单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 继电器接触器控制系统,第3章 继电器接触器控制系统,3.1,电气控制线路图纸及绘制原则、图形符号,3.2,继电器接触器控制电路组成的单元电路,3.3,交流异步电动机常用控制电路,*3.4,直流电动机的常用控制电路,3.5,电气控制电路的读图方法,3.6,电动机控制电路中常用的保护环节,习题及思考题,3.1 电气控制线路图纸及绘制原则、图形符号,电气控制线路是由许多电器元件按一定的要求连接而成的。为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这就是电气控制系统图。,电气控制系统图一般有三种：,电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。,各种图有其不同的用途和规定画法，应根据简明易懂的原则，采用统一的图形符号、文字符号和标准画法来绘制。,3.1.1 常用电气图形符号和文字符号,电气控制系统图、电气元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准。,3.1 电气控制线路图纸及绘制原则、图形符号,3.1.2 电气控制原理图,电气原理图习惯上称为电路图，它是指用图形符号和项目代号表示电路及各个电器元件连接关系的图。,通过原理图，可详细地了解电路、电气设备控制系统的组成和工作原理，并可在测试和寻找故障时提供足够的信息，同时它也是编制接线图的重要依据。,原理图中的所有电器元件不画出实际外形图，而采用国家标准规定的图形符号和文字符号。原理图注重表示电气电路各电器元件间的连接关系，而不考虑其实际位置，甚至可以将一个元件分成几个部分绘于图纸的不同位置，但必须用相同的文字符号标注。,电路图的绘制规则由国家标准GB6988.4 给出。图2-1给出了某设备电路图绘制的具体实例。,SQ 行程开关 SA旋钮开关,3.1 电气控制线路图纸及绘制原则、图形符号,电路图的绘制规则如下：,1、电路绘制,在电路图中，一般主电路和控制电路分成两部分画出。,主电路是设备的驱动电路，它在控制电路的控制下，根据控制要求由电源向用电设备供电。控制电路由接触器和继电器线圈及各种电器的动合（常开）、动断（常闭）触点组合构成。主电路、控制电路和其他辅助的信号照明电路、保护电路一起构成电控系统。,电路图中的电路可水平布置或垂直布置,。主电路用粗实线绘制在画面的左侧或上方，控制电路用细线绘制在画面的右方侧或下方，尽可能按动作顺序从左至右、从上至下排列。,2、元器件绘制和器件状态,电路图中所有电器元件的可动部分通常表示在电器非激励或不工作的状态和位置，其中常见的器件状态有：,继电器和接触器的线圈处在非激励状态。,断路器和隔离开关在断开位置。,3.1 电气控制线路图纸及绘制原则、图形符号,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状态（一般是断开）。,机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。,保护类元器件处于设备正常工作状态，特别情况在图样上说明。,3、图区和触点位置索引,图纸上方的1、2、3、等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。,图区编号下方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解电路的工作原理。,符号位置的索引用图号、页次和图区的组合索引法，组成如下,图号是指当某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示。,当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图纸的不同图区时，索引代号只用“图区”表示。,4、电路图中技术数据的标注,符号位置的索引,当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。,接触器、继电器的线圈、触点的索引方法,接触器,继电器,电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,3.1 电气控制线路图纸及绘制原则、图形符号,3.1.3 电器元件布置图（P41-fig.3-2/fig.3-3）,电器布置图中绘出了机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，是机械电气控制设备制造、安装和维修时必不可少的技术文件。,3.1.4 电气接线图,电气接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维护和故障处理，它表示在设备电控系统各单元和各元器件间的接线关系，并标注出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等。,实际使用中，接线图通常与电路图和位置图一起使用。图2-2是根据图2-1所示机床电路图绘制的接线图。图中标明了该机床电气控制系统的电源进线、用电设备和各电器元件之间的接线关系，并用虚线分别框出了电气柜、操作台等接线板上的电气元件，画出了虚线框之间的连线关系，同时还标出了连接导线的根数，截面积和颜色以及导线保护外管的直径和长度。,图2-2 某机床电控系统接线图,3.2 继电器接触器控制电路组成的单元电路,一、自锁及互锁,图3-5及图3-6中的控制电路中有自锁及互锁电路。,3.2 继电器接触器控制电路组成的单元电路,3.2 继电器接触器控制电路组成的单元电路,二、点动及连续运转,只能点动,SA合连续；断点动,SB3不操作，连续；,操作；点动,3.2 继电器接触器控制电路组成的单元电路,三、多地联锁控制,常开按钮要并联,常闭按钮要串联.,3.2 继电器接触器控制电路组成的单元电路,四、顺序控制,顺序控制线路包括一般顺序和时间顺序启动的控制线路,3.2 继电器接触器控制电路组成的单元电路,五、自动循环,利用行程开关实现往复运动控制-行程控制,3.3 交流异步电动机常用电气控制电路,3.3.1 笼形异步电动机Y降压启动控制线路,降压启动是指在启动时，在电源电压不变的情况下，通过某种方法，降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机启动后，再将电压恢复到额定值。因为电动机的启动电流与电压成正比，所以降低启动电压可以减小启动电流。但电动机的转矩与电压的平方成正比，所以启动转矩也大大降低，因此降压启动只适用于对启动转矩要求不高或空载、轻载下启动的设备。,常用的降压启动方式有Y降压启动，串电阻降压启动、自耦变压器降压启动和延边三角形降压启动。,在电动机启动时，定子绕组首先接成星形，至启动即将完成时再换接成三角形。图3-13是Y降压启动的控制电路。,电路图中常闭触点KM2和KM3构成了互锁，保证电动机绕组只能连接成一种形式，否则会造成电源短路。,图3-13 Y-降压启动电路,KM1/KM3星形；KM1/KM2三角形;,KM2/KM3互锁,3.3 交流异步电动机常用电气控制电路,3.3.2 串电阻(电抗器)降压启动控制电路（）,3.3.3 自耦变压器降压启动控制电路,3.3 交流异步电动机常用电气控制电路,3.3.5 单向启动反接制动控制电路,参见张万忠书P48,速度低时，KS断开，KM2失电,3.3 交流异步电动机常用电气控制电路,3.3.6 电动机可逆运行反接制动控制电路（,双向启动+反接制动,）,3.3 交流异步电动机常用电气控制电路,3.3.7 单向运行全波整流能耗制动控制电路,3.5 电气控制电路的读图方法,阅读电气线路图的方法主要有两种：查线读图法和逻辑代数法。,这里主要介绍查线读图法，主要步骤如下：,（1）了解生产工艺与执行电器的关系。在分析电气线路之前，应该了解生产设备要完成哪些动作，这些动作之间有什么联系，即熟悉生产设备的工艺情况。,（2）分析主电路。通过分析主电路可以知道系统的功能。,（3）分析控制电路。分析控制电路是仔细阅读电路的过程。阅读的顺序是由上往下（横置电路）或由左往右（纵置电路）依电路支路阅读。一个线圈或是一组具有共同工作条件关联的线圈为一个支路。,（4）融洽全部电路，分析电路的特殊功能及电路设计技巧。,查线读图法的优点：直观性强，容易掌握。缺点：分析复杂线路时，容易出错，叙述也较冗长。,3.6 电动机控制电路中常用的保护环节,电动机常用的保护有：短路保护；过流保护；热保护；失步保护；零电压保护；欠电压保护；失磁保护以及超速保护。,一、短路保护,因为短路电流会引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动应力，使电动机绕组和电路中的各种电气设备产生机械性损坏，因此，当电路出现短路电流或者数值上接近短路电流的时候，必须依靠短路保护装置可靠而迅速地断开电路。而且，这种短路保护装置不应受启动电流的影响而动作。,（1）熔断器保护 由于熔断器的熔体受很多因素的影响，故其动作值不太稳定，因此通常用于动作电流准确度不高和自动化程度较差的系统中。如小容量的笼型异步电动机及小容量的直流电动机中就广泛地使用熔断器。,3.6 电动机控制电路中常用的保护环节,（2）过流继电器保护或低压断路器保护,当用过流继电器或低压断路器作电动机的短路保护时，其线圈的动作电流可按下式计算,式中，,I,sk,为过流继电器或低压断路器的动作电流；,I,st,为电动机的启动电流（,起动电机后约2、3个工频周波内的电流有效值，包括周期分量及非周期分量值,）。,应当指出的是，过流继电器只是一个测量元件，切断电路的动作要由其他电器来完成。,3.6 电动机控制电路中常用的保护环节,二、过流保护,不正确启动和过大的负载转矩常常引起电动机很大的过电流，由此引起的过电流比短路电流小，但过大的冲击还是可能损坏直流电动机的换相器，过大的电磁转矩也会使机械传动部件受到损伤，因此要瞬时切断电源。,在电动机运行中，产生过电流比发生短路的可能性更大，特别是在频繁启动和正反转的重复短时工作制电动机中更是如此。,过流保护通常用在限流启动的直流电动机与绕线式异步电动机中，用作过流保护的过电流继电器的动作值一般为启动电流的1.2 倍。,同时，在直流电动机与绕线式异步电动机中的过电流继电器也起着短路保护的作用。,3.6 电动机控制电路中常用的保护环节,三、热保护,为了防止电动机因长期超载运行导致电动机绕组的温升超过允许值而损坏，要采取热保护。这种保护装置的特点是：负载电流越大，电器动作时间越快，但又不应受到电动机启动电流的影响而误动作，通常用得最多的为热继电器。,由于热惯性的关系，当电路中有810倍额定电流通过时（短路或其他电流冲击），热继电器需13 s才动作，在这期间，为保护热继电器发热元件或其他电器，过流保护装置必须有保护动作。,四、零电压和欠电压保护,为了防止电动机电源突然断电后而又很快恢复致使电动机自启动的保护叫零电压保护。,当电动机的电源电压下降到最小允许值时将电动机电源切除，叫做电动机的欠电压保护。,目的：防止可能造成人身事故或设备事故；长时间欠电压运行可能会造成电动机过载。,3.6 电动机控制电路中常用的保护环节,一般采用电压继电器来进行零电压和欠电压保护。电压继电器的吸合电压通常为0.80.85,U,RT,，,继电器的释放电压通常整定为0.50.7,U,RT,。,由于接触器本身即具有继电器的工作性质，启-保-停电路即具有零电压保护。,五、弱磁保护,一般用于直流电动机的磁场失磁保护或弱磁保护。,采用的元件为电磁式电流继电器。,六、超速保护,有些控制系统为了防止生产机械运行时超过额定允许的速度，如高炉卷扬机和矿井提升机，在线路中设置了超速保护。一般用测速发电机或轴编码器来完成。,除此之外，控制系统中还有如行程保护、油压保护和油温保护等等。,