第二电气控制基本电路

会计学1第二电气控制基本电路电气图形符号：符号要素限定符号一般符号非电操作动作符号电气文字符号：基本文字符号●表示电气设备、装置和元器件的类型、特性等。辅助文字符号●表示电气设备、装置和元器件的功能、状态和特征等。图形符号组合示例

2第1页/共67页部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号

一般三极电源开关低压断路器

常开触点常闭触点复合触点限位开关QKQFSQ熔断器

常开常闭复合按钮FUSB

线圈主触点常开辅助触点常闭辅助触点接触器KM

线圈常开延时闭合触点常闭延时打开触点常开延时打开触点常闭延时闭合触点时间继电器KT3第2页/共67页电气原理图：根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的电气图。方法：不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上。作用：用于分析研究系统的组成和工作原理，为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。特点：结构简单，层次分明。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：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。信号指示电路保护电路主电路用粗实线，控制电路和辅助的信号指示及保护电路用细实线。4第3页/共67页水平布置：电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈）画在电路的最右端。垂直布置：电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端。电器元件不画出实际的外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注。多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。电器元件的可动部分以非激励或不工作的状态和位置的形式表示：●继电器和接触器的线圈在非激励状态；

●断路器和隔离开关在断开位置；●零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置；●机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态；●保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况加以说明。元器件的数据和型号，用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。5第4页/共67页电器元件布置图：表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。电气控制柜与操作台（箱）内部布置图电气控制柜与操作台（箱）面板布置图控制柜与操作台（箱）外形轮廓用细实线绘出电器元件及设备，用粗实线绘出外形轮廓，标明实际的安装位置电器元件及设备代号与有关电路图和设备清单上所用的代号一致电气接线图：表示电气设备或装置连接关系的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。根据电气原理图和电器元件布置图编制与电气原理图和电器元件布置图配合使用表示出电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况6第5页/共67页

图幅尺寸

(mm)图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节；

整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理；

CAD绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。幅面A0A1A2A3A4长1189841594420297宽841594420297210幅面A3×3A3×4A4×3A4×4A4×5长89111896308411051宽4204202972972972.0.1图纸规范7第6页/共67页图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。

需要装订的图纸的图框线A0、A1、A2：a＝25mm，c＝10mm其它：a＝25mm，c＝5mm不需要装订的图纸的图框线A0、A1：e＝20mm其它：e＝15mm8第7页/共67页图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在图上的位置，便于直观反映绘图的范围及确定相互之间的关系。

分区数一般为偶数，每一分区的长度为25~75mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同；分区的编号，水平方向用阿拉伯数字，垂直方向用大写英文字母。编号从图纸的左上角开始，分区代号用行与列两个编号组合而成。9第8页/共67页标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等。标题栏格式式样

10第9页/共67页图线：线型：粗实线、细实线、虚线、点划线、双点划线、加粗实线、较细实线、波浪线、双折线等。线宽：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。常用图线上加限定符号或文字符号可表示用途，形成新的图线符号。同一套图纸绘制时，应事先确定2~3种线宽及平行线距，平行线距不小于粗线宽的两倍，且不小于0.7mm。11第10页/共67页字体：汉字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。

汉字推荐用长仿宋简化汉字字体、斜体（右倾与水平线成75°角）等。字母、数字用直体。字体大小视幅面大小而定。字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。字宽为字高的2/3。汉字字粗为字高的1/5，数字及字母的字粗为字高的1/10。尺寸标记：设备制造加工和工程施工的重要依据，包括尺寸线、尺寸界限、尺寸起止点（实心箭头或45°斜短划线构成）及尺寸数字。比例：所绘图形与实物大小的比值。设备布置图、平面图、结构详图按比例绘制。电气图多不按比例画出。比例号：前面的数字通常为1，后面的数字为实物尺寸与图形尺寸的比例倍数。平面图常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等12第11页/共67页注释：图示不够清楚时的补充解释。两种方式：直接放在说明对象附近；加标记，注释放在图面的适当位置。详图：表示装置中的部分结构、做法、安装措施的单独局部放大图，被放大部分加以索引标志，置于被放大部分的原图上。技术数据：元器件、设备等的技术参数。三种形式：标注在图形侧；标注在图形内；加序号以表格的形式列出。

13第12页/共67页2.1控制电路的基本逻辑概念电气控制电路根据逻辑关系可以分成三个组成部分：输入元件是控制电路的输入逻辑变量，用于对电路的控制，可分为主令元件和检测元件。主令元件是人向控制电路发布控制指令的元件、如按钮、开关等。检测元件是电路和电气控制设备本身向控制电路发布控制指令的元件，用于对电路和电气控制设备的某些物理量(如行程距离、温度、转速、压力、电流等)的检测。常用的检测元件有行程开关、接近开关、热继电器、电流继电器、速度继电器等。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作用，常用的中间逻辑元件有中间继电器、通用继电器、时间继电器及计数器等。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。可分为有记忆功能和无记忆功能两种，有记忆功能的输出执行元件常用的有接触器、继电器等。无记忆功能的输出执行元件常用的有信号灯、报警器、电磁铁、电磁阀、电动机等。142.1.1控制电路的基本组成第13页/共67页2.1.2控制电器的状态和值对于输入元件，我们规定：开关电器未受外力的原始状态为0状态，开关电器受外力而动作的状态为1状态，开关、接点在断开时的值为0，闭合时的值为1。在未受外力的原始状态下处于断开状态时的开关(接点)，称为常开开关(接点)，处于接通状态时的开关(接点)，称为常闭开关(接点)。常开开关(接点)在原始状态下时的值为0。常闭开关(接点)在原始状态下时的值为1。对于中间逻辑元件和输出执行元件也有两种状态，一种是失电状态，一种是得电动作状态。我们规定：元件在失电状态下的值为0，对于有记忆元件常开接点的值为0，常闭接点的值为1。元件在得电状态下的值为1，对于有记忆元件常开接点的值为1，常闭接点的值为0。15第14页/共67页元件的状态和值原始状态动作状态常开开关、接点常闭开关、接点原始状态的值动作状态的值原始状态的值动作状态的值输入元件010110记忆元件010110无记忆元件01(无开关、接点)16常开开关、接点的值和元件本身的状态一致、称为原变量。常闭开关、接点的值和元件本身的状态相反、称为反变量。第15页/共67页2.1.3控制电路的逻辑表达式逻辑控制电路的逻辑表达式：HL1＝SB1×SB2,HL2＝SB3＋SB4,HL3＝(S1＋S2)×S3。17图2-1简单的逻辑控制电路第16页/共67页2.1.4基本逻辑电路的类型逻辑电路根据控制逻辑的特点可分为组合电路和时序电路。1、组合电路组合电路的控制结果只和输入变量的状态有关。可以用布尔代数(也称开关代数或逻辑代数)通过计算而得出。在组合电路中，也是由输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者构成的，但不含有记忆元件。中间逻辑变量也可以根椐逻辑关系将其消除。C=A×BH=C×DH=A×B×D=(A＋B)×D18图2-2中间逻辑变量的消除第17页/共67页SB1SB2HL1000110110001SB4SB3HL200011011011119表2-2串联电路真值表表2-3并联电路真值表逻辑与运算0×0=0；0×1=0；0×1=0；1×1=1。逻辑或运算0＋0=0；0＋1=1；0＋1=1；1＋1=1。第18页/共67页例2-1在楼梯走廊里，在楼上楼下各安装一个开关来控制一盏灯，试画出控制电路。两个开关只有４种状态，根据题意分析可知当只有其中一个开关动作时灯亮，两个开关都动作或都不动作时灯不亮，S2S1E00011011011020由真值表写出逻辑表达式E=S2×S1＋S2×S1根据逻辑表达式画出控制电路图2-3两个开关控制一盏灯电路第19页/共67页例2-2用两个开关控制一个七段数码管显示1、2、3、4，试画出控制电路。两个开关有４种状态，每个状态显示一个数字，列出真值表如表2-6所示：表2-6七段数码管显示真值表开关显示数字七段数码管笔画S2S1abcdefg001000011001211011011131111001104011001121由真值表写出各笔画的逻辑表达式：a=d=S2×S1＋S2×S1=(S2＋S2)×S1=S1b=g=S1＋S2c=S2e=S2f=S1第20页/共67页根据逻辑表达式画出控制电路22图2-4七段数码管控制电路第21页/共67页例２-3化简下面图2-5的电路23解：根据电路写出逻辑表达式，并化简：Y=BAC＋AC=(BA＋A)C=(B＋A)C根据化简逻辑表达式画出电路如图2-6所示。图2-5例２-3电路图2-6例２-5的化简电路第22页/共67页2、时序电路时序电路也称记忆电路，记忆电路中包含有记忆元件，时序电路的控制结果不仅和输入变量的状态有关，也和记忆元件的状态有关。时序电路的控制结果是和输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者都有关系。继电器、接触器是最基本的记忆元件，在电气控制电路中，绝大多数为记忆电路。记忆电路主要用于对短时通断信号(如按钮、位置开关等)的记忆，常用于各种电动机的起动停止控制，习惯上叫自锁电路。24记忆电路有两种基本形式，一种叫起动优先电路，一种叫停止优先电路。停止优先电路的逻辑表达式：KM=SB2(SB1+KM)。起动优先电路的逻辑表达式：KM=SB1+SB2×KM。第23页/共67页2.2三相交流异步电动机基本控制电路2.2.1鼠笼型电动机直接起动控制电路25三相鼠笼型异步电动机的起动有两种方式：直接起动(即全压起动10KW以下)和降压起动。单向直接起动控制电路(1)电路的控制原理(2)电路的保护环节①短路保护：②过载保护：③失压与欠压保护图2-8单向直接起动控制电路第24页/共67页2.多地点起动停止控制图2-9(a)为2个地点控制一台电动机的控制电路，每个地点各设一个起动按钮和一个停止按钮。由图可知，这是一个停止优先电路，各停止按钮为串联连接，各起动按钮为并联连接。图2-9(b)为另一种多地点控制电路，其特点是各控制点之间的连接导线根数较少，但各控制点之间不存在停止优先的特点。26图2-9多地点起动停止控制电路第25页/共67页3.点动控制具有自锁接点的控制电路，称作连续动作控制，简称连动控制。进行短时的操作调整控制，称为点动控制。27图2-10点动控制第26页/共67页接点竞争在开关电路中，一个开关原变量由0变为1或由1变为0时，其反变量则由1变为0或由0变为1有一个过渡过程。过渡过程的快慢将对时序电路的影响称为接点竞争。28图2-11按钮的动作过程对时序电路的影响第27页/共67页4.互锁控制常用的互锁有输入互锁和输出互锁。互锁主要用于控制电路中有二路或多路输出时保证只有其中一路输出。29图2-12常用的互锁形式第28页/共67页5.正反转直接起动控制电路30图2-13正反转控制电路第29页/共67页正反转自动循环控制电路:

行程开关（ST1、ST3）（ST2、ST4）自动控制电机正反转31第30页/共67页正反转自动循环控制电路工作过程：按下正向起动按钮SB2，接触器KM1得电动作并自锁，电动机正转使工作台前进。运行到ST2位置，撞块压下ST2，ST2动断触点使KM1断电，ST2的动合触点使KM2得电动作并自锁，电动机反转使工作台后退。工作台运动到右端点撞块压下ST1时，KM2断电，KM1又得电动作，电动机又正转使工作台前进，这样一直循环。SB1为停止按钮。SB2与SB3为不同方向的复合起动按钮，改变工作台方向时，不按停止按钮可直接操作。限位开关ST3、ST4限位保护作用：ST3与ST4安装在极限位置，由于某种故障，工作台到达ST1（或ST2）位置，未能切断KM1（或KM2），工作台将继续移动到极限位置，压下ST3（或ST4），此时最终把控制回路断开，使电动机停止，避免工作台由于越出允许位置所导致的事故。行程控制：用行程开关按照机械运动部件的位置或位置的变化所进行的控制，称作按行程原则的自动控制。

32第31页/共67页互锁接点的另外两种作用一是减少或消除主触点在正反转互换时产生的电弧对触点的损坏。二是可以防止主触点因电弧而熔焊在一起时再反向起动时正反转主触点同时闭合而造成短路。33第32页/共67页6.多路输出互锁控制34图2-14三路输出互锁控制电路第33页/共67页2.2.2鼠笼型电动机降压起动控制电路三相鼠笼型异步电动机能否直接起动主要取决于电源变压器的容量和电动机的容量。当鼠笼型电动机不满足直接起动条件时应采用降压起动控制。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，减少对线路电压的影响，起动后再将电压恢复到额定电压。常用的降压起动控制电路有：定子串电阻(或电抗)、星形—三角形换接、自耦变压器、延边三角形起动。35第34页/共67页1.定子串电阻减压起动控制电路36图2-15定子串电阻减压起动控制电路第35页/共67页2.自耦变压器降压起动控制电路37图2-16自耦变压器降压起动控制电路第36页/共67页38图2-17自耦变压器降压起动控制电路之二第37页/共67页3.改接线降压起动控制电路常见的改接线降压起动控制电路有星形-三角形降压起动、沿边三角形-三角形降压起动、星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路等。改接线降压起动控制电路一般只能用于正常工作为三角形接线的电动机。一般功率在4千瓦以上的电动机均为三角形接线，由于这种降压起动方式只需改变电动机绕组的接线，无需专门的降压设备。39图2-18电动机三相绕组接线形式第38页/共67页星形-三角形降压起动控制的主电路40图2-19星形-三角形降压起动控制主电路第39页/共67页41图2-20延边三角形-三角形降压起动控制主电路第40页/共67页42图2-21星形-三角形降压起动和沿边三角形-三角形降压起动的几种控制电路第41页/共67页星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路43图2-22星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路第42页/共67页2.2.3绕线型异步电动机起动控制电路三相绕线型异步电动机的转子回路可以通过滑环外串接可变电阻来减小起动电流，以达到提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。在一般要求起动转矩较高的场合下。调节转子回路电阻的方法很多，有分段调节和连续调节两种。分段调节有时间原则调节，电流原则调节，速度原则调节以及综合原则调节等。连续调节有频敏变阻器、变阻器、水电阻器调节等多种方式。44第43页/共67页1.时间原则转子回路串接电阻起动控制电路转子绕组串接三相起动电阻，一般接成星形。在起动前，起动电阻全部接入电路，起动过程中电阻被逐段地短接。短接的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。不平衡短接是每相的起动电阻轮流被短接，平衡短接是三相的起动电阻同时被短接。串接在绕线转子异步电动机转子回路中的起动电阻，无论采用不平衡或平衡短接法，其作用基本相同。对于凸轮控制器，各对触头闭合顺序一般按不平衡短接法设计，这样使得控制电路简单，采用不平衡短接法。凡是起动电阻用接触器来短接时，全部采用平衡短接法。45第44页/共67页时间原则转子回路串接电阻起动控制电路46图2-23时间原则转子回路串接电阻起动控制电路第45页/共67页2、电流原则转子回路串接电阻起动控制电路47图2-24电流原则转子回路串接电阻起动控制电路第46页/共67页3、转子回路串频敏变阻器起动控制电路48图2-25转子回路串频敏变阻器起动控制电路第47页/共67页2.2.4异步电动机的制动控制电路交流异步电动机的制动方法有机械制动和电气制动两种。机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。常用的机械制动装置有电磁抱闸制动、电液闸制动、带式制动和盘式制动等。电气制动是在电动机上产生一个与原转子转动方向相反的制动转距，迫使电动机迅速停转。电气制动方法有反接制动、能耗制动、阻容制动、发电制动等。1、机械制动机械制动的特点：停车准确，不受中途断电或电气故障的影响而造成事故。机械制动的制动力矩在一定范围内可以克服任何外加力矩，例如当提升重物时，由于抱闸的作用力，可以使重物停留在需要的高度，这是电气制动所不能达到的。但是制动时间越短，冲击振动越大。机械制动需要在电动机的轴伸端安装机械制动装置，这柯对某些空间位置比较紧凑的生产机械来说就有些困难的。机械制动一般应用在起重卷扬等设备上。49第48页/共67页电磁抱闸制动控制电路50图2-26电磁抱闸制动控制电路第49页/共67页2、反接制动反接制动是在电动机停止时向定子绕组中通入反向序的电压，给转子一个反向转矩，使电动机产生一个向反方向旋转的力，使电动机转速迅速下降到零，当转速下降至接近零时及时将电源切除，以防电动机反向起动。51（1）单向反接制动控制电路图2-27单向反接制动控制电路第50页/共67页（2）可逆反接制动控制电路52图2-28电动机可逆反接制动控制电路缺点主电路没有限流电阻，反接制动电流大，一般用于小功率电动机的控制。第51页/共67页具有反接制动电阻的正反向反接制动控制电路53图2-29具有反接制动电阻的正反向反接制动控制电路第52页/共67页3、能耗制动控制电路能耗制动是在电动机脱离三相交流电源之后在定子绕组上加一个直流电压，即通入的直流电流在定子绕组中产生一个静止磁场，由于转子的惯性而旋转切割磁力线，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制，也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。54第53页/共67页(1)．单向能耗制动控制电路55图2-30单向能耗制动控制电路第54页/共67页（2）可逆能耗制动控制电路56图2-31可逆能耗制动控制电路第55页/共67页2.2.5异步电动机的调速控制电路对于异步电动机，根据转速公式为n＝60(1—s)f1/p，可知调速的方法有：①改变转差率s—串级调速；②改变电源频率f1—变频调速；③改变极对数p—变极调速。

1、改变极对数调速控制电路改变极对数主要是通过改变电动机绕组的接线方式来实现的。接线方式的改变，可以用手动控制也可以采用时间继电器按照时间原则来控制的。变极电动机一般有双速、三速和四速之分。双速电动机定子可装一套绕组，也可装两套绕组。三速和四速电动机定子一般装两套绕组。57第56页/共67页1．改变极对数调速控制电路58(1)双速变极调速电动机控制电路图2-32(a)为星形(四极、低速)与双星形(二极、高速)联结法，它属于恒转矩调速；图2-32(b)为三角形(四极、低速)与双星形(二极、高速)联结法，它属于恒功率调速。每相绕组分两组，当改接线后使其中一组的电流方向改变，就可达到改变极对数的目的，从而改变转速。图2-32双速电动机三相绕组连接图第57页/共67页用按钮和接触器控制双速电动机的控制电路59图2-33用按钮和接触器控制双速电动机的控制电路第58页/共67页(2)三速变极调速电动机控制电路60图2-34三速电动机变极调速控制电路第59页/共67页2.改变转差率调速控制电路对于绕线式异步电