机械设备电气控制及PLC学习指引(之一)

机械设备电气控制及PLC基础

之机械设备电气控制技术2023/2/51授课：巫肇健主要内容2023/2/52一、低压供配电二、电动机的运行三、常用电气控制电路四、机床电气控制电路低压供配电-重点2023/2/53重点：1、常用低压设备的工作原理、组成、用途；2、低压供配电线路的接线方式和结构；3、低压供配电系统；4、常用电气控制电路；5、CA6140车床电气控制电路；6、Z3040摇摆钻床电气控制电路。低压供配电-难点2023/2/54难点：1、常用低压设备的工作原理、组成、用途；2、低压供配电线路的接线方式和结构；3、各类主令电器的原理和作用以及图形符号；4、常用电气控制电路；5、CA6140车床电气线路的工作原理；6、Z3040摇摆钻床电气控制电路的工作原理。低压供配电-电力系统概述2023/2/55一、概述电力系统是由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。供电是指电力用户所需电能的供应和分配问题。对供电的基本要求是：安全、可靠、优质、经济。供配电系统由总降压变电所（或高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能；配电所的任务是接受电能和分配电能。低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/56一、概述电弧是电气设各运行中出现的一种强烈的电游离现象，其特点是光亮很强和温度很高。首先，电弧延长了电路开断的时间，使短路电流危害的时间延长，这可能对电路设备造成更大的损坏。同时，电弧的高温可能烧损开关的触头，烧毁电气设各及导线电缆，还可能引起电路弧光短路，甚至引起火灾和爆炸事故。此外，强烈的弧光可能损伤人的视力，严重的可致人眼失明。低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/57二、电弧的产生（－）产生电弧的根本原因开关触头在分断电流时之所以会产生电弧，根本的原因在于触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。这样，当分断的触头之间存在着足够大的外施电压的条件下，就有可能强烈地电游离而发生电弧。（二）产生电弧的游离方式（1）热电发射（2）高电场发射（3）碰撞游离（4）热游离低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/58三、电弧的熄灭（一）熄灭电弧的条件要使电弧熄灭，必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。（二）熄灭电弧的去游离方式1、正负带电质点的“复合”2、正负带电质点的“扩散”低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/59（三）低压开关电器中常用的灭弧方法1、速拉灭弧法2、冷却灭弧法3、吹弧灭弧法4、长弧切短灭弧法5、粗弧分细灭弧法6、狭沟灭弧法7、真空灭弧法8、六氟化硫（SF6）灭弧法低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/510（四）、对电气触头的基本要求1、满足正常负荷的发热要求2、具有足够的机械强度3、具有足够的动稳定度和热稳定度4、具有足够的断流能力低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/511提几个问题低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/512问：开关触头间产生电弧的根本原因是什么?发生电弧有哪些游离方式?其中最初的游离方式是什么?维持电弧主要靠什么游离方式?答：产生电弧的原因：触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。产生电弧的游离方式：

（1）热电发射：触头分断电流时，阳极表面大电流收缩集中，出现炽热光斑，温度很高，触头表面电子吸收热能，发射到触头间隙，形成自由电子。

（2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。

（3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。

（4）热游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。

最初的游离方式：热电发射。

维持电弧主要靠：碰撞游离产生电弧热游离维持电弧。低压供配电-电气设备中的电弧问题2023/2/513问：使电弧熄灭的条件是什么?熄灭电弧的去游离方式有哪些?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?答：电弧熄灭的条件：去游离率>游离率熄灭电弧的去游离方式：正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少开关电器中常用的灭弧方法：速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6灭弧法。低压供配电-低压电气设备2023/2/514

一、低压熔断器１.熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护的电器。２.熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。３.使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。正常情况下，熔断器的熔体相当于一段导线；而当电路发生短路故障时，熔体能迅速熔断分断电路，起到保护线路和电气设备的作用。低压熔断器的概述：低压供配电-低压电气设备2023/2/515

熔断器主要有熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。常见的熔断器有RC系列瓷插式熔断器、RL系列螺旋式熔断器、RM系列无填料封闭管式熔断器、RT系列有填料封闭管式熔断器、RS系列快速熔断器和RZ系列自恢复熔断器。

低压供配电-低压电气设备2023/2/516二、RC系列瓷插式熔断器

1-熔丝2-动触头3-瓷盖4-空腔5-静触头6-瓷座

特点结构简单，价格低廉，更换方便，使用时将瓷盖插入瓷座，拔下瓷盖便可更换熔丝应用额定电压380V及以下、额定电流为5～200A的低压线路末端或分支电路中，作线路和用电设备的短路保护，在照明线路中还可起过载保护作用低压供配电-低压电气设备2023/2/517三、RL系列螺旋式熔断器

1-瓷套2-熔断管3-下接线座4-瓷座5-上接线座6-瓷帽特点熔断管内装有石英砂、熔丝和带小红点的熔断指示器，石英砂用以增强灭弧性能。熔丝熔断后有明显指示应用在交流额定电压500V、额定电流200A及以下的电路中，作为短路保护器件低压供配电-低压电气设备2023/2/518四、RM系列封闭管式熔断器1-夹座2-熔断管3-钢纸管4-黄铜套管5-黄铜帽6-熔体7-刀型夹头特点熔断管为钢纸制成，两端为黄铜制成的可拆式管帽，管内熔体为变截面的熔片，更换熔体较方便应用用于交流额定电压380V及以下、直流440V及以下、电流在600A以下的电力线路中低压供配电-低压电气设备2023/2/519五、RT系列有填料封闭管式熔断器

1-熔断指示器2-石英砂填料3-指示器熔丝4-夹头5-夹座6-底座7-熔体8-熔管9-锡桥

特点熔体是两片网状紫铜片，中间用锡桥连接。熔体周围填满石英砂起灭弧作用应用用于交流380V及以下、短路电流较大的电力输配电系统中，作为线路及电气设备的短路保护及过载保护低压供配电-低压电气设备2023/2/520六、熔断器的选用对熔断器选用的共同要求：在电气设备正常运行时，熔断器应不熔断；在发生短路时，熔断器应立即熔断；在电路电流正常变化时，熔断器应不熔断；在电气设备持续过载时，熔断器应延时熔断。1.熔断器类型的选用根据使用环境、负载性质和短路电流的大小选用适当类型的熔断器。2.熔断器额定电压和额定电流的选用熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压。熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。低压供配电-低压电气设备2023/2/521七、熔体额定电流的选用（1）对照明和电热等的短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。（2）对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，应有：

IRN≥(1.5～2.5)IN

（3)对多台电动机的短路保护，应有：

IRN≥(1.5～2.5)INmax+∑IN

低压供配电-低压电气设备2023/2/522刀开关概述定义：刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。作用：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。低压供配电-低压电气设备2023/2/523刀开关的结构主要由操作手柄、触刀、静触座和绝缘底板构成。低压供配电-低压电气设备2023/2/524刀开关的种类1、按触刀的极数可分为单极、双极和三极；2、按触刀的转换方向可分为单掷（HD）和双掷（HS）；3、按操作方式可分为直接手柄操作式和远距离连杆操纵式；4、按灭弧情况可分为有灭弧罩和无灭弧罩。

低压供配电-低压电气设备2023/2/5251、触头系统：主触头、辅助触头、常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）2、电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧3、灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧一、接触器的结构低压供配电-低压电气设备2023/2/526交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置低压供配电-低压电气设备2023/2/527

线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。二、接触器的工作原理KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM三、接触器的符号低压供配电-低压电气设备2023/2/528低压断路器低压断路器（图文符号为QF）是一种多功能的自动开关。从操作功能上看，配置不同功能的元件，可实现手动、自动、电动通断操作，但不宜连续频繁地操作通断；从灭弧功能上看，低压断路器不仅能切断负荷电流，而且还能切断短路电流；低压断路器能实现过电流、过负荷、欠压、失压等保护。低压供配电-低压电气设备2023/2/529结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、操作机构。触头系统灭弧装置脱扣机构操作机构低压供配电-低压电气设备2023/2/530手柄跳钩锁扣进线触头灭弧装置双金属片过载线圈出线低压供配电-低压电气设备2023/2/531低压断路器工作原理：1—触头2—跳钩3—锁扣4—分励脱扣器5—欠电压脱扣器6—过电流脱扣器7—双金属片8—热元件9—常闭按钮10—常开按钮低压供配电-互感器2023/2/532概述

互感器是一次系统和二次系统之间的联络元件，将一次系统侧的高电压、大电流转换为二次侧标准的低电压和小电流，向二次电路提供交流电源，以正确反映一次系统的正常运行和故障情况。（一）、互感器的主要作用：1、降低参数，减少成本2、隔离高压，利于安全3、统一标准，利于交流低压供配电-互感器2023/2/533（二）、互感器的分类TV将一次侧的高电压变换成二次侧的标准低电压（100或100/V），其一次绕组与被测电网相并联，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电压线圈相并联。电流互感器TA将一次侧的大电流变换成二次侧的标准小电流（5或1A），其一次绕组串联于被测电路内，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电流线圈相串联。电压互感器低压供配电-互感器2023/2/534（三）、电压互感器的基本结构原理TV的工作原理与普通变压器相同，结构原理和接线也相似，但二次电压低、容量小（几十VA或几百VA）且大多数情况下负荷衡定。

TV一次绕组和二次绕组的额定电压值比称为TV的额定电压比，用KU表示，如果不考虑激磁损耗，即为一二次绕组的匝数比。即低压供配电-互感器2023/2/535按安装地点电压互感器分类按相数分按每相绕组按绝缘分按工作原理户内式户外式单相式三相式双绕组三绕组浇注式油浸式串级油浸式电容式干式电容分压式电磁式低压供配电-互感器2023/2/536

只能测量线电压，不能测量相电压。因为它的一次绕组中性点不能引出，所以不能监视对地绝缘。三相五柱式TV接成Y0∕Ｙ0∕接线可测量线电压和相电压，还可作绝缘监视。

三相三柱式TV接成Y，Y0形接线低压供配电-互感器2023/2/537（四）、电压互感器的使用注意事项1、电压互感器在工作时，其二次侧不得短路；2、电压互感器二次侧有一端必须接地；3、电压互感器在接线时要注意其端子的极性。低压供配电-互感器2023/2/538（五）、电流互感器的基本结构原理

与普通变压器一样，TA工作的基础原理为电磁感应原理。一次侧通过电流时，在铁芯中产生交变磁通，此磁通穿过二次绕组，感应电动势，在二次回路中产生电流。其中：—

额定电流比；—

互感器一次、二次绕组的额定电流之比。、低压供配电-互感器2023/2/539

根据磁势平衡原理，如果忽略了励磁电流时，则有：其中：、、—工作电流；—一次、二次绕组匝数；—

匝数比。

可见，由测量出的二次电流乘以变比即可测得一次实际电流。低压供配电-互感器2023/2/540（六）电流互感器的接线方式

电流互感器常用的接线方式有三种：单相式连接、星形连接、不完全星形连接。

由于只能测量一相的电流以监视三相的运行，故通常用于三相对称的电路中。1、单相式连接低压供配电-互感器2023/2/541

可测量三相电流，故用于可能出现三相不对称的电路中，以监视三相电路运行的情况。

只用两台TA，测量两相的电流，通过公共导线可测量第三相的电流。用于发电厂、变电所6—10KV馈线回路测量和监视三相系统运行情况。2、星形连接3、不完全星形连接低压供配电-互感器2023/2/542（八）、电流互感器的使用注意事项1、电流互感器在工作时，其二次侧不得看开路；2、电压互感器二次侧有一端必须接地；3、电压互感器在接线时要注意其端子的极性。低压供配电-安全用电2023/2/543一、低压放射式接线由变配电所低压母线将电能分配出去经各个配电干线（配电屏）供电给配电箱或低压用电设备的接线方式。（1）特点①这种接线方式的各低压配电出线互不影响，供电可靠性较高。②所用配电设备及导线材料较多，且运行不够灵活。（2）应用多用于用电设备容量大、负荷集中或性质重要的负荷，以及需要集中连锁起动、停车的用电设备和有爆炸危险的场所。对于特别重要的负荷，可采用由不同母线段或不同电源供电的双回路放射式接线。低压供配电-安全用电2023/2/544（2）特点①引出配电干线较少，采用的开关设备较少，金属消耗量也少，这种接线多采用成套的封闭式母线槽，运行灵活方便，也比较安全。②干线发生故障时，停电的范围大，和放射式相比，供电的可靠性较低。（3）应用适宜于用电容量较小而分布均匀的场所，如机械加工车间、工具车间和机修车间的中小型机床设备以及照明配电。二、低压树干式接线（1）低压母线放射式配电的树干式接线，如图a所示低压供配电-安全用电2023/2/545三、“变压器一干线组”的树干式接线，如图b所示（1）特点省去了变电所低压侧的整套低压配电装置，简化了变电所的接构，大大减少了投资。（2）应用为了提高母干线的供电可靠性，一般接出的分支回路数不宜超过10条，而且不适用于需频繁起动、容量较大的冲击性负荷和对电压质量要求高的设备。（3）链式接线是变形的树干式接线，如图所示（4）应用适用于用电设备彼此距离近、容量都较小的情况。链式连接的用电设备台数不能超过5台、配电箱不超过3台，且总容量不宜超过10KW。低压供配电-安全用电2023/2/546四、

低压环形接线在一些车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线相互联接起来构成环形接线，（1）如图所示。（2）特点①供电可靠性较高，任一段线路故障或检修，一般可不中断供电，或只是短时停电，经切换操作后即可恢复供电；而且可使电能损耗和电压损耗减少。②保护装置及其整定配合比较复杂，如果整定配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电范围，所以低压环形线路通常多采用“开环”方式运行。低压供配电-安全用电2023/2/547

五、拉线①作用用于平衡电杆所受到的不平衡作用力，并可抵抗风压防止电杆倾倒，如图5-11所示。在受力不平衡的转角杆、分段杆、终端杆上需装设拉线。②要求拉线必须具有足够的机械强度并要保证拉紧。注：为了保证其绝缘性能，其上把、腰把和底把用钢绞线制作，且均须安装拉线绝缘子进行电气绝缘。

拉线的接构1－电杆2－抱箍3－上把4－拉线5－腰把7－底把8－地盘低压供配电-安全用电2023/2/548六、绝缘子和金具（1）绝缘子（瓷瓶）①作用用于固定导线并使导线和电杆绝缘。应有足够的电气绝缘强度和机械强度。②线路绝缘子有高压和低压两类。图为高压线路绝缘子的外形接构。低压供配电-安全用电2023/2/549七、金具①作用用于安装和固定导线、横担、绝缘子、拉线等的金属附件。②常用的金具如图所示。

常用的金具

(a)圆形抱箍b)带凸抱箍c)支撑扁铁d)穿心螺栓e)横担垫铁f)横担抱箍g)花篮螺丝低压供配电-安全用电2023/2/550八、接地与接地装置（1）、电气设备的任何部分与大地之间作良好的电气连接，称为接地。（2）、埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或接地极。（3）、专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。（4）、间作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。（5）、连接于接地体与电气设备接地部分之间的金属导线，称为接地线与接地体合称为接地装置。（6）、由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网低压供配电-安全用电2023/2/551八、接地与接地装置凡从带电体流入地下的电流即属于接地电流。接地电流有正常接地电流和故障接地电流。正常接地电流指正常工作时通过接地装置流入地下，借大地形成工作回路的电流；故障接地电流指系统发生故障时出现的接地电流。系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做接地短路电流，如接地的380/220V系统的单相接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流在200A及以下的，称小接地短路电流系统；接地短路电流大于500A的，称大接地短路电流系统。低压供配电-安全用电2023/2/552八、接地与接地装置接地线又分为接地干线和接地支线，接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。如图10-1所示接地体按其布置方式可分为外引式接地体和环路式接地体。按其形状划分，有管形、带形和环形几种基本形式。按其结构划分，有自然接地体和人工接地体之分。低压供配电-安全用电2023/2/553

如图10-2所示，接地电流流入地下以后，就通过接地体向大地作半球形散开，这一接地电流就叫做流散电流。流散电流在土壤中遇到的全部电阻叫做流散电阻。接地电阻是接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。接地线电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以认为流散电阻就是接地电阻。低压供配电-安全用电2023/2/554TN系统TN-S系统①公共PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE线上的其他用电设备产生电磁干扰。②由于其N线与PE线分开，因此其N线即使断线也并不影响接在PE线上的用电设备的安全。该系统多用于环境条件较差，对安全可靠性要求较高及用电设备对抗电磁干扰要求较严的场所。低压供配电-安全用电2023/2/555TN系统TN-C系统①保护中性线（PEN线）兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能，当三相负荷不平衡或接有单相用电设备时，PEN线上均有电流通过。②这种系统一般能够满足供电可靠性的要求，而且投资较省，节约有色金属，但是当PEN断线时，可使设备外露可导电部分带电，对人有触电危险。在安全要求较高的场所和要求抗电磁干扰的场所均不允许采用该系统。低压供配电-安全用电2023/2/556TN系统TN-C-S系统兼有TN-C系统和TN-S系统的优点常用于配电系统末端环境条件较差并且要求无电磁干扰的数据处理或具有精密检测装置等设备的场所。为确保PE和PEN安全可靠，除在电源中性点直接接地外，还必须在以下地方重复接地：在架空线的干线和分支线的中端及沿线每1km处，以及电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处。低压供配电-安全用电2023/2/557TT系统中性点直接接地，引出中性线N。电气设备外露可导电部分经各自的保护线PE分别直接接地。低压供配电-安全用电2023/2/558IT系统中性点不直接接地或经阻抗接地，通常不引出中性线N，电气设备外露可导电部分经各自保护线PE接地。电动机的运行2023/2/559上面三根桩接一起是星形，上下桩依次联结是角形，如电机无接结盒，第一相绕组头尾标上1.4，第二相绕组头尾标上2.5，第三相绕组头尾标上3.6，星形接法：135接一起，246接电源，三角形接法：1联结6，2联结4，3联接5，成为电机的三根出线。一、电动机的接线电动机的运行2023/2/560三相异步电动机的同步转速600pfn=min）r/(

p123456n0/(r/min)300015001000750600500

f=50Hz

时，不同极对数时的同步转速如下:同步转速三相异步电动机的启动2023/2/561从异步电动机接入电源，转子开始转动到稳定运转的过程，称为启动。启动瞬间,n=0s=1E最大Ist最大。

电机启动的特点：（1）启动转矩较大，能够带负载甚至重载启动（2）启动电流较大引起电动机本身发热（3）使得母线电压降低，会影响到其他设备的正常运行三相异步电动机的启动2023/2/5621、全压启动（直接启动）优点：设备简单，操作方便，启动时间短。缺点：启动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。适用范围：电动机容量在10kW以下全压启动是将电动机直接接到额定电压上的启动方式，又叫直接启动。三相异步电动机的启动2023/2/563（1）定子串电阻启动2、降压启动缺点：外接启动电阻上有较大的功率损耗，经济性较差。三相异步电动机的启动2023/2/564Δ运行时，首尾相接构成闭环Y启动时，绕组尾端连成一点适用范围：正常运行时定子绕组为三角形连接。

优点：缺点：启动电流为全压启动时的1／3。QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2（2）Y-Δ降压启动ABCXYZ启动UP'AZBYXC正常运行UP不适合高启动转矩场合，适合空载或轻载启动三相异步电动机的启动2023/2/565（3）自耦变压器降压启动：优点：缺点：1、不论电动机定子绕组采用Y或都可使用；2、启动电压可根据需要选择，使用灵活，适用于不同的负载。设备体积大、笨重，成本高。三相异步电动机的调速2023/2/5661、改变极对数p

由上式可看出，异步电动机调速的方法有三种：三相异步电动机的转速2、改变转差率s3、改变电源频率f（变频调速）

第三种调速方法发展很快，且调速性能较好。

(1)改变转子电阻调速

(2)改变电源电压调速常用电气控制电路-继电器2023/2/567一、继电器概论（一）、继电器是一种根据电量(电压、电流等)或者非电量(温度、时间、转速、压力)等信号的变化带动触点动作，来接通或断开所控制的电路或者电器，以实现自动控制和保护电路或电器设备的电器。（二）、继电器一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。（三）、可分为电磁式继电器和非电磁式继电器两大类。常用电气控制电路-继电器2023/2/568二、电磁式继电器（一）、电磁式继电器是以电磁吸合力为驱动动力源的继电器。（二）、电磁式继电器所配装的电磁线圈有交流和直流两种，各自构成交流电磁式继电器和直流电磁式继电器。（三）、电磁式继电器配装不同功能的电磁线圈后可分别制成电流继电器、电压继电器和中间继电器。常用电气控制电路-继电器2023/2/569线圈端子线圈铁心轭铁衔铁支杆触点触点端子KK用较小的电流控制较大电流常用电气控制电路-继电器2023/2/570三、电磁式电压继电器（一）、电磁式电压继电器是根据线圈两端电压大小而接通或断开控制电路的继电器。这种继电器线圈的导线细、匝数多、阻抗大，并联在电路中。（二）、电压继电器有过电压、欠电压和零电压继电器之分。常用电气控制电路-继电器2023/2/571四、电磁式电流继电器（一）、电磁式电流继电器的线圈串接在电路中以反映电路中电流的变化。为了不影响电路的正常工作，电流继电器线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。（二）、电磁式电流继电器除了有用于一般控制的电流继电器外，还有作为保护用的过电流继电器和欠电流继电器

。常用电气控制电路-继电器2023/2/572五、电磁式电流继电器的分类（一）、过电流继电器：线圈电流高于整定值时动作的继电器称为过电流继电器。过电流继电器在电路正常工作时衔铁不吸合，当电路中的电流超过整定值时衔铁才吸合(动作)。（二）、欠电流继电器：当线圈电流低于整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。常用电气控制电路-继电器2023/2/573常用电气控制电路-继电器2023/2/574六、时间继电器（一）、在电力拖动控制系统中，不仅需要动作迅速的继电器，而且需要当吸引线圈通电或断电以后其触点经过一定时间延时后再动作的继电器，这种继电器称为时间继电器。（二）、时间继电器按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等时间继电器。常用电气控制电路-继电器2023/2/575（三）、空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用获得延时的，线圈电压为交流，因交流继电器不能象直流继电器那样依靠断电后磁阻尼延时，因而采用空气阻尼式延时。（四）、空气阻尼式时间继电器分为通电延时型和断电延时型两种类型。常用电气控制电路-继电器2023/2/576空气阻尼式时间继电器（通电延时）1—线圈2—静铁心3—衔铁4—反力弹簧5—推版6—活塞杆7—杠杆8—塔形弹簧9—弱弹簧10—橡皮膜11—空气室壁12—活塞13—调节螺钉14—进气孔15—微动开关（延时）16—微动开关（不延时）17—微动按钮17瞬动触点：延时动触点常用电气控制电路-继电器2023/2/577时间继电器图形与文字符号(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)

（a）线圈一般符号（b）通电延时线圈（c）断电延时线圈文字符号：ＫＴ（d）通电延时闭合触点（动合、常开）（e）通电延时断开触点（动断、常闭）（f）断电延时断开触点（动合、常开）（g）断电延时闭合触点（动断、常闭）（h）瞬动触点常用电气控制电路-继电器2023/2/578时间继电器图形与文字符号通电延时型断电延时型常用电气控制电路-继电器2023/2/579七、热继电器（一）、热继电器是一种具有过载保护特性的过电流型继电器。（二）、电动机在运行过程中，如果长期过载、频繁起动、欠电压运行或者断相运行等都可能使电动机的电流超过它的额定值。如果超过额定值的量不大，熔断器在这种情况下不会熔断，这样将引起电动机过热，损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至烧坏电动机。因此，采用热继电器用于电动机的过载保护以及断相保护，也适用于对其他电气设备的过载保护。常用电气控制电路-继电器2023/2/580热继电器的基本结构示意图1、双金属片固定件；2、双金属片；3、热原件；4、导板；5、补偿双金属片；6、7、9、触点；8、复位调节螺钉；10、复位按钮；11、调节旋钮；12、支撑件；快速分断装置常用电气控制电路-主令电器2023/2/581一、主令电器概念主令电器是用于自动控制系统中发出指令的操作电器，利用它控制接触器、继电器或其他电器，使电路接通和分断来实现对生产机械的自动控制。常用的主令电器有按扭开关、行程开关、万能转换开关、凸轮控制器、主令控制器等。常用电气控制电路-主令电器2023/2/582主要由按钮帽、复位弹簧、常开触点、常闭触点、接线柱、外壳等组成。

二、按钮（一）、结构：（二）、工作原理：按钮被按下时，动触桥下移，动断静触点断开，动合静触点接通；松开按钮时，在复位弹簧的作用下，动触桥复位，动合静触点断开，经过一定行程后，动断静触点闭合复位。按钮开关是一种用来接通或分断小电流电路的手动控制电器。在控制电路中，通过它发出“指令”控制接触器和继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断。常用电气控制电路-主令电器2023/2/583外壳（三）、按钮结构示意图常用电气控制电路-主令电器2023/2/584三、接近开关是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、行程大小或位置保护（1）结构：由操作机构、触头系统、外壳等组成。（2）型号：TW系列，LX19系列和JLXK1系列。（3）图形和文字符号：SQ（一）、行程开关（限位开关）常用电气控制电路-主令电器2023/2/585直动式行程开关行程开关的图形符号和文字符号常用电气控制电路-主令电器2023/2/586四、主令控制器（一）作用：主令控制器是按照预定程序转换控制电路的主令电器，用它在控制系统中发布命令，通过接触器实现对电动机的启动、制动、调速和反转控制。（二）结构：由铸铁的底座、支架和支架上安装的动、静触点及凸轮盘所组成的接触系统等构成常用电气控制电路-主令电器2023/2/5871，7—凸轮块2—接线柱3—固定触点4—桥式动触点

5—支杆6—轴8—小轮9—弹簧10—转动手柄主令控制器的外形及结构图常用电气控制电路-主令电器2023/2/588（三）工作原理：当转动手柄10使凸轮块7转动时，推压小轮8使支杆5绕轴6转动，使动触点4与静触点3分断，将被操作回路断开；相反，当转动手柄10使小轮8位于凸轮块7的凹槽处时，由于弹簧9的作用，使动触点4与静触点3闭合，接通被操作回路。可见，触点闭合与分断的顺序是由凸轮块的形状所决定的。（四）主要产品型号：LK14、LK15、LK18系列。五、凸轮控制器（一）作用：凸轮控制器主要用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制电动机的启动、正反转、调速和制动。常用电气控制电路-主令电器2023/2/589（二）结构：由转轴、凸轮、动静触头、杠杆、灭弧罩、定位机构及手柄等组成（四）和主令控制器的主要区别：凸轮控制器可直接控制电动机工作，其触头容量大并有灭弧装置。（三）工作原理：转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动。转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。在转轴上叠装不同形状的凸轮，可使若干个触点组按规定的顺序接通或分断。（五）主要产品型号：KT10，KT14，KT15型。常用电气控制电路-主令电器2023/2/590主令控制器和凸轮控制器结构图常用电气控制电路-主令电器2023/2/591凸轮控制器的图形、文字符号及触点通断表常用电气控制电路-电动机的基本控制电路2023/2/592一、低压电气设备文字符号和图形表一常用电气控制电路-电动机的基本控制电路2023/2/593表二常用电气控制电路-电动机的基本控制电路2023/2/594表三常用电气控制电路-电动机的基本控制电路2023/2/595表四常用电气控制电路-电动机的基本控制电路2023/2/596表五常用电气控制电路-点动控制电路2023/2/597KMSB1FRFRFUKMM3~~~1）点动控制线路控制电路主电路先闭合开关QS，接通电源。按SB1→KM线圈得电→KM主触头闭合→M运转松SB1→KM线圈失电→KM主触头恢复→M停转M3~M3

~点动电路功能控制电机在很短时间内工作。工作原理QS常用电气控制电路-连续控制线路

2023/2/598KMSB1KMSB2FRFRFUKMM3~~~控制电路主电路

工作原理按SB1→KM线圈得电→KM主触头闭合→M运转按SB2→KM线圈失电→KM主触头恢复→M停转M3~M3

~→KM辅助触头闭合

—

自锁→KM辅助触头恢复—失去自锁长动电路功能控制电机长时间连续工作先闭合开关QS接通电源。QS2）.连续控制线路常用电气控制电路-电动机正、反转控制电路2023/2/599三、三相异步电动机的正、反转控制电路KM2SB1SB3FRQFRFUM3

~SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1注意：若在同一时间里两组触头同时闭合，就会造成电源相间短路。所以，在两个接触器之间必须有防止同时吸合的控制，称为联锁控制。常用电气控制电路-正、反转控制电路工作原理

2023/2/5100KM2SB1SB3FRQSFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM2KM1KM2按SB1→KM1线圈得电→KM1触头动作→M正转；按SB2→KM2线圈得电→KM2触头动作→M反转；KM1、KM2常闭触头——互锁：

防止KM1`KM2同时得电造成电源短路合上QS，接通电源按SB3→KM1线圈失电→KM1触头恢复→M停转；正转反转必须先按停止按钮SB3KM1KM1M3~M3

~M3~常用电气控制电路-正、反转控制电路工作原理2023/2/5101

电源短路是如何造成的？KM2SB1SB3FRQSFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM2KM1按SB1→KM1得电→KM1常开触头闭合→M运转误按SB2→KM2得电KM1KM2若去掉互锁—KM1、KM2常闭触头，合QS，→KM2常开触头闭合→ABC则电源A、C线间短路M3

~—

熔断器FU烧毁！KM1一定要加互锁触头KM1KM2常用电气控制电路-正、反转控制电路工作原理2023/2/5102KM2SB1SB3FRQSFRFUM3

~~~SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1利用复合按钮SB1、SB2，可以实现：正转反转直接转换,不必再按SB3。KM1KM2的电气互锁必不可少！工作更可靠！常用电气控制电路-行程控制电路

2023/2/5103KM2SB1SB3KRQSKRFU~~SB2KM1KM2KM1KM1KM2KM1SQ1KM2L1L2L2L1SQ2SQ2SQ1设KM1得电M正转,工作台左移;KM2得电M反转,工作台右移;M3

~工作台右移左移常用电气控制电路-行程控制电路工作原理2023/2/5104SB1KRSB2KM1KM2KM1L1L2SQ2左移按SB1→KM1线圈得电→KM1触头动作→M正转→工作台左移合QS→直至压住行程开关SQ2：常闭触头断开

—KM1线圈失电,M停转;常开触头闭合

—KM2线圈得电,M自行起动反转—工作台返回右移。SQ2SQ1工作台右移KM2KM1KM2SQ1SB3常用电气控制电路-电动机的基本控制电路2023/2/5105SB1SB3KHSB2KM1KM2KM1KM1L1L2SQ2当工作台右移至压住行程开关SQ1：常闭触头断开

—KM2线圈失电,M停转;常开触头闭合

—KM1线圈得电,M自行起动正转—工作台返回左移……如此循环可实现工作台自动往复运动。左移SQ2SQ1工作台右移SQ1KM2KM2常用电气控制电路-多地点控制线路

2023/2/5106KMSB1SB4KRQKRFUM3

~~~SB2KMSB3SB5SB6利用SB1、SB2、SB3并联，可实现多地点起动；利用SB4、SB5、SB6串联，可实现多地点停机。甲乙丙常用电气控制电路-Y-△起动控制线路2023/2/5107SB1SB2KRQSKRFU~~KM1KM2KM1KM2KM1Y-起动控制线路KTKTKTW2U1U2V1V2W1W1V1U1U2V2W2型U1U2V1W1V2W2Y型常用电气控制电路-Y-△起动控制线路工作原理2023/2/5108SB1SB2KRQSKRFU~~KM1KM2KM1KM2KM1KTKTKTW2U1U2V1V2W1工作原理按SB1→KM1得电→M以“Y”形接法降压起动；②→KM2得电→M以“”形接法正常运转。→KT得电①→KM1失电→“Y”形接法断开→

KT常闭触头延时打开→①→KM1常开触头闭合→②→

KT常开触头瞬时闭合常用电气控制电路-顺序控制线路

2023/2/5109SB1SB3QSKR1FUKM1M13~~~SB2M23~KM2KR2KM1KM2KR1KR2KM1KM1KM2顺序控制L2L1利用KM1常开触头可实现顺序控制功能：M1起动后M2才能起动。机床电气控制电路-CA6140车床电气控制电路2023/2/5110CA6140车床型号意义

车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、切断及割槽等，并可以装上钻头或铰刀进行钻孔和铰孔等加工而成。一、CA6140车床的主要结构及型号意义机床电气控制电路-CA6140车床电气控制电路2023/2/5111方刀架卡盘主轴箱挂轮架进给箱床身左床座纵溜板横溜板右床座尾架小滑板溜板箱光杠丝杠CA6140车床的主要结构2023/2/5112二、CA6140卧式车床的主要运动形式及控制要求运动种类运动形式控制要求主运动主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动（1）主轴电动机选用三相笼型异步电动机，不进行调速，主轴采用齿轮箱进行机械有级调速（2）车削螺纹时要求主轴有正反转，一般由机械方法实现，主轴电动机只作单向旋转（3）主轴电动机的容量不大，可采用直接启动进给运动刀架带动刀具的直线运动进给运动也由主轴电动机拖动，主轴电动机的动力通过挂轮箱传递给进给箱来实现刀具的纵向和横向进给。加工螺纹时，要求刀具移动和主轴转动有固定的比例关系辅助运动刀架的快速移动由刀架快速移动电动机拖动，该电动机可直接启动，也不需要正反转和调速尾架的纵向移动由手动操作控制工件的夹紧与放松由手动操作控制加工过程的冷却冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，冷却泵电动机也不需要正反转和调速2023/2/5113CA6140卧式车床电路图

三、CA6140车床电气控制线路分析机床电气控制电路-CA6140车床电气控制电路2023/2/5114接触器触头在电路图中位置的标记继电器触头在电路图中位置的标记栏目左栏中栏右栏触头类型主触头所处的图区号辅助常开触头所处的图区号辅助常闭触头所处的图区号

举例

KM28X210X2表示3对主触头均在图区2表示一对辅助常开触头在图区8，另一对常开触头在图区10表示2对辅助常闭触头未用栏目左栏右栏触头类型常开触头所处的图区号常闭触头所处的图区号举例KA2444表示3对常开触头均在图区4表示常闭触头未用2023/2/5115CA6140型卧式车床电气原理图2023/2/5116CA6140型卧式车床电气原理图打开SB2023/2/5117CA6140型卧式车床电气原理图合上电源开关QF2023/2/5118CA6140型卧式车床电气原理图按下SB22023/2/5119CA6140型卧式车床电气原理图按下SB1,停2023/2/5120CA6140型卧式车床电气原理图在M1运行时，按下SB42023/2/5121CA6140型卧式车床电气原理图在M1、M2不停转的情况下，按下SB32023/2/5122CA6140型卧式车床电气原理图按下SA2023/2/5123CA6140型卧式车床电气原理图M1,M2不工作，快速移动刀架2023/2/5124用电压测量法检修电路故障故障现象测量线路及状态V1V2V3故障点排除方法按下SB2，SQ1,KM线圈不吸合按下SB2不放，万用表黑表笔固定在0号线110V00SB1接触不良或接线脱落更换SB1或将脱落线接好110V110V0SB2接触不良或接线脱落更换SB2或将脱落线接好110V110V110VKM线圈开路或接线脱落更换线圈或将脱落线接好四、CA6140车床常见电气故障分析与检修方法2023/2/5125

无电压

380V