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1、第1章 常用低压电器31.1 低压电器的基本知识 1.1.1低压电器的分类 1.按使用的系统分类 1、低压配电电器： 主要用于低压配电系统中。 2、低压控制电器： 主要用于电力拖动系统中。 2.按动作方式分类 1、手动电器：通过人力操作而动作的电器。 2、自动电器：按照信号或某个物理量的高低而自动动作 的电器。 3.按动作原理分类 1、电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器。如接触 器、继电器、电磁铁等。 2、非电磁式电器：依靠外力或非电量信号(如速度、压 力、温度等)的变化而动作的电器。如转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。 1.1.2低压电器的结构 电磁机构：电磁机构

2、的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，产生电磁吸 力带动触头动作，用来接通或分断电路。1、衔铁2、 铁芯3、吸引线圈 触头系统：触头系统是低压电器的执行部件，用来实现电路的接通和断开。3 1.1.3低压电器的辅助结构（灭弧） 电弧：动静触头在分断过程中，由于瞬间的电荷密度极 高，导致动、静触头间形成大量炽热的电荷流，产生弧光 放电现象。电弧的存在不仅降低了电器的使用寿命，又延 长了电路的分断时间，甚止可能导致事故。 常用的灭弧方法有电动力灭弧、金属栅片灭弧和磁吹灭 弧。1、电动力灭弧2、金属栅片灭弧3、磁吹灭弧1、衔铁2、铁心3、线圈41.2继 电 器 1.2.1继电器的结构及工作原理 继电器

3、工作特点：具有跳跃式的输入输出特性。控制继电器用于电路的逻辑控制，继电器具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，继电器用于将某种 电量(如电压、电流)或非电量(如温度压力转速时间等)的变化量转换为开关量 以实现对 电路的自动控制功能。继电器特性曲线图当继电器输入量X由零增至一定值之前，即X小于X0，继电器输出量Y为Ymin。当输入量X增加到X0时，继电器吸合，输出量Y突变至Ymax ；若X继续增大，Y保持不变（Y=Ymax）。当输入信量X减小，若X仍大于XC时，输出量Y保持不变（Y=Ymax）。当降低至XC时，继电器释放，输出量Y由Ymax突变为Ymin，若X继续减小，Y值均保持不变（Y=

4、Ymin）。继电器的分类：按用途分，有控制继电器和保护继电器；按动作原理分， 有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电 器；按输入信号的不同来分，有电压继电器、中间继电器、电流继电器、时 间继电器、速度继电器等。5 1.2.2电磁式继电器电磁式继电器结构图继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整。1)转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电 压)，弹簧反力越大动作电流(电压)就越大，反之就越小。2)改变非磁性垫片的厚度，非磁性垫片越厚衔铁吸合后磁路的气隙 和磁阻就越大，释放电流(电压)也就越大，反之越小，而吸引值不 变。3)用调节螺丝改变初

5、始气隙的大小，在反作用弹簧力和非磁性垫片 厚度一定时，初始气隙越大，吸引电流(电压)就越大，反之就越小，而释放值不变。61.2继 电 器电磁式电流继电器 电磁式电流继电器的输入量是电流，它是根据输入 电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入 电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器可分为：欠电流继电 器、过电流继电器。(a)欠电流继电器(b)过电流继电器DL-20C电流继电器1.2继 电 器JL12系列电流继电器电流继电器的图形符号和文字符号7电磁式电压继电器的输入量是电路的电压大小，电压继电器根据输入 电压大小而动作。与电流继电器类似电压继电器也分为欠电压继

6、电 器和过电压继电器两种。电磁式电压继电器工作时并联在电路中，因此线圈匝数多，导线细， 阻抗大，反映电路中电压的变化，用于电路的电压保护。(b)过电压继电器(a)欠电压继电器电压继电器的图形符号和文字符号DY-20CE系列电压继电器1.2继 电 器DY-3 电压继电器810中间继电器：触点触点 绝缘连杆铁心线圈KA反力弹簧A1A2(a)中间继电器示意图线圈KA(b)中间继电器图形符号中间继电器的结构示意图及图形文字符号JZ7系列中间继电器JZY1系列中间继电器1.2继 电 器 1.2.3时间继电器时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多，按其动作原理可分 为电磁式、空气阻尼式、电动式和

7、电子式等。按延时方式可分为通电延时型 和断电延时型。JS14P系列数10字式时间继电器JS11系列数字式时间继电器JS20系列时间继电器1.2继 电 器JS7-A系列时间继电器JS7型空气阻尼式时间继电器1.2继 电 器1113空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号(b)通电延时继电器图形符号1.线圈 2.静铁芯 3、7.弹簧 4.衔铁 5.推板 6.顶杆 8.弹簧 9.橡皮膜 10.螺钉11.进气孔 12.活塞 13、16.微动开关 14.延时开关 15.杠杆 通电延时型或或KT 通电延时接点KTKTKTKTKTKT瞬动接点线圈1.2继 电 器KT空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号（图中标号

8、同上图）14 断电延时型或或KTTKT 断电延时接点KTKTKTKT(d)断电延时继电器图形符号瞬动接点线圈1.2继 电 器KKT151.2.4 热继电器 主要是用于电气设备（主要是电动 机）的过负荷保护，热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性 相近的反时限动作特性，主要与接 触器配合使用，用于对三相异步电 动机的过负荷和断相保护。FRFRFRFRFR双金属片热元件传动杆触点手动/自动 复位螺丝复位按钮调节旋钮(b)热继电器图形符号(a)热继电器结构示意图热元件触点热继电器结构示意图及图形符号1.2继 电 器16热继电器的选择原则 热继电器主要用于电动机的过载保

9、护，使用中应考虑电动 机的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以 下几个方面来选择： (1) 热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用 两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带 断相保护装置的三相结构热继电器。 (2) 热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的 .05.倍。 (3) 对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电 动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动 机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此， 不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能 反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。1.2继 电 器171.2.5速度继电

10、器又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。JY-1型速度继电器1.2继 电 器速度继电器的图形符号和文字符号181.3.1交流接触器的结构及工作原理交流接触器：用于频繁接通或断开交、直流主电路或大容量控制电路的自动切换电 器。能实现远距离自动控制。1.3接 触 器CZ18系列直流接触器19135246主触点辅助触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆A1A2(a)接触器示意图KMKMKM2 4 614 223244主触点辅助触点A2线圈1321313243441 3 51321 31431422A1KM主触点32 辅助触点线圈14424635131422213143A1A2(b)

11、接触器图形符号交流接触器的结构示意图及图形符号1.3接 触 器654321781、静铁心 2、线圈 3、弹簧4、动铁心195、主触点 6、常开辅助触点 7、灭弧罩 8、常闭辅助触点大功率交流接触器的结构示意图及图形符号1.3接 触 器 1.3.4接触器的选用(1)根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。 一般控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载则选用直流接触器。 (2)根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。 主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。 (3)根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。 主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。 (4)根据控

12、制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。 吸引线圈的额定电压应与控制电路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以 上时应能可靠地吸合。201.3接 触 器 1.4.1低压开关 用于隔离电源或在规定条件下接通、分断电路，以及转换 正常或非正常的电路。分类如下： 刀开关是一种手动电器，常用 的刀开关有HD型单投刀开关， HS型双投刀开关、 HR型熔断器式刀开关、 HZ型组合开关、 HK型闸刀开关、 HY型倒顺开关等。211.4低压开关和低压断电路开启式负荷开关和封闭式负荷开关1、HK型开启式负荷开关HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关。由于它结构简单，价格便宜，使用维修方便，故得到广 泛应

13、用。主要用作电气照明电路，电热电路。小容 量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作分支电 路的配电开关。QLFU负荷开关22HD型单投刀开关静触头动触头QSQSQS操作杆传动杆接线端接线端静触头动触头QSQSQS(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)HD型单投刀开关示意图及图形符号23HS型双投刀开关 HS型双投刀开关也称转换开关，其作用和单投刀开关 类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等，操作杆接线端静触头传动杆QS接线端接线端动触头HS型双投刀开关示意图及图形符号24HR型熔断器式刀开关操作杆传动杆接线端接线端静触头静触头熔断器QSHR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是

14、将刀开关和熔断器组合 成一体的电器，刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用 很广泛。刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，所以一般 应在无正常工作电流的情况下进行操作。HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号25组合开关组合开关又称转换开关，控制 容量比较小，结构紧凑，常用 于空间比较狭小的场所，如机 床和配电箱等。组合开关一般用于电气设备的 非频繁操作、切换电源和负载 以及控制小容量感应电动机和 小型电器。合合分QS(a)内部结构示意图动触头 静触头绝缘连杆(c)图形符号(b)外形示意图组合开关的结构示意和图形符号26型封闭式负荷开关 HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开

15、关。刀开关带有灭弧 装置，能够通断负荷电流，熔断器用于切断短路电流。 一般用于小型电力排灌、电热器、电气照明线路的配电 设备中，用于不频繁地接通与分断电路，也可以直接用 于异步电动机的非频繁全压启动控制。HH3系列负荷开关负荷开关2729 断路器的种类 按其用途和结构特点可分为DW型框架式断路器、DZ型塑料外壳式断路器、DS型直流快速断路器和DWX型、DWZ型限流式断路器等。 框架式断路器：主要用作配电线路的保护开关， 塑料外壳式断路器：可用作配电线路的保护开关，还可用作电动机、照明电路及电热电路的电源开关。 1.4.3 低压断路器的结构和工作原理低压断路器又称自动空气开关，当电路发生严重的过

16、 载、短路及欠电压等故障时能自动切断故障电路，从而保 护其他电器。低压断路器也可用于不频繁地接通和断开电 路及不频繁地启动电动机。1.4低压开关和低压断电路断路器的结构和工作原理DW型框架式断路器30DZ型塑料外壳式断路器断路器的结构和工作原理 断路器主要由三个基本部分组成：即触头、灭弧系统和各 种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热 脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。L 1L 2L 3过流保护过载保护失压保护QF31断路器工作原理示意图及图形文字符号断路器的结构和工作原理32断路器工作原理动画示意331.4.5 低压断路器的选择 (1) 断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求

17、来选 择。如一般选用塑壳式；短路电流很大选用限流型；额定 电流比较大或有选择性保护要求选框架式；控制和保护含 有半导体器件的直流电路应选直流快速断路器等。(2) 断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备 的正常工作电压、工作电流。(3) 断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。(4) 欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。(5) 过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。1.4低压开关和低压断电路34熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔 体时产生的热量与电流平方和电流通过的 时间成正比，电流越大则熔体熔断时间 越短，这种特性称为熔断器的反时限保护 特性或安秒特性。如图所示

18、。 1.5.2 熔断器的分类按结构分为开启式、半封闭式和封闭式；按有无填料分为有填料式、填料式；按用途分为工业用熔断器、保护半导体器 件熔断器及自复式熔断器等。熔断器：在电路中主要起短路保护作用，用于保护线 路。1.5.1 熔断器的结构及工作原理1.5熔 断 器35常用的熔断器常用的熔断器1、插入式熔断器， 2、螺旋式熔断器，3、RMl0型密封管式熔断器，4、RT型有填料密封管式熔断器熔断器类型及图形符号瓷盖熔丝插头 插座导线底座(a) RC1型瓷插式熔断器底座熔芯接线端接线端熔断指示器瓷帽上螺旋导体下螺旋导体熔芯导电帽导电底座(b) RL1型螺旋式熔断器363、 RMl0型密封管式熔断器，4

19、、 RT0型有填料密封管式熔断器熔体接线端插刀插座铜帽接线端绝缘筒(c) RM10型密封管式熔断器插刀 插座网状熔体石英砂填料瓷套管(d) RT0型有填料式熔断器FU(e)熔断器图形符号37 1.5.3 熔断器的选择(1)额定电压的选择 熔断器的额定电压大于或等于线路的工作电压。(2)额定电流的选择若负载为纯电阻负载时，则熔丝电流就等于或大于负载额定电 流。当熔断器用于电动机的短路保护时，选用原则如下： 单台工作的电动机：IRe(1.52.5)IDe保护多台电机时：IRe(1.52.5)IDemIDe式中IRe 熔体额定电流IDe电动机额定电流IDem容量最大的电动机电动机额定电流(3)熔断器

20、的额定电流应大于所装熔体的额定电流。1.5熔 断 器 主令电器：是在自动控制系统中发出指令或信号，使接触器、继电器或其他电器动作，以达到接 通或分断电路目的。主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：按钮开关、行程开关、接近开关、万能转换开关等。LA10系列按钮开关LX2系列行程开关LK5系列主令控制器LT3脚踏开关381.主令电器1.6.1按钮开关 按钮是一种最常用的的主令电器，用于在 控制电路中发布控制命令(c)急停按钮示意图(a)按钮示意图(d)急停按钮图形符号(b)按钮图形符号SBSBSBSBSB复位弹簧变形簧片动触点推杆常态位置动态位置按钮结构示意图及图形符号39微动式按钮动作原理

21、图1.6.2行程开关行程开关又叫限位开关，它的种类很 多，按运动形式可分为直动式、微动 式、转动式等；按触点的性质分为有 触点式和无触点式。1、触点行程开关(a)直动式行程开关示意图(b)微动式行程开关示意图SQSQ滚轮弓型弹簧转杆 弹簧触点(c)旋转式双向机械碰压限位开关示意图图形符号图形符号行程开关结构示意图及图形符号39无触点行程开关无触点行程开关又称接近开关，它可以代替有触头行程开关来完成行 程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸 检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。无触点行程开关分为有源型和无源型两种，多数无触点行程开关为有 源型，主要包括检测元件、放大电

22、路、输出驱动电路三部分。接近开关按检测元件工作原理可分为高频振荡型、超声波型、电容 型、电磁感应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。不同型式的 接近开关所检测的被检测体不同。被检测体元件电路40检测放大输出驱动输出端接近开关有源型接近开关结构框图1.6.3接近开关 接近开关输出形式有两线、三线和四线式几种，晶体管输 出类型有NPN和PNP两种，外形有方型、圆型、槽型和分 离型等多种。 如下图为槽型三线式NPN型光电式接近开关的工作原理图 和远距分离型光电开关工作示意图。槽型和分离型光电开关41431.6.4万能转换开关转换开关是一种多挡位、多触 点、能够控制多回路的主令电 器。各种控制设备中

23、线路的换 接、遥控和电流表、电压表的 换相测量等；也可用于控制小 容量电动机的起动、换向、调 速。转换开关及图形符号及实物图第2章 电气控制电路基础12图样是工程界交流的语言电气图：根据国家电气制图标准GB4728规定的图形符号、 文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及 电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统 的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。分类： 电路图（电气原理图）（设计、分析用） 电气元件布置图电气接线图第2章 电气控制电路基础32.1电气控制系统2.1.1电气原理图根据电气控制系统的工作原理，将电气控制系统中各电气元件及其连 接关系用电气

24、元件展开的形式绘制出来，不按电气元件实际布置和形状大小来绘制，用于分析研究系统的组成和工作原理。电气原理图包括：主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。控制电路：由各种电器的线圈、常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，是弱电流通过的部分。信号、照明电路保护电路SB1SB1KMKMFRMFUL1 L2 L3第2章 电气控制电路基础4UU 12VWKMFRU 1V1 W1 M 13 L1 L2 L3380V 50HZQ1M 23 FRSB 2SB 12.5mm 2V 12W 12U 2V2 W2U 21 V21 W211.5mm2FU 22AFU 32AFU 42

25、A380VTC50VA6.3V0.75mm 2Q2KMHLEL123454kW1440r/min0.125kW2900r/minKMU 12PEPEFU 50.75mm 2QFFU 11 3 X11绘制电气原理图的基本规则第2章 电气控制电路基础主 电路控 制电路辅 助电路PE第2章 电气控制电路基础图2.2 区位图号含义及触点位置表示含义图区、触点位置索引5区位图号含义及触点位置表示含义2.1.2电气元件布置图6电器设备和元器件的布置应注意以下几 个方面：（1）体积大和较重的电器设备、元器件应安装在电器安装板的下方，而发 热元器件应安装在上方。（2）强电、弱电应分开，弱电要加 以屏蔽防止外界

26、干扰。（3）需要经常维护、检修、调整的 电气元件安装位置不宜过高或过低。（4）电气元件的布置应考虑整齐、 美观、对称。外形尺寸与结构类似的电 器应安装在一起，以利安装和配线。（5）布置图根据设备的复杂程度可 集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作 台的电气元件布置图也可以分别绘出。第2章 电气控制电路基础7第2章 电气控制电路基础2.2 电路的逻辑关系电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。 系统的逻辑函数描述：器件描述、电路描述1. 器件描述 a）触点表达动作状态不动作状态常开触点KM、KA、SQ10常闭触点KM、KA、SQ01b）线圈通电断电

27、KM、KA1082. 电路描述触点连接逻辑函数描述：并联状态-逻辑加（“或”）串联状态-逻辑乘（“与”）电路逻辑函数描述：每个耗能元件，均有自己的逻辑 函数表达式举例：f (KM ) SB1 (SB2 KM )S B1SB 2KM KM 第2章 电气控制电路基础92.3三相异步电动机的启动控制三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用 等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电 器、接触器、按钮等有触点电器组成。异步电动机的启动有两个特点：1、启动电流大一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的47倍。2、启动转矩小对电动机启动的主要要求（1）有足够大的启动转矩（2）在满足启动

28、转矩要求的前提下，启动电流越小越好。直接启动 不同类型与容量的异步电动机可采取减压启动第2章 电气控制电路基础101、开关控制直接启动电路保护措施： FU短路保护优点：控制方法简单、经济、实用。缺点：操作不方便、不安全，无过载、零压等保 护措施，不能实现远距离控制和自动控制适用于不频繁启动的小容量电动机,如小型 台钻、砂轮机、冷却泵等。2.3.2三相异步电动机的全压启动（电直源保护接启主电动机 控起、停21PESA3 M380VWVU满足下列关系则可直接启动：I N4PN 0.75 SSI ST第2章 电气控制电路基础11FU1KMFRKMM3 QSL1 L2 L3FU2FRSB1SB2KMP

29、E第2章 电气控制电路基础、接触器控制直接启动主电路：三相电源经QS、FU2、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。控制电路：用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。启停过程：合上QS，按动启动按钮SB2KM线圈通电并自锁M通电工作。KM自锁触点，是指与SB2并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB2闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定。停止按钮SB1，用于切断KM线圈自锁-依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。456 17382.3.3三相异步电动机的降压启动定子串电阻降压启动控制电路原理： 电动机在启动时在三相定子绕

30、组中 串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，以限制启动电流。启动 结束后再将电阻短接，使电动机 在额定电压下正常运行。主电路： KM1实现串电阻启动 KM2实现全压运行UVWKM2KM 1M3 FRFU 1FRSB1SB2KM2 KM1PEKM 1KTKM2KT KM 2KM 1电动机运行电动机控制减压控制1231 5 5 6 X 2 7 425211RFU第2章 电气控制电路基础14低速运行(三角形接线)：KM1闭合，KM2 、KM3 断开高速运行（双星形接线）：KM2 、KM3 闭合，KM1断开注意：定子绕组极数改变后，其相序方向和原来相序相反。因此在变极时，主电路中必须保证电动机任意两个出

31、线端同时对调，以保持高速和低速时的转向相同。FU 1KM1M3 QSL1 L2 L3KM 3KM 2FU 2SB1SB2KMKM12KT KM3KT KM 2KM 2KTKM 3FRFRKM1PEY 降压启动第2章 电气控制电路基础KT KA15KM2自耦变压器降压启动在自耦变压器减压起动的控制线路中，电动机启动电流的限制是依靠自耦变压器的降压作用来实 现的。启动时，电动机定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，待电动机转速接近额定转速时，自耦变压器便被短接，此时电源电压即额定电压直接加于定子绕组，电动机进入全电压正常工作。UVWKM1FU2KM 2M3 FRFU 1KM 1TCFU3FU4

32、24VFRSB1SB2KAFU5KM 1KTKA KAKM 1KM1380VPE第2章 电气控制电路基础162.4三相异步电动机的运行控制2.4.2 多台电动机顺序控制对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同 方位进行操作与控制，这时就需要组成多地点控制线路。对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都发出 命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要多条件控制电路FUSB 1SB 1 KM 2KMSB 4SB 6SB 3SB 5KMSB 2FU 2FR 1FR 2FU 2FR 1SB 2KM 1KM 1SB 1KM 1SB 3SB 4KM 2KM

33、2SB 2KM 1KM 1KM1SB 3SB 4KM 2KM 2FR 2(a)多地点(b)多条件第2章 电气控制电路基础172.4.3电动机的正、反转控制工作原理将接至电动机的 三相电源进线中的任意两相对调，即 可使电动机反转。主电路KM1，KM2换相序。互锁KM1，KM2若同时动作，将引起电源 相间短路，要加互锁。U 380VVWFU1KM 1KM 2FRM3 PEFU2FRSB1SB2KM 2SB3KM 1KM1KM2KM 1KM 2FRSB1SB2 SB3KM 2KM1SB2SB3KM 1KM1KM2KM 2第2章 电气控制电路基础182.4.4双速异步电动机的控制实际生产中的机械设备，

34、往往有调速的要求。n 60 f1 sp电动机转速：电动机转速调节的三个参数：f-调频、s-转差调速、p-变级调速 f、s调速为无级调速，p 为有级调速变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速 电动机的定子备有一套或多套绕组，改变接法就可改变电动机的磁极对数， 进而改变转速。双速电动机三相绕组连接图如下：422134655213541366542136第2章 电气控制电路基础用于迅速停车或准确定位，实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停 转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。常用制动方式： 机械制动：机械抱闸、液压或气压制动 电气制动：反接制动、能

35、耗制动等2.5.1机械制动机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止转 动的一种方法。应用较多的机械制动装置是电磁制动器，它主要由电磁铁和制动器两部 分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆 和弹簧等部分组成。192.5三相异步电动机的制动控制第2章 电气控制电路基础20L 1L 2L 3M3 杠杆衔铁弹簧闸轮闸瓦KMU21W21PEQFFU 2SB 2KM 1SB 1KM线圈YD电磁抱闸断电制动控制第2章 电气控制电路基础21断电制动控制方式在起重机械上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还利用接触器的主触点接入反向电路；利用速度继电器判定零速，切断电

36、源；（可用时间继电器吗？）可防止突然停电时重物自行坠落。缺点：不经济；停止时手动调整工件困难。 当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。电气制动有反接制动、能耗制动、反馈制动等，鼠笼式异步电动 机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。2.5.2电气制动1、反接制动制动原理：切断三相电源-接通反向启动电源（产生反向启动力矩）-制动-转速为零时切断电源制动手段：定子转子动触点n第2章 电气控制电路基础22KM 1M3 KM 2第复2合章停止按电钮SB气1动合控制电路基础动电流R 的两倍，主电很K频S 繁的正反转控制FU 2反接制动电流约为启SB2KM 1KM 1SB 1KM 2S

37、B 1KM 2KM 1nKSKM2FRL1L2L3QF触点上并联KM2的自锁触点。停车期间，用手转动机床主轴调整工件位置时，速度继电器的转子 随着转动，若不按停止按钮SB1，KM2就不会得电，电动机就不会反接于电源。路制动回路中串入限流电阻R，防止制动时对电网的冲击和电动机绕组过热。电动机容量较小且制动不是电路中，可以不加限流电阻。长短设定时间继转子的制动上，因此称为能耗制动。耗在转子回路的电阻上，转速为电器KT的定时控制电路(a)：手动控零时再将其切除。值，实现制动过制：停车时按下SB1按FU 3主电路：变压器TC和整流器提供程的自动控制。钮，制动结束时放开。2SB制动直流电源，SB KM2

38、为制动接触11KMSB 2器。电路简单，操作不便。SB 2KM 1KTKM 1KM 2KM 1KM 2KM 1KM 1KM 2KM 1KM 2KT232、能耗制动制动原理：KM 1M 13 KM 248VFU 1FU 2RP110VPEL1L2切断三相电源-定子绕组接入直流电源（产定生子磁绕场组）接-通-惯直性流转电动源的，转转子子切原割磁力线（产生电磁转矩）-制动这种制来动储方存法的是机将械在能运转动变过为程电中能储，存消在转子中的机械能转变成电能，又消耗在制动作用强弱与通入直流电流的TCFU 4L3QF能控耗制制电动路控(b制)：电路：三相笼型异步根电据动电机动切机断带三负相电源的同时，载

39、制动过程时间大小和电动机的转速有关，在同 样的转速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。一般取直流电流为电动机空载电流的 3 4 倍，过大会使定 子 过热。可调节整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。第2章 电气控制电路基础2.6 电液控制系统液压传动系统由于其特有的优点，如易获得较大力矩、运动传递平稳 均匀、调节控制方便等，在机械制造、工程、建筑、矿山等领域具有广泛 的应用。当液压传动系统与电气控制系统相结合组成电液联合控制系统 时，即用电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部 件完成规定动作，这样就能很方便地实现由多种工作程序组合的自动工作 循环

40、控制，广泛应用于组合机床、自动化机床、机械加工自动线、数控机 床等设备上。电磁阀2425第2章 电气控制电路基础26液压系统的组成部分动力部件：液压泵执行部件：液压缸液压马达控制部件:压力控制阀流量控制阀方向控制阀辅助装置：油箱，油管，过滤器控制对象-油泵电动机、电磁换向阀M3 液压缸液压泵调速阀YV1-1YV 1-2YV2-1YV 2YV 1第2章 电气控制电路基础液压动力滑台是典型的电液控制装置，它是组合机床上实现进给运动的 一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、 刮端面、倒角、铣削以及攻螺纹等加工工序。动力滑台由液压缸驱动，该电液控制系统的分析可分为三步：（

41、1）工作循环图分析，确定工步顺序、每步的工作内容以及各工步转换主令；（2）液压系统分析，对照液压系统原理图，确定每工步中应通电的电磁阀线 圈，结合分析结果和工作循环图中给出的条件列出电磁铁动作顺序表。（3）控制电路分析，对照电磁铁动作顺序表，逐步分析电路如何在转换主令的控制下完成电磁阀线圈通、断电的控制。液压动力滑台27第2章 电气控制电路基础M3 液压泵调速阀YV 2-1YV 2YV 1液压缸YV1-1YV 1-2工作循环图SQ2工进SQ1SQ3快进快退SB1YV1-1YV1-2YV2-1转换主令快进+-+SB1工进+-SQ2快退-+-SQ3电磁阀动作顺序表28原位-SQ1第2章 电气控制电

42、路基础29M 13 KM1M 23 FU 3FR 1FR 2SB 1SB 2SQ 2KM 3KM 1SQ 4SQ 1KM 4KM 1KM 3 KM 4SQ 3KM 2KM 1KM 2KM 3KM 4UVW380VKM3KM2KM4PEPEQF1QF2控制电路第2章 电气控制电路基础302.7电气控制系统中的保护环节选择和设置保护环节是所有电气控制系统不可 缺少的组成部分，保护人身安全、电网、电动机、 以及电气控制设备等。电气控制系统中常见的保护 环节有电压保护、电流保护、过载保护及弱磁保护 等。第2章 电气控制电路基础31电气控制电路中常用的保护电路FU 1KM 1M3 L1 L2 L3KM

43、2KI 1 IIKI 2UKVFU 2FRKAKI 1KM 2KM 1KI 2KVFU 2KAKM1KM2FRSA 0SA 1SA 2PEQFRC第2章 电气控制电路基础常用电气保护环节保护环节故障原因采用的保护元件继电器或接触器、中间继电器 熔断器、低压断路器 过电流继电器热继电器、热敏电阻、低压断路器、 热脱扣装置 欠电流继电器过电压继电器、离心开关、测速发电 机电压保护短路保护 过电流保护 过载保护弱磁保护直流励磁电流突然消失或减超速保护电压过高、弱磁场电源电压突然消失、降低或升高电源负载短路错误启动、过大负载频繁正反向启动长期过载运行小32第2章 电气控制电路基础第 3 章常用设备电气

44、控制系统分析2本章通过对典型生产机械电气控制系统的实例分析（车床、铣床、组合机床等）1、进一步学习、掌握电气控制电路的组成以及各种基本控制电 路在具体电气控制系统的应用。2、掌握分析电气控制系统的方法，培养阅读电气控制图的能力3、加深对机械设备中机械、液压与电气控制紧密配合的理解， 为实际工作中对设备电气控制系统进行分析打下基础。第3章常用设备电气控制系统分析3第3章常用设备电气控制系统分析3.1 设备控制系统分析概述对设备电气控制系统进行分析时，首先需要对设备整体系统有所了解，在此基 础上，才能有效地针对设备系统控制要求，分析电气控制系统的组成与功能。设备 整体系统分析有如下三个方面：1.设

45、备概况调查通过阅读生产机械设备的有关技术资料，了解设备的基本结构及工作原理、 设备的传动系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、运动要求等。2.电气设备及电气元件选用明确电动机作用、型号规格以及控制要求，了解各种电器的工作原理、控制 作用及功能。3.设备和电气元件的连接关系分析了解了被控设备和采用的电气设备、电气元件的基本状况，还应确定两者之 间的联接关系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。信息采集传递过程是通过设备上的各种操作手柄、撞块、挡铁以及各种现场信息检测机构作用到主令信号 发出元件上，并将信号采集传递到电气控制系统中；运动输出关系是明确电气控制系统中的执行元件将驱动力送到机械设备

46、上的相应点，并实现设备要求的各种动作。4机械设备电气控制系统的分析步骤：1）设备运动分析包括液压传动分析。 2）主电路分析确定电路中用电设备的数目、接线状况、控制要求化整为零3）控制电路分析分析各种控制功能的实现经过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分 之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，统观整个电路的保护 环节以及电气原理图中其他辅助电路（如检测、信号指示、照明等电路）。 检查整个控制线路，看是否有遗漏，特别要从整体角度去进一步检查和理解 各控制环节之间的联系，理解电路中每个元件所起的作用。第3章常用设备电气控制系统分析相应的控制电路也不算复杂。5金属切削机

47、床是进行机械加工的主要设备，它用切削的方法将金属毛坯加工 成有一定形状、尺寸和表面质量的机械零件。常见的金属切削机床有车床、铣床、磨床、钻床、组合机床等。金属切削机床的机械运动可分为三类：对金属工件进行切削的运动称为主运 动（一般为机床主轴的旋转运动）；持续地把金属工件的被切削层投入切削的运 动称为进给运动（即加工工具与加工工件之间的相对运动）；而其他的运动（如 机床部件的位置调整运动）统称为辅助运动。3.2 卧式车床电气控制系统分析卧式车床是机械加工中应用最广泛的一种机床，能完成多种多样的加 工工序：（1）加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削 内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转

48、面；（2）车削端面及各种常用螺 纹；（3）配合钻头、铰刀等还可进行孔的加工。总体上看，由于卧式车床运动形式简单，采用机械调速的方法，因此第3章常用设备电气控制系统分析3.2.1车床的主要结构及工作要求分析卧式车床结构图6第3章常用设备电气控制系统分析7第3章常用设备电气控制系统分析车削加工的主运动是主轴通过卡盘带动工件的旋转运动，运动速度较高，消耗的功 率较大；进给运动是由溜板箱带动溜板和刀架作纵、横两个方向的运动。速度较低，所 消耗的功率也较少。由于在车削螺纹时，要求主轴的旋转速度与刀具的进给速度保持严 格的比例，因此，卧式车床的进给运动也由主轴电动机来拖动。由于加工的工件尺寸较 大，加工时

49、其转动惯量也比较大，为提高工作效率，须采用停车制动。在加工时，需要 配备冷却泵及冷却泵电动机。为减轻工人的劳动强度以及减少辅助工时，要求溜板箱能 够快速移动。C650卧式车床：中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为3000mm。3.2.2电力拖动和控制要求分析1. 主轴电动机M1控制要求三相笼型异步电动机，完成主轴运动和进给运动的拖动。 直接起动，能够正、反两个方向旋转，并可对正、反两个旋转方向进行电气停车制动，为加工、调整方便，还要具有点动功能。2. 冷却泵电动机M2控制要求采用直接起动，并且为连续工作状态。3. 快移电动机M3控制要求可根据需要随时手动控制起停。8

50、第3章常用设备电气控制系统分析3.2.3卧式车床电气控制系统分析91.C650车床主电路分析M1（主轴电路）：KM1、KM2实现正反转；KM3用于点动和反接制动时 串入电 阻R限流；KT与电流表PA用于检测运行电流；速度继电器SR用于反接制动时转速 的过零检测。分别由熔断器FU1、FU2、FU3对电动机M1、 M2、M3实现短路保护，由热继电器FR1、FR2对 M1和M2进行过载保护，快速移动电动机M3由于是短时工作制，所以不需要过载保护。第3章常用设备电气控制系统分析M2（冷却泵电动机）： KM4用于起停控制（长动）。 M3（快移电动机）： KM5用于起停（点动）控制。10SB 2FR 1S

51、B 3 SB 4KM1SB 1KAKAKM2KM2KM3KM1KASB 4SB 2FR 1SB 3 SB 4KM1nSR-1SR-2nSB 1KAKAKM2KAKM2KM3KM1KASB 4KM 1KAKTKM 3KM 2KM 1KAKM 3KM 22.控制电路分析主轴电动机M1的控制点动（正向）正反转控制反接制动（限流）第3章常用设备电气控制系统分析11冷却泵电动机M2的控制：SB7、SB6及KM4构成起、停控制电路：刀架的快速移动电机M3的 控制：刀架操纵手柄控 制刀架拖板的工步移动 和快速移动。按动操作手柄点 动按钮，压下位置开关 SQKM5线圈通电电 动机M3点动。照明电路：第3章常用

52、设备电气控制系统分析123.3 铣床电气控制系统分析在机械加工工艺中，铣削是一种高效率的加工方式。铣床的种类很多， 有立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣以及各种专用铣床等，现以应用广泛的卧 式万能升降台铣床为例分析中小型铣床的控制电路。3.3.1卧式铣床的主要结构和运动形式分析该铣床主要由床身、主轴、悬梁、刀杆支架、工作台、升降工作 台、底座、滑座等部分组成 。一般中小型铣床都采用三相笼型异步电动机拖动，主轴带动铣刀的 旋转运动称为主运动，它有顺铣和逆铣两种加工方式，并且同工作台 的进给运动之间无速度比例协调的要求，所以主轴的拖动由一台主轴电路承担。第3章常用设备电气控制系统分析铣床结构简图1.底座

53、2.进给传动 3.立柱 4.底槽 5.操作手柄 6.升降台 7.水平工 作台 8.前支撑 9.悬梁 10.中间支撑 11.刀杆 12.铣刀轴 13.主传动14.主轴电动机13第3章常用设备电气控制系统分析水平工作台可在上下、左右及前后三个方向上进行进给运动或调整位置，各运 动部件在三个方向上的运动由同一台进给电动机拖动；工作台上还可以安装圆工作台，使用圆工作台可铣削圆弧、凸轮。 进给电动机经机械传动链传动，通过机械离合器在选定的进给方向上驱动工作台移动进给，进给运动的传递示意图进给移动电磁离合器3.3.2电力拖动及控制要求分析1. 主轴电动机M1控制M1空载时直接起动；为完成顺铣和逆铣，需要正

54、转和反转；为提高工 作效率，要求有停车制动控制；同时从安全和操作方便考虑，换刀时主轴 也处于制动状态；主轴电动机可在两处进行起停控制；为保证变速时齿轮横向移动传动链垂直移动传动链纵向移动传动链机械离合器进给移动传动链快速移动传动链快速移动电磁离合器14易于啮合，要求变速时主轴电路有点动控制。第3章常用设备电气控制系统分析152.进给电动机M2控制直接起动；为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求电动机能 正反转；为提高生产率，空行程时应快速移动；进给变速时，也需要瞬时 点动控制；从设备使用安全考虑，各进给运动之必须联锁，并由手柄操作 机械离合器选择进给运动的方向。 3.电动机M3拖动冷却泵，

55、在铣削加工时提供切削液。4.加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机起动以后，进给 电动机方能起动工作。3.3.3铣床电气控制系统分析控制线路可分为主电路、控制电路和照明电路三部分.第3章常用设备电气控制系统分析16第3章常用设备电气控制系统分析1.主电路分析17第3章常用设备电气控制系统分析第3章常用设备电气控制系统分2.控制电路分析(化整为零）主轴电动机M1控制（起动控制、瞬时点动、 两处起停、停车制动、换刀制动）18析进给电动机M2控制SA1为工作台转换开关，水平工作台：SA1-1与SA1-3闭合；圆工作台：SAl-2闭合。水平工作台控制电路 正反转控制 顺序控制（见前页） 纵向、横向

56、、垂直进给，互锁 正向点动快移（见前页）19水平工作台的操作手柄工作台控制电路第3章常用设备电气控制系统分析203.4 组合机床电气控制系统组合机床是根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的一种 高效率自动化专用加工设备。常采用多刀（多轴）、多面、多工位同 时进行铣、钻、扩、铰、镗等加工工作，并且具有自动循环工作的功 能，在机械制造业中得到了广泛的应用。组合机床通常由具有一定功能的通用部件（如动力部件、输送部 件、支撑部件、控制部件等）和加工专用部件（如多轴箱、夹具等） 组成，其中动力部件是组合机床通用部件中最主要的一类部件。动力 部件常采用电动机驱动或液压驱动系统，由电气控制系统实现工作自

57、 动循环的控制，是典型的机电、机电液一体化的高自动化加工设备。 对于由多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求： 动力部件的点动功能及复位控制。 动力部件的单机自动工作循环控制(也称半自动控制)。 整机全自动工作循环控制。第3章常用设备电气控制系统分析铣削工作滑台右铣削头工件左铣削头左机滑台右机滑台3.4.1机床的结构及运动21第3章常用设备电气控制系统分析铣削头(右)快进SB 6铣削头(左)快进铣削工作台快进铣削工作台工进铣削头快退铣削工作台快退SQ 422SQ 6SQ 1SQ 7SQ 5SQ 2SQ 3SQ 4SQ 6SQ 1组合机床工作循环图第3章常用设备电气控制系统分析2

58、3第3章常用设备电气控制系统分析组合机床液压系统和工作循环示意图YD1-1YD 1-2YD3-1YD 3-2YD 2SQ1 SQ1SQ1SQ6SQ7待加工 的工件工作滑台SQ 5YD 4-1YD 4-2机床左动力滑台液压泵站机床右动力滑台YD 2-1YD 1YD3YD 4刀具快进快退快退快进快 退工 进快 进SQ 424组合机床的电器动作关系表工步电磁换向阀线圈通电状态YD1-2YD2-1YD3-1YD3-2YD4-1+电动机运行 M2M3+转换主令YD1-1YD4-2铣削头快 进+SB6铣削工作 台快进+SQ5、SQ7铣削工作 台工进+SQ2铣削头快 退+SQ3铣削工作 台快退+SQ4、SQ

59、6停止SQ1备注左动力滑右动力滑 台台刀具电动机第3章常用设备电气控制系统分析组合机床的控制流程图开始 SBKA 1KA 2KA 9铣削头(左、右)快进到位SQ 1KA 3KA 4KA 5KA 66SQ1SQ6SQ 7SQ 2SQ 3KA 11SQ6KA 8KA10SQ4SQ 5SQ4YD 3-1YD 4-2YD 1-1YD 2-1YD 3-2YD 4-1YD 1-1铣削头(左)快进铣削头(右)快进铣削工作台快进铣削工作台工进铣削头(左、右)快退铣削头(左、右)快退到位KA 7YD 1-2铣削工作台快退25第3章常用设备电气控制系统分析组 合 机 床（ 双 面 粗 铣） 控 制 电 路 UV

60、WKM 1M13 FR 1KM 2M23 FR 2FU 1FU 2KM 3M33 FR 3FU 3KM 4M43 FR 4FU 4FU 628V0/15101/15FU5FU7110VSB 1SB2FR1KM 1KM 1SB 3KM 1SB2KA 5KM 2KM 3KA 2FR 2KA3KASA 1KM 2SQ 5SQ 8SA 2FR 3KM 3SA 4KA 3KA 6SA 3FR 4KM 4PEU11V11 W11U12V12 W12UU1V1 W1UU21V21 W21U22V22 W22U2V2 W2U31V31 W31U32V32 W32U3V3 W3U41V41 W4142V42 W