工厂电气控制技术20624ppt课件

工厂电气控制技术 第三版方承远张振国编著机械工业出版社 绪论 一 工厂电气控制技术 课程的性质和任务性质 实践性强的专业课 内容 电机 其他执行电器为控制对象 介绍电气控制的基本原理 线路 程序及控制装置的设计方法 目标 1 电气控制线路 程序 技术资料的阅读分析能力 2 电气控制线路 程序的设计能力 任务 1 熟练掌握常用控制电器 电气控制线路的构成 原理及用途 独立分析和设计能力 2 掌握可编程序控制器 PLC 的基本构成 工作原理 特点及其应用发展情况 3 掌握小型PLC的硬件构成 工作原理 编程语言 指令系统与编程方法 4 掌握PLC控制系统的设计方法 设计过程 步骤 PLC模块选择方法 应用程序设计与调试方法等 二 电气控制技术的发展控制方法 手动自动控制功能 简单复杂操作方式 笨重轻巧控制原理 有触点硬接线继电器微处理器的软件控制方式 集中拖动顺序控制DCS网络现场总线以太网新技术 综合应用电子技术 检测技术 计算机技术 自动控制理论 M23 YA M33 M 3 反转 正转 停 SA5 FU1 FU2 KM312 KM29 KM415 R U1 V1 W1 FR17 KS 5 5kW1410r min 1 5kW1410r min U2 V2 W2 FR213 快速进给 0 125kW2790r min KM619 KM518 KM17 U3 V3 W3 FR37 150VA380 127V 60VA380 36V FU EL T QS L1 L2 L3 31 关 SA4 开 32 主电路 第一章继电接触器逻辑控制基础 意义 继电器 接触器控制技术是近代先进电气控制基础 低压电器 电力拖动自动控制系统的基本组成元件 介绍 常用低压电器元件的用途 类型 符号 选用四方面 举例 电气线路的阅读分析方法 第一节电器的基本知识一 电器的定义及分类 一 电器的定义 凡是自动或手动接通和断开电路 以及能实现对电路或非电对象切换 控制 保护 检测 变换和调节目的的电气元件统称为电器 二 电器的分类1 按工作电压等级分类 1 低压电器 交流AC1200V 直流DC 1500V 2 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 2 主令电器 用于各种控制系统中发送控制指令的电器 3 保护电器 用于保护电路及用电设备的电器 4 配电电器 用于电能的输送和分配的电器 5 执行电器 用于完成某种动作或传动功能的电器 3 按工作原理分类 1 电磁式电器 依据电磁原理来工作的电器 2 非电类控制电器 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 二 电磁式电器的工作原理与结构特点组成 感测部分 电磁结构 触头系统 执行部分 一 电磁结构作用 将电磁能量转换为机械能量 带动触头动作 完成接通和分断电路 组成 吸引线圈 铁心 衔铁等 1 常用的磁路结构 图1 1 1 衔铁沿棱角转动的拍合式铁心 广泛应用于直流电器中 2 衔铁沿轴转动的拍合式铁心 应用触点容量较大的交流电器中 3 衔铁直线运动的双E形直动式铁心 多用于交流接触器 继电器中 2 吸引线圈作用 将电能转换成磁场能量 注意 结构 交 直流 热的产生 图1 1常用的磁路结构 线圈自然状态 没有电 图1 1常用的磁路结构 线圈通电 图1 1常用的磁路结构 机械运动 图1 1常用的磁路结构通电后动作情况 机械运动 二 电磁吸力与吸力特性电磁吸力 1 1 式中F t 电磁吸力 单位为N B 气隙中磁感应强度 单位为T S 磁极截面积 单位为m2 固定铁心与衔铁之间的气隙 直流电磁铁时B 恒定值 交流电磁铁时B Bmsin t 1 2 将式1 2代入式1 1整理得式中 电磁吸力最大值 电磁吸力平均值 吸力特性 吸力F t与铁心间隙 的特性曲线 图1 2 直流电磁铁 曲线1 励磁电流I 与气隙 无关 动作过程为 恒磁通势 F 2 1 Rm2 1 2吸力大小 随 陡峭 交流电磁铁 曲线2 设线圈电压U不变 则U E 4 44f N U 4 44fN 由磁路定律 NI Rm励磁电流I 与气隙 成正比 动作过程为 近似恒磁通 吸力大小 随 平坦 图1 2电磁铁的吸力特性1 直流电磁铁吸力特性2 交流电磁铁吸力特性3 反力特性 1 2 3 F 0 分析曲线形状为什么 三 反力特性和返回系数反力特性 反作用力Fr与气隙 的关系曲线 图1 2曲线3 注意 吸合 保证吸力特性位于反力特性上方 释放 下方 返回系数 反映灵敏度的参数 释放电压Ure 或电流Ire 与吸合电压Uat 或电流Iat 或 四 交流电磁机构上短路环的作用 图1 3交流电磁机构实际吸力曲线 t Fat F 交流分量 FFatmF0Fr0 最大值交流分量反力 由上述公式可知交流电磁铁的吸力是一个两倍电源频率的周期量 即恒定分量 F0 最大吸力Fat的一半 交变分量 F0cos2 t F0 所以Fat 0 FatmFat的结果有时0则Fat F0 F0cos2 t F0 1 衔铁2 铁心3 线圈4 短路环图1 4交流电磁铁的短路环 三 电器的触点系统和电弧 一 电器的触点系统作用 起接通和分断电路 结构型式 1 桥式触点 图1 5a b 2 指形触点 图1 5c 图1 5触点的结构型式 运动过程 用力按下 运动过程结束 产生摩擦动作 产生摩擦动作 二 电弧的产生及灭弧方法I U 大到某一数值时产生电弧 U 12 20V间 I 几百mA间 原因 触头气体在电场作用下电离放电 游离现象 结果 产生高温 发出强光 触头烧毁 常用的灭弧方法 1 电动力灭弧 图1 6 应用 一般交流电路中 图1 6电动力灭弧示意图 2 磁吹灭弧 图1 7 应用 直流电路中 图1 7磁吹灭弧示意图1 次吹线圈2 绝缘套3 铁心4 引弧角5 导磁夹板6 灭弧罩7 动触头8 静触头 3 窄缝灭弧 图1 8 应用 交 直流电路中 图1 8窄缝灭弧示意图 4 栅片灭弧 图1 9 应用 高压电路中 图1 9栅片灭弧示意图 第二节常用低压电器常用 开关 熔断器 主令电器 接触器和各种继电器一 开关电器开关 应用于配电线路作电源的隔离 保护与控制 一 刀开关应用 在低压电路中 作为不频繁接通 断开电路 原理 依靠手动来实现触刀插入插座与脱离插座的控制电路的通 断 参数 额定电压 额定电流 通断能力 动稳定电流 热稳定电流 类型 大电流刀开关 负荷开关 熔断器式刀开关 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流注意 安装手柄向上 电源接上端 负载接下端 产品 HD14 HD17 HS13 HK2 HH4 HR3 型号含义 0不带灭弧罩带有灭弧罩板前接线板后接线极数额定电流中央手柄侧面正向操作中央杠杆操作侧面手柄HD单投刀开关HS双极刀开关 图形符号及文字符号如图1 10 图1 10刀开关的符号a 单极b 双极c 三极 QS 或 a b c QS QS 二 转换开关应用 在电气设备中 作为非频繁接通 断开电路 换接电源和负载 测量三相电压以及控制小容量感应电动机 原理 依靠转动手柄 使动触头与两侧静触头接通和断开电路 参数 额定电压 额定电流 通断能力 动稳定电流 热稳定电流 类型 单极 双极和多极 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流产品 HZ5 HZ10 HZ15 转换开关的结构示意图 图1 11转换开关的结构示意图 L1L2L3 UVW 图形符号及文字符号如图1 12 图1 12转换开关的符号a 单极b 三极 QS a b QS 三 断路器 自动开关 应用 在低压电气中 作为非频繁接通 断开电路 换接电源和负载 在电路发生短路 过载或欠压等故障时 能自动分断故障电路 是保护电器 原理 依靠手动或电动合闸 触头闭合后 自有脱扣机构将触头锁在合闸位置上 保护 过电流 欠压 热 分励 自由脱扣 参数 额定电压 额定电流 极数 脱扣器类型 整定电流范围 分断能力 动作时间 类型 单极 双极和多极 图1 13断路器工作原理图 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 负载 L1 L2 L3无电时的断开状态 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 负载 L1 L2 L3有电的断开状态 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 负载 接通状态 断路器过电流脱扣动作 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 运动 负载 断路器过电流脱扣动作 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 脱开 负载 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 通断能力 电路的最大短路电流 场合和保护要求 产品 DZ10 DZ15 C45N S060等 调整 1 过载整定电流 使用电流 注意动作时间2 过电流脱扣器整定电流 正常尖峰电流3 欠电压脱扣器的额定电压 电路电压4 级间保护的配合满足系统要求 避免越级跳闸 图形符号及文字符号如图1 14 图1 14断路器的符号 QF 四 漏电保护断路器应用 防止触电 安装在电表和熔断器后 原理 电流互感器作用原理 保护 漏电流自动断电 参数 额定电压 额定电流 极数 额定漏电动作电流 额定频率 额定漏动作电时间 类型 单极 双极和多极 原理图1 15 原理图如图1 15 图1 15DZL18 20型漏电保护断路器原理图 ab SBR TC C1R1 C2R2 R3 R4 LN b a V KA KA 二 熔断器 一 熔断器的用途应用 配电线路的严重过载和短路保护 二 熔断器的结构及工作原理原理 通过流过电路的过大电流产生的热效应熔断熔丝 安秒特性曲线 而断开和保护电路 熔断器的安秒特性曲线见图1 18 图1 18熔断器的安秒特性曲线 0IminI IN t 熔断区 正常工作区 过载区 三 熔断器的类型与技术参数1 插入式 RC1A系列 低压分支电路 I小民用2 螺旋管式 RL6用于机床 RLS2用于整流 晶闸管3 封闭管式 RT12有填料 无填料 快速 低压电网4 新型 1 自复式 RZ1不能切断电源 与断路器配合使用 2 高分断能力 NT应用电气装置 配电设备 四 熔断器的选择1 类型 线路要求 使用场合 安装条件 适用范围 2 额定电压 使额定电压 线路的额定电压 3 额定电流 熔体的额定电流与负载相匹配 1 阻性负载熔体额定电流略 电路的额定电流 2 电机负载单台电机Ifu 1 5 2 5 IN多台电机Ifu 1 5 2 5 INmax IN式中IN 电机额定电流 INmax 容量最大的一台电机额定电流 IN 其它电机额定电流的总和 3 电容负载设备中熔体的额定电流 1 6倍电容额定电流 4 配电系统中主回路熔体的额定电流 支路熔体的额定电流 4 额定分断能力额定分断能力 电路中可能最大故障电流5 选择保护特性分支故障时 故障点最近处动作熔断器的图形符号及文字符号如图1 19 图1 19熔断器的符号 FU 总结 应用 配电线路的严重过载和短路保护 原理 通过流过电路的过大电流产生的热效应熔断熔丝 安秒特性曲线 而断开和保护电路 参数 额定电压 额定电流 熔体额定电流 额定分断能力 类型 插入式 螺旋管式 封闭管式 自复式 高分断能力 产品 RL1A RLS2 RM10 RT12 RS3 RZ1等等 三 主令电器应用 在控制系统中专用于发布控制指令电器 一 控制按钮应用 在低压控制电路中用于发布手动控制指令 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流 结构示意图见图1 20图形符号及文字符号如图1 21 图1 20按钮结构示意图 图1 21按钮符号a 常开触点b 常闭触点C 复式触点 SB a b c SB SB 二 位置开关应用 在低压控制电路中 用于实现顺序控制 定位控制和位置状态的检测 1 行程开关 限位开关 工作 利用运动部件碰撞来发出指令 应用 运动方向 行程大小 位置保护 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流 注意 复位方式 触点数量等 类型 直动 滚动直动 杠杆单 双轮旋转式 滚动摆杆可调式 杠杆可调式 产品 LXW5 LX9 LXK3 LX32 LXW5等等 外形如图1 22图形符号及文字符号如图1 23 a 单轮旋转式b 双轮旋转式图1 22LX19系列行程开关 图1 23行程开关的符号a 常开触点b 常闭触点C 复式触点 a b c SQ SQ SQ 2 接近开关 无触点行程开关 工作 是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关 应用 高速计数 测速 检测零件尺寸等 特点 工作稳定可靠 寿命长 重复定位精度高 适应恶劣的工作环境等 选择 工作电压 输出电流 动作距离 重复精度 工作响应频率 注意 电源电压 额定工作电压 负载电压 开关输出电压 负载电流 输出电流 计数频率 开关的工作响应频率 电路如图1 24图形符号及文字符号如图1 25 R9 R7 R11 R14 R17 R16 R18 R13 V4 R10 R12 R5 R8 R6 R4 R3 R2 R1 R15 VS L C1 C2 C4 C5 R7 C7 VD6 V6 VD5 VD4 V5 C3 C6 V1 V2 V3 VD1 VD2 VD3 图1 24LJ2型接近开关电路原理图 1 红 3 黄 虚线用户自接 图1 25接近开关的符号 SQ SQ 三 万能转换开关工作 是一种多档位 控制多回路的组合开关 应用 发布指令 远距离控制 电压 电流表的换相开关 小容量电机的启动 调速 换向控制 特点 触头点数多 60个 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流 产品 LW5 LW6等等 结构如图1 26图形符号及文字符号如图1 27 图1 26万能转换开关结构示意图 图1 27万能转换开关的符号 左0右 SA 123 SA 开关位置 左 0 右 第三组引线端子第三组引线端子 第二组引线端子第二组引线端子 四 主令控制器与凸轮控制器1 主令控制器应用 频繁地按预定顺序切换多个控制电路 对起重机 轧钢机 其它生产机械的远距离控制 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流 产品 LK14 LK15 LK16等 结构如图1 28图形符号及文字符号如图1 27 图1 28主令控制器的结构示意图 2 凸轮控制器工作 是一种大型的手动控制器 应用 起重设备中直接控制中小型绕线式异步电动机的起动 停止 调速 换向 制动 也适用于有相同要求的电力拖动场合 选择 使额定电压 额定电流 电路的额定电压 额定电流 产品 KT10 KT14 KT15等 结构如图1 29图形符号及文字符号如图1 27 图1 29凸轮控制器的结构原理图 四 接触器应用 频繁地接通 断开交直流电路 实现远距离控制 主要用于控制电动机 电热设备 电焊机 电容器等的交直流主电路 类型 交流接触器 直流接触器 一 交流接触器 结构如图1 30 结构 1 电磁机构 线圈 动铁心 衔铁 静铁心 2 触头系统 主触头 通断主电路 辅助触头 用于控制电路 起电气连锁或控制作用 3 灭弧装置 纵缝灭弧罩 栅片灭弧结构 4 其它部件 反作用弹簧 缓冲弹簧 触头压力弹簧 转动机构 外壳 图1 30CJ10 20型交流接触器 二 直流接触器结构 与交流接触器基本相同 不同处 铁心结构 线圈形状 触头形状和数量 灭弧方式 吸力特性 故障形式等 三 接触器的主要技术参数和类型产品 常用交流 CJ10 CJ10X CJX2等常用直流 CZ0 CZ18等 主要技术参数 1 额定电压 主触头的额定电压 交流 220V 380V 660V 直流 110V 220V 440V 2 额定电流 主触头的额定电流 10 800A 3 吸引线圈的额定电压 4 机械寿命和电气寿命 5 额定操作频率 一般300次 h 600次 h 1200次 h 6 动作值 吸合电压 释放电压 吸合电压 线圈的额定电压的80 释放电压 线圈的额定电压的70 交流接触器的型号含义 CJ 接触器交流设计序号 极数额定电流B表示栅片灭弧 直流接触器的型号含义 CZ 接触器直流设计序号 常闭触点数常闭触点数额定电流 选择 1 根据负载性质 选类型 2 额定电压 主电路工作电压 3 额定电流 被控电路的额定电流 4 吸引线圈的额定电压与频率 控制电路的选用电压和频率 四 接触器常见故障分析表1 7接触器图形符号及文字符号如图1 31 表1 7接触器的常用故障及排除方法 图1 31接触器的符号a 线圈b 常开触头C 常闭触头 KM a b c KM KM 五 继电器与接触器的区别 1 用途 可大 小电流 信号类 2 工作原理 I O接口方式 可电压 电流 3 类型 过 欠电压 电流 4 结构 多种形式 无触点等 5 使用方法 主电路 辅助电路 应用 频繁地接通 断开小电流控制电路 实现远距离自动控制和保护的自动控制电器 输入量 电流 电压 温度 时间 速度 压力 输出量 触头动作或电路参数变化 种类 1 按输入 电压 电流 时间 温度 速度 压力等 2 按原理 电磁式 感应式 电动式 热式 电子式等 3 按输出 有触点 无触点 4 按用途 控制用 保护用 一 电磁式继电器特点 结构简单 价格低廉 使用维护方便 1 电磁式继电器类型 有交流 直流 1 电流继电器线圈与电路 串 联 匝数少 导线粗 阻抗小 欠电流式 吸引30 65 额定电流 释放10 20 额定电流 过电流式 额定电流的1 1 4 0倍 2 电压继电器线圈与电路 并 联 匝数多 导线细 阻抗大 欠电压式 动作40 70 的UN 过电压式 动作105 120 的UN 零电压式 动作5 25 的UN 3 中间继电器 电压式 线圈与电路 并 联 触头对数多 容量大 IN 5 10A 动作灵敏度高 2 电磁式继电器的整定 图1 32 1 调整弹簧的松紧程 越紧 需吸引V I 2 改变非磁性垫片的厚度 越大 释放V I 3 改变初始气隙的大小 越大 吸引V I 过量保护 反作用弹簧力 max 欠量保护 反作用弹簧力 min 3 电磁式继电器常用型号JL JT JZ 3TH JZC系列电磁器继电图形符号及文字符号如图1 33 1 线圈2 铁心3 磁轭4 弹簧5 调节螺母6 调节螺钉7 衔铁8 非磁性垫片9 常闭触点10 常开触点图1 32JT3系列直流电磁式继电器结构示意图 图1 33电磁式继电器的符号a 线圈b 电流线圈c 电压线圈d 触点 KA a b c d KA KA KI I KI I KV U KV U 二 时间继电器分类 原理 电磁式 空气阻尼式 电动式 电子式 延时 通电 断电延时 一 直流电磁式时间继电器铁心上有铜套 延时 断电延时 5S 二 空气阻尼式时间继电器利用空气阻尼 通 断电延时 图1 34 图1 34JS7 A系列时间继电器原理示意a 运动方向 图1 34JS7 A系列时间继电器原理示意图b 运动方向 3 电动式时间继电器微型电动机 延时 很少用 图1 35 4 电子式时间继电器电子电路 延时 应用广泛 图1 36 时间继电图形符号及文字符号如图1 37 图1 35JS11型电动式时间继电器原理示意图 9 10 图1 36JS20系列场效应晶体管时间继电器电气原理图 图1 37时间继电器的符号a 线圈b 通电延时线圈C 断电延时线圈d 延时闭合常开触点e 延时断开常闭触点f 延时断开常开触点g 延时闭合常闭触点h 瞬时常开触点i 瞬时常闭触点 a b c d KT KT KT KT KT KT KT e f g h i 三 热继电器利用电流的热效应 表1 8 P25 1 热继电器的结构和工作原理 图1 38 P26 2 热继电器的主要技术参数及常用产品 表1 9 P27 3 热继电器的选用三角形连接 整定电流 电动机额定电流热继电图形符号及文字符号如图1 39 1 电流调节凸轮2a 2b 簧片3 手动复位机构4 弓簧5 主双金属片6 外导板7 内导板8 常闭静触点9 动触点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16 热元件图1 38热继电器的结构示意图 图1 39热继电器的符号a 热元件b 常闭触点 FR a b FR 四 速度继电器作用 反接制动 图1 40 动作转速 120r min 复位转速 100r min 可靠动作 3000 3600r min 速度继电图形符号及文字符号如图1 41 图1 40速度继电器的原理示意图1 转轴2 转子3 定子4 绕组5 摆锤6 9 簧片7 8 静触点 1234567 98 图1 41速度继电器的符号a 转子b 常开触点c 常闭触点 a b c n KS n KS KS 五 固态继电器1 种类1 直流 晶体管作开关元件输出 交流 晶闸管作开关元件输出 2 光耦合隔离 磁隔离 3 过零触发 非过零触发 有源触发 无源触发 2 工作原理 图1 42P29 技术指标如表1 10P30 图1 42光电耦合式固态继电器的工作原理图 固态继电器 5V输入 交流 直流输出 SSR 图1 43固态继电器的图形及文字符号 3 固态继电器使用注意事项 1 过载类型 阻 感 采用过压吸收保护 2 输出 采用RC浪涌吸收回路 非线性压敏电阻吸收瞬变电压 3 散热片 接地 绝缘 4 避免负载短路 5 输出计算值 3倍负载额定电流值 固态继电器注意参数见表1 10 表1 10DJ型固态继电器的主要技术参数 补充其它控制器件一 牵引电磁铁 一 工作原理线圈通电 产生吸力 带动衔铁运动 工作 二 产品 型号 MQ3 MQZ1 MFZ1 YC MFB1 YC MFZ6 YC MFJ6 YC MZS1 MZZ2 TJ2 TZ2 GTB5 LPB等系列 二 液压控制元件液压传动系统的四种主要元件 1 动力元件 液压泵 2 执行元件 液压缸 液压马达 3 控制元件 电磁阀 4 辅助元件 油箱 油路 滤油器 液压元件的符号图补充1电液动换向阀的符号图补充2 图补充1几种常用液压元件的职能符号a 液压泵b 溢流阀c 节流阀d 调速阀e 换向阀 a b c d e AB PT AB PT 图补充2电液动换向阀的符号 1YA 2YA 第三节电气控制系统图的类型及有关规定 介绍 三相异步电动机 直流电动机的起动 运行 调速 制动的基本线路 常用的检测电路 顺序控制 保护环节 电气图的类型 国家标准 规定画法 分类 1 电气原理图 2 电器布置图 3 电气安装接线图 一 电气控制系统图的图形符号和文字符号1990年前采用1964年颁布的 电工系统图图形符号 GB312 64 电工设备文字符号编制通则 GB315 641990年后采用1984年颁布的 电气图用图符号 GB4728 84 电气制图 GB6988 87 电气技术中的文字符号制订通则 GB7159 87 二 电气系统图类型 一 电气原理图 电气系统中应用最多制图原则 便于阅读与分析控制线路 根据简单 清晰的原则 采用电气元件展开的形式绘制而成 内容 所以电气元件的导电部分和接线端点 不按电气元件的实际位置来画 也不反应电气元件的形状 大小和安装位置 特点 结构简单 层次分明 适于研究 分析电路的工作原理等优点 表补充1电气图常用图形符号和文字符号新旧标准对照表 1 绘制电气原理图时应遵守的原则1 原理图分主电路和辅助电路两部分主电路 从电源到电动机等大的电流通过的通路 辅助电路 包括控制回路 照明电路 信号电路 保护电路等 由继电器 接触器的线圈 继电器的触头 接触器的辅助触头 按扭 照明灯 控制变压器等电器元件组成 2 采用国家规定的统一标准 元件图 文字符号 3 各个电气元件 部件在控制线路中的位置 根据便于阅读的原则安排 同一电器元件的各部分根据需要可以不画在一起 但文字符号要相同 4 图中所有电器触点 按没有通电和不受外力作用时的初始开闭状态画出 5 主电路 辅助电路 各电气元件一般按动作顺序从上到下 从左到右依次排列 可水平布置或垂直布置 6 有直接电联系 交叉导线连接点要用黑圆点表示 无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点 2 画图区域的划分 图纸上方的1 2 3 等数字是图区编号 也可以设置在图的下方 图纸编号下方的 电源开关及保护 等字样 表明对于区域下方元件或电路的功能 3 符号位置的索引 用图号 页次 图区编号的组合索引法 索引代号的组成如下 图区号页次图号 有图号 页次 图区编号的组合索引代号的组成如下 图区号图号 当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上 而当每个图号仅有一页图纸时 索引代号应简化成 图区号页次 当某一元件相关的各符号元素出现在同一图号的图纸上 而该图号有几张图纸时 可省略图号 索引代号应简化成 图区号 当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图号的不同图区时 可省略图号 索引代号只用图区号表示 图补充3图区14中KA14的 14 即为最简单的索引代号 它指出了继电器KA的线圈位置在图区14 左栏中栏右栏主触头辅助动合触点辅助动断触点所在图形区所在图形区所在图形区 KM127132XX2 图补充3中的KM1线圈下方的表示是接触器KM1相应触头的索引 左栏右栏动合触点动断触点所在图形区号所在图形区号 KA7119X11XXX 图补充3中的KA线圈下方的表示是继电器KA相应触头的索引 4 电气原理图中技术数据的标注 电气元件的数据和型号 一般用小号字体注在电器代号下面 如图1 44中是热继电器动作电流值范围和整定值的标注 图1 44热继电器技术数据标注 FR 4 5 7 2 A6 8 二 电器元件布置图含义 表明电气设备上所有电机电器的实际位置 作用 为生产机械电气控制设备的制造 安装 维修提供必要的资料 组成 电气设备布置图 控制柜 控制板电气设备布置图 操丛台 悬挂操丛箱电气设备图 注意 表达线型 三 电气安装接线图 图补充4 表达 图中可显示出电气设备中元件的空间位置和接线情况 标注出外部接线 作用 为了安装电气设备和电器元件进行配线或检修电器故障 使用 可在安装或检修时对照原理图使用 M3 接地铜牌 照明灯 1 1mm2 红 1 1mm2 白 包塑金属软管 10mm 2m 电源进线1 1mm2 黄绿 7 1mm2 红 1 1mm2 白 15包塑金属软管 15mm 1m 3 1mm2 红 1 1mm2 黄绿 包塑金属软管 10mm 2m 3 1 5mm2 黑 1 1 5mm2 黄绿 包塑金属软管 20mm 1m 按扭板 SAEL1213 QS26 W1V1U1PE SB1SB2236HL216847PE HL1 图补充4机床电气接线图 第四节电气控制的基本线路一 笼型三相异步电动机全压起动控制线路特点 结构简单 价格便宜 坚固耐用 组成 控制线路 继电器 接触器 按钮等 起动控制 全压 减压 1 单向连续运行控制线路线路的工作原理电路的保护环节 1 短路保护 熔断器 2 过载保护 热继电器 3 欠压 失压保护 接触器本身 起动 合上QS 引入三相电源 按下SB2 交流接触器KM的吸引线圈通电 接触器主触点闭合 电动机运转 与SB2并联的KM闭合 使接触器吸引线圈经两条路通电 当SB2复位时 接触器KM的线圈仍通过其触点通电 保持电动机运行 停止 运转则按SB1 KM断电释放 其常开主触头切断三相电源 电动机停止运转 松开SB1后接触器线圈不能通过自锁触点通电 因其已随接触器的断电而断开 图1 45单向全压起动控制线路 M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2 KM KM L1L2L3 M3 转动QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2 KM KM L1L2L3 M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2按下 KM KM L1L2L3 M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2 KM KM通电 L1L2L3 M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2 KM自锁 KM L1L2L3 n M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2 KM自锁 KM L1L2L3 n M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1按下SB2 KM自锁 KM L1L2L3 n M3 QSFU1KMFR FU2 FRSB1SB2 KM KM L1L2L3 概念 自锁 依靠接触器 继电器 自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象 互锁 依靠两个接触器 继电器 的辅助常闭触点起相互控制作用 即一个接通时 利用其常闭辅助触头的断开来锁住对方线圈的电路 这种利用两个接触器 继电器 的常闭触点互相控制的方法叫互锁现象 工作原理 起动 QS SB2 KM M n n0 自锁 停止 SB1 KM M n0 0 欠压 失压保护的优点1 防止电压严重下降时电动机低压运行 2 避免电动机同时起动造成的电压严重下降 3 防止电源电压恢复时 电动机突然起动运转造成设备和人身事故 2 具有点动的控制线路 图1 46实现点动的几种控制线路 M3 QSFU1KMFR L1L2L3 FRSB KM FRSB1SB2 KM KM FR SB1 SB2 KMSB3 KM c KA KM SB3 KM KA KA FR SB1 图1 46实现点动的几种控制线路 d SB3 SB2 工作原理 点动 a 起动 QS SB KM M 停止 SB KM M 工作原理 点动 b 起动 QS SA SB2 KM M 停止 SB2 KM M 工作原理 连动 b 起动 QS SA SB2 KM M 停止 SB1 KM M 工作原理 点动 c 起动 QS SB3 KM M 停止 SB3 KM M 工作原理 连动 c 起动 QS SB2 KM M 停止 SB1 KM M 工作原理 点动 d 起动 QS SB2 KA KM M 停止 SB2 KA KM M 工作原理 连动 d 起动 QS SB3 KM M 停止 SB1 KM M 3 正 反向运行控制线路 图1 47三相异步电动机正反转控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 KM2 FR KM1 KM2 FR SB1 SB2 KM1 SB3 KM2 KM2 KM1 a 正 停 反 KM1 KM2 FR SB1 SB2 KM1 SB3 KM2 KM2 KM1 b 正 反 停 QS 4 自动往复行程控制线路 图1 48自动往复循环控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 KM2 FR KM1 KM2 FRSB1 SB2 KM1SQ2KM2SQ1 SB3 KM2 KM1 QS 二 笼型三相异步电动机的减压起动控制线路原因 大电动机 10kW 起动IST过大 对电路影响大 采用降压起动方法 减少IST 方法 定子串电阻 或电抗 星形 三角形换接 自耦变压器 延边三角形 1 定子串电阻 或电抗 图1 49 2 星形 三角形换接 图1 50 3 自耦变压器 图1 51 4 延边三角形 图1 52 53 1 定子串电阻降压起动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 KM2 FR QS R KM1KM2KT FR SB1 SB2 KM1 KT a KTKM1KM2 FR SB1 SB2 KM1 KT b KM2 KM2 图1 49定子串电阻减压起动控制线路 2 星形 三角形换接减压起动控制线路 图1 50三个接触器的星形 三角形减压起动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM2 FR KM3 KM1 QS KTKM3KM1KM2 FRSB1 SB2 KM1KM3 KT KM2 KM3 3 自耦变压器减压起动控制线路 图1 51自耦变压器减压起动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM2 KM1 FR KTKM1KM2 KT FRSB1 SB2 KT KM1 T 4 延边三角形 图1 52延边三角形起动电动机定子绕组抽头接线方式a 原始状态b 起动状态c 运行状态 图1 53延边三角形减压起动控制线路 三 三相绕线转子异步电动机限流起动控制线路特点 转子回路可通过滑环外串电阻来达到减小起动电流 提高转子电路功率因数和起动转矩的目的 应用 在要求起动转矩较高的场合 1 转子回路串接电阻起动控制线路接法 星形 平衡 不平衡 原则 时间 电流 图1 54 54补 图1 54时间原则控制转子电路串接电阻起动控制线路 L1 L2 L3 FU FR KM43RKM32RKM21R KM1 QS KM1KT1KM2KT2KM3KT3KM4 SB1 SB2 KM4 KM1 KM2KM3KM4FR M3 KM2KM3KM4 KT3 KM3 KM3 KT2 KM2 KM2 KT1 图1 54补电流原则控制转子电路串接电阻起动控制线路 L1 L2 L3 FU FR KM43RKI3KM32RKI2KM21RKI1 KM1 KM1KAKM2KM3KM4 FR SB1 KM1 KM1 M3 KI2 KI3 KI1 KA I I I SB2 2 转子回路串频敏变阻器限流起动控制线路 图1 55转子回路串频敏变阻器的控制线路 四 三相异步电动机的变极调速控制线路特点 2 4极双速电动机 高 低速运行 应用 在机床中 方法 改变定子绕组的极对数 改变转子电路中的电阻 变频调速 串极调速 图1 56 图1 56双速电动机控制线路 M3 L1L2L3 KM2 KT QSFUKM1 KM1KM2KTKM3 SA U2V2W2 KM1 KM2 KM3 W1V1U1 KM2 KM3 KT KT 低速高速 U1U2W2V1V2W1 2 转子回路串频敏变阻器限流起动控制线路 五 三相异步电动机的制动控制线路方法 电气制动 机械制动 1 反接制动控制线路 10KW 改变电动机电源的相序 使定子绕组产生相反方向的旋转磁场 产生制动转矩的一种制动方法 制动电流 是全压起动的两倍 特点 制动迅速 效果好 冲击大 为了减小冲击电流 采用方法 通常主电路串接一定的电阻限制制动电流 注意 防止反向制动出现反向再起动 应使转速接近零时及时断电 1 反接制动的控制线路 1 单向反接制动的控制线路 图1 57 2 可逆运行的反接制动控制线路 略 图1 58补 图1 57单向反接制动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 KM2R FR KM1 KM2 FRSB1 SB2 KM2 KM1 KM2 KM1 KS n KS QS 图1 58补可逆运行的反接制动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 KM2 FR KM1 KM2 FRSB1 SB2 KM1 KM2 KM1 n KS n SK 2 SK 2 SB3 KM2 n n SK 1 SK 1 QS 图1 58具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 KM3 FR KS QS KM2 R 图1 58具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路 2 能耗制动控制线路原理 电动机脱离三相交流电源之后 定子绕组上加一个直流电源 方法 1 单向能耗制动控制线路图1 59 2 可逆运行能耗制动控制线路图1 60图1 60补 图1 59时间原则控制的单向能耗制动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 FR QS TC VC KM2 R KM2 图1 59时间原则控制的单向能耗制动控制线路 图1 60可逆运行能耗制动控制线路 M3 L1 L2 L3 FU KM1 FR QS TC VC KM3 R KM3 KM2 图1 60可逆运行能耗制动控制线路 M3 NL1L2L3 FU KM2 KM1 QS 图1 60补无变压器能耗制动控制线路 KM2 KM2 FR RV 六 直流电动机的控制线路概述 分类 他励 并励 串励 复励 1 他励 M DC1 DC1 DC2 DC2 2 并励3 串励 M DC DC M DC DC 4 复励 M DC DC 一 起动控制线路起动电流IST 10 20 IN 额定电流 不要直接起动 他励 并励 特点 先接励磁电源 后接电枢电源 原因 1 产生大的反电动势 减少起动电流 2 产生足够大的转矩 加速起动过程 3 避免空载飞车 RaIa 电枢电阻 电流KE 电机常数n U RaIa KE 防止 励磁磁通 0 注意 2 直流电动机的正反转控制方向 取决于M CM I 方法 改变电枢或励磁电压的极性 手段 改变励磁电压 励磁电流 2 5 IN额定电流 3 调速控制1 改变电枢回路电阻值调速 2 改变励磁电流调速 3 改变电枢电压调速 4 混合调速 励磁电流 电枢电压 4 制动控制1 能耗制动 2 反接制动 3 再生发电制动 电机转速 理想转速 电枢的反电动势 供电电压 电枢电流反向 产生制动转矩 二 他励直流电动机的控制线路1 电枢回路串电阻的起动与调速控制线路1 起动前的准备SA 0位 QF1 QF2 KI2 KA SA 自锁 KT1 R1 R2串入主电路 2 起动SA 3位 SA1 2 KM1 M 串R1 R2 KT1 KT2 延时 KM2 R1 短接 KT2 延时 KM3 R2 短接 M 全速 3 调速SA 1 2位 分别串R1和R2 R2 低速 4 保护过载 KT1 KA KM1 KM2 KM3 M 欠电流 当励磁断 KI2 KA 零位 压 SA 0位 KA 可避免M的自起动 自感电动势 V R吸收回路 防止励磁绕组的绝缘击穿 图1 61 M KM1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I I KI1 KI2 SA KI2 KA KM1 KT1 KM1 KM3 KM2 R2R1 QF1 QF2 KI1 KA 3210123 R KT2 图1 61电枢串电阻起动与调速控制线路 M KM1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I I KI1 SA KI2 KA KM1 KT1 KM1 KM2 QF1 QF2 KI1 KA 0位 R 图1 61准备 KT2 KI2 KM3 R2R1 M KM1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I I KI1 KT2 SA KI2 KA KM1 KT1 KM3 QF1 QF2 KI1 KA 1位 R KT2 KM1 KM3 KM2 R2R1 图1 61低速 M KM1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I I KI1 KT2 SA KI2 KA KM1 KT1 QF1 QF2 KI1 KA 2位 R KT2 KM1 KM3 KM2 R2R1 图1 61中速 M KM1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I I KI1 KT2 SA KI2 KA KM1 KT1 KM1 KM3 KM2 R2R1 QF1 QF2 KI1 KA 3位 R KT2 图1 61高速 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I KT2 SA KI2 KA KM1 KT1 QF2 KI1 KA 3位 R KT2 M KM1 I KI1 KM1 KM3 KM2 R2R1 QF1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I KT2 SA KI2 KA KM1 KT1 QF2 KI1 KA 2位 R KT2 M KM1 I KI1 KM1 KM3 KM2 R2R1 QF1 KI2KT1KAKM1KM2KM3 VD I KT2 SA KI2 KA KM1 KT1 QF2 KI1 KA 1位 R KT2 M KM1 I KI1 KM1 KM3 KM2 R2R1 QF1 2 改变励磁电流方向的正 反转控制线路采用KT延时以保证在直流电动机停转后才能反向起动 如图1 62正向起动运行 正向励KTKT SB2 KM18 KI2 磁J K延时到 KM17 KT 正向运行正向停车 KTSB1 KM17 KT KM18 KI2 n 延时到n 0同理 反方向运行按SB3 停车按SB1 M I I L1 L2 L3 KM17 KM18 KM19 KM19 KM18 KI2 KI1 J K KM17 KM18 KM19 KT KI1 KI2 KM17 KM18 KM19 KT KT KM18 KM19 SB1 SB2 SB3 KM18 KM19 KM17 1 3 5 7 9 17 图1 62改变励磁方向的正反向控制线路 3 停车带有能耗制动的正 反向调速控制线路利用改变电枢电流方向实现正反向运行控制线路原理图如图1 634 停车带有反接制动的正 反向运行控制线路线路原理图如图1 64 图1 63带有能耗制动的正反向控制线路a 3210123 I KM3 KM2 KML KMR KM1 KA KM4 KT1 KI2 KMR KML KAR KAL KAR KAL KI2 KI1 KA KA KML KMR J K VD KI1 KT1 KT2 QF2 QF2 SA 图1 63带有能耗制动的正反向控制线路b KT2 图1 64带有反接制动的正 反向运行控制线路 QF 补电气控制的保护环节一 短路保护 熔断器二 过载保护 热继电器三 过电流保护 过电流继电器四 零电压及欠电压保护 继电器 接触器五 弱磁保护 欠电流继电器 图补电气控制线路常用保护环节 M3 L1 L2 L3 FU1 KM1 KM2 FR KA KM1 FR KI2 KV SA KM2 I U I KV KI1 KI2 FR2 FR2 KM2 KM1 SA SA KI1 KA 掌握基本分析方法 为电气控制系统的设计 安装 调试 维护打基础 第五节电气控制线路分析基础 一 电气控制分析的内容与要求分析内容 1 设备说明书1 设备的构造 主要技术指标 机械 液压 气动部分的传动方式与工作原理 2 电气传动方式 电机及执行电器的数目 规格型号 安装位置 用途与控制要求 3 了解设备的使用方法 各操作手柄 开关 旋纽 指示装置的布置以及在控制线路中的作用 4 必须清楚地了解与机械 液压部分直接关联的电器 行程开关 电磁阀 电磁离合器 传感器等 的位置 工作状态及与机械 液压部分的关系 在控制中的作用 2 电气控制原理图是控制线路分析的中心内容 分析电路图时必须与阅读其它技术资料结合起来 通过选用电器元件的技术参数 分析出控制线路的主要参数和技术指标 估算出各部分的电流 电压值 以便在调试或检修中合理地