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第二章电气控制基础各种用途的机械设备，一般都是由电动机拖动的，而对于电动机而言，最早的控制方式就是继电接触器式控制。由于此控制装置具有线路简单、维修方便、便于掌握、成本低廉等许多优点，多年来在各种生产机械的电气控制领域中，一直得到广泛的应用。由于机械设备的生产工艺不同，所以电气控制线路的复杂程度也各不相同。但任何复杂的控制线路都是由一些常用的基本回路（控制环节和保护环节）按需要组合而成。本章主要介绍一些电气控制线路中的基本环节。掌握这些基本环节有利于以后对典型机械设备控制线路的阅读、分析以及继电接触器式控制系统的设计。第二章电气控制基础本章的学习要求掌握电气控制线路图的基础知识、电气控制系统的基本回路(如保护环节和控制环节)、鼠笼式异步电动机的起动控制线路及电动机的正反转控制线路;熟悉异步电动机的制动控制线路、电动机的调速控制线路；了解典型机床的电气控制线路。第二章电气控制基础§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制电气控制系统是由许多电器元件和电动机等用电设备按一定生产工艺要求连接而成的，为了便于其设计、分析、安装、调整、使用和维护，需要将各种电器元件及其连接，用统一规定的文字和图形表达出来，其工程图表示有三种方法：电气控制原理(电路)图、电器设备安装图、电器设备接线图。由于构成电器工程的元器件、设备和连线很多，结构类型千差万别，安装方式也多种多样。因此，在主要以简图形式表示的电器工程图中，为了描述和区分这些元件和电器设备的名称、功能、状态、特征、相互关系、安装位置及其连接等等，没有必要也不可能一一画出它们的外形结构，一般是用一些简单符号表示的，这些符号就是图形符号。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制图形符号提供了一类设备或元件的共同符号，为了更明确地区分不同设备或元件，尤其是区分同类设备或元件中不同功能的设备或元件，还必须在图形符号旁标注相应的文字符号，且字母必须大写。国家标准局参照国际电工委员会(IEC)颁布的有关文件,制定了我国电器设备新的有关国家标准。GB4728—1984、1985《电气图用图形符号》；GB7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》；GB4026—1983《电器接线端子的识别和字母数字符号接线端子的通则》§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制一.电气控制原理图电气控制原理图,表示电气控制线路的工作原理、各电器元件导电部件的作用及其相互关系，而不考虑各电器元件实际安装的位置和实际连线情况。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制1.电气控制线路根据电路通过的电流大小分为主电路和控制电路两大部分。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，一般用细线条绘在原理图的右侧（或下部）。主电路包括从电源到电动机的电路,是大电流通过的部分，一般用粗线条绘在原理图的左侧（或上部）。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制绘制电气控制原理图应遵循的原则：3.各电器并不按照它实际的位置情况绘在原理图上，而是采用同一电器元件的各部分分别绘在它们完成作用的地方，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号的后面加上数字序号的下标，如KM1、KM2等。2.控制线路的全部触点都要按“平常”(即未通电或未受外力作用时)状态绘出。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制5.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。4.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。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制1.主电路的线号标识，三相交流电源引入用L1、L2、L3、N、PE标记，三相动力电器引出线用U、V、W顺序标记，电源和动力电器之间的中间元件用字母U、V、W后面加数字来标识，数字顺序一般为从左到右、从上至下。2.控制线路各线号采用数字编号，标注方法按照“等电位”原则进行，其顺序一般为从左到右、从上至下，凡是被线圈、触点、电阻、电容等元件所隔离的接线端子，都要标以不同的线号。接线端子除外。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制线号标注二.电器设备安装图表示各种电器在生产设备和电气控制柜中实际的安装位置。主要有控制柜、控制板、操纵台等电器设备具体布置图。安装图是电器设备安装和维修时必备的资料。在绘制时，均用粗实线画出简单轮廓，留出线槽和备用面积(图中不标尺寸)。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制电器设备安装图特点：(1)各电器元件的位置应与实际安装的位置一致；各电器的文字符号要和有关的电路图中的相同；(2)各电器元件的安装位置由生产设备的结构和工作要求决定（如电动机要与被拖动的机械部件在一起;行程开关应放在要取的信号的地方；操作元件放在便于操纵的地方，这在《人机工程学》中有详述;一般电器元件应放在控制柜内）。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制三.电器设备接线图它是根据原理图，配合安装要求来绘制的，用来表示各电器元件之间实际接线情况。电器设备接线图为各电器元件的配线、检修和施工提供了方便，实际工作时一般要与电气控制原理图配合使用。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制绘制电器设备接线图的主要规定:⑶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理图一致,并按原理图的接线进行连接；⑵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；⑴同一电器元件的各个部件应画在一起;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。§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-1电气控制线路图的基本概念和绘制§2-2电气控制线路的基本电路在电气控制线路中,常用的基本电路主要有:保护环节和控制环节。为了保护电网、电动机、控制电器以及其它电路元件，消除不正常工作时的有害影响，避免因误操作而发生事故，在自动控制系统中应具有尽可能完善的保护环节。一.电气控制系统基本的保护环节常用保护环节有：短路、过流、过载、过压、失压(欠压)、弱磁、超速和极限保护等。1.短路保护当电路发生短路时，短路电流会引起电器设备绝缘损坏和产生强大的电动力，从而使电机和电路中的各种电器设备产生机械性损坏，因此当电路中出现短路时，必须迅速可靠地断开电源。§2-2电气控制线路的基本电路§2-2电气控制线路的基本电路若主电路容量较小，其控制电路不需要另外设置熔断器；若主电路容量较大，则控制电路一定要单独设置短路保护的熔断器。方法一：采用熔断器作短路保护的电路。在对主电路采用三相四线制或对变压器采用中点接地的三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保护。§2-2电气控制线路的基本电路M3~KMQF方法二：采用自动开关既作为短路保护，同时又作为过载保护的电路（自动开关的过流线圈用作短路保护，热元件则用作过载保护）。当线路出现故障时，自动开关断开。待事故处理完毕后，重新合上开关使线路重新工作。2.过电流保护不正确的起动方式和过大的负载，常会引起电动机出现很大的过电流，但一般情况下比短路电流小。这种过电流，不仅容易损坏电机，而且过大的电流所引起的过大的电动机转矩(冲击力),也会损坏机械传动机构，因此要瞬时切断电源。§2-2电气控制线路的基本电路电动机在运行过程中产生这种过电流的可能性比发生短路要大,特别是对于频繁起动和正反转重复短时工作的电动机更是如此。§2-2电气控制线路的基本电路(1).对于直流电动机和绕线式异步电动机的限流起动，过流保护元件是过流继电器KA，串联于主电路的隔离开关QS与接触器KM的主触点之间。KA的动作值一般定为1.2倍的电动机起动电流。§2-2电气控制线路的基本电路(2).鼠笼式电动机工作时的过电流保护电路：当电机起动时，时间继电器KT的延时触点并未动作，过电流继电器KA的线圈不接入电路中，尽管电动机的起动电流很大，但KA不起作用。当时间继电器延时结束后，触点动作，过电流继电器线圈得电，开始起保护作用。3.过载保护当电动机长期超载运行时,其绕组的温升将超过允许值而损坏，所以应设过载保护环节，此保护元件多采用热继电器。§2-2电气控制线路的基本电路热继电器具有反时限特性,但因热惯性的关系,热继电器不会受短路电流的冲击而瞬时动作。例如当有8-10倍的额定电流通过热继电器时,需经1-3秒的时间才能动作,这样在热继电器动作前,就可能使热继电器的发热元件先烧坏。所以在使用热继电器作过载保护时，还必须将熔断器与热继电器配合使用。§2-2电气控制线路的基本电路3.过载保护4.失压(或零压)保护电动机正常工作时，如果因电源电压的消失而使电动机停转，那么电源电压恢复时，电动机就会自行起动，并可造成人身伤害事故或设备损坏。防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。自锁触点(当U低于UN一定范围，导致电器不能正常工作时，要进行何种保护？)KMSB2KMSB1§2-2电气控制线路的基本电路5.欠压保护在电动机正常运转的过程中，如果电压过分降低，将会引起一些电器释放，造成控制线路工作的失调，甚至可能造成事故。因此当电源电压降到一定允许值以下时，必须切断电源，这就是欠电压保护。一般常采用电磁式电压继电器实现欠压保护(当U＜40-70%UN时)。§2-2电气控制线路的基本电路补充§2-2电气控制线路的基本电路6.预防接地故障产生误操作的保护★控制电路的接地故障,容易导致机械设备的意外开动，产生危险运动等。因此应把控制电路的一边连接到保护电路上。每个电磁动作器件的线圈、信号灯或向信号灯供电的变压器原边线圈，都必须连接在控制电路接地的一边，各个器件的触点应接线圈和控制电路的另一边。§2-2电气控制线路的基本电路1.点动与长动控制P55机床在作加工准备时的对刀，这一工作状态对电动机的控制要求是一点一动,这种动作常称为“点动”或“点车”。二.电气控制系统基本的控制环节§2-2电气控制线路的基本电路二.电气控制系统基本的控制环节1.长动与点动控制除了点动状态以外，生产设备还有一种工作状态，例如若生产设备在正常的加工过程中，是处于长期工作状态的，则称之为“长动”。§2-2电气控制线路的基本电路§2-2电气控制线路的基本电路但在实际工作中，生产设备往往既要求点动，又要能长期连续工作(即长动)。采用选择开关S来选择工作状态，S打开时为点动工作，S闭合时为长动工作。由于此线路操作时多了一个动作，故不太方便。§2-2电气控制线路的基本电路但在实际工作中，生产设备往往既要求点动，又要能长期连续工作(即长动)。当按动按钮SB1时为长动工作,而按复合按钮SB2时为点动工作。但此线路的可靠性不高,如果KM的释放动作缓慢,将因SB2的动断触点过早闭合,使KM继续自锁而得电，并使电动机长动工作。§2-2电气控制线路的基本电路但在实际工作中，生产设备往往既要求点动，又要能长期连续工作(即长动)。为消除上述缺点，图中采用中间继电器K进行连锁控制。当按SB1时，通过K接通KM且K自锁,使电动机长动工作；若按SB2时,由于没有接通K,所以不能将KM自锁，仅能点动工作，且当电动机已经起动长动工作后，若再按点动按钮SB2,SB2将不能再起作用。2.联锁与互锁控制P57生产设备或自动生产线都由许多运动部件组成，不同运动部件之间既相互联系又相互制约。例如，车床的主轴必须在油泵电动机起动使齿轮箱充分润滑后才能起动。又如，龙门刨床的工作台运动时不允许刀架移动等。这种既互相联系又互相制约的控制称为联锁控制。§2-2电气控制线路的基本电路互锁控制，实际上也是一种联锁控制，之所以这样称谓，是为了强调触点之间的互锁作用。例如常常有这样的要求，两个接触器不能同时接通。§2-2电气控制线路的基本电路(A