电气控制线路的基本原则和基本环节

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第2章 电气控制线路的基本原则和基本控制环节
2.1 电气控制工程图的内容及有关标准
2.2 三相异步电动机起动控制
2.3
2.4 2.5 2.6 2.7
三相异步电动机的正反转控制
三相异步电动机的调速控制 三相异步电动机的制动控制 其它典型控制环节 液压系统控制
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主触头断开
M停车
KM a) 图2-6 电动机点动控制线路 1
3~
M
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2.2.2 电动机的点动、长动控制电路
图2-7 是既可以实现点动 又可以实现连续运行的控制线路。 点动：手动开关SA打开 连续工作：合上SA， 自锁触头接入， 即可实现连续控制。
SB2
FR
SB1 KM SA
KM b) 图2-7 电动机点动控制电路2
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2.2 三相异步电动机起动控制
全压起动 额定电压直接加到电动机的定子绕组。 优点：电路简单 缺点：起动电流大 对于起动频繁，允许直接起动电动机容量不大于变压器容 量的20%。 对于不经常起动者，直接起动电动机容量不大于变压器容 量的30%。 通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接起动方法。
⑵ 原理图区域划分
图区编号可以设置在图的上方或下方，对应图区编号下 方或上方表明它对应电路的功能。
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
⑶ 符号位置的索引 符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法， 索引代号组如下：
当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上， 而当每个图号仅有一页图纸时，索引代号可简化成：
图2-11 自动/手动短接电阻降压起动控制线路
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
2、星-三角（Y-△）降压起动控制
正常运行时，定子绕组接成三角形运转的三相笼型异步电动机， 可采用星-三角降压起动。
起动时，每相绕阻的电压下降到正常工作电压的，故起动电流下 降到全压起动时的1/3，电动机起动旋转，当转速接近额定转速时， 将电动机定子绕组改接成三角形，电动机进入正常运行状态。 这种降压起动方法简单、经济，可用在操作较频繁的场合，但其 起动转矩只有全压起动时的1/3，适用于空载或轻载。 星-三角起动电路有多种，现介绍两个有代表性的电路: ①、用于13kW以下电动机的起动电路
图2-12 用于13kW以下电动机的起动控制线路
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
②、用于13kW以上电动机的起动控制电路（图2-13）
按 下 SB2 ， KM1 、 KT 、 KM3 线圈同时通电吸合自 锁，星形降压起动 ，当 KT 动作，KM3线圈断电释 放， KM2 线圈通电吸合， 电动机三角形连接 ，进 入正常运行。 常用的自动星-三角起 动器有QX3系列，控制电 动机的最大功率有13、 图2-13 用于13kW以上电动机的起动控制线路 30kW两种。
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
1、定子串电阻降压起动控制 三相笼型异步电动机定子绕阻串接起动电阻 时，由于起动电阻的分压，使定子绕组起动电压 降低，起动结束后再将电阻短接，使电动机在额 定电压下正常运行，可以减小起动电流。这种起 动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单、 经济，在中小型生产机械中应用较广。
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
自动切换的降压起动电路原理（图2-10） 合上电源开关QS，接入三相电源，按下SB2，KM1、KT线圈得 电吸合并自锁，电动机串电阻R降压起动，当电动机转速接近额定值 时，时间继电器KT动作，其延时闭合的常开触点闭合，KM2线圈得 电并自锁。KM2主触点短接电阻R，KM2的常闭触点断开，使KM1、 KT线圈断电释放，电动机经KM2主触点在全压下进入稳定正常运转。 ①
2.2.2 电动机的点动、长动控制电路
点动：操作者按下起动按钮后，
L1 L2 L3 QS FR FU
电动机起动运转，松开起动按钮时、
电动机就停止转动。
右图为几种点动控制电路。
图2-6是最基本的点动控制线路。 合QS 按下SB2 KM线圈得电 M起动
FR KM SB2
主触头闭合 松开SB2
KM线圈失电
图2-10 自动切换的降压起动控制线路
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
② 自动/手动短接电阻降压起动电路原理（图2-11） SA为自动/手动选择开关，当SA置于自动时，电路与图2-10 相同。若 SA 置于手动时， KT 被切除，此时按下起动按钮 SB2 后，电动机串电阻R降压起动。再按下加速按钮SB3，电阻R被 短接，电动机全压运行。
KM得电自锁
M起动
d) 图2-9 电动机点动控制电路 4
KA
KM
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
较大容量的笼型异步电动机（大于 10kW ）因起动电流 较大，不允许用全压直接起动，应采用降压起动控制。有时 为了减小起动时对机械设备的冲击，即便是允许采用直接起 动的电动机，也往往采用降压起动。 降压起动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，待 起动后再将电压升高到额定值，使之在正常电压下运行。由 于电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小起动电流， 这样不致在电路中产生过大的电压降，减少对线路电压的影 响。 三相笼型异步电动机常用的降压起动方法有：定子串电 阻（或电抗器）降压起动、星-三角（Y-△）降压起动、自 耦变压器降压起动及延边三角形降压起动。
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“机床电气控制技术” 电子课件
第二章 电气控制线路的基本原则 和基本控制环节
重点： 电气控制工程图的内容，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。绕线式异 步电动机的控制电路；电液控制技术； 难点：读懂电气控制线路原理图，能够应用基本的控制环 节。
2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
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电气控制系统是由电气元件按照一定要求联接而成的。 电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电 气元件及其联接关系，图中采用不同的图形符号表示各种电 器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号 或线路的功能、状况和特征，采用不同的线号或接点编号来 表示导线与连接等。电气控制系统图表达了生产机械电气控 制系统的结构、原理等设计意图，是电气系统安装、调整、 使用和维修的重要资料。 2.1.1 电气控制线路图中的图形符号和文字符号 电气控制系统图中，电气元件的图形符号和文字符号都 有统一的国家标准。近年来，我国采用GB4728-84“电气图 用图形符号”、GB6988-87“电气制图”和GB7159-87“电气 技术中的文字符号制定通则”等新标准，在绘制电气控制系 统图时必须严格遵循。（见教材表2-1）
FR
M 3~ KM1
图2-5 三相笼型异步电动机单向全压直接起动控制线路
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2.2.1 单向全压直接起动控制电路
2、电路的保护环节
（1）短路保护 由熔断器实现电路短路保护。
（2）过载保护 保护。
通过热继电器实现电动机长期过载
由接触器本身的电磁机构实
（3）欠压和失压保护 现。
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2.2.2 电动机的点动、长动控制电路
图 2-8 复合按钮SB3来实现点动控制
FR
按钮SB2实现连续控制 连续运行：
合QS 按下SB2 KM得电自锁 M起动 KM得电 M起动
SB1
主触头闭合 点动运行： 合QS 按下SB2
KM SB2 SB3
主触头闭合
松开SB2
KM失电
M停车
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
2.1.2 电气控制工程图 电气原理图 电器位置图
电气安装接线图
1. 电气原理图（图2-1、图2-2） 用规定的图形符号，按主电路和辅助电路相互分开 并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图，称 为电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线 端点，不表示电气元件的形状、大小和安装方式。
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2.2.1 单向全压直接起动控制电路
图 2-5 为三相笼型异步电动机
L1 L2 L3 FU2 QS FR FU1
单向全压直接起动控制电路。
1.工作原理
起动过程： 合QS 按下SB2 KM线圈得电自锁
SB1 KM1 SB2 KM1
自 锁
M起动 停车过程： 按下SB2 KM线圈断电 M停车
图2-3 某机床的电器元件布置图
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
⒊电气安装接线图（图2-4） 电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置 绘制的实际接线图。在具体施工和检修中能起到原理图所起不到的 作用，在生产现场得到了广泛的应用。 安装接线图是实际接线安装的准则和依据，它清楚地表示各电 器元件的相对位置和它们之间的电气连接，安装接线图不仅要把同 一个电器的各个部件画在一起，而且各个部件的布置要尽可能符合 该电器的实际情况。各电器元件的表示要与原理图一致，以便核对 。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，不在同一 个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线端子进行 。 安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接线端上引出。还 应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
在原理图中相应线圈的下方，给出触头的文字符号，
并在其下面注明相应触头的索引代号，对未使用的触头用 “×”表明，有时也可采用上述省去触头的表示法。 对接触器，上述表示法中各栏的含义如下：
左栏 主触头所 在图区号 中栏 右栏
辅助常开触头 辅助常闭触头 所在图区号 所在图区号
KM c) 图2-8 电动机点动控制电路 2
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2.2.2 电动机的点动、长动控制电路
图 2-9 是利用中间继电器 实现点动的控制线路。 点动运行： 按下SB2 M起动 松开SB2 M停车 连续运行： 按下SB3 KA断电 KM断电 KA得电 KM得电
FR
SB1 KM SB2 SB3 KA KA
②、用于13kW以上电动机的起动电路
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2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路
①、用于13kW以下电动机的起动控制电路（图2-12）
按下起动按钮SB2， KM1、 KT 线圈同时通电吸合并自锁， KM1 主触点闭合接入电源，电 动机接为三角形，降压起动。 当时间继电器KT动作，,KM1线 圈断电释放，切断电动机电源； KT 上延时闭合的常开触点闭合， 使 KM2 线圈通电并自锁， KM2 的主触点将电动机定子接为三 角形，常闭触点 KM2 断开，使 KT断电，KM1线圈重新通电吸 合，电动机三角形运行。
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
5）电气原理图中，无论是主电路还是铺助电路都垂直布 置，电源电路绘成水平线，主电路绘制在图的左侧，控制电 路绘制在图的右侧。控制电路中的耗能元件画在电路的最下 端。 6）电气原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要 用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
⑴ 绘制电气原理图的原则 1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。 2）电气原理图中，所有电元件都应采用国家统一规定 的图形符号和文字符号来表示。 3）电气原理图中，各个电器元件和部件在控制线路中 的位置，应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。 4）电气原理图中，所有电器的触头都按没有通电和没 有受外力作用时的状态绘制。
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
对继电器，上述表示法各栏的含义如下：
左栏 辅助常开触头 右栏 辅助常闭触头
所在图区号
所在图区号
例图中 KM1线圈下方的
KM1 2 6 2 2 是接触器KM相应触头的索引。
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2.1
电气控制工程图的内容及有关标准
⒉ 电器元件布置图 电器元件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。