机床电气与PLC应用技术

第1章低压电器1.1概述1.2手控电器1.3接触器1.4熔断器1.5继电器1.6主令电器1.7低压断路器下一页返回1.1概述1.1.1低压电器分类低压电器种类繁多，分类方法有很多种。1.按动作方式分类手控电器:依靠外力(如人工)直接操作来进行切换的电器，如刀开关、按钮开关等。自控电器:依靠指令或物理量(如电流、电压、时间、速度等)的变化自动动作的电器，如接触器、继电器等。2.按用途分类低压控制电器:主要在低压配电系统及动力设备中起控制作用，如刀开关、低压断路器等。下一页返回1.1概述低压保护电器:主要在低压配电系统及动力设备中起保护作用，如熔断器、热继电器。3.按工作原理分类电磁式电器:依据电磁感应原理来工作的电器，例如交直流接触器、各种电磁式继电器等。非电量控制电器: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，例如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。除此之外还有按种类、执行机能等方式分类的电器。上一页下一页返回1.1概述1.1.2低压电器发展方向近年来，低压电器行业持续快速发展，低压电器行业的市场容量与机床控制及电力事业的发展是紧密相连的，国内电网建设的飞速发展，为低压电器行业发展带来广阔的空间。专家认为，中国已经成为低压电器的生产大国，并且成为出口大国。高端产品的研发仍将是今后行业的主攻方向。按照“十二五”期间新增机电、发电设备所需要的相应配电设备，以及现有设备更换与维修的需要，预计万能式断路器、塑料外壳式断路器、小型断路器、交流接触器、热继电器、漏电断路器等产品的需求量将达到2亿台以上。上一页下一页返回1.1概述随着国内电力建设水平的提高，以及低压电器生产技术的不断发展，以智能化、可通信为主要特征的新一代低压电器将成为高档产品。目前，国产中、低档低压电器基本上占据了国内绝大部分市场，但国产高档低压电器除个别产品可与国外同类产品平分秋色外，大部分产品的国内市场占有率仍然很低，国内市场对高档低压电器的需求仍然依靠进口来满足。低压电器在发展趋势上呈现以下几大特点。(1)高性能。额定短路分断能力Icu与额定短时耐受电流Ics进一步提高，并实现Icu=Ics，如施耐德公司的MT系列产品，其运行短路分断和极限短路分断能力最高可达到150kA。上一页下一页返回1.1概述(2)高可靠性。产品除要求较高的性能指标外，又可做到不降容使用，可以满容量长期使用而不会发生过热，从而实现安全运行。(3)电子化。现代化企业已经采用PC控制系统代替由电气一机械元件组成的系统，已是机械电气控制系统的主流。该系统要求电器产品具有高可靠性、高抗干扰性，还要求触点能可靠接通低电压、弱电流，触头断开时的电弧不能干扰电子电路的正常运行。(4)智能化。随着专用集成电路和高性能的微处理器的出现，断路器实现了脱扣器的智能化，使断路器的保护功能大大加强，可实现过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地、欠压保护等功能，还可以在断路器上显示电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等系统运行参数，并可以避免高次谐波的影响而发生误动作。上一页下一页返回1.1概述(5)现场总线技术。低压电器新一代产品实现了可通信、网络化，能与多种开放式的现场总线连接，进行双向通信，实现电器产品的遥控、遥信、遥测、遥调功能。现场总线技术的应用，不仅能对配电质量进行监控，减少损耗。而且，现场总线技术能对同一区域电网中多台断路器实现区域连锁，实现配电保护的自动化，进一步提高配电系统的可靠性。工业现场总线领域使用的总线有Profibus,Modbus,DeviceNet等，其中Modbus与Profibus的影响较大。(6)模块化、组合化。将不同功能的模块按不同的需求组合成模块化组合电器，是当今低压电器行业的发展方向。上一页下一页返回1.1概述1.1.3电磁式低压电器基础知识电磁机构是电磁式电器的感测部分，它的主要作用是将电磁能转换为机械带动触点动作，从而实现接通或分断电路。电磁机构由吸引线圈、铁芯、衔铁等几部分组成。1.常用的磁路结构常用的磁路结构如图1-1所示，它可分为3种形式。衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯，如图1-1(a)所示。这种形式的磁路结构广泛应用于直流电路中。衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，如图1-1(b)所示。其铁芯形状有E形和U形两种。此种结构多用于触点容量较大的交流电器中。上一页下一页返回1.1概述v衔铁直线运动的双E形直动式铁芯，如图1-1(c)所示。它多用于交流接触器、继电器中。电磁式电器分为直流与交流两大类，都是利用电磁铁的原理制成。通常直流电磁铁的铁芯是用整块钢材或工程纯铁制成，而交流电磁铁的铁芯则是用硅钢片叠铆而成。2.吸引线圈吸引线圈的作用是将电能转换为磁场能，按通入电流种类不同，可分为直流线圈和交流线圈。对于直流电磁铁，由于其铁芯不发热，只有线圈发热，所以直流电磁铁的吸引线圈做成高而薄的瘦长形，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。上一页下一页返回1.1概述对于交流电磁铁，由于其铁芯存在磁滞和涡流损耗，这使得线圈和铁芯都会发热，所以交流电磁铁的吸引线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离，并将线圈制成短而厚的矮胖形，有利于铁芯和线圈的散热。3.交流电磁铁的短路环交流电磁铁磁通是交变的，当磁通过零时，电磁铁的吸力也为零，吸合后的衔铁在反力弹簧的作用力下将被拉开;磁通过零后电磁吸力又增大，当吸力大于弹簧反力时，衔铁又吸合。这样反复动作，使衔铁产生强烈振动和噪声，甚至使铁芯松散。因此交流电磁铁铁芯端面上都安装一个铜的短路环。短路环包围铁芯端面约2/3的面积，如图1-2(a)所示。短路环把铁芯中的磁通分为两部分，即不穿过短路环的上一页下一页返回1.1概述和穿过短路环的，且滞后，使合成吸力始终大于反作用力，从而消除振动和噪声，其作用力如图1-2(b)所示。4.触点系统和灭弧装置1)触点系统触点系统是低压电器的执行部件，用来实现电路的接通和断开。触头通常用铜制成，但铜制触头表面易产生氧化膜，使触头的接通电阻增大而引起触头过热，影响电器的使用寿命。而银的氧化膜电阻率与纯银相似，因此有些小容量电器的触头采用银制材料。触头按其形状不同可分为桥式触头和指形触头。桥式触头如图1-3(a)、(b)所示，两个触头串于同一条电路中，电路的通断由两个触头共同完成。指形触头如图1-3(c)所示，接触区位于一条直线上。上一页下一页返回1.1概述触头按其接触形式不同可分为点接触、面接触和线接触3种。点接触由两个半球形触头或一个半球与一个平面形触头构成，它常用于小电流且触点压力小的电器中，如继电器触头和接触器的辅助触头。面接触是由两个平面形的触头相结合，接触面大，允许通过较大的电流，因此多用于大容量接触器的主触头。线接触的接触区是一条线，触头在接通和断开过程中滚动摩擦，以利于去掉触头表面的氧化膜，保证触头的良好接触，因此多用于中容量电器中。2)灭弧方法产生电弧的条件:在大气中断开电路时，如果被断开电路的电流超过某一数值，断开后加在触点间隙两端电压超过某一数值(在12—20V)时，则触点间隙中就会产生电弧。电弧产生后，一方面使电路仍旧上一页下一页返回1.1概述保持导通状态，延迟了电路的断开;另一方面会烧损触点，缩短电器的使用寿命。所以不少电器采取了灭弧措施。在交流接触器中常用电动力灭弧和栅片灭弧。(1)电动力灭弧:在桥式结构双断口触头系统中，当触头打开时，在断口处产生电弧，如图1-4所示。电弧电流在两电弧之间产生相应的磁场。根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电弧向外运动并拉长，使它迅速穿越冷却介质而加快电弧冷却并熄灭。这种灭弧方法简单，无需专门的灭弧装置，但效果较差，一般多用于小功率的电器中。(2)栅片灭弧:其灭弧栅一般由多片镀铜薄钢片(称为栅片)组成，它们位于电器触头上方的灭弧栅内，彼此之间互相绝缘，其示意图如图1-5所示。上一页下一页返回1.1概述当触头分断电路时，在触头之间产生电弧，产生的电弧在电动力作用下被推人灭弧栅内，当电弧进入栅片后被分割成一段段串联的短弧。这时每相邻两片灭弧栅片可以看做一对电极，且每对栅片间的电压都不足以达到电弧燃烧电压，栅片同时还吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而熄灭。由于栅片灭弧装置的灭弧效果在交流时要比直流时强得多，故在交流电器中常采用。上一页返回1.2手控电器1.2.1刀开关刀开关是结构最简单、应用最广泛的一种手动电器，它由操作手柄、刀片(刀开关本体)和刀座(静触点)组成，依靠手动来实现触刀插入静插座或脱离静插座。刀开关按极数可分为单极、双极和三极。刀片下面装有熔封，起保护作用。主要用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离，此时又称为“隔离开关”。1.胶盖闸刀开关图1-6所示为HK系列瓷底胶盖和闸刀开关结构图，由刀开关熔封组成。操作人员不会触及带电部分，并且分断电路时产生的电弧也不会飞出胶盖外面而灼伤操作人员。适用于额定电压为交流380V或直流下一页返回1.2手控电器440V、额定电流不超过60A的电器装置中，不频繁地切断或接通负载电路，起短路保护作用。安装时，应注意事项:电源线应与静触点相连，负载与刀片和熔LPL一侧相连，这样安装，当断开电源时，刀片不带电;合闸状态下手柄应该向上，不得平装和倒装，防止因重力作用自动下降而引起误合闸，造成人身安全事故。选用刀开关主要选择其额定电压和额定电流，数值要与所控制电路的电压与电流相符合。2.封闭式负荷开关封闭式负荷开关俗称铁壳开关，是由刀开关和熔断器结合的组合开关，常用的HH系列结构外形如图1-7所示。三把闸刀固定在一根绝缘轴上，由手柄操作。操作机构装有机械联锁，使盖子打开时手柄不能上一页下一页返回1.2手控电器打开，以保证操作安全。操作机构中，在手柄转轴与底座间装有速动弹簧，使刀开关的接通与断开速度与手柄操作速度无关，这样有利于迅速灭弧。铁壳开关适用于各种配电设备中，供手动不频繁地接通和分断负载电路，并可控制交流异步电动机的不频繁直接启动及停止，具有短路保护功能。使用铁壳开关时，外壳应可靠接地，防止意外漏电造成触电事故。3.刀开关的型号含义刀开关的型号含义和电气符号如图1-8所示。上一页下一页返回1.2手控电器1.2.2转换开关转换开关又称为组合开关，是一种特殊的刀开关，它的刀片为转动式，操作比较灵活，它的动触头(刀片)和静触头装在封闭的绝缘件内，采用叠装式结构，其层数由动触头数量决定，动触头装在操作手柄的转轴上，随转轴旋转而改变各对触头的通断状态。组合开关的外形、内部结构及符号如图1-9所示。转换开关常用于电气设备中不频繁地通断电路、换接电源和负载，以及小功率电动机不频繁正反转及星形三角形降压启动等。用转换开关控制7kW以上电动机的启动和停止，该转换开关额定电流应为电动机额定电流的3倍。上一页下一页返回1.2手控电器用转换开关接通电源，另由接触器控制电动机时，转换开关的额定电流可稍大于电动机的额定电流。组合开关的主要参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A,25A,60A等。常用产品有HZ5,HZ10系列，新型组合开关HZ15等系列。上一页返回1.3接触器1.3.1交流接触器1.交流接触器的结构交流接触器的外形及主要结构如图1-10所示。1)交流接触器的电磁系统交流接触器电磁系统用来控制触点的闭合与分断，包括线圈、动铁芯(衔铁)和静铁芯。线圈由绝缘铜线绕制而成，一般制成粗而短的圆筒形，并与铁芯之间有一定的间隙，以免与铁芯直接接触而受热烧坏。铁芯由硅钢叠压而成，以减少铁芯中的涡流损耗，避免铁芯过热。在铁芯上装有短路环，以减少交流接触器吸合时产生的振动和噪声，故又称减振环。

下一页返回1.3接触器2)触点系统触点系统分主触点和辅助触点，用来直接接通和分断交流主电路和控制电路。主触点用以通断电流较大的主电路，体积较大，一般有三对动合触点;辅助触点用以通断电流较小的控制电路，体积较小，有动合和动断两种触点。触点用导电性能较好的紫铜制成，并在接触部分镶上银或银合金块，以减小接触电阻。3)灭弧装置灭弧装置触点用来迅速灭主触点在分断电路时所产生的电弧，保护触点不受电弧灼伤，并使分断时间缩短。容量10A以上的接触器都有灭弧装置。对于小容量的接触器，常采用双断口桥形触点，以利于灭上一页下一页返回1.3接触器弧，其上有陶土灭弧罩;对于大容量的接触器常采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧结构。4)其他结构其他部件包括反作用力弹簧、触点压力弹簧、转动机构和接线柱等，反作用力弹簧的作用是当吸引线圈断电时，迅速使主触点和动合辅助触点断开;触点压力弹簧的作用是增加动、静触点之间的压力，增大接触面积以降低接触电阻，避免触点由于接触不良而过热灼伤，并有减振的作用。2.工作原理当线圈通入电流后，在铁芯中形成强磁场，动铁芯受到电磁力的作用，便吸向静铁芯。但动铁芯的运动受反作用力弹簧阻力，故只有当上一页下一页返回1.3接触器电磁力大于弹簧反作用力时，动铁芯才能被静铁芯吸住。动铁芯吸下时，带动动触点与静触点接触，从而使被控电路接通。当线圈断电后，动铁芯在反力弹簧作用下迅速离开静铁芯，从而使动、静触点也分离，断开被控电路。常用交流接触器产品，国内有CJ10,CJ12,CJ10X,CJ20,CJX1等系列;引进国外技术生产的有B系列、3TB,3TD等。上一页下一页返回1.3接触器1.3.2直流接触器直流接触器与交流接触器在结构与工作原理上基本相同，在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。但也有不同之处，其铁芯通以直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以其不发热。为方便加工，铁芯由整块软钢制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒形，与铁芯直接接触，易于散热。直流接触灭弧较困难，一般采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。常用的直流接触器有CZ0,CZ18等系列。上一页下一页返回1.3接触器1.3.3交流接触器型号含义、文字符号及主要技术指标1.接触器的型号含义、图形符号及文字符号接触器的型号含义、图形符号及文字符号如图1-11所示。2.接触器的主要技术参数(1)额定电压:指主触头上的额定电压。一般情况下，交流接触器有127V,220V,380V,500V等档次;直流接触器有110V,220V,440V,660V等档次。如对于某负载是380V的三相感应电动机，则应选380V的交流接触器。上一页下一页返回1.3接触器(2)额定电流:指主触头的额定电流，常用的电流等级有两种。交流接触器有5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,250A,400A,600A;直流接触器有:25A,40A,60A,100A,250A,400A,600A(3)线圈的额定电压:指控制回路的电源电压值大小，常用的电压等级有两种。交流线圈有36V,127V,220V,380V;直流线圈有24V,48V,220V、440V。(4)额定操作频率:指每小时允许的操作次数，一般为300次/小时、600次/小时、1200次/小时。上一页下一页返回1.3接触器(5)机械寿命和电气寿命:接触器的机械寿命一般可达数百万次以至千万次;电气寿命一般是机械寿命的5%-20%。(6)动作值:指接触器的吸合电压与释放电压。接触器的吸合电压大于线圈额定电压的85%时应可靠吸合，释放电压不高于线圈额定电压的70%。上一页下一页返回1.3接触器1.3.4接触器的选用常用的交流接触器有CJ10,J12,CJ10X,CJ20,CJX2,3TB,LC1等系列。常用的直流接触器有CZ0,CZ18,CZ21,CZ22等系列。选择接触器时，应从其工作条件出发，主要考虑下列几个因素。(1)根据被接触或分断的电流种类选择接触器的类型。一般控制交流负载应选用交流接触器;直流负载用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流吸收线圈的接触器。(2)根据被控电路中电流的大小和使用类别选择接触器的额定电流。主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。应当注意的是，接触器主触头的额定工作电流是在规定的条件下(额定上一页下一页返回1.3接触器工作电压、使用类别、操作频率等)能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也随之改变。(3)根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。(4)根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。吸引线圈的额定电压应与控制电路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠地吸合。上一页返回1.4熔断器1.4.1熔断器的结构和工作原理熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管组成，一般由熔点较低、电阻率较高的合金或铅、锌、铜、银、锡等金属材料制成丝状或片状。熔管由陶瓷或玻璃纤维等绝缘材料制成，在熔体熔断时还兼有灭弧作用。当电路正常工作时，熔断器允许通过一定大小的电流，熔体不熔化;当电路发生短路时，熔体中流过很大的故障电流，电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔化，自动切断电路，从而达到保护的目的。每一个熔体都有额定电流值In，熔体允许长期通过额定电流而不熔断。通过熔体的电流与熔断时间的关系具有反时限特性，称为熔断器的保护特性，如图1-12所示。具体关系见表1-1所示。下一页返回1.4熔断器1.4.2熔断器的分类熔断器的类型很多，常见的有插入式熔断器、螺旋式熔断器、器、快速熔断器、自复位式熔断器等。1.插入式熔断器插入式熔断器又称瓷插式熔断器，常用的插入式熔断器有封闭管式熔断RCIA系列，如图1-13(a)所示。它由瓷盖、瓷座、触头和熔丝四部分组成。插入式熔断器具有结构简单、价廉、外形小、更换熔丝方便等优点，因此广泛地应用于中、小容量的控制系统中。上一页下一页返回1.4熔断器2.螺旋式熔断器常用的螺旋式熔断器是RLS和RL6系列，如RL6一25(8021),RL6一25(8022)等。它由瓷座、瓷帽和熔体组成，见图1一13(b)所示。熔体是一个瓷管，内装石英砂和熔}}r，熔}}r的两端焊接在熔体两端的导电金属端盖上，其上端盖中有一个标有颜色的熔断指示器。当熔体熔断时，熔断指示器会透过此盖上的玻璃孔弹出脱落，熔断器熔断后只要更换熔体即可。3.封闭管式熔断器封闭管式熔断器分为有填料式和无填料式两类，如图1-13(c)所示。有填料管式熔断器是一种分断能力较大的熔断器，主要用于要求分断较大电流的场合。常用的型号有RT12,RT15,RT15,RT17等上一页下一页返回1.4熔断器系列。4.快速熔断器快速熔断器是半导体器件保护熔断器，通常半导体器件的过电流能力极低，它们只能在极短的时间(几毫秒至几十毫秒)内承受过电流。这样一般的熔断器不能起到保护作用，必须采用能迅速动作的快速熔断器。常用快速熔断器的型号有RS0,RS3,NGT系列等。5.自复位式熔断器自复位式熔断器是一种采用气体超导体或液态金属钠等作为熔体的一种限流元件。如图1-13(d)所示为采用金属钠作为熔体的自复位式熔断器结构图。在常温下钠的电阻很小，允许通过正常的工作电流。上一页下一页返回1.4熔断器当电路发生短路时，短路电流产生的高温使钠迅速气化，气态钠电阻很高，从而限制了短路电流。当故障消除时，温度下降，气态钠又变为固态钠自动恢复到原来的良好导电状态。自复位式熔断器的优点是不必更换熔体，能重复使用，能实现自动重合闸。常用的工业产品有RZ1系列等，用于交流380V、额定电流有100A,200A,400A和600A四个等级。上一页下一页返回1.4熔断器1.4.3熔断器的选择1.熔断器型号的含义与电气符号熔断器型号的含义与电气符号如图1-14所示。2.熔断器的选择在选择熔断器时，主要考虑以下几个技术参数。1)熔断器类型的选择其类型应根据线路的要求、使用场合和安装条件选择。2)熔断器额定电压的选择其额定电压应大于或等于所装熔体的额定电流。3)熔断器额定电流的选择其额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。

上一页下一页返回1.4熔断器4)熔体额定电流的选择(1)在保护电炉、照明线路等阻性负载时，所选择熔体的额定电流等于或稍大于被保护电路的电流。(2)在保护单台电动机线路时，考虑到电动机受启动电流的冲击，熔断器的额定电流应按式(1-1)计算，即式中IRN—为熔体的额定电流;IN—为电动机的额定电流。轻载启动或启动时间短时系数可取1.5，带重载启动或启动时间较长时，系数可取2.5。

上一页下一页返回1.4熔断器(3)保护多台电动机，熔断器的额定电流可按式(1-2)计算，即式中Istm—为最大容量电动机的启动电流;∑IN—为其他电动机的额定电流之和·(4)熔体极限分断能力的选择必须大于电路中可能出现的最大故障电流。

上一页下一页返回1.4熔断器5)极限分断能力极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数或时间常数的条件下，能分断的最大短路电流值。在电路中出现的最大电流值一般是指短路电值。所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。上一页返回1.5继电器继电器是根据一定的信号使其触头闭合或断开，从而实现对电气线路的控制或保护作用的一种自动电器。‘已的触点电流容量小，主要用来传递信号，不能接在主电路中，这是它和接触器的主要区别。继电器种类繁多，随着现代高科技的发展，应用越来越广泛，不断出现高性能、高可靠性、新结构的新型继电器。按用途分:有控制继电器和保护继电器。按动作原理分:有电磁式继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器等。按输入信号分:有电流、电压、时间、温度、速度和压力继电器等。按输出形式分:有无触点和有触点继电器等。下一页返回1.5继电器1.5.1电磁式继电器电磁式继电器工作原理和电磁式接触器相同，结构也相似，由电磁机构和触点系统组成，如图1-15所示。主要区别在于:继电器与接触器相比用于切换小电流的控制电路和保护电路，故继电器没有灭弧装置，也无主辅触点之分。而接触器是用来控制大电流电路的，其主触点上装有相应的灭弧装置。1.电磁式电压继电器电磁式电压继电器反映的是电压信号，使用时电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多、线径细、阻抗大。常用的有过电压、欠电压和零电压继电器。

上一页下一页返回1.5继电器过电压继电器用于线路的过电压保护，当被保护的电路电压正常工作时衔铁释放，当被保护电路电压达到过电压继电器的整定值(额定电压的110%-115%)时，衔铁吸合，触头机构动作，控制电路失电，从而保护电路。欠电压继电器用于电路的欠电压保护，当被保护电路电压正常时衔铁吸合;当被保护电路电压降至电压继电器的释放整定值时，衔铁释放，触头机构复位，控制接触器及时分断被保护电路，欠电压继电器在电路电压为额定电压的40%一70%时释放。零电压继电器用于电路的零电压保护，在电路电压降到额定值的5%-25%时释放。上一页下一页返回1.5继电器2.电磁式电流继电器电磁式电流继电器反映的是电流信号，使用时电流继电器与负载串联，其线圈匝数少、线径粗、阻抗小。常用的有欠电流继电器和过电流继电器。欠电流继电器整定在电路正常工作时衔铁是吸合的，对应动合触点吸合、动断触点断开。当电路中电流减小到某一值电流以下时，欠电流继电器衔铁释放使触头机构动作，控制电路失电，对电路起欠电流保护作用。欠电流继电器的吸引电流为线圈额定电流的30%-65%，释放电流为线圈额定电流的10%一20%。过电流继电器在电路正常工作时，过电流继电器不动作，当电路中电流超过某一整定值时，过电流继电器衔铁吸合使触头机构动作，上一页下一页返回1.5继电器控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路，对电路起过流保护作用。整定范围通常为1.1-4倍额定电流。3.电磁式中间继电器电磁式中间继电器实质是一种电压继电器，它触头数量多(多达8对)且容量较大，可以将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大(即增大触头容量)。常用在其他继电器的触头数量或触头容量不够时扩展触头的数量或触头容量，起到信号中转的作用。

上一页下一页返回1.5继电器电磁式中间继电器具有体积小、动作灵敏度高，并在10A以下电路中可代替接触器起控制作用。通常依据被控制电路的电压等级、触头的数日、种类及容量来选择中间继电器。目前国内常用的型号有JZ7,JZ8,JZ14,JZ15,,JZ17等系列。电磁式继电器的型号含义及电气符号如图1-16所示。上一页下一页返回1.5继电器1.5.2热继电器热继电器是利用电流热效应使电路断开的保护电器。主要在电动机遇到频繁启、停操作或运转过程中出现严重过载或断相时，都可能引起电动机定子绕组中的负载电流长时间超过额定工作电流，而熔断器的保护特性使得它可能暂时不会熔断，故必须采用过载保护。1.热继电器的工作原理热继电器的外形图及工作原理示意图如图1-17所示。热继电器的发热元件(电阻丝)绕在具有不同热膨胀系数的双金属片上，串接于电动机的主电路中，而动断触点则串联于电动机的控制电路中。电动机正常工作时相当于不起作用，而当出现过载时，电流超过额定电流，经一定时间后，发热元件的发热量增大，足以使双金属上一页下一页返回1.5继电器片发生较大弯曲变形，推动扣板，通过动作机构使动断触点断开，控制电路断开，接触器断电，主触点断开电源，电动机停转，从而达到过载保护的目的。热继电器的主要技术数据是整定电流。所谓整定电流是指长期通过发热元件而不动作的最大电流。电流超过整定电流20%时，热继电器应当在20min内动作;当过载电流超过整定电流的50%时，应当在2min内动作。超过的电流数值越大，则发生动作的时间越短。由于热惯性，热继电器不能作短路保护，而且电动机启动或短时过载时，热继电器不会动作，保证电动机的正常运行。2.热继电器型号含义热继电器型号含义和电气符号如图1-18所示。上一页下一页返回1.5继电器常用的热继电器有国内生产的JR0,JR10,JR16,JR16D,JR20等系列;引进国外技术生产的有3UA,T,LR1,KTD等系列产品。3.热继电器的选用原则热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的特性、负载性质、启动情况、工作环境等因素，具体应按以下几个方面来选择。(1)热继电器的型号及热元件的额定电流等级应根据电动机的额定电流来确定。热元件的额定电流一般按下式选取:上一页下一页返回1.5继电器式中IN—热元件额定电流大小;I’N—电动机的额定电流。(2)三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构形式的热继电器;星形联结的电动机可选用两相或三相结构热继电器。(3)双金属片式热继电器一般用于轻载或不频繁启动的过载保护。对于重载或频繁启动的电动机，应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度继电器来进行保护，不宜选用双金属片热继电器，因为电动机在运行过程中不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，所以电动机将得不到可靠的过载保护。上一页下一页返回1.5继电器1.5.3时间继电器时间继电器是按照所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。按工作原理分类有:电磁式、电动式、空气阻尼式和电子式等，如图1-19所示其外形图;按触点延时方式分通电延时型和断电延时型。1.空气阻尼式时间继电器空气阻尼式(又称气囊式)时间继电器是利用空气阻尼的原理工作的。它主要由电磁系统、工作触点、气室和传动机构四部分构成，结构如图1-20所示。常用的JS7-A系列空气阻尼式时间继电器有通电延时型和断电延时型两种类型。上一页下一页返回1.5继电器以图1-20(a)所示通电延时型为例介绍其工作原理。当吸引线圈1通电时，将动铁芯2吸下，使铁芯与活塞杆之间有一段距离，活塞杆在释放弹簧4的作用下向下移动。因伞形活塞5的表面固定有一层橡皮膜6，活塞下移时，在膜的上面造成空气稀薄的空间，而下方的压力加大，限制了活塞杆下移的速度，只能慢慢下移，当移动到一定位置时，杠杆11使延时触点10动作。可见，延时时间是从线圈通电开始到使延时触点10动作的一段时间。通过调节螺钉9改变进气孔8的大小，就可以改变延时时间的长短。线圈断电后，在复位弹簧12的作用下使橡皮膜6上升，空气经排气孔7被迅速排出，不产生延时作用，使触点瞬时复位。上一页下一页返回1.5继电器这类延时继电器称为通电延时型，它有两个延时触点:一个是延时断开的动断(常闭)触点;另一个是延时闭合的动合(常开)触点。还有两个瞬时动作触点:通电时微动瞬时开关13的动断触点瞬时断开，动合触点立即闭合。由于空气阻尼式(又称气囊式)时间继电器，延时范围较大(有0.4-60s和0.4-180s两种)，所以在机床电气控制线路中得到了广泛的应用。只要将空气阻尼式通电延时继电器的铁芯倒装，即将动铁芯置于静铁芯下面，便可得到断电延时的时间继电器，如图1-20(b)所示。时间继电器在电气控制电路中的符号如图1-21所示。上一页下一页返回1.5继电器2.晶体管时间继电器晶体管时间继电器也叫半导体时间继电器，常用的有阻容式时间继电器，因为具有体积小、延时范围大、精度高、寿命长、耐冲击等优点而得到了广泛应用。常用产品有JSJ系列、JSB系列、JS14系列、JS14S系列等。JSJ型晶体管时间继电器原理图如图1-22所示。有两个电源，主电源由变压器二次测的18V电压经整流、滤波而得到;辅助电源由变压器二次测的12V电源经整流、滤波得到。本电路利用RC电路电容器充电原理实现延时。工作原理为:当电源变压器接通，V1管导通、V2管截止，继电器KA不动作。两个电源分别向电容C充电，a点电位按指数规律上升。当a上一页下一页返回1.5继电器点电位高于b点电位时，V1管截止、V2管导通，V2管集电极电流流过KA的线圈，KA触点转换输出信号。图中KA的动断触点断开充电电路，动合触点闭合，使电容放电，为下一次作准备。调节电位器RP的值，就可改变延时长短。此电路延时范围可达到0.2-300s。3.时间继电器的选用时间继电器形式多样，各具特点，选择时应从以下几个方面考虑。(1)根据控制电路中对延时触点的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。上一页下一页返回1.5继电器(2)根据延时准确度要求和延时时间长短要求来选择。(3)根据使用场合、工作环境选择。对于电源电压波动大的场合可选用空气阻尼式或电动式时间继电器，电源频率不稳场合不宜选用电动式，环境温度变化大的场合不宜选用空气阻尼式和晶体管式时间继电器。随着电子技术的发展，电子式时间继电器、可编程时间继电器和数字式时间继电器已广泛应用。其定时精度更高，定时时间范围更宽，使用更方便。上一页返回1.6主令电器1.6.1按钮按钮是一种简单的手动开关，应用很普遍，通常用于发出操作信号，以接通和断开电动机及其他电气设备的控制电路，故它的额定电流较小。根据结构不同，按钮可分为动合按钮、动断按钮和带动断及动合触头为一体的复式按钮，如图1-23所示是复式按钮结构示意图。当用手按下按钮时，原来闭合的触点(常闭或动断触点)则断开，原来断开的触点(常开或动合触点)被闭合。当手松开后，由于弹簧张力的作用，触点恢复原状。

下一页返回1.6主令电器常见按钮型号有LA18,LA19,LA20,LA25等系列，其型号的含义与电气符号如图1-24所示。为标明各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色以示区别，其颜色有红、绿、黑、蓝、灰、自等。一般以红色表示“停止”和“急停”按钮，绿色表示“启动”按钮，黑色表示“点动”按钮，蓝色表示“复位”按钮，黑色、自色或灰色表示“启动”与“停止”交替动作的按钮。上一页下一页返回1.6主令电器1.6.2行程开关行程开关又叫限位开关，它是利用机械部件的位移来切换电路的自动电器。可以实现机械位移信号转换成电信号的功能，常用来做程序控制、自动循环拧制、定位、限位及终端保护。行程开关可分为机械式和电子式两种，其中机械式又有按钮式和滑轮式两种。1.机械式行程开关机械式行程开关外形、结构及符号如图1-25所示。上一页下一页返回1.6主令电器将行程开关安装在适当位置，当预装在生产机械运动部件上的撞块压下推杆1时，行程开关的动断触点3断开，动合触点4闭合。当撞块离开推杆1时，复位弹簧2将推杆和触点恢复原状。行程开关的型号含义与电气符号如图1-26所示。常用的行程开关有JLXK1,LX19,LXWS,LX32,3SE3(引进西门子技术生产，寿命长)等系列。2.电子式行程开关接近开关属于一种典型的电子式开关，既可作为行程控制和限位保护，又可作为非接触型的检测装置实现对零件尺寸、运行速度的检测等。具有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高及上一页下一页返回1.6主令电器适应恶劣的工作环境等特点。目前在工业生产等领域中已逐渐得到广泛应用。接近开关按工作原理分有高频振荡型、电容型、永久磁铁型和霍尔效应型等。高频振荡型应用最广，其电路形式多种多样，由振荡器、放大器和输出3个基本部分构成)其对应的图形符号如图1-27所示。基本的工作原理是:当金属物体进入高频振荡器的线圈磁场(称感应头)时，金属物体内部产生涡流损耗，吸收振荡器的能量，使振荡回路电阻增大，以致振荡减弱直至停振。振荡和停振两种状态经过晶体管放上一页下一页返回1.6主令电器大电路和输出电路处理后就能用来检测有无金属物体，开关就能输出相应的控制信号。图1-28所示是LJ2型晶体管式接近开关的原理图，第一级是一个电容三点式振荡器，由晶体管V1、振荡线圈L及电容C1,C2,C3组成。振荡器的输出加到晶体管V2的基极上，经过V2放大及二极管VD1,VD2构成的整流后的直流信号加到V3的基极，使V3导通。V4与V5组成施密特电路。上一页下一页返回1.6主令电器当没有金属物体接近振荡线圈L时，V4截止、V5导通，故V6截止，开关无信号输出。当有金属物体靠近开关感应头时，该物体产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱直至停止，此时VD1、VD2构成的整流电路无输出电压，V3截止，使施密特电路翻转，V4导通、V5截止，故V6导通，开关有信号输出。常用的系列产品有LJ2,LJ6,LXJ18,3SG和35G等系列。上一页下一页返回1.6主令电器1.6.3万能转换开关万能转换开关实际上是一种多挡位、多段式、控制多回路的组合开关，主要用于控制线路的转换及电气测量仪表的转换，也用于控制小容量异步电动机的启动、换相及变速。由于其转接电路多、用途广泛，故称为万能转换开关。万能转换开关如图1-29所示，主要由接触系统、操作手柄、转轴、凸轮机构、定位机构等部件组成，用螺栓组装成整体。其操作位置有2-12个，触点底座有1-10层，其中每层底座均可装三对触点，并由底座中间的凸轮进行控制。由于每层凸轮可以做成不同的形状，因此，当手柄转动到不同位置时，通过凸轮的作用，可使各以触点按所需要的规律接通和分断。常用的万能转换开关有LW5、LW6等系列。

上一页下一页返回1.6主令电器图1-29(b)所示为LW6系列万能转换开关中某一层的结构原理图。万能转换开关的各挡位通断状况有两种表示方法:图形表示法和列表表示法。图1-29(c)所示是用图形表示法表示电路通断状况的一个举例，图中垂直方向的数字1-5表示触头编号，水平方向的“Ⅰ”“0”“Ⅱ”表手柄的操作挡位，虚线表示手柄操作的联动线。在不同的操作挡位，各对触头的通、断状态的表示方法为:在触头的下方与虚线相交位置涂有黑色圆点表示在对应操作挡位时触头接通，没涂黑色圆点表示该操作挡位不通。图1-29(d)所示是用列表表示其通断关系，表中“×”表示接通，空白处表示断开。上一页返回1.7低压断路器低压断路器又称自动空气开关，当电路发生严重过载、短路及欠压等故障时能自动切断故障电路，从而保护其他电器。低压断路器也可用于不频繁接通或断开电路及不频繁启动电动机的场合，低压断路器分断故障电流后一般不需要更换零部件，因而获得了广泛的应用，主要在不频繁操作的低压配电线路或开关(箱)中作为电源开关使用。下一页返回1.7低压断路器1.7.1低压断路器的结构低压断路器主要由触头系统、灭弧系统、操作机构、保护装置等组成。断路器的保护装置由各种脱扣器组成，如图1-30所示。1.触头系统触头系统由静触头和动触头组成，在断路器中用来实现电路接通或分断。低压断路器的主触头一般都焊有银基合金镶块，主触头是由操作机构和自由脱扣器操纵其通断，可用操作手柄操作，也可用电磁机构远距离操纵。2.灭弧系统灭弧系统的作用是熄灭触头间在断开电路时产生的电弧。

上一页下一页返回1.7低压断路器3.操作机构操作机构有直接手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机驭动四种。4.保护装置断路器的保护装置由各种脱扣器组成，脱扣器分电磁脱扣器、热脱扣器、复式脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器等。上一页下一页返回1.7低压断路器1.7.2低压断路器的工作原理如图1-30所示低压断路脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件串联在主电路中，欠压脱扣器的线圈并联在电路中。电路正常工作时，各脱扣器均不动作，而当电路发生短路、欠压及过载故障时，分别通过各自的脱扣器使锁扣被杠杆顶开，实现保护作用。断路器的主触头依靠操作机构手动或电动合闸，当主触头闭合后，自由脱扣机构将主触头锁定在合闸位置上。当电路发生短路时，过电流脱扣器6中线圈的电流急剧增加，衔铁上一页下一页返回1.7低压断路器吸合，使自由脱扣机构4脱钩、杠杆7向上动作，主触头2在弹簧作用下分开，从而切断电路。当电路发生欠压故障时，电压线圈中的磁通下降，使电磁吸力下降或消失，欠压脱扣器12的衔铁在弹簧作用下向上运动，推动自由脱扣机构4脱钩、杠杆7向上运动，切断电路。当电路过载时，热脱扣器的电阻丝14使双金属片13向上弯曲变形，推动自由脱扣机构4脱钩、杠杆7向上运动，断路器因过载断开后，应等双金属片冷却复位后再合闸。分励脱扣器9用于远距离分断电路。上一页下一页返回1.7低压断路器1.7.3低压断路器的类型、主要技术参数和选用1.主要类型及型号含义低压断路器的分类方式很多，按结构形式分有万能式(枢架式)，如DW15,DW16,CW系列;塑料外壳式，如DZ5,DZ15,DZ20系列。按极数分有单极式、二极式、三极式和四极式等分类方法。1)万能式低压断路器万能式低压断路器有一个带有绝缘衬垫的钢制枢架，所有部件都安装在这个利、架底座内。万能式低压断路器容量较大，可装设多种脱扣器，辅助接点的数量也较多。不同的脱扣器组合可形成不同保护特性。上一页下一页返回1.7低压断路器常用的型号有DW15和DW16系列，近年来由国外引进的万能式低压断路器有从德国AEG公司引进的ME系列、西门子公司引进的3WE系列，日本三菱电机公司引进的AE系列。我国新开发的CB11(DW48)万能式断路器将产品质量提高到一个新的水平。2)塑壳式断路器所有零部件均装于一塑料外壳中，主要零部件一般均不裸露，提高了使用的安全性。其容量较小，一般在600A以下。塑壳式断路器塑料多为非选择型，常用于配电支路末端，用于电动机保护断路器或其他负载保护断路器，其操作方式多为手动。大容量断路器的操作机构多采用储能式，而小容量断路器多采用非储能式。这类断路器可以装设电磁脱扣器、热脱扣器，也可以增加欠压(失压)脱扣器、分励脱扣上一页下一页返回1.7低压断路器器以及电动机操作机构等。此外，塑壳式断路器也可制成限流型。常用的漏电保护断路器一般也采用塑壳式结构。塑壳式断路器常见的型号有DZ15系列、DZ20系列和DZX10系列。引进技术生产的有德国西门子公司的3VE系列、日本寺崎公司的TO,TG及TH系列及美国西屋电气公司的H系列等。这些技术的引进对我国断路器的生产技术起到了一定的促进作用，为今后开发新的智能化断路器奠定良好的基础。DZ系列产品的型号含义与电气符号如图1-31所示，DZ15系列的技术参数如表1-2所示。上一页下一页返回1.7低压断路器1.7.4漏电保护断路器漏电保护断路器实际上装有检漏保护元件的塑料外壳断路器，是为了防止低压网络中发生人体触电、漏电火灾、爆炸事故而研制。按控制原理可分为电压动作型、电流动作型、交流脉冲型与直流型等几种。其中电流动作型的保护性能最好，应用最普遍。电流动作型漏电保护装置是由测量元件、放大元件、执行元件、检测元件组成，如图1-32所示。测量元件是一个高导磁电流互感器，相线和零线从中穿过，当电源供出的电流经负载使用后又回到电源，互感器铁芯中合成磁场为零，说明无漏电现象，执行机构不动;当合成磁场不为零时，表明有漏电现象，执行机构快速动作，切断电源时间一般为0.1s，保证安全)上一页下一页返回1.7低压断路器单相漏电保护器接线时，工作零线和保护零线一定严格分开不能混用，相线和工作零线接漏电保护器，若将保护零线接到漏电保护器时，漏电保护器处于漏电保护状态而切断电源。在家庭中，漏电保护器一般接在单相电能表和熔断器后，接线时应按规定的标志接线，接线完毕后应按动试验按钮，检查漏电保护断路器是否动作可靠。投入运行后应定期校验，一般每月需在合闸通电状态下按动实验按钮一次，检查漏电保护断路器是否正常工作，以确保其动作可靠性，这是安全用电的重要保障。上一页返回图1-1常用的磁路结构返回图1-2交流电磁铁的短路环返回图1-3触头的结构形式返回图1-4电动力灭弧示意图返回图1-5栅片灭弧示意图返回图1-6刀开关返回图1-7HH系列铁壳开关返回图1-8刀开关的型号含义和电气符号返回图1-9组合开关外形、结构及电气符号返回图1-10交流接触器的外形及主要结构返回图1-11接触器型号含义和电气符号返回图1-12熔断器的保护特性返回表1-1常用熔体的安秒特性返回图1-13熔断器外形图返回图1-14接触器型号含义和电气符号返回图1-15电磁式继电器结构图返回图1-16电磁式继电器的型号含义和电气符号返回图1-17热继电器外形图及结构示意图返回图1-18热继电器的型号含义与电气符号返回图1-19时间继电器外形图返回图1-20空气阻尼式时间继电器返回图1-21时间继电器的图形符号返回图1-22JSJ型晶体管时间继电器电气原理图返回图1-23按钮外形图及结构示意图返回图1-24按钮的型号含义与电气符号返回图1-25行程开关返回图1-26行程开关的型号含义与电气符号返回图1-27接近开关图形符号及文字符号返回图1-28LJ2型接近开关电路原理图返回图1-29万能转换开关返回图1-30低压断路器外形图、工作原理图及电气符号返回图1-31断路器的型号含义与电气符号返回表1-2DZ15系列塑壳式断路器技术参数返回图1-32电流动作型漏电保护装置返回第2章电动机基本控制线路2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则2.2

三相异步电动机启动控制线路2.3

三相异步电动机制动控制线路2.4三相异步电动机调速控制线路2.5三相异步电动机其他典型控制环节2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则2.1.1电气图的图形符号、文字符号

1.电气图中的图形符号图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。图形符号由符号要素、一般符号及限定符号构成。

1)符号要素符号要素是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。例如，三相绕线式异步电动机是由定子、转子引线等几个符号要素构成的，这些符号要求有确切的含义，但一般不能单独使用，其布置也不一定与符号所表示设备的实际结构相一致。下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则2)一般符号用于表示同一类产品和此类产品特性的一种很简单的符号，它们是各类元器件的基本符号，例如一般电阻器“ ”、电容器“ ”和具有一般单向导电性的二极管的符号“ ”。一般符号不但文意上代表各类元器件，也可以表示没有附加信息或功能的具体元件。

3)限定符号限定符号是用以提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。例如，在电阻器的一般符号的基础上，加上不同的限定符号就可组成可变电阻器、光敏电阻器、热敏电阻器等具有不同功能的电阻器。也就是说使用限定符号以后，可以使图形符号具有多样性。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则

限定符号一般不能单独使用。一般符号有时也可以作为限定符号。例如，电容器的一般符号加到二极管的一般符号上就构成变容二极管的符号。图形符号的几点说明如下。

(1)所有符号均应按无电压、无外力作用的正常状态理解，例如，按钮未按下、闸刀未合闸等。

(2)在图形符号中，某些设备元件有多个图形符号，在选用时，应该尽可能选用优选形。在能够表达其含义的情况下，尽可能采用最简单形式，在同一图中使用时，应采用同一形式。图形符号的大小和线条的粗细应基本一致。

上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则(3)为适应不同的需求，可将图形符号根据需要放大和缩小，但各符号相互间的比例应该保持不变。图形符号的绘制对方位不是强制的，在不改变符号本身含义的前提下，可将图形符号根据需要旋转或成镜像放置。

(4)图形符号中导线符号可以用不同宽度的线条表示，以突出和区分某些电路或连接线，一般常将电源或主信号导线用加粗的实线表示。

2.电气图中的文早符号电气图中的文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征的，可在电气设备、装置和元器件上或其近旁使用，以表明电气设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则码。电气技术中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

1)基本文字符号基本文字符号分为单字母符号和双字母符号两种。单字母符号是用拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类用一个字母表示。例如，“R”代表电阻器、“M”代表电动机、“C”代表电容器等。双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一字母组成的，并且是单字母符号在前，另一个字母在后。双字母中在后的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，这样双字母符号可以比较详细和更具体地表述电气设备、装置和元器件的名称。例如，“RP”代表电位器，“RT”代表热敏电阻，"MD”代表直流电动机，"MC”代表笼型异步电动机。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则3)补充文字符号的原则如基本文字符号和辅助文字符号不能满足使用要求，可按国家标准的符号组成规则予以补充。

(1)在不违背国家标准原则的条件下，可采用国际标准中规定的电气技术文字符号。

(2)在优先采用标准中规定的单字母、双字母符号和辅助文字符号的前提下，可补充标准中未列出的双字母符号和辅助文字符号。

(3)文字符号应按有关电气名词术语国家标准或专业标准中规定的英文术语缩写而成。基本文字符号不得超过两个字母，辅助文字符号一般不能超过3个字母。

(4)因拉丁字母“I”和“O”易和阿拉伯数字“1”和“0”混淆，不允许单独作为文字符号使用。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则3.线路和三相电气设备端标记线路采用字母、数字、符号及其组合标记。三相交流电源采用L1、L2

、L3标记，中性线用N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后加上阿拉伯数字1,2,3等来标记，如U1、V1、W1及U2、V2、W2等。各电动机分支电路各接点标记，采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数表示该支路各接点的代上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则号，从上到下按数字大小顺序标记。如U11表示M1电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接点代号，依此类推。电动机绕组首端分别用U,V,W标记，尾端分别用U’,V’,W’标记，双绕组的中点用U”、V”、W”标记。控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成。标记方法按“等电位”原则进行)在垂直绘制的电路中标号顺序一般由上而下编号。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则2.1.2电气控制系统图分类

1.电气原理图电气原理图是为了便于阅读与分析控制线路，根据简单、清晰的原则，采用电器元件展开的形式绘制而成的图样。它包括所有电器元件的导电部件和接线端点，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反应电器元件的大小。其作用是便于详细了解工作原理，指导系统或设备的安装、调试与维修。电气原理图是电气控制系统图中最重要的种类之一，也是识图的难点和重点。图2-1所示为CW6132车床电气原理图，图中图样下方的1,2,3…数字为图区编号，便于检索、阅读和分析电气电路，以避免遗漏。图区编号也可以设置在图的上方。图样上方的“电源开关”等字样，表明上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则对应区域下方某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全电路的工作原理。

4号图区线圈KM下方是接触器KM相应触点索引，目的是把线圈与触点的从属关系加以说明。与接触器相比，其他继电器无主触点相应的表示方法有所区别，各栏的含义如图2-2所示。

图2-1所示线圈KM下面的索引表示主触头有3个刀片位于电气原理图的2号图区;一个动合触头位于4号图区;没有用到动断触头。2.电器布置图在电气元件布置图中详细绘制出了电气设备零件安装位置。图中各电器代号应与有关电路图和电器清单上的元器件代号相同，在图中上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则往往留有相当比例的备用面积及导线管(槽)的位置，以供改进设计时的不足，图中不需标注尺寸。电器设备和元器件的布置应注意以下几个方面。

(1)体积大和较重的电器设备、元器件应安装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在上方。

(2)强电、弱电应分开，弱电要加以屏蔽，防止外界干扰。

(3)需要经常维护、检修、调整的电气元件的安装位置不宜过高或过低。

(4)电气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应安装在一起，以利于安装和配线。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则(5)布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图纸上，控制柜和操作台的电气元件布置图也可以分别绘出。如图2-3所示为CW6132型号车床控制盘电气布置图，其中XT为接线端子板。

3.电气安装接线图电气接线图用来表明电气设备各单元之间的接线关系。它清楚地表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的接线关系，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气原理图不可替代的作用，在生产现场得到了广泛的应用。绘制电气接线图的原则为以下几点。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则(1)各电气元件均按实际安装位置给出，元件所占图面以统一比例绘制，尽可能符合电器的实际情况。

(2)一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点画线枢起来，即集中表示法。

(3)各电气元件的图形符号和文字符号应与电气原理图保持一致。

(4)各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，且应与电气原理图上导线编号相一致。

(5)绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可绘成一股。

图2-4所示为与图2-3对应的电控箱外连接部分的接线图。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则2.1.3电气图的一般特点

1.电气图的主要表达方式——简图电气图是一种简图，它并不是严格按几何尺寸和绝对位置测绘的，而是用规定的标准符号和文字表示系统或设备的组成部分之间的关系。这一点是与机械图、建筑图等有所区别的。

2.电气图的主要表达内容——元件和连接线电气图的主要描述对象是电器元件和连接线。连接线可用单线法和多线法表示，两种表示方法在同一张图上可以混用。电器元件在图中可以采用集中表示法、半集中表示法、分开表示法来表示。集中表示法是把一个元件的各组成部分的图形符号绘在一起的方法;分开表示法是将同一元件的各组成部分分开布置，有些可以画在主回路，有些上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则画在控制回路;半集中表示法介于上述两种方法之间，在图中将一个元件的某些部分的图形符号分开绘制，并用虚线表示其相互关系。绘制电气图时一般采用机械图规定的八种线条中的四种，如表2-1所示。图线采用两种宽度，粗对细之比应不小于2:1，线宽从以下范围选择:0.18mm、0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm、2.0mm平行线之间的最小距离不小于粗线宽度的2倍，建议不小于0.7mm。上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则2.1.4电气原理图绘制规则根据国家标准GB/T6988.2-1997《电气技术用文件的编制第2部分:功能性表图》的要求，绘制电气原理图应遵循以下原则。

(1)原理图一般分为主电路和控制电路两部分:主电路包括从电源到电动机的电路，是大电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左侧;控制电路是通过小电流的电路，一般是由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成的控制回路、照明电路、信号电路及保护电路等，用细线条画在原理图的右侧。

(2)电路图中各电气元器件，一律采用国家标准规定的图形符号绘出，用国家标准规定的文字符号标记。

上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则(3)需要测试和拆、接外部引出线端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。

(4)采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标，如KM1、KM2等。

(5)图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。例如，继电器、接触器的触点，按吸引线圈不通电状态画;主令控制器、万能转换开关按手柄处于零位时的状态画;按钮开关的触点按不受外力作用时的状态画等。

(6)原理图的绘制应布局合理、排列均匀，为了便于看图，可以水平布置，也可以垂直布置。

上一页下一页返回2.1电气控制系统图常用符号和绘制规则(7)电气元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐;水平布置时，类似项目应纵向对齐。例如，图中线圈属于类似项目，由于线路采用垂直布置，所以接触器线圈应横向对齐。

(8)电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，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。上一页返回2.2

三相异步电动机启动控制线路2.2.1单向直接启动控制

1.点动控制点动控制就是按下按钮时电动机就转动，松开按钮时电动机就停转，生产机械在进行试车和调整时常要求点动控制。如摇臂钻床立柱的夹紧与放松、龙门刨床横梁的上下移动等。如图2-5所示电路中，主电路由电源开关QS、熔断器FU1、交流接触器的动合主触头和电动机M组成;控制电路由熔断器FU2、按钮SB1、接触器KM组成。电路的工作过程如下。下一页返回2.2

三相异步电动机启动控制线路先接通三相电源开关QS，电路的动作原理为:

启动讨程:SB+

KM+

M+(电动机运转),

停止讨程:SB-

KM-

M-(电动机停车)2.连续运转控制也叫单向“启—停”控制，是指实际应用中经常要求电动机能够长时间转动。如图2-6所示，主电路由电源开关QS、熔断器FU1、交流接触器的动合主上一页下一页返回2.2

三相异步电动机启动控制线路触头KM、热继电器FR发热元件和电动机M组成;控制电路由熔断器FU2、启动按钮SB1、停止按钮SB0、接触器KM动合辅助触点、热继电器FR动断触点和接触器线圈KM组成。线路动作原理为:

启动讨程:SB1±

KM+(自锁)

M+(电动机运转)

停机讨程:SB0±

KM-(解除自锁)

M-(电动机停车)

上述启动过程中依靠接触器自身的辅助触点保持线圈通电的电路称为自锁(自保)电路，起到自锁作用的辅助动合触点称为自锁触点。电路中接触器线圈KM的逻辑表达式为:

电路中的保护环节内容如下。短路保护:当主电路或控制电路短路时，熔断器FU1或FU2的熔体熔断而切断电路起到保护作用。上一页下一页返回2.2

三相异步电动机启动控制线路

过载保护:采用热继电器FR实现电动机的长期过载保护。当电动机出现长期过载时，串接在电动机定子电路中的热继电器双金属片因过热变形，使串接在控制电路中的动断触点断开，切断KM线圈电路，电动机停止运转，实现过载保护。欠电压、失电压保护:通过接触器KM的自锁环节来实现。当电源电压由于某种原因而严重下降或失电压(如停电)时，接触器KM失电释放，电动机停止转动;当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行得电，电动机也不会自行启动，只有在操作人员重新按下启动按钮后，电动机才能启动。这样可以避免自行启动而造成设备和人身事故。上一页下一页返回2.2

三相异步电动机启动控制线路3.多点控制有的生产机械可能有几个操作台，各台都能独立操作生产机构，故称为多点控制。这时只要把启动按钮动合触点并联，停止按钮动断触点串联，便可实现多处控制。如图2-7所示为两处启一停控制线路。

4.既能点动又能连续运转控制有些生产机械常常要求既能正常工作，又能实现调整时的点动。除图2-5、图2-6所示外，还有两种基本线路如图2-8所示。

图2-8(a)所示电路利用复合按钮来实现。将点动按钮SB3的动断触点作为联锁触点串联在接触器KM的自锁触点电路中，当正常启动时按下启动按钮SB2，接触器KM通电动作并自锁。当点动工作时，上一页下一页返回2.2

三相异步电动机启动控制线路按下点动按钮SB3，其动合触点闭合，接触器KM通电，但SB:的动断触点将KM的自锁电路切断，手一松开按钮，接触器KM断电，从而实现了点动控制。

图2-8(b)所示中增加了一个中间继电器K，正常工作时按下启动按钮SB2,K通电并自锁，使接触器KM通电，电动机正常启动运转。当需要点动时按下点动按钮SB3，因为不能自锁，则松开按钮SB3