高电技能培训之电气控制技术

目录常用低压电器。电气系统图电气控制设计的原则电气控制分析设计法基本步骤机械动力头控制电路的设计、安装与调试

接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。交流接触器常用低压电器接触器的图形符号与文字符号a)线圈b)主触点

c)辅助动合触点d)辅助动断触点时间继电器

继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器。

延时方式：通电延时型和断电延时型两种。

热继电器是电流通过发热元件产生热量使检测元件弯曲，进而推动执行机构动作的一种保护电器。

主要用作电动机的长期过载保护。热继电器a)动断触点b)热元件

熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护。熔断器

低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。低压断路器

手动发出控制信号，主要用于远距离操作具有电磁线圈的电器，也用在控制系统中，发布命令和执行电气联锁。控制按钮SB

行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。行程开关a)动合触点b)动断触点ST

用于将盘内电气元件和外部元件进行连接

端子排制动力矩大，制动迅速可靠，制动越快冲击振动越大。防止重物下落的电梯、吊车、卷扬机等设备使用断电制动型电磁抱闸制动。电磁抱闸又称电磁联轴节。它是利用表面磨擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩或实现制动的执行电器。电磁离合器

电气控制系统是由电气控制元器件按一定要求连接而成。为了清晰地表达生产机械电气控制系统的工作原理，便于系统的安装、调整、使用和维修，将电气控制系统中的各电气元件用一定的图形符号和文字符号表示，再将其连接情况用一定的图形表达出来，这种图形就是电气控制系统图

常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与电气安装接线图。电气原理图

电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。电气控制系统图绘制电气原理图的原则：1．图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。2．电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。3．电源线的画法4．原理图中电气元件不画实际外形图，只画出其带电部件，同一文字符号表明为同一电气元件。5．电气原理图中电气触头按其自然状态画出。6．原理图按功能布局，尽可能按动作顺序绘制7．用实心圆表示直接电联系的导线连接点，交叉点不画黑圆点。10．原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。8．辅助电路中连接在同一点上的所有导线具有同一电位而标注相同的线号。9．有机械联系的元器件用虚线连接。电器元件布置图

电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。

电器元件的布置应注意以下几方面：1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器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安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。电气安装接线图

安装接线图是根据电气设备和电气元件的实际位置绘制的，只用来表示电气设备和电气元件的位置、配线方式和连接方式，而不明显表示动作原理的图形。

主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。电气接线图的绘制原则是：1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。三相异步电动机正反转控制原理图自锁电路互锁电路三相电源换相实现电机正反转三相异步电动机正反转安装接线图三条导线进行连接的方法（每个接线端子原则上连接不超过两条导线。）1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。电气控制设计的原则5）具有完善的保护环节。按工艺要求对电动机提出的起动、制动、反向和调速等要求，设计出主电路。根据所设计出的主电路，设计出相应控制电路的基本环节。根据各部分运动要求的配合关系及连锁关系，确定控制参量和特殊环节。加入必要的保护环节。综合审查、全面检查电路动作是否正确，进一步完善和简化电路，必要时可通过实验检验。电气控制分析设计法基本步骤

将箱体移动式机械动力头安装在滑座上，由两台电动机作动力源；快速电动机通过丝杠进给装置，实现箱体快速向前或快速向后移动，快速电动机端部装有电磁制动器；主电动机带动主轴旋转，同时通过电磁离合器、进给机构实现一次和二次进给运动。

按照右图所示的工作循环，设计该箱体移动式机械动力头的电气原理图设计任务机械动力头控制电路的设计、安装与调试动力头由快进转工进时电磁制动器制动快速电动机。动力头由快进转工进时接通主电动机，当刀具退出工件后切断主电动机。一次工进时电磁离合器YC1工作，二次工进时电磁离合器YC2工作。电路应具备必要的联锁和保护环节。设计要求快速电动机通过减速器、丝杠螺母拖动箱体在滑台上快进快退；电磁制动器对快速电动机进行机械制动。主电动机通过减速器拖动主轴旋转，同时通过涡轮、蜗杆传动机构、电磁离合器和齿轮变速机构拖动箱体慢速进给。箱体移动式动力头结构示意图主电路箱体移动式机械动力头控制电路设计步骤从以上内容可以明确：动力头共有两台电动机，主电机和快速电机，主电机仅有一个方向的旋转，而快速开机有正反向运转要求，考虑必要的短路和过载保护，可设计出主电路如右图。主电动机由接触器KM1控制快速电动机由接触器KM2、KM3控制，实现正反向运转短路保护过载保护快进控制电路由工作循环图可知：按下SB2，起动箱体快进（快速电动机的正转，即KM2动作），碰到行程开关SQ2时快进停止。与反转构成互锁控制SB2起动KM2并自锁碰到SQ2时停止同时考虑与快速电动机反向运转时的互锁，快进控制电路如右图所示。快退控制电路由工作循环图可知：箱体工进碰到行程开关SQ4时工进停止，同时开始快退（KM3动作，快速电动机方向运转），一直到压下行程开关SQ1时停止。与正转构成互锁控制碰到SQ4时起动KM3并自锁碰到SQ1时停止考虑与快速电动机正向运转时的互锁，快进控制电路如右图所示。快退控制电路碰到行程开关SQ4时工进停止，开始快退。从开始快退一直到主轴上装配的刀具退出工件，都要求主电机拖动主轴旋转，故在KM3动作时同时起动一通电延时型的时间继电器，用于到时停止主电机。另外，工进过程中的任意时刻均可使箱体快退，所以在起动后退的电路中并联一按钮SB3。完整的快退电路如右图所示。工进时随时起动快退快退开始计时到刀具退出工件，停止主电机的时间继电器主电机控制电路由工作循环图可知：快进至箱体碰到SQ2时，会起动主电机（即KM1通电自锁），刀具退出工件后（时间继电器计时到）停止主电机。所以主电机控制电路如右图所示。起动主电机的行程开关快退开始计时到刀具退出工件，停止主电机制动和工进控制电路快速制动快速电动机的电磁制动器YB采用的是断电制动型，故快进和快退过程中YB都要得电打开。主电机起动时接通、碰到SQ3时切换、快速电动机反向运转时停止快进快退时电磁制动器得电控制工进速度的电磁离合器YC1、YC2在主电机起动后的工进过程中起动，并在碰到SQ3时进行切换；碰到SQ4使箱体快退时（KM3通电自锁）停止工进。电磁制动器和电磁离合器控制电路如右图箱体移动式动力头电气控制原理图电气原理图的阅读分析方法先机后电先主后辅化整为零总结特点集零为整、统观全局电气控制分析的依据

设备本身的基本结构、运行情况、加工工艺要求和电力拖动自动控制的要求；熟悉了解控制对象，掌握其控制要求等。箱体移动式动力头电气控制工作原理按下起动按钮SB2，交流接触器KM2线圈得电并自锁，电磁制动器YB(断电制动型)得电打开，快速电机M2正向旋转带动箱体动力头快进。碰到行程开关SQ2后，其动断触点断开，KM2线圈失电，快速电机和制动电磁铁同时失电，快速电机在电磁制动器作用下快速停止转动。同时SQ2动合触点闭合，交流接触器KM1线圈得电，主电动机M1和电磁离合器YC1得电，主电机一边拖动主轴旋转（完成主运动）,一边通过电磁离合器YC1（通电结合型）及内部传动机构带动箱体内传动机构实现动力头一次工进。。碰到行程开关SQ3后，电磁离合器YC1失电，电磁离合器YC2（通电结合型）得电，主电动机一边拖动主轴旋转，一边通过电磁离合器YC2及内部传动机构带动箱体动力头实现二次工进（注意：碰撞SQ3的撞块为长撞块，在二工进过程中持续对SQ3有效）碰到行程开关SQ4后，交流接触器KM3线圈得电并自锁，电磁离合器YC2失电，二次工进结束，但主电机继续旋转。电磁制动器得电打开，快速电动机反向旋转带动箱体动力头快退，同时通电延时型时间继电器KT线圈得电。动力头后退至使行程开关SQ3复位时，对动力头的动作不产生影响。动力头快退，刀具退出工件后，时间继电器整定时间到，KT动作，其延时断开动断触点断开，KM1线圈失电，主停止旋转，快退电机带动箱体动力头继续后退。碰到行程开关SQ1后，整个工作流程结束。按下停止按钮SB1，停车；在工进过程中的任意时刻按下后退按钮SB3，箱体动力头快退到起始位置。箱体移动式动力头各电气元件作用元件符号元件名称作用元件符号元件名称作用QF电源开关电源隔离YB电磁制动器使M2断电后快速停止FU1-FU3熔断器短路保护YC1电磁离合器

实现一工进FR1热继电器主电动机过载保护YC2电器离合器实现二工进FR2热继电器快速电动机过载保护SB1按钮开关停止M1主电动机拖动主轴旋转、拖动箱体进给运动SB2按钮开关快进起动M2快速电动机拖动箱体快进快退SB3按钮开关快退KM1交流接触器控制主电动机SQ1行程开关工作流程结束KM2交流接触器快速电机正转SQ2行程开关快速电动机快进停止，主电动机和YC1同时起动KM3交流接触器快速电机反转SQ3行程开关一工进停止，二工进起动KT时间继电器刀具退出工件后停止主电动机SQ4行程开关二工进结束，快速电机快退启动TC变压器降压VC整流桥交流变直流线槽配盘工艺要求屏内的布局应遵从整体的美观（讲究横平竖直原则，整齐排列），并考虑控制元件之间的电磁干扰和发热性干扰。设备内部元器件的固定应可靠，特别是容易产生抖动的零部件，如接触器、继电器等的固定导轨要每隔200mm设固定螺钉一只。内部布线采用走线槽；走线槽的尺寸要适当，以保持适度的槽满率；两根线槽时搭在一起，其中一根线槽的一端应切成45度斜角。动力线和控制线应分别在不同的走线槽内走线，如动力线在左侧走线槽、控制线在右侧走线槽。内部接线应采用整根导线，中间不得有接头、应无损伤。每个电器元件的接点最多允许接2根线，同一接线端子允许最多接两根相同类型及规格的导线。特殊情况时如果必须接两根以上导线，则连接必须可靠。端子压着之后用以适当的力气拉扯，以防止端子压着不紧引起不可预知的危险。紧固接线用力要适中，防止用力过大将螺栓螺母滑扣。用螺丝刀紧固或松动螺丝时，必须用力使螺丝刀顶紧螺丝，然后再进行紧固或松动，防止螺丝刀与螺丝打滑，造成螺丝损伤。辅助电路的连接线，均应在两端套装标号头，要求数字排列方向统一，字迹清晰、正确。安装接线图2014/05推荐安装接线顺序先短接XT3和KM1上需短接的端子（线号4、10、9）连接KM1，KM2，KM3，KT和XT2线号为0的端子连接KM2，KM3线号为7的端子连接KM2，KM3和KT线号为12的端子连接盘内的主电路至XT1上端（走左侧线槽）连接其余控制电路至XT2上端（走右侧线槽，建议按线号顺序并从端子排开始）连接按钮和行程开关至XT2，XT3连接电源、主电机和快进电机至XT1下端，零线至XT2通电前检查---主电路闭合开关QF，装上熔断器FU1，断开电动机M1、M2，将数字万用表置于电路通断测量档。表笔分别接触L1和U1、L2和V1、L3和W1，按下接触器KM1，万用表内置蜂鸣器发声。将表笔指针分别接触L1和U2、L2和V2、L3