第一篇电气控制技术(第二章+第四章习题解答)

电气控制与PLC技术集美大学机械与能源工程学院集美大学诚毅学院2016.9电磁式电器电磁式电器的工作原理电磁机构（检测部分）触头系统（执行部分）吸引线圈铁心衔铁复习回顾：常用低压电器电器的功能：开、关

分类：按工作电压：高压、低压。

按动作原理：手动、自动。

按用途：控制、配电、主令、保护、执行。1-衔铁2-铁心3-吸引线圈直动式电磁机构

1-衔铁2-铁心3-吸引线圈拍合式电磁机构电磁机构（检测部分）的结构形式复习：电磁式电器的工作原理触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。复习：电磁式电器的工作原理类型材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成。按控制电路按原始状态按结构形式按接触形式主触头辅助触头常开触头常闭触头桥式触头指形触头点接触线接触面接触电气控制中常用电器：1、刀开关三、控制继电器2、组合开关二、熔断器一、低压隔离器1.电流继电器2.电压继电器3.中间继电器（一）、电磁式继电器（二）、时间继电器1.直流电磁式时间继电器2.空气阻尼式时间继电器3.晶体管式时间继电器4.电动机式时间继电器（三）、热继电器（四）、速度继电器（五）、固态继电器(1).开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）

作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。

结构图和符号：

QS复习：刀开关复习：组合开关M3~用组合开关起停电动机的接线图工作原理：复习：电磁式继电器电流继电器电压继电器中间继电器电流继电器：可用于过载或过载保护。电压继电器：主要作为欠压、失压保护。中间继电器：实质上是电压继电器，起放大作用。1、电流继电器特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器。过流电流继电器欠流电流继电器（一）电磁式继电器欠电流继电器KAI<KAKA过电流继电器>IKAKAKA图形符号和文字符号特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似欠电压继电器KAU<KAKA过电压继电器>UKAKAKA2、电压继电器（一）电磁式继电器3、中间继电器（一）电磁式继电器

中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。(b)符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA(a)外形中间继电器外形与符号(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(d)延时闭合常开触点(e)延时断开常闭触点（f）延时断开常开触点（g）延时闭合常闭触点（h）瞬动触点复习：时间继电器符号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

复习：热继电器双金属片式热继电器原理示意图作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：动作转速：>120rpm

复位转速：<100rpm复习：速度继电器固态继电器（SolidStateRelay,缩写SSR），是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。复习：固态继电器P20图1-33复习回顾：主令电器（一）、按钮（二）、行程开关（三）、凸轮控制器与主令控制器P22图1-35P22图1-37P23图1-39按钮的图形、文字符号(a)常开按钮(b)常闭按钮(c)复合按钮按钮的图形、文字符号

复习：按钮复习：行程开关

行程开关的图形、文字符号(a)常开触头(b)常闭触头行程开关的图形、文字符号

主令电器

复习：凸轮控制器与主令控制器1-静触头2-动触头3-触头弹簧4-弹簧5-滚子6-方轴7-凸轮凸轮控制器结构图

凸轮控制器的图形、文字符号

（a）画“•”标记表示（b）接通表表示

复习回顾：动力线路中常用的电器一、低压断路器二、接触器（一）、交流接触器（二）、直流接触器P25图1-41P26P27（一）低压断路器的结构及工作原理1.结构：主要由触头、灭弧系统、各种脱扣和操作结构等组成。

2.工作原理：1-热脱扣器整定电流2-手动脱扣按钮3-脱扣弹簧4-手动合闸机构5-合闸联杆6-热脱扣器7-锁扣8-电磁脱扣器9-脱扣联杆10，11-动、静触点12，13-弹簧14-发热元件15-电磁脱扣弹簧16-调节旋钮图1-36低压断路器工作原理图

严重过载保护（一）低压断路器的结构及工作原理1.结构：主要由触头、灭弧系统、各种脱扣和操作结构等组成。

2.工作原理：1-热脱扣器整定电流2-手动脱扣按钮3-脱扣弹簧4-手动合闸机构5-合闸联杆6-热脱扣器7-锁扣8-电磁脱扣器9-脱扣联杆10，11-动、静触点12，13-弹簧14-发热元件15-电磁脱扣弹簧16-调节旋钮图1-36低压断路器工作原理图

线路短路保护（一）低压断路器的结构及工作原理1.结构：主要由触头、灭弧系统、各种脱扣和操作结构等组成。

2.工作原理：1-热脱扣器整定电流2-手动脱扣按钮3-脱扣弹簧4-手动合闸机构5-合闸联杆6-热脱扣器7-锁扣8-电磁脱扣器9-脱扣联杆10，11-动、静触点12，13-弹簧14-发热元件15-电磁脱扣弹簧16-调节旋钮图1-36低压断路器工作原理图

手动脱扣

低压断路器的图形、文字符号如图1-37所示。图1-37低压断路器的图形、文字符号(a)单极(b)双极(c)三极图1-13刀开关的图形、文字符号复习：接触器接触器与继电器的区别？区别：

1．所控制的线路不同

继电器用于控制电讯线路、仪表线路、自控装置等小电流电路及控制电路；

接触器用于控制电动机等大功率、大电流电路及主电路。

2．输入信号不同继电器的输入信号可以是各种物理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接触器的输入量只有电压。交流电磁机构上的短路环——减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。交流接触器

线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头先断开，常开触头后闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。直流接触器复习：接触器（三）、接触器的符号

(a)线圈(b)常开触头(c)常闭触头图1-39接触器的图形、文字符号

第二章电气控制线路的基本控制规律

由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电气元件，用导线按不同连接方式组合而成的，实现某种控制功能的线路。电气控制线路：第二章电气控制线路的基本控制规律电气控制线路的作用：实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。电气控制也称为继电接触器控制。直接起动三相异步电动机控制电路因为继电器逻辑电路配线复杂优缺点：优点：直观、(简单)、经济、抗干扰能力强。缺点：通用性差、灵活性差、易发生故障、维修量大。发展趋势：电机控制技术传感器技术电力电子技术微电子技术自动控制技术微机控制技术第二章电气控制线路的基本控制规律

第一节绘制电气控制线路的若干规则第二节电气控制的基本控制环节第一节绘制电气控制线路的若干规则D65CM6140普通车床电气原理图电气原理图示例：一、电气控制线路图和常用符号：电气控制线路图：电气安装图电气原理图绘制电气控制线路图的原则：1.安装、调整、使用、维修方便3.安全2.简明易懂（符合标准）第一节绘制电气控制线路的若干规则相关国家标准：D65GB4728—85《电气图常用图形符号》GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》GB7159—87《电气技术中的文字符号制定通则》GB6988—86《电气制图》GB5094—85《电气技术中的项目代号》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KT（一）、常用电气图形符号和文字符号：常开触点常闭触点速度继电器热元件常闭触点热继电器线圈常开触点常闭触点中间继电器KVFRKA电磁铁YA线圈常开触点常闭触点电压继电器KV线圈常开触点常闭触点电流继电器KI信号灯HL直流电动机M变压器三相异步电动机M转换开关SA部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号

（二）、电气原理图D65电气控制线路图电气原理图电气安装图电器位置图电气互连图主电路控制电路照明和显示电路电气控制线路图的结构设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。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。CM6140普通车床电气原理图电气原理图示例：（二）、电气原理图D651.绘制原则：（3）主、辅助电路或其元件，均应按功能尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。

（2）主电路在左侧或上方，辅助电路在右侧或下方。（1）采用GB。D65（6）原理图上应尽可能减少线条和避免线条交叉。1.绘制原则：（4）在原理图中，同一元件，不同部分使用同一文字符号来标明。对于同类电器，必须在名称后或下标加上数字序号以区别，如KM1、KM2等。（5）所有电器均以自然状态画出。（二）、电气原理图D65

2.图面区域的划分目的：便于检索，方便阅读。区分的方法：

1）图区的编号一般写在图的下部。2）图的上方设有用途栏。电气原理图示例：图2-1CM6132普通车床电气原理图（三）、电气安装图D65电气安装图：1.电器位置图：表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。详细绘制出电器元件安装位置。

50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6140型车床电器位置图电器互连图示例

EL0HL23142423103×2.5mm22M1M2413×2.5mm23×1mm25×0.75mm23×0.75mm23×2.5mm2QSQ1CW6140型车床电气互连图2.电气互连图：表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据。二、阅读和分析电气控制路线图的方法方法主要有两种：查线读图法和逻辑代数法。1．查线读图法（直接读图法或跟踪追击法）。步骤：（1）熟悉机械设备和生产工艺过程；（2）分析主电路（电动机入手）；（3）分析控制电路（按照由上往下或由左往右依次阅读，有几个控制环节）。顺序控制顺序启动同时停止控制特点:电气原理图：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主电路控制电路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1二、阅读和分析电气控制路线图的方法

2．逻辑代数法（间接读图法）二、阅读和分析电气控制路线图的方法

2．逻辑代数法（间接读图法）关键是正确写出电路的逻辑表达式。在继电接触器控制线路中逻辑代数规定如下：继电器、接触器线圈得电状态为“1”，线圈失电状态为“0”；继电器、接触器控制的按钮触点闭合状态为“1”，断开状态为“0”。

2．逻辑代数法（1）逻辑非（2）逻辑与（3）逻辑或(a)逻辑非(b)逻辑与(c)逻辑或

绘制电气控制线路图的软件：绘制电气控制线路图的软件：AutoCADElectrical简介（ACE）是AutoCAD软件的电气专业版，是专为电气控制设计和制图而开发的软件AutoCADElectricalAutoCADElectrical模块功能：专业的电气设计工具极大的提高了电气设计和制图的效率绘制电气控制线路图的软件：CAXA电子图板

第二节电气控制的基本环节D65电气控制的基本控制环节：二、启动电动机和自锁环节三、互锁控制和顺序启动四、多地点控制线路五、步进控制线路一、点动控制一、点动控制工作原理：启动：按下起动按钮SB→接触器KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M启动运行。停止：松开按钮SB→接触器KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M失电停转。QSL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU2电气原理图：第二节电气控制的基本环节点动控制应用：常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速移动的电机控制保护环节：短路保护控制电路短路保护主电路短路保护QSL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU2电气原理图接触器自锁控制自锁触点KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRFRSB1二、启动电动机和自锁环节自锁控制电气原理图接触器自锁控制工作原理保护环节短路保护：FU1、FU2L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2一、启动电动机和自锁环节短路保护：FU1、FU2过载保护：FR一、启动电动机和自锁环节接触器自锁控制工作原理保护环节L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2电气原理图短路保护：FU1、FU2一、启动电动机和自锁环节接触器自锁控制工作原理保护环节欠压、失压保护：KML1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2电气原理图过载保护：FR线路保护环节1、短路保护：4、零电压保护及欠电压保护：过电流保护元件是过电流继电器，通常采用过电流继电器KI和接触器KM配合使用。常用的过载保护元件是热继电器FR和自动开关QF。常用的保护元件FU和自动开关QF。2、过载保护：3、过流保护：一般通过接触器KM的自锁环节来实现，也可用自动开关QF来实现保护。主电路实现顺序控制顺序控制要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式。四、互锁控制和顺序启动顺序启动同时停止控制特点:电气原理图：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主电路控制电路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1顺序控制顺序启动逆序停止控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原理图：特点:主电路控制电路四、多地点控制线路特点：工作原理：在两地或多地控制同一台电动机的控制方式启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联。三地控制五、步进控制线路在一些简易的顺序控制装置中，加工顺序按照一定的程序依次转换，依靠步进控制线路完成。举例：快进→Ⅰ工进→Ⅱ工进→快退顺序控制3个程序的步进控制线路＊

第四节三相交流电动机的启动控制第四节三相交流电动机的启动控制第五节三相异步电动机的制动控制二、反接制动控制线路第五节三相异步电动机的制动控制二、反接制动控制线路第五节三相异步电动机的制动控制二、反接制动控制线路第五节三相异步电动机的制动控制三、能耗制动电路1.2.3.4.这个答案有问题，大家发现了吗？请找出这幅图中的错误。1.5.5.问题：切记电机正反转接触器不能同时得电，因此，两个接触器的互锁必须要有，不能更改！上交答案1：典型错误！5.问题：KT1和KM1同时断电，则右侧KT1的通电延时闭合触点也断开，KM2控制电路的通电时间太短，电路不稳定上交答案2大家想想：这个答案有没有漏洞？5.大家想想：这个答案有没有漏洞？上交答案3问题：KT1和KM1同时断电，则右侧KT1的通电延时闭合触点也断开，KM2控制电路的通电时间太短，电路不稳定5.正确答案增加KT1常开触点，使KT1自锁（自保持），不断电6.这个答案也有问题，大家发现了吗？请找出这幅图中的错误。7.正确答案7.8.2-06、设计一个控制电路，要求第一台电机启动运行3s后，第二台电机才能自行启动，运行8s后，第一台电机停转，同时第三台电机启动，运行5s后，电动机全部断电。错误答案：KM2无法自动启动书写答案时，通电延时闭合触点小帽子处为圆弧2-06、设计一个控制电路，要求第一台电机启动运行3s后，第二台电机才能自行启动，运行8s后，第一台电机停转，同时第三台电机启动，运行5s后，电动机全部断电。正确答案正确答案错误答案2-08、试设计一个往复运动的主电路和控制电路。要求：(1)向前运动到位停留一