模塊二講義-控制電路基本環(huán)節(jié).docx

模塊二 控制電路基本環(huán)節(jié)知識(shí)目標(biāo)：熟悉電氣原理圖畫法規(guī)則和讀圖法；熟練掌握機(jī)床控制電路的基本環(huán)節(jié)能力目標(biāo)：能正確繪制和閱讀電氣控制系統(tǒng)圖；具有不太復(fù)雜的電氣控制線路分析和安裝接線能力第一部分 理論基礎(chǔ)一、電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí)電氣控制系統(tǒng)是由許多電氣元件按一定要求連接而成的。為了便于電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析、安裝、使用和維修，需要將電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其連接，用一定的圖形表達(dá)出來(lái)，這種圖形就是電氣控制系統(tǒng)圖。電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置圖和電氣安裝接線圖。1圖形、文字符號(hào)電氣控制系統(tǒng)圖中，電氣元件必須使用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)。國(guó)家規(guī)定從1990年1月1日起，今后電氣系統(tǒng)圖中的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必須符合最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。目前推行的最新標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局頒布GB4728-84電氣圖用圖形符號(hào)、GB6988-87電氣制圖和GB7159-87 電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通則。）圖形符號(hào)圖形符號(hào)通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個(gè)設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號(hào)必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制，）文字符號(hào)文字符號(hào)分為基本文字符號(hào)和輔助文字符號(hào)。文字符號(hào)適用于電氣技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)文件的編制，也可表示在電氣設(shè)備、裝置和元件上或其近旁以標(biāo)明它們的名稱、功能、狀態(tài)和特征。）主電路各接點(diǎn)標(biāo)記三相交流電源引入線采用 L1、L2、L3標(biāo)記。電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別按U、V、W順序標(biāo)記。級(jí)三相交流電源主電路采用三相文字代號(hào)U、V、W的前邊加上阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3等來(lái)標(biāo)記，如1U、1V、1W；2U、2V、2W等。2.電氣原理圖的畫法規(guī)則電氣原理圖是為了便于閱讀和分析控制線路，根據(jù)簡(jiǎn)單清晰的原則，采用電氣元件展開的形式繪制成的表示電氣控制線路工作原理圖的圖形。在電氣原理圖中只包括所有電氣元件的導(dǎo)電部件和接線端點(diǎn)之間的相互關(guān)系，但并不按照各電氣元件的實(shí)際布置位置和實(shí)際接線情況來(lái)繪制，也不反映電氣元件的大小。下面結(jié)合圖2-1所示某機(jī)床的電氣原理圖說(shuō)明繪制電氣原理圖的基本規(guī)則和應(yīng)注意的事項(xiàng)。繪制電氣原理圖的基本規(guī)則：1）原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分畫出：主電路就是從電源到電動(dòng)機(jī)繞組的大電流通過(guò)的路徑。輔助電路包括控制回路、信號(hào)電路及保護(hù)電路等，由繼電器的線圈和觸點(diǎn)、接觸器的線圈和輔助觸點(diǎn)、按鈕、照明燈、控制變壓器等電器元件組成。一般主電路用粗實(shí)線表示，畫在左邊（或上部）；輔助電路用細(xì)實(shí)線表示，畫在右邊（或下部）。2）原理圖中，各電器元件不畫實(shí)際的外形圖，而采用國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)畫，文字符號(hào)也要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。屬于同一電器的線圈和觸點(diǎn)，都要用同一文字符號(hào)表示。當(dāng)使用相同類型電器時(shí)，可在文字符號(hào)后面加注阿拉伯?dāng)?shù)字序號(hào)來(lái)區(qū)分。3）原理圖中，各電器元件的導(dǎo)電部件如線圈和觸點(diǎn)的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀和發(fā)現(xiàn)的原則來(lái)安排，繪在它們完成作用的地方。同電器元件的各個(gè)部件可以不畫在一起。4）原理圖中所有電器的觸點(diǎn)，都按沒(méi)有通電或沒(méi)有外力作用時(shí)的開閉狀態(tài)畫出。如：繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按線圈未通電時(shí)的狀態(tài)畫；按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出；控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫等。5）原理圖中，無(wú)論是主電路還是輔助電路，各電氣元件一般應(yīng)按動(dòng)作順序從上到下，從左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。3.電氣元件布置圖電氣元件布置圖主要用來(lái)表示各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備上和電氣控制柜中的實(shí)際安裝位置，為機(jī)械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維修提供必要的資料。各電氣元件的安裝位置是由機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作要求來(lái)決定的，如電動(dòng)機(jī)要和被拖動(dòng)的機(jī)械部件在一起，行程開關(guān)應(yīng)放在要取得信號(hào)的地方，操作元件要放在操作臺(tái)及懸掛操縱箱等操作方便的地方，一般電氣元件應(yīng)放在控制柜內(nèi)。機(jī)床電氣元件布置圖主要由機(jī)床電氣設(shè)備布置圖、控制柜及控制板電氣設(shè)備布置圖、操縱臺(tái)及懸掛操縱箱電氣設(shè)備布置圖等組成。在繪制電氣設(shè)備布置圖時(shí)，所有能見到的以及需表示清楚的電氣設(shè)備均用粗實(shí)線繪制出簡(jiǎn)單的外形輪廓，其它設(shè)備（如機(jī)床）的輪廓用雙點(diǎn)劃線表示。 圖2-2 電氣元件布置圖 圖2-3 電氣安裝接線圖4.電氣安裝接線圖電氣安裝接線圖是為了安裝電氣設(shè)備和電氣元件時(shí)進(jìn)行配線或檢查維修電氣控制線路故障服務(wù)的。在圖中要表示各電氣設(shè)備之間的實(shí)際接線情況，并標(biāo)注出外部接線所需的數(shù)據(jù)。在接線圖中各電氣元件的文字符號(hào)、元件連接順序、線路號(hào)碼編制都必須與電氣原理圖一致。圖2-3是根據(jù)圖2-1電氣原理圖繪制的接線圖。圖中表明了該電氣設(shè)備中電源進(jìn)線、按鈕板、照明燈、電動(dòng)機(jī)與電氣安裝板接線端之間的關(guān)系，也標(biāo)注了所采用的包塑金屬軟管的直徑和長(zhǎng)度以及理解導(dǎo)線的根數(shù)、截面積。二、三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)就是：起動(dòng)時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓為額定電壓，也稱直接起動(dòng)。1.單向旋轉(zhuǎn)控制電路1）點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制線路點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制線路是用按鈕、接觸器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最簡(jiǎn)單的正轉(zhuǎn)控制線路。如圖2-4所示。起動(dòng)：按下起動(dòng)按鈕SB接觸器KM線圈得電KM主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)行。停止：松開按鈕SB接觸器KM線圈失電KM主觸頭斷開電動(dòng)機(jī)M失電停轉(zhuǎn)。停止使用時(shí)：斷開電源開關(guān)QS。2）接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路在要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后能連續(xù)運(yùn)行時(shí)，采用上述點(diǎn)動(dòng)控制線路就不行了。因?yàn)橐闺妱?dòng)機(jī)M連續(xù)運(yùn)行，起動(dòng)按鈕SB就不能斷開，這是不符合生產(chǎn)實(shí)際要求的。為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行，可采用圖2-5所示的接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路。 圖2-4 點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路 圖2-5 接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路線路的工作原理如下：先合上電源開關(guān)Q。起動(dòng)：按下起動(dòng)按鈕當(dāng)松開SB1常開觸頭恢復(fù)分?jǐn)嗪螅驗(yàn)榻佑|器KM的常開輔助觸頭閉合時(shí)已將SB1短接，控制電路仍保持接通，所以接觸器KM繼續(xù)得電，電動(dòng)機(jī)M實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。像這種當(dāng)松開起動(dòng)按鈕 SB1 后，接觸器 KM 通過(guò)自身常開觸頭而使線圈保持得電的作用叫做自鎖（或自保）。與起動(dòng)按鈕SB1并聯(lián)起自鎖作用的常開觸頭叫自鎖觸頭（也稱自保觸頭）。停止：按下停止按鈕當(dāng)松開SB2其常閉觸頭恢復(fù)閉合后，因接觸器KM的自鎖觸頭在切斷控制電路時(shí)已分?jǐn)啵獬俗枣i，SB1也是分?jǐn)嗟?，所以接觸器KM不能得電，電動(dòng)機(jī)M也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。電路的保護(hù)環(huán)節(jié)：短路保護(hù);過(guò)載保護(hù);失壓和欠壓保護(hù)3）連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制的正轉(zhuǎn)控制電路機(jī)床設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，一般電動(dòng)機(jī)都處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。但在試車或調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置時(shí)，又需要電動(dòng)機(jī)能點(diǎn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)這種控制要求的線路是連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制的正轉(zhuǎn)控制線路。如圖2-6所示。圖2-6 連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制2.可逆旋轉(zhuǎn)控制電路各種生產(chǎn)機(jī)械常常要求具有上、下、左、右、前、后等相反方向的運(yùn)動(dòng)，這就要求電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)可逆運(yùn)行。三相交流電動(dòng)機(jī)可借助正、反向接觸器改變定子繞組相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。為避免正、反向接觸器同時(shí)通電造成電源相間短路故障，正反向接觸器之間需要有一種制約關(guān)系互鎖，保證它們不能同時(shí)工作。圖2-7給出了兩種可逆控制線路。圖2-7（a）是電動(dòng)機(jī)“正停反”可逆控制線路，利用兩個(gè)接觸器的常閉觸頭KM1和KM2相互制約，即當(dāng)一個(gè)接觸器通電時(shí)，利用其串聯(lián)在對(duì)方接觸器的線圈電路中的常閉觸頭的斷開來(lái)鎖住對(duì)方線圈電路。這種利用兩個(gè)接觸器的常閉輔助觸頭互相控制的方法稱為“互鎖”，起互鎖作用的兩對(duì)觸頭稱為互鎖觸頭。這種只有接觸器互鎖的可逆控制線路在正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，要想反轉(zhuǎn)必先停車，否則不能反轉(zhuǎn)，因此叫做“正停反”控制線路。圖2-7 可逆旋轉(zhuǎn)控制電路圖2-7(b)是電動(dòng)機(jī)“正反?！笨刂凭€路，采用兩只復(fù)合按鈕實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)線路中，正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2的常開觸點(diǎn)用來(lái)使正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈瞬時(shí)通電，其常閉觸頭則串聯(lián)在反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈的電路中，用來(lái)鎖住KM2。反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB3也按SB2的道理同樣安排，當(dāng)按下SB2或SB3時(shí)，首先是常閉觸頭斷開，然后才是常開觸頭閉合。這樣在需要改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，就不必按SB1停止按鈕了，可直接操作正反轉(zhuǎn)按鈕即能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)線路既有接觸器互鎖，又有按鈕互鎖，叫做具有雙重互鎖的可逆控制線路，為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)所常用。三、異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制1.定子繞組串電阻（電抗）起動(dòng)控制線路）手動(dòng)切除電阻控制電路圖2-8 手動(dòng)切除電阻控制電路電路的工作原理為：合上電源開關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)定子繞組串入電阻R降壓起動(dòng)，達(dá)到一定速度時(shí)，按下切換按鈕SB3，經(jīng)延時(shí)后 KT 常開觸頭閉合，KM2得電主觸頭將起動(dòng)電阻R短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。該 電路從起動(dòng)到全壓運(yùn)行都是由操作人員掌握，很不方便。且若由于某種原因?qū)е翶M2不能動(dòng)作時(shí)，電阻不能被短接，電動(dòng)機(jī)將長(zhǎng)期在低電壓下運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電動(dòng)機(jī)。因此，應(yīng)對(duì)此電路進(jìn)行改進(jìn)，如加互鎖或信號(hào)電路）降壓自動(dòng)起動(dòng)控制線路電路的工作原理為：合上電源開關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)定子繞組串入電阻R降壓起動(dòng)，同時(shí)KT得電，經(jīng)延時(shí)后KT常開觸頭閉合，KM2得電主觸頭將起動(dòng)電阻R短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。圖2-9 自動(dòng)起動(dòng)控制線路2.星形三角形降壓起動(dòng)控制線路星形三角形（Y）降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形，以降低起動(dòng)電壓，減小起動(dòng)電流；待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再把定子繞組改接成三角形，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。Y起動(dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)為形接法的電動(dòng)機(jī)。圖2-10 Y降壓起動(dòng)控制線路）按鈕、接觸器控制Y降壓起動(dòng)控制線路圖2-10（a）為按鈕、接觸器控制Y降壓起動(dòng)控制線路。線路的工作原理為：按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1、KM2得電吸合，KM1自鎖，電動(dòng)機(jī)星形起動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，按下SB3，KM2斷電、KM3得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成三角形全壓運(yùn)行。）時(shí)間繼電器控制 Y 降壓起動(dòng)控制線路圖2-10（b）為時(shí)間繼電器自動(dòng)控制Y降壓起動(dòng)控制線路，電路的工作原理為：按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1、KM2得電吸合，電動(dòng)機(jī)星形起動(dòng)，同時(shí)KT也得電，經(jīng)延時(shí)后時(shí)間繼電器K常閉觸頭打開，使得KM2斷電，常開觸頭閉合，使得KM3得電閉合并自鎖，電動(dòng)機(jī)由星形切換成三角形正常運(yùn)行。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路1.耗制動(dòng)控制線路能耗制動(dòng)是電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源后，結(jié)定子繞組加一直流電源，以產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，起阻止旋轉(zhuǎn)的作用，達(dá)到制動(dòng)的目的。在制動(dòng)過(guò)程中，電流、轉(zhuǎn)速和時(shí)間三個(gè)參量都在變化，原則上可以任取其中一個(gè)參量作為控制信號(hào)。取時(shí)間作為變化參量，其控制線路簡(jiǎn)單、成本較低，故實(shí)際應(yīng)用較多。圖2-11是時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路。設(shè)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)正常運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)線圈得電。要想停車制動(dòng)，需按停止按鈕。制動(dòng)過(guò)程如下：設(shè)電機(jī)正在正向運(yùn)轉(zhuǎn)，需要停車制動(dòng)時(shí)，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，KM2和KT線圈通電并自鎖，KM2的主觸頭閉合，將直流電源接入電動(dòng)機(jī)定子繞組，進(jìn)行能耗制動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，KT的延時(shí)斷開的常閉觸頭斷開，接觸器KM2斷電，切斷通往電動(dòng)機(jī)的直流電源，時(shí)間繼電器KT也隨之?dāng)嚯姡妱?dòng)機(jī)能耗制動(dòng)結(jié)束。圖2-11 時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路圖中自鎖回路中的瞬時(shí)常開觸頭的作用是為了考慮時(shí)間繼電器KT線圈斷線或機(jī)械卡住故障時(shí)，斷開接觸器KM2的線圈通路，使電動(dòng)機(jī)定子繞組不致長(zhǎng)期接入直流電源。2.反接制動(dòng)控制線路反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)方法。反接制動(dòng)常采用轉(zhuǎn)速為變化參量進(jìn)行控制。由于反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度接近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過(guò)的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接起動(dòng)時(shí)電流的兩倍，因此反接制動(dòng)特點(diǎn)之一是制動(dòng)迅速，效果好，沖擊大，通常僅適于10kW以下的小容量電動(dòng)機(jī)。為了減小沖擊電流，通常要求在電動(dòng)機(jī)主電路中串接限流電阻。圖2-12為電動(dòng)機(jī)單向反接制動(dòng)控制線路。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，KM1通電，速度繼電器常開觸頭KS已閉合（為制動(dòng)做準(zhǔn)備）。停轉(zhuǎn)制動(dòng)過(guò)程如下：當(dāng)按下停止按鈕SB1時(shí)，KM1斷電，電動(dòng)機(jī)定子繞組脫離三相電源，但電動(dòng)機(jī)因慣性仍以很高速度旋轉(zhuǎn)，KS原閉合的常開觸點(diǎn)仍保持閉合，當(dāng)將SB1按到底，使SB1常開觸點(diǎn)閉合，KM2通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)定子串接電阻接上反序電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近 100r/min時(shí)，KS常開觸點(diǎn)復(fù)位，KM2斷電，電動(dòng)機(jī)斷電，反接制動(dòng)結(jié)束。 圖2-12 單向反接制動(dòng)控制線路 圖2-13 兩地控制線路五、其他典型控制環(huán)節(jié) 1多地控制線路能在兩地或多地控制同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制方式叫電動(dòng)機(jī)的多地控制。在大型生產(chǎn)設(shè)備上，為使操作人員在不同方位均能進(jìn)行起停操作，常常要求組成多地控制線路。圖2-13為兩地控制的控制線路。其中SB3、SB1為安裝在甲地的起動(dòng)按鈕和停止按鈕，SB4、SB2為安裝在乙地的起動(dòng)按鈕和停止按鈕。線路的特點(diǎn)是：起動(dòng)按鈕應(yīng)并聯(lián)接在一起，停止按鈕應(yīng)串聯(lián)接在一起。這樣就可以分別在甲、乙兩地控制同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，達(dá)到操作方便的目的。對(duì)于三地或多地控制，只要將各地的起動(dòng)按鈕并聯(lián)、停止按鈕串聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)。2.連鎖控制連鎖控制的應(yīng)用是很廣泛的。電動(dòng)機(jī)控制的基本環(huán)節(jié)中已介紹了自鎖控制、互鎖控制、正常工作與點(diǎn)動(dòng)的連鎖控制。凡是生產(chǎn)線上某些環(huán)節(jié)或一臺(tái)設(shè)備的某些部件之間具有互相制約或互相配合的控制，均稱為連鎖控制。下面再介紹實(shí)現(xiàn)按順序工作時(shí)的連鎖控制。在機(jī)床的控制線路中，常常要求電動(dòng)機(jī)的起停有一定的順序。例如磨床要求先起動(dòng)潤(rùn)滑油泵，然后再起動(dòng)主軸電機(jī)；龍門刨床在工作臺(tái)移動(dòng)前，導(dǎo)軌潤(rùn)滑油泵要先起動(dòng)；銑床的主軸旋轉(zhuǎn)后，工作臺(tái)方可移動(dòng)等；順序工作控制線路有順序起動(dòng)、同時(shí)停止控制線路，有順序起動(dòng)、順序停止控制線路，還有順序起動(dòng)、逆序停止控制線路。圖2-14為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的連鎖控制線路。 圖2-14（a）是順序起動(dòng)、同時(shí)停止或單獨(dú)停止M2控制線路。在這個(gè)控制線路中，只有KM1線圈通電后，其串入KM2線圈電路中的常開觸頭KM1閉合，才使KM2線圈有通電的可能。圖2-14（b）是順序起動(dòng)、逆序停止控制線路。停車時(shí)，必須按SB3按鈕，斷開KM2線圈電路，使并聯(lián)在按鈕SB1下的常開觸頭KM2斷開后，再按SB1才能使KM1線圈斷電。 （a） （b）圖2-14 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的連鎖控制線路思考：怎樣通過(guò)主電路實(shí)現(xiàn)順序控制？自動(dòng)往復(fù)控制電路有些生產(chǎn)機(jī)械，如萬(wàn)能銑床，要求工作臺(tái)在一定距離內(nèi)能自動(dòng)往返，而自動(dòng)往返通常是利用行程開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)示意圖如圖2-15所示。圖2-15 工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)示意圖圖2-16為工作臺(tái)自動(dòng)往返行程控制線路，工作過(guò)程如下：按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)工作臺(tái)向左移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)左移預(yù)定位置后，擋鐵B壓下SQ2，SQ2常閉觸頭打開使KM1斷電，SQ2常開觸頭閉合使KM2得電，電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，工作臺(tái)向右移動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)右移預(yù)定位置后，擋鐵A壓下SQ1，使KM2斷電，KM1得電，電動(dòng)機(jī)由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)，工作臺(tái)向左移動(dòng)。如此周而復(fù)始地自動(dòng)往返工作。當(dāng)按下停止按鈕SB1時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止移動(dòng)。若因行程開關(guān)SQ1、SQ2失靈，則由極限保護(hù)行程開關(guān)SQ3、SQ4實(shí)現(xiàn)保護(hù)，避免運(yùn)動(dòng)部件因超出極限位置而發(fā)生事故。圖2-16 工作臺(tái)自動(dòng)往返行程控制線路六、電動(dòng)機(jī)控制的保護(hù)環(huán)節(jié)電氣控制系統(tǒng)除了要能滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要求外，還應(yīng)保證設(shè)備長(zhǎng)期安全、可靠、無(wú)故障地運(yùn)行，因此保護(hù)環(huán)節(jié)是所有電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)、電網(wǎng)、電氣控制設(shè)備及人身安全。電氣控制系統(tǒng)中常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、零壓、欠壓保護(hù)及弱磁保護(hù)。1. 短路保護(hù)電機(jī)、電器以及導(dǎo)線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時(shí)，都可能造成短路事故。短路電流可能使電器設(shè)備損壞，因此要求一旦發(fā)生短路故障時(shí)，控制線路能迅速切斷電源。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器和自動(dòng)開關(guān)。2.過(guò)電流保護(hù)電動(dòng)機(jī)不正確地起動(dòng)或負(fù)載轉(zhuǎn)矩劇烈增加會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過(guò)電流運(yùn)行。一般情況下這種過(guò)電流比短路電流小，但比電動(dòng)機(jī)額定電流卻大得多。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電流比發(fā)生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉(zhuǎn)起動(dòng)的重復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)中更是如此。過(guò)電流的危害雖沒(méi)有短路那么嚴(yán)重，但同樣會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的損壞。原則上，短路保護(hù)所用元件可以用作過(guò)電流保護(hù)，不過(guò)斷弧能力可以要求低些，完全可以利用控制電動(dòng)機(jī)的接觸器來(lái)斷開過(guò)電流，因此常用瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流繼電器與接觸器配合起來(lái)作過(guò)電流保護(hù)，過(guò)電流繼電器作為測(cè)量元件，接觸器作為執(zhí)行元件斷開電路。3.過(guò)載保護(hù)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期超載運(yùn)行，繞組溫升將超過(guò)其允許值，造成絕緣材料變脆，壽命減少，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電機(jī)損壞。過(guò)載電流越大，達(dá)到允許溫升的時(shí)間就越短。常用的過(guò)載保護(hù)元件是熱繼電器。由于熱慣性的原因，熱繼電器不會(huì)受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作，所以在使用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)的同時(shí)，還必須設(shè)有短路保護(hù)，選作短路保護(hù)的熔斷器熔體的額定電流不應(yīng)超過(guò)4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。必須強(qiáng)調(diào)指出，短路、過(guò)電流、過(guò)載保護(hù)雖然都是電流保護(hù)，但由于故障電流的動(dòng)作值、保護(hù)特性和保護(hù)要求以及使用元件的不同，它們之間是不能相互取代的。4.零電壓和欠電壓保護(hù)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如果電源電壓因某種原因消失，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)，將可能使生產(chǎn)設(shè)備損壞，也可能造成人身事故。對(duì)供電系統(tǒng)的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其它用電設(shè)備自行起動(dòng)也會(huì)引起不允許的過(guò)電流及瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。為了防止電網(wǎng)失電后恢復(fù)供電時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)叫做零電壓保護(hù)。圖2-17是電動(dòng)機(jī)常用保護(hù)線路。圖中各電器元件所起的保護(hù)作用分別為： 短路保護(hù) 熔斷器FU1；過(guò)載保護(hù) 熱繼電器FR；過(guò)流保護(hù) 過(guò)電流繼電器KI1，KI2；零壓保護(hù) 中間繼電器KA；欠壓保護(hù) 欠電壓繼電器KV；聯(lián)鎖保護(hù) 接觸器KM1和KM2互鎖。圖2-17 電動(dòng)機(jī)常用保護(hù)線路5.弱磁保護(hù)直流電動(dòng)機(jī)在磁場(chǎng)有一定強(qiáng)度情況下才能起動(dòng)，如果磁場(chǎng)太弱，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流就會(huì)很大；直流電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)磁場(chǎng)突然減弱或消失，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)迅速升高，甚至發(fā)生“飛車”，因此需要采取弱磁保護(hù)。弱磁保護(hù)是通過(guò)在電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串入欠電流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如果勵(lì)磁電流消失或降低太多，欠電流繼電器就會(huì)釋放，其觸頭切斷主回路接觸器線圈電路，使電動(dòng)機(jī)斷電停車。除上述幾種保護(hù)外，控制系統(tǒng)中還可能有其它各種保護(hù)，如聯(lián)鎖保護(hù)、行程保護(hù)、油壓保護(hù)、溫度保護(hù)等。只要在控制電路中串接上能反映這些參數(shù)的控制電器的常開觸頭或常閉觸頭，就可實(shí)現(xiàn)有關(guān)保護(hù)。第二部分 課堂演示一、間歇運(yùn)行控制電路原理電動(dòng)機(jī)間歇運(yùn)行控制是生產(chǎn)企業(yè)中電動(dòng)機(jī)常見的工作方式，通過(guò)課堂演示體會(huì)時(shí)間繼電器的動(dòng)作原理，并掌握其外部接線。為演示的方便，用彩燈HL代替電動(dòng)機(jī)，演示電路如圖2-18所示。合上SA，KT1的線圈得電，延時(shí)時(shí)間（設(shè)為3秒）一到，其常開觸點(diǎn)閉合，KM的線圈得電并自鎖，常開觸點(diǎn)閉合，彩燈亮；同時(shí)KT2的線圈得電，延時(shí)時(shí)間（設(shè)為5秒）一到，其常閉觸點(diǎn)斷開，KM的線圈失電，觸頭恢復(fù)常態(tài)，彩燈熄。3秒后，彩燈又亮，周而復(fù)始。圖2-18 間歇運(yùn)行控制演示電路二、演示步驟.按圖2-18所示電路，完成硬件接線（建議將所有元件預(yù)先安裝在一塊有機(jī)玻璃板上）。.在斷電狀態(tài)下，學(xué)會(huì)用萬(wàn)用表檢測(cè)電路。.合上轉(zhuǎn)換開關(guān)SA，觀察時(shí)間繼電器的動(dòng)作彩燈HL的亮滅情況。三、邊學(xué)邊議.請(qǐng)學(xué)生解釋彩燈HL亮滅的原因。.若將的常閉觸點(diǎn)去掉，結(jié)果會(huì)怎樣？第三部分 基本技能訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)一 電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)線路的接線與排故一、實(shí)訓(xùn)目的1.學(xué)習(xí)異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路的連接。2.加深對(duì)點(diǎn)動(dòng)和自鎖控制特點(diǎn)的理解。3.初步掌握由電氣原理圖變換成安裝圖的能力。二、實(shí)訓(xùn)器材1.SX-601型技能實(shí)操柜1套；2.電工工具1套。三、實(shí)訓(xùn)電路圖2-19 單向旋轉(zhuǎn)控制線路四、實(shí)訓(xùn)操作內(nèi)容及要求1.在SX-601型技能實(shí)操柜內(nèi)安裝具有自鎖的單向旋轉(zhuǎn)控制線路、具有過(guò)載保護(hù)的單向旋轉(zhuǎn)控制線路。接線時(shí)注意接線方法，各接點(diǎn)要牢固、接觸良好，同時(shí)，要注意文明操作，保護(hù)好各電器。2.裝完一個(gè)電路，經(jīng)檢查無(wú)誤后，接上電動(dòng)機(jī)進(jìn)行通電試運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察電器及電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作、運(yùn)轉(zhuǎn)情況。五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告與考核要求（一）實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.畫出二個(gè)控制線路的原理圖及接線圖，并分析動(dòng)作原理。2.分析具有自鎖的正轉(zhuǎn)控制線路的失電壓（或零電壓）與欠電壓保護(hù)作用。（二）考核要求1.在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正確安裝電路，且試運(yùn)轉(zhuǎn)成功。2.安裝工藝達(dá)到基本要求，先頭長(zhǎng)短適當(dāng)、接觸良好。3.遵守安全規(guī)程，做到文明生產(chǎn)。實(shí)訓(xùn)二 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)訓(xùn)目的1.熟悉并掌握電動(dòng)機(jī)可逆旋轉(zhuǎn)線路的連接。2.理解可逆控制線路電氣、機(jī)械互鎖原理。3掌握可逆運(yùn)行線路常見故障的排除方法。二、實(shí)訓(xùn)器材1.SX-601型技能實(shí)操柜1套；2.電工工具1套。三、實(shí)訓(xùn)電路雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路如實(shí)訓(xùn)圖2-20所示，動(dòng)作過(guò)程分析略。圖2-20 三相異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路四、實(shí)訓(xùn)操作內(nèi)容及要求1.在SX-601型技能實(shí)操柜內(nèi)安裝接線，要求安裝時(shí)文明操作，注意接點(diǎn)牢靠、接觸良好。2.安裝完一個(gè)電路、經(jīng)檢查無(wú)誤后，接上試車電動(dòng)機(jī)，通電試操作。仔細(xì)觀察電器及電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作、運(yùn)行情況，掌握正確的操作方法。五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告與考核要求（一）實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.說(shuō)明聯(lián)鎖的含義。2.分析雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理，說(shuō)明這種線路的方便性和安全可靠性。（二）考核要求1.在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能正確安裝電路，且試運(yùn)轉(zhuǎn)成功。2.安裝工藝達(dá)到基本要求，接點(diǎn)牢靠、接觸良好。3.文明安全操作，沒(méi)有安全事故。實(shí)訓(xùn)三 三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)控制一、實(shí)訓(xùn)目的熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制電路的工作原理、接線方法、調(diào)試及故障排除的技能。二、實(shí)訓(xùn)器材1.SX-601型技能實(shí)操柜1套；2