《电工技能与实训》课件项目九

项目九低压电器控制电路9.1项目说明9.2基础知识9.3项目实训内容

9.1项目说明

项目任务

在生产中需要对各类设备及电机进行控制，以满足生产工艺的要求。本项目主要介绍了电气控制线路的原理图及其绘制方法，要求掌握各类控制电路的工作原理，明确电气控制电路的保护环节。能够分析基本控制电路的作用，并会安装、调试和检测控制电路，使其达到控制要求。知识培养目标

(1)掌握电器控制线路的保护环节。

(2)掌握电气原理图、电气接线图、电器布置图的识图。

(3)掌握电气控制线路的工作原理。能力培养目标

(1)能够识别电动机的控制线路。

(2)能够熟练安装电动机的单向运转及点动控制电路。

(3)能够初步分析控制电路的作用，并能检测其故障。

(4)培养分析问题与解决问题的能力。

(5)培养团队协作能力。

9.2基础知识

任何复杂的电气控制线路都是按照一定的控制原则，由基本的控制线路组成的。

电气控制线路的表示方法有电气原理图、电气接线图、电器布置图。电气原理图是根据工作原理绘制而成的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生产机械的电气控制中，无论在设计部门或生产现场，都得到了广泛的应用。电气控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家标准。电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边；控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电气元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。9.2.1三相笼式电动机直接启动控制

1．点动控制

点动控制线路如图9-1所示，主电路由刀开关QS、熔断器FU、交流接触器KM的主触点和笼形电动机M组成；控制电路由启动按钮SB和交流接触器KM线圈组成。图9-1点动控制线路线路的工作过程如下：

启动过程：先合上刀开关QS→按下启动按钮SB→接触器KM通电→KM主触点闭合→电动机M通电直接启动。

停机过程：松开SB→KM线圈断电→KM主触点断开→M停电停转。

2．连续运行控制

在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓的长动控制。连续运行的控制线路如图9-2所示，主电路由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触点、热继电器FR的发热元件和电动机M组成；控制电路由停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器KM的常开辅助触点和线圈、热继电器FR的常闭触点组成。图9-2连续运行的控制线路线路的工作过程如下：

启动过程：合上刀开关QS→按下启动按钮SB2→接触器KM线圈通电→KM主触点闭合和常开辅助触点闭合→电动机M接通电源运转；松开SB2，利用接通的KM常开辅助触点自锁，电动机M连续运转。

停机过程：按下停止按钮SB1→KM线圈断电→KM主触点和辅助常开触点断开→电动机M断电停转。在连续控制中，当启动按钮SB2松开后，接触器KM的线圈通过其辅助常开触点的闭合仍继续保持通电，从而保证电动机的连续运行。这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称为自锁或自保。起到自锁作用的辅助常开触点称自锁触点。

1)连续运行控制线路设有的保护环节

(1)短路保护。短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。

(2)电动机长期过载保护。采用热继电器FR。由于热继电器的热惯性较大，即使发热元件流过几倍于额定值的电流，热继电器也不会立即动作。

2)连续运行控制线路具有的优点

(1)防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。

(2)防止电源电压恢复时，电动机自行启动而造成设备和人身事故。

(3)避免多台电动机同时启动而造成电网电压的严重下降。

3．点动和长动结合的控制

在生产实践中，机床调整完毕后，需要连续进行切削加工，这时则要求电动机既能实现点动又能实现长动。控制线路如图9-3、图9-4所示。图9-3点动与长动结合控制线路一图9-4点动与长动结合控制线路二图9-3的线路采用复合按钮SB3实现控制。点动控制时，按动复合按钮SB3，断开自锁回路→KM线圈通电→电动机M点动；长动控制时，按动启动按钮SB2→KM线圈通电，自锁触点起作用→电动机M长动运行。此线路在点动控制时，若接触KM的释放时间大于复合按钮的复位时间，则点动结束，SB3松开时，SB3常闭触点已闭合但接触器KM的自锁触点尚未打开，会使自锁电路继续通电，则线路不能实现正常的点动控制。如图9-4所示的线路采用中间继电器KA实现控制。点动控制时，按动启动按钮SB3→KM线圈通电→电动机M点动；长动控制时，按动启动按钮SB2→中间继电器KA线圈通电并自锁→KM线圈通电→电动机M实现长动。9.2.2顺序连锁控制线路

1．多台电动机先后顺序工作的控制

在生产实践中，有时要求一个拖动系统中多台电动机实现先后顺序工作。例如，机床中要求润滑电动机启动后，主轴电动机才能启动。图9-5为两台电动机顺序启动控制线路。在如图9-5所示线路中，接触器KM1控制电动机M1的启动、停止，接触器KM2控制电动机M2的启动、停止。现要求电动机M1启动后，电动机M2才能启动。图9-5两台电动机顺序启动控制线路电动机顺序控制的接线规律是：

(1)要求接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，可将接触器KM1的常开触点串接于接触器KM2的线圈电路中。

(2)要求接触器KM1动作后接触器KM2不能动作，可将接触器KM1的常开辅助触点串接于接触器KM2的线圈电路中。

2．利用时间继电器顺序启动控制线路

如图9-6所示是采用时间继电器按时间原则顺序启动的控制线路。图9-6采用时间继电器顺序控制电路线路要求电动机M1启动t(s)后，电动机M2自动启动。可利用时间继电器的延时闭合常开触点来实现。

工作过程如下：合上开关QS→按下启动按钮SB2→接触器KM1通电→电动机M1启动→KM1常开辅助触点闭合→通过闭合KM2常闭触点→KT线圈得电→KT常开触点延时闭合→KM2线圈得电→接触器KM2通电→电动机M2启动。按下停止按钮SB1，M1、M2两台电动机同时停止。9.2.3互锁控制线路

在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台的前进、后退，电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。电动机正、反转控制线路如图9-7所示，接触器KM1为正向接触器，控制电动机M正转；接触器KM2为反向接触器，控制电动机M反转。图9-7电动机正、反转控制电路(a)图9-7电动机正、反转控制电路(b)图9-7电动机正、反转控制电路(c)如图9-7(a)所示为无互锁控制线路，其工作过程如下。

(1)正转控制。合上刀开关QS按下正向启动按钮SB2→正向接触器KM1通电→KM1→主触点和自锁触点闭合→电动机M正转。

(2)反转控制。合上刀开关QS按下反向启动按钮SB3→反向接触器KM2通电→KM2→主触点和自锁触点闭合→电动机M反转。

(3)停机。按停止按钮SB1→KM1(或KM2)断电→电动机M停转。

该控制线路的缺点：若误操作，即同时按下SB2和SB3，则会使KM1与KM2都通电，从而引起主电路电源短路，为此要求线路设置必要的连锁环节。

如图9-7(b)所示，将任何一个接触器的辅助常闭触点串入对应另一个接触器线圈电路中，则其中任何一个接触器先通电后，切断了另一个接触器的控制回路，即使按下相反方向的启动按钮，另一个接触器也无法通电。为了提高生产率，直接正、反向操作，可以利用复合按钮组成“正→反→停”或“反→正→停”的互锁控制，如图9-7(c)所示。复合按钮的常闭触点同样起到互锁的作用，这样的互锁称为机械互锁。该线路既有接触器常闭触点的电气互锁，也有复合按钮常闭触点的机械互锁，即具有双重互锁。9.2.4位置原则的控制线路

在机床电气设备中，有些是通过工作台自动往复循环工作的，例如，龙门刨床的工作台前进、后退。电动机的正、反转是实现工作台自动往复循环的基本环节，自动循环控制线路如图9-8所示。图9-8自动循环控制电路9.2.5时间原则的控制线路

三角形减压启动控制线路是按时间原则实现控制的。启动时将电动机定子绕组连接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的，从而减小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形连接，使电动机在额定电压下运行，其控制线路如图9-9所示。图9-9时间继电器控制的降压启动线路

电路的工作过程如下所述：电动机采用星形-三角形降压启动，具有电路结构简单、成本低廉等特点。但使用时必须清楚，启动时的启动电流降低为直接启动电流的1/3，启动转矩也降低为直接启动转矩的1/3。因此，这种方法仅仅适用于电动机轻载启动的场合。

9.3项目实训内容

1．项目实训描述

本项目是对电动机控制电路的安装训练，在实际工作中我们很少安装电动机，但是安装电动机的目的主要是掌握电动机的控制电路，能够分析和识别电路元件，能够在电路出现故障时进行故障查找，并排除故障，使设备能正常工作。

2．项目实训要求

1)本项目的实训内容

(1)交流接触器、热继电器和按钮的结构及其在控制电路中的应用。

(2)学习异步电动机基本控制电路的连接。

(3)学习按钮、熔断器、热继电器的使用方法。

2)实训步骤

(1)复习异步电动机直接启动和电动控制电路的工作原理。

(2)在实训板上安装交流接触器等，了解其结构及动作

原理。

(3)按图9-10(a)、(b)异步