机电设备控制线路(项目一)样章

项目一 CA6140型车床电气控制线路安装与调
试
图1-1所示为CA6140型车床外形图。

车床是一种应用极为广泛的金属切削通用机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、螺杆以及车削定型表面等。

本项目以CA6140车床为例，介绍其基本控制线路在机床控制中应用。

分析电气控制线路的构成、原理及其控制线路的安装。

图1-1 CA6140型车床外形图
任务一三相异步电动机基本控制线路的安装与调试
【任务描述】
在生产实践中，由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同，使得它们对电动机的控制要求不同，需用的电器类型和数量不同，构成的控制线路也就不同，有的比较简单，有的则相当复杂。

但任何复杂的控制线路也是由一些基本的控制线路有机的组合起来的。

本任务通过教师在实训板上安装、调试的示教，学生根据教师要求边听边练，然后由学生独立操作，进行训练。

完成三相异步电动机点动、连续、正反转和Y-△降压启动基本控制线路安装调试。

【任务目标】
1．理会三相异步电动机点动、连续控制线路的工作原理。

2．理会三相异步电动机正反转、Y-△降压启动控制线路的工作原理。

3．会选择、安装及标识基本控制线路的元器件。

4．能安装三相异步电动机点动、连续、正反转等基本控制线路。

5．理会三相异步电动机基本控制线路的调试方法。

【典型案例】
某企业有一台CA6140型车床，其车床电气原理图如图1-2所示。

该车床共有3台三相异步电动机，M1为主电动机，采用正反转控制；M2为润滑电机，M3为冷却电机，均采用单向运行控制。

由控制电路可知，3台电动机的控制方式并不复杂，都属于三相异步电动机基本控制线路。

因此，掌握三相异步电动机基本控制线路的安装与调试是最基本技能。

图1-2 C616车床电气原理图
【任务实施】
知识准备
一、识读电气图
1．电路原理图
电路原理图是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，但不涉及元器件的结构尺寸、材料选用、安装位置和实际配线方法的一种简图。

电路原理图能充分表达电气设备和电器的用途、作用和线路的工作原理，是电气线路安装、调试和维修的理论依据。

材料阅读
绘制、识读电路原理图应遵循以下原则：
(1)电路图一般分电源电路、主电路和辅助电路三部分绘制。

1)电源电路一般画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出，若有中线N和保护地线PE，则依次画在相线之下。

直流电源的“+’’端在上，“-”端在下画出。

电源开关要水平画出。

2)主电路是指受电的动力装置及控制、保护电器的支路等，是电源向负载提供电能的电路，它是由主熔断器、接触器的主触头、热继电器的热元件以及电动机等组成的。

主电路通过的是电动机的工作电流，电流比较大，因此一般在图纸上用粗实线表示，绘于电路图的左侧并垂直于电源电路。

3)辅助电路一般包括控制主电路工作状态的控制电路、显示主电路工作状态的指示电路、提供机床设备局部照明的照明电路等。

一般由主令电器的触头、接触器的线圈及辅助触头、继电器的线圈及触头、仪表、指示灯和照明灯等组成。

通常辅助电路通过的电流较小，一般不超过5 A。

辅助电路要跨接在两相电源之间，一般按照控制电路、指示电路和照明电路的顺序，用细实线依次垂直画在主电路的右侧，并且耗能元件(如接触器和继电器的线圈、指示灯、照明灯等)要画在电路图的下方，与下边电源线相连，而电器的触头要画在耗能元件与上边电源线之间。

为读图方便，一般应按照自左至右、自上而下的排列来表示操作顺序。

(2)电路图中，元器件不用实际的外形图表示，而是采用国家统一规定的电气图形符号表示。

同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在线路中所起的作用分画在不同的电路中，但它们的动作却是相互关联的，必须用同一文字符号标注。

若同一电路图中，相同的电器较多时，可以在元器件文字符号后面加注不同的数字以示区别。

各电器的触头位置都按电路未通电或电器未受外力作用时的常态位置画出，分析原理时应从触头的常态位置出发。

（3）电路图采用电路编号法，即对电路中的各个接点用字母或数字编号。

1）主电路在电源开关的出线端按相序依次编号为U11、Vll、Wll。

然后按从上至下、从左至右
的顺序，每经过一个电器元件后，编号要递增，如Ul2、Vl2、Wl2；Ul3、Vl3、W13……单台三相交流电动机(或设备)的三根引出线，按相序依次编号为U、V、W。

对于多台电动机引出线的编号，为了不致引起误解和混淆，可在字母前用不同的数字加以区别，如1U、1V、1W；2U、2V、2W……
2）辅助电路编号按“等电位’’原则，按从上至下、从左至右的顺序用数字依次编号，每经过一个元器件后，编号要依次递增。

控制电路编号的起始数字必须是l，其他辅助电路编号的起始数字依次递增100，如照明电路编号从101开始；指示电路编号从201开始等。

2．布置图
布置图是根据电器元件在控制板上的实际安装位置，采用简化的外形符号(如正方形、矩形、圆形等)而绘制的一种简图。

它不表达各电器的具体结构、作用、接线情况以及工作原理，主要用于电器元件的布置和安装。

布置图中各电器的文字符号，必须与电路图和接线图的标注一致。

3．接线图
接线图是根据电气设备和元器件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和元器件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理和元器件之间的控制关系。

它是电气施工的主要图纸，主要在安装接线、线路检查和故障处理时应用。

材料阅读
绘制、识读接线图应遵循以下原则：
(1)接线图中一般示出如下内容：电气设备和元器件的相对位置、文字符号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等。

(2)所有的电气设备和元器件都按其所在的实际位置绘制在图样上，且同一电器的各元件根据其实际结构，使用与电路图相同的图形符号画在一起，并用点划线框上，其文字符号以及接线端子的编号应与电路图中的标注一致，以便对照检查接线。

(3)接线图中的导线有单根导线、导线组(或线扎)、电缆等之分，可用连续线和中断线表示。

凡导线走向相同的可以合并，用线束来表示，到达接线端子板或元器件的连接点时再分别画出。

在用线束表示导线组、电缆时，可用加粗的线条表示，在不引起误解的情况下，也可采用部分加粗。

另外，导线及管子的型号、根数和规格应标注清楚。

二、三相异步电动机基本控制线路
1．点动控制线路
操作人员在快速移动车床刀架时，只要按下按钮，刀架就会快速移动；松开按钮，刀架就会立即停止移动。

刀架快速移动采用的是一种点动控制线路，它是通过主令电器——按钮和自动控制电器——接触器来实现线路的自动控制。

点动控制线路原理图如图1-3所示。

图1-3 点动控制线路原理图
在实际工作中，电路图、布置图和接线图常要结合起来使用。

在此点动控制线路中断路器QF用作电源开关；熔断器FUl、FU2分别用作主电路、控制电路的短路保护；启动按钮SB控制接触器KM的线圈得电与失电；接触器KM的主触头控制电动机M的启动和停止。

根据电路图，点动正转控制线路的工作原理可叙述为：
先合上电源开关QF。

启动：按下SB→KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M启动运转
停止：松开SB→KM线圈失电→KM主触头分断→电动机M失电停转
停止使用时，断开电源开关QF。

温馨提示
试把图1-3所示点动控制线路改装一下，使电动机在松开启动按钮时，也能保持连续运转。

分析图1-4所示的控制线路，能否实现电动机启动后连续运转的控制要求。

2．接触器自锁正转控制线路
观察思考
试把图1-3所示点动控制线路改装一下，使电动机在松开启动按钮时，也能保持连续运转。

分析图1-4所示的控制线路，能否实现电动机启动后连续运转的控制要求。

将图1-3与图1-4比较可知，线路的主电路相同，但控制电路不同。

在图1-13所示的控制电路中，串联了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM 的一对辅助常开触点。

线路的工作原理如下：先合上电源开关QF。

启动：按下SB1→KM线圈得电→KM主触头闭合→KM常开触头闭合→电动机M启动连续运转。

停止：按下SB2→KM线圈失电→KM主触头分断→KM自锁触头分断→电动机M失电停转。

图1-4 接触器自锁正转控制线路
由以上分析可知，当松开启动按钮SB1后，SB1的常开触点虽然恢复分断，但接触器KM的辅助常开触点闭合时将SB1短接，使控制电路保持接通，接触器KM继续得电，电动机M实现连续运转。

温馨提示
当启动按钮松开后，接触器通过自身的辅助常开触头使其线圈保持得电的作用叫做自锁。

与启动按钮并联起自锁作用的辅助常开触头叫做自锁触头。

图1-4所示的控制线路称为接触器自锁控制线路。

3．三相异步电动机正反转控制线路
正转控制线路只能使电动机朝一个方向旋转，在实际生产中，机床工作台需要前进与后退；万能铣床的主轴需要正转与反转；起重机的吊钩需要上升与下降。

所以要满足生产机械运动部件能向正、反两个方向运动，就要求电动机能实现正、反转控制。

当改变接入电动机的电源相序,即将接至交流电动机的三相交流电源进线中任意两相对调接线时，电动机就可以反转。

三相异步电动机正反转控制线路原理图如图1-5所示。

图1-5 三相异步电动机正反转控制线路原理图
线路的工作原理如下：先合上电源开关QF。

（1）正转控制：
（2）反转控制：
若要停止，按下SB3，整个控制电路失电，主触头分断，电动机M失电停转。

4．时间继电器自动控制Y一△降压启动控制线路
时间继电器自动控制Y-△降压启动控制线路如图1-6所示。

该线路由三个接触器、一个热继电器、一个时间继电器和两个按钮组成。

接触器KM作引入电源用，接触器KMY 和KM△分别作Y形降压启动用和△形运行用，时间继电器KT用作控制Y形降压启动时间和完成Y-△自动切换，SBl是启动按钮，SB2是停止按钮，FUl作主电路的短路保护，FU2作控制电路的短路保护，KH作过载保护。

图1-6 Y-△降压启动控制线路
该线路中，接触器KMY得电以后，通过KMY的辅助常开触头使接触器KM得电动作，这样KMY的主触头是在无负载的条件下进行闭合的，故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。

线路的工作原理如下：降压启动：先合上电源开关QS。

停止时，按下SB2即可实现。

练习实践
一、安装三相异步电动机点动正转控制线路
1．选用工具、仪表、元器件
(1)工具与仪表选用
根据安装基本控制线路的要求，在任务准备的工具及仪表中选择所需工具及仪表填入表1-1中
工具
仪表
(2)材料选用
认真识读图1-3所示的点动正转控制线路原理图，熟悉线路所用的元器件及其作用和线路的工作原理后，配齐线路所用元器件。

在任务准备的材料清单中选择所需材料，并将其具体参数填入表1-2中
代号名称作用型号数量
M 三相异步电动机
QF 空气开关
FU1 螺旋式熔断器
FU2 螺旋式熔断器
KM 交流接触器
SB1 按钮
SB2 按钮
温馨提示
1.元器件的技术数据(如型号、规格、额定电压、额定电流等)应完整并符合要求，外观无损伤，备件、附件齐全完好。

2.用万用表检查电磁线圈的通断情况以及各触头的分合情况。

3.交流接触器的电磁机构动作是否灵活，有无衔铁卡阻等不正常现象，线圈额定电压与电源电压是否一致。

2．绘制安装接线图
结合绘制安装接线图和元器件布置图的绘制原则，根据图1-3绘制出三相异步电动机点动控制线路的元器件布置图和安装接线图，如图1-7所示。

图1-7 点动控制线路接线图
材料阅读
安装步骤和工艺要求：
(1)安装元件
按图1-7所示布置图在控制板上安装元器件，并贴上醒目的文字符号。

其工艺要求如下：
1)断路器、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧，并使熔断器的受电端为底座的中心端。

2)各元件的安装位置应整齐、匀称，间距合理，便于元件的更换。

3)紧固各元件时，用力要均匀，紧固程度适当。

、在紧固熔断器、接触器等易碎元件时，应该用手按住元件一边轻轻摇动，一边用旋具轮换旋紧对角线上的螺钉，直到手摇不动后，再适当旋紧些即可。

(2)布线
按图1-7所示接线图的走线方法，进行板前明线布线和套编码套管。

其工艺要求如下：
1)布线通道要尽可能少，同路并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。

2)同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。

非交叉不可时，该根导线应在接线端子引出时，就水平架空跨越，但必须走线合理。

3)布线应横平竖直，分布均匀。

变换走向时应垂直转向。

4)布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。

5)布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由低至高，先控制电路后主电路的顺序进行，以不妨碍后续布线为原则。

6)在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管。

所有从一个接线端子(或接线桩)到另一个接线端子(或接线桩)的导线必须连续，中间无接头。

7)导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层、不反圈及不露铜过长。

8)同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。

9)一个元器件接线端子上的连接导线不得多于两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。

3．检查布线
根据如图1-3所示电路图检查控制板布线的正确性。

4．安装电动机
1.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。

2.连接电源、电动机等控制板外部的导线。

5．自检
其工艺要求如下：
（1)按电路图或接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处线号是否正确，有无漏接、错接之处。

检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。

同时注意接点接触应良好，以避免带负载运转时产生闪弧现象。

（2)用万用表检查线路的通断情况。

检查时，应选用倍率适当的电阻挡，并进行校零，以防发生短路故障。

对控制电路的检查(可断开主电路)，可将表笔分别搭在Ul l、Vl l线端上，读数应为“∞”。

按下SB时，读数应为接触器线圈的直流电阻值。

然后断开控制电路，再检查主电路有无开路或短路现象，此时，可用手动来代替接触器通电进行检查。

（3)用兆欧表检查线路的绝缘电阻的阻值，应不得小于l MΩ。

6．通电试车
（1)为保证人身安全，在通电试车时，要认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作。

试车前，应检查与通电试车有关的电气设备是否有不安全的因素存在，若查出应立即整改，然后方能试车。

（2)通电试车前，必须征得教师的同意，并由指导教师接通三相电源Ll、L2、L3，同时在现场监护。

学生合上电源开关QF后，用测电笔检查熔断器出线端，氖管亮说明电源接通。

按下SB，观察接触器情况是否正常，是否符合线路功能要求，元器件的动作是否灵活，有无卡阻及噪声过大等现象，电动机运行情况是否正常等。

但不得对线路接线是否正确进行带电检查。

观察过程中，若发现有异常现象，应立即停车。

当电动机运转平稳后，用钳形电流表测量三相电流是否平衡。

（3)试车成功率以通电后第一次按下按钮时计算。

（4)出现故障后，学生应独立进行检修。

若需带电检查时，教师必须在现场监护。

检修完毕后，如需要再次试车，教师也应该在现场监护，并做好时间记录。

（5)通电试车完毕，停转，切断电源。

先拆除三相电源线，再拆除电动机线。

二、安装三相异步电动机自锁正转控制线路
1．选用元器件
认真识读图1-4所示的接触器自锁正转控制线路电气图，熟悉线路所用的元器件及其作用和线路的工作原理后，配齐线路所用元器件，将元器件相关参数填入表1-3中，并进行检验。

SB1 按钮
SB2 按钮
1)元器件的技术数据(如型号、规格、额定电压、额定电流等)应完整并符合要求，外观无损伤，备件、附件齐全完好。

2)用万用表检查电磁线圈的通断情况以及各触头的分合情况。

3)交流接触器的电磁机构动作是否灵活，有无衔铁卡阻等不正常现象，线圈额定电压与电源电压是否一致。

2．绘制安装接线图
结合绘制安装接线图和元器件布置图的绘制原则，根据图1-4绘制出三相异步接触器自锁正转控制线路的元器件布置图和安装接线图。

如图1-8所示。

图1-8 接触器自锁正转控制线路接线图
3．安装步骤和工艺要求
安装步骤及工艺要求与训练1中相同，不再重述。

4．通电试车
（1)为保证人身安全，在通电试车时，要认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作。

试车前，应检查与通电试车有关的电气设备是否有不安全的因素存在，若查出应立即整改，然后方能试车。

（2）不通电测试
1）主电路测试
使用万用表电阻档，合上电源开关QF，压下接触器KM衔铁，使KM主触点闭合，测量从电源端到电动机出线端子上的每一相，将电阻值填入表1-4中。

2）控制电路测试
按下SB2按钮，测量电路两端，将电阻值填入1-4表中，压下接触器KM衔铁，测量控制两端，将电阻值填入表1-4中。

（3）通电测试
使用万用表检测后，接入电源通电测试。

按照表1-5顺序测试电路各项功能。

将测
三、安装三相异步电动机正反转控制线路
1．选用元器件
认真识读图1-5所示的三相异步电动机正反转控制线路电气图，熟悉线路所用的元器件及其作用和线路的工作原理后，配齐线路所用元器件，将元器件相关参数填入表1-6中，并进行检验。

热继电器
端子板
主电路导线
控制电路导线
1)元器件的技术数据(如型号、规格、额定电压、额定电流等)应完整并符合要求，外观无损伤，备件、附件齐全完好。

2)用万用表检查电磁线圈的通断情况以及各触头的分合情况。

3)交流接触器的电磁机构动作是否灵活，有无衔铁卡阻等不正常现象，线圈额定电压与电源电压是否一致。

4)对电动机的质量进行常规检查。

2．绘制安装接线图
结合绘制安装接线图和元器件布置图的绘制原则，根据图1-5绘制出三相异步电动机正反转控制线路的元器件布置图和安装接线图如图1-9所示。

图1-9 三相异步电动机正反转控制线路接线图
3．安装步骤和工艺要求
安装步骤及工艺要求与训练1中相同，不再重述。

温馨提示
1)接触器联锁触头接线必须正确，否则将会造成主电路中两相电源短路事故。

2)通电试车时，应先合上QF，再按下SBl(或SB2)及SB3，看控制是否正常，并在按下SBl后再按下SB2，观察有无联锁作用。

4．通电试车
（1)为保证人身安全，在通电试车时，要认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作。

试车前，应检查与通电试车有关的电气设备是否有不安全的因素存在，若查出应立即整改，然后方能试车。

（2）不通电测试
1）主电路测试
使用万用表电阻档，合上电源开关QF，压下接触器KM1或KM2的衔铁，使KM1或KM2主触点闭合，测量从电源端（L1或L2或L3）到电动机出线端子（U或V或W）上的每一相，将电阻值填入表1-7中。

2）控制电路测试
按下SB2按钮，测量电路两端，将电阻值填入表中，按下SB3按钮，测量电路两端，将电阻值填入表1-7中，压下接触器KM1衔铁，测量控制两端，将电阻值填入表1-7中。

压下接触器KM2衔铁，测量控制两端，将电阻值填入表1-7中。

（3）通电测试
使用万用表检测后，接入电源通电测试。

按照表1—8顺序测试电路各项功能。

将测试结果填入表1-8中。

视野拓展
电动机控制线路故障检查
根据故障现象判断故障范围，检查故障的方法有电阻法、电压法、短接法等。

（1）电阻法检查故障：
1）通电观察故障现象
第一步：验电。

合上实验台上的电源开关（空气开关），用电笔检查电动机控制线路进线端（端子排）是否有电；检查电动机控制线路电源开关（组合开关代用）上接线桩是否有电；合上电源开关，检查电源开关下接线桩、熔断器上接线桩、熔断器下接线桩是否有电；检查有金属外壳是否漏电；一切正常，可进行下一步通电试验。

第二步：通电试验，观察故障现象，确定故障范围。

按照故障现象，确定可能产生故障原因，然后切断电源（注意最后一定切断实验台上的电源开关），并在电路图上画出检查故障的最短路径。

例1：如下图1-10所示顺序起动逆序停止控制线路原理图（设电路只一处故障），按下起动按钮SB2时，M1电动机不能起动，故障是在从FU2熔断器-1号线-FR1常闭触头-2号线-FR2常闭触头-3号线-SB1常闭触头-4号线-SB2常开触头-5号线-KM1线圈-0号线的路径中。

2）检查并排除电路故障
把万用表从空档切换到⨯10或⨯100电阻档，并进行电气调零。

调零后，可利用二分法，把万用表的一支表棒（黑表棒或红表棒），搭在所分析最短故障路径的起始一端（或末端）。

例2：上例中按下起动按钮SB2时，M1电动机不能起动，把万用表的一支表棒（黑表棒或红表棒），搭在上图中1号线所接的FU2接线桩，另一支表棒搭于处在所判断故障路径中间位置电气元件的接线桩上，如4号线所接的SB1接线桩。

（两表棒间如有起动按钮，应按下起动按钮）此时，万用表指针应指向零位，表明故障不在两表棒间的电路路径：1号线-FR1常闭触头-2号线-FR2常闭触头-3号线-SB1常闭触头中，而在所分析故障路径的另一半路径中（电阻为无穷“∞”则故障在此路径中、如两表棒间有线圈，无故障时电阻值应为线圈直流电阻值，约1800Ω~2000Ω）。

图1-10 顺序起动逆序停止控制线路原理图
再用万用表检查另一半电路，上例中把万用表的一支表棒（黑表棒或红表棒）搭在5号线所接的SB2接线桩，另一支表棒搭于0号线所接的FU2接线桩，电阻应为1800Ω~2000Ω，则路径：SB2常开触头-5号线-KM1线圈-0号线-熔断器FU2无故障，故障应在SB1-SB2的4号线。

用万用表测量SB1-SB2的4号线电阻为无穷“∞”，故障判断正确。

然后用短接线连接SB1-SB2的4号线排除故障。

以上第二步判断由于只有三段线，也可用万用表一段、一段线检查，直至找到故障点，找到后用短线连接故障点排除故障。

（检查的三段线分别是SB1-SB2的4号线、SB2常开触头-KM1线圈-熔断器FU2的0号线一一检查排故）
3）通电试车复查，完成故障排除任务
试车前用万用表初步检查控制电路的正确性。

上例顺序起动逆序停止控制线路，用万用表⨯10或⨯100电阻档，搭在控制回路熔断器FU2的0号线与1号线之间，按下起动按钮SB2，电阻应为1800Ω~2000Ω；模拟KM1通电吸合状态（指导教师允许时，手动使KM1、KM2同时通电吸合状态，电阻也为900Ω~1000Ω，则电路功能正常。

在按第一步和第二步试电步骤通电试车，试车成功，拆除短路线，整理好工作台，并把万用表打、回空挡。

完成故障排除任务。

【任务拓展】
如图1-11所示为三相异步电动机双重联锁的正、反转控制线路原理图，现要求如下：
1．识读控制线路的组成、保护功能。