plc 电气控制基础知识 电气控制基础知识1学习资料

电器与plc控制主讲：张冰什么是电器？工厂电器低压电器低压电器的发展方向一、低压电器智能化发展方向。二、产品电子化方向发展。三、产品组合化、模块化方向发展。

PLC是什么？PLC是可编程控制器，是以微型计算机技术为核心的通用工业控制装置。英文全称ProgrammableController,简称PLC.课程介绍本课程是一门实用性很强的专业课，主要内容是以电动机或其它执行电器为控制对象，介绍继电器接触器控制系统和PLC控制系统的工作原理、应用技术，典型机械的电气控制线路以及电气控制系统的设计方法。要求

本课程要求同学们：

1．熟悉常用控制电器的结构原理、用途，了解其型号规格并能够正确使用。

2．熟练掌握继电接触器控制线路的基本环节，能够独立分析电气控制线路的工作原理。

3．熟悉典型设备电气控制系统。

4．掌握PLC的基本原理及编程方法，能够根据工艺过程和控制要求进行系统设计和编制应用程序。

5．具有设计和改进一般机械设备电气控制线路的基本能力。学习和评价1、学习方法：预习、笔记、复习和作业课前做到：有预习（带着问题来听课）；课堂做到：认真听、勤记录、多思考；课后做到：及时复习，独立完成作业其他要求：同学间多讨论，师生间多提问。把握理论深度够用原则！2、平时成绩30%、期末考试成绩70%

平时成绩包括：考勤、上课状态、回答问题、实验和作业

第一章常用低压电器概述电器对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用，是所有电工器械的简称。电器定义：一种能控制电路的设备。低压电器：工作在交流电压小于1000V、直流电压小于1200V的电路中起通、断、保护、控制或调节作用的电器设备。高压电器：交流1000V以上、直流1200V以上。第一节低压电器基本知识一、低压电器的分类低压电器的品种、规格很多，作用、构造及工作原理各不相同，因而有多种分类方法。

1．按用途分

低压电器按它在电路中所处的地位和作用可分为配电电器、控制电器、执行电器、主令电器和保护电器等大类。

(1)、配电电器是指正常或事故状态下接通或断开用电设备和供电电网所用的电器。用于电能的输送和分配的电器。如：刀开关，低压断路器，熔断器等。

(2)、控制电器是指用于各种控制电路和控制系统的电器。电动机完成生产机械要求的启动、调速、反转和停止所用的电器；如转换开关、按钮、接触器、继电器、电磁阀、热继电器、熔断器等。

(3)执行电器则是用于完成某种动作或传送功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。(4)主令电器是用于自动控制系统中发送控制指令的电器。如按钮、主令开关、行程开关、主令控制器、转换开关等。(5)保护电器是指对电路及用电设备进行保护的电器。如熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。2.按动作原理分手动电器：需要人工直接操作才能完成指令任务的电器。如:刀开关、控制按钮、控制器、转换开关等。自动电器：不需要人工操作，而是按照电或非电信号自动完成指令任务的电器。如:交直流接触器、继电器、高压断路器等3.按电器的执行机构特点分有触点电器：电器通断电路的功能由触点来实现。如：刀开关、接触器等。无触点电器：电器通断电路的功能不是通过机械接触，而是根据输出信号的高低实现的（即半导体器件的开关效应，如可控硅的导通和阻断、三极管的饱和截止来实现电路的通断）。如：固态继电器、接近开关等。

4、按工作原理分

低压电器按它的工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器两大类：

电磁式电器由感受部分（即电磁机构）和执行部分（即触点系统）组成。它由电磁机构控制电器动作，即由感受部分接受外界输入信号，使执行部分动作，实现控制目的；交直流接触器、电磁式继电器等。如：交直流接触器、电磁式继电器等。非电量控制电器电器的工作是依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如：刀开关、行程开关、按钮等电器的工作过程：感测部分判断部分执行机构输入信号输出指令转换放大电器的一般结构：一般是触头二、电磁机构原理电磁机构触头电磁式电器的结构：感测和判断部分执行机构作用：将电磁能量转换为机械能量作用:接通和分断电路铁心吸引线圈衔铁弹簧动触头静触头电磁式电器结构示意图电磁机构：由吸引线圈、铁心、衔铁组成。

图1-1电磁机构a-直动式电磁机构b-拍合式电磁机构1－衔铁2-铁心3-线圈电磁机构的工作原理示意图2、电磁机构的工作原理短路环短路环铁心吸引线圈衔铁短路环通常包围的铁心截面，一般用铜、康铜或铬合金等材料制成。3、电磁机构分类1——铁心2——吸引线圈3——衔铁虚线——磁路衔铁磨损小，铁心用电工软铁制成，用于直流电器和接触器中。铁心用硅钢片叠成，常用于大容量交流接触器中。用于中小容量的交流接触器和继电器中。

触头系统：主触头、辅助触头

常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩、灭弧栅片灭弧、磁吹灭弧装置第二节接触器一、接触器结构作用：用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。控制对象：电动机，能实现远距离控制。第二节电磁式接触器二、接触器的符号

线圈KM常开主触点KMKM常闭主触点常开辅助触点常闭辅助触点1、交流接触器：线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。2、直流接触器：线圈通以直流电流，主触头接通、切断直流主电路。灭弧装置通常采用磁吹灭弧装置。三、交、直流接触器的特点

直流接触器型号意义：五、接触器的选用原则控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载则选用直流接触器。主触点额定电压(电流）应大于或等于负载电路的额定电压（电流）。吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85％及以上时能可靠的吸合。主触头和辅助触头的数量应能满足控制系统的要求。电弧与灭弧四、灭弧原理

电弧产生的机理：触点在通电状态下动、静触头脱离接触时，由于电场的存在，使触头表面的自由电子大量溢出，在强电场的作用下，电子运动撞击空气分子，使之电离，阴阳离子的加速运动使触头温度升高而产生热游离，进而产生电弧。

电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。电弧的危害2、延长电路的切断时间；1、电弧的高温烧损触头，降低电器寿命；3、引起开关电器着火爆炸.灭弧方法电动力灭弧灭弧栅灭弧金属栅片分割电弧图1。2。14磁吹灭弧

磁吹灭弧原理1-磁吹线圈2-铁心3-导磁夹板4-引弧角5-灭弧罩6-磁吹线圈磁场7-电弧电流磁场8-动触头用于低压直、交流接触器中磁吹线圈铁心磁吹线圈磁场电动力F若电弧需要较大的电动力吹入灭弧室时，就要采用专门的磁吹装置~M3~电磁式交流接触器的应用作用：用于控制与保护电路中做信号转换用分类：按用途分：控制和保护继电器按动作原理分：电磁式（电压、电流、中间继电器）、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器特点：由于继电器用于控制电路，流过触头的电流小，故不需要灭弧装置。第三节

继电器继电器与接触器的区别

继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。

一、电磁式继电器电磁式继电器是应用最早同时也是应用最多的一种继电器，其实物图如图所示。

电磁式继电器实物图

1、电磁式继电器结构由电磁机构和触点系统组成，如图所示。

铁芯和铁轭的作用是加强工作气隙内的磁场；衔铁的作用主要是实现电磁能与机械能的转化；极靴的作用是增大工作气隙的磁导；反作用力弹簧和簧片是用来提供反作用力。

当线圈通电后，线圈的励磁电流就产生磁场，从而产生电磁吸力吸引衔铁。一旦磁力大于弹簧反作用力，衔铁就开始运动，并带动与之相连的触点向下移动，使动触点与其上面的动断触点分开，而与其下面的动合触点吸合。

最后，衔铁被吸合在与极靴相接触的最终位置上。若在衔铁处于最终位置时切断线圈电源，磁场便逐渐消失，衔铁会在弹簧反作用力的作用下脱离极靴，并再次带动触点脱离动合触点，返回到初始位置。1、电流继电器根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器。特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器。过流电流继电器欠流电流继电器欠电流继电器KII<KIKI过电流继电器>IKIKIKI过电流继电器的动作电流整定范围，交流为（110％－350％）IN,直流为（70％－300％）IN；欠电流继电器的动作电流整定范围，直流吸合电流为（30％－50％）IN,释放电流为（10％－20％）IN根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器。特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似欠电压继电器的图形及文字符号KAU<KAKA过电压继电器的图形及文字符号>UKAKAKA2、电压继电器型号和参数交流过电压继电器动作电压整定范围为（105％－120％）UN。直流电路不会产生波动较大的过电压现象，所以没有直流过电压继电器。直流欠电压继电器吸合电压调整范围为（30％－50％）UN。释放电压调整范围为（7％－20％）UN。交流欠电压继电器吸合电压调整范围为（60％－85％）UN。释放电压调整范围为（10％－35％）UN。

中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。

3、中间继电器

4、热继电器

电动机在实际运行中，常常遇到过载的情况。若过载电流不太大且过载时间较短，电动机绕组温升不超过允许值，这种过载是允许的。但若过载电流大且过载时间长，电动机绕组温升就会超过允许值，这将会加剧绕组绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，严重时会使电动机绕组烧毁，这种过载是电动机不能承受的。因此，常用热继电器做电动机的过载保护。（1）、热继电器功能具有过载保护特性的过电流继电器。长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。用于：电动机或其他设备的过载保护和断相保护。

（2）、双金属片热继电器结构及工作原理

1）、结构热继电器主要由：热元件、双金属片、触点系统、动作机构、复位按钮、电流整定装置和温度补偿元件等部分组成，其外形、结构及图形符号如图所示。

热继电器外形、结构及图形符号热继电器结构原理图

2）、工作原理热继电器的工作原理示意图如图所示。热继电器的工作原理示意图

图中热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。双金属片是感测元件，它由两种受热后有不同热膨胀系数的金属碾压而成，其中下层金属的热膨胀系数大，称主动层，上层的小，称被动层。当电动机过载时，流过热元件的电流增大，热元件产生的热量使双金属片中的下层金属的膨胀变长速度大于上层金属的膨胀速度，从而使双金属片向上弯曲。经过一定时间后，弯曲位移增大，使双金属片与扣扳分离（脱扣）。扣扳在弹簧的拉力作用下，将常闭触点断开。热继电器就是利用电流的热效应原理，在发现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，是为电动机提供过载保护的保护电器。具有断相保护的热继电器（3）、型号及图形符号热继电器接入电动机定子电路方式电动机定子绕组星形接法:带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在线电路中。电动机定子绕组三角形接法:*带断电保护接在线电路中。*不带断电保护热继电器的热元件必须串接在电动机每相绕组上。热继电器接入电动机定子电路方式

（4）、热继电器的选用 热继电器型号的选用应根据电动机的接法和工作环境、启动情况及负荷情况决定。

1)原则上热继电器的额定电路应按电动机的额定电流选择。对于过载能力较差的电动机，热继电器的额定电流可适当小些。通常，热继电器的额定电流为电动机的额定电流的60%-80%。2）在不频繁启动场合，要保证热继电器在电动机启动过程中不产生误动作。通常，当电动机启动电流为其额定电流的6倍以及激动时间不超过6s时，若很少连续启动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。3）当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果不理想，有事甚至不能使用。KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRFRSB1作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式电动式空气阻尼式晶体管式数字式按延时方式分：通电延时型断电延时型

5、时间继电器

通电延时型时间继电器的动作原理是：线圈通电时使触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位。

断电延时型时间继电器的动作原理是：线圈通电时使触头瞬时动作，线圈断电时使触头延时复位。空气阻尼式时间继电器（通电延时）1—线圈2—静铁心3—衔铁4—反力弹簧5—推板6—活塞杆7—杠杆8—塔形弹簧9—弱弹簧10—橡皮膜11—空气室壁12—活塞13—调节螺钉14—进气孔15—微动开关（延时）16—微动开关（不延时）17—微动按钮17瞬动触点延时动触点空气阻尼式时间继电器（断电延时）1—线圈2—静铁心3—衔铁4—反力弹簧5—推板6—活塞杆7—杠杆8—塔形弹簧9—弱弹簧10—橡皮膜11—空气室壁12—活塞13—调节螺钉14—进气孔15—微动开关（延时）16—微动开关（不延时）17—顶杆17

空气阻尼式时间继电器是利用空气的阻尼作用获得延时的。此继电器结构简单，价格低廉，但是准确度低，延时误差大（±20%），因此在要求延时精度高的场合不宜采用。时间继电器的图形符号如图所示，文字符号用KT表示。空气阻尼式时间继电器实物图片空气阻尼式时间继电器实物图片作用：用于转速的检测结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：动作转速：>120r/min

复位转速：<100r/min

工作时允许转速：1000r/min－3600r/min6、速度继电器定子---由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。符号转子---圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。压力继电器光电继电器温度继电器7、其它继电器第一节低压开关及低压断路器一、刀开关（低压隔离器）

作用：隔离电源，不频繁通断电路

分类：

按刀的级数分:单极、双极和三极

按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置

按刀的转换方向分为：单掷和双掷

按接线方式分为：板前接线和板后接线

按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作

按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器第二章其它常用低压电器1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）

作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。

结构图和符号：QK2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。3.负荷开关(1)开启式负荷开关

用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。

结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。

分类：单相双极和三相三极两种(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）

作用：手动通断电路及短路保护。二、低压断路器

断路器又称自动开关（俗称自动空气开关简称空开），是低压配电电网中的主要电器开关器件。组成部分：触头、灭弧系统和各种脱扣器。断路器

各类断路器断路器相当于闸刀开关、过电流继电器、热继电器、失压继电器及漏电保护电器的部分或全部功能的总和。①用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜（箱）作为电源开关使用，可以接通和分断正常的负载电流、电动机的工作电流和过载电流。②起严重过电流、短路、过载、失压、断相、漏电等保护作用。过电流脱扣器热脱扣器失（欠）压脱扣器分励脱扣器漏电保护断路器低压断路器工作原理1-分闸弹簧2-主触头3-传动杆4-锁扣（自由脱扣器）5-轴

6-过电流脱扣器7-热脱扣器8-欠压失压脱扣器9-分励脱扣器发生严重过载或短路时的动作过程:断路器处于闭合状态（１）低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于电路的正常工作电压和工作电流。（２）低压断路器的极限分断能力应大于或等于电路最大短路电流；（３）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压；（4）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负荷电流。

低压断路器的选择

作用：

主令电器主要用来接通、分断和切换控制电路，即用它来控制接触器、继电器等电器的线圈得电与失电，从而控制电力拖动系统的启动与停止以及改变系统的工作状态，如正转与反转等，因此，属于控制电器。由于它是一种专门发号施令的电器，故称为主令电器。分类：控制按钮；万能转换开关主令控制器；行程开关脚踏开关三、主令电器1.控制按钮控制按钮：是一种接通或分断小电流的主令电器。其触头运行通过的电流较小，一般不超过5A，主要用于低压控制电路中，手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁启动器等。

结构和工作原理：符号：

常开触头常闭触头复合按钮的符号SBSBSB红色-停止和急停、复位按钮具有停止功能绿色-起动黑、白或灰-起动和停止交替动作黑色-点动蓝色-复位

（1）常开（动合）按钮开关，未按下时，触头是断开的，按下时触头闭合接通；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。（2）常闭（动断）按钮开关与常开按钮开关相反，未按下时，触头是闭合的，按下时触头断开；当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。（3）复合按钮开关是将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关。未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。行程开关：又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。作用：主要用来限制机械运动的位置和行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、自动往返运动或变速运动。用于生产机械的运动方向、行程大小和位置保护。动作原理：运动部件撞击产生动作。2.行程开关（机械式行程开关）结构：符号：

主电路：一台电机正反转。向右工作台撞块向右（电机正转）ABSTA1STA2STB1STB2控制电路：应在正反转的基础上，在每套支路中分别串联行程开关的动断触点。直动式行程开关缺点：触点分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4m/min时触点分断太慢，易受电弧烧损。滚轮旋转式行程开关

滚轮式行程开关结构示意图1-滚轮2-上轮臂3，9，10-弹簧4-套架7，8-压板11-触点6-触点推杆5-小滑轮微动开关：当生产机械的行程比较小而作用力也很小时，采用微动开关。

接近开关

接近开关又称无触点行程开关——当某一物体接近其信号机构时，信号机构发出“动作”信号。动作原理：通过感应头来感测被测物体（不像机械式行程开关那样需施以机械力），并通过对感测信号的处理向执行电器发出“动作”信号。不论所检测的物体是运动的还是静止的，接近开关都会自动地发出物体接近的“动作”的信号。符号：感应式接近开关

接近开关的用途除行程控制和限位保护外，还可作为检测金属体的存在、高速计数、测速、定位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点按钮等。它具有工作可靠、寿命长、无噪声、动作灵敏、体积小、耐振、操作频率高和定位精度高等优点。

接近开关以高频振荡型最常用，它占全部接近开关产量的80%以上。电路形式多样，但电路结构不外乎由振荡、检测及晶体管输出等部分组成。

接近开关的工作基础是高频振荡电路状态的变化。

当金属物体进入以一定频率稳定振荡的线圈磁场时，由于该物体内部产生涡流损耗，使振荡回路电阻增大，能量损耗增加，以致振荡减弱直至终止。因此，在振荡电路后面接上放大电路与输出电路，就能检测出金属物体存在与否，并能给出相应的控制信号去控制继电器，以达到控制的目的。高频振荡型接近开关方框图3.万能转换开关

是一种多挡式、控制多回路的主令电器。由操作机构、定位装置、触点三部分组成。触点的分合状态与操作手柄的位置有关。两者的表达方式为：1、在电路中画虚线和打点的方法，虚线表示操作手柄的位置，点表示触点是闭合还是打开。2、在触点图形符号上标出触点的编号，再用关合表表示操作手柄于不同位置的触点分合状态。结构

动触头静触头感测部分：手柄1、转轴2、弹簧3、凸轮4、绝缘垫片5、执行机构：静触片（头）6、动触片（头）7、绝缘方轴8、接线柱

符号：

支路正停反1通断断2通断断3通断断4断断通5断断通6断断通正停反转换开关作用：短路和严重过载保护结构：熔体（保险丝）、安装熔体的绝缘管

第二节熔断器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM快速熔断器RS自恢复熔断器RZRFU－/熔体额定电流结构改进代号设计序号形式熔断器熔断器额定电流1、熔断器是一种结构简单、使用维护方便、体积小、价格便宜的保护电器。瓷插式熔断器主要用于低压分支电路的短路保护螺旋式熔断器主要用于机床电气控制设备中有填料式熔断器绝缘管内装有石英砂作填料，用来冷却和熄灭电弧，它常用于大容量的电力网或配电设备中无填料密封式熔断器用于低压电力网或成套配电设备中快速熔断器用于半导体整流元件或整流装置的短路保护自恢复熔断器采用金属钠作熔体

2、特点及用途常用熔断器的特点及用途如表所示。本章小结接触器、继电器、熔断器开关电器、主令电器、等低压电器的作用、结构、工作原理；低压电器图形和文字符号；每种低压电器的技术参数；低压电器的使用和选择方法。第二章电气控制线路图纸及绘制原则电气控制系统图：为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，同时为了电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控制系统中电气元件及其连接用一定图形表达出来，这就是电气控制系统图。主要包括：电气原理图、电器布置图、电气安装接线图等。优点：结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理电器控制线路的表示方法：电气原理图安装接线图电器布置图电气控制系统图电气原理图电气安装图框图电器安装图电气互连图主电路控制电路照明和显示电路

电气控制系统图的结构一、图形符号和文字符号图形符号文字符号符号要素一般符号限定符号基本文字符号辅助文字符号补助文字符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。一、图形符号和文字符号1.图形符号符号要素：具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。一般符号：表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。限定符号：提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。一、图形符号和文字符号2.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。一、图形符号和文字符号2.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号：由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。一、电气自动控制原理图的绘制原则及读图方法1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。2.控制线路由主电路(是设备的驱动电路，包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分)和控制电路

(控制电路由按钮、接触器、继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点组合构成控制逻辑，实现需要的控制功能，控制主电路，是弱电流通过的部分。）主电路用粗线条画在原理图的左边。控制电路用细线条画在原理图的右边。第一节电气图的基本知识KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRFRSB13.

属同一电器元件的不同部分，分别画在不同的电路中，但必须标注相同的文字符号。若有多个同一种电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标，如KM1,KM2。4.

所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。例如接触器线圈未通电，主令控制器手柄在零位，按钮未按下时的情况等。KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRFRSB15.

与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等)在控制电路中不画出。6.控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。根据图面布置的需要，可以将图形符号旋转90度，但文字符号不可倒置。KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRFRSB1二、图幅分区法元器件的数据和型号：一般用小号字体标注在电器代号的下面。导线截面积也可在图中标注。

三、电气安装接线图电气元件布置图：表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。详细绘制出电器元件安装位置。

50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型车床电器位置图电气元件的布置应注意几个方面体积大和较重的电气元件应安装在电器安装板的下部，而发热元件应安装在上部。强电弱电应分开。弱电应屏蔽，防止外界干扰。需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不易过高或过低。电气元件的布置应整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利于加工、安装和配线。电气元件布置不宜过密，要留一定间距，如有走线槽，应加大各排电器间距，以利于布线和维护。布置图根据电气元件的外形绘制，并标出各元件间距尺寸。在电气元件布置图中，还要选用适当的接线端子或接插件，按一定顺序标出进出线的接线号。电气接线图：概念：表示电气设备或装置连接关系的简图。作用：用于安装接线、线路检查、线路维修、故障处理。原则：1、各电器元件用规定的图形符号、文字符号绘制，同一电器的各部件必须画在一起，各电气元件的位置，应与实际安装位置一致。2、不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接，必须经接线端子板进行。3、走向相同的多根导线可用单线表示。4、画连接导线时，应注明导线规格、型号、根数和穿线管的尺寸。5、各电器元件的图形符号必须与原理图一致，并符合国家标准。6、各电器元件上凡是需要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原理图的导线编号一致。一、电气控制线路分析的内容设备说明书（机械和电气两部分）电气原理图（控制电路分析的中心内容）主电路、控制电路、辅助电路、保护电路、联锁环节以及特殊控制电路等电气设备的总装接线图电气部件的布置安装要求导线和穿线管的规格型号等。电器元件布置图与接线图第二节继电接触器控制电路组成的

基本规律二、电气原理图阅读分析的方法查线读图法（直接读图法）逻辑代数分析法（间接读图法）过程图示法（间接读图法）1、查线读图法分析主电路先分析执行元件的线路（电动机）。即从主电路看有哪些控制元件的主触点和附加元件，根据其组合规律大致可知该电动机的工作情况（是否有特殊的启动、制动要求，是否正反转、是否要求调速等）分析控制电路在控制电路上由主电路控制元件主触点文字符号找到有关的控制环节以及环节间的联系。将控制电路化整为零。分析辅助电路执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明、故障报警。分析联锁与保护环节此环节对生产机械的安全性和可靠性非常重要分析特殊控制环节产品计数装置、自动检测系统、晶闸管出发电路、自动调温装置等。总体检查三相鼠笼异步电机直接起动的工作原理：直接将三相对称交流电接入电动机的三相定子绕组相应的出线端上。

L1L2L3M～3UVW控制？第二节继电器接触器控制电路组成的单元电路在低压电路中作为不频繁接通和分断电路用，主要用来将电路与电源隔离。M～3UVWQS电路图中电器元件的触点均按手柄置于零位、元件没有受外力作用、吸引线圈为断电时的情况画出。主要用于低压配电电路不频繁通断控制，在电路发生短路、过载、欠压和漏电等故障时能分断故障电路。

M～3UVWQF×××如果要频繁动作？用来频繁接通或断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。

M～3UVWQSKM主电路：传输能量的线路，流过电气设备负载电流的电路，其导线用加粗的实线表示，一般画在图面的左侧。M～3UVWQSKM当接触器的常开触点（KM）闭合电机接通电源开始转动；当接触器的常开触点（KM）断开，电机停止运行。KM触点如何动作？控制电路M～3UVWQSKM接触器的工作原理？KM～只要控制交流接触器线圈电路的通断就能控制电机的起停。控制电路：传送控制信号的线路，其导线用细实线表示，一般画在图面的右侧。线圈KM如何带电？1、鼠笼式电动机的点动控制

M～3UVWQSKMKMSB点动控制：通常用在电动机检修后试车或生产机械的位置调整。2、连续运行控制M～3UVWQSKMKMSBKM

这种依靠接触器辅助触点使其线圈保持通电的作用称为自锁。起自锁作用的辅助触点称为自锁触点。SB0停止按钮自锁触点起动按钮保护环节？M～3UVWQSKM发生短路事故——短路保护FU1KMSBKMSB0FU2FU2当电动机在运行过程中长期过载，或发生断相故障使电动机电流超过额定值时。过载保护：热继电器FR。M～3UVWQSKM热继电器如何实现过载保护?FU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR还能消除由于电压恢复线路自起动而产生的安全隐患。M～3UVWQSKMFU1FR欠压保护：是依靠接触器KM本身的电磁机构来实现的（主电路和控制电路为同一电源）。KMSBKMSB0FU2FU2FR1212既能实现连续运行又能实现点动的控制电路？

方案1：用转换开关SA（旋转操作）与自锁触点KM串联。KMSBKMSB0FU2FU2FR12解自锁SA方案2：用一个复合按钮SB2，操作SB2实现点动控制。KMSB1KMSB0FU2FU2FR12SB2复合按钮的动作顺序：按下SB2，先断常闭触头，解除控制电路的自锁功能；后合常开触头，接通KM的线圈。方案3：使用中间继电器KA和控制按钮SB2实现点动。KMSB1KMSB0FU2FU2FR12KAKAKASB23、鼠笼式电动机两地控制KMSB2KMSB1FU2FU2FR12SB3SB4

并联起动按钮

串联停止按钮4、鼠笼式电动机正、反转控制M～3UVWQSKMFU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR1212电动机的转向与定子电流的相序有关。主电路M～3UVWQSKM1FU1FRL1L2L3KM1——控制电动机正转。KM2KM2——控制电动机反转。

相序

L1L2L3正转UVW反转WVU不相连相连存在问题？三相异步电动机正反转控制电路之一

控制电路KM1SB1KM1SB0FU2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1如何保证在同一时间内只有一个接触器动作，以确保电源不会短路？实现的控制功能：正转停反转

利用两个接触器的常闭辅助触头互相控制的方法成为“互锁”，起互锁作用的两对触头称为互锁触头。利用接触器的触点实现互锁控制称电气互锁（也称电气联锁）。正转直接到反转的连续控制

机械互锁：采用复合按钮，实现正转直接到反转的控制KM1SB1KM1SB0FU2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1SB2SB1机械联锁电气联锁鼠笼式电动机正反转的控制线路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR正反转控制线路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误，请改正之。5、优先控制电路(分为先动作优先和后动作优先)先动作优先电路工作状态：无论哪一台设备先动作，其他设备则不能动作，即先动作优先。若首先按下SB1，KM1线圈得电并自锁（电动机M1工作），KM1的动合触点闭合，使中间继电器KA线圈得电，KA的动断触点断开KM2、KM3的线圈电路，因而在KM1未断电之前，KM2、KM3接触器都不能工作。互锁控制电路都属于先动作优先控制电路。SB0KAKM1KM1KAKM2KM2SB3KAKM3KM3KM1KM2KM3KASB1SB2先动作优先电路后动作优先电路的工作状态：多台设备，任一台工作，前面所有已动作的设备自动停止工作，即后动作优先。若先按下SB1，则KM1线圈得电并自锁（电动机M1工作），若再按SB2，则KM2线圈得电并自锁（电动机M2工作），KM2的动断触点断开，使KM1断电。后动作优先电路KM1KM1KM2KM2SB3KM3SB1SB2KM3KM2KM1KM3KM3KM1KM2SB0控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。按下停止按钮两台电动机同时停止工作。1.电机的顺序工作的联锁控制按SB1再按SB2M1转动M2转动KM1FUQKM2M1M23~3~.SBSB1KM1KM1SB2KM2KM2通电闭合闭合通电闭合闭合....顺序启动，逆序停止2、顺序启动，逆序停止控制线路KM1FUQKM2M1M23~3~.SB0SB1KM1KM1KM2通电闭合闭合通电闭合闭合SB2KM2....SB3KM1闭合M1转动再按SB2M2转动启动：按SB1KM2..闭合停止：按SB3M2停止再按SB0M1停止KM2断电KM2断电顺序联锁控制电路KM2KM1凡是生产线上某些环节或一台设备的某些部件之间具有互相制约或互相配合的控制，匀称为联锁控制。自锁控制连锁控制正常工作与点动的连锁控制互锁控制控制规律实现联锁的关键：正确选择和安排联锁触点。互相制约关系（互锁）由将各自控制电器的常闭触点串接到对方电器的线圈电路中。顺序动作联锁，将先通电的电器的常开触点串接在后通电的电器的线圈电路中，将先断电的电器的常开触点并接在后断电的电器的线圈电路中的停止按钮上。M13~这样的顺序控制是否合理？两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头(KM1)的负荷过重。KM1KM2M23~思考M13~KM2SB0KM2SB1KM1FR1FR2KM1

例1：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？起动：通电通电闭合闭合SBKM1FR1

例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？KM2SBKM2FR2KM1停止：断电断电断开断开一、行程原则控制基本电器：行程开关工作原理：行程开关装在所需的地点，当装在运动部件上的撞块碰动行程开关时，行程开关的触点动作，从而实现电路的切换。主要用于：机床进给速度的自动换接；自动工作循环；自动定位；运动部件的限位保护。第三节交流异步电动机常用电气控制线路自动停止控制电路限位开关SQ2SQ1电动机正转电动机反转限位开关ABKM1SB1KM1SB0FU2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1SQ1SQ2主电路：一台电机正反转。向右工作台撞块向右（电机正转）ABSTA1STA2STB1STB2自动循环控制电路：应在正反转的基础上，在每套支路中分别串联行程开关的动断触点。上一页返回下一节下一页上一节KM1SB1KM1SB0FU2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1SQ1SQ1SQ2SQ2限位开关SQ2SQ1电动机正转电动机反转限位开关AB运动部件每经过一次自动往复循环，电动机就要进行两次反接制动过程，这将出现较大的电流和机械冲击。因此，这种线路只适用于电动机容量较小、循环周期较长、电动机转轴具有足够刚性的拖动系统中。二、速度原则控制1、速度原则控制的单向能耗制动控制电路取速度为变化参量基本电器：速度继电器，检测电动机的速度变化，在120－3000r/min范围内速度继电器触点动作，当转速低于100r/min时，触点复位。速度继电器要与电动机同轴旋转。实现：电动机反接制动；能耗制动；电动机正常工作KS的常开触头闭合，为制动作准备。停车时按下KM1线圈断电主触头断开，切断交流电源复合按钮SB1KM2线圈通电主触头闭合，电动机通直流电进入能耗制动当电动机的转速下降至接近零时，KS的常开触头断开KM2线圈断电常开主触头断开切除直流电源能耗制动结束SB1KM1SB2FRKM1KSKM2FU2FU2nKM1KM2KM2可逆运行的能耗制动2、反接制动控制线路反接制动是利用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，因而产生制动转矩的制动方法。反接制动常采用转速为变化参量进行控制。反接制动特点：制动迅速，效果好，冲击大。适用范围：10KW以下的小容量电动机。为了减少冲击电流，通常在电动机主电路中串接限流电阻。KM2SB1KM1SB2FRKM1KTKSKM2FU2FU2nKM1KM23~MFRKM1QKSKM2

电动机正常工作KS的常开触头闭合，为制动作准备。按复合按钮SB1KM1线圈失电电动机断电惯性运转（KS仍闭合）

KM1常闭触头闭合

KM2线圈得电KM2常开触头闭合自锁

KM2主触头闭合电机接电阻反接制动

KM2常闭触头断开当电动机的转速下降至接近零时，KS的常开触头断开KM2线圈断电常开主触头断开反序电源能耗制动结束。SB1KM1SB2FRKM1KSKM2FU2FU2nKM1KM2KM2电动机可逆运行的反接制动控制线路FRFU2FU2SB1KM1KS1KS2nKM1SB2nKM2KM1KS1KS2nSB3nKM2KM2KS1是速度继电器KS的正转触头，KS2反转触头。KM1正转接触器，KM2反转接触器

当正转接触器KM1闭合，电动机接正相序三相电源运转时，速度继电器KS的正转常闭触头KS1断开，常开触头KS1闭合。

由于反转接触器KM2的线圈电路中串连的起互锁作用的常闭触头KM1早已断开，所以KS1正转常开触点的闭合仅起KM2准备通电的作用，并不能使其线圈立即通电。按停止按钮SB1时，KM1线圈断电，其常闭触头复位使KM2线圈通电，电动机接反相序电源，进入正向反接制动状态。FRFU2FU2SB1KM1KS1KS2nKM1SB2nKM2KM1KS1KS2nSB3nKM2KM2FRFU2FU2SB1KM1KS1KS2nKM1SB2nKM2KM1KS1KS2nSB3nKM2KM2由于速度继电器KS1的常闭触头这时是断开的，KM2线圈的自锁通路已被切断。当电动机转速降到接近零时，速度继电器的正转常闭和常开触头KS1均复位，接触器KM2线圈断电，正向反接制动过程结束。反向起动和反接制动电动机可逆运行反接制动控制电路三、电流原则控制基本电器：电流继电器工作原理：电流继电器可在线圈中的电流达到某一整定值时动作，或在电流降低到某一整定值时释放。实现：过电流或欠电流保护电动机的分级起动夹紧力的自动控制等。3~MFRKM1IjIjIj...KM2KM3KM4KI3KI2KI1FRSB1KM1KI1KM1SB2KM2KM1KAKAKI2KM3KI3KM41、电流原则控制转子电路串电阻启动控制线路1R2R3RFRSB1KM1KI1KM1SB2KM2KM1KAKAKI2KM3KI3KM4电流原则控制转子电路串电阻启动控制线路原理：利用电动机转子电流大小的变化来控制电阻切除。KI1、KI2、KI3是电流继电器，它们的吸合电流一样，释放电流逐渐减小。启动：按SB2，KM1线圈通电，常开触点闭合自锁，电动机串三级电阻电阻启动，启动电流很大，电流继电器都吸合，它们的常闭触点断开。在启动瞬间电流继电器动作快于接触器，所以启动开始电动机先串全部电阻启动。FRSB1KM1KI1KM1SB2KM2KM1KAKAKI2KM3KI3KM4电流原则控制转子电路串电阻启动控制线路随着启动转速的增高，电流逐渐减小，KI1先释放，其常闭触点闭合，KM2线圈通电，其主触点吸合，切除电阻1R，使电流略有上升。电动机继续加速，电流又很快减小，KI2释放，其常闭触点闭合，KM3线圈通电，其主触点吸合，切除电阻2R。当转速继续升高，电流又减小，KI3释放，常闭触点闭合，KM4线圈通电，其主触点吸合，切除电阻3R，全部电阻切除，电动机启动完毕，正常运转。2、自动夹紧机构的控制线路3~MFRKM1QKM2IjKI按电流原则和行程原则控制的机床横梁夹紧机构的自动控制线路FRSB3KM2QSKM1KM1SB1KIKM2KM2KM1KM1SB2FRSB3KM2QSKM1KM1SB1KIKM2KM2KM1KM1SB2接触器KM1控制电动机正转为夹紧接触器KM2控制电动机反转为放松行程开关SQ为夹紧和放松状态的检查电流继电器KI用于根据电动机的电流大小检查夹紧力。作业：分析具体工作过程并改进电路为全自动控制。四、时间原则控制1.基本电器：时间继电器实现：电动机降压启动和制动自动间歇各种动作的时间顺序控制2.定子串电阻降压启动控制线路在电动机起动时在三相定子电路串接电阻，使得加在定子绕组上的电压降低，起动结束后再将电阻短接，电动机在额定电压下正常运行。这种起动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单。在中小型生产机械中应用广泛。2.定子串电阻降压启动控制线路KM13~MFRFUQ.KM2SB1.SB2KTKM1KM1KM2FRKT该线路是根据起动过程中时间的变化，利用时间继电器来控制降压电阻的切除。通电延时继电器常开通电延时闭合触头工作过程如下：

KM1线圈得电KM1辅助常开触点闭合自锁合上Q按SB2KM1主触点闭合电机串接电阻

R启动

KT线圈得电KT的延时闭合的常开触点闭合

KM2线圈得电KM2主触点闭合短接电阻电机全压运行FRSB1SB2KTKM1KM1KM2KT延时缺点：电动机启动后，接触器KM1和时间继电器KT的线圈仍一直通电。工作过程如下：

KM1线圈得电KM1辅助常开触点闭合自锁合上Q按SB2KM1主触点闭合电机串接电阻R启动

KT线圈得电KT的延时闭合的常开触点闭合

KM2常开触点闭合自锁KM2线圈得电KM2常闭触点断开KT、KM1线圈断电

KM2主触点闭合短接电阻电机全压运行FRSB1SB2KTKM1KM1KM2KTKM2KM2延时时间继电器控制的顺序起动电路自动星形—三角形起动器电路时间原则控制转子电阻起动电路XJ01系列自耦减压起动电路图自动控制的自耦减压起动器电路按时间原则控制电动机单向运行能耗制动控制电路电动机无变压器单管能耗制动电路无变压器单管能耗制动控制电路自行分析三相笼型电动机变极调速控制三相双速电动机2Y/Δ联结方式双速异步电动机控制电路第四节直流电动机的电气控制一、直流电动机单向旋转起动控制直流电动机电枢串电阻单向旋转起动电路二、直流电动机可逆运转起动控制直流电动机正反转电路三、直流电动机单向旋转串电阻起动、能耗制动电路直流电动机单向旋转能耗制动电路四、直流电动机可逆旋转反接制动控制电路直流电动机可逆旋转反接制动控制电路图6-33反接时的电枢电路五、直流电动机调速控制电路图6-34直流电动机改变励磁电流的调速控制电路第四章电动机控制的保护环节电动机控制的保护环节是保证设备长期安全，可靠、无故障运行的重要部分。保护电动机、电网、电气控制设备及人身安全。常用的保护环节：短路保护、过载保护、零压、欠压保护、弱磁保护。一、短路保护常用短路保护元件有熔断器和自动开关。熔断器优点：价格便宜、断弧能力强。缺点：熔体的品质、老化及环境温度等因素对其动作值影响大。用其保护电动机时，可能只有一相熔体烧断而造成电动机单相运行。改进：用自动开关作短路保护。当出现短路时，其电流线圈动作，将整个开关跳闸，三相电源便同时被切断。自动开关还有过载保护和欠压保护的作用。自动开关缺点：结构复杂，价格贵，不宜频繁操作，一般用在要求高的场合。二、过电流保护过电流出现的情况：电动机不正确启动；负载转矩剧烈增加。比电动机的额定电流大的多。常用瞬时动作的过电流继电器与接触器配合起来作过电流保护。过电流继电器作为测量元件，接触器作为执行元件断开电路。过电流保护一般只用在直流电动机和绕线式异步电动机上。整定过电流动作值一般为启动电流的1.2倍。三、过载保护常采用的过载保护元件是热继电器。由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以用热继电器作过载保护同时必须设有短路保护。选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。短路、过电流、过载保护都是电流保护，但由于故障电流的动作值、保护特性和保护要求以及使用元件的不同，它们不能互相取代。四、零电压和欠电压保护为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行启动的保护叫零电压保护。在电源电压降到允许值以下时，需要采用保护措施，及时切断电源，这就是欠压保护。通常采用欠电压继电器或设置专门的零电压继电器。在控制线路的主电路和控制电路由同一个电源供电时，具有电气自锁的接触器兼有欠电压和零电压保护作用。欠电压继电器的线圈直接跨接在定子的两相电源线上，其常开触点串接在控制电动机的接触器线圈电路中。五、弱磁保护直流电动机在磁场有一定强度情况下才能启动，如果磁场太弱，电动机的起动电流就会很大；直流电动机正在运行时磁场突然减弱或消失，电动机转速就会迅速升高，甚至发生“飞车”，因此需要采用弱磁保护。弱磁保护是通过在电动机励磁回路串入欠电流继电器。在电动机运行中，如果励磁电流消失或降低太多，欠电流继电器就会释放，其触头切断主回路接触器线圈电路，使电动机断电停车。

电气控制设计基础电气原理图设计

为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计电气工艺设计

为电气控制装置的制造、使用、运行、维修的需要进行的生产施工设计

第一节电气控制系统设计的基本原则和内容一、电气控制设计的原则

1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求

2）在满足要求的前提下，使控制系统简单、经济、合理、便于操作、维修方便、安全可靠

3）电器元件选用合理、正确，使系统能正常工作

4）为适应工艺的改进，设备能力应留有裕量二、电气控制系统设计的基本内容1.电气原理图设计内容

1）拟定电气设计任务书:扼要的说明所设计设备的用途、加工工艺、技术性能及工作条件及该设备的拖动特性、控制特性和操作功能等。

2）选择电力拖动方案和控制方式：电力拖动方案：一般设备采用交流拖动系统。如果设备对起动、制动要求很高，需要无级调速，采用直流电动机调速系统或交流变频调速系统。控制方式:继电接触控制、顺序控制、PLC控制、计算机联网控制。

3）根据设备的要求，确定电动机的数量、类型、型号、容量、转速。

4）设计电气控制原理图

5）选择电器元件，制定电机和电器元件清单

6）设计电气柜、操纵台、电气安装板，画出电机和电器元件的总体布置图。

7）绘制电器控制线路装配图及接线图。

6）编写设计计算说明书和使用说明书。

2.电气工艺设计内容

1）设计电气设备的总体配置，绘制总装配图和总接线图

2）绘制各组件电器元件布置图与安装接线图，标明安装方式、接线方式

3）编写使用维护说明书

第二节电力拖动方案的确定和电