第二章_电气控制基本线路课件

一、电气原理图
概念
电气原理图是为了便于阅读与分析控制线路， 采用控制电器元件展开的形式绘制而成的一种电路 图样。图样用规定的图形符号经线条连接而成，包 括了控制电器元件所有的导电部分和接线端子，但 并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反 映电器元件的形状大小。其作用是便于了解控制线 路的工作原理。
电气原理图是设计、调试时的主要图纸。
某机床的电气原理图
图区编号 图区功能表
触点检索图
绘制原则
(1)电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。 主电路：电气控制线路中大电流通过的部分。画在左侧 辅助电路：包括控制、照明、信号和保护电路。右侧（可横/竖） （2）图形、文字符号严格遵守国标规定。 （3）采用易读原则，一般采用电器元件分开表示法，但同一器件 文字符号要相同。同类器件用加数字序号区别，如KM1，KM2。 （4）所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态 画出。 （5）元件的排列方式一般按动作顺序为从上到下，从左到右排列， 可水平、垂直布置。一般主回路-垂直，辅助回路-水平。
二、逻辑代数法
逻辑代数法（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。
控制电路的基本组成： 输入元件：是控制电路的输入逻辑变量，用于对电路 的控制，包括主令元件和检测元件。 中间逻辑元件：是控制电路的中间逻辑变量，用于对 电路中变量的逻辑变换和记忆等。 输出执行元件：用于对电路控制结果的执行，是控制 电路的输出逻辑变量。分有记忆和无记忆功能两种。
3 停机指示 4 故障指示
5 正转SB1 6 停止SB3 7 反转SB2
三、电气安装接线图
是安装设备和对电器进行配线和检修故障的主要依 据。它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，它清楚地表示了各电器元件的相对位 置和它们之间的电路连接，所以同一电器的各个部件要 画在一起，而且各部件的布置应尽可能符合该电器的实 际情况。但对比例和尺寸没有严格要求。 导线标号和文字符号要与原理图中的一致，以便核对。 同一柜内各电器间连接采用直接连接，不同柜内器件
4.控制电路力求简单、经济
尽量选用标准电气控制环节和电路，缩减电器数 量，采用标准件和尽可能选用相同型号的电器。
不正确
返回
正确
不合理
返回
合理
举例说明:
返回
作业题
思考： 1. 试设计一个三人抢答器的控制线路 2.观察学院门口电动门的动作，设计其控制线
路。 完成: 习题：1、5、6、8 补充题：在机械互锁的正反转控制线路中,复合
4.设备运行指示和故障报警处理
动画演示
二、电动机的正反转控制
应用场合:工作台的往
返，吊钩的上下等。
方法：任意对调电动机
三相电源中的两相。
实质：是两个方向相反
的单向运行电路。
电路的缺点：KM1、
KM2同时动作会造成电源 的相间短路。
解决办法：二者之间
要互锁，即一个动作时另 一个不能动作。
1.电气互锁的正反转控制线路 __停止-反转控制线路
要求润滑油泵电机M1起动后主电机M2才允许启动。
控制要求：起动时，M1先起动，M2后起动； 停止时，M2先停止，M1后停止。
电路优点：启动时满足顺序控制要求 电路缺点：停止时不能满足要求
顺序启、停控制线路
动画演示
总结顺序控制规律
当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作， 则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常 开触点。
要通过接线端子连接。
控制柜电器安装接线实物图例1
控制柜电器安装接线实物图例2
电气安装接线图例
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第二节源自文库基本的电气控制线路
一、电动机的起、停控制 二、电动机的正反转控制 三、顺序控制 四、多点控制 五、工作台的自动往返控制
一、电动机的起、停控制
一、电动机的起、停控制
1.用刀开关直接起动
工作过程 合上刀开关QS，电动机M
以CA6140车床为例分析
1－带轮；2－进给箱；3－挂轮架；4－带轮；5－主轴箱；6－床身；7－刀架； 8－溜板；9－尾座； 10－丝杠；11－光杠；12－床腿
CA6140普通车床结构示意图
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。
请学生分析: 哪些线路可以实现电机的起停控制?
请学生分析下列控制线路的功能
应用举例
两人抢答器设计
思考：三人抢答器控制线路如何设计?
三、顺序控制
有的生产机械和设备需要多台电动机拖动，而各台电动 机的起动与停止需要有一定的顺序控制关系。
例如： 在机床主轴转动时要求润滑油泵先给齿轮箱供油润滑，即
动画演示
一、电动机的起、停控制
2.采用接触器控制
连续控制
工作过程 启动:合上QS 按下SB1 KM线圈
通电 KM主触点闭合 M起动 KM辅助常开触点闭合自锁 松 开SB1 电机M继续运行。
停止:按下SB2 KM线圈断电
KM主触点断开 M断电停转 KM辅助常开触点断开 松开 SB2使触点闭合 KM线圈不得电。
利用两个接触器 的辅助常闭触点 互相控制的方法 称为电气互锁， 两对起互锁作用 的触头称为互锁 触头.
工作过程分析：
缺点：正反转不能直接切换。
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总结互锁控制规律
当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工 作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲 接触器的常闭触点。
当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作， 而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时 应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的 常闭触点。
（如电控柜内、面板的电器元件布置图） 电器不画实形，采用简化外形（方形、矩 形等）表示，但应成比例。
控制柜面板电器布置实物图例
控制柜电器布置实物图例
500
电器元件布置图例
HL1
HL2
1
2
HL3
HL4
3
4
SB1
SB3
SB2
5
6
7
400
QF1 QF2 KM1 KM2 FR
X1-10
序号 对应文字 1 正转指示 2 反转指示
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控制电器的状态和值
控制电路的逻辑表示式
逻辑代数法读图的优点是各电气元器件之间的 联系和制约关系在逻辑表达式中一目了然，通过对 逻辑函数的运算，一般不会遗漏或看错电路的控制 功能，而且为电气线路的计算机辅助分析提供方便。 逻辑代数法读图的主要缺点是对于复杂的线路，其 逻辑表达式很烦锁。
第四节 典型机械设备控制线路分析 P52
电气原理图区域划分和符号位置索引
为方便检索、阅读，在图中设置了图区编 号，如1，2，3可放在上面或下面，对应文字 如“主电机”表示对应区域下面元件名称或电 路功能，便于理解全电路的工作原理。
二、电器元件布置图
表示电气设备上所有电器的实际位置，为生 产机械电气控制设备的制造、安装提供必要的技 术资料。
电动机的连续控制线路
启动：合上空气开关QF1/QF2 按下启动按钮SB2 接触器KM线圈通电 KM主触点闭合 电动机M启动运转 KM辅助常开触点闭合自锁 松开SB2 电机M继续运行。
停止：按下停止按钮SB1 接触器KM线圈断电 KM主触点断开 电动机M断电停止运转 KM辅助常开触点断开 松开SB1使触点闭合 KM线圈不得电。
第二章 基本的电气控制系统
第一节 电气工程图及绘制 第二节 基本的电气控制线路
一、电动机的起停控制 二、电动机的正反转控制 三、顺序控制 四、多点控制 五、工作台的自动往返控制 第三节 电气控制线路的分析方法 第四节 典型机械设备控制线路
第一节 电气工程图及绘制
电气控制线路是由许多控制电器按一定要求连接而 成的。为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理 等设计意图，同时也为了便于电器元件的安装、接 线、运行、维护，将电气控制系统中各控制电器的连 接用一定的图形符号表示出来，这种图就是电气工程 图。常用的有三种： 电气原理图 电器元件布置图 电气安装接线图
前期准备
阅读设备技术说明和使用说明书
分析线路具体步骤
1.看电路图中的说明和备注，有助于了解该电路的具体作用。 2.分清电气控制线路中的主电路、控制电路及其它辅助电路。 3.从主电路入手，根据每台电动机的控制要求去分析控制功能。 4.将电气原理图、电气安装接线图和电器元件布置图结合起来，
进一步研究电路的整体控制功能。
当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器 线圈断电，则将乙接触器的常开触点并联在 甲接触器的停止按钮两端。
手动顺序启动的控制线路P39
按设定时间自动顺序启动的控制线路 P66
四、多点控制(P60)
思考：如何设计一个电机起停的三地控制线路?
五、工作台的自动往返控制P40 返回
注意：应设置 极限位置保护
欠压、零压保护：由
接触器本身的电磁机构实 现。
动画演示
用断路器进行保护
如果不考虑与辅助回路联动，则在选择合适的QF 后可省去FR，同样能起到过载保护（选过载和短路保 护的脱扣器）。
一般在工厂应用中均加FR（60次/h以上频繁起 动的电机不用FR保护）
此电路从逻辑及功能上已能满足要求,但在实际使用 中需增加”故障报警”处理部分，即增加工作状态指示 灯。控制电路如下：
主电路
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控制电路
线路短路 电动机过载 供电线路断电、欠压造成设备停机
要设置必要的保护确保线路和设备的安全！
3.对线路和设备的保护
短路保护: 熔断器FU1、
FU2分别实现主电路和控制 电路的短路保护。
过载保护: 热继电器FR在
电路长期过载时，热继电 器动作，FR常闭触点断开， 接触器KM线圈释放，各触 头复位，断开电动机电源， 实现过载保护。
第三节 电气控制线路的分析方法 P35
分析的一般原则： 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。
常用的分析方法： 查线读图法、逻辑代数法。
一、查线读图法
查线读图法（即直接读图法）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．分析其它辅助电路 5．分析联锁和保护环节 6．总体检查
接通电源开始旋转； 断开刀开关QS，电动机M
断电停止旋转。 适用场合 小容量(0.75KW以下)、 起动不频繁的笼型电动机
一、电动机的起、停控制
2.采用接触器控制
点动控制
工作过程 启动：合上刀开关QS引入三相
电源。按下起动按钮SB1， 接触器KM线圈通电，KM 主触点闭合，电动机M通 电起动运转。 停止：松开按钮SB1，KM线圈 断电，KM主触点断开，电 动机M断电停转。
按钮能否代替电气互锁触点的作用?为什么？
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本章内容结束！
应用：抢答器的设计。
2.机械互锁的正反转控制线路 __直接反转控制线路
利用复合按 钮的常闭触点互 相控制的方法称 为机械互锁。
工作过程分析
优点：正反转可 以直接切换，操 作方便，提高了 生产效率。
拓展思考: 复合按钮能否代替电气互锁触点的作用?
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思考:复合按钮能否代替电气互锁触点的作用?
答：不能。 当主电路中正转接触器KM1的主触点发生 熔焊（即静触点和动触点烧蚀在一起）现象 时，由于相同的机械连接，KM1的辅助触点 在线圈断电时不复位，KM1的辅助常闭触点 处于断开状态，可防止反转接触器KM2通电 使KM2的主触点闭合而造成电源短路故障， 这种保护作用仅采用复合按钮是做不到的。
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。
CA6140型车床电气控制线路图
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补充:电气控制线路设计时的注意问题
1.电气控制原理应满足工艺的要求
2.控制电路电源种类与电压数值要求
3.确保电气控制电路工作的可靠性和安全性
(1)元器件工作要稳定可靠，动作时间的配合不致引起 竞争。
(2)实际接线时应注意： *正确连接电器线圈。两个相同的交流电压线圈不 能串联使用，也不能接在两倍线圈额定电压的电源 上，以免电压分配不均引起工作不可靠。
*合理安排电器元件和触头位置。
对于串联回路，元器件或触头位置互换，并不影 响其工作原理，但在实际运行中，会影响电路安全并 关系到导线长短。