第二章基本电气控制电路

1、 裘智峰E-mail: 中南大学信息科学与工程学院中南大学控制工程研究所电气控制与PLC应用技术第2章基本电气控制电路 2.1 电气控制电路的绘制原则及标准2.2 交流电动机的基本控制电路2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.4电气控制电路的一般设计法2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.1.5 电气图纸规范2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 图形符号、文字符号（或项目代号）是电气图的主要组成部分 一个电气系统或一种电气装置同各种元器件组成，在主要以简图形式表达的电气图中

2、，无论是表示构成，表示功能，还是表示电气接线等等，通常用简单的图形符号表示。 p 电气图形符号是电气技术领域必不可少的工程语言，只有正确识别和使用电气图形符号和文字符号，才能阅读电气图和绘制符合标准的电气图。2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p符号定义n一般符号：可以用来表示产品特征的简单符号。可以直接用于电气绘图中，也可以加上限定符号后一起使用n符号要素：具有确定意义的简单图形。必须与其他图形、字符、标记组合，构成一个完整符号n限定符号：用以提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。一般不能单独使用。常见的限定符号有：电流电压、可变、力和运动的方向、流动方向、材料类型等2.1.1电气图中的

3、图形符号及文字符号p符号定义注意事项n 符号的尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大缩小，但在同一张图样中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例应保持不变。 n 标准中示出符号方位，在不改变符号意义的前题下，可根据图表布置的需要旋转或成镜象位置，但文字和指示方向不得倒置 n 大多数符号都可以加上补充说明标记n 有些具体器件的符号由设计者根据国家标准的符号要素，一般符号和限定符号组合而成n 国家标准未规定的图形符号，可根据实际需要，按突出特征、结构简单，便于识别的原则进行设计，但需报国家标准局备案。当采用其它来源的符号或代号时，必须在图解和文件上说明其含义2.1.1电气图中的图形符号及文

4、字符号p 电气技术中的文字符号n电气技术中的文字符号分： 基本文字符号 辅助文字符号n基本文字符号分： 单字母符号 双字母符号 2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p单字母符号n用拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每大类用一个专用单字母符号表示。如R为电阻器，Q为电力电路的开关器件类等p双字母符号n表示种类的单字母与另一字母组成，其组合型式以单字母符号在前，另一个字母在后的次序列出。双字母符号中的另一个字母通常选用该类设备、装置和元器件的英文名词的首位字母，或常用缩略语，或约定俗成的习惯用字母。 如“F”表示保护器件类，“FU”则表示熔断器。2.1.1电气图中的图形符号及文

5、字符号p辅助文字符号n表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征，通常由英文单词的前一两个字母构成。它一般放在基本文字符号后边，构成组合文字符号如“RD”表示红色，“L”表示限制等n辅助文字符也可以放在表示种类的单字母符号之后组成双字母符号如SP”表示压力传感器，“YB”表示电磁制动器等n为简化文字符号，若辅助文字符号由两个以上字母组成时，允许只采用其第一位字母组合如“MS”表示同步电动机n辅助文字符还可以单独使用如“ON”表示闭合，“M”表示中间等2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 基本文字符号设备、装置和元器件种类名称基本文字符号继电器接触器继电器KA接触器KM测量设备电流

6、表PPA电压表PV电力电路的开关器件断路器QQF电动机保护开关QM隔离开关QS电阻器电位器RRP热敏电阻器RT压敏电阻器RV2.1.1电气图中的图形符号及文字符号设备、装置和元器件种类名称基本文字符号控制、记忆、信号电路的开关器件选择器控制开关选择开关SSA按钮开关SB压力传感器SP位置传感器SQ转速传感器SR温度传感器ST变压器电流互感器TTA电力变压器TM电压互感器TV调制器变换器编码器整流器U电子管晶体管电子管VVE控制电路用电源的整流器VC2.1.1电气图中的图形符号及文字符号设备、装置和元器件种类名称基本文字符号传输通导天线电缆W波导端子插头插座测试插孔XXJ插头XP插座XS端子板X

7、T电气操作的机械器件电磁铁YYA电磁制动器YB电磁离合器YC电动阀YM电磁阀YV2.1.1电气图中的图形符号及文字符号辅助文字符号辅助文字符号名称名称辅助文字符号辅助文字符号名称名称辅助文字符号辅助文字符号名称名称AC交流DC直流OFF断开AUT自动E接地ON接通ACC加速F快速OUT输出AUX辅助FB反馈PE保护接地ASY异步FW正，向前SET复位BRK制动IN输入RUN运转BW向后INC增ST启动CW顺时针L左SET置位CWW逆时针MAN手动STE步进D延时N中性线p 辅助文字符号2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图形符号定义n电气图形符号是用来表示一个设备或概念的图形、标记或

8、者符号。通常一般是由一般符号、限定符号、符号要素等组成。以三相电机图形符号为例三相交流电机图形符号装置符号要素电机一般符号三相交流限定符号2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图形符号分类n导线和连接器件:各种导线、接线端子、导线的连接、连接器件、电缆附件等n无源元件:电阻、电容、电感器件等n半导体管和电子管:二极管、三极管、电子管、辐射探测器等n电能的发生和转换:绕组、电动机、发电机、变压器、变流器等n开关控制和保护装置:开关、开关装置、控制装置、电动机起动器、继电器、熔断器等n测量仪表、灯和信号器件:记录仪表、热电偶、传感器、灯、喇叭、铃等2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p

9、电气图形符号规则n符号的大小:大小和符号图线宽度一般不影响含义。一般按照符号1:1放置在图纸上。在设计符号时考虑到以下情况时可以另行放大或缩小符号n符号的取向:图形符号的取向应与信号流的方向一致。基本取向从上到下。当需要改变符号的取向时，可以同过将其旋转来调整，但是不改变符号的定义。n符号端子表示:符号端子号应与实物端子号相同，而且正确表明符号端子的位置。在图纸中必须显示出符号的端子号以接触器图形符号为例2.1.1电气图中的图形符号及文字符号电气图形常用符号2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注基本术语n项目:用来表示基本件、部件、组件、功能单元、设备、系统等的图形符号都可

10、以称为项目。n项目代号:用以识别图、表图、表格中和设备上的项目种类，并提供项目的层次关系、实际位置等信息的特定代码。一个完整的项目代号由四个代号段组成，分别是: l高层代号段前缀符号“=”；l种类代号段前缀符号“-”；l位置代号段前缀符号“+”；l端子代号段前缀符号“：”；例如：-S4：1控制开关S4的1号端子；=A1-K3+M4A1装置中的继电器K3，位置在控制柜M4中2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注符号代号符号代号类型名称符号代号类型名称Q断路器T变压器A自动控制器件K接触器K继电器T开关电源XS插头XP插座S开关P灯BHQ保护器Y阀门M电机PT热电阻B温度变送器

11、B液位开关B液位变送器B压力变送器2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注符号代号符号代号符号代号类型名称类型名称符号代号符号代号类型名称类型名称PC计算机计算机A触摸屏触摸屏SIBASSIBAS连接器连接器X连接端子连接端子A交换机交换机A剔除控制板剔除控制板A剔除驱动板剔除驱动板A图像处理卡图像处理卡CCD高速摄像机高速摄像机PCB接口板接口板JT镜头镜头A背景控制器背景控制器A照明控制器照明控制器E背景光源组件背景光源组件E照明光源组件照明光源组件E放大器放大器2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注标注n项目符号的标注u对项目符号必须标注出项目代号、

12、端子号、数据类型、基本技术参数等信息u符号的名称应标注在其旁边；当有连接线时应标记在水平线的上面，垂直线的左边u同一图形符号的端子号在一套文件中应一致；端子号应靠近端子，在水平连接线的上边和垂直连接线的左边；端子号的取向应与连接线的方向一致2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注标注n导线标注特定导线标记导线名称标记交流系统电源第1相L1第2相L2第3相L3中性线N直流系统电源正L+负L-中间线M保护接地线PE2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注标注n导线标注绝缘导线标记u一般采用两种标记方式：参考标记和名称标记u参考标记用于查找中断导线的前后连接取向。

13、参考标记会在绘图软件中自动生成u名称标记用于表示该导线的特征；比如功能标记、相位标记、极性标记例如： 2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注标注n导线标注电缆标记u采用电缆符号在图纸中表示线束u原理图中电缆采用粗线条表示出来，而制线图中电缆标示出每芯导线的连接例如： 2.1.1电气图中的图形符号及文字符号p 电气图代号和标注标注n导线标注标记示例u标记的方法有很多，有主标记、从属本端标记、从属远端标记、从属两端标记u以从属两端标记为例： 以上两端表示导线连接设备为Q2、S2，并且编号为023。也可以在项目代号后面加上连接的端子号。即：Q2:3-023-S2:22.1.2电气

14、原理图的绘制原则1. 绘制电气原理图的基本原则2. 图面区域的划分3. 符号位置的索引2.1.2电气原理图的绘制原则1.绘制电气原理图的基本原则p电气控制电路是由若干电气元件按照一定的要求用导线连接而成，并实现一定功能的控制电路。p电气图：为表达生产机械电气控制系统的组成、工作原理等设计内容，便于电气系统的安装、调试和维护，需将电气控制电路中用到的电气元件及其连接用图形来表达p电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电气安装接线图和电气元件布置图2.1.2电气原理图的绘制原则1.绘制电气原理图的基本原则p电气原理图是电气控制系统设计的核心，为了便于阅读和分析控制的各种功能，用图形符号和文字符号、

15、导线连接起来描述全部或部分电气设备工作原理的电路图u便于详细理解工作原理，为测试和寻找故障提供信息，并作为编辑接线图的依据u包含所有电气元件的导电部分和接线断点之间的相互关系，但并不按照电气元件的实际布置位置和实际接线情况来绘制，也不反映电气元件的实际大小2.1.2电气原理图的绘制原则1.绘制电气原理图的基本原则p电气原理图一般分为主电路和辅助电路（P57）u主电路：电气控制电路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间的电气元件，一般有组合开关、熔断器、接触器主触点、热继电器热元件和电动机等组成u辅助电路：电气控制电路中除主电路以外的电路，包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路，辅助电路

16、中流过的电流较小u控制电路由按钮、接触器和继电器的电磁线圈以及辅助触点、热继电器触点、保护电气触点等构成2.1.2电气原理图的绘制原则（P57）1.绘制电气原理图的基本原则p主电路、控制电路、信号电路等应分别绘出。p主电路用粗实线绘制在图纸的左方，其中电源电路用水平线绘制，受电动力设备(电动机)及其保护电器支路，应垂直于电源电路画出。p辅助电路用细实线绘制在图纸的右方，应垂直于电源电路绘制。p电气原理图中电气元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。无论主电路还是辅助电路，各电气元件一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。p各电气元件不画实际的外形图，但要采用国家标准规定的图形符号和文字符号来绘

17、制。属于同一电器的线圈和触点，都要采用同一文字符号表示。多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。p电气原理图中所有电器的触点，应按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。2.1.2电气原理图的绘制原则（P57）1.绘制电气原理图的基本原则p电气原理图中所有电器的触点，应按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。p事故、备用、报警开关应表示在设备正常使用时的位置。如在特定的位置时，则图上应该有说明p应尽可能减少线条和避免交叉线。各导线之间有电联系时，对“T”形连接点，在导线交点处可以画实心圆点，也可以不画；对“+”形连接点，必须画实心圆点2.1.2电气原理图的绘制原则（P57

18、）1.绘制电气原理图的基本原则p有机械联系的元器件用虚线连接。p电气控制电路图中各电器的接线端子用规定的字母、数字符号标记。三相交流电源的引入线用L1、L2、L3、N、PE标记，直流系统电源正、负极与中间线分别用L+、L-与M标记，三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记p元器件的数据和型号，用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式p水平布置：电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈）画在电路的最右端p垂直布置：电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端2.1.2电气原理图的绘制原则（P57）2

19、.图面区域的划分p图纸上方的1、2、3等数字是图区的编号，是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏而设置的。图区编号也可设置在图的下方。图幅大时可在图纸左方加入a、b、c、字母图区编号。p图区编号下方的的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工作原理2.1.2电气原理图的绘制原则（P57）3.符号位置的索引p索引代号的组成n图号某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示n当某图号仅有一页图样时，只写图号和图区号；n在只有一个图号多页图样时，则图号和分隔符可以省略；n而元器件的相关触点只出现在一张图样上

20、时，只标出图区号(无行号时，只写列号)2.1.2电气原理图的绘制原则3.符号位置的索引n电气原理图中，接触器和继电器的线圈与触点的从属关系用附图表示，即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下面注明触点的索引代号，对未使用的触点用“”表明，也可以采用省略的表示方法继电器在附图中各栏的含义左栏KM中栏右栏主触点所在的图区号辅助常开触点所在的图区号辅助常闭触点所在的图区号KA或KT左栏右栏常开触点所在的图区号常闭触点所在的图区号接触器在附图中各栏的含义2.1.2电气原理图的绘制原则（P57）p例：CW6132型车床2.1.3 电气安装接线图p电气安装接线图：表示电气设备或装置连接关系

21、的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理u各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制u一个元件中所有带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法u各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国标u各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致u不在同一安装板或电气柜上的电气元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接u走向相同、功能相同的相邻多根导线可用单线或线束表示。u表示出电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型

22、、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况2.1.4 电气元件布置图p电气元件布置图：表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件电气控制柜与操作台（箱）内部布置图电气控制柜与操作台（箱）面板布置图u控制柜与操作台（箱）外形轮廓用细实线绘出u电器元件及设备，用粗实线绘出外形轮廓，标明实际的安装位置u电器元件及设备代号与有关电路图和设备清单上所用的代号一致u体积大和较重的电气元件应安装在电气安装板的下方，而发热元件应安装在电气安装板的上方u强电、弱电应分开，弱电应屏蔽和隔离，防止外界干扰u需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不宜过高或过低u电气

23、元件的布置应考虑整齐、美观、对称的方针。外形尺寸与结构类似的电器应安装在一起，以便于安装和配线u电气元件布置不宜过密，应留有一定距离，若走槽线，应加大各派电器间距，以利于布线和维修2.1.5 电气图纸规范p图幅尺寸(mm)幅面A0A1A2A3A4长1189841594420297宽841594420297210幅面A33A34A43A44A45长89111896308411051宽420420297297297n图幅尺寸选择依据u电气图的规模与复杂程度u能够清晰地反映电气图的细节u整套图纸的幅面尽量保持一致，便于装订和管理uCAD 绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制2.1.

24、5 电气图纸规范p图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定n需要装订的图纸的图框线n不需要装订的图纸的图框线uA0、A1、A2：a25mm，c10mmu其它： a25mm，c5mmuA0、A1：e20mmu其它： e15mm2.1.5 电气图纸规范p图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在图上的位置，便于直观反映绘图的范围及确定相互之间的关系u分区数一般为偶数，每一分区的长度为2575mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同u分区的编号，水平方向用阿拉伯数字，垂直方向用大写英文字母。编号从图纸的左上角开始，分区代号用行与列两个编号组合而成2.1.5 电气图纸规

25、范p标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等标题栏格式式样 2.1.5 电气图纸规范p图线线型：粗实线、细实线、虚线、点划线、双点划线、加粗实线、较细实线、波浪线、双折线等线宽：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm常用图线上加限定符号或文字符号可表示用途，形成新的图线符号同一套图纸绘制时，应事先确定23种线宽及平行线距，平行线距不小于粗线宽的两倍，且不小于0.7mm2.1.5 电气图纸规范p字体：汉

26、字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。 汉字推荐用长仿宋简化汉字字体、斜体（右倾与水平线成75角）等。字母、数字用直体。字体大小视幅面大小而定。字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。字宽为字高的2/3。汉字字粗为字高的1/5，数字及字母的字粗为字高的1/10。p尺寸标记：设备制造加工和工程施工的重要依据，包括尺寸线、尺寸界限、尺寸起止点（实心箭头或45斜短划线构成）及尺寸数字。2.1.5 电气图纸规范p比例：所绘图形与实物大小的比值设备布置图、平面图、结构详图按比例绘制。电气图多不按比例画出。比例号：前面的数字通常为1，后面的数字为实物尺寸

27、与图形尺寸的比例倍数。平面图常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等p注释：图示不够清楚时的补充解释直接放在说明对象附近；加标记，注释放在图面的适当位置。p详图：表示装置中的部分结构、做法、安装措施的单独局部放大图，被放大部分加以索引标志，置于被放大部分的原图上2.1.5 电气图纸规范p技术数据：元器件、设备等的技术参数三种形式标注在图形侧标注在图形内加序号以表格的形式列出2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路2.2.4三相笼型异步电动

28、机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路1.电动机单向点动控制电路2.电动机单向自锁控制电路3.电动机单向点动、自锁混合控制电路4.电动机正反转控制电路5.自动停止控制电路6.自动往返控制电路7.其他典型控制电路n三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换n按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广

29、泛的应用2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路1.电动机单向点动控制电路p三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。p三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增大为额定电流的47倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果u启动电流过大造成电压损失过大，使电动机启动转矩下降。同时可造成影响连接在电网上的其他设备的正常运行u使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命u造成过流保护装置误动作n因此：三相异步电动机的启动控制方式有两种： 一种是直接启动控制；另一种是降压启动控制。 2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动

30、控制电路1.电动机单向点动控制电路p点动控制是指按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转主电路控制电路u组合开关QS作电源隔离开关u熔断器FU1、FU2分别作主电路、控制电路的短路保护u启动按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电u接触器KM的主触头控电动机M的启动与停止2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路1.电动机单向点动控制电路p点动控制电路工作原理u当电动机M需要点动时，先合上组合开关QS，此时电动机M尚未接通电源u按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，使衔铁吸合，同时带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转u当电动机需要停转时，只要松开启动按钮

31、SB，使接触器KM的线圈失电，衔铁在复位弹簧作用下复位，带动接触器KM的三对主触头恢复分断，电动机M失电停转n在分析各种控制电路工作原理时，常用电器文字符号和箭头配以少量文说明来表达其工作原理，如点动正转控制电路的工作原理可叙述为u先合上电源开关QSu启动：按下SBKM线圈得电KM主触头闭合电动机M启动运转u停止：松开SBKM线圈失电KM主触头分断电动机M失电停转u停止使用时断开电源开关QS2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路1.电动机单向点动控制电路n点动控制电路常用于机床调整、刀具调整等2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路p在要求电动机启动后能

32、连续运转时，采用点动正转控制线路显然是不行的。为实现电动机的连续运转，可采用如图所示的接触器自锁控制线路u这种线路的主电路和点动控制线路的主电路基本相同u但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路p工作原理u先合上电源开关QSu启动：按下SB2KM线圈得电KM主触头闭合KM常开辅助触头闭合电动机M启动连续运转u停止：按下SB1KM线圈失电KM主触头分断KM自锁触头分断电动机M失电停转当松开SB2，其常开触头恢复分断后，因为接触器KM的常开辅助触头闭合时已将SB2短接，

33、控制电路仍保持接通，所以接触器KM继续得电，电动机M实现连续运转。像这种当松开启动按钮SB2后，接触器KM通过自身常开辅助触头而使线圈保持得电的作用叫做自锁。与启动按钮SB2并联起自锁作用的常开辅助触头叫自锁触头。2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路p电路保护环节n短路保护：熔断器FU1、FU2用做短路保护，但达不到过载保护的母的。卫视电动机在启动时熔体不被熔断，熔断器熔体的规格必须根据电动机启动电流的大小做适当选择n过载保护：热继电器FR具有过载保护的作用。将热继电器的热元件接在电动机的主电路中做检测元件，用以检测电动机的工作电流，而降热继电器的常闭触点接

34、在控制电路中。当电动机长期过载或严重过载时，热继电器的热元件因受热发生弯曲，通过动作机构使串接在控制电路中的常闭触头分断，切断控制电路，接触器KM的线圈失电，其主触头、自锁触头分断，电动机M失电停转，达到了过载保护之目的2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路p电路保护环节n欠压保护：当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。n采用接触器自锁控制线路就可避免电动机欠压运行。因为当线路电压下降到一定值(一般指低于额定电压85以下)时，接触器线圈两端的电压也同样下降到此值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生的电磁吸力减小。当

35、电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，主触头、自锁触头同时分断，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到了欠压保护的目的。“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路p电路保护环节n失压(或零压）保护：指电动机在正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源；当重新供电时，保证电动机不能自行启动的一种保护n接触器自锁控制线路也可实现失压保护。因为接触器自锁触头和主触头在电源断电时已经断开，使控制电路和主电路都不能接通，所以在电源恢复供电时，电动机就不会自行启动运转，保证了人身和设备的

36、安全。2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路p电路保护环节n熔断器在三相异步电动机控制线路中只能用作短路保护。因为三相异步电动机的启动电流很大(全压启动时的启动电流能达到额定电流的4-7倍)，若用熔断界作过载保护，则选择熔断器的额定电流就应等于或略大于电动机的额定电流，这样电动机在启动时，由于启动电流大大超过了熔断器的额定电流，使熔断器在很短的时间内熔断，造成电动机无法启动。所以熔断器只能作短路保护，熔体额定电流应取电动机额定电流的1.5-2.5倍n热继电器在三相异步电动机控制线路中只能作过载保护，不能作短路保护。因为热继电器的热惯性大，即热继电器的双金属片受

37、热膨胀弯曲需要一定的时间。当电动机发生短路时，由于短路电流很大，热继电器还没来得及动作，供电线路和电源设备可能已经损坏。而在电动机启动时，由于启动叫间很短，热继电器还未动作，电动机已启动完毕。热继电器与熔断器两者所起的作用不同，不能相互代替。2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路2.电动机单向自锁控制电路2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路3.电动机点动、自锁混合控制电路p实际生产中，有的生产机械既需要连续运转进行加工生产，又需要在进行调整工作时采用点动控制，为此产生了单向点动、自锁混合控制电路n采用复合按钮SB3来实现点动、自锁混合控制n点动控制，按下SB3，其常闭触点先断

38、开自锁电路，常开触点后闭合，使接触器KM的线圈通电，主触点闭合，电动机起动运转n松开SB3，其常开触点先断开，常闭触点后闭合，接触器KM的线圈失电，主触点断开，电动机停止运转n连续运转，起动时按SB2，停机时按SB1n复合按钮SB3的常闭触点作为联锁触点串联在接触器KM的自锁触点电路中2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路3.电动机点动、自锁混合控制电路n采用转换开关SC来实现点动、自锁混合控制n点动控制，打开SC，自锁回路断开，按下SB2实现点动控制n连续运转，合上转换开关SC，将KM的自锁触点接入，实现连续运转2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路3.电动机点动、自锁混合控

39、制电路n采用中间继电器KA来实现点动、自锁混合控制n点动控制，按下复合按钮SB3，接触器KM的线圈得电，主触点闭合，电动机运转n松开SB3，接触器KM的线圈断电，主触点断开，电动机停止运转n连续运转，按下起动按钮SB2，此时中间继电器KA的线圈通电吸合并自锁，KA的另一触点接通KM的线圈，主触点闭合，电动机运转n按下停止按钮SB1即可实现电机停运电动机点动和连续运转控制的关键是自锁触点是否接入u若能实现自锁，则电动机连续运转u若断开自锁回路，则电动机实现点动控制2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路3.电动机点动、自锁混合控制电路例1.如图所示自锁正转控制电路中，试分析并指出有关错误及

40、出现的现象。解：（1）在图a中接触器KM的自锁触头不应该用常闭辅助触头。因用常闭辅助触头不但失去了自锁作用，同时会使电路出现时通时断的现象。所以应把常闭辅助触头改换成常开辅助触头，使电路正常工作。（2）在图b中接触器KM的常闭辅助触头不能串接在电路中。否则，按下启动按钮SB后，使电路出现时通时断的现象，应把KM的常闭辅助触头换成停止按钮，使电路正常工作。（3）在图c中接触器KM的自锁触头不能并接在停止按钮SB2的两端。否则，就失去了自锁作用，电路只能实现点动控制。应把自锁触头并接在启动按钮SBl两端。2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路4.电动机正反转控制电路p实际生产机械的运动部件

41、作正、反两个方向的运动(如车床主轴的正向、反向运转，龙门刨床工作台的前进、后退、电梯的上升、下降等)，均可通过控制电动机的正反转来实现。p由三相交流电动机原理可知，将电动机的三相电源进线中的任意两相对调，其旋转方向就会改变。为此，采用两个接触器分别给电动机接入正转和反转的电源，即能实现电动机的正转和反转的切换2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路4.电动机正反转控制电路p正停反控制电路n断路器QF作为电源引入开关，具有短路保护、过载保护和失电压保护的供能n由于两个接触器KM1、KM2的主触点所接电源的相序不同，从而可改变电动机的转向n接触器KM1、KM2的触点不可同时闭合，以免发生相间

42、短路故障，为此就需要在各自的控制电路中串接对方的常闭触点，构成互锁2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路4.电动机正反转控制电路p正停反控制电路的工作原理n电动机正转，按下正向起动按钮SB2，KM1的线圈得电并自锁，KM1的常闭触点断开，这时，即使按下反向起动按钮SB3，KM2也无法通电n电动机反转，先按下停止按钮SB1，令接触器KM1的线圈断电释放，KM1的常闭触点复位闭合，电动机停转；再按下反向起动按钮SB3，接触器KM2的线圈得电，电动机实现反转u利用接触器辅助常闭触点互相制约的方法称为互锁u实现互锁的辅助常闭触点称为互锁触点2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路4.电动

43、机正反转控制电路p正反停控制电路n要使电动机由正转切换到反转，需先按停止按钮SB1，这显然在操作上不便，为了解决这个问题，可利用复合按钮进行控制，将起动按钮的常闭触点串联接入到对方接触器线圈的电路中，就可以直接实现正反转的切换控制了，控制电路如右图。n通过复合按钮SB2和SB3来实现正反停控制u接触器KM1、KM2的辅助常闭触点实现的互锁称为“电气互锁”u复合按钮SB2、SB3常闭触点实现的互锁称为“机械互锁”2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路4.电动机正反转控制电路p正反停控制电路的工作原理1、正转控制：2、反转控制：2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路5.自动停止控制

44、电路p自动停止控制电路：以行程开关作为控制元件来控制电动机的自动停止n在正转接触器KM1的线圈回路中，串联接入正向行程开关SQ1的常闭触点，在反转接触器KM2的线圈回路中串联接入反向行程开关SQ2的常闭触点n该电路能使生产机械每次起动后自动停止在规定的地方n常用于机械设备的行程极限保护2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路5.自动停止控制电路p自动停止控制电路的工作原理n当按下正转起动按钮SB2后，KM1的线圈通电吸合并自锁，电动机正转n拖动运动部件作相应的移动，当位移至规定位置(或极限位置)时，安装在运动部件上的挡铁(撞块)便压下SQ1，SQ1常闭触点断开，KM1断电释放，电动机停止

45、运转n这时即使再按SB2，KM1也不会吸合，只有按反转起动按钮SB3，电动机反转，使运动部件退回，挡铁脱离行程开关SQ1，SQ1的常闭触点复位，为下次正向起动做准备。2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路6.自动往返控制电路p采用复合行程开关SQ1、SQ2实现自动往返控制2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路6.自动往返控制电路p自动往返控制电路的工作原理n当按下正转起动按钮SB2后，接触器KM1的线圈通电吸合并自锁，电动机正n拖动运动部件作向右移动，当位移至规定位置(或极限位置)时，安装在运动部件上的挡铁1便压下SQ1，SQ1常闭触点断开，KM1断电释放，其KM1辅助常闭触点

46、复位n由于SQ1常闭触点断开后其常开触点闭合，KM2的线圈得电，其主触点接通反向电源，电动机实现反转，拖动运动部件向左移动n当挡铁2压到SQ2时，电动机又切换为正转n停止按下按钮SB12.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路6.自动往返控制电路p自动往返控制电路的工作原理n行程开关SQ3、SQ4安装在工作台往返运动的极限位置上，以防止行程开关SQ1、SQ2失灵，工作台继续运动不停止而造成事故，起到极限保护的作用n自动往返控制电路中的运动部件每经过一个自动往返循环，电动机要进行两次反接制动，会出现较大的反接制动电流和机械冲击。n该电路一般只适用于电动机容量较小、循环周期较长，电动机转轴具有

47、足够刚性的拖动系统n接触器的容量应比一般情况下选择的容量大一些n自动往返控制的行程开关频繁动作，若采用机械式行程开关容易损坏，可采用接近开关来实现2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路7.其他典型控制电路p多地控制电路n两地的起动按钮SB3、SB4常开触点并联起来控制器KM线圈，只要其中任一按钮闭合，KM线圈就通电吸合；n两地的停止按钮SB1、SB2常闭触点串联起来控制KM线圈，只要其中有一个触点断开，接触器KM线圈就断电。n推而广之，n地控制电路只要将n地的起动按钮的常开触点并联起来，将n地的停止按钮的常闭触点串联起来控制接触器KM线圈，即可实现n地启、停控制。2.2.1 三相笼型异

48、步电动机直接起动控制电路7.其他典型控制电路p顺序起、停控制电路(a)顺序控制主电路及按动作顺序控制电路顺序控制主电路及按动作顺序控制电路 (b) 按时间原则顺序控制电路按时间原则顺序控制电路n顺序控制：具有多台电动机拖动的机械设备，在操作时为了保证设备的安全运行和工艺过程的顺利进行，对电动机的起动、停止，必须按一定顺序控制2.2.1 三相笼型异步电动机直接起动控制电路7.其他典型控制电路p顺序起、停控制电路工作原理按动作顺序控制电路按动作顺序控制电路 n两台电动机顺序起动的控制要求：电动机M2必须在M1起动后方能起动；M2可以单独停止，但M1停止时，M2要同时停止u合上断路器QF，按下起动按

49、钮SB2，接触器KM1的线圈得电吸合并自锁，电动机M1起动运转，自锁触点KM1闭合为KM2线圈得电做好准备u按下起动按钮SB4，接触器KM2的线圈得电吸合并自锁，电动机M2起动运转u只有使KM1的辅助常开触点闭合、电动机M1起动后，才为起动M2做好准备，从而实现起动的顺序控制2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路1.定子绕组串电阻减压起动2.星-三角减压起动3.自耦变压器减压起动n大容量笼型异步电动机的直接起动电流很大，会引起电网电压降低，使电动机转矩减少，甚至起动困难，且会影响同一供电网络中其他设备的正常工作n容量大(大于10kW)的笼型一部电动机的起动电流应限制在一定范围内，不允许直

50、接启动，需采用减压起动方式n减压起动：起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后在将电压恢复到额定值正常运行n电枢电流与外加电压成正比，降低电压可达到限制起动电流的目的n电动机转矩与电压的二次方成正比，减压起动将导致电动机起动转矩下降n减压启动适用于空载或轻载下起动2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路1.定子绕组串电阻减压起动p电动机起动时，在三相定子电路中串接电阻R，是电动机定子绕组电压降低；等电动机转速接近额定转速时，再将串接电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行u合上断路器QFu按下SB2后，KM1线圈首先得电并自锁，同时使时间继电器KT得电并开始计时u延时时间到，KM2得电并

51、自锁，电动机定子绕组串接电阻被短接，电动机作正常全电压运行u该方法不收电动机联接方式的限制，电阻功率大，限流能力强，但由于起动过程能耗较大，因此常用电抗来代替电阻，而电抗价格高，成本大2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路2.星三角减压起动p电动机启动时定子绕组接成Y形，加在每相定子绕组上的启动电压只有形接法的 ，启动电 流为形接法的1/3，启动转矩也只有接法的1/3。所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。13u接触器KM3先吸合，KM1后吸合u互锁保护措施u电动机绕组由星形联结向三角形联结自动转换后，随着KM3失电，KT失电复位uKM1控制电源的通断；KM2绕组为三角形；KM

52、3为星型uKM2、KM3不能同时闭合，否则短路2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路2.星三角减压起动线路的工作原理如下：先合上电源开关QS停止时按下SB1即可实现2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路2.星三角减压起动n星三角减压起动电路的特点u接触器KM3先吸合，KM1后吸合，这样KM3的主触点是在无负载的条件下进行接触，可以延长KM3主触点的使用寿命u互锁保护措施。u电动机绕组由星形联结向三角形联结自动转换后，随着KM3失电，KT失电复位，这样节约了电能，延长了电器的使用寿命2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路3.自耦变压器减压起动p自耦变压器降压启动是指电动机启动时

53、利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2=U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小。又因为变压器原副边的电流关系I1=I2/K，可见原边的电流（即电源供给电动机的启动电流）比直接流过电动机定子绕组的要小，即此时电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。由于电压降低为1/K倍，所以电动机的转矩也降为1/K2倍。自耦变压器副边有23组抽头，如二次电压分别为原边电压的80%、60%、40%。2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路3.自耦

54、变压器减压起动p工作原理u合上电源开关QFu按下起动按钮SB2KT、KM1、KM3的线圈得电KT的瞬时动作常开触点闭合，KM1、KM3的主触点闭合电动机定子绕组经自耦变压器接至电源开始减压起动uKT经过一定时间延时后延时常闭触点打开KM1、KM3线圈失电KM1、KM3的主触点断开将自耦变压器切除uKT经过一定时间延时后延时常开触点闭合KM2线圈得电KM2主触点闭合、KM2辅助常开触点闭合自锁电动机在全电压下运行自耦变压器减压起动时对电网的电流冲击小，功率损耗小，主要适用于起动较大容量的星型或三角形联结的电动机，启动转矩可以通过改变抽头的连接位置而改变2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路

55、n转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动电流的同时可以获得较大的启动转矩。n按电流原则设计的控制电路u控制过程中选择电流作为变化参量进行控制u当按下起动按钮SB1后，电动机转子串入全部电阻（R1、R2、R3）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器KA1KA2KA3依次释放，其动断触点依次闭合，控制KM1K

56、M2KM3逐级短接转子电阻R1R2R3。中间继电器KA起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后才能接通KM1、KM2、KM3电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。2.2.4 三相笼型异步电动机制动控制电路n三相笼型异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的作用，总要经过一段时间，这不能适应某些生产机械工艺的要求，如电梯等，为提高生产效率及准确定停位，要求电动机能迅速停车，必须对电动机进行制动控制n电气制动：电动机在切断电源的同时给电动机一个和实际转向相反的电磁转矩(制动转矩)迫使电动机迅速停车的制动方法。常用的反接制动、能耗制动n反接制动：改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子

57、惯性旋转方向相反，从而产生制动效果2.2.4 三相笼型异步电动机制动控制电路n反接制动电路的工作原理起动时，合上电源开关QF，按下起动按钮SB2，接触器KM1的线圈得电吸合且自锁，KM1的主触点闭合，电动机起动运转；当电动机转速升高到一定数值时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反接制动做好准备。停车时，按停止按钮SB1，接触器KM1的线圈失电释放，KM1的主触点断开电动机的工作电源；而接触器KM2的线圈得电吸合，KM2的主触点闭合，串入电阻R进行反接制动，电动机产生一个反向电磁转矩(即制动转矩)，迫使电动机转速迅速下降，当转速降至100r/min以下时，速度继电器KS的常开触点复位打开，使接触

58、器KM2的线圈失电释放，及时切断电动机的电源，防止电动机的反向再起动。2.2.5 三相笼型异步电动机调速控制电路n电动机直接调速的方法主要有：变更定子绕组极对数的变极调速、变频调速和改变转差率调速n变极调速：通过改变定子绕组极对数来改变电动机的转速，一般有双速、三速、四速之分n双速电动机的变速：通过改变定子绕组的联结来改变极对数，从而实现转速的改变。常见的定子绕组联结方式为：三角形-双星型、星型-双星型2.2.5 三相笼型异步电动机调速控制电路n双速异步电动机的调速控制电路2.2.5 三相笼型异步电动机调速控制电路n双速异步电动机的调速控制电路的工作原理u先合上电源开关QS；u低速运转u高速运

59、转u停止按下SB1KM2、KM3失电释放 电动机M断电停止2.2.6 组成电气控制电路的基本规律n按联锁控制和按控制过程的变化参量进行控制是组成电气控制电路的基本规律u联锁控制：电气控制电路中，各电器之间具有相互制约、相互配合的控制u实现联锁控制的基本方法是采用反映某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁控制的目的。u联锁控制的关键是正确地选择联锁触点u按控制过程的变化参量进行控制的关键是正确选择控制参量，确定控制原则，并选定能反映该控制参量变化的电气元件。如按时间原则控制时，则应选择时间继电器来反映时间参量的变化2.2.7 电气控制电路中的保护环节p短路保护p过电流保护p过载保

60、护p零电压保护和欠电压保护2.3典型生产机械电气控制电路的分析 2.3.1 电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤2.3.3C650型卧式车床电气控制电路的分析2.3.1 电气控制电路分析的基础p电气控制电路分析的依据n依据：设备本身的基本结构、运行情况、加工工艺要求以及对电力拖动自动控制的要求；熟悉了解控制对象，掌握其控制要求等n依据来源：设备的技术资料，主要有设备说明书、电气原理图、电气接线图、电气元件一览表等2.3.1 电气控制电路分析的基础p电气控制电路分析的内容和要求n设备说明书：由机械、液压、电气部分构成，重点掌握以下内容u设备的构造，主要技术指标，机械、液