下面离地250mm处宜设有孔洞，供试验时穿线用。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,3屏面布置图的绘制,(3)信号屏屏面布置,信号屏屏面布置应便于值班人员监视。,中央事故信号装置与中央预告信号装置，一般集中布置在一块屏上，但信号指示元件及操作设备应尽量划分清楚。,信号指示元件(信号灯、光字牌、信号继电器)一般布置在屏正面的上半部，操作设备(控制开关、按钮)则布置在它们的下方。,为了保持屏面的整齐美观，一般将中央信号装置的冲击继电器、中间继电器等布置在屏后上部(这些继电器应采用屏前接线式)。中央信号装置的音响器(电笛、电铃)一般装于屏内侧的上方。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,屏面布置图,a)35kV主变控制屏 b)信号屏 c)继电保护屏,
