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1、 机床电气基本控制电路l目的： 学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机起、停，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；变极调速。l要求： 领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。2.1 电气控制电路图的绘制D65电气原理图电器布置图电器安装接线图2.1.1 2.1.1 图形符号和文字符号图形符号和文字符号D65图形符号文字符号符号要素一般符号限定符号基本文字符号辅助文字符号补充文字符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。用于电气技术领
2、域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。D651.图形符号符号要素：具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。一般符号：表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。限定符号：提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。D652.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号：按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。D652.文字符号基本文字符号：单字母符
3、号：双字母符号：由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。 D652.文字符号基本文字符号：辅助文字符号：表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。单字母符号：双字母符号:补充文字符号： 当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。D652.文字符号补充文字符号原则：在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国家标准中规定的电气文字符号。在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准中未列
4、出的双字母文字符号和辅助文字符号。使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术标准中规定的英文术语缩写而成。基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。D65主电路接点表示：三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号2.1.2 2.1.2 电气原理图电气原理图D65原则： 用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图 (1)电
5、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。主电路和控制电路应分别绘制。主电路包括从电源到电动机的电路,是强电流通过的部分, 绘制在图面的左侧或上部，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、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成, 绘制在图面的右侧或下部。D65(2)电气原理图应按国家标准所规定的图形符号、文字符号和回路标号绘制，必须采用国家规定的统一标准。在图中各电器元件不画实际的外形图。(3)各电器元件和部件在控制线路中的位置,要根据便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可以不画在一起, 但要用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件,可在文字符号后加上数
6、字序号,如KM1、KM2等。(4)在电气原理图中,控制电路的分支线路,原则上应按照动作先后顺序排列,两线交叉连接时的电气连接点要用“实心圆”表示。 无直接联系的交叉导线,交叉处不能用“实心圆”。表示需要测试和拆、接外部引出线的端子,应用符号“空心圆”表示。(5)所有电器元件的图形符号,必须按电器未接通电源和没有受外力作用时的状态绘制。触头动作的方向是:当图形符号垂直绘制时为从左向右,即在垂线左侧的触点为常开触点,在垂线右侧的触点为常闭触点;当图形符号水平绘制时应为从下往上,即在水平线下方为常开触点,在水平线上方为常闭触点。 (6)图中电器元件应按功能布置,一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排
7、列。垂直布置时,类似项目应横向对齐;水平布置时,类似项目应纵向对齐。所以电动机图形符号应横向对齐。(7)所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。电气原理图示例：22.1.3 2.1.3 电器布置图电器布置图D65电器布置图： 电器布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。详细绘制出电器元件安装位置。 50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型车床电器位置图2.1.4 电气安装接线图 表示电机及各电气设备的相对安装位置，相互间实际接线情况与接线要求的图。原则：1）按控制系
8、统的复杂程度，可将接线图分为总体接线图、部件接线图、组件或插件接线图等。2）各元件图形符号、文字符号、线号均应与电气原理图一致。3）应清楚表示出各电器的相对位置和它们之间的电气连接。（同一电器的各部分应画在一起，用虚线框起来）4）不在同一部位的各电器之间的连接导线，必须通过接线端子进行。5）成束的电线可用一根实线表示，标明导线的线号和去向。6）电气接线图应标明导线的种类和标称截面、数量、颜色、线号，以及所套管子的型号规格。2.2 三相异步电动机的起点控制2.2.1 2.2.1 直接起动控制线路直接起动控制线路一、手动直接起动控制线路D65QFM3开启式负荷开关控制自动空气开关控制FUM3Q 对
9、小型三相笼型异步电动机如冷却泵、小台钻、砂轮机和风扇等 可采用胶盖闸刀开关或转换开关和熔断器直接控制三相笼型异步电动机起动和停止。 但使用这种手动控制方法不方便, 不能进行自动控制，更不安全，应采用按钮、接触器等电器来控制。1.点动控制工作原理：QL1L3L2FU1KMM3二、采用接触器直接起动控制线路二、采用接触器直接起动控制线路启动：按下起动按钮SB接触器KM线圈得电KM主触头闭合电动机M启动运行。停止：松开按钮SB接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。SBKMFU2电气原理图：应用：常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速 移动的电机控制保护环节： 短路保护控制电路短路保护主电路短路
10、保护QL1L3L2FU1KMM3SBKMFU21.点动控制工作原理：电气原理图：电气原理图2.长动控制自锁触点热继电器热元件热继电器常闭触点KML1L3L2FU1KMQSB2FU2KMM3FRFRSB1工作原理 合上电源开关QS后,按下启动按钮SB2,接触器KM线圈获电吸合,KM三个主触头闭合,电动机M得电起动, 同时又使与SB2并联的一个常开辅助触点闭合, 这个触头叫自锁触头,触点的自锁作用在电路中叫做“记忆功能”。放开SB2,控制线路通过KM自锁触头使线圈仍保持状态吸合。如需要电动机停止,只需按一下停止按钮SB1,则接触器KM线圈断电,KM主触头断开,电动机M断电停转。L1L3L2FU1K
11、MQSSB2FU2KMM3FRKMFRSB1电气原理图工作原理保护环节短路保护 ：FU1、FU2L1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRKMFRSB1短路保护 ：FU1、FU2过载保护 ：FRL1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2电气原理图工作原理保护环节短路保护 ：FU1、FU2欠压、失压保护 ：KML1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2过载保护 ：FR电气原理图工作原理保护环节开关切换3长动与点动混合控制按钮切换开关切换点动控制：SA断开FU1KMM3FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路开关切换FU
12、1KMM3FRQL1L3L2主电路点动控制：SA断开长动控制：SA闭合 FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路按钮切换工作原理： 长动控制：按下按钮SB1 点动控制：按下按钮SB3FU1KMM3FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。工作原理： 长动控制：按下按钮SB2 点动控制：按下按钮SB32.2.2 三相异步电动机的正反转控制电路电路形式:电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向倒顺开关控制的正反转 按钮、接触器控制的正反转位置控制1.1.倒顺开关控制正反转倒顺开关控制正反转 控制电路控制电路以下
13、的电动机电路直接控制电动机正反转特点:电气原理图：应用:SB1KMFU2 FRKMSB2M3L1L2L3KMFRQSFU1SA主电路控制电路用倒顺开关实现电源调相倒顺开关2.2.按钮控制正反转控制电路按钮控制正反转控制电路主电路：KM2FU1KM1M3FRQL1L3L2主电路控制电路：控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2正转按钮反转按钮工作原理：缺点：基本控制电路SB1和SB2同时按下，造成电源短路控制电路：工作原理：接触器联锁控制联锁接触器联锁按钮联锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1接触器联锁合上电源开关按下按钮SB1KM1线圈
14、通电M启动正转按下停止按钮SB3KM1线圈断电电动机M停止按下按钮SB2反向启动接触器联锁正反转控制电路控制电路：工作原理：优点：接触器联锁控制联锁接触器联锁按钮联锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1工作安全可靠缺点：操作不便控制电路：工作原理：优点：按钮联锁控制操作方便控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2缺点：易产生故障控制电路：工作原理：优点：接触器、按钮双重联锁控制安全可靠，操作方便FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2KM2KM1控制电路图特点： 在两地或多地控制同一台电动机的控制方式启
15、动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联2.2.3 多地控制电路主电路实现顺序控制控制电路实现顺序控制 要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式顺序启动同时停止控制顺序启动逆序停止控制2.2.4 顺序控制电路顺序启动同时停止控制特点:电气原理图：FU1KM1M13FR1QL1L3L2KM2M23FR2主电路控制电路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1 顺序控制顺序启动逆序停止控制FU1KM1M3FR1QL1L3L2KM2M3FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原理图：特点:主电路控制电路 位置开关
16、控制 有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。2.2.5 自动循环控制电路工作台自动往返控制2.3 三相异步电动机降压启动控制降压启动的方法定子绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器降压启动 Y降压启动延边三角形降压启动降压启动的实质：启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。1.定子串电阻降压自动启动控制线路FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制电路电气原理图工作原理合上电源开关按下按钮SB1KM1、KT线圈通
17、电M串电阻降压启动KT延时KM2线圈通电，KM1、KT线圈断电M全压运行2.3.1 定子绕组串电阻（电抗）启动控制2.手动、自动启动控制线路FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2R电气原理图工作原理FU2FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM2KM1SAASB3AMM控制电路 指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。2.3.2 星形三角形降压启动控制时间继电器控制Y降压起动三个接触器控制电气原理图4电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器QSF
18、RV1MU1W2FU1V23KM2KM3KM1W1U2L1 L2 L3主电路工作原理Y降压启动控制1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图正常运行接触器变压器星点接触器变压器电源接触器2.3.3 自耦变压器降压启动控制1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1 KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路电气原理图降压启动按钮全压运行按钮中间继电器1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图SB2KM1FU2FRSB3SB1
19、KM2KM1 KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路工作原理SB1+KM1 + KM2 + 降压起动SB2+KA + KM1- KM2 - KM3 + KA - 全压运行2.时间继电器控制自耦变压器降压启动电气原理图工作原理M3FU1KM2FRQSL1L3L2KM1KM2T主电路FU2FRSB4SB1KM1SB2KM1KAKM2KM1KAKAKAKTSB3控制电路KTSB1+KM1 + KT + 降压起动延时到KA+KM1 - KT - KM2 + 全压运行2.3.4 延边三角形降压启动控制 延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“Y”
20、形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“”形全压运行。只适应于9线电机延边形接法形接法定子绕组的连接方式：电气原理图FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM3KM2U1V1W1W2U2V2U3V3W3FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM3KM3控制电路KM3KTKM2FU2 停机制动类型：2.4 三相异步电动机电气制动控制常用的电气制动：反接制动能耗制动电磁机械制动-电磁铁操纵机械进 行制动电气制动-电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动 单梁桥式起重机 双梁桥式起重机制动电阻的接线方法:2.4.1 2.4.1 反接制动控制反接制动控制原
21、理：要求： 对称接法不对称接法改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防止反向再起动。 1.单向反接制动的控制电气原理图：速度继电器 关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。 工作原理： 电动机正常运转时，KM1通电吸合，KS的常开触点闭合，为反接制动作准备。 按下停止按钮SB1，KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转，KS常开触点仍保持闭合，将SB1按到底，使SB1常开触点闭合，KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电
22、源，进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近100r/min时，KS常开触点复位，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。2.可逆运行的反接制动控制KA1 KA2 KA3特点（与反接制动相比）：消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频 繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。 2.4.2 2.4.2 能耗制动控制能耗制动控制原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。 1.单向能耗制动控制按时间原则控制单向运行接触器能耗制动接触器整流变压器桥式整流电路1.单向能耗制动控制按速度原则控制
23、2.电动机可逆运行能耗制动控制 正转接触器反转接触器3.单管能耗制动控制单管半波整流2.5 电气控制的保护环节 在电气控制系统中，为满足生产机械长期、正常、无故障地运行外, 还需要各种保护措施。保护环节是所有生产机械电气控制系统不可缺少的组成部分,用来保护电动机、电网、电气控制设备以及人身安全等。 电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过载保护、欠电压保护、零电压保护、过电流保护及超速保护等。 1.短路保护 当电动机绕组、导线的绝缘损坏或者控制电器及线路发生故障时, 若不迅速切断电源, 会产生很大的短路电流,使电动机、电器、导线等电气设备损坏。因此在发生短路故障时,保护电器必须迅速将电源切断
24、。 2.过载保护当电动机起动操作频繁、缺相运行或长期超载运行时, 会使电动机的工作电流超过允许值,电动机绕组过热, 绝缘材料就要变脆,寿命降低,过载电流越大,达到允许温升的时间就越短，严重时会使电动机损坏。常用的过载保护电器是热继电器(或断路器),当电动机过载电流较大时, 热继电器则经过较短的时间就会切断电源,使电动机停转,避免电动机在过载下运行。 3.欠电压保护 欠压保护是指当电网电压下降到某一数值时, 电动机便在欠电压下运行,电动机转速下降,接触器电磁吸力将小于复位弹簧的反作用力,动铁心被释放,带动主触点、自锁触点同时断开,自动切断主电路和控制电路,电动机失电停止,避免了电动机欠压运行而损
25、坏。 4.零电压保护 零电压保护是指电动机在正常运行中, 当电网因某种因突然停电时,能自动切断电动机电源。当电源电压恢复正常时, 则电动机不会自行起动，实现了零电压保护。 5.过电流保护 不正确的起动和过大的负载转矩常常引起电动机过电流。过电流保护主要用于直流电动机或绕线式异步电动机, 对三相笼型异步电动机采用短路保护, 过电流保护通常采用过电流继电器和接触器合动。 6.超速保护 当机械设备运行速度超过规定允许的速度时,将会造成设备损坏，甚至还会造成人身危险,所以要设置超速保护装置来控制电动机转速或及时切断电动机电源。课堂作业2：1.设计一个工作台前进后退控制线路。工作台由电动机M带动，行程开关ST1、ST2、分别装在终点和原点。要求：前进到终点后停顿一下再后退到原点停止；前进过程中能立即后退到原点。（画出主、控制电路，并用文字简单说明）
