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1、电机与电气控制电机与电气控制第5章 电气控制电路基本环节v教学重点掌握电气控制电路的基本环节和组成这些电路的基本规律，掌握电气控制电路的分析方法，熟悉电气控制电路的设计方法。v教学难点电气控制电路的基本环节和组成这些电路的基本规律，以及电气控制电路的设计方法电气控制的方法有继电接触器控制法、可编程逻辑控制法和计算机控制法等，其中继电接触器控制法仍是最基本的、应用最广泛的方法，也是其他控制方法的基础。本章主要介绍继电接触器控制的电气控制电路。第5章 电气控制电路基本环节 第5章 电气控制电路基本环节 5.1 电气图的绘制规则和常用符号为了达到某种控制要求或实现能量转换，通过导线将电动机、控制电器
2、以及仪表等一些电器元件连接起来的线（电）路称为电气控制线（电）路。继电接触器逻辑控制方式称作电器控制，其电气控制电路是由各种有触点电器，如继电器、接触器、按钮、开关等组成。根据线路中通过电流的大小，电气控制线（电）路可分为主电路（主回路）和控制电路（辅助回路）。前者一般是指负载电路，电流较大；后者一般是指继电器、接触器的线圈、按钮等所在的电路，电流较小。第5章 电气控制电路基本环节 为了清楚地表达设备电气控制系统的组成结构、设计意图和技术要求，方便分析系统工作原理及安装、调试和检修控制系统等技术要求，需要采用统一的工程语言（图形符号和文字符号），即工程图的形式来表达，这种工程图称为电气控制系统
3、图。电气控制系统图必须采用符合国家电气制图标准及国际电工委员会颁布的有关文件要求，用统一标准的图形符号、文字符号及规定的画法进行绘制。第5章 电气控制电路基本环节 5.1.1 电气控制系统图的分类电气控制系统图一般分为电气原理图、电器元件布置图与电气安装接线图三种。1.电气原理图电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目代号来表示电路各电器元件中导电部件和接线端子的连接关系及工作原理而绘出的图样。如图5-1所示为笼型异步电动机直接启停控制电气原理图。 图5-1 三相笼型异步电动机 直接启停控制的电气原理图第5章 电气控制电路基本环节 2.电器元件布置图电
4、器元件布置图主要是用来详细表明电气原理图中各电气设备、电器元件的实际安装位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料。电器元件布置图可根据电气设备的复杂程度集中绘制或单独绘制。如图5-2所示为笼型异步电动机直接启停控制线路的布置图。图5-2 笼型异步电动机直接启停控制线路的布置图第5章 电气控制电路基本环节 3.电气安装接线图电气接线图的绘制原则是： （1）电气安装接线图中的各个电器元件均应按其实际位置绘出。（2）电气安装接线图中的每个电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图中的标注保持一致，并符合国家标准。 （3）电气安装接线图中的同一电器元件的所有部件采用集中表示的方法绘制在一起，并用点
5、划线框起来。 （4）电气安装接线图中同一控制盘上的电器元件之间的连接可以直接连线。盘内电器元件与盘外电器元件之间的连接必须通过接线端子排（板）进行连线。 （5）电气安装接线图中各电气元件上凡是需接线的部件端子都应标注编号，并且必须与电气原理图中标注的导线编号相一致。第5章 电气控制电路基本环节 5.1.2 电气图的图形符号、文字符号及接线端子标注1.图形符号电气图是进行技术交流的载体。图形符号是表示一个设备或概念的图形、标记或字符,它是绘制各类电气图的基础和依据。2.文字符号文字符号用于电气技术领域技术文件的编制，可以标注在电气设备、装置和元器件的图形符号上或其近旁，以此表示电气设备、装置和元
6、器件的名称及电路的功能、状态和特征。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两类。3.接线端子标注电气图中的各个电器接线端子采用字母、数字符号来标注。接线端子标注应按照国家标准GB/T 40262004的规定 。第5章 电气控制电路基本环节 5.1.3 电气原理图的绘制1.电气原理图的绘制原则 （1）电气原理图的主电路一般绘制在图的左侧（或上方），控制 电路一般绘制在图的右侧（或下方），用细实线表示。 （2）为了便于读图，电器元件应按其功能布置，并尽可能地按其 工作（或动作）的先后顺序排列，先工作的排在前，后工作的排在 后，其布局顺序是从左至右或从上至下。 （3）电气原理图中的所有电气元器件的全
7、部触头都应按未通电或 未受激的状态（即静态）绘出。 （4）电气原理图中的所有电器元件图形符号均按照国家标准 GB/T 472820052008的规定绘制；文字符号均按照国家标准的 规定标注。 （5）图中的同一电器的不同部分(如线圈和触头)均应采用同样的 文字符号来标注。第5章 电气控制电路基本环节（6）图中的导线、连接线等应尽量避免交叉和折弯，线条要尽量减少，尽量垂直或水平绘制。图中有直接电联系的交叉导线的连接点（即导线交叉处）要用黑圆点表示。 （7）在电气原理图的上方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用；并在继电器、接触器线圈下方列有触点表，用以说明线圈和触点的从属关系。 如图5-4
8、所示为根据上述原则绘制出的某机床电气原理图。第5章 电气控制电路基本环节图5-4 某机床电气原理图第5章 电气控制电路基本环节 2.电气原理图图面区域的划分 图幅分区时，在图的左边框处，竖边方向从上到下用英文 字母，横边方向从左到右顺序用阿拉伯数字分别编号。如图5 -5所示。图5-5 图幅分区第5章 电气控制电路基本环节 3.电气原理图符号位置的索引在比较复杂的电气原理图中，在继电器、接触器线圈文字符号的下方要标注其触点位置的索引；而在其触点的文字符号下方要标注其线圈位置的索引。符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法表示。索引代号的组成如下： 图号页次图区号第5章 电气控制电路基本环
9、节 5.2 组成电气线路的基本规律任何复杂的控制电路或系统，都是由一些比较简单的基本控制环节、保护环节根据不同要求组合而成。因此熟悉和掌握电气控制的各种基本控制环节对于分析比较复杂的电气控制电路是至关重要的。继电-接触器控制系统的基本控制环节主要有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。自锁与互锁的控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。第5章 电气控制电路基本环节 5.2.1 自锁控制1.电路的组成如图5-5所示为接触器控制电动机单向运行的电路。2.电路工作分析图5-5 电动机单向运行控制电路第5章 电气控制电路基本环
10、节 5.2.2 点动与正常工作的联锁控制如图5-6所示为电动机点动与连续运转控制的几种典型电路。(a)基本点动控制电路 (b) 开关选择运行状态的电路 (c)两个按扭控制的电路 (d)带有中间继电器的点动控制电路 图5-6 电动机点动与连续运转控制电路第5章 电气控制电路基本环节 5.2.3 多地控制在许多机床上，为使操作人员操作方便，要求在不同地点或位置都能对生产设备进行控制操作，即要求电气控制电路具有多点控制功能。其控制电路如图5-7所示。图5-7 两地控制电路图第5章 电气控制电路基本环节 5.2.4 顺序启动的联锁控制如图5-8(a)所示为两台电动机顺序启动、同时停止的控制电路。如图5
11、-8(b)所示为两台电动机顺序启动，逆序停止的控制电路。(a)按顺序启动、同时停止的控制电路 (b)按顺序启动、逆序停止的控制电路 图5-8 两台电动机顺序控制电路图第5章 电气控制电路基本环节 5.2.5 互锁控制如图5-9所示为三相异步电动机可逆运行控制的三种电路。（a）无互锁电路 （b)具有电气互锁电路 (c)具有双重互锁电路 图5-9 三相异步电动机可逆运行控制电路第5章 电气控制电路基本环节 5.2.6 行程的控制如图5-10所示为自动往复循环运动示意图及控制电路。(a）机床工作台自动往复运动示意图 (b）自动往复循环控制电路 图5-10 自动往复循环控制第5章 电气控制电路基本环节
12、 图5-11 时间继电器控制的顺序启动电路5.2.7 时间顺序控制 如图5-11所示为利用时间继电器控制的顺序启动电路。第5章 电气控制电路基本环节 5.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路三相笼型异步电动机具有结构简单、坚固耐用、价格便宜、维修方便等优点，获得了广泛的应用。三相笼型异步电动机的启动控制有直接启动与降压启动两种方式。(1)笼型异步电动机的直接启动是一种简单、可靠、经济的启动方法，但过大的启动电流会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其他电动机，故直接启动电动机的功率受到一定限制，一般功率小于7.5kW的电动机常用直接启动方式。(2)三相笼型电动机容量较大时，一般应采
13、用降压启动。有时为了减小和限制启动时对机械设备的冲击，即使允许直接启动的电动机，也往往采用降压启动。第5章 电气控制电路基本环节 5.3.1 定子绕组串电阻的降压启动控制线路定子绕组串电阻的降压启动控制线路如图5-12所示。图5-12 定子绕组串电阻的降压启动控制线路第5章 电气控制电路基本环节 5.3.2 -降压启动控制线路 -降压启动电路如图5-13所示。图5-13 -降压启动电路第5章 电气控制电路基本环节 5.3.3 利用自耦变压器实现降压启动的控制线路 利用自耦变压器实现降压启动的电气控制线路如图5-14所示。图5-14 自耦变压器降压启动的电气控制线路第5章 电气控制电路基本环节
14、5.3.4 延边三角形降压启动控制线路延边三角形降压启动的接线如图5-15所示。图5-15 延边三角形降压启动定子绕组接线图第5章 电气控制电路基本环节 5.4 三相异步电机制动控制线路在实际生产过程中，为了提高生产效率，很多机床和设备都要求能迅速停车或准确定位。而电动机断电后转子（机械轴）由于惯性不可能马上停下来，因此必须对所拖动的电动机采取有效的制动措施。一般常用的制动方法有机械制动和电气制动两种。机械制动的方法是利用其制动装置所产生的机械力矩使电动机的转子迅速停止转动；而电气制动的方法是利用电动机产生的电磁制动力矩，使电动机的转子迅速停止转动。电动机制动的方法又有反接制动、能耗制动和电容
15、电磁制动等。本节主要介绍反接制动、能耗制动及电容制动的电气控制电（线）路。第5章 电气控制电路基本环节 5.4.1 反接制动的控制线路1. 单向旋转反接制动的控制线路如图5-17所示为三相异步电动机单向旋转反接制动的控制线路。图5-17 三相异步电动机单向旋转反接制动的控制线路第5章 电气控制电路基本环节 2. 可逆运行反接制动的控制线路三相异步电动机可逆运行反接制动的控制线路如图5-18所示，图5-18 三相异步电动机可逆运行反接制动的控制线路第5章 电气控制电路基本环节 5.4.2 能耗制动的控制线路1. 单向旋转的能耗制动控制电路单向旋转的能耗制动控制电路如图5-19所示。图5-19 电
16、动机单向旋转的能耗制动的电路第5章 电气控制电路基本环节 2. 可逆运行能耗制动控制电路如图5-20所示为可逆运行能耗制动电路。图5-20 可逆运行能耗制动电路第5章 电气控制电路基本环节 5.4.3 电容电磁制动的控制电路电容电磁制动的控制电路如图5-21所示。图5-21 电容电磁制动控制电路第5章 电气控制电路基本环节 图5-22 变极调速4/2极双速异步电动机的控制线路5.5 三相笼型异步电机调速的控制线路5.5.1 改变极对数调速的控制线路改变极对数调速的方法有Y-YY方式和-YY方式两种。Y-YY方式适用于 恒转矩负载，-YY方式适用于恒功率负载。如图5-22所示为-YY方式的 4/2极双速异步电动机的控制线路。 第5章 电气控制电路基本环节 5.5.2 利用电磁滑差离合器调速的控制线路如图5-
