电气控制电路基本环节

第二章电气控制电路基本环节

主要内容：电气控制系统图的基本知识，三相异步电动机的起动、联锁、制动控制和保护环节。

重点：电气原理图的读图和分析方法，电动机的点动控制、连续运转控制、正反转控制、自动循环控制、顺序控制等基本控制电路和控制规律。

在工业、农业、交通运输等部门中，广泛使用着各种生产机械，它们大都以电动机作为动力来进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电接触器控制方式。

电气控制线路是把各种有触头的接触器、继电器、按钮、行程开关等电气元件，用导线按一定方式连接起来组成的控制线路。它的作用是：实现对电力拖动系统的起动、调速、反转和制动等运行性能的控制，实现对拖动系统的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。

优点：电路图直观形象，装置结构简单，价格便宜，抗干扰能力强，广泛应用于各类生产设备及控制、远距离控制和生产过程自动控制。

缺点：由于采用固定的接线方式，其通用性、灵活性较差，不能实现系列化生产；由于采用有触头的开关电器，触头易发生故障，维修量较大等。

第一节电气控制系统图

为了清晰地表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维护，将电气控制系统中各电气元件及其连接线路用一定的图形符号和文字符号表达出来，这就是电气控制系统图。

常用的电气控制系统图有电气原理图、安装接线图和电器元件布置图三种。

一、电气原理图

电气原理图是根据工作原理而绘制的，不反映元器件的实际位置、大小，只反映元器件之间的连接关系，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。

（一）绘制电气原理图的原则

1．电气原理图的组成

电气原理图可分为主电路和辅助电路。主电路是从电源到电动机或线路末端的电路，是强电流通过的电路。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，是小电流通过的电路。

绘制电路图时，主电路用粗线条绘制在原理图的左侧或上方，辅助电路用细线条绘制在原理图的右侧或下方。

2．原理图中电气元器件的画法

电路中各电气元器件均不画实际的外形图，只在原理图中表示出其带电部件，同一电气元件的不同带电部件按在电路中的连接关系分别画出，但必须采用国家标准规定的图形符号画出，并采用国家标准中规定的同一文字符号标明。对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。

3．原理图中电气触头的画法

原理图中所有电气触头均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。

当电气触头的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”原则绘制，当图形符号为水平放置时，以“下开上闭”原则绘制。

4．原理图的布局

电气原理图按功能布局法安排，即同一功能的电气元件集中画在一起，且尽可能按电路动作顺序从上而下或自左至右的原则绘制。

5．线路连接点、交叉点的绘制

在电路图中，对于需要测试和拆接的外部引线的端子，采用“空心圆”表示；有直接电联系的导线联接点，用“实心圆”表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点，但在电气图中应尽量避免线条的交叉。

6．原理图的绘制要求

原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。

（二）关于图面区域的划分

将图分成若干图区，每个分区竖边用大写的拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角开始，有时为了分析方便，也把数字区放在图的下面。为了方便读图，利于理解电路工作原理，还常在图面区域对应的原理图上方标明该区域的元件或电路的功能。

（三）接触器、继电器触头位置的检索

电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触头所在图中位置的索引代号，索引代号用图区号表示。

（四）电气原理图中技术数据的标注

电气原理图中各电气元件的相关数据和型号，常在电气元件文字符号下面标注。如教材图2-1中热继电器文字符号FR下方标有6.8-11A，该数据即为该热继电器的动作电流值范围，而8.4A为该继电器的整定电流值。

二、安装接线图

电气设备的安装接线图，是为了进行电器元件的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理而绘制的。该图应表明电气设备中各电器元件的空间位置，各电器元件的联接情况，而电器元件的联接情况应严格按照电气原理图进行。

电气安装接线图的绘制原则：

1）电气安装接线图中各电气元器件的布置位置均按安装实际情况绘出，元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。

2）一个电气元器件中的带电部件，如接触器的线圈、主触头和辅助触头应画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。

3）各电气元器件的图形符号、文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。

4）各电气元器件上凡需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各端子的标号必须与电气原理图上的导线编号一致。

5）安装接线图中走向相同的多根导线可用单线或线束表示。

CW6132型车床电气安装接线图

三、电器元件布置图

电器元件布置图用来表明电气设备上所有电动机和各电器元件的实际位置。电器布置图根据电气元器件的外型尺寸绘出，并标明各元器件间距尺寸。

如右图为CW6132型车床电器位置图。

相关国家标准：

✓GB4728—85《电气图常用图形符号》

✓GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》

✓GB7159—87《电气技术中的文字符号制定通则》

✓GB6988—86《电气制图》

✓GB5094—85《电气技术中的项目代号》

第二节三相笼式异步电动机的起动控制

笼型三相异步电动机的起动、停止控制线路是应用最广泛的、也是最基本的控制线路。笼形异步电动机有直接起动和降压起动两种方式，我们分别介绍相应的电气控制线路。

一、直接起动控制

（一）单向旋转直接起动控制

1、开关控制线路

用闸刀开关、转换开关或断路器控制电动机起动和停止，是最简单的手动单向控制线路。

这种控制方式只能适用于容量较小、起动不频繁的电动机，且不能实现远距离控制。

2、接触器控制线路