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第2章电气控制基本电路•2.0电气控制系统图的基本知识–2.0.1电气图的基本知识–2.0.2图纸规范•2.1控制电路的基本逻辑概念–2.1.1控制电路的基本组成–2.1.2控制电器的状态和值–2.1.3控制电路的逻辑表达式–2.1.4基本逻辑电路的类型•2.2三相交流异步电动机基本控制电路–2.2.1鼠笼型电动机直接起动控制电路–2.2.2鼠笼型电动机降压起动控制电路–2.2.3绕线型异步电动机起动控制电路–2.2.4异步电动机的制动控制电路–2.2.5异步电动机的调速控制电路•2.3直流电动机的控制电路–2.3.1直流电动机的基本控制特点–2.3.2直流电动机的控制电路1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：电路图（电气原理图）电气接线图电器元件布置图2.0.1电气图的基本知识2电气图形符号：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、状态和特征等。图形符号组合示例3部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号一般三极电源开关低压断路器常开触点常闭触点复合触点限位开关QKQFSQ熔断器常开常闭复合按钮FUSB线圈主触点常开辅助触点常闭辅助触点接触器KM线圈常开延时闭合触点常闭延时打开触点常开延时打开触点常闭延时闭合触点时间继电器KT4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。方法：不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上。作用：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：结构简单，层次分明。主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。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，是弱电流通过的部分。信号指示电路保护电路主电路用粗实线，控制电路和辅助的信号指示及保护电路用细实线。5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。电器元件不画出实际的外形图，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；●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。6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。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7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4204202972972972.0.1图纸规范8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＝15mm9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。10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11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。12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13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。142.1控制电路的基本逻辑概念•电气控制电路根据逻辑关系可以分成三个组成部分：•输入元件是控制电路的输入逻辑变量，用于对电路的控制，可分为主令元件和检测元件。•主令元件是人向控制电路发布控制指令的元件、如按钮、开关等。•检测元件是电路和电气控制设备本身向控制电路发布控制指令的元件，用于对电路和电气控制设备的某些物理量(如行程距离、温度、转速、压力、电流等)的检测。常用的检测元件有行程开关、接近开关、热继电器、电流继电器、速度继电器等。•中间逻辑元件是控制电路的中间逻辑变量,用于对电路中变量的逻辑变换和记忆等作用，常用的中间逻辑元件有中间继电器、通用继电器、时间继电器及计数器等。•输出执行元件用于对电路控制结果的执行。是控制电路的输出逻辑变量。可分为有记忆功能和无记忆功能两种，有记忆功能的输出执行元件常用的有接触器、继电器等。无记忆功能的输出执行元件常用的有信号灯、报警器、电磁铁、电磁阀、电动机等。15•2.1.1控制电路的基本组成2.1.2控制电器的状态和值•对于输入元件，我们规定：•开关电器未受外力的原始状态为0状态，•开关电器受外力而动作的状态为1状态，•开关、接点在断开时的值为0，闭合时的值为1。•在未受外力的原始状态下处于断开状态时的开关(接点)，称为常开开关(接点)，处于接通状态时的开关(接点)，称为常闭开关(接点)。•常开开关(接点)在原始状态下时的值为0。•常闭开关(接点)在原始状态下时的值为1。•对于中间逻辑元件和输出执行元件也有两种状态，一种是失电状态，一种是得电动作状态。我们规定：•元件在失电状态下的值为0，对于有记忆元件常开接点的值为0，常闭接点的值为1。•元件在得电状态下的值为1，对于有记忆元件常开接点的值为1，常闭接点的值为0。16元件的状态和值原始状态动作状态常开开关、接点常闭开关、接点原始状态的值动作状态的值原始状态的值动作状态的值输入元件010110记忆元件010110无记忆元件01(无开关、接点)17常开开关、接点的值和元件本身的状态一致、称为原变量。常闭开关、接点的值和元件本身的状态相反、称为反变量。2.1.3控制电路的逻辑表达式•逻辑控制电路的逻辑表达式：•HL1＝SB1×SB2,•HL2＝SB3＋SB4,•HL3＝(S1＋S2)×S3。18SB1SB2SB3SB4HL1HL2HL3S1S2S3（a）（b）（c）图2-1简单的逻辑控制电路2.1.4基本逻辑电路的类型•逻辑电路根据控制逻辑的特点可分为组合电路和时序电路。•1、组合电路•组合电路的控制结果只和输入变量的状态有关。•可以用布尔代数(也称开关代数或逻辑代数)通过计算而得出。•在组合电路中，也是由输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者构成的，但不含有记忆元件。•中间逻辑变量也可以根椐逻辑关系将其消除。•C=A×B•H=C×D•H=A×B×D=(A＋B)×D19HDBBCCAHDA→图2-2中间逻辑变量的消除SB1SB2HL1000110110001SB4SB3HL200011011011120SB1SB2SB3SB4HL1HL2HL3S1S2S3（a）（b）（c）表2-2串联电路真值表表2-3并联电路真值表逻辑与运算0×0=0；0×1=0；0×1=0；1×1=1。逻辑或运算0＋0=0；0＋1=1；0＋1=1；1＋1=1。例2-1•在楼梯走廊里，在楼上楼下各安装一个开关来控制一盏灯，试画出控制电路。•两个开关只有４种状态，根据题意分析可知当只有其中一个开关动作时灯亮，两个开关都动作或都不动作时灯不亮，S2S1E00011011011021由真值表写出逻辑表达式E=S2×S1＋S2×S1根据逻辑表达式画出控制电路S2S1ES2S1S2S1E控制电路(画法1)控制电路(画法2)图2-3两个开关控制一盏灯电路例2-2•用两个开关控制一个七段数码管显示1、2、3、4，试画出控制电路。•两个开关有４种状态，每个状态显示一个数字，列出真值表如表2-6所示：•表2-6七段数码管显示真值表开关显示数字七段数码管笔画S2S1abcdefg001000011001211011011131111001104011001122由真值表写出各笔画的逻辑表达式：a=d=S2×S1＋S2×S1=(S2＋S2)×S1=S1b=g=S1＋S2c=S2e=S2f=S1•根据逻辑表达式画出控制电路23K1K1K2K2fadbgceRafbecdg图2-4七段数码管控制电路例２-3•化简下面图2-5的电路24ABCYAC解：根据电路写出逻辑表达式，并化简：Y=BAC＋AC=(BA＋A)C=(B＋A