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——电气控制电路的基本环节机电控制与可编程控制器技术主讲：陈曦意义和目的（1）结构简单、维护方便、价格低廉；（2）我国现有大量机电设备仍采用继电-接触器控制；（3）PLC是计算机技术和继电-接触器控制相结合的产物。一、电气控制系统图的绘制二、电气控制线路的常用基本回路三、电气控制系统的常用保护环节四、异步电动机的启动控制线路本章内容提要五、异步电动机的调速控制线路六、异步电动机的制动控制线路七、典型机床电气控制线路分析本章内容提要（一）重点掌握电气控制线路的常用基本回路、三相异步电动机的启动、调速以及制动方法。（二）难点了解异步电动机的变极调速控制原理。重点及难点电气控制系统图第一节电气控制系统图的绘制是由电气元件和电气设备按照一定的控制要求连接而成的；用统一的图形符号和文字符号绘制的；便于系统安装、调试、使用和维护的；能够清晰表达生产机械电气控制系统结构、原理等设计意图的；工程图电气控制系统图常用的电气控制系统图有:1、电气原理图2、电气安装接线图3、电气元件布置图一、常用电气图形符号和文字符号电气控制系统图是工程技术的通用语言，为了便于交流和流通，在绘制电气控制系统时，电气元件的图形、文字符号必须符合国家标准。电气图形符号和文字符号的国家标准：1.旧国标：GB4728-1984《电气简图用图形符号》——较大修改GB7159-1987《电气技术中的文字符号制定通则》——已废止2.新国标：GB/T4728-2008《电气简图用图形符号》GB/T6988-2008《电气技术用文件的编制》GB/T5094-2003《工业系统、装置与设备以及工业产品——结构原则与参照代号》GB/T20939-2007《技术产品及技术产品文件结构原则字母代码》二、电气原理图电气原理图是根据工作原理而绘制的，不反映元器件的实际位置、大小和接线点的相互关系，只反映电气元件之间的连接关系。某机床电气原理图（1）电气原理图的绘制原则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。总则：（1）电气原理图的绘制原则原则1：电气原理图分为主电路和辅助电路两部分：主电路从电源到电动机，是强电流通过的电路。一般绘制在原理图的左侧。辅助电路包括接触器和继电器的线圈、触点以及其它控制电器的触点，还包括照明电路、信号电路及保护电路等，是小电流通过的电路。一般绘制在原理图的右侧。原则1：电气原理图分为主电路和辅助电路两部分：主电路辅助电路同一电气元件的不同部分（线圈、触点）分散绘制在各自完成作用的地方，需要用同一文字符号标出。若有多个同类元件，可在文字符号后面加上数字序号，以示区别。原则2：电气原理图中电气元件的画法按钮SF1~SF3QA1主触点、线圈和动合触点所有电气触点均按无外力作用时或未通电时的自然状态画出。当电气触点的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”原则绘制。当图形符号为水平放置时，以“下开上闭”原则绘制。原则3：电气原理图中电气触点的画法某机床电气原理图下开上闭左开右闭电气原理图的控制电路，原则上按电路动作顺序从上而下或自左至右的原则绘制。尽量避免线条的交叉。两线交叉时连接点用黑点标出，非连接点不标黑点。原则4：电气原理图的布局原则（2）图面区域的划分图区下方（或上方）的数字代表图区的编号，便于检索电气线路、方便阅读分析；图区上方（或下方）的文字表明它所对应的下方元件或电路的功能，以便于理解全部电路的工作原理。图区的编号元件或电路的功能在继电器、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。（3）符号位置的索引符号位置的索引（3）符号位置的索引左栏中栏右栏主触点所辅助动合触点辅助动断触点在图区号所在图区号所在图区号1、接触器QA：2、继电器KF：左栏右栏动合触点所在图区号动断触点所在图区号QA4446×××KF913××××××接触器、继电器触点位置图接触器QA的三个主触点在4区，一个动合触点在6区，动断触点未使用。继电器KF的两个动合触点分别在9区和13区，动断触点未使用。三、电气安装接线图电气安装接线图是按照电气元件的实际位置和接线遵照电气原理图绘制的。三相鼠笼电动机可逆电气安装接线图（1）电气元件的布置位置按安装实际情况绘出，各元件均按实际尺寸的统一比例绘制；（2）同一电气元件的各个部件应画在一起；（3）图中文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电气原理图一致；电气安装接线图绘制原则：（4）图中应标明配线的线型、规格、导线数量以及穿线管的尺寸，并表明电源引入点；（5）走向相同的多根导线可用单线或线束表示。电气安装接线图绘制原则：四、电气元件布置图用来表明各种电气元件在生产设备中的实际位置。主要包括控制柜、控制板、操纵台等电气设备的布置图。根据电气元件的外型尺寸绘出，并标明各元件间距尺寸。50320mm360mm线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU4FU1FU2KMFRTCFU4FA1FA2QABBTAFU3FU4505050CW6132型车床电气元件布置图PG1PG2QA1QA2SF1SF2SF3FA1FA2CW6132型车床电气设备安装布置图EASF2SF1QBQA1QA2电气元件的布置原则：（1）重量和体积大的元件安装在下方，发热元件装在上方；（2）强弱电分开，弱电应屏蔽；（3）需经常维护、检修、调整的元件安装位置不宜过高；（4）元件之间应留有一定间距。第二节电气控制线路的常用基本回路由按钮、继电器、接触器等低压控制电器组成的电气控制线路，简称继电-接触器控制系统。优点维修方便线路简单成本低廉目前仍广泛应用在各种生产机械的控制领域中。长动与点动控制回路联锁控制回路多点控制回路顺序控制回路自动往复循环控制回路时间控制回路常用基本回路一、长动与点动控制回路1、长动控制生产设备在其加工时一般处于连续运转状态，这种工作状态称为“长动”。持续运转长动控制回路启动按钮停止按钮接触器常开触点过载保护SF2SF1QAMSF1SF2QAQASF1SF2QAQASF1SF2QAQASF1SF2QAQASF1SF2QAQA2、点动控制除长动控制外，还有一种要求电动机受控于外部按钮的控制，即触发一次按钮电动机运转一下，连续触发电动机连续运转，不触发电动机无运转，这种控制称为“点动控制”。启动按钮SFQAMSFQASFQA3、长动与点动混合控制生产实践中通常要求电动机既能实现点动又能实现长动控制，例如机床设备在正常工作时，一般需要电动机处在连续运行状态，但在试车或调整刀具的相对位置时，又需要点动控制，因此就需要长动与点动的混合控制电路。※注意复合按钮常开触点和常闭触点的动作顺序复合按钮动作顺序：1.触发时：常闭触点先断开，常开触点再闭合；2.释放时：常开触点先断开，常闭触点再闭合。SF1SF2QAQASF3SF1SF2QAQASF3SF1SF2QAQASF3SF3SF1SF2QAQASF3SF1SF2QAQASF3QAM二、联锁控制回路生产机械往往是由许多零部件组成的，而零部件之间的运动是相互联系和相互制约的，这种相互联系和制约的控制称为联锁控制（或互锁）。按下SF2/SF3QA1/QA2线圈得电QA1/QA2常开触点闭合QA1/QA2主触点闭合QA1/QA2常闭触点断开对QA2/QA1联锁禁止反/正转电动机正转/反转SF2BBSF1QA1QA1SF3QA2QA2QA2QA1FA2FA2M3~L1L2L3BBQA1QA0FA1QA2SF2BBSF1QA1QA1SF3QA2QA2QA2QA1FA2FA2M3~L1L2L3BBQA1QA0FA1QA2SF2BBSF1QA1QA1SF3QA2QA2QA2QA1FA2FA2M3~L1L2L3BBQA1QA0FA1QA2正转启动停转SF2BBSF1QA1QA1SF3QA2QA2QA2QA1FA2FA2M3~L1L2L3BBQA1QA0FA1QA2反转启动SF2BBSF1QA1QA1SF3QA2QA2QA2QA1FA2FA2M3~L1L2L3BBQA1QA0FA1QA2SF2BBSF1QA1QA1SF3QA2QA2QA2QA1FA2FA2M3~L1L2L3BBQA1QA0FA1QA2[提示]为了避免对电动机产生过大的冲击，电动机的操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行。不允许正反、反正操作控制。三、多点控制回路对于一些大型的生产机械，为了操作方便，常要求在两个或者两个以上的地点对其进行操作，这种控制方式称为多点控制。[要点]甲地启动：按下SF3→QA线圈得电→主触点闭合、辅助触点闭合自锁→电动机启动甲地停止：按下SF2→QA线圈失电→主触点断开、解除自锁→电动机停转乙地启动：按下SF4→QA线圈得电→主触点闭合、辅助触点闭合自锁→电动机启动乙地停止：按下SF1→QA线圈失电→主触点断开、解除自锁→电动机停转三地控制四、顺序控制回路生产系统各部件的启动或停止的顺序各有不同，这就要求拖动这些运动部件的电动机按一定的加工顺序进行启动或停止，这种控制方式称为顺序控制。包括主电路顺序控制和控制电路顺序控制。1、主电路的顺序控制QA2主触点在QA1主触点的下方2、控制电路的顺序控制顺序控制回路的设计原则：（1）若希望甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串联甲接触器的动合触点。——顺序启动（2）若希望乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。——逆序停止五、自动往复循环控制回路有些设备要求其工作台能在一段距离内自动往复循环运行，以实现工件的连续加工或操作，这种控制回路称为自动往复循环控制。利用行程开关、位置开关或接近开关来实现。限位保护开关挡铁[提示]行程开关BG的动作顺序是动断触点先断开，随后动合触点闭合，因此符合电动机从正转-停止-反转的原则。六、时间控制回路某些生产机械上的电动机要求运行一段时间，停止一段时间再运行，即间歇运行，这时就需要时间继电器来实现控制。这种采用时间继电器进行的延时控制称为时间控制。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）[提示]各种时间继电器表示方法通电延时线圈断电延时线圈瞬动触点通电延时闭合常开触点通电延时断开常闭触点断电延时断开常开触点断电延时闭合常闭触点启动M1运转KF延时M2运转第三节电气控制系统的常用保护环节在电气控制系统的设计中，必须考虑系统发生各种故障和不正常工作情况的可能性，必须在控制系统中设置各种保护环节和装置。常用的保护环节有短路、过载、过电流、失电压、欠电压、过电压保护等。一、短路保护诱因：线路绝缘遭到破坏、负载短路、接线错误现象：瞬时电流可达到额定电流的十几倍到几十倍后果：设备或线路因过流而发生损坏，甚至引起火灾保护方法：熔断器保护或低压断路器保护保护元件：FA或QA二、过载保护诱因：负载突然增加，缺相运行或电源电压降低现象：额定电流电动机运行电流额定电流的1.5倍后果：电动机绕组发热，绝缘材料老化，寿命缩短保护方法：熔断器+热继电器保护元件：FA+BB三、过电流保护诱因：频繁启动和正反转、重复短时使用电动机；现象：额定电流电动机运行电流额定电流的6倍；后果：过大的电动机冲击电流，损坏电动机和过大的电磁转矩，损坏机械传动部件；保护方法：将过电流继电器串联在被保护电路中；保护元件：KFI四、失电压保护诱因：电动机工作时，电源电压突然消失；现象：电源电压恢复，电动机自行启动；后果：无法预计的人身伤亡和机械故障；保护方法：采用接触器和按钮控制；保护元件：QA和SF五、欠电压保护诱因：负载突然增加，缺相运行或电源电压降低；现象：电源电压降到额定电压的60%~80%；后果：引起控制电器释放，电路不正常工作；保护方法：将欠电压继电器线圈跨接在电源上；保护元件：KFU六、过电压保护诱因：电磁铁等大电感负载及直流电磁机构、直流继电器等在通断时会产生较高的感应电动势；现