PLC原理及应用 (第二章)电器控制技术

1. 定子绕组串电阻减压起动控制
这种起动方式的工作原理是电动机起动时，在定子
绕组中串入电阻Ｒ，通过电阻的分压作用减小了定子绕
组上的电压，待电动机起动后，再将电租Ｒ切除，使电 动机在额定电压下正常运行。 控制线路如图2-9所示。
图2-9 定子绕组串电阻起动控制线路
定子绕组串电阻减压起动过程：
合上刀开关QK→按下起动按钮SB1→接触器KM1通电→KM1主触头闭合—— →时间继电器KT通电→（延时t秒）—— →定子绕组串R起动 。
文字符号和辅助文字符号。 基本文字符号有单字母符号和双字母符号。单字母 符号表示电气设备、装置和元件的大类，例如K为继电 器类元件这一大类；双字母符号由一个表示大类的单字 母与另一个表示器件某些特性的字母组成，例如KT即表 示继电器类器件中的时间继电器，KM表示继电器类器件 中的接触器。 辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元
2.1 电气控制线路的绘制
由第一章所介绍的按钮、开关、接触器、继电器
等有触头的低压控制电器所组成的控制线路，叫做电气
控制线路。 电气控制通常称为继电—接触器控制，其优点是电 路图较直观形象，装置结构简单，价格便宜，抗干扰能 力强，它可以很方便地实现简单和复杂的、集中和远距 离生产过程的自动控制。 为了表达电气控制系统的组成结构，工作原理及安
路中所在支路的标号，以便阅读和分析电路时查找。
电动机正反转横坐标图示法电气原理图如图2-3所
示。
图2-3 电动机正反转横坐标图示法电气原理图
2.1.3 电气元件布置图 电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电 机、电器的实际位置，是机械电气控制设备制造、安装 和维修必不可少的技术文件。电器元件及设备代号必须 与有关电路图和清单上的代号一致。
自动控制线路大多以各类电动机或其他执行电器
为被控对象，以继电器、接触器、按钮、位置开关、
保护元件等组成的自动控制线路，通常称为电气控制
线路。 任何简单的、复杂的电气控制线路，都是按照一 定的控制原则，由基本的控制环节组成的。掌握这些 基本的控制线路环节是学习电气控制的基础，
教学内容：
2.1 电气控制线路的绘制 2.2 三相异步电动机的起动控制 2.3 三相异步电动机的正反转控制 2.4 三相异步电动机的调速控制 2.5 三相异步电动机的制动控制 2.6 其它典型控制环节 2.7 电气控制线路的设计方法
(4)为了突出和区分某些电路，导线和连接线等可采
用粗细不同的连接线。同一电器元件的各
部份可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。 (6) 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。 (7) 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。
绘制安装接线图应遵循以下原则： (1) 各电器元件均按实际安装位置绘出，元件所占 图面按实际尺寸以统一比例绘制，尽可能符合元件的实 际情况。
(2) 一个元件中所有带电部件均画在一起，并用点 划线框起来，即采用集中表示法。
(3)各电器元件的图形符号和文字符号必须与电气 原理图一致，并符合国家标准。 (4)各电器元件上凡是需接线的部件端子都应绘出， 并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理
可只标出触头的位置（电路编号）索引，也可以画在电
路图上的其他地方。
（a）控制电路图
（b）触头位置表示
图2-2
某机床电气原理图
采用横坐标标注法，线路各电器元件均按横向画
法排列。各电器元件线圈的右侧，由上到下标明各支路
的序号1，2，„，并在该电器元件线圈旁标明其常开触
头（标在横线上方）、常闭触头（标在横线下方）在电
交流与沟通，在电气控制线路中，各种电气元件的图形、
的图形和文字符号及回路标号。

GB4728—1984《电气图用图形符号》 GB6988—1987《电气制图》 GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》 国家标准GB7159—1987《电气技术中的文字符号制 订通则》规定了电气工程图中的文字符号、它分为基本
点动控制线路
如图2-6所示。主电路
由刀开关QK、熔断器
FU、交流接触器KM的
主触头和笼型电动机 M组成；控制电路由 起动按钮SB和交流接 触器线圈KM组成。
图2-6 点动控制线路
长动控制线路如图 2-7所示。主电路由刀开 关QK、熔断器FU、接触 器KM的主触头、热继电 器FR的发热元件和电动 机M组成，控制电路由停 止按钮SB2、起动按钮 SB1、接触器KM的常开 辅助触头和线圈、热继电 器FR的常闭触头组成。 图2-7 连续（自锁）运行控制线路
2.2.1
三相笼型电动机直接起动控制
在供电变压器容量足够大时，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。
1. 采用刀开关直接起动控制
对容量较小，并且工作要求简单的电动机，如小型 台钻、砂轮机、冷却泵的电动机，可用手动开关在动力 电路中接通电源直接起动。如图2-5所示为采用刀开关 直接起动控制线路。
缺点：起动电流大。 减压起动优点：起动电流小； 缺点：起动转矩小，一般只适合空载或轻载
启动。
三相笼型电动机常用减压起动方法：定子绕组串电 阻减压起动方式；Y- 减压起动方式，自耦变压器减 压起动和延边三角形减压起动等。 以上四种减压起动方式的控制线路都是按时间原则 实现控制，依靠时间继电器延时动作来控制各电器元件 的先后顺序动作。
图2-8(b) 线路采用复合按钮SB3实现控制。
图2-8(c) 线路采用中间继电器KA实现控制.
图2-8
长动与点动控制
2.2.2
三相笼型电动机减压起动控制
电动机起动过程：是指电动机接通电源后，由静止 状态加速到稳定运行状态的过程。 评价异步电动机起动性能：
(1)起动电流要小，以减小对电网冲击；
(2)起动转矩要足够大，以加速起动过程，缩短起 动时间(一般Tst≥ (1.1～1.2)TL)； 对于不同型号，不同功率和不同负载的电动机，往 往有不同的起动方法，三相异步电动机一般有直接起动 或减压起动两种方法。 直接起动优点：电气设备少，线路简单；
电磁起动器有可逆与不可逆两种，不可逆电磁起动 器可控制电动机单向直接起动、停止；可逆电磁起动器 由两个接触器组成，可控制电动机正、反转（后详述） 在生产实践中，机床调整完毕后，需要连续进行切 削加工，则要求电动机既能点动又能长动。控制线路如 图2-8所示。
图2-8(a) 线路采用钮子开关SA实现控制。
→ KT延时闭合常开触头→接触器KM2线圈通电→KM2主触头闭合，短接 R —
工作过程如下：合上刀
开关QK，电动机M接通电
源全电压直接起动。打开刀
开关QK，电动机M断电停
转。
图2-5 刀开关直接起动控制线路 （熔断器、刀开关组合—胶壳、铁壳）
2. 采用接触器直接起动控制 一般中小型机床的主电动机采用接触器（远距自控）直接起 动，接触器直接起动电路分为两部分，主电路由接触器的主触点 接通与断开，控制电路由按钮和辅助常开触点控制接触器线圈的 通断电，实现对主电路的通断控制。 实际生产中，生产机械常需点动控制，如机床调整对刀和 刀架、立柱的快速移动等。所谓点动，指按下起动按钮，电动机 转动；松开按钮，电动机停止运动。与之对应的，若松开按钮后 能使电动机连续工作，则称为长动。
图2－1为笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。
图2-1 电动机正反转控制原理图
2. 图上元器件位置表示法
连线等的图形符号在图上的位置。例如：
(1)当继电器、接触器在图上采用分开表示法（线圈 与触头分开）绘制时，需要采用图或表格表明各部分在 图上的位置； (2)较长的连接线采用中断画法，或者连接线的另一
控制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控
制电路的标号一般以主要压降元件（如电器元件线圈）
为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制
电路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。 绘制电气原理图应遵循以下原则： (1)电气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。 (2)表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交 叉或折弯最少的直线。可以水平布置，也可以垂直布置。 (3)电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号 必须采用国家统一标准。
图上位置表示法通常有３种：电路编号法、表格法 和横坐标法。 电路编号法特别适用于多分支电路，如继电控制和 保护电路，每一编号代表一个支路。编制方法是对每个 电路或分支电路按照一定顺序（自左至右或自上至下）
用阿拉伯数字编号，从而确定各支路项目的位置。 继电器和接触器的触头位置采用附加图表的方式表
示，此图表可以画在电路图中相应线圈的下方，此时，
件的功能、状态和特征。 2.1.2 电气原理图 电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简 在各种生产机械的电器控制中，无论在设计部门或生产
单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。 现场都得到广泛的应用。
1. 电路绘制
电气控制线路图中的支路、接点，一般都加上标号。
主电路标号由文字符号和数字组成。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 以区别电路的不同线段。
装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即
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用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。常用 于机械设备的电气工程图有3种：电气原理图、电气元
件布置图和电气安装接线图。
2.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号
电气控制线路图是工程技术的通用语言，为了便于 文字符号必须符合国家的标准。
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，采用新
在绘制和阅读、使用电路时，往往需要确定元器件、
端需要画到另一张图上去时，除了要在中断处标记中断