基本的电气控制系统

电动机直接起动控制线路
电动机通电后由静止状态逐渐加速到 稳定运行状态的过程称为电动机的起动， 三相笼型异步电动机的起动有降压和全压 起动两种方式。
图2—3 起动控制电路
2.3.1
点动及单向连续运转控制
点动控制线路是用按钮开关、接触器 来控制电动机运转的最简单的控制线路。 所谓点动控制是指按下按钮时，电动机就 得电运转；松开按钮时，电动机就失电停 转。
图2.5
手动顺序控制线路图
2.3.4
行程控制
（1）控制电路通电 合上空气开关QF→指示灯EL亮
2.4
电动机降压起动控制线路
降压起动的方法有定子电路串电阻 （或电抗）、星形-三角形、自耦变压器和 使用软起动器等。常用的方法是星形-三角 形降压起动和使用软起动器。
2.4.1
Y/Δ降压起动
2.4.2
车床电气控制线路
车床在机械加工中广泛使用，根据其结 构和用途不同，分成普通车床、立式车床、 六角车床、仿形车床等。车床主要用于加工 各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、成形 回转面等）和回转体的端面。下面以CA6140 普通车床为例进行车床电气控制线路的分析， 其结构示意图如图2-17所示。
1．车床的主要结构及控制要求 普通车床主要由床身、主轴箱、进给 箱、溜板箱、刀架、光杠、丝杠和尾座等 部件组成如图2-17所示。
2．元器件绘制 电路图中所有电器元件一般不画出实 际的外形图，而采用国家标准规定的图形 符号和文字符号表示，同一电器的各个部 件可根据需要画在不同的地方，但必须用 相同的文字符号标注。
3．图区和触点位置索引 电路图常采用在图的下方沿横坐标方 向划分的方式，并用数字标明图区。同时 在图的上方沿横坐标方向划区，分别标明 该区电路的功能。
2.5.1
反接制动
异步电动机反接制动有两种，一种是 在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反 转反接制动，这种方法不能准确停车。另 一种是改变三相异步电动机定子绕组中三 相电源的相序，实现反接制动。
（1）起动
2.5.1
启动
反 接 制 动
速度继电器KS的转子与电动机的 轴相连，当电动机正常运转时， 速度继电器的动合触点闭合，当 电动机停车转速接近零时，动合 触点打开，切断接触器的线圈电 路。
第2章 基本的电气控制系统
2.1
电气工程图及绘制
2.2
电气控制线路的分析方法
2.3
电动机直接起动控制线路
2.4
电动机降压起动控制线路
2.5
异步电动机的制动控制线路
2.6
异步电动机的调速控制线路
直流电动机的控制线路
2.7
2.8
典型机械控制线路
2.1
电气工程图及绘制
常用的电气工程图有3种：电路图（电 气系统图、原理图）、接线图和元件布置 图。
2.4.4
转子绕组串接电阻起动
2.4.5 转子绕组串接频敏变阻器起动 频敏变阻器实质上是一个铁芯损耗很 大的三相电抗器，将其串接在转子电路中， 它的等效阻抗是与转子的电流频率有关。 起动瞬间，转子的电流频率最大，频敏变 阻器的等效阻抗最大，转子电流受到抑制， 定子电流也不致很大，随着转速的上升， 转子的频率逐渐减小，其等效阻抗也逐渐 减小，当电动机达到正常转速时，转子的 频率很小，其等效阻抗也变的很小。
2．电气控制线路分析 CA6140型普通车床的电气控制线路原理 图如图2-18所示，其工作原理分析如下。 （1）主电路分析 （2）控制电路分析 ① 主轴电动机M1的控制 ② 冷却泵电动机M2的控制 ③ 刀架快速移动电动机M3的控制
3．保护环节分析 4．辅助电路分析
2.8.2
钻床电气控制线路
下面以Z3040摇臂钻床为例分析其控 制线路。 1．钻床主要结构及控制要求
定子串接电阻降压起动
电动机起动时在三相定子绕组中串接 电阻，使定子绕组上电压降低，起动结束 后再将电阻短接，使电动机在额定电压下 运行，这种起动方式不受电动机接线方式 的限制。
2.4.2
定子串接电阻降压起动
2.4.3
定子串接自耦变压器降压起动
自耦变压器降压起动的控制线路，电动 机起动电流的限制是靠自耦变压器的降压作 用来实现的。其线路的工作过程如下。
2.7
直流电动机的控制线路
图2-16 直流电动机正反转调速及制动控制线路
第三部分是控制电路部分，通过控制电路 的动作来控制直流电动机的正反转、调速 及制动，其动作过程如下。 （1）正转运行
按SB1 KM1线圈得电 KM1辅助常开触头闭合自锁 KM1主触头闭合 电动机正转 KM1辅助常闭触头断开
（2）调速
1．车床的主要结构及控制要求
控制要求① 主电动机M1完成主轴主 运动和刀具的纵横向进给运动的驱动，电 动机为不调速的笼型异步电动机，采用直 接起动方式，主轴采用机械变速，正反转 采用机械换向机构。
② 冷却泵电动机M2加工时提供冷却液， 防止刀具和工件的温升过高。采用直接起 动方式和连续工作状态。 ③ 电动机M3为刀架快速移动电动机，可 根据使用需要，随时手动控制起停。
1．钻床主要结构及控制要求
1.底座； 2.立柱； 3.摇臂； 4.主轴箱； 5.主轴； 6.工件
按下SQ1 KM1线圈失电 KM1辅助常开触头断开 KM1主触头断开 KM1辅助常闭触头闭合
电动机制动，立即停止
2.8
典型机械控制线路
1．阅读设备说明书 2．电气控制线路的分析方法 分析电气控制系统应掌握的正确方法 如下。 （1）结合典型线路分析电路 （2）结合基础理论分析电路 （3）分析控制电路的步骤
2.2.1
查线读图法
查线读图法（又称为直接读图法或跟 踪追击法）是按照电气控制线路图，根据 生产过程的工作步骤依次读图，一般按照 以下步骤进行。
1．了解生产工艺与执行电器的关系 2．分析主电路 3．分析控制电路 4．分析辅助电路 5．分析联锁和保护环节 6．总体检查
2.2.2
逻辑代数法
逻辑代数法（又称为间接读图法）是 通过对电路的逻辑表达式的运算来分析电 路的，其关键是正确写出电路的逻辑表达 式。
（3）停止运行
按SB
KM4线圈失电 KM5线圈失电
KM4自锁触头断开 KM4主触头断开 KM5主触头断开
电机停止
2.7
直流电动机的控制线路
如图2-16所示的直流电动机正反转调 速及制动控制线路，具体的控制过程如下。 直流电动机正反转、调速及制动控制 主要由三部分组成： 第一部分是直流电源部分，如图2-16（a） 所示， 第二部分是主电路部分，如图2-16（b）所 示，
2.4.3 定子串接自耦变压器降压起动
图2.9 定子串接自耦变压器降压起动控制线路
2.4.4
转子绕组串接电阻起动
转子回路串接起动电阻，一般接成星 形且分成若干段，起动时电阻全部接入， 起动过程中逐段切除起动电阻。切除电阻 的方法有三相平衡切除法及三相不平衡切 除法，常用的接触器控制切除起动电阻多 为三相平衡切除法，即每次每相切除的起 动电阻相同。其工作过程如下。
4．电路图中技术数据的标注 电路图中元器件的数据和型号（如热 继电器动作电流和整定值的标注、导线截 面积等）可用小号字体标注在电器代号的 下面。
2.1.3
电器元件布置图
电器元件布置图主要是表明机械设备 上所有电气设备和电器元件的实际位置， 是电气控制设备制造、安装和维修必不可 少的技术文件。
2.1.4
接线图
接线图主要用于安装接线、线路检查、 线路维修和故障处理。它表示了设备电控 系统各单元和各元器件间的接线关系，并 标注出所需数据，如接线端子号、连接导 线参数等。实际应用中通常与电路图和位 置图一起使用。
图2.2 某车床的电气原理图
2.2
电气控制线路的分析方法
分析的一般原则是：化整为零、顺藤 摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和 全面检查。常用的分析电气线路图的方法 有两种：查线读图法和逻辑代数法。
2.4.5 转子绕组串接频敏变阻器起动
该电路KM1线圈通电需在KT、 KM2 触点工作正常条件下进行，若发生KT KM2触点粘连、KT线圈故障时，KM1线 圈无法得电，从而避免了电动机直接起动 和转子长期串接频敏变阻器的不正常现象 发生。
2.5
异步电动机的制动控制线路
制动可分为机械制动和电气制动，机 械制动一般为电磁铁操纵抱闸制动，电气 制动是电动机产生一个和转子转速方向相 反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。 三相交流异步电动机常用的制动方法有能 耗制动、反接制动和发电反馈制动。
2.3.1
点动及单向连续运转控制
图2—4 电动机点动控制线路
这种控制方法常用于如电动葫芦的起 重电机控制和机床上的手动调校控制。 1．主电路元器件 2．控制回路元器件 3．工作原理
2.3.2
正反转控制
电动机正反转控制电路原理图
控制线 路断电
2.3.3 顺序 控制
电动机 M1、 M2同时 停转 电动机 逆序停 转
第一，看电路图中的说明和备注，有 助于了解该电路的具体作用。第二，分清 电气控制线路中的主电路、控制电路、辅 助电路、交流电路和直流电路。第三，从 主电路入手，根据每台电动机和执行器件 的控制要求去分析控制功能。第四，将电 气原理图能。
2.8.1
（2）中、高速运行
按SB2 KM1线圈失电 KM2线圈失电 KM3线圈得电 低速停止运行
KT KT
KM3自锁触头闭合 KM3主触头闭合 电机单Y连接，中速运行 KT线圈得电，并开始延时，当延时时间到 断开 KM3线圈失电 中速停止运行 闭合 KM4、KM5线圈得电并自保 电机作双Y连接，高速运行 KA线圈失电
双速电动机的控制
图2-13 双速电动机的定子绕组的接线图
电动机 产生的 磁极对 数减少 一半即 电机的 转速提 高一倍。
2.6.2 三 速 电 动 机 的 控 制