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1、机电传动控制机电传动控制第第4章章 电气控制系统电气控制系统学习目标学习目标 熟悉电气制图规范熟悉电气制图规范 熟练掌握熟练掌握笼型笼型三相异步电动机的基本控制环节三相异步电动机的基本控制环节熟悉典型机电设备的电气控制原理，掌握电气控制电路熟悉典型机电设备的电气控制原理，掌握电气控制电路的分析方法的分析方法4.1电气制图规范电气制图规范4.1.1电气制图标准与图形文字符号电气制图标准与图形文字符号 电气制图用图形符号和文字符号必须符合国家标准规定电气制图用图形符号和文字符号必须符合国家标准规定,并尽可能与国际标准接轨。国家标准化管理委员会是负责组并尽可能与国际标准接轨。国家标准化管理委员会是负
2、责组织国家标准的制定、修订和管理的政府主管部门。织国家标准的制定、修订和管理的政府主管部门。 我国是国际电工委员会我国是国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)和国际标准化组织和国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)的成员国。的成员国。 因此，我国的电气电工类国家标准大多是在参照因此，我国的电气电工类国家标准大多是在参照IEC和和 ISO所颁布标准的基础上制定和实施的。所颁布标准的基础上制定和实施的。 ISO一词源于希腊语一词源于希腊语“ISOS”
3、，对应英文对应英文“EQUAL”本意为相本意为相等等或相同，引申为标准之意或相同，引申为标准之意。ISO国际标准组织成立国际标准组织成立于于1947年，中国是年，中国是ISO的正式成员，代表中国参加的正式成员，代表中国参加ISO的政府的政府机构是国家机构是国家标准化管理委员会和国家质量检验检疫总局标准化管理委员会和国家质量检验检疫总局。序号序号标标准代号准代号标标准名称准名称1 1GB/T 4728GB/T 4728电电气气简图简图用用图图形符号形符号2 2GB/T 5465GB/T 5465电电气气设备设备用用图图形符号形符号3 3GB/T 20063GB/T 20063简图简图用用图图形符
4、号形符号4 4GB/T 5094GB/T 5094工工业业系系统统、装置与、装置与设备设备以及工以及工业产业产品品结结构原构原则则与参照代号与参照代号5 5GB/T 20939GB/T 20939技技术产术产品及技品及技术产术产品文件品文件结结构原构原则则字母代字母代码码按按项项目用途和任目用途和任务务划分的主划分的主类类和子和子类类6 6GB/T 6988GB/T 6988电电气技气技术术用文件的用文件的编编制制表表4-1 我国现行的与电气制图有关的主要国家标准我国现行的与电气制图有关的主要国家标准 我国现行的我国现行的绘制绘制电气简图用电气简图用的的图形符图形符号标准是号标准是GB/T 4
5、728电气简图用图形符号电气简图用图形符号。 我国现行的我国现行的绘制绘制电气电气系统系统图用图用的的图形符图形符号标准是号标准是GB/T 5465电气设备用图形符号。电气设备用图形符号。 电气电工类元器件的文字符号一般由电气电工类元器件的文字符号一般由2个字母组成。第个字母组成。第一个字母为主类代码，主类代码的使用按照一个字母为主类代码，主类代码的使用按照GB/T 5094.2-2003工业系统、装置与设备以及工业产品工业系统、装置与设备以及工业产品结构原则与结构原则与参照代号参照代号 第第2部分部分 项目的分类与分类码的规定执行；第二项目的分类与分类码的规定执行；第二个字母为子类代码，子类
6、代码的使用按照个字母为子类代码，子类代码的使用按照GB/T 20939-2007技术产品及技术产品文件结构原则技术产品及技术产品文件结构原则 字母代码字母代码 按项目按项目用途和任务划分的主类和子类的规定执行。用途和任务划分的主类和子类的规定执行。2.电气制图用图形符号和文字符号电气制图用图形符号和文字符号 早年间，我国电气制图用文字符号执行的国家标准是早年间，我国电气制图用文字符号执行的国家标准是GB/T 7159-1987电气技术中的文字符号制订通则。电气技术中的文字符号制订通则。 目前，我国电气制图用文字符号执行的国家标准是目前，我国电气制图用文字符号执行的国家标准是GB/T 5094.
7、2-2003工业系统、装置与设备以及工业产品工业系统、装置与设备以及工业产品结构结构原则与参照代号原则与参照代号 第第2部分部分 项目的分类与分类码和项目的分类与分类码和GB/T 20939-2007技术产品及技术产品文件结构原则技术产品及技术产品文件结构原则 字母代码字母代码 按按项目用途和任务划分的主类和子类。项目用途和任务划分的主类和子类。 尽管尽管GB/T 7159-1987电气技术中的文字符号制订通电气技术中的文字符号制订通则已于则已于2005年年10月月14日正式废止，但由于国内电气电工日正式废止，但由于国内电气电工行业参与国际贸易的能力不足，特别是国内教育界的标准意行业参与国际贸
8、易的能力不足，特别是国内教育界的标准意识普遍较为薄弱，在国内大多数电气电工专业和机电专业教识普遍较为薄弱，在国内大多数电气电工专业和机电专业教材中，仍然采用材中，仍然采用GB/T 7159-1987作为电气电工类元器件的作为电气电工类元器件的文字符号标准。文字符号标准。 为贯彻落实新国家标准（指为贯彻落实新国家标准（指GB/T 5094.2-2003和和GB/T 20939-2007），增强学生的标准意识，本书全部采用最新国），增强学生的标准意识，本书全部采用最新国家标准规定的电气制图用文字符号。家标准规定的电气制图用文字符号。 我国现行的电气制图用图形符号国家标准是我国现行的电气制图用图形符
9、号国家标准是GB/T 4728电气简图用图形符号。电气简图用图形符号。4.1.2电气系统图的绘制电气系统图的绘制 常用的电气控制系统图有三种，即常用的电气控制系统图有三种，即电气原理图、电器位电气原理图、电器位置图、安装接线图置图、安装接线图。 电气原理图、电器位置图、安装接线图分别以不同角度电气原理图、电器位置图、安装接线图分别以不同角度和不同的表达方式反映同一工程问题的不同侧面，其间又有和不同的表达方式反映同一工程问题的不同侧面，其间又有一定的对应关系，一般情况下需要互相对照，才能很好地绘一定的对应关系，一般情况下需要互相对照，才能很好地绘制和阅读。制和阅读。1.电气原理图电气原理图 电气
10、原理图是电气控制系统图中最重要的工程图。国家电气原理图是电气控制系统图中最重要的工程图。国家标准规定，在绘制电气控制系统的电气原理图时，必须按其标准规定，在绘制电气控制系统的电气原理图时，必须按其工作顺序排列，用图形和文字符号详细表示控制装置、电路工作顺序排列，用图形和文字符号详细表示控制装置、电路的基本构成和连接关系，但并不反映电器元件的实际尺寸和的基本构成和连接关系，但并不反映电器元件的实际尺寸和安装位置。安装位置。图图4-1 某液压机床的电气原理图某液压机床的电气原理图2.电器位置图电器位置图 电器位置图电器位置图（图（图4-2）表达各个）表达各个电器元件的实际安电器元件的实际安装位置，
11、电器位置装位置，电器位置图的设计依据是电图的设计依据是电气原理图。气原理图。 电器位置图是电器位置图是按照电器元件的实按照电器元件的实际安装位置绘制的，际安装位置绘制的，根据电器元件布置根据电器元件布置最合理、连接导线最合理、连接导线少等原则进行设计。少等原则进行设计。图图4-2 电器位置图电器位置图3.安装接线图安装接线图 安装接线图（图安装接线图（图4-3）是按照电器元件的实际位置和实）是按照电器元件的实际位置和实际接线绘制的，是表达电器元件、部件、组件或成套装置之际接线绘制的，是表达电器元件、部件、组件或成套装置之间的连接关系的图纸，同时也是电气安装接线、线路检查及间的连接关系的图纸，同
12、时也是电气安装接线、线路检查及维修的依据。维修的依据。 为表明电气设备各单元之间的接线关系，要标出所需的为表明电气设备各单元之间的接线关系，要标出所需的数据（如接线端子号，连接导线参数等），以便于安装接线、数据（如接线端子号，连接导线参数等），以便于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。线路检查、线路维修和故障处理。 电气原理图以表明电气设备、装置和控制元件之间的相电气原理图以表明电气设备、装置和控制元件之间的相互控制关系为出发点，使人能清晰明了地分析出电路工作原互控制关系为出发点，使人能清晰明了地分析出电路工作原理和工作过程为目标，而安装线图以表明电气设备、装置和理和工作过程为目标，而安装
13、线图以表明电气设备、装置和控制元件的具体接线为出发点，以接线方便、布线合理为目控制元件的具体接线为出发点，以接线方便、布线合理为目标。标。图图4-3 安装接线图安装接线图4.1.3 电气原理图的阅读方法电气原理图的阅读方法1.看主电路的步骤看主电路的步骤2.看辅助电路的步骤看辅助电路的步骤3.查线看图法的读图要点查线看图法的读图要点4.1.4 安装接线图的阅读方法安装接线图的阅读方法1.注意事项注意事项2.读图方法读图方法4.2 基本控制环节基本控制环节4.2.1全压全压起动起动控制控制1.采用开启式刀开关直接控制采用开启式刀开关直接控制图图4-4 开启式刀开关控制电路开启式刀开关控制电路 该
14、电路没有电动机的过该电路没有电动机的过载保护功能，一旦发生长时载保护功能，一旦发生长时间的过载，电动机有被烧毁间的过载，电动机有被烧毁的可能。的可能。 另外，当电源系统出现另外，当电源系统出现失电压、欠电压故障时，该失电压、欠电压故障时，该电路也无法实施有效的保护。电路也无法实施有效的保护。图图4-5 组合开关控制电路组合开关控制电路 采用开启式刀开关或组合采用开启式刀开关或组合开关直接控制电动机的开关直接控制电动机的起动起动与与停车，控制方法简单、经济、停车，控制方法简单、经济、实用。实用。 但其缺点也是显而易见的，但其缺点也是显而易见的，即保护功能不完善，操作也不即保护功能不完善，操作也不
15、方便。特别是对于某些需要频方便。特别是对于某些需要频繁操作、且电源电压波动较大繁操作、且电源电压波动较大的电动机，上述电路难以保障的电动机，上述电路难以保障使用安全。使用安全。 采用开启式刀开关只能控采用开启式刀开关只能控制容量在制容量在10kW以下的电动机，以下的电动机，如三相电风扇、砂轮机、排灌如三相电风扇、砂轮机、排灌水泵等容量较小，且操作不频水泵等容量较小，且操作不频繁的设备。繁的设备。2.采用接触器进行控制采用接触器进行控制 这是最基这是最基本的，也是最本的，也是最经典的电动机经典的电动机控制电路，任控制电路，任何具有其它特何具有其它特点的电动机控点的电动机控制电路，均可制电路，均可
16、在该电路的基在该电路的基础上衍生出来。础上衍生出来。任何一个电气任何一个电气工程师都要将工程师都要将该控制电路牢该控制电路牢记于心。记于心。图图4-6 采用接触器对电采用接触器对电动机进行动机进行起起-保保-停控制停控制3.采用接触器进行点动控制采用接触器进行点动控制（1）单纯的电动机的点动控制电路）单纯的电动机的点动控制电路图图4-7 单纯的电动机的点动控制电路单纯的电动机的点动控制电路（2）既可点动又可长动的控制电路）既可点动又可长动的控制电路图图4-8 既可点动又可长动的控制电路（转换开关既可点动又可长动的控制电路（转换开关SF3） 图图4-9是一种利用复合按钮实现的既可点动又可长动的是一种利用复合按钮实现的既可点动又可长动的控制电路。控制电路。 复合按钮在结构上可以复合按钮在结构上可以确保达成以下要求：当按确保达成以下要求：当按下复合按钮时，其常闭触下复合按钮时，其常闭触点先行断开，此后，其常点先行断开，此后，其常开触点才会闭合，即存在开触点才会闭合，即存在一个时间差；当松开复合一个时间差；当松开复合按钮时，其常开触点先行按钮时，其常开触点先行断开，此后，其常闭触点断开，此后，
