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电气控制技术第2部分第3章电气控制的基本原理在电力拖动自动控制系统中，各种生产机械均由电动机来拖动。不同的生产机械，对电动机的控制要求不同的。电器控制线路能实现对电动机的启动、停止、点动、正反转、制动等运行方式的控制，以及必要的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。电气控制系统的实现：继电接触器逻辑控制、可编程逻辑控制、计算机控制等方法。继电接触器逻辑控制------电气控制。任何简单的、复杂的电器控制线路，都是按照一定的控制原则，由基本的控制环节组成的。第3章电气控制的基本原理•电控制线路的绘制及国家标准•基本电气控制环节•异步电动机的基本电气控制线路主要内容3.1电气控制线路图的绘制及分析3.1电气控制线路图的绘制及分析电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。为了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，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。常用于机械设备的电气工程图有3种：电路原理图、接线图、元器件布置图。电气工程图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制而成的。电气控制线路图是工程技术的通用语言，它由各种电器元件的图形、文字符号要素组成。我国电气设备有关国家标准：GB4728—1984《电气图用图形符号》GB5456—1985《电气设备用图形符号、绘制原则》GB6988—1986《电气制图》GB5094—1985《电气技术中的项目代号》GB4728—1984《电气技术中的文字符号制定通则》规定从1990年1月1日起，电气图中的图形和文字符号必须符合国家的最新标准。3.1.1电气图中的图形和文字符号1、图形符号图形符号包含符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况组合构成。（1）符号要素一种具有确定意义的简单图形，必须与其他图形组合才构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点的符号就由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。（2）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。（3）限定符号用于提供附加信息的一种加在其他符号上的符号运用图形符号绘制电气系统图时应注意（1）符号尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大与缩小，但在同一张图样中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例应保持不变。（2）标准中示出的符号方位，在不改变符号含义的前提下，可根据图面布置的需要旋转，或成镜象位置，但文字和指示方向不得倒置。（3）大多数符号都可以附加上补充说明标记。（4）有些具体器件的符号由设计者根据国家标准的符号要素、一般符号和限定符号组合而成。（5）国家标准未规定的图形符号，可根据实际需要，按突出特征、结构简单、便于识别的原则进行设计，但需报国家标准局备案。当采用其他来源的符号或代号时，必须在图解和文件上说明其含义。2、文字符号文字符号用于电气技术领域技术文件的编制，以标明电气设备、装置和元器件的名称及电路的功能、状态和特征。（1）基本文字符号基本文字符号有单字母符号与双字母符号两种。单字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类由一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类。双字母符号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。（2）辅助文字符号辅助文字符号用来表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征的。（3）补充文字符号的原则1）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技术文字符号；2）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。3）使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准中规定的英文术语缩写而成。4）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。2、文字符号表2-1常用电气图形、文字符号表常用电气图形、文字符号nn名称图形符号文字符号名称图形符号三极电源开关QK速度继电器常开触头低压断路器QF常闭触头位置开关常开触头SQ时间继电器线圈常闭触头常开延时闭合触头复合触头常闭延时打开触头KT常用电气图形、文字符号熔断器FU常开延时打开触头转换开关SA常闭延时闭合触头常用电气图形、文字符号名称图形符号文字符号名称图形符号文字符号按钮启动SB制动电磁铁YB停止继电器中间继电器线圈KA复合过流继电器线圈常用电气图形、文字符号接触器线圈KM欠压继电器线圈主触头常开触头常开辅助触头常闭触头继电器KU相应线圈符号常用电气图形、文字符号常闭辅助触头欠电流继电器线圈KI常用电气图形、文字符号名称图形符号文字符号名称图形符号热继电器热元件FR串励直流电机常闭触头并励直流电机电磁离合器YC他励直流电机文字符号ZD常用电气图形、文字符号电位器RP复励直流电机整流桥VC直流发电机ZF照明灯EL三相鼠笼异步电机D常用电气图形、文字符号信号灯HL三相绕线异步电机D电阻R单项变压器T插座X三相自耦变压器T电磁铁YA二极管V常用电气图形、文字符号3、端子标记电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标记。按国家标准GB4026—83《电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则》规定：三相交流电源的引入线用L1、L2、L3、N、PE标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用L+、L－与M标记。三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记。3.1.2电气控制电路图的绘制原则用以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：电气原理图电气安装位置图电气安装接线图电气安装互连图电气原理图:是根据电气动作原理绘制的，用来表示电气的动作原理，用于分析动作原理和排除故障，而不考虑电气设备的电气元器件的实际结构和安装情况。通过电路图，可详细地了解电路、设备电气控制系统的组成和工作原理，并可在测试和寻找故障时提供足够的信息，同时电气原理图也是编制接线图的重要依据。1、电气原理图的绘制图型普通车床电气原理图例：型普通车床电气原理图（1）电气原理图绘制原则：1）图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。2）原理图的布局电气原理图的组成由主电路和控制电路组成。主电路：包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，一般画在原理图的左边。采用粗连接线来表示。控制电路：是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，一般画在原理图的右边。采用细连接线来表示。电气原理图绘制原则：3）原理图中电气元件的画法：采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标。4）原理图中电气触头的画法：所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。5）线路连接点、交叉点的绘制：表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉或折弯最少的直线。可以水平布置，也可以垂直布置。控制电路的分支线路原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。6）原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。电气原理图绘制原则：图2.1笼型电动机连续运转控制线路的电气原理图（2）原理图图面区域的划分为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，常在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。继电器、接触器触头位置的索引电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。电气图中技术数据的标注电气图中各电气元器件和型号，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。图型普通车床电气原理图例：型普通车床电气原理图（3）其中常见的元器件状态(1)继电器和接触器的线圈处在非激励状态。(2)断路器和隔离开关在断开位置。(3)零位操作的手动控制开关在零位状态。(4)机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。(5)保护类元器件处在设备正常工作状态。原则：安装接线图是按照电器元件的实际位置和实际接线绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排。用途：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。2、电气接线图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。电气接线图的绘制原则：型车床电气互连图例：电气安装接线图电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电器元件的布置应注意以下几方面：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。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。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。3、电器布置图图2-2型车床控制盘电器布置图例：型车床控制盘电器布置图型车床电气设备安装布置图图2-3型车床电气设备安装布置图SA1QSSA2电气线路图总结电气线路图：电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理的图纸，分为电气原理图和电气安装接线图。电气原理图的分类：主：强电流通过部分辅：控制、照明、指示电气原理图的绘制规则：主：粗实线辅：细实线电气符号画法：一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。图中电器元件的状态为常态（未压动、未通电……）3.1.3电气原理的读图方法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。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。2、逻辑代数法用逻辑代数描述控制电路的工作关系。3、一般步骤（1）观察设备所用的电源：一般设备多用三相电源(380V、50Hz)，也有用直流电源的设备。（2）分析主电路从主电路入手，观察主电路有几台电动机和电磁阀等执行电器，根据每台电动机和电磁阀等执行电器的控制要求和用途去分析它们的控制内容，控制内容包括起动方式、方向控制、调速和制动方式及各台电动机之间是否有相互制约关系。一般步骤（3）分析控制电路根据主电路中各电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，利用前面学过的基本环节的知识，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。控制电器（是指除常规接触器之外的控制元件，如电源开关、万能转换开关。）（4）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，它们大多由控制电路中的元件来控制的，所以在分析时，还要回过头来对照控制电路进行分析。（5）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。保护电器：是指短路保护器件及过载保护器件，如空气断路器中电磁脱扣器及热过载脱扣器的规格，熔断器、热继电器及过电流继电器等器件的用途及规格。（6）分析特殊控制环节殊控制环节：计数装置、自动检测装置、晶闸管