第1章-电气控制基础

第一章电气控制基础l核心是掌握继电器、接触器、按钮开关等常规控制电器的动作执行特点，由此对一般继电接触控制电路进行分析和设计。1.1常用电器元件电器定义：一种能调节、控制和保护电路的设备。一、电器的基本知识按电压范围分：低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上按动作原理分：手动电器：刀开关、按钮、转换开关自动电器：断路器、接触器、继电器按用途分：低压配电器：刀开关、断路器、熔断器等低压控制电路：接触器、继电器、控制器、按钮等按工作原理分：电磁式电器非电量控制电器常用低压电器磁电式电器基础1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。

组成

原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。

铁芯衔铁线圈交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。2.短路环——减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。3.触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。类型

材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成桥式触头指形触头4.灭弧系统

电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。

电弧的危害：

延长了切断故障的时间；

高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；

形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。常用电磁机构的形式触点接触形式——点接触、线接触、面接触触点常开触点——断开，理想情况下，接触电阻无穷大常闭触点——闭合，理想情况下，接触电阻为零触点示意图请记住：电磁机构与触点机构没有电的联系，只有磁场的联系，所以只需要手动、较小的电流或电压就可以控制大电压电路的通断。这么做有什么好处呢？二、接触器用来自动地接通或断开大电流电路的自动电器。分——交流接触器、直流接触器。接触器是利用电磁吸力的原理工作的电磁机构——吸引线圈、铁心、衔铁触头系统——主触点、常开常闭辅助触点1、2，3、4是静触点5、6是动触点7、8是吸引线圈9、10分别是动、静铁心11是弹簧1、2之间是常闭触点3、4之间是常开触点7、8之间是线圈接触器的表示符号接触器学习重点分清主触点、辅助触点主触点用于接通主电路（大电流、电压）辅助触点用于接通控制电路（小电流、电压）分清常闭、常开触点任何开关都有使用频率~~~M3~电机接触器动作过程线圈通电衔铁被吸合触点闭合电机接通电源线圈辅助触点铁心衔铁主触点常闭常开弹簧电源接触器电路中间继电器、热继电器、时间继电器、速度继电器等继电器——用于控制电路、电流小，没有灭弧装置可在电或非电作用下动作。接触器——用于主电路、电流大，有灭弧装置一般只能在电压作用下动作。与接触器的区别三、继电器1、中间继电器KA表示电磁式继电器的图形符号AAA2、热继电器FR表示，一般只用动断触点，没有线圈。用于过载保护a）感受部分结构示意b）图文符号用双金属片，线膨胀系数不同，受热后弯曲，驱动执行机构双金属1，发热元件2，推动导板3向左推动执行机构，触点发生动作从而切断主电路。1-1.接线端子2-主双金属片3-热元件4-推动导板5-补偿双金属片

6-常闭触头7-常开触头8-复位调节螺钉9-动触头

110-复位按钮11-偏心轮12-支撑件13-弹簧

3、时间继电器

当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。符号，KT电磁式、阻尼式、电子式a）结构示意b）图文符号空气阻尼通电延时型时间继电器直流电磁式时间继电器空气阻尼时间继电器电动式时间继电器4）速度继电器用途

速度继电器主要用于电动机的反接制动控制。结构及工作原理符号a）外形b）结构图KSKSb）常开触点c）常闭触点a）转子KSnn四、刀开关与低压断路器1、低压开关电器

刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，掷向可分为单掷、双掷两种。刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源，电源电压消失后，不能自动复原。QQQQ双掷刀开关单掷刀开关动触点（刀片）静触点（刀座）2、低压断路器

功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。

特点：操作安全，分断能力较高。

分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）

结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。BEAConfidential.|30塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器7．按钮动作原理:五、熔断器选择熔体：对于无冲击电流的电路：如照明电路，

IFN≥I

(I为电路的最大电流)

对于有冲击电流的电路：如电动机的起动，

IFN≥(1.5～3)IMN

(b)结构六、主令电器1、控制按钮按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式动触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽在按下按钮帽令其动作时，首先断开常闭触头，再通过一定行程后才接通常开触头；松开按钮帽时，复位弹簧先将常开触头分断，通过一定行程后常闭触头才闭合。按钮2、行程开关用途行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部触点动作，分断或切换电路，从而实现生产机械的自动往复控制或限位保护结构结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。行程开关的外形符号(b)示意图未撞击撞击(a)外形图SQ常开触点：常闭触点：SQ(c)符号：主电路：一台电机正反转向右工作台撞块向右（电机正转）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作台前进、后退往复运动动作原理:运动部件撞击产生动作除按钮、行程开关等常用接触式主令电器外，还大量使用：红外线光电开关、接近开关等。习题接触器的主要结构有哪些？在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？两者能否相互替换？为什么？中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？低压断路器具有哪些脱扣装置？分别说明其功能。1.点动控制2.连续运行控制3.点动长动组合控制4.顺序连锁控制5.互锁控制6.位置原则控制7.时间原则控制8.速度原则的控制线路9.多点控制三相交流电源的引入线用L1、L2、L3表示三相动力电器的引出线分别按U、V、W等表示直接起动——小容量电机降压起动——大容量电机第二节电器控制的基本线路主电路:开关、熔断器、接触器的主触头、热继电器的热元件。与被控制电动机相串联。控制电路:按钮、接触器线圈、热继电器常闭触点。接在两相之间，控制电路中的电流较小。起动控制过程：按下按钮SB接触器线圈KM得电KM主触头闭合电动机运转；主电路FRKMSB控制电路FRM3~QFUL1L2L3KM停止控制过程：松开按钮SB接触器线圈失电KM主触头打开电动机停转。1、点动控制怎么实现过载保护呢？2、连续运行控制3～熔断器FU交流接触器KM组合开关Q按扭SBSB1SB235热继电器FRM421主电路控制电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..熔断器热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点起停控制原理图合上开关QSKM辅助触点闭合，自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触头闭合，电动机运转。KMFRKM..KMSB1SB2..控制电路通电转动KM主电路FR3~MFUQ起动控制自锁

利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁松开起动按钮SB2，线圈仍保持通电状态，电机连续运转。FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电KM转动主电路FR3~MFUQ起动控制转动

停转FRKM..SB1SB2KM..控制电路通电主电路FRFUQ3~M断电KM去掉KM辅助触点,实现点动控制。KM线圈断电电动机停转。KM辅助触头断开，取消自锁。按下停止按钮SB1主触头（KM）断开停车控制零压、欠压保护（不能自动恢复）SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..热继电器过载保护熔断器短路保护接触器热继电器动断触点主电路控制电路电动机的保护电动机的保护

短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU。

过载保护是在电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应进行过载保护。常采用热继电器FR保护。

欠压是指电动机工作时，电路电压减少甚至使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。通常采用继电器、接触器控制进行保护。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁。控制要求：点动，长动3.点动长动组合控制SB2：为连续按钮SB3：为点动按钮方法一：加复合按钮复合按钮按下起动按钮SB2，电动机运转，松开SB2，电动机继续连续运行。长动：(1)使接触器线圈KM通电；(2)使KM不能自锁。点动：按下SB3电机运转松开SB3电机停转SB3的作用：控制要求：点动，长动SB2为连续按钮SB3为点动按钮SB3常闭应串入KA中SB3常闭方法二：加中间继电器（KA）M3~ABCKMFU按下SB2线圈KA通电电动机连续运转按下SB3电机运转松开SB3电机停转SB3：点动SB2：连续运行点动+连续运行控制规律：

电动机连续运行与点动控制的关键环节是自锁触点是否接入：若能实现自锁，则电动机连续运转；若断开自锁回路，则电动机实现点动控制。

以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行思考不能点动！点动也自保KMSB1KMSB2KHSBABAB控制要求：

A启动后B才能启动4、顺序连锁控制线路在B中串A的动合触点。控制要求：

B停后A才能停在A中并B的动合触点。按顺序控制的线路串动合触点并动合触点按钮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动合触点，与关系。当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端（短接停止按钮），或关系。时间顺序控制要求：第一台电动机起动后过10s第二台电动机才能起动。控制要求：第一台电动机起动后过10s第二台电动机才能起动。控制要求：第一台电动机起动后过10s第二台电动机才能起动。控制要求：第一台电动机起动后过10s第二台电动机才能起动。控制要求：正、反转用任意改变两相来实现问题：正转转反转必须先按停止按钮；切亮起动按钮不能同时按下，否则短路。正反转控制线路5、互锁控制线路（正、反转控制）SB1停止按钮SB2正转按钮SB3反转按钮互锁保护正反转控制在同一时间只允许一个接触器工作，互锁串入对方的动断辅助触点接触器互锁正反转控制线路触点互锁也要先停：正转---停---反转复合联锁正、反转控制触点互锁加按钮互锁串入对方按钮的动断辅助触点复合联锁正反转控制线路按钮互锁可直接正反转双重互锁：触点的电气互锁按钮的机械互锁用复合按钮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动断辅助触点。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动断辅助触点。主电路：一台电机正反转向右工作台撞块向右（电机正转）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作台前进、后退往复运动动作原理:运动部件撞击产生动作6、位置原则控制线路对比此图和互锁，你会看到他们及其相似PPT图和书图1-36有何区别？7、时间原则的控制线路(电机降压启动)串电阻降压起动（两幅图有什么不同？？）KM1、KM3得电为YKM1、KM2得电为△星—三角降压起动控制线路对比此图和两电动机顺序起动，有何区别？两电动机顺序起动星—三角降压起动控制线路

8、速度原则的控制线路（反接制动）KM1得电为正常运行KM2得电为反接制动KM1、KM2不同时得电速度降低到一定程度必须切断电源（由速度继电器实现）电动机单向运行的反接制动电动机可逆运行的反接制动两地控制9、多点控制起动按钮并联停止按钮串联三相电机两地控制线路73

开启信号约束条件:当要求几个条件同时满足时，电器元件的线圈才得电，可采用几个常开触点与电器元件的线圈串联。在几个条件中，只要其中一个条件成立，所控制的线圈就得电，可用几个常开触点并联。关断约束条件:在几个条件中，只要其中一个条件成立，所控制的电器线圈就将断电，可用几个常闭触点串联。当要求几个条件同时存在时，线圈才断电，可用几个常闭触点并联。

741.选用典型环节。2.合理设计电路：①设计电气原理图时，还要考虑工程施工的要求。设计时注意事项75②减少控制触点，提高可靠性例如:图a电路中，继电器线圈电流需要依次流过多个触点。图b的控制电路每一个继电器线圈电流仅流过一个触点，可靠性得到提高。76③正确连接线圈

电压线圈通常不串联使用，即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联施加额定电压之和，以免电压分配不匀引起工作不可靠。 对于电感较大的电器线圈，例如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等则不宜与相同电压等级的接触器或中间继电器直接并联工作，否则在接通或断开电源时会造成后者的误动作。77④注意避免出现寄生回路

一、控制要求

C650由三台三相笼型异步电动机拖动：主电动机M1、冷却电动机M2和刀架快速移动电动机M3。

从车削工艺要求出发，对各电动机的控制主要要求：

（1）主电动机M1：由它完成主运动的驱动，要求：直接起动连续运行方式，并有正向点动功能以便调整，能正反转以满足螺纹加工需要，停车时带有电气制动。第三节C650卧式车床电气控制线路分析

（2）冷却电动机M2。

用以加工时提供冷却液，采用直接起动、单向运行、连续工作方式。

（3）快速移动电动机M3。单向点动、短时工作方式。从对M2/M3的要求看，与M1无关

（4）要求有局部照明和必要的电气保护与联锁。二、电气控制线路分析SB1：M1正向起动SB2：M1反向起动SB4：总停止SB6：主电机点动KM：去除R，长动KM3：M1正转KM4：M1反转KS1：M1正转动作KS2：M1反转动作

1.主电动机点动调整控制：

按下按钮SB6，接触器KM3得电吸合，它的主触点闭合，电动机的定子绕组经限流电阻R与电源接通，电动机在较低速度下起动。M1