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1、电力拖动与控制第七章电气控制线路设计 电气控制线路的常用符号及绘制原则 电气控制线路的基本控制环节 电气控制线路的一般设计方法 电气控制线路的逻辑设计法主要内容电气控制线路是一种由接触器、继电器、按 钮、开关等电器元件组成的有触点、断续作用 的控制系统。不同生产机械的控制要求是不同的，所要求 的控制线路也是千变万化、多种多样，但它们 都是由一些具有基本规律的基本环节、基本单 元所组成，熟悉这些基本的控制环节是掌握电 气控制的基础。 为了便于分析系统的工作原理，便于电气 设备的安装、调整、使用和维修，必须用统 一规定的图形符号和文字符号来代表各种电 器，电气控制线路图也应该按统一的规则进 行绘制
2、、用以编号。第一节 电气控制线路的常用符号及绘制原则电气控制线路是用导线将电机、电器、仪 表等电器元件联接起来并实现特定的控制功 能和要求的。 一、电气控制线路常用的图形和文字符号一、电气控制线路常用的图形和文字符号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，为了便于交流与沟通，国家标准局参照 国际电工委员会(IEC)颁布的有关文件，制定 了我国电气设备有关国家标准。 国标：GBT4728-20052008电气简图用图形符号；GBT 5465.1-2007 电气设备用图形符号基本规则；GBT 5465.2-1996 电气设备用图形符号； GBT 16902
3、.1-2004 图形符号表示规则； GBT 6988.1-1997GBT 6988.5-2006 电气技术用文件的编制； GBT 18135-2000 电气工程CAD制图规则。 表7-1 常用电气图形符号表7-2 常用电气文字符号表7-3 常用辅助文字符号二、电气控制线路的绘制原则二、电气控制线路的绘制原则在绘制电气控制线路时,应遵循电流方向“自 上而下(垂直方位画时),自左向右(水平方位 画时)”的原则绘制;对于常开触点和常闭触点, 应遵循“左开右闭(垂直方位画时),下开上闭( 水平方位画时)”的原则绘制。对于开关电器, 如果按图形布置的需要,采用图形符号的方位 与国标中示出的一致时,则直接
4、画出；若方位 不一致时,应遵循按图例“逆时针旋转90o” 的 原则绘制,但文字和指示方向不得颠倒。1.电气控制线路原理图电气原理图是根据电路工作原理，用规定的 图形符号和文字符号绘制出来的表示各个电器 连接关系的线路图。 电气原理图根据通过电流的大小可分为 ： 1）主电路：电动机、发电机及其相连的电器元件组成的通过大电流的电路。 2）控制电路：接触器、继电器线圈及联锁电路、保护电路、信号电路等通过较小电流的电路。 绘制电气原理图应遵循以下原则： 1）主电路用粗线条画在左边或上边；控制电 路用细线条画在右边或下边。 2）电器元件的图形、文字符号用国家规定的统一符号。主电路标号一般由文字符号和数
5、字组成。文字符号用以标明主电路中的元件或线路的主要特征，数字标号用以区别电路不同线段。控制电路由三位或三位以下的数字组成。3）同一电器的不同部分需用统一的文字符号 标出 。 4）所有按钮、触点等均按操作前、电路未带电的原始状态画出。 5) 控制电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。 并应做到布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图。6）电气原理图中电器元件的数据和型号，一般用小写字体注在电器代号附近，导线用其截面标注，如1.5mm2字样表明该导线的截面积，必要时尚需标出采用导线的颜色。 7）对于较复杂的电气原理图，为了便于读图分析、避免疏漏，应对图面进行区域划分
6、或电路编号，必要时注明回路用途。图7-1 CW6140车床电气控制电路原理图电气安装接线图是用规定的图形符号按电器 元件实际的位置及接线绘制的，用于电气设备 和电器元件的安装、配线或检修电气故障。实 际工作中，电气安装接线图常与电气原理图结 合起来使用。绘制电气安装接线图应遵循以下原则： 1）图形、文字符号与原理图标注一致。同一元件的各部分须画在一起。各元件位置与实际安装位置一致。2.安装接线图2）要表示出控制板内外各电器元件，控制 板内外电器元件的电气连接一般应通过端 子排进行，并按电气原理图的接线编号连接。3）走向相同的多根导线用单根导线或线束表示。4）标明导线的规格、型号、根数、颜色、穿
7、线管的尺寸。图7-2 CW6140车床电气安装接线图一、单方向运行控制线路 1.开关控制线路图7-3 直接起动控制线路第二节 电气控制线路的基本控制环节合上刀开关QS， 电动机M通电旋转； 断开刀开关QS， 电动机M断电停转。 图7-4 点动控制线路2.点动控制线路起动电机时，合QS， 按SB，接触器KM线圈通电 ，其常开主触点闭合，电 动机M旋转。停止电机时，松开SB， 接触器KM线圈断电，其 常开主触点断开，电动 机M停转。适用于调试电机。自锁环节3.连续控制线路图7-5 连续控制线路合上QS，按SB2，KM线圈 通电，其常开主触点闭合 ，电动机M起动。与此同 时，并接于SB2的KM常开
8、辅助触点也闭合，因此， 即使松开SB2，KM线圈也 会通过其常开辅助触点继 续保持通电，称其为自锁 环节。要停止电动机，按SB1，KM线圈断电，其 常开主触点断开，电动机M断电停转。此后, 即使松开按钮SB1，使其恢复为闭合状态， KM线圈也不可能再依靠自锁环节而通电了， 因为原来闭合的自锁触点早已随着接触器的 释放而断开。该电路能实现对电动机起动、停止的自动 控制、远距离控制、频繁操作。 4.点动与连续控制线路图7-6 点动与连续控制电路a) 采用点动按钮联锁的点动控制电路 b) 采用中间继电器联锁的点动控制电路a图：SB1为连续运转的停止按钮，SB2为连 续运转的起动按钮，SB3为点动控制
9、的复合 按钮。点动控制时,按SB3,它的常开触点闭合,KM 线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M起 动运转，与此同时，SB3的常闭触点断开,使 KM的自锁环节不起作用。松开SB3时，KM线 圈断电,其常开主触点断开,电动机M停转。连续运转时，按SB2，KM线圈通电，其常开主触 点闭合，电动机M起动，与此同时，KM常开辅助触 点闭合,起自锁作用使电动机M连续运转。按SB1, KM线圈断电，常开主触点断开，电动机M停转。问题：点动控制时，如果接触器KM的释放 时间大于按钮SB3的恢复时间，则点动结束 SB3常闭触点复位时，接触器KM的自锁触点 还未断开,使自锁电路继续通电，线路无法 正常工作，这时
10、，需用b图的控制线路。 点动控制时，按SB3，KM线圈通电，常开主 触点闭合，电动机M实现点动运行。连续控制 时，按SB2，中间继电器K线圈通电，常开触 点闭合，使KM线圈通电并自锁，电动机M实现 连续运行。停止电动机时，则按下SB1，这时中间继电 器K线圈断电，常开触点断开,使KM线圈断电, 电动机M停转。5.单方向运行控制线路中的保护环节短路保护：短路时，熔断器FU的熔体熔 断而切断电路起保护作用。过载保护：通过热继电器FR实现。当负载 过载或电动机缺相运行时，FR动作，其常闭 触点断开将控制电路切断，KM线圈断电，切 断电动机主电路。 欠电压、失电压保护：通过接触器KM自锁 环节来现。当
11、电源电压由于某种原因而严重欠电压 或失电压时，KM断电释放，电动机M停止转 动。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不 会自行起动，只有再次按下起动按钮后， 电动机才能起动。二、正反向运行控制线路正转按钮:SB2 反转按钮:SB3 停车按钮:SB1图7-7 正反转控制线路主电路采用了两个接触器，其中接触器KM1 控制电动机的正转，接触器KM2控制电动机反 转。需要电动机正转时，按SB2，KM1线圈通电， 其常开主触点闭合，电动机M正转。需要电动机反转时，先按SB1，KM1断电，常 开主触点断开，电动机正转停止，再按SB3， KM2线圈通电，其常开主触点闭合，电动机M反 转。该控制线路存在两个问题：
12、1）两个接触器在任何情况下都不能同时 通电，否则会造成主电路电源短路，为此需 要采取互锁电路。 图7-7b为具有互锁的可逆控制线路，将其 中一个接触器常闭触点串入另一个接触器线 圈电路中，这样任何一个接触器通电后，其 自身常闭触点断开，因此，即使按下相反方 向的起动按钮，另一个接触器也不会通电。 2）需要电动机改变旋转方向时，必须先 按下停止按钮SB1，方可重新起动电动机， 这对那些要求电动机频繁改变旋转方向的生 产机械来说，是很不方便的。图7-7c是采用复合按钮实现正反转的，构 成了既有接触器互锁又有复合按钮互锁的双 重互锁可逆控制线路。控制线路的工作过程 利用了复合按钮先断后通的特点。改进
13、1:增加互锁环节改进2:增加复合按钮图7-7 正反转控制线路三、联锁控制线路联锁控制：很多具有多台电动机的设备， 常因每台电动机的用途不同而需要按一定的 先后顺序来起动、停车，这种互相联系而又 互相制约的控制称为联锁控制。 实现联锁控制的方法有两种形式: 1、起动联锁 1）当M1电机起动后才允许M2电机起动，则 需将接触器KM1常开触点串在接触器KM2线圈 电路中，如图7-8b所示。 图7-8 联锁控制线路2)当M1电机起动后不允许M2电机起动，则 需将接触器KM1的常闭触点串在接触器KM2的 线圈电路中，如图7-8c所示。 2、停车联锁当M2电机停转后才(不)允许M1电机停转, 则需将接触器
14、KM2的常开(常闭)触点并在控 制接触器KM1的停止按钮两端,如图7-8d(e) 所示。四、多点控制线路一地:SB2,SB1 二地:SB4,SB3 三地:SB6,SB5 图7-9 多点控制线路对于大型生产机械，为了操作方便，需要 在几个不同的地方都能进行操作，实现这种 要求的电路如图7-9所示。在各个不同的地方安装一套按钮，将各起 动按钮的常开触点并联连接，各停止按钮的 常闭触点串联连接。这样，在任何一处按起 动按钮，接触器线圈都能通电，在任何一处 按停止按钮，接触器线圈都能断电。第三节 电气控制线路的一般设计方法设计电气控制线路的方法有两种，一种是 一般设计方法，另一种是逻辑设计方法。一般设
15、计方法主要靠经验进行设计，它是 根据生产工艺的要求，画出功能流程图，用 一些典型基本控制环节来实现某些基本要求, 而后再根据生产工艺其他要求逐步完善其功 能，并适当配置联锁和保护等环节，利用基 本控制原则把它们组合成一个整体，成为满 足控制要求的完整线路。 一、一般设计方法的设计原则1.控制线路力求简单、经济1）尽量缩短连接导线的数量和长度设计控制线路时，应考虑各电器元件的实 际位置，尽可能地减少连接导线的根数和缩 短连接导线的长度。 图7-10a是不合理的，这样接线就需要由电 气柜二次引出连接线到操作台上，采用图7- 10b接线可以减少一次引出线。a) b)图7-10 电器连接图2）尽量减少
16、电器元件的品种、规格、数 量,同一用途的器件尽可能选用相同品牌、 型号的产品。3）尽量减少电器元件触点的数目在简化、合并触点过程中，应主要合并同 类性质的触点，或一个触点能完成的动作， 不用两个触点。在简化过程中应注意触点的 额定容量是否允许，也应考虑对其它回路的 影响。图7-11a所示电路可以合并成b所示电路。 图7-11 同类触点合并4）尽量减少通电电器的数量，以利节能, 延长电器元件寿命图7-12a所示电路，其功能是接触器KM1先 通电，经过一段时间后接触器KM2通电，延 时时间由时间继电器KT完成。当KM2通电后，时间继电器KT就不起作用 了，应切除KT线圈的电源，故应改接成图7- 12b所示电路。 a) b) 图7-12 减少通电电器1）正确连接电器的线圈交流控制线路中，同时动作的两个电器线 圈不能串联，如图7-13a所示。即使外加电压 是两个线圈额定电压之和，也是不允许的， 因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗 成正比，由
