第三篇 电气控制线路分析

现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页第三篇电气控制线路分析（一）§1电气线路图基本知识§2电气控制基本环节与原则§3异步电动机的基本控制线路§4直流电机常用的控制线路现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页§1电气图基本知识电气图：用电气图形符号绘制的工程图，是电气工程领域中提供信息的最主要方式，提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。电气图的命名：根据其所表达信息的类型和表达方式确定，包括系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。电气控制系统图：根据国家电气制图标准规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。电气控制系统图内容及类型：电气原理图电气接线图电器元件布置图现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页一、电气元器件的图形符号与文字符号1990年前采用1964年颁布的——“电工系统图图形符号”——GB312－64——“电工设备文字符号编制通则”——GB315－641990年后采用1984年颁布的——“电气图用图符号”——GB4728－84——“电气制图”——GB6988－87——“电气技术中的文字符号制订通则”——GB7159－87电气图形符号：用于表达工程设计原理的图型符合与文字符号应采用规范的标准。符号要素；限定符号；一般符号；非电操作动作符号电气文字符号：基本文字符号：表示电气设备、装置和元器件的类型、特性等。辅助文字符号：表示电气设备、装置和元器件的功能、状态特征等如下图所示：现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页图形符号组合示例现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页二、电气原理图电气原理图：根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的电气图。作用是：用于分析研究系统的组成和工作原理，为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。特点是：结构简单，层次分明。（1）主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是大电流通过的部分。（2）辅助电路：控制电路：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，实现所需要的控制功能，电流相对较小。信号指示电路；故障报警电路、保护电路等。主电路用粗实线，控制电路和辅助的信号指示及保护电路用细实线。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页图形符号布置方式：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。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。电器元件不画实际外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注。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。电器元件的可动部分以非激励或不工作的状态和位置的形式表示：●继电器和接触器的线圈在非激励状态；●断路器和隔离开关在断开位置；●零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置；图形符号绘制原则：现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页●机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态；●保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况加以说明。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统一给出。例：现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页坐标表示法：在线圈位置标示该电器对应常开与常闭触点在原理图中的坐标位置；在触点（常开或常闭）位置标出该电器对应线圈的位置。通常采用线圈位置标注，便于分析输入变化引发的动作变化例：CW6132型普通车床电气原理图现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页三、电器元件布置图：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。如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；控制柜与操作台（箱）外形轮廓用细实线绘出；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；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。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。电器元件的布置应注意以下几方面：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。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页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。例：CW6132型车床控制盘电器布置图现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页例：CW6132型车床电气设备安装布置图现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页四、电气接线图：表示电气设备或装置连接关系的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。根据电气原理图和电器元件布置图编制，与电气原理图和电器元件布置图配合使用。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、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况。例：现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页安装接线图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是：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。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页五电气图纸规范图幅尺寸(mm)图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节；整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理；CAD绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。幅面A0A1A2A3A4长1189841594420297宽841594420297210幅面A3×3A3×4A4×3A4×4A4×5长89111896308411051宽420420297297297现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。需要装订的图纸的图框线A0、A1、A2：a＝25mm，c＝10mm其它：a＝25mm，c＝5mm不需要装订的图纸的图框线A0、A1：e＝20mm其它：e＝15mm现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页图幅分区：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。分区数一般为偶数，每一分区的长度为25~75mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同；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。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页标题栏：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。标题栏格式式样现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页图线：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2~3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0.7mm。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页字体：汉字、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。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。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等现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页注释：图示不够清楚时的补充解释。两种方式：直接放在说明对象附近；加标记，注释放在图面的适当位置。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。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。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页§2电气控制基本环节与原则控制电器组成的电气控制电路，有一些经典的基本控制环节，这些环节有：自锁、互锁、联锁控制、点动与连续运转的控制、多地点控制等。另一方面，作为电器控制线路的馈电保护。也有一些经典的隔离电源、短路与过载保护、漏电与防失压自起动保护。在动作程序的切换方面，常用的控制原则有：时间原则、行程原则、电流原则、速度原则等。（一）起停保控制线路（自锁环节）三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路为例，如下图所示。这是最基本的控制环节，包含起动、停止、自保持（自锁）。合上隔离开关QS按下按钮SB1控制电路接触器KM线圈得电，常开主触头KM接通主电路，电机M旋转，控制电路辅助一、基本环节现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页常开触头KM闭合实现自锁。保证SB1放开时KM继续得电，实现电机连续得电运行。停止时，按下停止按钮SB1，KM失电，主电路断开，打开QS，正常工作结束。保护环节：熔断器过载与短路保护；接地漏电保护（与馈电线路中的断路器配合，图中没有画出；热继电器FR的过载保护；QS与自锁环节的防失压自起动保护。动画演示现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页（二）三相异步电动机正反转全压起动控制（互锁环节）互锁环节：指的是两个或以上的电器不能同时得电；方法是将一个电器的常开触点串在另一电器的线圈支路上。图A正反转切换应先通过停转（按下SB1）；图B可直接按下SB2或SB5切换，但对电机冲击较大。动画演示1动画演示2现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页（三）顺序得电的联锁环节顺序得电的联锁环节：一个电器只能在另一电器得电之后才能得电，方法是先得电的电器常开触点串于后得电的线圈支路中。图中KM2只能是在KM1得电之后才能得电。即湍油泵电机起动后才能起动主轴电机。动画演示现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页（四）点动与连续控制所谓点动，按钮按下时电器得电，放开时的电，实际上是没有自锁环节。实际应用中如设备安装，检修，或人工微运动状态等。图A与图C：SB3点动按钮，SB2为起动按钮；图B：点动或连续功能通过选择开关切换。现代电气控制技术华侨大学电气工程系‹#›页