第二章电气图机电气控制机本控制电路

第二章电气图及电气控制基本控制电路电气图：用电气图形符号绘制的工程图，是电气工程领域中提供信息的最主要方式，提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。电气图的命名：根据其所表达信息的类型和表达方式确定，包括系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。电气控制系统图：根据国家电气制图标准规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。电气控制系统图内容及类型：电路图（电气原理图）电气接线图电器元件布置图第一节电气图的基本知识电气图形符号：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

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部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号

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KU

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。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。C620普通车床的电气控制原理图有无均可核心控制电路（右侧）主电路（左侧）垂直布置电源开关按断开位置画启动按钮的常开触点按常态（断开）位置画出接触器的线圈画在控制电路控制电路中的耗能元件（线圈）画在电路的最下方接触器的主触点画在主电路接触器KM主触点按常态（断开）位置画出同一电器的各元件按其在线路中所起作用分画在不同电路，同一电器标以相同文字符号KM同一电器的各元件按其在线路中所起作用分画在不同电路，同一电器标以相同文字符号KM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电器元件布置图电气接线图

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420420297297297第二节电气图纸规范图框线：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＝15mm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。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

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。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。

(a)开关直接控制适用于不频繁起动的小容量电动机，不能远距离、自动控制。第三节三相异步电动机基本控制电路

一、启动、停止控制电路1、直接启动控制电路

胶壳开关铁壳开关组合开关(b)按钮、接触器控制熔断器FU：短路保护开关Q：分断电源（同上）。热继电器FR：过载保护失压、欠压保护：意外断电或电源电压跌落太大时，接触器释放，自锁解除。电源电压恢复正常后，电动机不会自动投入工作。点动正转控制电路接触器自锁正转控制电路点动正转控制点动正转控制配线示意图接触器自锁正转控制接触器自锁正转控制配线示意图2、减压起动控制电路：星--三角变换减压起动：全压工作时为三角形接法的电动机，起动时将其定子绕组接成星形，降低电动机的绕组相电压，进而限制起动电流。当反映起动过程结束的定时器发出指令时再将电动机的定子绕组改接成三角形接法实现全压工作。定子串电阻或电抗器减压起动：电动机起动时在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压，以限制起动电流；起动后再将电阻短路，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。在机械设备做点动调整时也常采用这种限流方法以减轻对电网的冲击。自耦变压器减压起动延边三角形减压起动星--三角变换减压起动控制电路控制思路：电机接线盒电源接入星形接法三角接法三组开关开关组合注意短路星--三角变换减压起动控制电路（1）：没有保护星--三角变换减压起动控制电路星--三角变换减压起动控制电路（2）：KM1、KM2、KTKM2断电时，电动机绕组由KM2的动断辅助触点连接成星形起动。KM2通电后，电动机绕组由KM2动合主触点连接成三角形正常运行。辅助触点容量较小，4~13kW的电动机可采用该控制电路。考虑KM1的主触点承担分断时的大电流，KM2的辅助动断触点只在空载或小电流的情况下断开，避免电弧的烧蚀缩短辅助触点寿命。星--三角变换减压起动控制电路（2）工作流程：按下按钮SB2后电动机先进行星形起动。起动完成时，时间继电器动作，电动机进行星--三角变换、运行：●第一阶段：KT延时动断触点首先使KM1线圈失电，KM1的主触点断开，KM1的主触点分断电流，KM2动断辅助触点无电弧。●第二阶段：KM2线圈得电，主电路进行星--三角变换，当KM2两个动断辅助触点断开，主触点及辅助动合触点吸合，变换完成。

●第三阶段：KM2自锁闭合使KM1线圈再次得电。●第四阶段：KM1主触点再次接通三相电源时，电动机在三角形接法下全压运行。定子串电阻减压起动控制电路：起动时，定子电路串接电阻降低绕组电压，限制起动电流；起动后电阻短路，电动机全压下运行。不受接线方式限制，设备简单。机械设备点动调整时也常采用，减轻对电网的冲击。

主电路(a)控制电路(b)：●KM2得电，电动机正常运行。●起动后，KM1与KT一直得电，浪费电能。控制电路(c)：KM2得电，KM1和KT失电，KM2自锁，节能实现控制要求。串电阻降压启动控制电路二、正反转控制电路三相异步电动机正反转控制电路定子三相绕组电源任意两相对调，改变定子电源相序，可改变电动机转动方向。KM1和KM2分别闭合，定子绕组两相电源对调，电动机转向不同。“起—保—停”控制电路注意互锁控制电路(a)：相互独立的正转和反转起动控制电路；按下SB2，正转接触器KM1得电工作；按下SB3，反转接触器KM2得电工作；按下SB2、SB3，KM1与KM2同时工作，两相电源短路，控制电路(b)：接触器的动断辅助触点相互串联在对方的控制回路；一方工作时切断另一方的控制回路，使另一方的起动按钮失去作用；正、反转接触器互锁，避免了同时接通造成主电路短路。正、反转切换的过程中间要经过“停”，操作不方便。控制电路(c)：复合按钮SB2、SB3直接实现由正转变成反转；复合按钮联锁。接触器辅助动断触点互锁必不可少：负载短路或大电流的长期作用接触器的主触点被强烈的电弧“烧焊”在一起，或者接触器的动作机构失灵，使衔铁卡住总是处在吸合状态，这都可能使主触点不能断开，这时如果另一接触器线圈通电动作，主触点正常闭合就会造成电源短路事故。主触点与辅助触点在机械上动作一致，互锁动断触点将另一接触器线圈电路切断，避免短路。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行程开关正反转自动循环控制电路：注意多点启动、多点停止的控制方法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：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。

三、电动机制动控制电路电动机制动，迅速停车或准确定位。机械制动：机械抱闸、液压或气压制动电气制动：反接制动、能耗制动、电容制动等，实质是产生反向制动转矩。能耗制动控制电路：三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，定子绕组接通直流电源，转子原来储存的机械能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，转速为零时再将其切除。能耗制动控制电路：能耗制动控制电路特点：制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。一般取直流电流为电动机空载电流的3～4倍，过大会使定子过热。可调节整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。能耗制动控制电路：反接制动控制电路：停车时，首先切换电动机定子绕组三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。电动机的转速下降接近零时，及时断开电动机的反接电源。反接制动控制电路主电路(a)(b)转速继电器反接制动演示说明：反接制动电流约为起动电流的两倍，主电路制动回路中串入限流电阻R，防止制动时对电网的冲击和电动机绕组过热。电动机容量较小且制动不是很频繁的正反转控制电路中，为简化电路，可以不加限流电阻。反接制动能耗制动能耗制动：制动准确、平稳、能量消耗小。制动力较弱，需要直流电源。反接制动：制动显著，有冲击，能量消耗较大。第四节双速电动机高低速控制电路不连续变速，改变变速电动机的多组定子绕组接法，可改变电动机的磁极对数，从而改变其转速。双速电动机主电路：定子绕组的出线端D1、D2、D3接电源，D4、D5、D6悬空，绕组为三角形接法，每相绕组中两个线圈串连，成四个极，电动机为低速；出线端D1、D2、D3短接，D4、D5、D6接电源，绕组为双星形，每相绕组中两个线圈并联，成两个极，电动机为高速。双速电动机控制电路

(1)(2)(a)(b)(c)第五节液压系统的电气控制特点：液压传动系统力矩较大，运动平稳、均匀，准确可靠，控制方便，易自动化。液压系统构成：液压泵驱动电机、液压执行元件（液压缸、液压马达）、液压控制元件（电磁阀）控制思路：主要是针对电磁阀的控制，需要行程开关和中间继电器的配合。工作进给液压动力头系统电机：驱动电磁阀：控制液压缸的动作液压缸：控制控制机械动作行程开关：机械动作位置的反馈液压动力头系统自动循环工作流程图

ST3一次工作进给液压动力头系统及其电气控制电路手动后退自动自锁液压动力头控制电路：中间继电器实现电磁铁对短信号自锁。

一般控制内容：工作方式选择：开关SA选择动力头原位停止：动力头工作循环：半自动车床刀架纵进、横进、快退控制电路：半自动车床刀架液压驱动原理图YG1及YG2分别是纵向液压缸和横向液压缸，由电磁阀线圈YA1、YA2分别进行控制，实现刀架纵向移动和横向移动及后退。M2为液压泵电动机，M1为主电动机，分别由接触器KM1和KM2控制。时间继电器KT控制无进刀切削。工作过程：按SB3，液压泵起动工作。然后按SB4，中间继电器K1得电，接通KM2主轴转动，接通电磁阀线圈YA1，刀架纵向移动。按SB3，液压泵起动工作。然后按SB4，中间继电器K1得电，接通KM2主轴转动，接通电磁阀线圈YA1，刀架纵向移动。刀架移动到预定位置时被机械限位，压下行程开关ST1，使K2得电，其动合触点接通YA2，刀架横向移动进行切削。刀架横向移到预定位置时被机械限位，压下行程开关ST2，时间继电器KT通电，进行无进刀切削，经过预定延时时间后，KT的延时动合触点接通K3，使K1、K2断电，其动合触点使YA1、YA2断电，刀架纵、横均后退，直至被原位限位。K1断电后，动合触点使KM2断电，主轴电动机停转。按下SB1，液压泵停止工作；在此之前若按下SB4，则开始又一次循环。工作流程第六节控制电路的其他基本环节

(a)(b)(c)点动控制：按住按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作，常用于生产设备的调整。与长动的主要区别是控制电器能否自锁。控制电路(a)：按钮实现点动；控制电路(b)：选择开关实现点动与长动切换；控制电路