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1、第二章 电器控制的基本线路任何复杂的电器控制线路都是按照一定的控制原则，由基本的控制线路组成的。基本控制线路是学习电器控制的基础。特别是对生产机械整个电气控制线路工作原理的分析与设计有很大的帮助.电器控制线路的表示方法有：电气原理图、电气接线图、电器布置图。电气原理图是根据工作原理而绘制的,具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生产机械的电器控制中,无论在设计部门或生产现场都得到广泛的应用。电器控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家标准。电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路,是强电流通过的部分，用粗线条画在
2、原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。采用电器元件展开图的画法.同一电器元件的各部件可以不画在一起,但需用同一文字符号标出.若有多个同类电器，可在文字符号后加上数字序号，如M1、KM2等。所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出.控制电路的分支线路，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。本节主要介绍典型的三相笼型电动机电器控制线路。2.1 电气控制电路原理图的绘制原则 各种机床都有不同的电气控制电路，要准确、迅速地排除机床电气控制电路的故障，就必须熟悉它
3、们的工作原理.面每台机床的控制电路不管它有多么复杂，总是由几个基本控制环节组合而成。每个基本环节起着不同的控制作用，但它们之间又有一定的联系。平时我们在分析、判断机床电气控制电路的故障时，往往都是从基本控制环节着手。因此，掌握电气控制电路的基本环节，对分析复杂的机床电气控制电路的工作原理和维修有很大的帮助。 电气控制原理图应遵循下述原则绘制: 1) 电气控制原理图中，同一电器元件的各个部件按其在电路中所起的作用，它的图形符号可以不画在一起，但代表同一元件的文字符号必须相同. 2) 电气原理图中所有电器触头均按没有通电或没有外力作用时的状态绘制,行程开关均按挡块碰撞前的状态绘制。3) 电气原理图
4、中应将电源电路、主电路、控制电路和信号电路分开绘制。电源电路绘成水平线，电源相序L1、L2、3由上而下排列,中线和保护地线PE放在相线下面;主电路应垂直电源电路画出；控制电路和信号电路应垂直画在水平电源线上。4) 电器的线圈、信号灯等耗电元件直接与下方保护接地水平线连接,而控制触头连接在电源水平线与耗电元件之间。 2. 电气控制电路原理圈圈区的划分和编号 由于各种机床的运动形式和工艺要求都不同，所以在电力拖动自动控制中提出了各种要求;再者机床电气控制的原理图中所包含的电器元件、器件和设备等符号也较多，要正确绘制和阅读机床电气控制原理图，除了上述的绘制电气控制原理图遵循的一般原则，还要对整张图样
5、进行划分、注明各分支电路的用途及接触器、继电器的线圈与受其控制的触头的从属关系等项目和遵守如下规定。 为了便于检修电路和方便阅读原理图,应将整张图样的图面划分成若干区域,称为图区。图区编号一般用阿拉伯数字写在图面下部的方框内,见图21原理图中每个电路在机床操作中的用途,必须用文字标明在用途栏内，用途栏一般以方框形式放在图面的上部，见图2-.原理图中每个接触器、继电器的线圈与其受控制的触头的从属关系应按下述方式标记:在每个接触器线圈的文字符号M的下面画两条竖直线，分成左、中、右三栏，把受其控制而动作的触头所处的图区号数字,按表21规定的内容填上,对备用的触头，在相应的相应的栏中用记号“”标出。表
6、2 接触器线圈符号下的数字标志左栏中栏右栏主触头所处图区号辅助动合（动合）触头所处图区号辅助动断(动断）触头所处图区号在每个继电器线圈的文字符号（如中间继电器KA)下面画上一条竖直线,分成左、右两栏，把受其控制而动作的触头所处的图区号数字,按表3-2规定的内容填上，同样,对备用的触头在相应的栏中用记号”标出.表22 继电器线圈符号下的数字标志左栏右栏辅助动合（动合）触头所处图区号辅助动断(动断)触头所处图区号图样上每个触头的文字符号下面的数字表示动作线圈所在的图区号，见图-2.在机床电气控制电路的原理图中，对控制电路、信号电路和使用控制变压器的一些要求有如下规定.对于具有5个以上的电磁线圈（如
7、接触器、继电器、电磁离合器等的线圈）或电柜外还具有的控制器件和仪表的机床，必须采用分离绕组的变压器给控制电路和信号电路供电。当控制电路和信号电路是通过变压器供电时，变压器二次侧的一根线应保护接地,而另一根应通过熔断器接到各元器件上去。由变压器供电的交流控制电路二次侧的电压值为2V或48V，频率为50。触头外露在空气中的电路，由于电压过低而使电路工作不可靠时，可采用4V或更高的电压，如1(优先采用)和22V、5HZ的交流电压。对于电磁线圈在5个以下的机床电气设备控制电路，可以直接接到电源上,这种控制电压值不作规定,由电源电压而定。直流控制电路的电压值为24、V、10V和220.对于大型机床,由于
8、线路较长，串联的触头多、压降大，故不宜使用4V或48V的交流电压。关于信号电路电压，当采用独立的信号电路时（与控制电路不连接的信号电路),电路电压为交流或直流或V（优先采用）电压。对应的灯泡为6-8V或228V。2。3三相笼型电动机直接起动控制在电源容量足够大时,小容量笼型电动机可直接起动。直接起动的优点是电气设备少,线路简单。缺点是起动电流大,引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。23.1 点动控制如图23图所示，主电路由刀开关QS、熔断器F、交流接触器KM的主触点和笼型电动机M组成;控制电路由起动按钮SB和交流接触器线圈组成。图2- 点动控制线路线路的工作过程如下：起动过程:先
9、合上刀开关S按下起动按钮S接触器KM线圈通电KM主触点闭合电动机M通电直接起动。停机过程如下：松开SBKM线圈断电M主触点断开M停电停转。按下按钮，电动机转动,松开按钮,电动机停转，这种控制就叫点动控制，它能实现电动机短时转动,常用于机床的对刀调整和电动葫芦等。23。2 连续运行控制在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。如图-4所示，主电路由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触点、热继电器F的发热元件和电动机M组成，控制电路由停止按钮B2、起动按钮SB、接触器M的常开辅助触点和线圈、热继电器F的常闭触点组成。 图2-4 连续运行控制线路工作过程如下：起动:合上刀S按
10、下起动按钮SB接触器KM线圈通电K主触点闭合和常开辅助触点闭合电动机接通电源运转；(松开SB1）,利用接通的KM常开辅助触点自锁、电动机连续运转。停机：按下停止按钮SB2K线圈断电K主触点和辅助常开触点断开电动机M断电停转.在连续控制中,当起动按钮SB1松开后，接触器K的线圈通过其辅助常开触点的闭合仍继续保持通电，从而保证电动机的连续运行。这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。起到自锁作用的辅助常开触点称自锁触点。线路设有以下保护环节：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。电动机长期过载保护：采用热继电器F。由于热继电器的热惯性较大，
11、即使发热元件流过几倍于额定值的电流，热继电器也不会立即动作。因此在电动机起动时间不太长的情况下，热继电器不会动作，只有在电动机长期过载时，热继电器才会动作,用它的常闭触点断开使控制电路断电。欠电压、失电压保护：通过接触器M的自锁环节来实现.当电源电压由于某种原因而严重欠电压或失电压(如停电）时,接触器K断电释放,电动机停止转动。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行起动，只有在操作人员重新按下起动按钮后,电动机才能起动。本控制线路具有如下三点优点：）防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。2）防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故。3）避免多台电动机同时
12、起动造成电网电压的严重下降.3.3 点动和长动结合的控制在生产实践中，机床调整完毕后，需要连续进行切削加工,则要求电动机既能实现点动又能实现长动。控制线路如图25所示。图25 点动和长动结合的控制线路图2-3a的线路比较简单,采用钮子开关SA实现控制。点动控制时,先把A打开，断开自锁电路按动S2KM线圈通电电动机点动;长动控制时，把SA合上按动S2K线圈通电，自锁触点起作用电动机M实现长动。图-3的线路采用复合按钮S3实现控制。点动控制时，按动复合按钮S,断开自锁回路KM线圈通电电动机M点动；长动控制时,按动起动按钮SBK线圈通电,自锁触点起作用电动机M长动运行。此线路在点动控制时，若接触KM
13、的释放时间大于复合按钮的复位时间，则点动结束，SB松开时，SB常闭触点已闭合但接触器KM的自锁触点尚未打开，会使自锁电路继续通电，则线路不能实现正常的点动控制。图的线路采用中间继电器KA实现控制。点动控制时，按动起动按钮SB3M线圈通电电动机M点动。长动控制时,按动起动按钮SB2中间继电器KA线圈通电并自锁KM线圈通电M实现长动.此线路多用了一个中间继电器.但工作可靠性却提高了。 顺序连锁控制线路2。1多台电动机先后顺序工作的控制在生产实践中，有时要求一个拖动系统中多台电动机实现先后顺序工作.例如机床中要求润滑电动机起动后，主轴电动机才能起动.图2-为两台电动机顺序起动控制线路。图-6 两台电
14、动机顺序起动、逆序停止控制线路在图2-中，接触器KM1控制电动机的起动、停止；接触器KM2控制电动机M的起动、停止。现要求电动机M1起动后,电动机M2才能起动。工作过程如下:合上开关QS按下起动按钮S2接触器KM1通电电动机M1起动KM1常开辅助触点闭合按下起动按钮SB4接触器KM2通电电动机M起动。停止时,按下停止B3接触器K2断电电动机停止M2常开辅助触点断开按下停止按钮SB1接触器KM1断电电动机KM1停止。电动机顺序控制的接线规律是:（)要求接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，故将接触器KM1的常开触点串接于接触器M2的线圈电路中.（)要求接触器M2停止后接触器KM1才能停止,故将
15、接触器KM2的常开辅助触点并接于停止按钮KM1的电路中。2。4。2 利用时间继电器顺序起动控制线路图是采用时间继电器,按时间原则顺序起动的控制线路.线路要求电动机M1起动(s)后,电动机M2自动起动。可利用时间继电器的延时闭合常开触点来实现。图2-7采用时间继电器的顺序起动控制线路.5 互锁控制线路在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。对于三相异步电动机来说,可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。电动机正、反转控制线路如图28所示,接触器KM为正向接触器，控制电动机M正转；接触器KM2为反向接触器，控制电动机M反转。图2-8 电动机正、反转控制线路a)无互锁控制电路 b)具有电气互锁的控制电路 c）具有复合互锁的控制电路如图28a所示为无互锁控制线路，
