電氣控制系統(tǒng)課件

電氣控制系統(tǒng)課件內(nèi)容要點(diǎn):三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制電路電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路的繪制車床電氣控制系統(tǒng)目的與要求:了解三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制電路熟悉電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則掌握電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法掌握電氣控制線路的繪制了解車床電氣控制系統(tǒng)內(nèi)容要點(diǎn):目的與要求:6.1三相異步電動(dòng)機(jī)常用典型控制電路

一個(gè)復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)通常是在典型控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改、完善和綜合完成的。繼電器-接觸器控制是電氣控制系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的控制方式，而本節(jié)內(nèi)容是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的重點(diǎn)和基礎(chǔ)，應(yīng)熟練掌握。三相異步電動(dòng)機(jī)常用典型控制電路異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制6.1三相異步電動(dòng)機(jī)常用典型控制電路一個(gè)復(fù)雜異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制1.點(diǎn)動(dòng)控制右圖為三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制電路，點(diǎn)動(dòng)控制的工作原理是：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下起動(dòng)按鈕SB，交流接觸器KM線圈通電，其常開主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)通電起動(dòng)運(yùn)行；松開按鈕，KM線圈失電，主觸頭斷開復(fù)位，電動(dòng)機(jī)M斷電停車，實(shí)現(xiàn)了一點(diǎn)就動(dòng)，松手就停的控制過程。異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制1.點(diǎn)動(dòng)控制右圖為三相例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據(jù)設(shè)備需求，所選用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：額定功率，額定電壓,額定電流，試選取電路中其它各種電器的型號(hào)。解：由題可知電動(dòng)機(jī)的額定電流為5.85A。由圖可知，需要選擇接觸器、刀開關(guān)、熔斷器和熱繼電器的型號(hào)。下面根據(jù)額定電流來選擇圖6-1中所需器件的型號(hào)。1)接觸器KM型號(hào)的選擇：(1)根據(jù)接觸器控制的負(fù)載性質(zhì)，選擇交流接觸器；(2)電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V，故接觸器主觸頭額定電壓選為AC380V(3)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流約為額定電流的6倍，電動(dòng)機(jī)額定電流約為6A，故接觸器額定電流等級(jí)選擇40A；故可以選擇型號(hào)為CJ10-40的交流接觸器。

2)刀開關(guān)QS的選擇：(1)首先確定選擇單投刀開關(guān)HD系列；

(2)額定電流為40A，大多數(shù)HD系列的刀開關(guān)額定電流達(dá)到100A，滿足要求；(3)確定帶有中央手柄(11)；(4)三級(jí)(3)，帶有滅弧罩(1)；故可以選擇型號(hào)為HD11-100/31的刀開關(guān)。例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據(jù)設(shè)備需求，所選用異

3)熔斷器FU1的選擇：(1)電動(dòng)機(jī)功率為2.2KW，容量不大，故可選用RL系列熔斷器，用于過載及短路保護(hù)；(2)考慮到本題中單臺(tái)電動(dòng)機(jī)長期工作，根據(jù)計(jì)算出熔體額定電流應(yīng)大于9~15A，而由于起動(dòng)電流的存在，故熔體額定電流取20A；綜上分析：選擇型號(hào)為RL1-60的熔斷器，其熔斷器額定電流為60A，可滿足要求。4)熔斷器FU2的選擇：(1)考慮到控制電路中的電流較小，可以選用RC1A系列熔斷器；(2)控制電路中的電流較小，可選用RC1A-5(熔體額定電流2A)型號(hào)的熔斷器；5)熱繼電器FR的選擇:本題中，電動(dòng)機(jī)長期工作，一般可選用熱繼電器的額定電流大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，選擇20A，可忽略起動(dòng)瞬時(shí)電流的影響，其熱元件額定電流選擇7.2A即可。故可選擇型號(hào)為JR26-20/3D的熱繼電器。3)熔斷器FU1的選擇：2.直接起停控制所謂直接起?？刂疲褪且蟀聪缕饎?dòng)控制按鈕后，電動(dòng)機(jī)單方向持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，要使電機(jī)停車，按下停止按鈕即可。為了保護(hù)線路和電氣設(shè)備，原理圖中還應(yīng)考慮各種異常情況下的保護(hù)措施。右圖所示為單向直接起停控制電路，圖中在起動(dòng)按鈕SB1的下方并聯(lián)了一個(gè)交流接觸器KM的常開輔助觸點(diǎn)，以保證起動(dòng)后KM線圈持續(xù)帶電，電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種作用稱為自鎖，SB1下方的KM常開輔助觸點(diǎn)因而稱為自鎖觸點(diǎn)。要使電機(jī)停車，按下停止按鈕SB2即可。思考：1.什么是自鎖？2.試對(duì)下圖的電氣控制線路進(jìn)行修改，使其具有點(diǎn)動(dòng)、起動(dòng)和停止功能。2.直接起?？刂扑^直接起?？刂?，就是要求按3.多地點(diǎn)控制在實(shí)際生活和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，通常需要在兩地或兩地以上的地點(diǎn)進(jìn)行控制操作。例如自動(dòng)電梯就需要多點(diǎn)控制，在梯廂內(nèi)能在里面控制；在任意一層的樓道上也能控制，因此，需要多組按鈕控制。而且，這多組按鈕的連接原則必須是各地點(diǎn)起動(dòng)按鈕的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，各停車按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。右所示是實(shí)現(xiàn)兩地控制的線路，根據(jù)這一原則可推廣于更多地點(diǎn)的控制。3.多地點(diǎn)控制在實(shí)際生活和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，通常需4.聯(lián)鎖控制三相異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制線路如下圖所示4.聯(lián)鎖控制三相異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制線路如下圖所示生產(chǎn)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線由許多運(yùn)動(dòng)部件組成，不同運(yùn)動(dòng)部件之間有聯(lián)系又互相制約。例如，機(jī)械加工車床的主軸必須在油泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并使齒輪箱有充分的潤滑油后才能啟動(dòng)等。這種互相聯(lián)系而又互相制約的控制稱為聯(lián)鎖。例如，機(jī)械加工車床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，需要油泵先啟動(dòng)，給齒輪箱供油潤滑。為保證潤滑泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)才起動(dòng)，對(duì)控制線路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。在圖（b)中，是將油泵電動(dòng)機(jī)接觸器KM1的常開觸頭串入主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KM2的線圈電路中實(shí)現(xiàn)的，只有當(dāng)KM1先啟動(dòng)，KM2才能啟動(dòng)。在（c)所示的接法中，可以省去KM1的常開觸頭，使線路得到簡(jiǎn)化。類似的工藝過程在許多其它生產(chǎn)設(shè)備上同樣存在，這是一個(gè)典型的聯(lián)鎖控制線路。生產(chǎn)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線由許多運(yùn)動(dòng)部件組成，不同

5.正、反轉(zhuǎn)控制5.正、反轉(zhuǎn)控制機(jī)械設(shè)備左右、前后、上下的移動(dòng)，均涉及電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要使三相異步電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，只需將接入的三相電源的任意兩根相線對(duì)調(diào)位置即可。因此，需要有兩個(gè)交流接觸器KM1、KM2，分別控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，如圖6-5a)所示主電路。顯然，KM1、KM2這兩組主觸點(diǎn)不能同時(shí)閉合，否則會(huì)造成主電路電源短路。也就是要求KM1、KM2這兩個(gè)接觸器不能同時(shí)得電，在任意時(shí)刻都只能有一個(gè)接觸器線圈帶電，這種功能稱為互鎖功能。在直接起停控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得到如圖6-5b)所示的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電氣原理圖。電氣互鎖規(guī)律：為了使兩接觸器不能同時(shí)工作，只需將兩接觸器的常閉觸點(diǎn)互相串入對(duì)方的線圈電路中即可。圖中在KM1線圈回路中串入了KM2的常閉輔助觸點(diǎn)，在KM2線圈回路中串入了KM1的常閉輔助觸點(diǎn)，這兩個(gè)常閉觸點(diǎn)起互鎖作用。圖6-5b)所示控制電路有一缺陷，就是當(dāng)KM1線圈得電，電機(jī)處于正轉(zhuǎn)過程中，要切換到反轉(zhuǎn)即KM2線圈得電，必須首先按下停止按鈕SB使KM1線圈斷電使其觸點(diǎn)復(fù)位，然后再按反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2，KM2線圈得電，電機(jī)才能反轉(zhuǎn)，帶來操作上的不方便。為了直接切換，控制電路中除了有電氣互鎖外，還需加按鈕互鎖，得控制電路如圖6-5c)所示。機(jī)械設(shè)備左右、前后、上下的移動(dòng)，均涉及電動(dòng)6.行程控制在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，添加行程開關(guān)及時(shí)間繼電器可構(gòu)成自動(dòng)循環(huán)控制電路，如右圖所示。6.行程控制在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，添加電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1得電，主觸點(diǎn)KM1閉合，接通電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架運(yùn)行到碰到行程開關(guān)SQ2時(shí)，SQ2常閉觸頭斷開，KM1線圈失電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)接通時(shí)間繼電器，延時(shí)時(shí)間到后，KT常開觸點(diǎn)閉合，線圈KM2得電，接通反轉(zhuǎn)線路電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架退回直到碰到行程開關(guān)SQ1，SQ1常閉觸頭斷開，電機(jī)停止運(yùn)行。思考題：試在上圖所示線路中加入適當(dāng)?shù)碾娖髟蛊錁?gòu)成全自動(dòng)往返線路。電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制通常三相異步電動(dòng)機(jī)定子的起動(dòng)電流是其額定電流的5~7倍。由于起動(dòng)電流較大，將使供電線路電壓下降，影響線路的正常工作，因此，對(duì)于中、大功率電動(dòng)機(jī)而言，必須降壓起動(dòng)。1.

Y-降壓起動(dòng)控制降壓起動(dòng)原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時(shí)得電，主觸點(diǎn)KM1、KM2閉合，接通電動(dòng)機(jī)，在Y形連接下降壓起動(dòng)。經(jīng)過整定的延時(shí)，KT常閉觸點(diǎn)斷開，線圈KM2失電，主觸點(diǎn)KM2斷開，解除電動(dòng)機(jī)Y形連接，KM2輔助互鎖觸點(diǎn)復(fù)位閉合，KT常開觸點(diǎn)閉合，線圈KM3得電，主觸點(diǎn)KM3閉合，電動(dòng)機(jī)換接成形全壓運(yùn)行。線圈KM3得電后，其輔助常閉觸點(diǎn)斷開，KT線圈即失電，避免時(shí)間繼電器長期帶電。異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制通常三相異步電動(dòng)機(jī)定子上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產(chǎn)生電弧。為了保證Y-換接是在斷電條件下進(jìn)行，可采用如右圖所示控制電路。首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時(shí)得電，KM3線圈斷電，經(jīng)過延時(shí)KM1線圈首先斷電，KM3通電，KM2斷電，切換完畢后KM1再通電，電動(dòng)機(jī)在連接下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本線路的特點(diǎn)是在接觸器KM1斷電的情況下進(jìn)行Y-換接；接觸器KM2的常開主觸點(diǎn)在無電下斷開，不發(fā)生電弧，可延長使用壽命。上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產(chǎn)2.自耦降壓起動(dòng)控制對(duì)于正常工作是Y形接法的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，就不能采用Y-降壓起動(dòng)，而只能采用定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)或定子串電阻降壓起動(dòng)。自耦降壓起動(dòng)控制線路如下圖所示。2.自耦降壓起動(dòng)控制對(duì)于正常工作是Y形接法的三上圖的控制電路中，要起動(dòng)電機(jī)，首先合上刀開關(guān)QS，然后按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1與時(shí)間繼電器KT線圈同時(shí)得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，主電路電源經(jīng)自耦變壓器接至電動(dòng)機(jī)定子繞組，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)。同時(shí)，KM1輔助觸點(diǎn)閉合，自鎖。當(dāng)時(shí)間繼電器KT到達(dá)延時(shí)值，其常閉延時(shí)觸點(diǎn)斷開，KM1線圈失電，主、輔常開觸點(diǎn)均斷開復(fù)位，主電路中的自耦變壓器切除并解除自鎖；而后，KM1常閉觸點(diǎn)復(fù)位，KT常開延時(shí)觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)全壓正常運(yùn)行；KM2輔助觸點(diǎn)閉合并自鎖；KM2線圈得電，兩個(gè)常閉輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，KT線圈即失電，切除時(shí)間繼電器，并互鎖KM1線圈。上圖的控制電路中，要起動(dòng)電機(jī)，首先合上刀開思考：定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路如下圖所示，試分析其工作原理。思考：定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路如下圖所示，試分析其工作原理異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制在生產(chǎn)過程中，有很多生產(chǎn)機(jī)械都要求能迅速停止和準(zhǔn)確定位。這就要求對(duì)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的制動(dòng)，即三相異步電動(dòng)機(jī)在脫離電源后，應(yīng)立即停車，從而滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。1.反接制動(dòng)控制其實(shí)質(zhì)是改變電動(dòng)機(jī)定子繞組中三相電源的相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而使電機(jī)盡快停車。由于反接制動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，電流較大，為了減小制動(dòng)電流，常在定子回路中串入降壓電阻R以減小制動(dòng)電流。反接制動(dòng)采用速度繼電器，按轉(zhuǎn)速原則進(jìn)行控制。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，首先合上刀開關(guān)，按下起動(dòng)按鈕SB1，KM1線圈通電，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。停車時(shí)，按下復(fù)合按鈕SB2，此時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，速度繼電器KS常開觸點(diǎn)仍處于閉合狀態(tài)，于是接通KM2線圈，主電路電源交換相序，制動(dòng)開始，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速則迅速下降。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于100r／min時(shí)，速度繼電器釋放，其常開觸點(diǎn)KS斷開，反接制動(dòng)結(jié)束。異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制在生產(chǎn)過程中，有很多生反接制動(dòng)控制電路反接制動(dòng)2.能耗制動(dòng)控制

能耗制動(dòng)是在三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)停車切斷三相電源的同時(shí)，給定子繞組通入直流電，從而產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，再切除直流電源。這種制動(dòng)方法實(shí)質(zhì)上是把轉(zhuǎn)子原來儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并消耗在轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，所以稱為能耗制動(dòng)。2.能耗制動(dòng)控制能耗制動(dòng)是在三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)上圖所示是能耗制動(dòng)控制電路，圖中用變壓器T和整流器V為制動(dòng)提供直流電源，KM2為制動(dòng)用接觸器。能耗制動(dòng)過程如下：按下停止按鈕SB2，線圈KM1失電，主觸點(diǎn)KM1斷開，電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，互鎖觸點(diǎn)KM1復(fù)位閉合。這時(shí)，線圈KT失電，其斷電延時(shí)斷開觸點(diǎn)仍閉合，則KM2線圈得電，主觸點(diǎn)KM2閉合，電動(dòng)機(jī)定子兩相繞組通入直流電，能耗制動(dòng)開始，經(jīng)過整定的延時(shí)，觸點(diǎn)KT斷開，能耗制動(dòng)結(jié)束。上圖所示是能耗制動(dòng)控制電路，圖中用變壓器T和6.2電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則滿足機(jī)電設(shè)備需求原則設(shè)計(jì)前，需要調(diào)查清楚生產(chǎn)要求，對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作性能，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分的了解。同時(shí)深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，收集資料，尤其是對(duì)同類或相近設(shè)備資料和使用情況的調(diào)查。在此基礎(chǔ)上，和機(jī)械設(shè)計(jì)人員一起經(jīng)過廣泛討論，制訂出該設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書。該任務(wù)書是電氣控制和機(jī)械設(shè)備之間的接口技術(shù)規(guī)范，電氣技術(shù)人員必須依據(jù)該任務(wù)書設(shè)計(jì)電氣控制線路。簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)原則1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用效果良好的電氣控制線路。2)合理安排電氣原理圖中元件的位置，以縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度。6.2電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則滿足機(jī)電設(shè)備需求原則例6-2

電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在操作臺(tái)上，KM位于電氣柜內(nèi)，試比較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：(1)經(jīng)分析，二者控制原理相同。(2)比較兩個(gè)原理圖，其連接線都是6根，總數(shù)是相同的。(3)比較與KM的連接線可知：圖a)有3根線從電氣柜接到操用臺(tái)，而圖b)只需要2根。因此采用圖b)使用導(dǎo)線少。(4)操作臺(tái)和電氣柜連接線少，在電氣線路檢查和排障時(shí)方便。綜上所述，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。提示：控制柜、操作臺(tái)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相互之間的連接線越少越好；同一電器的不同觸點(diǎn)在線路中應(yīng)盡可能具有更多的公共接線！a)控制線路一b)控制線路二例6-2電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在例6-3電氣控制線路圖如下所示，試比較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：(1)經(jīng)分析，二者控制原理相同。(2)圖a)中限位開關(guān)SQ的常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)靠得很近，而在電路中分別接在不同的相上，當(dāng)觸點(diǎn)斷開產(chǎn)生電弧時(shí)，可能在兩觸點(diǎn)間形成飛弧而造成電源短路。圖b)中兩觸點(diǎn)電位相同，就不會(huì)造成電源短路。而且，行程開關(guān)安裝在生產(chǎn)機(jī)械上，接觸器安裝在控制柜內(nèi)。(3)圖a)中用4根長導(dǎo)線連接，而圖b)只需要3根長導(dǎo)線；因此，圖b)可減少導(dǎo)線段數(shù)和縮短導(dǎo)線長度。綜上所述，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。提示：在控制電路中，應(yīng)盡量將所有電氣的聯(lián)鎖觸點(diǎn)接在線圈的左端，線圈的右端直接接電源，這樣，可以減少線路內(nèi)產(chǎn)生虛假回路的可能性，還可以簡(jiǎn)化電氣柜的出線！a)不合理接法

b)合理接法例6-3電氣控制線路圖如下所示，試比較圖a)、b)所示電3)盡量減少電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)器件，盡可能選用相同型號(hào)的電器元件，以減少備用量。4)盡量減少不必要的觸點(diǎn)，簡(jiǎn)化電路。常用的方法有：合并同類觸點(diǎn)、利用轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)（利用具有轉(zhuǎn)換觸頭的中間斷電器，將使用兩對(duì)觸頭合改成使用一對(duì)轉(zhuǎn)換觸頭）、利用邏輯代數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)，以便得到最簡(jiǎn)化的線路。5)節(jié)約電能，延長電器使用壽命例6-4

試分析比較圖中所示兩個(gè)電氣控制線路圖有何不同。解：圖a)中，接觸器KM2得電后，接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT就失去了作用，不必繼續(xù)通電，但它們?nèi)蕴幱趲щ姞顟B(tài)。圖b)則比較合理，在KM2得電后，切斷了KM1和KT的電源，節(jié)約了電能，并延長了該電氣的壽命。因此，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。a)不必要通電b)減少通電3)盡量減少電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)器件，盡可能選用相同型號(hào)的可靠性原則1)選用的電器元件要可靠、牢固、動(dòng)作時(shí)間少、抗干擾性能好。2)正確連接電器的線圈。

3)在控制線路中，采用小容量繼電器的觸點(diǎn)來斷開或接通大容量接觸器的線圈時(shí)，要計(jì)算繼電器觸點(diǎn)斷開或接通容量是否足夠，不夠時(shí)必須加小容量的接觸器或中間繼電器，否則工作不可靠。4)在頻繁操作的可逆線路中，正反向接觸器之間不但要有電氣聯(lián)鎖，而且還要有機(jī)械聯(lián)鎖。5)在線路中應(yīng)盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器元件的現(xiàn)象，以增加線路的可靠性。6)避免發(fā)生觸頭“競(jìng)爭(zhēng)”與“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象。7)防止寄生電路?？煽啃栽瓌t1)選用的電器元件要可靠、牢固、動(dòng)作時(shí)間少、抗干安全性原則在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過流、過載、過壓、失壓、弱磁、超速、極限等。1)短路保護(hù)電動(dòng)機(jī)、電器以及導(dǎo)線的絕緣損壞或電路發(fā)生故障時(shí)，可能造成短路事故。短路電流可能使設(shè)備損壞。因此，一旦發(fā)生短路故障時(shí)，控制電路應(yīng)能迅速切斷電源。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器和斷路器。

2)過流保護(hù)

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，由于各種各樣的原因，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大的電流，從而造成電動(dòng)機(jī)或生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的損壞。因此，為保護(hù)電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，在這種情況下，有必要設(shè)置過電流保護(hù)。安全性原則在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)采用過電流繼電器KI實(shí)現(xiàn)的過電流保護(hù)電路如右圖所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，時(shí)間繼電器KT延時(shí)斷開的常閉觸頭還未斷開，故過電流繼電器KI的過電流線圈不接入電路，盡管此時(shí)起動(dòng)電流很大，過電流保護(hù)仍不動(dòng)作。當(dāng)起動(dòng)結(jié)束，KT的常閉觸頭經(jīng)過延時(shí)已斷開，將過電流線圈接入電路，過電流繼電器開始起保護(hù)作用，當(dāng)電流達(dá)到整定值時(shí)，過電流繼電器動(dòng)作，其常閉觸頭斷開，切斷控制電路電源，接觸器斷開電動(dòng)機(jī)的電源而起到保護(hù)作用。

采用過電流繼電器KI實(shí)現(xiàn)的過電流保護(hù)電路如3)過載保護(hù)電動(dòng)機(jī)長期超載運(yùn)行，其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應(yīng)設(shè)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。這種保護(hù)多采用熱繼電器作為保護(hù)元件，同時(shí)裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。4)失壓保護(hù)在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，如果電源電壓消失，電動(dòng)機(jī)則停轉(zhuǎn)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)，則可能造成設(shè)備損壞甚至人身傷亡事故。防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)稱為失壓保護(hù)。

5)極限保護(hù)某些直線運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械常設(shè)極限保護(hù)，是由行程開關(guān)的常閉觸頭來實(shí)現(xiàn)的。如龍門刨床的刨臺(tái)，設(shè)有前、后極限保護(hù)；礦井提升機(jī)，設(shè)上、下極限保護(hù)。其他保護(hù)，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的不同要求，可設(shè)有溫度、水位、壓力等保護(hù)環(huán)節(jié)。3)過載保護(hù)使用方便原則電氣設(shè)備應(yīng)力求維修方便，使用安全。電器元件應(yīng)留有備用觸頭，必要時(shí)應(yīng)留有備用電器元件，以便檢修、調(diào)整改接線路；應(yīng)設(shè)置隔離電器，以免帶電檢修?？刂茩C(jī)構(gòu)應(yīng)操作簡(jiǎn)單、方便，能方便地由一種控制形式轉(zhuǎn)換為另一種控制形式，例如由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換到自動(dòng)控制。使用方便原則電氣設(shè)備應(yīng)力求維修方便，使用安6.3電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路通常有兩種設(shè)計(jì)方法，一種是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，另一種是邏輯設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在具體的設(shè)計(jì)過程中常有兩種做法：第一種是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過程，將現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)集聚起來加以補(bǔ)充修改，綜合成所需的控制線路。第二種在找不到現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過程自行設(shè)計(jì)，邊分析邊畫圖，將輸入的主令信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號(hào)。隨時(shí)增減電器元件和觸頭，以滿足所給定的工作條件。主要特點(diǎn)1)無固定的設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)模式，靈活性很大，主要靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行；2)設(shè)計(jì)方法比較簡(jiǎn)單，但要求設(shè)計(jì)人員必須熟悉大量的控制線路基本環(huán)節(jié)，掌握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中往往還要經(jīng)過多次反復(fù)修改、試驗(yàn)才能使線路符合設(shè)計(jì)的要求。6.3電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路通基本步驟電氣控制線路設(shè)計(jì)包括主電路、控制電路和輔助電路等的設(shè)計(jì)。1)主電路設(shè)計(jì)。主要考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)等。2)控制電路設(shè)計(jì)。主要考慮如何滿足電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)功能及生產(chǎn)工藝要求，包括實(shí)現(xiàn)加工過程手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)的控制等。3)聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。主要考慮如何完善整個(gè)控制電路的設(shè)計(jì)，包括短路、過載、零壓、聯(lián)鎖、照明、信號(hào)、充電測(cè)試等各種保護(hù)環(huán)節(jié)。4)反復(fù)審核電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。在條件允許的情況下，進(jìn)行模擬試驗(yàn)，直至電路動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，并逐步完善整個(gè)電氣控制電路的設(shè)計(jì)。基本步驟電氣控制線路設(shè)計(jì)包括主電路、控制電路和輔助電路等的設(shè)邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)的基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為最簡(jiǎn)單的邏輯表達(dá)式，并依該表達(dá)式畫出電氣控制線路圖，最后再進(jìn)一步檢查和完善，以獲得既滿足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理的最佳設(shè)計(jì)方案。主要特點(diǎn)1)所用元件少，各元件能充分發(fā)揮作用，能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。2)當(dāng)給定條件變化時(shí)，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計(jì)復(fù)雜線路時(shí)優(yōu)點(diǎn)明顯。3)各種控制元件的關(guān)系一目了然，不會(huì)遺漏和讀錯(cuò)。邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數(shù)描述低壓電器，對(duì)低壓電器元件工作狀態(tài)的邏輯表達(dá)作如下規(guī)定：1)用KA、KM、SQ和SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)和按鈕的動(dòng)合(常開)觸頭；用、、和分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)和按鈕的動(dòng)斷(常閉)觸頭；2)電路中電器元件的受激狀態(tài)為“1”狀態(tài)；原始狀態(tài)(未受激狀態(tài))為“0”狀態(tài)。對(duì)于繼電器、接觸器、電磁鐵、電磁閥、電磁離合器等元件的線圈，得電狀態(tài)為“1”，失電狀態(tài)為“0”。對(duì)于接鍵、行程開關(guān)等元件，壓下狀態(tài)為“1”，復(fù)位狀態(tài)為“0”3)對(duì)于其它低壓電器元件，設(shè)計(jì)者也可仿照此方法做出規(guī)定。從上述規(guī)定可知：元件線圈的狀態(tài)取值與其動(dòng)合觸頭的取值相同，和動(dòng)斷觸頭取值相反。低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數(shù)描述低壓電器，對(duì)低壓電器元基本邏輯關(guān)系基本邏輯關(guān)系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或電路b)邏輯與電路c)邏輯非電路

觸頭并聯(lián)觸頭串聯(lián)動(dòng)斷觸頭

KM=KA1+KA2KM=KA1KA2KM=只要觸頭KA1和KA2中有一個(gè)閉合時(shí)，線圈KM就通電。只有觸頭KA1和KA2同時(shí)閉合時(shí)，線圈KM通電。觸頭KA1不動(dòng)作，則線圈KM通電。表達(dá)式含義基本邏輯關(guān)系基本邏輯關(guān)系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或三相異步電動(dòng)機(jī)典型控制電路邏輯代數(shù)表達(dá)式1.三相異步電動(dòng)機(jī)起、停電氣控制線路如圖6-2所示，試寫出其邏輯表達(dá)式。解：說明：動(dòng)合觸頭并聯(lián)為邏輯或，串聯(lián)為邏輯與。2.三相異步電動(dòng)機(jī)可逆控制線路如圖6-4b)所示，試寫出其邏輯表達(dá)式。解：KM1=(SB2+KM1)

KM2=(SB3+KM2)KM1思考題：試寫出如圖6-4c)所示具有電氣和按鍵雙重互鎖控制電路的邏輯表達(dá)式。三相異步電動(dòng)機(jī)典型控制電路邏輯代數(shù)表達(dá)式1.三相異步電動(dòng)機(jī)起邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)中常用的基本公式和運(yùn)算規(guī)律如表6-1所示。邏輯設(shè)計(jì)法的基本步驟邏輯電路有兩種基本類型：組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及組合順序有關(guān)，其設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，下面主要介紹組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法。組合邏輯電路其執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時(shí)刻控制元件的狀態(tài)相關(guān)，輸入和輸出呈單向關(guān)系，即輸出量對(duì)輸入量無影響。(1)根據(jù)工藝要求，確定邏輯變量；

(2)列出控制元件和執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)表，以滿足控制要求；

(3)寫出執(zhí)行元件的表達(dá)式；(4)簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式；(5)根據(jù)簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)關(guān)系式，繪制控制電路。邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)中常用的基本公式和運(yùn)算規(guī)律如表6-6.4基本電氣控制線路常用電氣圖形和文字符號(hào)1.電氣控制圖電氣控制線路是由導(dǎo)線將電機(jī)、低壓電器、儀表等元件按一定要求和方法連接起來以實(shí)現(xiàn)某種功能的電氣線路。在進(jìn)行電氣控制線路的設(shè)計(jì)時(shí)，為了表達(dá)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理，便于進(jìn)行電器元件的安裝、調(diào)整、使用和維修，應(yīng)本著簡(jiǎn)明易懂的原則，使用統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制電氣控制線路圖。2.電氣圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào)電氣圖形符號(hào)是電氣技術(shù)領(lǐng)域必不可少的工程語言，只有正確識(shí)別和使用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)，才能閱讀電氣圖和繪制符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的電氣圖。常用的電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)如表6-3所示。6.4基本電氣控制線路常用電氣圖形和文字符號(hào)1.電氣控制圖一般在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：1.主電路用粗實(shí)線繪制在圖面的左側(cè)，其中電源電路用水平線繪制，受電動(dòng)力設(shè)備(電動(dòng)機(jī))及其保護(hù)電器支路應(yīng)垂直于電源電路畫出。輔助電路用細(xì)實(shí)線繪制在圖面的右側(cè)，應(yīng)垂直地繪制于兩條水平電源線之間，耗能元件(如線圈、電磁鐵、信號(hào)燈)的一端應(yīng)直接連接在接地的水平電源線上，控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間。2.無論主電路還是輔助電路，各元件一般應(yīng)按動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列。3.各電器元件和部件在電氣原理圖中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排，同一電器元件的各個(gè)部件(如線圈和觸頭)可以不畫在一起，但需要用同一文字符號(hào)標(biāo)明。多個(gè)同一種類的電器元件，可在文字符號(hào)后面加上數(shù)字序號(hào)下標(biāo)，如SB1、SB2等。4.所有電器元件的觸頭按沒有通電和沒有外力作用時(shí)的開閉狀態(tài)繪出。對(duì)按鈕、行程開關(guān)類電器，是指沒有受到外力作用時(shí)的觸頭狀態(tài)；對(duì)繼電器、接觸器等，是指線圈沒有通電時(shí)的觸頭狀態(tài)。電氣控制線路的繪制原則一般在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：電氣控制線路的繪制原則5.主電路標(biāo)號(hào)由文字符號(hào)和數(shù)字組成。文字符號(hào)用以標(biāo)明主電路中元件或線路的主要特征，數(shù)字標(biāo)號(hào)用以區(qū)別電路不同線段。6.輔助電路中連接在一點(diǎn)上的所有導(dǎo)線具有同一電位而標(biāo)注相同的線號(hào)；線圈、指示燈等以上線號(hào)標(biāo)奇數(shù)，線圈、指示燈等以下線號(hào)標(biāo)偶數(shù)。7.原理圖上盡可能減少線條和避免線條交叉。原理圖中有直接連接的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，用實(shí)心圓點(diǎn)表示；可拆除或測(cè)試點(diǎn)用空心圓點(diǎn)表示；無直接電連接的交叉點(diǎn)則不畫圓點(diǎn)。根據(jù)圖面布置的需要，可以將如表6-3所示圖形符號(hào)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°繪制。8.對(duì)非電氣控制和人工操作的電器，必須在原理圖上用相應(yīng)的圖形符號(hào)表示其操作方法及工作狀態(tài)。對(duì)同一機(jī)構(gòu)操作的所有觸頭，應(yīng)用機(jī)械連桿表示其聯(lián)動(dòng)關(guān)系。各個(gè)觸頭的運(yùn)動(dòng)方向和狀態(tài)，必須與操作件的動(dòng)作方向和位置協(xié)調(diào)一致。9.對(duì)與電氣控制有關(guān)的機(jī)、液、氣等裝置，應(yīng)用符號(hào)繪制出簡(jiǎn)圖，以表示其關(guān)系。5.主電路標(biāo)號(hào)由文字符號(hào)和數(shù)字組成。文字符號(hào)用以標(biāo)明主電路電氣接線圖的繪制根據(jù)電氣原理圖和各電氣控制裝置的電器布置圖可以繪制電氣接線圖。繪制電氣接線圖應(yīng)遵循以下原則：1.接線圖的繪制應(yīng)符合GB6988-1986《電器制圖、接線圖和接線表》的規(guī)定。2.電氣接線圖一律采用細(xì)實(shí)線控制。3.各電器元件用規(guī)定的圖形符號(hào)繪制，同一電器元件的各部件必須畫在一起。各電器元件在圖中的位置，應(yīng)與實(shí)際安裝位置一致。4.各電器元件的文字符號(hào)及端子排的編號(hào)應(yīng)與原理圖一致，并按原理圖的接線進(jìn)行連接。5.走向相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。6.畫連接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的規(guī)格、型號(hào)、根數(shù)和穿線管的尺寸。電氣接線圖的繪制根據(jù)電氣原理圖和各電氣控制裝7.要清楚表示出接線關(guān)系和接線走向。目前接線圖中表示接線關(guān)系的畫法有兩種：1)直接接線法：直接畫出兩個(gè)元件之間的連線。適用于簡(jiǎn)單的電氣系統(tǒng)，電器元件少，接線關(guān)系不復(fù)雜的情況。2)間接標(biāo)注接線法：接線關(guān)系采用符號(hào)標(biāo)注，不直接畫出兩元件之間的連線。適用于復(fù)雜的電氣系統(tǒng)，電器元件多，接線關(guān)系比較復(fù)雜的情況。8.不在同一控制柜或配電屏上的電器元件的電氣連線，除大線外，必須經(jīng)過端子排。接線圖中各元件的出線應(yīng)用箭頭表明。9.端子排的排列要清楚，便于查找?？砂淳€號(hào)數(shù)字大小順序排列，或按動(dòng)力線、交流控制線、直流控制線分類后，再按線號(hào)順序排列。7.要清楚表示出接線關(guān)系和接線走向。目前接線圖中表示接線關(guān)6.5車床電氣控制系統(tǒng)本節(jié)以C650型臥式車床為例來學(xué)習(xí)與分析機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，首先應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備本身的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行情況、加工工藝要求和電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求等有一定的了解，做到熟悉控制對(duì)象，明確其控制要求，了解機(jī)械操作手柄與電器開關(guān)元件的關(guān)系，了解機(jī)床在開動(dòng)前后各電器開關(guān)元件觸頭狀態(tài)的變化情況，了解機(jī)床液壓系統(tǒng)與電氣控制的關(guān)系等。分析控制電路時(shí)，“從主(電路)著眼，從控(制電路)入手”，由“主”至“控”采用“順藤摸瓜”的辦法。普通車床是應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，主要用于車削外圓、內(nèi)圓、端面螺紋和定型表面，也可用鉆頭、絞刀、鏜刀等進(jìn)行加工。下面以C650型臥式車床為例進(jìn)行分析。6.5車床電氣控制系統(tǒng)本節(jié)以C650型臥式車結(jié)構(gòu)和工作要求C650型臥式車床屬中型車床。加T工件回轉(zhuǎn)半徑最大可達(dá)1020mm，長度可達(dá)3000mm。其結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要由床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。1.進(jìn)給箱；2.掛輪箱；3.主軸變速箱；4.溜板與刀架；5.溜板箱；6.尾架；7.光桿；8絲桿；9.床身車床的切削加工包括主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)三部分。進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具的溫度高，需要冷卻液冷卻。為此，C650型臥式車床備有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)冷卻泵，實(shí)現(xiàn)刀具的冷卻。結(jié)構(gòu)和工作要求C650型臥式車床屬中型車床控制要求從車削加工工藝要求出發(fā)，對(duì)各電動(dòng)機(jī)的控制要求是：1)M1為主軸正、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。完成主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。并通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；2)M2為冷卻泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，提供冷卻液；3)M3為拖動(dòng)刀架快速移動(dòng)的快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，為實(shí)現(xiàn)快速停車，一般采用機(jī)械制動(dòng)或電氣反接制動(dòng)；4)有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。電氣控制線路1)主軸電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制2)M1的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停車控制3)M1的反接制動(dòng)控制4)刀架快速移動(dòng)控制5)冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制6)主軸電動(dòng)機(jī)負(fù)載檢測(cè)及保護(hù)環(huán)節(jié)控制要求從車削加工工藝要求出發(fā)，對(duì)各電動(dòng)機(jī)的控制要求是：電氣ThankYou!ThankYou!電氣控制系統(tǒng)課件內(nèi)容要點(diǎn):三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制電路電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路的繪制車床電氣控制系統(tǒng)目的與要求:了解三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制電路熟悉電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則掌握電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法掌握電氣控制線路的繪制了解車床電氣控制系統(tǒng)內(nèi)容要點(diǎn):目的與要求:6.1三相異步電動(dòng)機(jī)常用典型控制電路

一個(gè)復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)通常是在典型控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改、完善和綜合完成的。繼電器-接觸器控制是電氣控制系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的控制方式，而本節(jié)內(nèi)容是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的重點(diǎn)和基礎(chǔ)，應(yīng)熟練掌握。三相異步電動(dòng)機(jī)常用典型控制電路異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制6.1三相異步電動(dòng)機(jī)常用典型控制電路一個(gè)復(fù)雜異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制1.點(diǎn)動(dòng)控制右圖為三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制電路，點(diǎn)動(dòng)控制的工作原理是：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下起動(dòng)按鈕SB，交流接觸器KM線圈通電，其常開主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)通電起動(dòng)運(yùn)行；松開按鈕，KM線圈失電，主觸頭斷開復(fù)位，電動(dòng)機(jī)M斷電停車，實(shí)現(xiàn)了一點(diǎn)就動(dòng)，松手就停的控制過程。異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制1.點(diǎn)動(dòng)控制右圖為三相例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據(jù)設(shè)備需求，所選用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：額定功率，額定電壓,額定電流，試選取電路中其它各種電器的型號(hào)。解：由題可知電動(dòng)機(jī)的額定電流為5.85A。由圖可知，需要選擇接觸器、刀開關(guān)、熔斷器和熱繼電器的型號(hào)。下面根據(jù)額定電流來選擇圖6-1中所需器件的型號(hào)。1)接觸器KM型號(hào)的選擇：(1)根據(jù)接觸器控制的負(fù)載性質(zhì)，選擇交流接觸器；(2)電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V，故接觸器主觸頭額定電壓選為AC380V(3)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流約為額定電流的6倍，電動(dòng)機(jī)額定電流約為6A，故接觸器額定電流等級(jí)選擇40A；故可以選擇型號(hào)為CJ10-40的交流接觸器。

2)刀開關(guān)QS的選擇：(1)首先確定選擇單投刀開關(guān)HD系列；

(2)額定電流為40A，大多數(shù)HD系列的刀開關(guān)額定電流達(dá)到100A，滿足要求；(3)確定帶有中央手柄(11)；(4)三級(jí)(3)，帶有滅弧罩(1)；故可以選擇型號(hào)為HD11-100/31的刀開關(guān)。例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據(jù)設(shè)備需求，所選用異

3)熔斷器FU1的選擇：(1)電動(dòng)機(jī)功率為2.2KW，容量不大，故可選用RL系列熔斷器，用于過載及短路保護(hù)；(2)考慮到本題中單臺(tái)電動(dòng)機(jī)長期工作，根據(jù)計(jì)算出熔體額定電流應(yīng)大于9~15A，而由于起動(dòng)電流的存在，故熔體額定電流取20A；綜上分析：選擇型號(hào)為RL1-60的熔斷器，其熔斷器額定電流為60A，可滿足要求。4)熔斷器FU2的選擇：(1)考慮到控制電路中的電流較小，可以選用RC1A系列熔斷器；(2)控制電路中的電流較小，可選用RC1A-5(熔體額定電流2A)型號(hào)的熔斷器；5)熱繼電器FR的選擇:本題中，電動(dòng)機(jī)長期工作，一般可選用熱繼電器的額定電流大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，選擇20A，可忽略起動(dòng)瞬時(shí)電流的影響，其熱元件額定電流選擇7.2A即可。故可選擇型號(hào)為JR26-20/3D的熱繼電器。3)熔斷器FU1的選擇：2.直接起停控制所謂直接起?？刂疲褪且蟀聪缕饎?dòng)控制按鈕后，電動(dòng)機(jī)單方向持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，要使電機(jī)停車，按下停止按鈕即可。為了保護(hù)線路和電氣設(shè)備，原理圖中還應(yīng)考慮各種異常情況下的保護(hù)措施。右圖所示為單向直接起?？刂齐娐罚瑘D中在起動(dòng)按鈕SB1的下方并聯(lián)了一個(gè)交流接觸器KM的常開輔助觸點(diǎn)，以保證起動(dòng)后KM線圈持續(xù)帶電，電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種作用稱為自鎖，SB1下方的KM常開輔助觸點(diǎn)因而稱為自鎖觸點(diǎn)。要使電機(jī)停車，按下停止按鈕SB2即可。思考：1.什么是自鎖？2.試對(duì)下圖的電氣控制線路進(jìn)行修改，使其具有點(diǎn)動(dòng)、起動(dòng)和停止功能。2.直接起停控制所謂直接起?？刂?，就是要求按3.多地點(diǎn)控制在實(shí)際生活和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，通常需要在兩地或兩地以上的地點(diǎn)進(jìn)行控制操作。例如自動(dòng)電梯就需要多點(diǎn)控制，在梯廂內(nèi)能在里面控制；在任意一層的樓道上也能控制，因此，需要多組按鈕控制。而且，這多組按鈕的連接原則必須是各地點(diǎn)起動(dòng)按鈕的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，各停車按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。右所示是實(shí)現(xiàn)兩地控制的線路，根據(jù)這一原則可推廣于更多地點(diǎn)的控制。3.多地點(diǎn)控制在實(shí)際生活和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，通常需4.聯(lián)鎖控制三相異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制線路如下圖所示4.聯(lián)鎖控制三相異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制線路如下圖所示生產(chǎn)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線由許多運(yùn)動(dòng)部件組成，不同運(yùn)動(dòng)部件之間有聯(lián)系又互相制約。例如，機(jī)械加工車床的主軸必須在油泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并使齒輪箱有充分的潤滑油后才能啟動(dòng)等。這種互相聯(lián)系而又互相制約的控制稱為聯(lián)鎖。例如，機(jī)械加工車床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，需要油泵先啟動(dòng)，給齒輪箱供油潤滑。為保證潤滑泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)才起動(dòng)，對(duì)控制線路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。在圖（b)中，是將油泵電動(dòng)機(jī)接觸器KM1的常開觸頭串入主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KM2的線圈電路中實(shí)現(xiàn)的，只有當(dāng)KM1先啟動(dòng)，KM2才能啟動(dòng)。在（c)所示的接法中，可以省去KM1的常開觸頭，使線路得到簡(jiǎn)化。類似的工藝過程在許多其它生產(chǎn)設(shè)備上同樣存在，這是一個(gè)典型的聯(lián)鎖控制線路。生產(chǎn)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線由許多運(yùn)動(dòng)部件組成，不同

5.正、反轉(zhuǎn)控制5.正、反轉(zhuǎn)控制機(jī)械設(shè)備左右、前后、上下的移動(dòng)，均涉及電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要使三相異步電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，只需將接入的三相電源的任意兩根相線對(duì)調(diào)位置即可。因此，需要有兩個(gè)交流接觸器KM1、KM2，分別控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，如圖6-5a)所示主電路。顯然，KM1、KM2這兩組主觸點(diǎn)不能同時(shí)閉合，否則會(huì)造成主電路電源短路。也就是要求KM1、KM2這兩個(gè)接觸器不能同時(shí)得電，在任意時(shí)刻都只能有一個(gè)接觸器線圈帶電，這種功能稱為互鎖功能。在直接起?？刂齐娐返幕A(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得到如圖6-5b)所示的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電氣原理圖。電氣互鎖規(guī)律：為了使兩接觸器不能同時(shí)工作，只需將兩接觸器的常閉觸點(diǎn)互相串入對(duì)方的線圈電路中即可。圖中在KM1線圈回路中串入了KM2的常閉輔助觸點(diǎn)，在KM2線圈回路中串入了KM1的常閉輔助觸點(diǎn)，這兩個(gè)常閉觸點(diǎn)起互鎖作用。圖6-5b)所示控制電路有一缺陷，就是當(dāng)KM1線圈得電，電機(jī)處于正轉(zhuǎn)過程中，要切換到反轉(zhuǎn)即KM2線圈得電，必須首先按下停止按鈕SB使KM1線圈斷電使其觸點(diǎn)復(fù)位，然后再按反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2，KM2線圈得電，電機(jī)才能反轉(zhuǎn)，帶來操作上的不方便。為了直接切換，控制電路中除了有電氣互鎖外，還需加按鈕互鎖，得控制電路如圖6-5c)所示。機(jī)械設(shè)備左右、前后、上下的移動(dòng)，均涉及電動(dòng)6.行程控制在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，添加行程開關(guān)及時(shí)間繼電器可構(gòu)成自動(dòng)循環(huán)控制電路，如右圖所示。6.行程控制在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，添加電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1得電，主觸點(diǎn)KM1閉合，接通電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架運(yùn)行到碰到行程開關(guān)SQ2時(shí)，SQ2常閉觸頭斷開，KM1線圈失電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)接通時(shí)間繼電器，延時(shí)時(shí)間到后，KT常開觸點(diǎn)閉合，線圈KM2得電，接通反轉(zhuǎn)線路電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架退回直到碰到行程開關(guān)SQ1，SQ1常閉觸頭斷開，電機(jī)停止運(yùn)行。思考題：試在上圖所示線路中加入適當(dāng)?shù)碾娖髟蛊錁?gòu)成全自動(dòng)往返線路。電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制通常三相異步電動(dòng)機(jī)定子的起動(dòng)電流是其額定電流的5~7倍。由于起動(dòng)電流較大，將使供電線路電壓下降，影響線路的正常工作，因此，對(duì)于中、大功率電動(dòng)機(jī)而言，必須降壓起動(dòng)。1.

Y-降壓起動(dòng)控制降壓起動(dòng)原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時(shí)得電，主觸點(diǎn)KM1、KM2閉合，接通電動(dòng)機(jī)，在Y形連接下降壓起動(dòng)。經(jīng)過整定的延時(shí)，KT常閉觸點(diǎn)斷開，線圈KM2失電，主觸點(diǎn)KM2斷開，解除電動(dòng)機(jī)Y形連接，KM2輔助互鎖觸點(diǎn)復(fù)位閉合，KT常開觸點(diǎn)閉合，線圈KM3得電，主觸點(diǎn)KM3閉合，電動(dòng)機(jī)換接成形全壓運(yùn)行。線圈KM3得電后，其輔助常閉觸點(diǎn)斷開，KT線圈即失電，避免時(shí)間繼電器長期帶電。異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制通常三相異步電動(dòng)機(jī)定子上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產(chǎn)生電弧。為了保證Y-換接是在斷電條件下進(jìn)行，可采用如右圖所示控制電路。首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時(shí)得電，KM3線圈斷電，經(jīng)過延時(shí)KM1線圈首先斷電，KM3通電，KM2斷電，切換完畢后KM1再通電，電動(dòng)機(jī)在連接下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本線路的特點(diǎn)是在接觸器KM1斷電的情況下進(jìn)行Y-換接；接觸器KM2的常開主觸點(diǎn)在無電下斷開，不發(fā)生電弧，可延長使用壽命。上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產(chǎn)2.自耦降壓起動(dòng)控制對(duì)于正常工作是Y形接法的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，就不能采用Y-降壓起動(dòng)，而只能采用定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)或定子串電阻降壓起動(dòng)。自耦降壓起動(dòng)控制線路如下圖所示。2.自耦降壓起動(dòng)控制對(duì)于正常工作是Y形接法的三上圖的控制電路中，要起動(dòng)電機(jī)，首先合上刀開關(guān)QS，然后按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1與時(shí)間繼電器KT線圈同時(shí)得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，主電路電源經(jīng)自耦變壓器接至電動(dòng)機(jī)定子繞組，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)。同時(shí)，KM1輔助觸點(diǎn)閉合，自鎖。當(dāng)時(shí)間繼電器KT到達(dá)延時(shí)值，其常閉延時(shí)觸點(diǎn)斷開，KM1線圈失電，主、輔常開觸點(diǎn)均斷開復(fù)位，主電路中的自耦變壓器切除并解除自鎖；而后，KM1常閉觸點(diǎn)復(fù)位，KT常開延時(shí)觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)全壓正常運(yùn)行；KM2輔助觸點(diǎn)閉合并自鎖；KM2線圈得電，兩個(gè)常閉輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，KT線圈即失電，切除時(shí)間繼電器，并互鎖KM1線圈。上圖的控制電路中，要起動(dòng)電機(jī)，首先合上刀開思考：定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路如下圖所示，試分析其工作原理。思考：定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路如下圖所示，試分析其工作原理異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制在生產(chǎn)過程中，有很多生產(chǎn)機(jī)械都要求能迅速停止和準(zhǔn)確定位。這就要求對(duì)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的制動(dòng)，即三相異步電動(dòng)機(jī)在脫離電源后，應(yīng)立即停車，從而滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。1.反接制動(dòng)控制其實(shí)質(zhì)是改變電動(dòng)機(jī)定子繞組中三相電源的相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而使電機(jī)盡快停車。由于反接制動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，電流較大，為了減小制動(dòng)電流，常在定子回路中串入降壓電阻R以減小制動(dòng)電流。反接制動(dòng)采用速度繼電器，按轉(zhuǎn)速原則進(jìn)行控制。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，首先合上刀開關(guān)，按下起動(dòng)按鈕SB1，KM1線圈通電，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。停車時(shí)，按下復(fù)合按鈕SB2，此時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，速度繼電器KS常開觸點(diǎn)仍處于閉合狀態(tài)，于是接通KM2線圈，主電路電源交換相序，制動(dòng)開始，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速則迅速下降。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于100r／min時(shí)，速度繼電器釋放，其常開觸點(diǎn)KS斷開，反接制動(dòng)結(jié)束。異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制在生產(chǎn)過程中，有很多生反接制動(dòng)控制電路反接制動(dòng)2.能耗制動(dòng)控制

能耗制動(dòng)是在三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)停車切斷三相電源的同時(shí)，給定子繞組通入直流電，從而產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，再切除直流電源。這種制動(dòng)方法實(shí)質(zhì)上是把轉(zhuǎn)子原來儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并消耗在轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，所以稱為能耗制動(dòng)。2.能耗制動(dòng)控制能耗制動(dòng)是在三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)上圖所示是能耗制動(dòng)控制電路，圖中用變壓器T和整流器V為制動(dòng)提供直流電源，KM2為制動(dòng)用接觸器。能耗制動(dòng)過程如下：按下停止按鈕SB2，線圈KM1失電，主觸點(diǎn)KM1斷開，電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，互鎖觸點(diǎn)KM1復(fù)位閉合。這時(shí)，線圈KT失電，其斷電延時(shí)斷開觸點(diǎn)仍閉合，則KM2線圈得電，主觸點(diǎn)KM2閉合，電動(dòng)機(jī)定子兩相繞組通入直流電，能耗制動(dòng)開始，經(jīng)過整定的延時(shí)，觸點(diǎn)KT斷開，能耗制動(dòng)結(jié)束。上圖所示是能耗制動(dòng)控制電路，圖中用變壓器T和6.2電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則滿足機(jī)電設(shè)備需求原則設(shè)計(jì)前，需要調(diào)查清楚生產(chǎn)要求，對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作性能，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分的了解。同時(shí)深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，收集資料，尤其是對(duì)同類或相近設(shè)備資料和使用情況的調(diào)查。在此基礎(chǔ)上，和機(jī)械設(shè)計(jì)人員一起經(jīng)過廣泛討論，制訂出該設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書。該任務(wù)書是電氣控制和機(jī)械設(shè)備之間的接口技術(shù)規(guī)范，電氣技術(shù)人員必須依據(jù)該任務(wù)書設(shè)計(jì)電氣控制線路。簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)原則1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用效果良好的電氣控制線路。2)合理安排電氣原理圖中元件的位置，以縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度。6.2電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則滿足機(jī)電設(shè)備需求原則例6-2

電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在操作臺(tái)上，KM位于電氣柜內(nèi)，試比較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：(1)經(jīng)分析，二者控制原理相同。(2)比較兩個(gè)原理圖，其連接線都是6根，總數(shù)是相同的。(3)比較與KM的連接線可知：圖a)有3根線從電氣柜接到操用臺(tái)，而圖b)只需要2根。因此采用圖b)使用導(dǎo)線少。(4)操作臺(tái)和電氣柜連接線少，在電氣線路檢查和排障時(shí)方便。綜上所述，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。提示：控制柜、操作臺(tái)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相互之間的連接線越少越好；同一電器的不同觸點(diǎn)在線路中應(yīng)盡可能具有更多的公共接線！a)控制線路一b)控制線路二例6-2電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在例6-3電氣控制線路圖如下所示，試比較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：(1)經(jīng)分析，二者控制原理相同。(2)圖a)中限位開關(guān)SQ的常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)靠得很近，而在電路中分別接在不同的相上，當(dāng)觸點(diǎn)斷開產(chǎn)生電弧時(shí)，可能在兩觸點(diǎn)間形成飛弧而造成電源短路。圖b)中兩觸點(diǎn)電位相同，就不會(huì)造成電源短路。而且，行程開關(guān)安裝在生產(chǎn)機(jī)械上，接觸器安裝在控制柜內(nèi)。(3)圖a)中用4根長導(dǎo)線連接，而圖b)只需要3根長導(dǎo)線；因此，圖b)可減少導(dǎo)線段數(shù)和縮短導(dǎo)線長度。綜上所述，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。提示：在控制電路中，應(yīng)盡量將所有電氣的聯(lián)鎖觸點(diǎn)接在線圈的左端，線圈的右端直接接電源，這樣，可以減少線路內(nèi)產(chǎn)生虛假回路的可能性，還可以簡(jiǎn)化電氣柜的出線！a)不合理接法

b)合理接法例6-3電氣控制線路圖如下所示，試比較圖a)、b)所示電3)盡量減少電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)器件，盡可能選用相同型號(hào)的電器元件，以減少備用量。4)盡量減少不必要的觸點(diǎn)，簡(jiǎn)化電路。常用的方法有：合并同類觸點(diǎn)、利用轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)（利用具有轉(zhuǎn)換觸頭的中間斷電器，將使用兩對(duì)觸頭合改成使用一對(duì)轉(zhuǎn)換觸頭）、利用邏輯代數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)，以便得到最簡(jiǎn)化的線路。5)節(jié)約電能，延長電器使用壽命例6-4

試分析比較圖中所示兩個(gè)電氣控制線路圖有何不同。解：圖a)中，接觸器KM2得電后，接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT就失去了作用，不必繼續(xù)通電，但它們?nèi)蕴幱趲щ姞顟B(tài)。圖b)則比較合理，在KM2得電后，切斷了KM1和KT的電源，節(jié)約了電能，并延長了該電氣的壽命。因此，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。a)不必要通電b)減少通電3)盡量減少電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)器件，盡可能選用相同型號(hào)的可靠性原則1)選用的電器元件要可靠、牢固、動(dòng)作時(shí)間少、抗干擾性能好。2)正確連接電器的線圈。

3)在控制線路中，采用小容量繼電器的觸點(diǎn)來斷開或接通大容量接觸器的線圈時(shí)，要計(jì)算繼電器觸點(diǎn)斷開或接通容量是否足夠，不夠時(shí)必須加小容量的接觸器或中間繼電器，否則工作不可靠。4)在頻繁操作的可逆線路中，正反向接觸器之間不但要有電氣聯(lián)鎖，而且還要有機(jī)械聯(lián)鎖。5)在線路中應(yīng)盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器元件的現(xiàn)象，以增加線路的可靠性。6)避免發(fā)生觸頭“競(jìng)爭(zhēng)”與“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象。7)防止寄生電路。可靠性原則1)選用的電器元件要可靠、牢固、動(dòng)作時(shí)間少、抗干安全性原則在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過流、過載、過壓、失壓、弱磁、超速、極限等。1)短路保護(hù)電動(dòng)機(jī)、電器以及導(dǎo)線的絕緣損壞或電路發(fā)生故障時(shí)，可能造成短路事故。短路電流可能使設(shè)備損壞。因此，一旦發(fā)生短路故障時(shí)，控制電路應(yīng)能迅速切斷電源。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器和斷路器。

2)過流保護(hù)

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，由于各種各樣的原因，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大的電流，從而造成電動(dòng)機(jī)或生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的損壞。因此，為保護(hù)電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，在這種情況下，有必要設(shè)置過電流保護(hù)。安全性原則在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)采用過電流繼電器KI實(shí)現(xiàn)的過電流保護(hù)電路如右圖所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，時(shí)間繼電器KT延時(shí)斷開的常閉觸頭還未斷開，故過電流繼電器KI的過電流線圈不接入電路，盡管此時(shí)起動(dòng)電流很大，過電流保護(hù)仍不動(dòng)作。當(dāng)起動(dòng)結(jié)束，KT的常閉觸頭經(jīng)過延時(shí)已斷開，將過電流線圈接入電路，過電流繼電器開始起保護(hù)作用，當(dāng)電流達(dá)到整定值時(shí)，過電流繼電器動(dòng)作，其常閉觸頭斷開，切斷控制電路電源，接觸器斷開電動(dòng)機(jī)的電源而起到保護(hù)作用。

采用過電流繼電器KI實(shí)現(xiàn)的過電流保護(hù)電路如3)過載保護(hù)電動(dòng)機(jī)長期超載運(yùn)行，其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應(yīng)設(shè)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。這種保護(hù)多采用熱繼電器作為保護(hù)元件，同時(shí)裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。4)失壓保護(hù)在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，如果電源電壓消失，電動(dòng)機(jī)則停轉(zhuǎn)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)，則可能造成設(shè)備損壞甚至人身傷亡事故。防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)稱為失壓保護(hù)。

5)極限保護(hù)某些直線運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械常設(shè)極限保護(hù)，是由行程開關(guān)的常閉觸頭來實(shí)現(xiàn)的。如龍門刨床的刨臺(tái)，設(shè)有前、后極限保護(hù)；礦井提升機(jī)，設(shè)上、下極限保護(hù)。其他保護(hù)，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的不同要求，可設(shè)有溫度、水位、壓力等保護(hù)環(huán)節(jié)。3)過載保護(hù)使用方便原則電氣設(shè)備應(yīng)力求維修方便，使用安全。電器元件應(yīng)留有備用觸頭，必要時(shí)應(yīng)留有備用電器元件，以便檢修、調(diào)整改接線路；應(yīng)設(shè)置隔離電器，以免帶電檢修?？刂茩C(jī)構(gòu)應(yīng)操作簡(jiǎn)單、方便，能方便地由一種控制形式轉(zhuǎn)換為另一種控制形式，例如由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換到自動(dòng)控制。使用方便原則電氣設(shè)備應(yīng)力求維修方便，使用安6.3電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路通常有兩種設(shè)計(jì)方法，一種是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，另一種是邏輯設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在具體的設(shè)計(jì)過程中常有兩種做法：第一種是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過程，將現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)集聚起來加以補(bǔ)充修改，綜合成所需的控制線路。第二種在找不到現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過程自行設(shè)計(jì)，邊分析邊畫圖，將輸入的主令信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號(hào)。隨時(shí)增減電器元件和觸頭，以滿足所給定的工作條件。主要特點(diǎn)1)無固定的設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)模式，靈活性很大，主要靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行；2)設(shè)計(jì)方法比較簡(jiǎn)單，但要求設(shè)計(jì)人員必須熟悉大量的控制線路基本環(huán)節(jié)，掌握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中往往還要經(jīng)過多次反復(fù)修改、試驗(yàn)才能使線路符合設(shè)計(jì)的要求。6.3電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法電氣控制線路通基本步驟電氣控制線路設(shè)計(jì)包括主電路、控制電路和輔助電路等的設(shè)計(jì)。1)主電路設(shè)計(jì)。主要考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)等。2)控制電路設(shè)計(jì)。主要考慮如何滿足電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)功能及生產(chǎn)工藝要求，包括實(shí)現(xiàn)加工過程手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)的控制等。3)聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。主要考慮如何完善整個(gè)控制電路的設(shè)計(jì)，包括短路、過載、零壓、聯(lián)鎖、照明、信號(hào)、充電測(cè)試等各種保護(hù)環(huán)節(jié)。4)反復(fù)審核電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。在條件允許的情況下，進(jìn)行模擬試驗(yàn)，直至電路動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，并逐步完善整個(gè)電氣控制電路的設(shè)計(jì)。基本步驟電氣控制線路設(shè)計(jì)包括主電路、控制電路和輔助電路等的設(shè)邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)的基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為最簡(jiǎn)單的邏輯表達(dá)式，并依該表達(dá)式畫出電氣控制線路圖，最后再進(jìn)一步檢查和完善，以獲得既滿足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理的最佳設(shè)計(jì)方案。主要特點(diǎn)1)所用元件少，各元件能充分發(fā)揮作用，能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。2)當(dāng)給定條件變化時(shí)，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計(jì)復(fù)雜線路時(shí)優(yōu)點(diǎn)明顯。3)各種控制元件的關(guān)系一目了然，不會(huì)遺漏和讀錯(cuò)。邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數(shù)描述低壓電器，對(duì)低壓電器元件工作狀態(tài)的邏輯表達(dá)作如下規(guī)定：1)用KA、KM、SQ和SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)和按鈕的動(dòng)合(常開)觸頭；用、、和分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)和按鈕的動(dòng)斷(常閉)觸頭；2)電路中電器元件的受激狀態(tài)為“1”狀態(tài)；原始狀態(tài)(未受激狀態(tài))為“0”狀態(tài)。對(duì)于繼電器、接觸器、電磁鐵、電磁閥、電磁離合器等元件的線圈，得電狀態(tài)為“1”，失電狀態(tài)為“0”。對(duì)于接鍵、行程開關(guān)等元件，壓下狀態(tài)為“1”，復(fù)位狀態(tài)為“0”3)對(duì)于其它低壓電器元件，設(shè)計(jì)者也可仿照此方法做出規(guī)定。從上述規(guī)定可知：元件線圈的狀態(tài)取值與其動(dòng)合觸頭的取值相同，和動(dòng)斷觸頭取值相反。低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數(shù)描述低壓電器，對(duì)低壓電器元基本邏輯關(guān)系基本邏輯關(guān)系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或電路b)邏輯與電路c)邏輯非電路

觸頭并聯(lián)觸頭串聯(lián)動(dòng)斷觸頭

KM=KA1+KA2KM=KA1KA2KM=只要觸頭KA1和KA2中有一個(gè)閉合時(shí)，線圈KM就通電。只有觸頭KA1和KA2同時(shí)閉合時(shí)，線圈KM通電。觸頭KA1不動(dòng)作，則線圈KM通電。表達(dá)式含義基本邏輯關(guān)系基本邏輯關(guān)系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或三相異步電動(dòng)機(jī)典型控制電路邏輯代數(shù)表達(dá)式1.三相異步電動(dòng)機(jī)起、停電氣控制線路如圖6-2所示，試寫出其邏輯表達(dá)式。解：說明：動(dòng)合觸頭并聯(lián)為邏輯或，串聯(lián)為邏輯與。2.三相異步電動(dòng)機(jī)可逆控制線路如圖6-4b)所示，試寫出其邏輯表達(dá)式。解：KM1=(SB2+KM1)

KM2=(SB3+KM2)KM1思考題：試寫出如圖6-4c)所示具有電氣和按鍵雙重互鎖控制電路的邏輯表達(dá)式。三相異步電動(dòng)機(jī)典型控制電路邏輯代數(shù)表達(dá)式1.三相異步電動(dòng)機(jī)起邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)中常用的基本公式和運(yùn)算規(guī)律如表6-1所示。邏輯設(shè)計(jì)法的基本步驟邏輯電路有兩種基本類型：組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及組合順序有關(guān)，其設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，下面主要介紹組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法。組合邏輯電路其執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時(shí)刻控制元件的狀態(tài)相關(guān)，輸入和輸出呈單向關(guān)系，即輸出量對(duì)輸入量無影響。(1)根據(jù)工藝要求，確定邏輯變量；

(2)列出控制元件和執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)表，以滿足控制要求；

(3)寫出執(zhí)行元件的表達(dá)式；(4)簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式；(5)根據(jù)簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)關(guān)系式，繪制控制電路。邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)中常用的基本公式和運(yùn)算規(guī)律如表6-6.4基本電氣控制線路常用電氣圖形和文字符號(hào)1.電氣控制圖電氣控制