第二章基本电气控制电路

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

常用的电气控制系统图有电气原理图、电气安装接线图与电气元件布置图。

常用图形、文字符号见附录A（P264）

我国电气设备有关标准：GB/T4728—1996~2000《电气简图用图形符号》、GB/T6988.1~4—2002《电气技术文件的编制》、GB/T6988.6—1993“控制系统功能图表的绘制”、GB/T7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》、GB/T6988—1997“电气制图”要求。2.1.1电气图中的图形符号及文字符号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。2.1.2电气原理图的绘制原则电气原理图:用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。绘制原则：

1．分为主电路和辅助电路（控制电路、信号电路等）应分别绘出。主电路：大电流，从电源到电动机的电路（组合开关、熔断器、接触器主触点、热继电器热元件、电动机等），用粗实线绘在图纸左侧，期中电源电路用水平线绘制，保护电路及电动机垂直于电源电路；辅助电路：包括控制电路、照明电路、信号电路、保护电路等，用细实线绘在图纸右侧，垂直于电源电路。2．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，各电气部件按动作顺序从上到下，从左到右依次排列；1.绘制电气原理图的基本原则3)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制。

4)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。

5)事故、备用、报警开关应表示在设备正常使用时的位置。

6)应尽可能减少线条和避免交叉线。（T型交叉可画也可不画，十字交叉画实心圆点）

7)有机械联系的元器件用虚线连接。8）各接线端子用规定的字数字符号标记：如：L1、L2、L3、N、PE；L+、L-、M；U、V、WCW6132型车床的电气原理图2.图面区域的划分电气原理图上方的1、2、3、…数字是图区编号，是为了便于检索电气线路、方便阅读分析而设置的。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。图区编号下方的文字表明对应区域下方元器件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元器件或某部分电路的功能，以利于理解整个电路的工作原理。3.符号位置的索引

索引代号的组成接触器在附图中各栏的含义2.1.3电气安装接线图(第五讲）

主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。电气接线图的绘制原则：1）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。2）一个元件中所有的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。3）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，并符合国家标准。4）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。5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。例：电气安装接线图为三相异步电动机启动、停止控制线路安装接线图

2.1.4电气元件布置图（P40)

用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电器元件的布置应注意以下几方面：1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。6）按电器元件外形尺寸绘出，并标明元件间距。例：CW6132型车床控制盘电器布置图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1.电动机单向点动控制电路(第四讲）2.电动机单向自锁控制电路(1)电路的工作原理

(2)电路的保护环节1)短路保护。

2)过载保护。

3)欠电压和失电压保护。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(1)正-停-反控制电路

(2)正-反-停控制电路(1)正-停-反控制电路(2)正—反—停控制电路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。5.自动停止控制电路电路的工作原理：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，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，电动机停止运转。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。6.自动往返控制电路(第六讲）7.其他典型控制电路(1)多地控制电路

(2)顺序起、停控制电路

(3)步进控制电路(1)多地控制电路两地的起动按钮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；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。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)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(b)按时间原则顺序控制电路

(3)步进控制电路上述控制过程中，每一时刻，保证只有一个程序步在工作。每个程序步均包含程序的开始（或程序的转移）、程序的执行、程序的结束三个阶段。这里以上一个程序步动作的完成作为转入下一个程序的转换信号，使程序依次自动地转换执行。

2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路1.电动机定子绕组串电阻减压起动控制电路

2.星-三角减压起动控制电路

3.自耦变压器减压起动控制电路1.电动机定子绕组串电阻减压起动控制电路2.星-三角减压起动控制电路1)接触器KM3先吸合，KM1后吸合。

2)互锁保护措施。

3)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。3.自耦变压器减压起动控制电路2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路按电流原则设计的控制电路2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路1.反接制动控制电路

2.能耗制动控制电路1.反接制动控制电路(1)单向运行反接制动控制电路

(2)可逆运行反接制动控制电路(1)单向运行反接制动控制电路电路的工作原理：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。(1)单向运行反接制动控制电路(2)可逆运行反接制动控制电路2.能耗制动控制电路(1)单向运行能耗制动控制电路

(2)可逆运行能耗制动控制电路(1)单向运行能耗制动控制电路(2)可逆运行能耗制动控制电路采用速度原则控制的电动机可逆运行能耗制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路1.双速电动机的调速原理

双速电机的变速是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。常见的定子绕组接法方式有两种：三角形→双星形（△→YY）变换和星形→双星形（Y→YY）变换。

(1)接触器控制的双速电动机控制电路2.双速电动机的控制电路(2)接触器、时间继电器控制的双速电动机控制电路(第六讲）2.2.6电气控制电路中的保护环节1.短路保护

2.过电流保护

3.过载保护

4.零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1.电气控制电路分析的依据

2.电气控制电路分析的内容和要求1.电气控制电路分析的依据分析设备电气控制电路的依据是设备本身的基本结构、运动情况、加工工艺要求、电力拖动要求和电气控制要求等。这些依据来自设备本身的有关技术资料，如设备操作使用说明书、电气原理图、电气安装接线图及电气元件明细表等。(1)设备操作使用说明书

(2)电气原理图(1)设备操作使用说明书1)设备的构造组成、工作原理，传动系统的类型及驱动方式，主要性能指标等。

2)电气传动方式，电动机及执行电器的数量、规格型号、用途、控制要求及安装位置等。

3)设备的操作方式，各种操作手柄、开关、按钮、指示灯的作用与安装位置。

4)与机械、液压部分直接关联的电气元器件，如行程开关、电磁阀、电磁离合器、各种传感器等元器件，它们的安装位置、工作状态及与机械、液压部分的关系，在控制中的作用等。2.电气控制电路分析的内容和要求(2)电气原理图电气原理图是控制电路分析的中心内容。在分析时，必须与阅读其他技术资料结合起来，例如，各种电动机及执行电器的控制方式、位置及作用，各种与机械设备有关的位置开关、主令电器的状态等。2.电气控制电路分析的内容和要求2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤1.分析主电路

2.分析控制电路

3.分析辅助电路

4.分析联锁与保护环节

5.分析特殊控制环节

6.总体检查2.3.3C650型卧式车床电气控制电路的分析1.车床的主要结构和运动形式

C650型卧式车床的结构示意图

1—床身2—主轴3—刀架4—溜板箱5—尾座2.电力拖动和控制要求主轴电动机Ｍ1

：车床的主轴运动及溜板箱进给运动均由主轴电动机M1来拖动。主轴电动机采用直接起动方式，可正、反两个方向旋转，并可进行正、反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还应具有点动功能。冷却泵电动机M2

：车削加工时，为防止刀具和工件的温升过高，需要用冷却液冷却，因此需安装一台冷却泵，由冷却泵电机拖动。它只需要单方向连续运转，采用直接起、停方式。快