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1、电气控制系统设计与装调实训指导书主编：王心宇 审核：鲍方2013/3/26目 录第一章 常用控制电器41.1 手动电器41.1.1 手动主令电器41.1.2 低压隔离器71.1.3 低压断路器71.2 自动电器91.2.1 接触器91.2.3 行程开关121.2.4 熔断器13第二章 电气控制系统的基本环节142.1 异步电动机起动控制电路142.1.1 直接起动控制电路142.1.2 降压起动控制电路152.2 异步电动机正反转控制电路172.2.1 电动机正反转的按钮控制182.2.2 电动机正反转行程控制182. 3 异步电动机制动控制电路192.3.1 能耗制动控制电路192.3.2
2、反接制动控制电路（图2-9）202.4 组成控制电路的基本规律212.4.1 按联锁控制的规律21第三章 电气控制系统的设计233.1 电气控制设计的基本任务233.1.1 电气控制系统设计的基本要求233.1.2 电气控制系统设计的基本内容和设计步骤233.2 电气原理图设计的一般原则25第四章 电气原理图的设计方法及设计实例304.1 分析设计法304.2 逻辑设计法32第五章 绘制电气原理图的基本要求345.1 常用电气图形符号及文字符号的国家标准345.2 电气原理图的绘制原则35第六章 实训操作37实训项目一 M7130平面磨床电气控制线路37实训项目二 Z3040摇臂钻床电气控制线
3、路39实训项目三 刀架的自动回转电路41实训项目四 C6140普通车床电气控制42实训项目五 C650车床电气控制46实训项目六 T68卧式镗床电气控制线路48实训项目七 X62W床电气控制52实训项目八 机床电路与PLC连线57第一章 常用控制电器1.1 手动电器1.1.1 手动主令电器主令电器是用于发布控制指令的电器。（1）按钮按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，用于发布手动控制指令。控制按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。其外形、结构示意及文字符号如图1-1所示。图 1-1目前使用较多的产品有LAl8、LAl9、LA20、LA25和LAY3等系列。按钮不
4、同的颜色代表不同的含义。如图1-2图 1-2一般用：（1）红色表示停止和急停；（2）绿色表示起动；（3）黑色表示点动；（4）蓝色表示复位，当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。（5）启动与停止交替按钮： 必须是黑色、 白色或灰色， 不得使用红色和绿色。 另外还有黄、白等颜色，供不同场合使用。有的按钮需要插入插入钥匙才能操作，还有的按钮带指示灯。如图1-3所示。图 1-3随着计算机技术的不断发展，控制按钮又派生出用于计算机系统的弱电按钮新产品，如SJL系列弱电按钮，其具有体积小、操作灵敏等特点。按钮的选用要考虑其使用场合，对于控制直流负载，因直流电弧熄灭较交流困难，故在同样的工作电压下，直流
5、工作电流应小于交流工作电流。（2）组合开关组合开关又称转换开关，一般用于电气设备电源引入开关，也可用于非频繁地通断电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量感应电机。图 1-4（3）万能转换开关万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，用于控制电路发布控制指令或远距离控制，也可作为电压表、电流表的换相开关或作为小容量电动机的起动、调速和换向控制。由于其换接电路多，用途广泛，故又称为万能转换开关。目前常用的万能转换开关有LW5、LW6等系列。 LW6系列万能转换开关由操作机构、面板、手柄及触头座等主要部件组成，其操作位置有212个，触头底座有110层，其中每层底座均可装三对触头，并由
6、底座中间的凸轮进行控制。由于每层凸轮可做成不同的形状，因此，当手柄转动到不同位置时，通过凸轮作用，可使各对触头按所需要的规律接通和分断。LW6系列万能转换开关还可装成双列型式，列与列之间用齿轮啮合，并由一个公共手柄进行操作，因此，这种转换开关装入的触头最多可达60对。 图1-4为LW6系列转换开关中某一层的结构原理示意图。其文字符号为SA。各档位电路通断状况表示有两种方法：图形表示法：用图1-4图形法表示电路通断状况。 5 6在右位时仅2路接通，在左位时仅1路接通，在零位时1、3两路接通。1.1.2 低压隔离器低压隔离器是指在断开位置能符合规定的隔离功能要求的低压机械开关电器，而隔离开关的含义
7、是在断开位置能满足隔离器隔离要求的开关。近十余年来，隔离开关和隔离器的发展非常迅速，常用产品除了HD11HDl4及HS11HS13（B）系列外，很多都是新开发或引国外技术生产的新产品，这些产品在结构及技术性能上都较好，代表相当的领先水平。 刀开关是结构最简单，应用最广泛的一种手动隔离开关电器。在低压电路中作为不频繁接通和分断电路用，或用来将电路与电源隔离。 图1-61.1.3 低压断路器低压断路器又称作自动空气断路器，简称自动空气开关或自动开关。允许切断短路电流，但允许操作的次数较低，不适宜频繁操作。低压断路器按结构形式分为万能式和塑料外壳式两类。 图 1-7图 1-8图 1-9图 1-10如
8、图1-10为断路器原理图。正常工作时主触头1串联于主电路，处于闭合状态，此时锁键2由搭钩3勾住。锁键2被扣住后，分断弹簧13被拉长，为开断作准备。过电流脱扣器12的线圈串联于主电路，当电流为正常值时，衔铁吸力不够，处于打开位置。当电路电流超过规定值时，电磁吸力增加，衔铁11吸合；电压过低（欠电压），衔铁7释放；过载时双金属片10向上弯曲；三者都通过杠杆5使搭扣3脱开，由主触头1切断电路。1.2 自动电器1.2.1 接触器接触器是用利用电磁吸力的作用来使触头闭合或断开大电流电路（电动机或其他负载主电路）自动切换电器。实现远距离的自动控制。主要用于控制电机、电热设备、电焊机、电容器组等。它具有低电
9、压释放保护功能。在电力拖动自动控制中被广泛应用。通常分为交流接触器与直流接触器。（1）交流接触器图 1-11CJ10系列适用于机床电气控制设备，CJ12系列适用于冶金、轧钢及器重电气设备控制系统。EB，EH系列交流接触器为ABB公司生产的新系列接触器，该系列接触器可与T系列热过负载继电器组成磁力起动器，供电动机控制及过负载，断相及失压保护用。 交流接触器组成：电磁机构：线圈、动铁心（衔铁）和静铁心触头系统：三对或四对主触头，通常有两对常开常闭辅助触头灭弧装置：容量在10A以上的都有灭弧装置其他部件：反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧、传动机构等 （2）直流接触器直流接触器是通用性很强的电器，除
10、用于频繁控制电机外，还用于各种直流电磁系统中。随控制对象及其运行方式不同，接触器的操作条件也有较大差别。1.2.2 继电器继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。由承受、中间和执行机构三部分组成。承受机构反映继电器的输入量，并传递给中间机构，将它与预定的量即整定值进行比较，当达到整定值时，中间机构就使执行机构产生输出量，用于控制电路的开、断。继电器通常触头容量较小，接在控制电路中，主要用于反应控制信号，是电气控制系统中的信号检测元件；而接触器触头容量较大，直接用于开、断主电路，是电气控制系统中的执行元件。 （1）电流继电器电流继电器的线圈与被测量电路串联，以反映电路电流的变化，
11、其线圈匝数少，导线粗，线圈阻抗小。这样通过电流时的压降很小，不会影响负载电路的电流，而导线粗电流大仍可获得需要的磁势。电流继电器又有欠电流和过电流继电器之分。图 1-12（2）电压继电器电压继电器的线圈与负载并联以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。根据动作电压值不同，电压继电器有过电压、欠电压和零电压继电器之分。 图 1-13（3）中间继电器中间继电器在结构上是一种电压继电器，是用来转换控制信号的中间元件。输入的是线圈的通断电信号，输出信号为触头的动作。其触头数量较多，各触头的额定电流相同额定电流510A，动作灵敏度高。中间继电器通常用来放大信号，增加控制电路中控制信号的数量，以及作为信号传
12、递、连锁、转换以及隔离用。图 1-14（4）时间继电器凡是在敏感元件获得信号后，执行元件要延迟一段时间才动作的电器叫做时间继电器，时间继电器是检测时间间隔的自动切换电器。线圈动作后，触头经过延时才动作，这类触头称为延时触头。此外，目前多数时间继电器附有瞬时触头。时间继电器种类很多，按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式。按延时方式时有通电延时和断电延时型。 图 1-15空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时。由直动式双E型铁心电磁机构、气囊式阻尼器延时机构和LX5型微动开关触头系统三部分组成。通电延时型与断电延时型仅是电磁铁倒置1800安装的，它们工作原理相似。（5）热继
13、电器利用电流的热效应原理实现电动机的过载保护的一种自动电器。它能在电动机过载时自动切断电源，使电动机停车。热继电器具有反时限保护特性，其保护特性如表1-1所示。 表 1-1图 1-16（6）速度继电器用来反映转速和转向的自动电器。常用于鼠笼式异步电动机反接制动电路。又称为反接制动继电器。图 1-171.2.3 行程开关行程开关是根据运动部件的行程位置而切换电路的自动电器，它的功能是感测运动部件的机械位移并转换成电信号。图 1-181.2.4 熔断器熔断器是一种最简单有效而价廉的保护电器，是利用金属的溶化作用来切断电路的，通常串接在被保护的电路中，作为电路及用电设备的短路或严重过载的保护元件。熔
14、断器是由熔体和熔座组成，熔体（熔片或熔丝）用电阻率较高的易熔合金铅锡合金制成，也可用截面积甚小的良导体铜、银制成。图 1-19第二章 电气控制系统的基本环节 2.1 异步电动机起动控制电路三相异步电动机结构简单、运行可靠、维修方便。与同容量的直流电机比较，具有体积小、重量轻、转动惯性小的特点。因此得到广泛应用。异步电动机有直接起动和降压起动两种方式。在供电变压器容量足够大时，异步电机可直接起动，否则应采用降压起动方式。2.1.1 直接起动控制电路（1）开关直接起动（图2-1）起动 电源接通QS置“开” 电动机得电起动停止 QS置“关” 电动机失电自由停止问题 无过载保护；电机起动后，突然停电，来电后会自然起动，可能会造成危险。对小型台钻、冷却泵、砂轮机等，可用开关直接起动。 （2）接触器直接起动如图2-2所示。对中小型普通车床的主电动机采用接触器直接起动。起动：合QS 按SB2
