电气控制与PLC应用技术（FX5U） 课件全套 第1-8章 常用低压电器-PLC工业控制

电气控制与PLC控制基础理论常用低压电器第一章1.1低压电器基本知识按照国家标准GB/T2900.18-2008《电工术语低压电器》中对低压电器的规定，低压电器通常是指用于交流50Hz（或60Hz）、额定电压等级在交流1000V及以下，直流额定电压为1500V及以下的电路中的电器。1.1低压电器基本知识1可分为有触点电器和无触点电器按执行机构2分为自动电器和手动电器按电器操作方式3可分为低压配电电器和低压控制电器按用途4分为一般工业电器、船用电器、化工电器、矿用电器、牵引电器及航空电器等按工作条件1.2熔断器熔断器又称保险器或保险丝，是低压配电网络和电力拖动中主要用作短路保护的电器。瓷插式熔断器螺旋式熔断器有填料式熔断器无填料封闭式熔断器快速熔断器自回复熔断器1．熔断器的结构原理与主要技术参数

熔断器在结构上主要由熔体、安装熔体的熔管和导电部件组成，如图1-1所示。1.2熔断器（a）插入式熔断器（b）

螺旋式熔断器图1-1熔断器结构示意图1.2熔断器熔断器熔体中的电流小于或等于熔体的额定电流时，熔体长期不熔断。当电路发生严重过载时，熔体在较短的时间内熔断；当电路发生短路故障时，熔体在瞬间熔断。熔体的这个特性称为保护特性，其曲线如图1-2所示。图1-2熔断器的保护特性曲线熔断器的符号如图1-3所示，其技术参数主要有额定电压、额定电流、分断能力和熔断电流。图1-3熔断器符号2．常用低压熔断器熔断器的种类较多，根据使用电压的不同可分为高压熔断器和低压熔断器。根据保护对象的不同可分为保护变压器和一般电气设备用的熔断器、保护电压互感器的熔断器、保护电力电容器的熔断器、保护半导体元件的熔断器、保护电动机的熔断器和保护家用电器的熔断器等。根据结构的不同可分为瓷插式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式熔断器。熔断器的型号含义如图-4所示。1.2熔断器图1-4熔断器的型号含义3.熔断器的选择1熔断器类型应根据电路要求、使用场合及安装条件来选择，其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配。熔断器类型2熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压，额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。熔断器额定电压和额定电流3①对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载②对于长期工作的单台电动机③对于频繁启动的单台电动机④对于多台电动机长期共用一个熔断器⑤适用于配电系统的熔断器。熔断器熔体额定电流1.2熔断器1.3开关电器

开关电器的主要作用是实现对电路的通、断控制。常作为电源的引入开关和局部照明电路的控制开关，也可以直接控制小容量电动机的起动、停止和正/反转。1.3.1刀开关

刀开关又称为闸刀开关，它是结构最简单、应用最广泛的一种手动低压电器，主要用作电源隔离，也可用来不频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。1可分为有、无灭弧罩两大类按有无灭弧罩2分为单投和双投刀开关按切换功能3可分为单极、双极和三极刀开关按极数4分为中央手柄式和带杠杆机构操作式等按操作方式1.3开关电器开启式刀开关主要由绝缘底板、插座、手柄、触头和铰链支座等部分组成，如图1-5所示。开启式刀开关的图形符号如图1-6所示，型号及含义如图1-7所示。图1-5开启式刀开关结构图1-6开启式刀开关的图形、文字符号图1-7开启式刀开关型号及含义1.3开关电器开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关，生产中常用的是HK系列开启式负荷开关，适用于照明、电热设备及小容量电动机控制线路中。HK系列开启式负荷开关由刀开关和熔断器组合而成，开关的瓷底座上有进线座、静触头、熔体、出线座和带瓷质手柄的刀式动触头，上面盖有胶盖以防止操作时触及带电体或分断时产生的电弧飞出伤人，如图1-8所示。开启式负荷开关的图形符号和型号含义如图1-9所示。图1-8开启式负荷开关结构图1-9开启式负荷开关的图形符号和型号含义1.3开关电器封闭式负荷开关是在开启式负荷开关的基础上改进设计的一种开关，它的外壳为铸铁或用薄钢板冲压而成的，因此又将其称为铁壳开关。图1-10所示为常用HH系列铁壳开关结构，由刀开关、熔断器操作机构和外壳组成。图1-10封闭式负荷开关内部结构1.3开关电器低压断路器由主触头及灭弧装置、各脱扣器、自由脱扣器和操作机构等部分组成。低压断路器的实物图和如图1-11所示，其工作原理如图1-12所示。图1-11低压断路器实物图和图形符号图1-12低压断路器工作原理1.3开关电器低压断路器的保护装置由各种脱扣器来实现，其脱扣器形式有:1—主触点2、3—自由脱扣机构4—轴5—杠杆6—弹簧7、11、14—衔铁

8—欠压脱扣器9—热元件10—双金属片12—过电流脱扣器13—分励脱扣器低压断路器结构示意图过电流脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器分励脱扣器等（1）短路（又叫过电流）保护。当电路正常工作时，衔铁11不能被电磁铁吸合；当线路中出现短路故障时，衔铁吸合。主触点在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到短路保护作用。1—主触点2、3—自由脱扣机构4—轴5—杠杆6—弹簧7、11、14—衔铁

8—欠压脱扣器9—热元件10—双金属片12—过电流脱扣器13—分励脱扣器低压断路器结构示意图1.3开关电器1—主触点2、3—自由脱扣机构4—轴5—杠杆6—弹簧7、11、14—衔铁

8—欠压脱扣器9—热元件10—双金属片12—过电流脱扣器13—分励脱扣器低压断路器结构示意图（2）过载保护。出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。1.3开关电器1—主触点2、3—自由脱扣机构4—轴5—杠杆6—弹簧7、11、14—衔铁

8—欠压脱扣器9—热元件10—双金属片12—过电流脱扣器13—分励脱扣器低压断路器结构示意图（3）欠电压保护。欠电压脱扣器8并联在断路器的电源测，当电源侧停电或电源电压过低时，衔铁7释放，通过传动机构推动自由脱扣机构使断路器掉闸，起到欠电压及零压保护作用。1.3开关电器目前，在电力拖动控制系统中常用的低压断路器是DZ系列塑壳式断路器。DZ系列断路器的型号含义如图1-13所示。图1-13DZ系列断路器型号含义1.3开关电器1.4接触器接触器是一种自动的电磁式开关，用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换。在功能上，接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和零压及欠压保护功能，但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。接触器的符号如图1-14所示。图1-14接触器符号交流接触器结构图根据接触器主触点通过电流的种类，将其分为交流接触器和直流接触器两种。1.电磁式交流接触器电磁式交流接触器的内部结构主要由电磁机构、触头系统、灭弧系统支架及固定装置等组成。图1-17是电磁式交流接触器的工作原理示意图，其工作原理是当线圈通电时衔铁被吸动，电磁机构的吸力克服反作用弹簧及触头弹簧的反作用力，动触头和静触头接通，主电路接通。当线圈断电时，衔铁和动触头在反作用力作用下运动，触头断开并产生电弧，电弧在触头回路电动力及气动力的驱动下，在灭弧室中受到强烈冷却去游离而熄灭，主电路最后切断。1.4接触器1-动触头2-静触头3-衔铁4-弹簧5-线圈6-铁芯7-垫毡8-触头弹簧9-灭弧罩10-触头压力弹簧图1-17电磁式交流接触器工作原理示意图2.真空式接触器真空式接触器以真空为灭弧介质，其主触点密封在特制的真空灭弧管内。当作线圈通电时，衔铁吸合，在触点弹簧和真空管自闭力的作用下触点闭合；当操作线圈断电时，反力弹簧克服真空管自闭力使衔铁释放，触点断开。接触器分断电流时，触点间隙中会形成由金属蒸气和其他带电粒子组成的真空电弧。因真空介质具有很高的绝缘强度，且介质恢复速度很快，真空中燃弧时间一般小于10ms。真空式交流接触器适用于条件恶劣的危险环境中，常用的有CKJ和EVS系列。1.4接触器交流真空接触器CKJ11交流真空接触器EVS1621.4接触器1.4.2直流接触器直流接触器是应用于直流电力线路中，可控制远距离接通和分断直流电路及频繁地操作和控制直流电动机启动、停止、反转或反接制动的一种自动控制电器。目前常用的直流接触器有CZ0、C218、C220等系列。CZ0系列直流接触器已完全取代了CZ1、C23、C25等老产品，其型号含义如图1-18所示。图1-18直流接触器型号含义直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等组成。1.5继电器继电器是一种根据某种物理量的变化，接通或断开小电流电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常在自动控制电路中，通过接触器或其他电器对主电路进行控制，也就是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。1对控制信号进行综合。2小电流控制较大电流3扩大电气控制范围4自动、遥控、监测控制线路。1.5继电器继电器一般由检测机构、中间机构和执行机构三大部分组成。1可分为有触头继电器和无触头继电器按输出形式2分为电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、压力继电器、温度继电器和速度继电器等按输入信号3可分为控制继电器和保护继电器按用途4分为电磁式继电器、电动式继电器、感应式继电器、晶体管式继电器和热继电器等按工作原理1.5继电器1.5.1

电磁式继电器电磁式继电器电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成，由于继电器的触头均接在控制电路中，流过触头的电流比较小（一般5A以下），所以不需要灭弧装置。电磁式继电器的结构及工作原理与接触器大体相同，其内部结构如图1-19所示。1-底座2-铁心3-释放弹簧4-调节螺母5-调节螺母6-衔铁7-非磁性垫片8-极靴9-触头系统10-线圈图1-19电磁式继电器内部结构示意图1.5继电器继电器功能符号T：通用；S：时间；Z：中间；L电流；R：热；X：小型图1-20电磁式继电器的型号含义1.5.1

电磁式继电器按电磁线圈电流的类型分为直流电磁式继电器和交流电磁式继电器；按电磁式继电器在电路中的连接方式分为电流继电器、电压继电器和中间继电器等。电磁式继电器的型号含义如图1-20所示。1.5继电器1.5.1

电磁式继电器特点：线圈并联接入主电路，用来感测主电路的电压；触点接于控制电路，为执行元件。导线细、匝数多、阻抗大。作用：用于电路的过电压或欠电压保护。

分类：过电压继电器：当电路过压时立即切断电路。欠电压继电器：当电路欠压时立即切断电路。

零电压（失压）继电器是当电压降到接近零值（通常为额定值的5%～25%）时切断电路。

图1-21所示为电压继电器符号。

1.电磁式电压继电器a)欠电压继电器b)过电压继电器图1-21电压继电器符号1.5继电器1.5.1

电磁式继电器1.电磁式电压继电器电压继电器的外形1.5继电器2.电磁式电压继电器1.5.1

电磁式继电器工作过程：

欠电压继电器过电压继电器释放电压:(40%～70%）UN吸合电压:(110%

～

115%)UN正常工作

衔铁释放常开触点断开常闭触点闭合触点复位触点动作常开触点闭合常闭触点断开正常工作

衔铁吸合触点复位U↓

衔铁释放常开触点断开常闭触点闭合触点动作U↑

衔铁吸合常开触点闭合常闭触点断开1.5继电器特点：线圈串联接入主电路，用来感测主电路的电流；触点接于控制电路，为执行元件。导线粗、匝数少、阻抗小。作用：主要用于电动机、发电机或其他负载的过载及短路保护，直流电动机磁场控制或失磁保护等。

分类：过电流继电器：当电路过流或发生短路时立即切断电路。欠电流继电器：当电路电流过低时立即切断电路。2.电磁式电流继电器1.5.1

电磁式继电器电流继电器外形1.5继电器2.电磁式电流继电器1.5.1

电磁式继电器1.5继电器2.电磁式电流继电器1.5.1

电磁式继电器工作过程：

欠电流继电器过电流继电器释放电流:(10%～20%）IN吸合电流:交流继电器(110%

～

400%)IN正常工作

衔铁释放常开触点断开常闭触点闭合触点复位触点动作常开触点闭合常闭触点断开正常工作

衔铁吸合触点复位I↓

衔铁释放常开触点断开常闭触点闭合触点动作I↑

衔铁吸合常开触点闭合常闭触点断开a)过电流继电器b)欠电流继电器图1-22电流继电器符号

实质上是一种电压继电器，其特点是触点数目较多，且没有主辅触点之分，电流容量可增大，起到中间放大（触点数目和电流容量）的作用。中间继电器中间继电器实质上是电磁式电压继电器，它的触头数量较多，在电路中起增加触头数量和中间放大作用。它也有交流中间继电器和直流中间继电器两种。图1-23为电磁式中间继电器符号。当其他继电器的触头对数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩充它们，起到中间转换的作用。1.5继电器3.电磁式中间继电器1.5.1

电磁式继电器图1-23电磁式中间继电器符号1.5继电器3.电磁式中间继电器1.5.1

电磁式继电器1.5继电器1.5.2

热继电器热继电器是利用电流在经过继电器发热元件时，产生热量使检测元件受热弯曲，从而使执行机构发出动作的一种保护电器。(a)外形(b)结构热继电器的种类较多，按极数的多少可分为单极、两极和三极三种，其中三极又包括带断相保护和不带断相保护装置的热继电器；按复位方式的不同，分为自动复位式和手动复位式，热继电器的型号含义如图1-24所示。图1-24热继电器的型号含义1.5继电器1.5.2

热继电器主要由热元件（电阻丝）、双金属片和触头组成

热继电器是利用电流的热效应来推动动作机构，使触头系统闭合或分断的保护电器。其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。发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的右边膨胀系数大，使其向左弯曲，导板推动常闭触头断开。热继电器内部结构示意图如图1-20所示，符号如图1-21所示。1-主双金属片2-电阻丝3-导板4-补偿双金属片5-调节螺钉6-推杆7-静触头8-动触头9-复位按钮10-调节凸轮11-弹簧图1-26热继电器符号图1-25热继电器内部结构示意图1.5继电器1.5.3

时间继电器时间继电器是一种利用电磁原理和机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器，它常用于按时间原则进行控制的场合。通电延时是指线圈通电，经过一段时间延时后，其触点才动作。断电延时是指线圈断电，经过一段时间延时后，其触点才动作。时间继电器的符号图1-22时间继电器图形符号1.5继电器1.5.3

时间继电器时间继电器的种类较多，常用的有直流电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。1.直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器的结构简单，只需在直流电磁式电压继电器的铁芯上增加一个阻尼铜套，就构成时间继电器。它是利用电磁阻尼原理产生延时的。由电磁感应定律可知，在继电器线圈通断电过程中，铜套内产生感应涡流，阻碍了穿过铜套内的磁通变化，对原磁通起阻尼作用。当继电器通电时，由于衔铁处于释放位置，气隙大、磁阻大、磁通小，铜套阻尼作用相对也小，因此衔铁吸合时延时不显著，一般忽略不计。而当继电器断电时，磁通变化量大，铜套阻尼作用也大，使衔铁延时释放而起到延时作用。因此，这种继电器仅用作断电延时。1.5继电器1.5.2时间继电器1—线圈；2—铁芯；3—衔铁；4—反力弹簧；5—推板；6—活塞杆；7—杠杆；8—塔型弹簧；9—弱弹簧；10—橡皮膜；11—空气室壁；12—活塞；13—调节螺杆；14—进气孔；15—延时动作触点机构；16—瞬时动作触点机构图1-28通电延时型时间继电器示意图通电延时型时间继电器工作原理：线圈1通电后，衔铁3在电磁力的作用下被吸引向上运动，一方面，推板5在衔铁3的作用下立即-上升，触碰瞬时触点机构16，使其常闭触点断开，常开触点闭合；另一方面，活塞杆6在弹簧8的作用下带动橡皮膜10一起上升，由于在橡皮膜下方造成空气稀薄的空间，橡皮膜只能缓慢上升。经过一定时间后，杠杆7才能触碰延时触点机构15，使其常闭触点断开，常开触点闭合。2．空气阻尼式时间继电器3.电子式时间继电器电子式时间继电器在时间继电器中已成为主流产品。电子式时间继电器采用晶体管或集成电路和电子元件等构成。目前已有采用单片机控制的时间继电器。电子式时间继电器具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击、耐振动、调节方便及寿命长等优点，所以发展很快，应用广泛。电子式时间继电器的输出形式有两种：有触点式和无触点式。前者是用晶体管驱动小型磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管输出。1.5继电器1.5.3

时间继电器1.5继电器1.5.4

速度继电器速度继电器是一种以转速为输入量的非电信号检测电器，它能在被测转速上升或下降至某一预先设定的速度时输出通断信号。在电气控制中通常用于笼型异步电动机的反接制动控制，因此又称为反接制动继电器。图1-29速度继电器的外形及结构定子---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。转子---圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。1.5继电器1.5.3

速度继电器图形及文字符号如图1-30所示。a）转子b）常开触头c）常闭触头图1-30速度继电器的图形及文字符号速度继电器的转轴与电动机轴相连接，转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子绕组切割磁场产生感应电动势和电流。此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触点，使常闭触点断开、常开触点闭合。当电动机转速下降到一定值时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触点也复原。一般速度继电器触头的动作转速为140r/min左右，触头复位转速为100r/min。速度继电器的外形及结构如图1-29。图1-29速度继电器的外形及结构1.6主令电器的认识和选用1.6.1

按钮按钮是一种通过人工施加力而接通或分断的小电流电路的主令电器，其结构简单，应用广泛。按钮的种类较多，按其结构形式来分有开启式、保护式、防水式、紧急式、旋转式、钥匙式、光标按钮等。开启式按钮适用于嵌装在操作面板上；保护式按钮带保护外壳，可防止内部零件受机械损伤或人偶然触及带电部分；防水式按钮具有密封外壳，可防止雨水侵入；紧急式按钮可作为紧急切断电源用；旋转式按钮通过旋转旋钮的位置实现通断操作；钥匙式按钮是使用钥匙的旋转才能实现接通或分断，防止误操作，可供专人操作；光标按钮内装有信号灯，兼作信号指示。按钮开关的型号含义如图1-31所示。图1-31按钮的型号含义控制按钮产品外形图1.6主令电器的认识和选用1.6.1

按钮按钮内部结构如图1-32所示，它由按钮帽、复位弹簧、触头和外壳等部分组成。按钮一般为复合式，即同时具有常开和常闭触头，其图形符号和文字符号如图1-33所示。没有按下按钮时，其常开触头是断开的，而常闭触头为闭合状态；当按钮按下时，常闭触头断开，然后动触头与常开触头接通形成闭合状态：当松开按钮时，在复位弹簧的作用下，常开触头断开，常闭触头复位。图1-32按钮内部结构示意图图1-33按钮图形和文字符号1.6主令电器的认识和选用1.6.1

按钮1.6主令电器的认识和选用1.6.2

行程开关行程开关是根据生产机械发出的命令，控制机械运行方向或行程长短的主令电器。如果将行程开关装于生产机械行程的终点处，当其与生产机械的运动部件发生碰撞时，行程开关发出控制信号，实现对生产机械的电气控制，这样的行程开关又称为限位开关。行程开关的图形及文字符号如图1-34所示。图1-34行程开关图形及文字符号在电气控制系统中，常用LX19和JLXK1等系列行程开关。LX系列和JLXK系列行程开关的型号含义如图1-35所示。图1-35行程开关的型号含义1.6主令电器的认识和选用1.6.2

行程开关行程开关外形行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式三种。1.6主令电器的认识和选用1.6.2

行程开关1.6主令电器的认识和选用1.6.3

接近开关接近开关是一种非接触的、无触点的行程开关。当检测到某一物体接近它的工作面并达到一定距离时，不论检测物体是运动的还是静止的，接近开关都会自动发出物体接近的信号，以控制生产机械的位置或进行计数。接近开关种类较多，按其工作原理可分为电感式接近开关、电容式接近开关、霍尔效应型接近开关、红外线光电接近开关等。接近开关产品较多，型号各异。例如LXJ0型、LJ-1型、LJ-2型、LJ-3型、CJK型、JKDX型、JKS型晶体管无触点接近开关，以及J系列接近开关等，但功能基本相同，外形有M6～M34圆柱型、方型、普通型、分离型、槽型等。LJ系列接近开关分交流和直流两种。交流为两线制，有常开型和常闭型两种；直流分为两线制、三线制和四线制，除四线制为双触头（1个常开和1个常闭输出触头）输出外，其余均为单触头输出（1个常开或1个常闭触头）。图1-36为接近开关的图形和文字符号。a)常开触点b常闭触点图1-36接近开关的图形和文字符号1.6主令电器的认识和选用1.6.3

接近开关1.6主令电器的认识和选用1.6.4转换开关转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等，也常做电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量电动机。常用的转换开关主要有两大类：组合开关和万能转换开关。组合开关具有体积小、触头对数多、接线方式灵活、操作方便等特点，在电气设备中一般用于不频繁地接通和分断电路，接通电源和负载，测量三相电压及控制5KW以下的小容量异步电动机的正反转和Y-△启动等。常用的组合开关有HZ10系列，其结构和符号如图1-37所示。a)外形b)文字和图形符号c)结构图1-37HZ系列组合开关HZ系列组合开关由动触头、静触头、转轴、手柄定位机构及外壳等部分组成，内部有3对动静触头。静触头分别叠装在三层绝缘垫板上，各自附有连接线路的接线柱；3个动触头互相绝缘，与各自的静触头对应，套在共同的绝缘杆上，绝缘杆的一端装有操作手柄。当手柄转动时带动转轴，动触头随转轴一起转动90°，动触头脱离静触头，使电路断开。1.6主令电器的认识和选用1.6.4转换开关万能转换开关是一种多挡式、控制多回路的主令电器，它由多组相同结构的触头组件叠装而成。常用的万能装换开关有LW2、LW5、LW6、LW15等系列。万能转换开关主要用于各种控制线路的转换，电压表及电流表的换相，测量、控制，配电设备的远距离控制以及高压断路器操作机构的分闸和合闸控制，也可用于伺服电机变速及换向控制。由于它触头挡数多、换接线路多，能够对多种和多数量电路实现转换并且用途广泛，因此常被称为“万能”转换开关。万能转换开关的接触系统由许多接触元件组成，每一接触元件有4个触点，可以控制2条回路，其实物和结构如图1-38所示。a)万能转换开关实物图1.触点弹簧2.凸轮3.方轴4.触点b)结构原理图图1-38万能转换开关实物和内部结构示意图万能转换开关的图形符号如图1-39（a），文字符号用SA表示，图中“-oo-”代表一对触头，中间竖的虚线表示手柄位置；当手柄置于某一位置时，就在处于接通状态的触头下方的虚线上标注黑点“●”进行表示，没涂黑点表示在该操作位置不通。a)符号b）触头分合表图1-39万能转换开关示意图谢谢！电气控制与PLC控制基础理论基本电气控制电路第二章2.1电气控制系统图概述电气控制系统图是描述电气控制设备电气原理及安装、调试用的工艺性图纸，主要包括电气原理图、电器元件布置图、电气接线图等。为了表达电气控制系统的结构、原理，便于进行电器元件的安装、调整、使用和维修，在绘制电气控制系统图时，应根据简明易懂的原则，采用统一规定的图形符号、文字符号和标准画法来进行绘制。2.1.1图形符号与文字符号1.图形符号图形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。电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，具体请参见GB/T4728—2018《电气图常用图形符号》。2.文字符号文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可标在电气设备、装置和元器件上或其近旁，以标明它们的名称、功能、状态和特征。3.元件代号

元件代号表示一个具体的电器元件，由文字符号加上数字组成，在图纸中必须唯一，例如SB2，KM3。

4.主电路各接点标记

三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记。电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标记。分级三相交流电源主电路采用三相文字代号U、V、W的边加上阿拉伯数字1、2、3等来标记，如1U、1V、1W；2U、2V、2W等。2.1电气控制系统图概述2.1.2电气原理图电气原理图是用图形符号和元件代号表示电路各个电气元件连接关系和工作原理的图形，图中并不标出元器件的实际大小和位置。电气原理图通常分为主电路和控制电路两部分。主电路是强电流通过部分，是由电动机以及与电动机相连的电气元件如组合开关、接触器的触点、热继电器的热元件、熔断器等组成的线路。控制电路主要是弱电流通过，常用于控制、照明、指示等，通常是由按钮、继电器和接触器的吸引线圈和辅助触点等组成。绘制原则：将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下方为图区号。在继电器、接触器线圈下方列有触点表以说明线圈和触点的从属关系。对原理图上的主电路、控制电路和辅助电路应分开绘制。为读图方便，图中自左向右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉。所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受外力作用时的状态绘制。在原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要符合国家标准。同一电器的各个部件可以不画在一起，但必须采用同一文字符号标明。对于外购的成套电气装置，如稳压电源、电子放大器、晶体管时间继电器等，应将其详细电路与参数绘在电气原理图上。2.1电气控制系统图概述2.1.2电气原理图图2-1所示为某车床的电气控制原理图。阅读电气原理图可使用以下两种方法：1.查线读图法（常用方法）：按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。2.逻辑代数法：通常用逻辑代数描述控制电路的工作关系。图2-1电气原理图示例2.1电气控制系统图概述2.1.3电器元件布置图电气元件布置图表示电气原理图中各电器元件的实际安装位置，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。图2-2为某型车床电器元件布置图。遵循原则：1.必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。2.相同类型的电器元件布置时，应把体积较大和较重的安装在控制柜或面板的下方。3.发热的元器件应该安装在控制柜或面板的上方或后方，但热继电器一般安装在接触器的下面，以方便与电机和接触器的连接。4.需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。5.强电、弱电应该分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干扰的窜入。6.电器元件的布置应考虑安装间隙，并尽可能做到整齐、美观。图2-2某型车床电器元件布置图2.1电气控制系统图概述2.1.4电气安装接线图电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图，它清楚地表明了各电器元件的相对位置和它们之间的电路连接。图2-3所示为某型车床电气安装接线图。绘制原则：1．在接线图中，一般都应标出项目的相对位置、项目代号、端子间的电气连接关系、端子号、线号、线缆类型、线缆截面积等。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．同一控制盘上的电器元件可以直接连接，而盘内元器件与外部元器件连接时必须通过接线端子板。4．接线图中各电器元件的图形符号与文字符号均应以原理图为准，并保持一致。5．电气接线图中的互连关系可用连续线、中断线或线束表示，连接导线应注明导线根数、导线截面积等。图2-3某型车床电气接线图2.2三相交流电动机的直接起动控制2.2.1刀开关直接起动电路中小型异步电动机可采用直接起动方式，起动时将电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接起动方法。特点:仅适用于不频繁起动的较小容量电动机，它不能实现远距离控制和自动控制，在容量较大、启动频繁的场合，使用这种方法既不方便，也不安全(通断瞬间电流冲击大)。电气原理图：图2-4，可通过操纵刀开关控制电动机的启动和停止。应用:控制三相电风扇和砂轮机图2-4刀开关直接起动电路2.2.2点动正转控制电路图2-5点动正转控制电路图电气原理图：图2-5，通过按钮SB进行控制。工作原理：保护环节：应用：启动：按下起动按钮SB→接触器KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M启动运行。停止：松开按钮SB→接触器KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M失电停转。短路保护常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速移动的电机控制2.2三相交流电动机的直接起动控制2.2.3连续正转控制电路电气原理图:图2-6连续正转控制电路自锁触点热继电器常闭触点热继电器热元件保护环节：短路保护FU1，FU2过载保护：FR欠压、失压保护：KM工作原理：起动：合上QS，按下SB2，KM线圈吸合，KM主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。停止：按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。图2-6，接触器自锁控制电路，由接触器(继电器)自身的动合触点来使其线圈长期保持通电的环节。该控制电路也被称为起/保/停控制电路。2.2三相交流电动机的直接起动控制电器元件与原理图电气符号对应关系2.2.3连续正转控制电路2.2三相交流电动机的直接起动控制2.2.4点动与连续转动混合控制电路组合开关切换复合按钮切换机床设备在正常运行时，一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时，又需要电动机能点动控制，实现这种控制要求的线路是点动与连续混合控制的正转控制线路。有下面三种方式实现：中间继电器切换2.2三相交流电动机的直接起动控制2.2.4点动与连续转动混合控制电路组合开关切换主电路控制电路，点动控制，SA断开控制电路，连续控制，SA闭合2.2三相交流电动机的直接起动控制2.2.4点动与连续转动混合控制电路主电路复合按钮切换控制电路工作原理：连续控制：按下按钮SB2点动控制：按下复合按钮SB3，要注意“触头竞争”复合按钮结构2.2三相交流电动机的直接起动控制主电路2.2.4点动与连续转动混合控制电路中间继电器切换控制电路工作原理：连续控制：按下按钮SB2，KA自锁

点动控制：按下按钮SB32.2三相交流电动机的直接起动控制2.2.5顺序控制电路2.2三相交流电动机的直接起动控制实际生产中，某一系统常有多台电动机，而某些电动机的起停要求按一定的顺序进行，如空调设备中，要求压缩机必须在风机之后启动；铣床上启动主电机后才能启动步进电机。主电路实现顺序控制控制电路实现顺序控制顺序起动顺序起动逆序停止控制2.2.5顺序控制电路2.2三相交流电动机的直接起动控制图2-8主电路中实现两台电动机顺序起动的电路图主电路中实现顺序起动的电路如图2-8所示。主电路实现顺序控制图中电动机M1、M2分别由接触器KM1和KM2控制，但电动机M2的主电路接在KM1主触头的下方，这样就保证了起动时必须先起动M1电动机，只有当接触器KM1主触头闭合，M1起动后才可起动M2电动机，实现了M1先起动M2后起动的控制。KM2位于KM1下方2.2.5顺序控制电路2.2三相交流电动机的直接起动控制控制电路实现顺序控制：顺序起动主电路控制电路工作过程：合上主电路电源开关QS，先按下按钮SB2，KM1线圈得电，主电路中KM1主触点闭合，电动机M1先运转，KM1常开辅助触点闭合，实现KM1自锁，再按下按钮SB4，KM2线圈得电，主电路中KM2主触点闭合，电动机M2运转，KM2常开辅助触点闭合自锁。操作过程中，如果先按下SB4，因KM1常开辅助触点断开，电动机M2不可能先起动，达到顺序起动M1、M2的目的。顺序起动2.2.5顺序控制电路2.2三相交流电动机的直接起动控制控制电路实现顺序控制：顺序起动逆序停止控制主电路控制电路关键点：将接触器KM2的常开辅助触点并联接在停止按钮SB1的两端。这样即使先按下SB1，由于KM2线圈仍通电，电动机M1不会停转，只有按下SB3，电动机M2先停后，再按下SB1才能使M1停转，达到先停M2，后停M1的要求。逆序停止2.2.6多地控制线路设计在两地或多地控制同一台电动机的控制方式起动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联图2-10控制电路实现多地控制2.2三相交流电动机的直接起动控制2.3三相交流电动机正/反转控制电路许多生产机械需要正、反两个方向的运动，例如机床工作台的前进与后退，主轴的正转与反转，起重机吊钩的上升与下降等，要求电动机可以正、反转。只需将接至交流电动机的三相电源进线中任意两相对调，即可实现反转。在电路中可由两个接触器KM1、KM2控制。必须指出的是KM1和KM2的主触点决不允许同时接通，否则将造成电源短路的事故。电路形式:电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向按钮控制的正反转接触器互锁控制的正反转按钮互锁控制的正反转按钮、接触器双重互锁控制的正反转自动往返控制电路2.3三相交流电动机正/反转控制电路2.3.1按钮控制的正/反运行电路图2-11简单按钮控制正/反转运行电路按钮控制正/反转运行电路如图2-11所示。缺点：正转与反转相互直接切换时，易造成两相短路。所以，此电路在任何时候只允许一个接触器通电工作。要改变电动机的运行方向，必须首先按下停止按钮SB3后，才允许按下改变运行方向的按钮。2.3.2接触器互锁控制的正反转电路2.3三相交流电动机正/反转控制电路图2-12接触器互锁控制电路接触器互锁工作原理：合上电源开关QS按下按钮SB2KM1线圈通电M正转启动按下停止按钮SB2KM1线圈断电电动机M停止按下按钮SB3反向启动优点：工作安全可靠缺点：操作不便，要改变电动机的转向，必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3才能使电动机反转。2.3.3按钮互锁控制的正反转电路2.3三相交流电动机正/反转控制电路图2-13按钮互锁控制电路按钮互锁的正/反转控制电路如图2-13所示。按钮联锁的正、反转控制线路的动作原理与接触器联锁的正、反转控制线路基本相似，区别在于采用了复合按钮。按钮互锁优点：操作方便，实现通过正反转按钮SB2，SB3进行正反转直接切换。缺点：容易造成相间短路故障工作原理：合上电源开关QS按下按钮SB2KM1线圈通电M正转起动按下反转按钮SB3KM1线圈断电KM2线圈通电M正转停，反转起动2.3.4按钮、接触器双重互锁控制的正反电路2.3三相交流电动机正/反转控制电路图2-14按钮、接触器互锁控制电路为避免上述故障的产生，对电路进行进一步改进，在按钮互锁的基础上增加接触器互锁，按钮、接触器双重互锁的正/反转运行线路，如图2-14所示。这种电路具有两种互锁控制线路的优点，操作方便，工作安全可靠。双重互锁接触器、按钮双重互锁控制优点：安全可靠，操作方便2.3.5自动往返控制电路2.3三相交流电动机正/反转控制电路图2-15为工作台自动往返运动的示意图，电动机正转和反转可以分别控制工作台正行和逆行。行程开关SQ1（实现电动机正转右行）、SQ2（实现电动机反转左行）分别固定在床身上，撞块1、2固定在工作台上，随着运动部件的移动可以压下行程开关SQ1、SQ2，使其触点动作，实现电动机正反向运转。SQ3、SQ4为限位保护开关。图2-16(a)和图2-16(b)为自动往复循环控制线路的主电路和控制电路。图2-15自动往返运动的示意图图2-16自动往返控制电路SQ3/SQ4限位保护SQ1/SQ2正反转2.4三相交流电机的降压起动控制直接起动是一种简单、经济、可靠的起动方法。但由于笼式异步电动机的直接启动电流很大，空载启动时的启动电流为额定电流的4～8倍，带载启动时的电流会更大，过大的起动电流引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至启动困难，而且还要影响同一供电网络中其他设备的正常工作。因此，较大容量的电动机起动，其启动电流应限制在一定的范围内，不允许直接启动。

三相笼型异步电动机降压起动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）起动、Y－△降压起动、自耦变压器降压起动等。降压起动的实质是，起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。降压起动的方法定子绕组串电阻（电抗）起动自耦变压器降压起动

Y—△降压起动降压起动的实质：起动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。2.4.1定子绕组串电阻（电抗）起动控制电路2.4三相交流电机的降压起动控制如图2-17所示为定子绕组串电阻（电抗）降压起动控制电路。图2-17电动机定子绕组串电阻降压启动线路工作原理合上电源开关按下按钮SB1KM1、KT线圈通电M串电阻降压启动KT延时KM2线圈通电，KM1、KT线圈断电M全压运行主电路控制电路2.4.2Y－△降压起动控制电路2.4三相交流电机的降压起动控制星形—三角形降压起动又称为Y-△降压起动，简称星三角降压起动。对于正常运行时定子绕组接成三角形的三相鼠笼式异步电动机，将可接成星三角降压起动。起动时，定子绕组先接成星形，待电动机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组接成三角形，电动机进入全电压运行状态。Y－△降压起动也是按时间原则进行控制的。它与定子绕组串电阻（电抗）降压方法不同，电动机起动时定子绕组接成Y形，每相绕组的电压为电源线电压的（约220V，若电源线电压为380V），从而减小了起动电流（仅为全压起动时的1/3）。电动机正常运行时，定子绕组改接成△形，每相绕组承受电源的线电压（380V）。2.4.2Y－△降压起动控制电路2.4三相交流电机的降压起动控制图2-18所示为时间继电器自动控制的Y—△降压起动控制电路。图2-18Y—△降压起动控制电路电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器时间继电器控制Y—△降压起动通过图中三个接触器控制。电路的工作原理为：按下起动按钮SB1，KM1、KM3得电吸合，电动机星形起动，同时KT也得电，经延时后时间继电器KT延时断开常闭触头断开，使得KM3断电，KT延时闭合常开触头闭合，使得KM2得电闭合并自锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。主电路控制电路2.4.3自耦变压器降压起动控制电路2.4三相交流电机的降压起动控制正常运行接触器变压器电源接触器变压器星形接触器起动按钮停止按钮中间继电器主电路控制电路自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。待电动机起动后，再将自耦变压器脱离，使电动机在全压下正常运行。如图2-19为时间继电器控制的自耦变压器降压起动。图2-19自耦变压器降压启动控制电路2.5三相异步电动机电气制动控制

停机制动类型：常用的电气制动：反接制动能耗制动电磁机械制动：电磁铁操纵机械进行制动电气制动：电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动三相异步电动机从切断电源到完全停止旋转，由于惯性，总要经过一段时间，这往往不能适应某些生产机械工艺的要求，如卷扬机、机床设备等，无论是从提高生产效率，还是从安全及工艺要求等方面考虑，都要求能对电动机进行制动控制，即能迅速使电动机停机、定位。三相异步电动机的制动方法一般有两大类，机械制动和电气制动。2.5.1反接制动控制电路2.5三相异步电动机电气制动控制图2-20反接制动控制电路原理：要求：改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防止反向再起动。

关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。

速度继电器2.5.2能耗制动控制2.5三相异步电动机电气制动控制图2-21单向能耗制动的控制电路能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，给定子绕组加一直流电源，以产生静止磁场，起阻止旋转的作用，达到制动的目的。图2-21为单向能耗制动的控制电路。整流变压器桥式整流电路单向运行接触器能耗制动接触器2.6三相异步电动机的调速控制电路转速表达式：调速方法：改变电源频率f

改变转差率s

改变磁极对数p在工业生产中，根据控制设备的工艺要求，经常需要调整电动机的转速。改变电源频率f来调整电动机转速称为变频调速。改变异步电动机磁极对数来调整电动机转速称为变极调速，它是通过改变定子绕组连接方式来实现的，一般适用于鼠笼式异步电动机。改变转差率调速是通过调节定子电压、改变转子电路中的电阻以及采用串级调速来实现的。这里主要介绍变极调速原理和控制电路。2.6.1变极调速原理2.6三相异步电动机的调速控制电路变极调速是通过接触器触头改变电动机绕组的外部接线方式，改变电动机的极对数从而达到调速目的的。变极式电动机的接线方式：△-YY连接U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1低速－△接法U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1高速－YY接法悬空不接Y点电源相序反接2.6.1变极调速原理图2-23双速异步电动机变极调速控制电路图如图2-23为三相鼠笼电动机的变极调速控制电路图。SA低速：KM1，控制电动机低速SA高速：KM2、KM3，控制电动机高速SA低速，KM1吸合，电动机△连接低速运行。SA高速，KM1断电，时间继电器KT首先通电，其瞬动动合触点闭合，接触器KM1线圈通电，主触点闭合，将电动机接成三角形作低速起动；经过一段时间延时后，KT的延时断开动断触点断开，KM1线圈断电，其触点复位。而KT的延时闭合动合触点闭合，使KM2的线圈通电，KM2的主触点闭合，同时通过KM2的动合辅助触点闭合使KM3线圈通电，将U1、V1、W1连在一起，使电动机以双星形接线高速运行。工作原理：2.6三相异步电动机的调速控制电路谢谢！电气控制与PLC控制基础理论典型机床电气控制电路第三章3.1机床电气控制线路分析基础电气控制线路是电气控制系统各种技术资料的核心。分析的具体内容和要求主要包括以下几个方面：1．阅读设备说明书设备说明书由机械（包括液压部分）与电气两部分组成。在分析时首先要阅读这两部分说明书，了解设备的结构，工作原理和使用操作说明。2．分析机床电气控制线路电气原理图最常用的分析方法是查线法，即一某一电器元件的线圈为对象，从电源开始，由上而下，从左到右，逐一分析其接通和断开的关系，并区分主令信号、连锁条件、保护环节等。机床电气原理图一般由主电路、控制电路、辅助电路等几部分组成。具体分析步骤：先机后电原则；先主回路后辅助回路的原则；化整为零的原则；综合分析的原则。3.1机床电气控制线路分析基础分析主电路

分析控制电路

分析辅助电路

分析联锁保护

总体检查电气控制电路的分析步骤:3.1机床电气控制线路分析基础（1）分析主电路阅读主电路时，关键是先了解主电路中有哪些用电设备及所起的作用，由哪些电器来控制，采取哪些保护措施，控制内容包括起动、方向控制、调速和制动等。（2）分析控制电路阅读控制电路时，应能根据主电路中接触器的主触点编号，很快找到相应的线圈及控制电路，依次分析出电路的控制功能，利用前面学过的基本环节的知识，按功能不同划分成若干局部控制线路来进行分析。从简单到复杂，从局部到整体，最后进行综合分析，就可以全面读懂控制电路。（3）分析辅助电路辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，他们大都由控制电路中的元件来控制的。阅读照明电路时，查看变压器的变比、灯泡的额定电压。（4）分析联锁与保护环节机床对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动和控制方案以外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。3.2普通车床的电气控制车床在机械加工中应用最为广泛，约占切削机床总数的25%~50%。普通车床可以用来加工工件的外圆、內圆、断面和螺纹等，并可以装上钻头或铰刀等进行钻孔和铰孔等项加工。下面以C6140普通车床为例进行分析。1.主轴箱

2.溜板及刀架

3.尾座

4.丝杠

5.光杠

6.右床腿

7.溜板箱

8床身9.左床腿

-10.进给箱图3-1

CA6140卧式车床外形结构图1.主要结构：

图3-1为CA6140卧式车床的外形图，主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、溜板及刀架、尾座、光杠和丝杠等几部分组成。3.2.1

CA6140车床的主要结构、运动形式：3.2普通车床的电气控制2.运动形式：切削时，主运动是工件做旋转运动，而刀具做直线运动，电动机的动力由三角皮带通过主轴变速箱传递给主轴。变换主轴变速箱外的手柄位置，可以改变主轴转速。主轴通过卡盘带动工件做旋转运动。主轴一般只要求单方向旋转，只有在车削螺纹时才需要反转来退刀。它是用操纵手柄通过机械的方法来改变主轴旋转方向的。由于进给运动消耗的功率很小，所以也由主轴电动机拖动，不再另加单独电动机拖动。进给几个方向的快速移动，由快速电动机拖动。车削加工时，刀具的温度往往很高，为此要配备冷却泵及电动机。3.2普通车床的电气控制3.2.2CA6140车床电力拖动特点及控制要求图3-2是CA6140车床的电气原理图。该机床主电路有3台控制电机。图3-2

CA6140车床的电气原理图主电路3.2普通车床的电气控制3.2.3CA6140车床电力拖动特点及控制要求一、主电机M1，完成主轴主运动和刀具的纵向和横向进给运动的驱动。该电动机为不调速的笼型感应电动机，主轴采用机械变速，正反向运动采用机械换向机构。二、冷却泵电动机M3，加工时提供冷却液，以防止刀具和工件的温升过高。三、快速移动电动机M2，为刀架快速移动电动机，可根据使用需要，随时手动控制启动或停止。电动机均采用全压直接启动，皆为接触器控制的单向运行控制电路。三相交流电源通过低压断路器QS引入，接触器KM1的主触头控制M1的启动和停止。接触器KM3的主触头控制M2的启动和停止。接触器KM2的主触头控制M3的启动和停止。KM1由按钮SB1、SB2控制，KM3由SB3进行点动控制。KM2由开关SA1控制。主轴正反向运行由摩擦离合器实现。M1、M3为连续运动的电动机，分别利用热继电器FR1、FR2作过载保护；M2为短时工作电动机。因此未设过载保护。熔断器FU1~FU5分别对主电路、控制电路和辅助电路实行短路保护。3.2普通车床的电气控制3.2.3CA6140电气控制线路的分析图3-2

CA6140车床的电气原理图控制电路的电源为变压器TC二次侧输出220V电压。控制电路3.2普通车床的电气控制3.2.3CA6140电气控制线路的分析（1）主轴电动机的控制：采用了具有过载保护全压启动控制的典型环节。按下启动按钮SB2，接触器KM1得电吸合，其辅助动合触头KM1（5-6）闭合自锁，KM1的主触头闭合，主轴电动机M1启动；同时其辅助动合触头KM1（7-9）闭合。作为KM2得电的先决条件。按下停止按钮SB1，接触器KM1失电释放，电动机M1停转。主轴电动机控制线路:起-保-停控制电路SB2:主轴起动SB1:主轴停止KM1:自锁触头3.2普通车床的电气控制3.2.3CA6140电气控制线路的分析（2）冷却泵电动机M3的控制：采用两台电动机M1、M3顺序联锁控制的典型环节，以满足生产要求，使主轴电动机启动后，冷却泵电动机才能启动；当主轴电动机停止运行时，冷却泵电动机也自动停止运行。主轴电动机M1启动后，即在接触器KM1得电吸合的情况下，其辅助动合触头KM1闭合，因此合上开关SA1，使接触器KM2线圈得电吸合，冷却泵电动机M3才能启动。（3）刀架快速移动电动机M3的控制

采用点动控制。按下按钮SB3，KM3得电吸合，其主触头闭合，对M3电动机实施点动控制。电动机M3经传动系统，驱动溜板带动刀架快速移动。松开SB3，KM3失电释放，电动机M3停转。冷却泵电机控制线路：顺序起动控制顺序起动环节:KM1先得电，KM2才能得电刀架快速移动控制3.3摇臂钻床的电气控制钻床是一种孔加工设备，可用来钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床有立式钻床、台式钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。摇臂钻床实物图摇臂钻床工作时的状态3.3摇臂钻床的电气控制下面以Z37摇臂钻床为例进行分析。（1）主要结构：

图3-3是Z37摇臂钻床的外形图。它主要由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。内立柱固定在底座上，在它外面套着空心的外立柱。主轴箱是一个复合的部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给的全部变速和操纵机构。摇臂紧固在外立柱上，主轴箱紧固在摇臂导轨上。3.3.1Z37摇臂钻床的主要结构及运动形式图3-3

Z37摇臂钻床外形结构图3.3摇臂钻床的电气控制（2）运动形式：主运动：主轴带动钻头的旋转运动；进给运动：主轴的轴向进给。外立柱、摇臂和主轴箱的辅助运动，它们都有夹紧装置和固定位置。摇臂的升降及夹紧放松由一台异步电动机拖动，摇臂的回转和主轴箱的径向移动采用手动，立柱的夹紧松开由一台电动机拖动一台齿轮泵来供给夹紧装置所用的压力油来实现，同时通过电气联锁来实现主轴箱的夹紧与放松。摇臂钻床的主轴旋转和摇臂升降不允许同时进行，以保证安全生产。进给运动主运动3.3摇臂钻床的电气控制

3.3.2Z37钻床电力拖动特点及控制要求图3-4为Z37的电气原理图。图3-4

Z37型号摇臂钻床电气原理图3.3摇臂钻床的电气控制

3.3.2Z37钻床电力拖动特点及控制要求（1）由于摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，使用多电机拖动。主轴电动机M2，主轴的正反转一般通过双向片式摩擦离合器来实现摇臂的升降和立柱的夹紧放松由电动机M3和M4拖动，要求双向旋转。冷却泵用电动机M1拖动。（2）钻床的各种工作状态都是通过十字开关SA操作的，为防止十字开关手柄停在任何工作位置时，因接通电源而产生误动作，本控制电路设有零电压保护环节。（3）摇臂的升降要求有限位保护。（4）摇臂的夹紧与放松是由机械和电气联合控制。外立柱和主轴箱的夹紧与放松是由电动机配合液压装置来完成的。（5）钻削加工时，需要对刀具及工件进行冷却。由电动机M1拖动冷却泵输送冷却液。3.3摇臂钻床的电气控制3.3.3Z37钻床电气控制线路分析（1）主电路分析：Z37摇臂钻床共有四台三相异步电动机。其中主轴电动机M2由接触器KM1控制，热继电器FR作过载保护，主轴的正、反向控制是由双向片式摩擦离合器来实现的。摇臂升降电动机M3由接触器KM2、KM3控制，FU2作短路保护。立柱松紧电动机M4由接触器KM4和KM5控制，FU3作短路保护。冷却泵电动机M1是由组合开关SA1控制的，FU1作短路保护。3.3摇臂钻床的电气控制（2）控制电路分析：控制电路的电源由控制变压器TC提供220V电压。Z37摇臂钻床控制电路采用十字开关SA操作，十字开关由十字手柄和四个微动开关组成。根据工作需要，可将操作手柄分别扳在孔槽内五个不同位置上即左、右、上、下和中间位置。手柄处在各个工作位置时的工作情况见表3-1。为防止突然停电又恢复供电而造成的危险，电路设有零压保护环节。零压保护是由中间继电器KA和十字开关SA来实现的。在进行钻床控制时，首先将十字开关SA扳到左边位置，SA（2-3）（图中绿色部分）触头闭合，中间继电器KA获电吸合并自锁，为控制电路接通做准备。表3-1

十字开关操作说明手柄位置接通微动开关的触头工作情况上SA（4-6）KM2吸合，摇臂上升下SA（4-9）KM3吸合，摇臂下降左SA（3-4）KA获电并自锁右SA（4-5）KM1获电，主轴旋转中均不通控制电路断电十字开关SA（2-3）KA自锁3.3摇臂钻床的电气控制1.主轴电动机M2的控制首先将十字开关SA扳到右侧“主轴工作”，接触器KM1吸合，主轴电动机M2启动。将开关SA扳到中间位置，KM1释放、主轴电机停止。3.3摇臂钻床的电气控制2.摇臂升降的控制（1）摇臂上升a.将十字开关SA扳到上侧“摇臂上升”，KM2吸合，电动机M3正转（此时是摇臂松开的过程）（图中红色）。b.然后将行程开关SQ3-2“压合”（模拟摇臂上升时，摇臂松开到位），此时摇臂开始上升（图中绿色）。c.将十字开关SA扳到中间位置(上升到指定位置)，KM2释放，KM3吸合，电动机M3反转（模拟的是摇臂夹紧过程）（图中蓝色）。d.将SQ3-2旋到中间的“正常”位置（模拟摇臂夹紧到位状态），KM3释放，电动机M3停止，完成摇臂上升过程。在上升过程中，如果发生故障，导致不能停机，碰到上限位SQ1时，会立即停止上升。3.3摇臂钻床的电气控制

（2）摇臂下降a.将十字开关SA扳到下侧“摇臂下降”，KM3吸合，电动机M3反转（此时是摇臂松开的过程）(图中红色表示）。b.将行程开关SQ3-1“压合”（模拟摇臂下降时，摇臂松开到位），此时摇臂开始下降（图中蓝色表示）。c.将十字开关SA扳到中间位置(下降到指定位置)，KM3释放，KM2吸合，电动机M3正转（模拟的是摇臂夹紧过程）（图中绿色表示）。d.将SQ3-1旋到中间的“正常“位置（模拟摇臂夹紧到位状态），KM2释放，电动机M3停止，完成摇臂下降过程。在下降过程中，如果发生故障，导致不能停机，碰到下限位SQ2时，会立即停止下降。3.3摇臂钻床的电气控制3.立柱松紧控制(1)立柱松开：按下SB1，KM4吸合，立柱松紧电机M4正转（图中红色过程）。松开SB1，KM4释放，电动机M4停止。(2)立柱夹紧：按下SB2，KM5吸合，立柱松紧电机M4反转（图中绿色过程）。松开SB2，电动机M4停止。3.3摇臂钻床的电气控制4.冷却泵操作将开关SA1旋到“启动”位置，冷却泵电动机M1转动（图中红色过程）。将开关SA1旋到“停止”位置，电动机M1停止。5.照明电路分析：照明电路的电源也是由变压器TC将380V的交流电压降为12V安全电压来提供（图中绿色过程）。照明灯EL由开关SA2控制，由熔断器FU5作短路保护。3.4万能铣床的电气控制铣床在机床设备中占有很大的比重，在数量上仅次于车床，可用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿轮和螺旋面，装上圆工作台，可铣切凸轮和弧形槽。铣床的种类很多，有卧式铣床、立式铣床、龙门铣床和各种专用铣床等。卧式铣床立式铣床龙门铣床3.4万能铣床的电气控制下面以X62W万能铣床为例进行分析（X62W是卧式万能铣床）。1.主要结构：

由床身、主轴、刀杆、悬梁、纵向工作台、回转台、横向工作台和升降台等几部分组成，如图3-5所示。床身固定在底座上，内装主轴电动机及传动、变速机构；床身顶部有水平导轨；刀杆装在悬梁上；升降台可沿床身上的垂直导轨上下移动；横向工作台安装在升降台的水平导轨上；纵向工作台安装在回转台上。该铣床还可以通过安装圆工作台以扩大铣削能力。3.4.1X62W万能铣床的主要结构及运动形式1.床身2.电动机3.主轴变速机构4.主轴5.悬梁6.刀杆7.吊架（毂架）8.纵向工作台9.回转台10.横向工作台11.升降台图3-5

X62W万能铣床外形结构图3.4万能铣床的电气控制2.运动形式主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动床身内部的变速机构，当变速机构中的一个双联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。进给运动：加工中纵向工作台和横向工作台带动工件的移动或圆工作台（可配附件）的旋转运动。各工作台的移动是由进给电动机驱动，它通过机械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动，即：纵向工作台面能直接在回转台的导轨上作纵向（左、右）移动；回转台和纵向工作台在横向工作台上横向（前、后）移动；横向工作台连同回转台和纵向工作台一起随升降台作垂直（上、下）移动。辅助运动：通过工作台系统带动六个方向的快速移动以及悬梁、刀杆的移动。3.4万能铣床的电气控制3.4.2X62W型万能铣床电力拖动特点及控制要求（1）机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。（2）由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。

（铣床在变速换挡时，主轴需要‘点动一下’（又称‘冲动控制’）——即让电动机短暂通电转动一小角度，这样变速齿轮才能顺利啮合，避免齿轮顶齿或打坏。瞬时冲动要求通过控制电路让电动机短时通电，然后立即断电，该操作由专门的"冲动控制"电路自动完成。）（3）工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。（4）冷却泵电动机只要求正转。

（5）进给电动机与主轴电动机需实现两台电动机的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。3.4万能铣床的电气控制3.4.3X62W型万能铣床电气控制线路分析图3-6

X62W万能铣床电气控