第二节电气控制系统图的基本知识

D65由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。1.电气控制线路：第二节电气控制系统图的基本知识2.电气控制线路作用：实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。D653.电动机常见的基本控制线路：点动控制线路正转控制线路正反转控制线路位置控制线路顺序控制线路多地控制线路降压启动控制线路调速控制线路制动控制线路4.相关国家标准：D65GB4728—85《电气图常用图形符号》GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》GB7159—87《电气技术中的文字符号制定通则》GB6988—86《电气制图》GB5094—85《电气技术中的项目代号》4.相关国家标准：一、图形符号和文字符号D65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D651.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。常用电器元件的符号图形符号按钮开关SB限位开关SQ可控硅VT电阻器R熔断器FU测速发电机BR蓄电池GB名称接触器KM电压继电器KV电磁阀YV热继电器KR电磁离合器YC行程开关ST电磁铁YA刀开关QK压力继电器KP断路器QF速度继电器KS指示灯HL时间继电器KT变压器T电流继电器KA电动机M图形符号名称图形符号名称MnpBR一、图形符号和文字符号D652.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。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、图形符号和文字符号D652.文字符号基本文字符号：辅助文字符号：表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。单字母符号：双字母符号:补充文字符号：当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。一、图形符号和文字符号D652.文字符号补充文字符号原则：在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国家标准中规定的电气文字符号。在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术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位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。二、绘制、识读电气控制系统图的原则D65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1.电气原理图:表示电气控制线路的工作原理、以及各电器元件的作用和相互关系，而不考虑各电器元件实际安装位置和实际连线情况。绘制电气原理图一般遵循规则：(1)表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。（2)根据电路通过的电流大小分为主电路和控制电路。二、绘制、识读电气控制系统图的原则主电路包括从电源到电动机的电路,是大电流通过的部分；控制电路指通过弱小电流的电路，它包括接触器和继电器的线圈、接触器的辅助触头、继电器和其它控制电器的触头等，还包括信号、保护和各种联锁电路。主电路用粗线绘出；控制线路用细线画。主电路画在左侧(或上部)；控制电路画在右侧(或下部)。（3）电气控制线路中，同一电器的各导电部分如线圈和触头常常不画在一起，但要用同一文字符号标注。若有多个同一种类的电器元件，可加上数字序号的下标，如KM1、KM2等（4）电气控制线路的全部触头都按“非激励”状态绘出。“非激励”状态即未通电或未受外力时的“平常”状态。对电操作元件如接触器、继电器等是指线圈未通电时的触头状态；对机械操作元件如按钮、行程开关等是指没有受到外力时的触头状态；对主令控制器是指手柄置于“零位”时各触头的状态；断路器和隔离开关的触头处于断开状态。（5）对具有循环运动的机构，应给出工作循环图，如行程开关等应绘出动作程序和动作位置。(6)控制电路的分支线路上，各电器元部件原则上是按照动作的先后顺序、自左而右、从上而下的排列；原理图上应尽可能减少线条和避免线条交叉；两线交叉连接时在连接点处需用黑点标出。(7)由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注出它的主要作用，如速度调节器等。(8)电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字号或环节的名称。(9)外购的成套电气装置，其详细电路与参数绘在电气原理图上。电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。(10)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。(11)主电路接点表示：三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号电气原理图示例：2.电气设备安装图(1)电气设备安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。(2)各电器元件的安装位置是由机械设备的结构和工作要求决定的。(3)如电动机要和被拖动的机械部件在一起，行程开关应放在要取得信号的地方，操作元件放在操作方便的地方，一般电气元件应放在控制柜内。3、电气设备接线图电气设备接线图是根据原理图，配合安装要求来绘制的，用来表示各电气设备之间实际接线情况。电气设备安装图和接线图用于安装接线、检查维修和施工。⑴同一电器元件的各个部件应画在一起;(2)图中文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与原理图一致；绘制电器设备接线图的主要规定:（3）不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接，必须通过端子板进行，端子板的编号应与原图一致,并按原理图的接线进行连接；⑷走向相同的多根导线可用单线表示。画连接导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。第三节笼型电动机的起动控制线路概述：三相鼠笼式异步电动机优点：结构简单、价格便宜、运行维护方便、应用广泛。缺点：不便于调速使用场合：不需要调速的场合（中小型鼠笼电动机很少用于调速的场合），常作为生产设备的主要驱动源。（1）电动机的主要起动特性：起动电流:IST≥(4-7)IN（2）笼型异步电动机的起动方式a.全压直接起动b.降压起动1.电动机的起动:电动机接通电源后，由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程。2.直接起动(全压起动)：将额定电压直接加在定子绕组上使电动机起动。优点：起动设备简单、起动转矩较大、起动时间短、控制线路简单,维修工作量小。缺点：（1）起动电流大(额定电流5～7倍)。过大的起动电流将会造成线路的电压下降，影响到电动机的起动转矩，严重时，会导致电动机本身无法起动。（2）大容量电动机起动时，其过大的起动电流会引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至起动困难，而且还要影响同一供电网络中其它设备的正常工作。(KW)电动机容量4)V.AK电源变压器容量(43IINST式中IST一电动机全压起动的起动电流IN—电动机额定电流。（3）如果电动机频繁起动，热量积累，可能使电动机过热，加速线圈的老化，缩短电动机的寿命，大容量笼型异步电动机的起动电流应限制在一定范围内。（4）一台电动机可否直接起动，应根据起动的次数、电网的容量和电动机的容量来决定,电动机直接起动的判断：3.笼型异步电动机降压起动：起动时,降低加在电动机定子绕组上的电压。当电动机的转速接近额定值时,再将电压恢复到额定值,使之在全电压下运行。降低起动电压，起动电流也就降低，起动转矩随之减小。因此，降压起动只适用于起动时负载转矩不大的情况（如轻载或空载）。机床电动机一般都空载起动，常采用降压起动方式。4.直接起动控制线路(1)全压直接起动通常采用接触器控制电动机。当常开触点断开，线路恢复供电后电机不会自行起动(失压、欠压保护)。KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头图用接触器直接起动线路•原因：容量大于10kW的笼型异步电动机直接起动时，起动冲击电流为额定值的4～7倍，故一般均需采用相应措施降低电压，即减小与电压成正比的电枢电流，从而在电路中不至于产生过大的电压降。降压启动的方法定子绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器降压启动Y—△降压启动降压启动的实质：启动时，减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。5.电动机的减压起动控制线路（1）定子串电阻(或电抗器)降压起动该方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，因而在中小型生产机械中应用较广。•降压原理：起动时，将电动机定子绕组串上电阻，启动结束将电阻切除。作用：减小了起动电流对电网的影响。•优点：控制线路简单；启动过程平滑；不受定子绕组的接法的限制。•缺点：启动转矩下降大；电能损耗大。•设计思想：按时间原则控制启动过程。电动机起动后KM1与KT始终通电，电路耗能大，对KT、KM1不利，增加了电路故障点，可靠性降低。图a）按SB2→→KM1通电（电动机串电阻启动）→KT通电（延时）→KM2通电（短接电阻，电动正常运行）图b）接触器KM2得电后，KM2自锁，其常闭触点使KM1及KT断电，电动机起动后，只要KM2得电。（2）星-三角形（Y-△）降压起动定子串电阻降压起动方式缺点:起动时，起动电阻上消耗大量的电能。电抗器代替电阻器，则设备费较贵，体积大。Y-△降压起动：电动机起动时定子绕组先连成星（Y）形，接入三相交流电源，待转速接近额定转速时，再将电动机定子绕组连成三角形（△）形，电动机正常运行。功率4kW以上三相笼型异步电动机的定子绕组,正常工作时都接成△形,对这种电动机就可采用Y-△降压起动方式。•①降压原理：起动时将电动机定子绕组结成丫形，每相绕组上的电压为电源电压额定值的，起动转矩为∆形连接直接起动转矩的1/3。起动电流降为∆形连接直接起动电流的1／3。313/UU线相Y形∆形线相UUISTY=IST△/3•②优点：星形起动电流只是原来三角形接法的1/3，起动电流特性好、结构简单、价格低。•③缺点：是起动转矩也相应下降为原来三角形接法的1/3，转矩特性差，因而本线路适用于电网电压380V，额定电压660V/380V，Y／∆接法的电动机轻载起动的场合。Y-△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。•④设计思想：按时间原则控制启动过程。④时间继电器控制Y—△降压起动－－－三个接触器控制电气原理图1234A电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器QSFRV1MU1W2FU1V23～KM2KM3KM1W1U2L1L2L3主电路工作原理→KM1通电按SB1→→KM2通电→KT通电(延时)→→KM3通电→KM1仍通电(Y起动)(△起动)KM2和KM3互锁!3.自耦变压器降压起动利用自耦变压器来降低电动机起动时的电压，达到限制起动电流的目的。起动时，电源电压加在自耦变压器的一次绕组上，电动机的定子绕组与自耦变压器的二次绕组相连。当电动机的转速接近额定值时，将自耦变压器切除，电动机直接与电源相连，在正常电压下运行。这个使电动机减压起动的自耦变压器也称为起动补偿器。M3~F