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1、1,电气控制系统图的基本知识 常用低压电器 继电器接触器控制电路设计典型异步电动机控制电路设计：起动、制动、调速和保护,第二章继电器接触器控制,2,一、电气控制系统图的基本知识,引子1：,请看一个电气回路图，说一下有些什么器件？,XK-714A强电回路,RC 阻容吸收单元,KM 交流接触器,QF 空气开关,3,4,CW6163 型卧式车床电气原理图,引子2：,请再看一个电气图纸，说一下有什么特点？,CW6163 型卧式车床电气原理图,电气符号,围框,连接线,电路,技术说明,标题栏,电气图,5,电气图阐述电的工作原理，描述电气产品的构成和功能，用来指导各种电气设备、电气电路的安装接线、运行、维护
2、和管理，是沟通电气设计人员、安装人员、操作人员的工程语言，是进行技术交流不可缺少的重要手段。,电气图是用各种电气符号、带注释的围框、简化的外形来表示系统、设备、装置、元件等之间的相互关系或联接关系的一种简图。,1、电气图,不是简单的图,要做到会看图和看懂图，首先必须掌握有关电气图的基本知识，即了解电气图的构成、种类、特点及其在工程中应用，了解各种电气图形符号，了解绘制电气图的一些规定，基于看图的基本方法和步骤。,6,电气图的分类,电气系统图或框图电路图位置图接线图或接线表功能图功能表图等效电路图逻辑图程序图,电力系统电路图生产机械电气控制电路图电子电路图,7,2、电气符号,电气符号包括图形符号
3、、文字符号、项目代号和回路标号，相互关联、互为补充。以图形和文字的形式从不同角度为电气图提供各种信息。,8,图形符号,图形符号通常由符号要素、一般符号和限定符号组成,符号要素-指一种具有确定意义的简单图形，通常表示电器元件的轮廓或外壳。,限定符号-用来提供附加信息的一种加在其他图形符号上的符号。如在电阻器的一般符号上加不同的限定符号，可得到可变电阻器、压敏电阻器、热敏电阻器等,一般符号-用以表示一类产品或此类产品特征的一种简单符号。如“”为电动机的一般符号。,9,图形符号示例1,一般符号和限定符号的组合,10,符号要素+一般符号+限定符号,图形符号示例2,屏蔽同轴电缆,屏蔽的符号要素,同轴电缆
4、的一般符号,符号要素+一般符号,11,文字符号,文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两大类，可以用单一的字母代码或者数字代码来表达，也可以用字母与数字组合的方式来表达。,12,13,14,项目代号,15,16,回路标号,17,3、电气图的特点,电气图与机械图、建筑图以及其他专业的技术图相比，具有一些明显不同的特点：,1）简图是电气图的主要形式,2）元件和连接线是电气图的主要表达内容3）图形符号、文字符号是组成电气图的主要要素4）电气图中的电器元件均按自然状态绘制5）电气图往往与主体工程及其他配套工程的图有密切关联,18,参考文献：1、电气控制线路入门日大滨庄司 著，关静 译2、电气设备用图形
5、符号国家标准汇编中国标准出版社,作业：1、请查阅资料，画出以下常用器件的图形符号（国标）。,按钮开关刀开关限位开关,电磁接触器熔断器电磁继电器,完成时间：9/24(一）前 发邮件 用Visio2003版本作图，文件名：学号+作业+题目号,19,二、常用低压电器,低压电器通常指工作在交流1000V或直流1500V以下电路中的电器设备，广泛应用于低压配电和电气传动控制设备中，并起到转换、控制、保护与调节作用。,1.按用途分类(1)控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、各种控制继电器、控制器、起动器等。(2)主令电器用于自动控制系统中发送控制指令的电器，例如按钮、主令开关、行程开关、
6、万能转换开关等。(3)保护电器用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。(4)配电电器(5)执行电器,低压电器的分类,20,2.按工作原理分类(1)电磁式电器依据电磁感应原理来工作的电器，例如交直流接触器、各种电磁式继电器等。(2)非电量控制电器电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，例如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。3.按执行机能分类(1)有触点电器利用触点的接触和分离来通断电路的电器，例如刀开关、接触器、继电器等。(2)无触点电器利用电子电路发出检测信号，达到执行指令并控制电路目的的电器，例如电感式开关、电子
7、接近开关、电子式时间继电器等。,21,电磁机构,1.常用的磁路结构,常用的磁路结构 1衔铁2铁心3吸引线圈,1)衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，如图a所示。2)衔铁沿轴转动的拍合式铁心，如图b所示。3)衔铁直线运动的双形直动式铁心，如图c所示。,22,线圈的作用是将电能转换成磁场能量。分为串联型和并联型两类，串联型线圈为电流线圈，并联型线圈为电压线圈。按通入电流种类不同，线圈又可分为交流和直流两种。,2.吸引线圈,电磁机构按其线圈中通过的电流种类分别叫直流电磁机构和交流电磁机构，也叫直流电磁铁和交流电磁铁。,作业：2、请查阅资料，说明直流电磁铁和交流电磁铁各自的吸力与吸力特性。完成时间：9/24(
8、一）前 发邮件,23,1.触点系统,触头是低压电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。因此要求触头导电、导热性能良好，通常用铜制成。但铜易氧化，增大触头的接触电阻，使触头损耗加大，温度升高；而温度升高，反过来又使触头表面氧化加剧，导致恶性循环。对触头要求较高的电器，其触头采用银质或银基合金材料，这不仅在于其导电和导热性能均优于铜质触头，更主要的是其氧化膜对接触电阻影响不大，而且这种氧化层要在较高的温度下才会形成，且易粉化。因此，银质触头具有较低和较稳定的接触电阻。对于大、中容量低压电器的触头，如果触头采用滚动接触，可将氧化膜去掉，所以这种结构的触头，通常采用铜质材料。,接触器的触点系统和灭弧装
9、置,24,触点的结构形式a)点接触触点b)面接触触点c)指形触点,电磁式低压电器的触头按接触方式可分为点接触式、线接触式和面接触式三种,25,电器在断开大电流或高电压电路时，在动、静触头之间会产生很强的电弧。电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象。电弧形成过程：当触头间刚出现分断时，由于两触头间距离很小，因此产生很大的电场强度，在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极；这些自由电子在电场中高速运动时要撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生离子和电子，而电子在强电场作用下继续向阳极运动，并撞击其它的中性气体分子。这样在触头间就产生了大量的正负离子和电子，形成了
10、炽热电子流，即电弧。,2.灭弧方法,26,1.双断口电动力灭弧 将整个电弧分割成两段，同时利用触头回路本身的电动力F把电弧向相反的两个方向拉长，使电弧在拉长的过程中加快冷却并熄灭。,电弧的危害：电弧一方面会烧蚀触头，降低触头的使用寿命，另一方面会使电路的切断时间延长，甚至造成弧光短路或引起其它事故。常用的灭弧方法有以下几种：,该方法一般用于容量较小的交流接触器等低压电器中。,27,2.纵缝灭弧 这种灭弧方法是利用灭弧罩的窄缝来实现灭弧的。灭弧罩是由耐热陶土、石棉、水泥等绝缘材料制成。灭弧罩内每相都有一个纵缝，缝的下部宽以便放置触头；上部窄，以便压缩电弧，使电弧与灭弧室壁紧密接触。,当触头分断时
11、，电弧被外磁场或电动力吹入纵缝内，其热量被缝壁迅速吸收，使电弧迅速冷却熄灭。该方法常用于交、直流接触器上。,28,常用的低压电器,开关电器,熔断器,主令电器,交流接触器,继电器,29,开启式负荷开关简称闸刀开关,外形,结构,符号,开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上且合闸状态时手柄应朝上。不允许倒装或平装，以防发生误合闸事故。接线时应把电源进线接在静触头一边的进线座，负载接在动触头一边的出线座。,1、开关电器-刀开关,30,封闭式负荷开关,外形,结构,符号,封闭式负荷开关必须垂直安装，安装高度一般离地不低于1.31.5 m。开关外壳的接地螺钉必须可靠接地。接线时，应将电源进线接在静夹座
12、一边的接线端子上，负载引线接在熔断器另一边的接线端子上，且进出线都必须穿过开关的进出线孔。,31,组合开关又叫转换开关,外形,结构,符号,开关电器-组合开关,32,又称自动空气开关或自动空气断路器，可简称断路器,外形,结构示意,符号,能用于正常工作时不频繁地接通和断开电路，当电路中发生短路、过载和失压等故障时，能自动切断故障电路，保护线路和电气设备。,开关电器-低压断路器,33,熔断器:主要作短路保护用，串联接入被保护电路中，当电路中电流超过规定值一定时间后，熔断器的熔体发热、熔化，将电路开断。,1基本结构,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器RL,螺旋式熔断器:主要用于短路电流大的分支电路或有易燃气体
13、的场所。,2、熔断器,34,无填料式熔断器RM,有填料熔断器 RT(RS),熔断器符号,有填料管式熔断器:主要用于短路电流大的电路或有易燃气体的场所。,无填料管式熔断器:具有结构简单、保护性能好、使用方便等特点，一般均与刀开关组成熔断器刀开关组合使用。,35,2应用维护,熔断器熔选择时主要考虑熔断器类型、熔体电流、熔断器额定电压和电流等因数。,2）熔断器安装注意:,1）熔断器应完整无损、接触紧密可靠，并应有额定电压、电流值的标志。2）螺旋式熔断器的电源进线应接在底座中心端的接线端子上，用电设备应接在螺旋壳的接线端子上。3）熔断器内应装合格的熔体，不能多根小规格的熔体并联代替一根大规格的熔体。4
14、）安装熔断器时，各级熔体应相互配合，并做到下一级熔体应比上一级小。5）熔断器应安装在各相线上，在三相四线或二相三线制的中性线上严禁安装熔断器，而在单相二线制的中性线上应该安装熔断器。,1）熔断器选择,36,熔体额定电流的选择,37,部分按钮开关的外形,按钮的结构和符号,1-按钮帽 2-复位弹簧 3-支柱连杆 4-常闭静触头5-桥式动触头 6-常开静触头 7-外壳,启动按钮可选用白、灰或黑色，优先选用白色，也可选用绿色。急停按钮应选用红色。停止按钮可选用黑、灰或白色，优先选用黑色，可选用红色。,3、主令电器-按钮,38,JLXK1-311按钮,JLXK1-111单轮旋转式,JLXK1-211双轮
15、旋转式,行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。,主令电器-行程开关,39,交流接触器是一种自动的电磁开关，适用于远距离频繁地接通或断开主电路。,新系列CJ20交流接触器,3TB系列交流接触器,B系列交流接触器,电路符号,结构示意图,4、交流接触器,40,选用说明:,1）选择接触器主触头的额定电压。接触器的主触头的额定电压应大于或等于控制线路的额定电压。2）选择主触头的额定电流。接触器控制电阻性负载时，主触头的额定电流应等于负载的额定电流。接触器控制电动机负载时，主触头的额定电流应大于或稍大于电动机的额定电流。3）选择接触器吸引线圈的电压。当控制线路简单，使用电器较少
16、时，为节省变压器，可直接选用380或220的电压。当线路复杂，使用电器超过个时，从人身和设备安全角度考虑，吸引线圈电压要选低一些，可用36或110V电压的线圈。4）选择接触器的触头数量及类型。接触器的触头数量、类型应满足线路的要求。,41,外形,结构,符号,1-电流调节凸轮 2-片簧 3-手动复位按钮 4-弓簧 5-主双金属片 6-外导板 7-内导板 8-静触头 9-动触头 10-杠杆 11-复位调节螺钉 12-补偿双金属片 13-推杆 14-连杆 15-压簧,热继电器:主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。,5、继电器-热继电器,42,时间继电
17、器是能控制动作时间的继电器，按其工作原理与构造不同，可分为电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等。,空气阻尼式时间继电器,通电延时型,断电延时型,继电器-时间继电器,43,电路符号,44,中间继电器:触头的数量较多,JZ7系列中间继电器,符号,1-静铁心 2-短路环 3-衔铁 4-常开触头 5-常闭触头 6-反作用弹簧 7-线圈 8-缓冲弹簧,继电器-中间继电器,45,设计方案确定,电动机选择,控制电器选择,电气控制线路图的绘制,设计说明书的编制,三、继电器-接触器控制线路设计,46,1.设计方案的确定原则,（1）控制方式与拖动需要相适应。,（2）控制方式与通用化程度相适应。,（3）控制方式应
18、最大限度满足工艺要求。,（4）控制电路的电源应可靠。,2.继电接触器控制线路设计的基本步骤,（1）了解机械设备的工艺要求，确定电气控制线路的基本方案。,（2）选择电动机的结构型式和容量。,（3）设计电气控制线路。,（4）选择控制电器的型号和规格。,1、设计方案的确定,47,选择的基本原则:,（1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求。,（2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽可能达到或接近额定温升值。,（3）电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并能适用周围环境工作条件。,2、电动机的选择原则,48,电动机容量计算的基本步骤是：,首先根据生产机械提供的功率负载图P=f(
19、t)或转矩负载图ML=f(t)预选一台电动机。,然后根据负载进行发热校验，将校验结果与预选电动机参数进行比较，若发现预选电动机的额定容量太大或太小。,再重新选择，直到电动机容量得到充分利用（电动机的稳定温升接近其额定温升）。,最后再校验其过载能力与起动转矩是否满足拖动要求。,49,1电器产品选用原则主要有两条：,（1）安全可靠原则,（2）经济原则,1)电器的规洛选得偏小或类别、型号选得不够合理，从而使电器的使用寿命缩短，造成经济损失。,2)电器的规格选得太大或类别、型号选得不够合理，从而使购买电器产品的成本增加，造成经济损失。,3)由于电器选择不妥而发生不应有的损坏，造成停产、机械损坏，甚至发
20、生人身安全事故而造成经济损失。,3、控制电器的选择,50,2贯彻原则时，执行以下四个方面：,1）必须根据控制对象（如电动机或其他用电没备）的类型和使用环境来选择；,2）必顶根据控制对象的技术数据（如额定电压、额定电流、起动电流倍数、负载性质、工作制、暂载率、操作频率等）来选择；,3）对照电器产品的正常工作条件来选择。如电器使用的环境温度、相对湿度、海拔高度、抗震、抗尘等能力；,4）对照电器产品的技术指标来选择。如用途、分类、额定电压、额定功率、通断能力、允许操作频率、工作制、使用寿命等。,51,生产机械电气控制线路图常用电路图、接线图和布置图表示。,1电路图,4、电气控制线路图的绘制-电路图,
21、52,绘制电路图应遵循以下原则:,（1）电路图基本组成 电路图一般分为电源电路、主电路和辅助电路三部分。,1）电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出，中线N和保护地线PE依次画在相线之下。直流电源的“”端画在上边，“一”端在下边画出。电源开关要水平画出。,2）主电路是指受电的动力装置及控制、保护电器的支路等，它是由主熔断器、接触器的主触头、热继电器的热元件以及电动机等组成。主电路通过的电流是电动机的工作电流，电流较大。主电路图要画在电路图的左侧并垂直电源电路。,3）辅助电路一般包括控制主电路工作状态的控制电路；显示主电路工作状态的指示电路；提供机床设备局部照明的照
22、明电路等。,53,（2）电路图元件和导线绘制基本要求,1）电路图中，各电器的触头位置都按电路未通电或电器未受外力作用时的常态位置画出。分析原理时，应从触头的常态位置出发。,2）电路图中，不画各电器元件实际的外形图，而采用国家统一规定的电气图形符号画出。,3）电路图中，同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在线路中所起的作用分画在不同电路中，但它们的动作却是相互关联的，因此，必须标注相同的文字符号。若图中相同的电器较多时，需要在电器文字符号后面加注不同的数字，以示区别，如KM1、KM2等。,4）画电路图时，应尽可能减少线条和避免线条交叉。对有直接电联系的交叉导线连接点，要用小黑圆点
23、表示；无直接电联系的交叉导线则不画小黑圆点。,5）电气原理图中电器元件的数据和型号，一般用小号字体注在电器代号附近，导线用其截面标注，如1.5mm2字样表明该导线的截面积，必要时尚需标出采用导线的颜色。,54,（3）电路图电路编号,1）主电路在电源开关的出线端按相序依次编号为U1l、V11、W11。然后按从上至下、从左至右的顺序，每经过一个电器元件后，编号要递增，如U12、V12、W12；U13、V13、W13。单台三相交流电动机（或设备）的三根引出线按相序依次编号为U、V、W。对于多台电动机引出线的编号，为了不致引起误解和混淆，可在字母前用不同的数字加以区别，如1U、1V、1W；2U、2V、
24、2W。,2）辅助电路编号按“等电位”原则从上至下、从左至右的顺序用数字依次编号，每经过一个电器元件后，编号要依次递增。控制电路编号的起始数字必须是1。其他辅助电路编号的起始数字依次递增100，如照明电路编号从101开始；指示电路编号从201开始等。,3）对于较复杂的电气原理图，为了便于读图分析、避免遗漏，还应对图面进行区域划分或电路编号，必要时刻注明回路用途，图区编号在图纸上、下方各用1、2、3等数字表示，在图纸左、右方各用英文字母编号,55,1）接线图中一般示出如下内容：电气设备和电器元件的相对位置、文字符号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等。,2）所有的电气设备和电器
25、元件都按其所在的实际位置绘制在图纸上，且同一电器的各元件根据其实际结构，使用与电路图相同的图形符号画在一起，并用点画线框上，其文字符号以及接线端子的编号应与电路图中的标注一致，以便对照检查接线。,3）接线图中的导线有单根导线、导线组（或线扎）、电缆等之分，可用连续线和中断线来表示。凡导线走向相同的可以合并，用线束来表示，到达接线端子板或电器元件的连接点时再分别画出。在用线束来表示导线组、电缆等时可用加粗的线条表示，在不引起误解的情况下也可采用部分加粗。另外，导线及管子的型号、根数和规格应标注清楚。,电气控制线路图的绘制-接线图,56,设计及使用说明书应包含以下主要内容：,l）所设计的方案选择依据及本设计的主要技术要点。,2）主要参数的计算过程。,3）设计任务书中要求各项技术指标的核算与评价。,4）主要设备及元器件安装的技术要求。,5）设备调试要点、调试方法及注意事项。,6）使用、维护要求及注意事项等。,5、设计说明书的编制,57,
