電氣控制系統(tǒng)課件

電氣控制系統(tǒng)課件內容要點:三相異步電動機的典型控制電路電氣控制線路設計的基本原則電氣控制線路的設計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:了解三相異步電動機的典型控制電路熟悉電氣控制線路設計的基本原則掌握電氣控制線路的設計方法掌握電氣控制線路的繪制了解車床電氣控制系統(tǒng)內容要點:目的與要求:6.1三相異步電動機常用典型控制電路

一個復雜的電氣控制系統(tǒng)通常是在典型控制電路的基礎上進行修改、完善和綜合完成的。繼電器-接觸器控制是電氣控制系統(tǒng)中最簡單、應用最廣泛的控制方式，而本節(jié)內容是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的重點和基礎，應熟練掌握。三相異步電動機常用典型控制電路異步電動機直接起動控制異步電動機降壓起動控制異步電動機的制動控制6.1三相異步電動機常用典型控制電路一個復雜異步電動機直接起動控制1.點動控制右圖為三相異步電動機的點動控制電路，點動控制的工作原理是：首先合上三相刀開關QS，為電動機的起動做好準備。按下起動按鈕SB，交流接觸器KM線圈通電，其常開主觸頭閉合，電動機通電起動運行；松開按鈕，KM線圈失電，主觸頭斷開復位，電動機M斷電停車，實現(xiàn)了一點就動，松手就停的控制過程。異步電動機直接起動控制1.點動控制右圖為三相例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據設備需求，所選用異步電動機的型號為：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。解：由題可知電動機的額定電流為5.85A。由圖可知，需要選擇接觸器、刀開關、熔斷器和熱繼電器的型號。下面根據額定電流來選擇圖6-1中所需器件的型號。1)接觸器KM型號的選擇：(1)根據接觸器控制的負載性質，選擇交流接觸器；(2)電動機額定電壓為380V，故接觸器主觸頭額定電壓選為AC380V(3)電動機起動電流約為額定電流的6倍，電動機額定電流約為6A，故接觸器額定電流等級選擇40A；故可以選擇型號為CJ10-40的交流接觸器。

2)刀開關QS的選擇：(1)首先確定選擇單投刀開關HD系列；

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

3)熔斷器FU1的選擇：(1)電動機功率為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；(2)考慮到本題中單臺電動機長期工作，根據計算出熔體額定電流應大于9~15A，而由于起動電流的存在，故熔體額定電流取20A；綜上分析：選擇型號為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)型號的熔斷器；5)熱繼電器FR的選擇:本題中，電動機長期工作，一般可選用熱繼電器的額定電流大于電動機的額定電流，選擇20A，可忽略起動瞬時電流的影響，其熱元件額定電流選擇7.2A即可。故可選擇型號為JR26-20/3D的熱繼電器。3)熔斷器FU1的選擇：2.直接起?？刂扑^直接起?？刂?，就是要求按下起動控制按鈕后，電動機單方向持續(xù)運轉，要使電機停車，按下停止按鈕即可。為了保護線路和電氣設備，原理圖中還應考慮各種異常情況下的保護措施。右圖所示為單向直接起?？刂齐娐?，圖中在起動按鈕SB1的下方并聯(lián)了一個交流接觸器KM的常開輔助觸點，以保證起動后KM線圈持續(xù)帶電，電機持續(xù)運轉，這種作用稱為自鎖，SB1下方的KM常開輔助觸點因而稱為自鎖觸點。要使電機停車，按下停止按鈕SB2即可。思考：1.什么是自鎖？2.試對下圖的電氣控制線路進行修改，使其具有點動、起動和停止功能。2.直接起?？刂扑^直接起停控制，就是要求按3.多地點控制在實際生活和生產現(xiàn)場中，通常需要在兩地或兩地以上的地點進行控制操作。例如自動電梯就需要多點控制，在梯廂內能在里面控制；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起動按鈕的常開觸點并聯(lián)，各停車按鈕的常閉觸點串聯(lián)。右所示是實現(xiàn)兩地控制的線路，根據這一原則可推廣于更多地點的控制。3.多地點控制在實際生活和生產現(xiàn)場中，通常需4.聯(lián)鎖控制三相異步電動機聯(lián)鎖控制線路如下圖所示4.聯(lián)鎖控制三相異步電動機聯(lián)鎖控制線路如下圖所示生產機械或自動生產線由許多運動部件組成，不同運動部件之間有聯(lián)系又互相制約。例如，機械加工車床的主軸必須在油泵電動機啟動，并使齒輪箱有充分的潤滑油后才能啟動等。這種互相聯(lián)系而又互相制約的控制稱為聯(lián)鎖。例如，機械加工車床主軸轉動時，需要油泵先啟動，給齒輪箱供油潤滑。為保證潤滑泵電動機起動后主拖動電動機才起動，對控制線路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。在圖（b)中，是將油泵電動機接觸器KM1的常開觸頭串入主拖動電動機接觸器KM2的線圈電路中實現(xiàn)的，只有當KM1先啟動，KM2才能啟動。在（c)所示的接法中，可以省去KM1的常開觸頭，使線路得到簡化。類似的工藝過程在許多其它生產設備上同樣存在，這是一個典型的聯(lián)鎖控制線路。生產機械或自動生產線由許多運動部件組成，不同

5.正、反轉控制5.正、反轉控制機械設備左右、前后、上下的移動，均涉及電動機的正反轉。要使三相異步電動機由正轉變?yōu)榉崔D，只需將接入的三相電源的任意兩根相線對調位置即可。因此，需要有兩個交流接觸器KM1、KM2，分別控制電動機的正、反轉，如圖6-5a)所示主電路。顯然，KM1、KM2這兩組主觸點不能同時閉合，否則會造成主電路電源短路。也就是要求KM1、KM2這兩個接觸器不能同時得電，在任意時刻都只能有一個接觸器線圈帶電，這種功能稱為互鎖功能。在直接起?？刂齐娐返幕A上進行改進，得到如圖6-5b)所示的電機正反轉控制電氣原理圖。電氣互鎖規(guī)律：為了使兩接觸器不能同時工作，只需將兩接觸器的常閉觸點互相串入對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，在KM2線圈回路中串入了KM1的常閉輔助觸點，這兩個常閉觸點起互鎖作用。圖6-5b)所示控制電路有一缺陷，就是當KM1線圈得電，電機處于正轉過程中，要切換到反轉即KM2線圈得電，必須首先按下停止按鈕SB使KM1線圈斷電使其觸點復位，然后再按反轉起動按鈕SB2，KM2線圈得電，電機才能反轉，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。機械設備左右、前后、上下的移動，均涉及電動6.行程控制在電動機正反轉控制電路的基礎上，添加行程開關及時間繼電器可構成自動循環(huán)控制電路，如右圖所示。6.行程控制在電動機正反轉控制電路的基礎上，添加電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關QS，為電動機起動做好準備。按下SB1，線圈KM1得電，主觸點KM1閉合，接通電動機正轉，當電動機帶動刀架運行到碰到行程開關SQ2時，SQ2常閉觸頭斷開，KM1線圈失電，電動機停止運行，同時接通時間繼電器，延時時間到后，KT常開觸點閉合，線圈KM2得電，接通反轉線路電動機帶動刀架退回直到碰到行程開關SQ1，SQ1常閉觸頭斷開，電機停止運行。思考題：試在上圖所示線路中加入適當的電器元件使其構成全自動往返線路。電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關QS，異步電動機降壓起動控制通常三相異步電動機定子的起動電流是其額定電流的5~7倍。由于起動電流較大，將使供電線路電壓下降，影響線路的正常工作，因此，對于中、大功率電動機而言，必須降壓起動。1.

Y-降壓起動控制降壓起動原理如下：首先合上三相刀開關QS，為電動機起動做好準備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時得電，主觸點KM1、KM2閉合，接通電動機，在Y形連接下降壓起動。經過整定的延時，KT常閉觸點斷開，線圈KM2失電，主觸點KM2斷開，解除電動機Y形連接，KM2輔助互鎖觸點復位閉合，KT常開觸點閉合，線圈KM3得電，主觸點KM3閉合，電動機換接成形全壓運行。線圈KM3得電后，其輔助常閉觸點斷開，KT線圈即失電，避免時間繼電器長期帶電。異步電動機降壓起動控制通常三相異步電動機定子上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產生電弧。為了保證Y-換接是在斷電條件下進行，可采用如右圖所示控制電路。首先合上三相刀開關QS，為電動機起動做好準備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時得電，KM3線圈斷電，經過延時KM1線圈首先斷電，KM3通電，KM2斷電，切換完畢后KM1再通電，電動機在連接下正常運轉。本線路的特點是在接觸器KM1斷電的情況下進行Y-換接；接觸器KM2的常開主觸點在無電下斷開，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2.自耦降壓起動控制對于正常工作是Y形接法的三相鼠籠式異步電動機，就不能采用Y-降壓起動，而只能采用定子串自耦變壓器降壓起動或定子串電阻降壓起動。自耦降壓起動控制線路如下圖所示。2.自耦降壓起動控制對于正常工作是Y形接法的三上圖的控制電路中，要起動電機，首先合上刀開關QS，然后按下起動按鈕SB1，接觸器KM1與時間繼電器KT線圈同時得電，KM1主觸點閉合，主電路電源經自耦變壓器接至電動機定子繞組，實現(xiàn)降壓起動。同時，KM1輔助觸點閉合，自鎖。當時間繼電器KT到達延時值，其常閉延時觸點斷開，KM1線圈失電，主、輔常開觸點均斷開復位，主電路中的自耦變壓器切除并解除自鎖；而后，KM1常閉觸點復位，KT常開延時觸點閉合，KM2線圈得電，KM2主觸點閉合，電動機全壓正常運行；KM2輔助觸點閉合并自鎖；KM2線圈得電，兩個常閉輔助觸點動作，KT線圈即失電，切除時間繼電器，并互鎖KM1線圈。上圖的控制電路中，要起動電機，首先合上刀開思考：定子串電阻降壓起動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控制線路如下圖所示，試分析其工作原理異步電動機的制動控制在生產過程中，有很多生產機械都要求能迅速停止和準確定位。這就要求對拖動電動機進行有效的制動，即三相異步電動機在脫離電源后，應立即停車，從而滿足生產機械的工藝要求，提高生產質量和效率。1.反接制動控制其實質是改變電動機定子繞組中三相電源的相序，產生與轉子轉動方向相反的制動轉矩，從而使電機盡快停車。由于反接制動時旋轉磁場相對于轉子轉速較高，電流較大，為了減小制動電流，常在定子回路中串入降壓電阻R以減小制動電流。反接制動采用速度繼電器，按轉速原則進行控制。電動機起動時，首先合上刀開關，按下起動按鈕SB1，KM1線圈通電，電動機正向起動運轉。停車時，按下復合按鈕SB2，此時轉子轉速很高，速度繼電器KS常開觸點仍處于閉合狀態(tài)，于是接通KM2線圈，主電路電源交換相序，制動開始，電動機轉速則迅速下降。當電機轉速低于100r／min時，速度繼電器釋放，其常開觸點KS斷開，反接制動結束。異步電動機的制動控制在生產過程中，有很多生反接制動控制電路反接制動2.能耗制動控制

能耗制動是在三相鼠籠式電動機停車切斷三相電源的同時，給定子繞組通入直流電，從而產生一個制動轉矩，當轉子轉速接近零時，再切除直流電源。這種制動方法實質上是把轉子原來儲存的機械能轉變?yōu)殡娔?，并消耗在轉子的制動上，所以稱為能耗制動。2.能耗制動控制能耗制動是在三相鼠籠式電動機上圖所示是能耗制動控制電路，圖中用變壓器T和整流器V為制動提供直流電源，KM2為制動用接觸器。能耗制動過程如下：按下停止按鈕SB2，線圈KM1失電，主觸點KM1斷開，電動機脫離三相電源，互鎖觸點KM1復位閉合。這時，線圈KT失電，其斷電延時斷開觸點仍閉合，則KM2線圈得電，主觸點KM2閉合，電動機定子兩相繞組通入直流電，能耗制動開始，經過整定的延時，觸點KT斷開，能耗制動結束。上圖所示是能耗制動控制電路，圖中用變壓器T和6.2電氣控制線路設計的基本原則滿足機電設備需求原則設計前，需要調查清楚生產要求，對機械設備的工作性能，結構特點和實際加工情況有充分的了解。同時深入現(xiàn)場調查研究，收集資料，尤其是對同類或相近設備資料和使用情況的調查。在此基礎上，和機械設計人員一起經過廣泛討論，制訂出該設備電氣控制系統(tǒng)設計任務書。該任務書是電氣控制和機械設備之間的接口技術規(guī)范，電氣技術人員必須依據該任務書設計電氣控制線路。簡單實用、經濟原則1）盡量選用標準的、常用的或經過實際應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，以縮短連接導線的數量和長度。6.2電氣控制線路設計的基本原則滿足機電設備需求原則例6-2

電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在操作臺上，KM位于電氣柜內，試比較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：(1)經分析，二者控制原理相同。(2)比較兩個原理圖，其連接線都是6根，總數是相同的。(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，而圖b)只需要2根。因此采用圖b)使用導線少。(4)操作臺和電氣柜連接線少，在電氣線路檢查和排障時方便。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、操作臺和生產現(xiàn)場相互之間的連接線越少越好；同一電器的不同觸點在線路中應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)經分析，二者控制原理相同。(2)圖a)中限位開關SQ的常開觸點與常閉觸點靠得很近，而在電路中分別接在不同的相上，當觸點斷開產生電弧時，可能在兩觸點間形成飛弧而造成電源短路。圖b)中兩觸點電位相同，就不會造成電源短路。而且，行程開關安裝在生產機械上，接觸器安裝在控制柜內。(3)圖a)中用4根長導線連接，而圖b)只需要3根長導線；因此，圖b)可減少導線段數和縮短導線長度。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，應盡量將所有電氣的聯(lián)鎖觸點接在線圈的左端，線圈的右端直接接電源，這樣，可以減少線路內產生虛假回路的可能性，還可以簡化電氣柜的出線！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)盡量減少電器的數量，采用標準器件，盡可能選用相同型號的電器元件，以減少備用量。4)盡量減少不必要的觸點，簡化電路。常用的方法有：合并同類觸點、利用轉換觸點（利用具有轉換觸頭的中間斷電器，將使用兩對觸頭合改成使用一對轉換觸頭）、利用邏輯代數進行化簡，以便得到最簡化的線路。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和時間繼電器KT就失去了作用，不必繼續(xù)通電，但它們仍處于帶電狀態(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)盡量減少電器的數量，采用標準器件，盡可能選用相同型號的可靠性原則1)選用的電器元件要可靠、牢固、動作時間少、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來斷開或接通大容量接觸器的線圈時，要計算繼電器觸點斷開或接通容量是否足夠，不夠時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，而且還要有機械聯(lián)鎖。5)在線路中應盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器元件的現(xiàn)象，以增加線路的可靠性。6)避免發(fā)生觸頭“競爭”與“冒險”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、動作時間少、抗干安全性原則在自動控制系統(tǒng)中，常用的保護環(huán)節(jié)有短路、過流、過載、過壓、失壓、弱磁、超速、極限等。1)短路保護電動機、電器以及導線的絕緣損壞或電路發(fā)生故障時，可能造成短路事故。短路電流可能使設備損壞。因此，一旦發(fā)生短路故障時，控制電路應能迅速切斷電源。常用的短路保護元件有熔斷器和斷路器。

2)過流保護

在電動機運行過程中，由于各種各樣的原因，會引起電動機產生很大的電流，從而造成電動機或生產機械設備的損壞。因此，為保護電動機的安全運行，在這種情況下，有必要設置過電流保護。安全性原則在自動控制系統(tǒng)中，常用的保護環(huán)節(jié)采用過電流繼電器KI實現(xiàn)的過電流保護電路如右圖所示。當電動機起動時，時間繼電器KT延時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，盡管此時起動電流很大，過電流保護仍不動作。當起動結束，KT的常閉觸頭經過延時已斷開，將過電流線圈接入電路，過電流繼電器開始起保護作用，當電流達到整定值時，過電流繼電器動作，其常閉觸頭斷開，切斷控制電路電源，接觸器斷開電動機的電源而起到保護作用。

采用過電流繼電器KI實現(xiàn)的過電流保護電路如3)過載保護電動機長期超載運行，其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應設過載保護環(huán)節(jié)。這種保護多采用熱繼電器作為保護元件，同時裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。4)失壓保護在電動機正常工作時，如果電源電壓消失，電動機則停轉。當電源電壓恢復時，如果電動機自行起動，則可能造成設備損壞甚至人身傷亡事故。防止電壓恢復時電動機自行起動的保護稱為失壓保護。

5)極限保護某些直線運動的生產機械常設極限保護，是由行程開關的常閉觸頭來實現(xiàn)的。如龍門刨床的刨臺，設有前、后極限保護；礦井提升機，設上、下極限保護。其他保護，根據生產機械的不同要求，可設有溫度、水位、壓力等保護環(huán)節(jié)。3)過載保護使用方便原則電氣設備應力求維修方便，使用安全。電器元件應留有備用觸頭，必要時應留有備用電器元件，以便檢修、調整改接線路；應設置隔離電器，以免帶電檢修。控制機構應操作簡單、方便，能方便地由一種控制形式轉換為另一種控制形式，例如由手動控制轉換到自動控制。使用方便原則電氣設備應力求維修方便，使用安6.3電氣控制線路的設計方法電氣控制線路通常有兩種設計方法，一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。經驗設計法經驗設計法在具體的設計過程中常有兩種做法：第一種是根據生產機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，根據生產機械的工藝要求與工作過程自行設計，邊分析邊畫圖，將輸入的主令信號經過適當的轉換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號。隨時增減電器元件和觸頭，以滿足所給定的工作條件。主要特點1)無固定的設計程序和設計模式，靈活性很大，主要靠經驗進行；2)設計方法比較簡單，但要求設計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計資料，同時具有豐富的設計經驗，在設計過程中往往還要經過多次反復修改、試驗才能使線路符合設計的要求。6.3電氣控制線路的設計方法電氣控制線路通基本步驟電氣控制線路設計包括主電路、控制電路和輔助電路等的設計。1)主電路設計。主要考慮電動機的起動、點動、正反轉、制動等。2)控制電路設計。主要考慮如何滿足電動機的各種運轉功能及生產工藝要求，包括實現(xiàn)加工過程手動、半自動和全自動的控制等。3)聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)設計。主要考慮如何完善整個控制電路的設計，包括短路、過載、零壓、聯(lián)鎖、照明、信號、充電測試等各種保護環(huán)節(jié)。4)反復審核電路是否滿足設計要求。在條件允許的情況下，進行模擬試驗，直至電路動作準確無誤，并逐步完善整個電氣控制電路的設計?；静襟E電氣控制線路設計包括主電路、控制電路和輔助電路等的設邏輯設計法邏輯設計法將執(zhí)行元件需要的工作信號以及主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，并根據控制要求將它們之間的關系用邏輯函數關系式來表達，然后再運用邏輯函數的基本公式和運算規(guī)律進行簡化，使之成為最簡單的邏輯表達式，并依該表達式畫出電氣控制線路圖，最后再進一步檢查和完善，以獲得既滿足工藝要求，又經濟合理的最佳設計方案。主要特點1)所用元件少，各元件能充分發(fā)揮作用，能獲得理想、經濟的設計方案。2)當給定條件變化時，能指出電路相應變化的內在規(guī)律，在設計復雜線路時優(yōu)點明顯。3)各種控制元件的關系一目了然，不會遺漏和讀錯。邏輯設計法邏輯設計法將執(zhí)行元件需要的工作信號低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數描述低壓電器，對低壓電器元件工作狀態(tài)的邏輯表達作如下規(guī)定：1)用KA、KM、SQ和SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關和按鈕的動合(常開)觸頭；用、、和分別表示繼電器、接觸器、行程開關和按鈕的動斷(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”。對于接鍵、行程開關等元件，壓下狀態(tài)為“1”，復位狀態(tài)為“0”3)對于其它低壓電器元件，設計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)取值與其動合觸頭的取值相同，和動斷觸頭取值相反。低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數描述低壓電器，對低壓電器元基本邏輯關系基本邏輯關系有三種：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)動斷觸頭

KM=KA1+KA2KM=KA1KA2KM=只要觸頭KA1和KA2中有一個閉合時，線圈KM就通電。只有觸頭KA1和KA2同時閉合時，線圈KM通電。觸頭KA1不動作，則線圈KM通電。表達式含義基本邏輯關系基本邏輯關系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或三相異步電動機典型控制電路邏輯代數表達式1.三相異步電動機起、停電氣控制線路如圖6-2所示，試寫出其邏輯表達式。解：說明：動合觸頭并聯(lián)為邏輯或，串聯(lián)為邏輯與。2.三相異步電動機可逆控制線路如圖6-4b)所示，試寫出其邏輯表達式。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式。三相異步電動機典型控制電路邏輯代數表達式1.三相異步電動機起邏輯代數的基本定律邏輯代數中常用的基本公式和運算規(guī)律如表6-1所示。邏輯設計法的基本步驟邏輯電路有兩種基本類型：組合邏輯電路和時序邏輯電路。時序邏輯電路的特點是輸出狀態(tài)不僅與同一時刻的輸入狀態(tài)有關，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及組合順序有關，其設計過程較復雜，下面主要介紹組合邏輯電路設計方法。組合邏輯電路其執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時刻控制元件的狀態(tài)相關，輸入和輸出呈單向關系，即輸出量對輸入量無影響。(1)根據工藝要求，確定邏輯變量；

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

(3)寫出執(zhí)行元件的表達式；(4)簡化邏輯表達式；(5)根據簡化的邏輯函數關系式，繪制控制電路。邏輯代數的基本定律邏輯代數中常用的基本公式和運算規(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1.電氣控制圖電氣控制線路是由導線將電機、低壓電器、儀表等元件按一定要求和方法連接起來以實現(xiàn)某種功能的電氣線路。在進行電氣控制線路的設計時，為了表達電氣控制系統(tǒng)的結構、原理，便于進行電器元件的安裝、調整、使用和維修，應本著簡明易懂的原則，使用統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號繪制電氣控制線路圖。2.電氣圖中的圖形符號及文字符號電氣圖形符號是電氣技術領域必不可少的工程語言，只有正確識別和使用電氣圖形符號和文字符號，才能閱讀電氣圖和繪制符號標準的電氣圖。常用的電氣圖形符號及文字符號如表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1.電氣控制圖一般在設計時應該遵循以下原則：1.主電路用粗實線繪制在圖面的左側，其中電源電路用水平線繪制，受電動力設備(電動機)及其保護電器支路應垂直于電源電路畫出。輔助電路用細實線繪制在圖面的右側，應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、信號燈)的一端應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，各元件一般應按動作順序從上到下、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，應根據便于閱讀的原則安排，同一電器元件的各個部件(如線圈和觸頭)可以不畫在一起，但需要用同一文字符號標明。多個同一種類的電器元件，可在文字符號后面加上數字序號下標，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的開閉狀態(tài)繪出。對按鈕、行程開關類電器，是指沒有受到外力作用時的觸頭狀態(tài)；對繼電器、接觸器等，是指線圈沒有通電時的觸頭狀態(tài)。電氣控制線路的繪制原則一般在設計時應該遵循以下原則：電氣控制線路的繪制原則5.主電路標號由文字符號和數字組成。文字符號用以標明主電路中元件或線路的主要特征，數字標號用以區(qū)別電路不同線段。6.輔助電路中連接在一點上的所有導線具有同一電位而標注相同的線號；線圈、指示燈等以上線號標奇數，線圈、指示燈等以下線號標偶數。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線連接點，用實心圓點表示；可拆除或測試點用空心圓點表示；無直接電連接的交叉點則不畫圓點。根據圖面布置的需要，可以將如表6-3所示圖形符號逆時針旋轉90°繪制。8.對非電氣控制和人工操作的電器，必須在原理圖上用相應的圖形符號表示其操作方法及工作狀態(tài)。對同一機構操作的所有觸頭，應用機械連桿表示其聯(lián)動關系。各個觸頭的運動方向和狀態(tài)，必須與操作件的動作方向和位置協(xié)調一致。9.對與電氣控制有關的機、液、氣等裝置，應用符號繪制出簡圖，以表示其關系。5.主電路標號由文字符號和數字組成。文字符號用以標明主電路電氣接線圖的繪制根據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。繪制電氣接線圖應遵循以下原則：1.接線圖的繪制應符合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實線控制。3.各電器元件用規(guī)定的圖形符號繪制，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，應與實際安裝位置一致。4.各電器元件的文字符號及端子排的編號應與原理圖一致，并按原理圖的接線進行連接。5.走向相同的多根導線可用單線表示。6.畫連接導線時，應標明導線的規(guī)格、型號、根數和穿線管的尺寸。電氣接線圖的繪制根據電氣原理圖和各電氣控制裝7.要清楚表示出接線關系和接線走向。目前接線圖中表示接線關系的畫法有兩種：1)直接接線法：直接畫出兩個元件之間的連線。適用于簡單的電氣系統(tǒng)，電器元件少，接線關系不復雜的情況。2)間接標注接線法：接線關系采用符號標注，不直接畫出兩元件之間的連線。適用于復雜的電氣系統(tǒng)，電器元件多，接線關系比較復雜的情況。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，必須經過端子排。接線圖中各元件的出線應用箭頭表明。9.端子排的排列要清楚，便于查找?？砂淳€號數字大小順序排列，或按動力線、交流控制線、直流控制線分類后，再按線號順序排列。7.要清楚表示出接線關系和接線走向。目前接線圖中表示接線關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習與分析機床電氣控制系統(tǒng)，首先應對機械設備本身的基本結構、運行情況、加工工藝要求和電力拖動自動控制的要求等有一定的了解，做到熟悉控制對象，明確其控制要求，了解機械操作手柄與電器開關元件的關系，了解機床在開動前后各電器開關元件觸頭狀態(tài)的變化情況，了解機床液壓系統(tǒng)與電氣控制的關系等。分析控制電路時，“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。普通車床是應用極為廣泛的金屬切削機床，主要用于車削外圓、內圓、端面螺紋和定型表面，也可用鉆頭、絞刀、鏜刀等進行加工。下面以C650型臥式車床為例進行分析。6.5車床電氣控制系統(tǒng)本節(jié)以C650型臥式車結構和工作要求C650型臥式車床屬中型車床。加T工件回轉半徑最大可達1020mm，長度可達3000mm。其結構如下圖所示，主要由床身、主軸變速箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。1.進給箱；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動、進給運動和輔助運動三部分。進行切削加工時，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冷卻泵電動機，拖動冷卻泵，實現(xiàn)刀具的冷卻。結構和工作要求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)，對各電動機的控制要求是：1)M1為主軸正、反轉運動拖動電動機。完成主軸旋轉運動。并通過進給機構實現(xiàn)刀具的進給運動；2)M2為冷卻泵拖動電動機，提供冷卻液；3)M3為拖動刀架快速移動的快速移動電動機，為實現(xiàn)快速停車，一般采用機械制動或電氣反接制動；4)有必要的保護和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。電氣控制線路1)主軸電動機的點動控制2)M1的正轉、反轉、停車控制3)M1的反接制動控制4)刀架快速移動控制5)冷卻泵電動機的控制6)主軸電動機負載檢測及保護環(huán)節(jié)控制要求從車削加工工藝要求出發(fā)，對各電動機的控制要求是：電氣ThankYou!ThankYou!電氣控制系統(tǒng)課件內容要點:三相異步電動機的典型控制電路電氣控制線路設計的基本原則電氣控制線路的設計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:了解三相異步電動機的典型控制電路熟悉電氣控制線路設計的基本原則掌握電氣控制線路的設計方法掌握電氣控制線路的繪制了解車床電氣控制系統(tǒng)內容要點:目的與要求:6.1三相異步電動機常用典型控制電路

一個復雜的電氣控制系統(tǒng)通常是在典型控制電路的基礎上進行修改、完善和綜合完成的。繼電器-接觸器控制是電氣控制系統(tǒng)中最簡單、應用最廣泛的控制方式，而本節(jié)內容是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的重點和基礎，應熟練掌握。三相異步電動機常用典型控制電路異步電動機直接起動控制異步電動機降壓起動控制異步電動機的制動控制6.1三相異步電動機常用典型控制電路一個復雜異步電動機直接起動控制1.點動控制右圖為三相異步電動機的點動控制電路，點動控制的工作原理是：首先合上三相刀開關QS，為電動機的起動做好準備。按下起動按鈕SB，交流接觸器KM線圈通電，其常開主觸頭閉合，電動機通電起動運行；松開按鈕，KM線圈失電，主觸頭斷開復位，電動機M斷電停車，實現(xiàn)了一點就動，松手就停的控制過程。異步電動機直接起動控制1.點動控制右圖為三相例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據設備需求，所選用異步電動機的型號為：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。解：由題可知電動機的額定電流為5.85A。由圖可知，需要選擇接觸器、刀開關、熔斷器和熱繼電器的型號。下面根據額定電流來選擇圖6-1中所需器件的型號。1)接觸器KM型號的選擇：(1)根據接觸器控制的負載性質，選擇交流接觸器；(2)電動機額定電壓為380V，故接觸器主觸頭額定電壓選為AC380V(3)電動機起動電流約為額定電流的6倍，電動機額定電流約為6A，故接觸器額定電流等級選擇40A；故可以選擇型號為CJ10-40的交流接觸器。

2)刀開關QS的選擇：(1)首先確定選擇單投刀開關HD系列；

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

3)熔斷器FU1的選擇：(1)電動機功率為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；(2)考慮到本題中單臺電動機長期工作，根據計算出熔體額定電流應大于9~15A，而由于起動電流的存在，故熔體額定電流取20A；綜上分析：選擇型號為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)型號的熔斷器；5)熱繼電器FR的選擇:本題中，電動機長期工作，一般可選用熱繼電器的額定電流大于電動機的額定電流，選擇20A，可忽略起動瞬時電流的影響，其熱元件額定電流選擇7.2A即可。故可選擇型號為JR26-20/3D的熱繼電器。3)熔斷器FU1的選擇：2.直接起?？刂扑^直接起停控制，就是要求按下起動控制按鈕后，電動機單方向持續(xù)運轉，要使電機停車，按下停止按鈕即可。為了保護線路和電氣設備，原理圖中還應考慮各種異常情況下的保護措施。右圖所示為單向直接起?？刂齐娐?，圖中在起動按鈕SB1的下方并聯(lián)了一個交流接觸器KM的常開輔助觸點，以保證起動后KM線圈持續(xù)帶電，電機持續(xù)運轉，這種作用稱為自鎖，SB1下方的KM常開輔助觸點因而稱為自鎖觸點。要使電機停車，按下停止按鈕SB2即可。思考：1.什么是自鎖？2.試對下圖的電氣控制線路進行修改，使其具有點動、起動和停止功能。2.直接起?？刂扑^直接起停控制，就是要求按3.多地點控制在實際生活和生產現(xiàn)場中，通常需要在兩地或兩地以上的地點進行控制操作。例如自動電梯就需要多點控制，在梯廂內能在里面控制；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起動按鈕的常開觸點并聯(lián)，各停車按鈕的常閉觸點串聯(lián)。右所示是實現(xiàn)兩地控制的線路，根據這一原則可推廣于更多地點的控制。3.多地點控制在實際生活和生產現(xiàn)場中，通常需4.聯(lián)鎖控制三相異步電動機聯(lián)鎖控制線路如下圖所示4.聯(lián)鎖控制三相異步電動機聯(lián)鎖控制線路如下圖所示生產機械或自動生產線由許多運動部件組成，不同運動部件之間有聯(lián)系又互相制約。例如，機械加工車床的主軸必須在油泵電動機啟動，并使齒輪箱有充分的潤滑油后才能啟動等。這種互相聯(lián)系而又互相制約的控制稱為聯(lián)鎖。例如，機械加工車床主軸轉動時，需要油泵先啟動，給齒輪箱供油潤滑。為保證潤滑泵電動機起動后主拖動電動機才起動，對控制線路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。在圖（b)中，是將油泵電動機接觸器KM1的常開觸頭串入主拖動電動機接觸器KM2的線圈電路中實現(xiàn)的，只有當KM1先啟動，KM2才能啟動。在（c)所示的接法中，可以省去KM1的常開觸頭，使線路得到簡化。類似的工藝過程在許多其它生產設備上同樣存在，這是一個典型的聯(lián)鎖控制線路。生產機械或自動生產線由許多運動部件組成，不同

5.正、反轉控制5.正、反轉控制機械設備左右、前后、上下的移動，均涉及電動機的正反轉。要使三相異步電動機由正轉變?yōu)榉崔D，只需將接入的三相電源的任意兩根相線對調位置即可。因此，需要有兩個交流接觸器KM1、KM2，分別控制電動機的正、反轉，如圖6-5a)所示主電路。顯然，KM1、KM2這兩組主觸點不能同時閉合，否則會造成主電路電源短路。也就是要求KM1、KM2這兩個接觸器不能同時得電，在任意時刻都只能有一個接觸器線圈帶電，這種功能稱為互鎖功能。在直接起?？刂齐娐返幕A上進行改進，得到如圖6-5b)所示的電機正反轉控制電氣原理圖。電氣互鎖規(guī)律：為了使兩接觸器不能同時工作，只需將兩接觸器的常閉觸點互相串入對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，在KM2線圈回路中串入了KM1的常閉輔助觸點，這兩個常閉觸點起互鎖作用。圖6-5b)所示控制電路有一缺陷，就是當KM1線圈得電，電機處于正轉過程中，要切換到反轉即KM2線圈得電，必須首先按下停止按鈕SB使KM1線圈斷電使其觸點復位，然后再按反轉起動按鈕SB2，KM2線圈得電，電機才能反轉，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。機械設備左右、前后、上下的移動，均涉及電動6.行程控制在電動機正反轉控制電路的基礎上，添加行程開關及時間繼電器可構成自動循環(huán)控制電路，如右圖所示。6.行程控制在電動機正反轉控制電路的基礎上，添加電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關QS，為電動機起動做好準備。按下SB1，線圈KM1得電，主觸點KM1閉合，接通電動機正轉，當電動機帶動刀架運行到碰到行程開關SQ2時，SQ2常閉觸頭斷開，KM1線圈失電，電動機停止運行，同時接通時間繼電器，延時時間到后，KT常開觸點閉合，線圈KM2得電，接通反轉線路電動機帶動刀架退回直到碰到行程開關SQ1，SQ1常閉觸頭斷開，電機停止運行。思考題：試在上圖所示線路中加入適當的電器元件使其構成全自動往返線路。電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關QS，異步電動機降壓起動控制通常三相異步電動機定子的起動電流是其額定電流的5~7倍。由于起動電流較大，將使供電線路電壓下降，影響線路的正常工作，因此，對于中、大功率電動機而言，必須降壓起動。1.

Y-降壓起動控制降壓起動原理如下：首先合上三相刀開關QS，為電動機起動做好準備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時得電，主觸點KM1、KM2閉合，接通電動機，在Y形連接下降壓起動。經過整定的延時，KT常閉觸點斷開，線圈KM2失電，主觸點KM2斷開，解除電動機Y形連接，KM2輔助互鎖觸點復位閉合，KT常開觸點閉合，線圈KM3得電，主觸點KM3閉合，電動機換接成形全壓運行。線圈KM3得電后，其輔助常閉觸點斷開，KT線圈即失電，避免時間繼電器長期帶電。異步電動機降壓起動控制通常三相異步電動機定子上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產生電弧。為了保證Y-換接是在斷電條件下進行，可采用如右圖所示控制電路。首先合上三相刀開關QS，為電動機起動做好準備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時得電，KM3線圈斷電，經過延時KM1線圈首先斷電，KM3通電，KM2斷電，切換完畢后KM1再通電，電動機在連接下正常運轉。本線路的特點是在接觸器KM1斷電的情況下進行Y-換接；接觸器KM2的常開主觸點在無電下斷開，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2.自耦降壓起動控制對于正常工作是Y形接法的三相鼠籠式異步電動機，就不能采用Y-降壓起動，而只能采用定子串自耦變壓器降壓起動或定子串電阻降壓起動。自耦降壓起動控制線路如下圖所示。2.自耦降壓起動控制對于正常工作是Y形接法的三上圖的控制電路中，要起動電機，首先合上刀開關QS，然后按下起動按鈕SB1，接觸器KM1與時間繼電器KT線圈同時得電，KM1主觸點閉合，主電路電源經自耦變壓器接至電動機定子繞組，實現(xiàn)降壓起動。同時，KM1輔助觸點閉合，自鎖。當時間繼電器KT到達延時值，其常閉延時觸點斷開，KM1線圈失電，主、輔常開觸點均斷開復位，主電路中的自耦變壓器切除并解除自鎖；而后，KM1常閉觸點復位，KT常開延時觸點閉合，KM2線圈得電，KM2主觸點閉合，電動機全壓正常運行；KM2輔助觸點閉合并自鎖；KM2線圈得電，兩個常閉輔助觸點動作，KT線圈即失電，切除時間繼電器，并互鎖KM1線圈。上圖的控制電路中，要起動電機，首先合上刀開思考：定子串電阻降壓起動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控制線路如下圖所示，試分析其工作原理異步電動機的制動控制在生產過程中，有很多生產機械都要求能迅速停止和準確定位。這就要求對拖動電動機進行有效的制動，即三相異步電動機在脫離電源后，應立即停車，從而滿足生產機械的工藝要求，提高生產質量和效率。1.反接制動控制其實質是改變電動機定子繞組中三相電源的相序，產生與轉子轉動方向相反的制動轉矩，從而使電機盡快停車。由于反接制動時旋轉磁場相對于轉子轉速較高，電流較大，為了減小制動電流，常在定子回路中串入降壓電阻R以減小制動電流。反接制動采用速度繼電器，按轉速原則進行控制。電動機起動時，首先合上刀開關，按下起動按鈕SB1，KM1線圈通電，電動機正向起動運轉。停車時，按下復合按鈕SB2，此時轉子轉速很高，速度繼電器KS常開觸點仍處于閉合狀態(tài)，于是接通KM2線圈，主電路電源交換相序，制動開始，電動機轉速則迅速下降。當電機轉速低于100r／min時，速度繼電器釋放，其常開觸點KS斷開，反接制動結束。異步電動機的制動控制在生產過程中，有很多生反接制動控制電路反接制動2.能耗制動控制

能耗制動是在三相鼠籠式電動機停車切斷三相電源的同時，給定子繞組通入直流電，從而產生一個制動轉矩，當轉子轉速接近零時，再切除直流電源。這種制動方法實質上是把轉子原來儲存的機械能轉變?yōu)殡娔?，并消耗在轉子的制動上，所以稱為能耗制動。2.能耗制動控制能耗制動是在三相鼠籠式電動機上圖所示是能耗制動控制電路，圖中用變壓器T和整流器V為制動提供直流電源，KM2為制動用接觸器。能耗制動過程如下：按下停止按鈕SB2，線圈KM1失電，主觸點KM1斷開，電動機脫離三相電源，互鎖觸點KM1復位閉合。這時，線圈KT失電，其斷電延時斷開觸點仍閉合，則KM2線圈得電，主觸點KM2閉合，電動機定子兩相繞組通入直流電，能耗制動開始，經過整定的延時，觸點KT斷開，能耗制動結束。上圖所示是能耗制動控制電路，圖中用變壓器T和6.2電氣控制線路設計的基本原則滿足機電設備需求原則設計前，需要調查清楚生產要求，對機械設備的工作性能，結構特點和實際加工情況有充分的了解。同時深入現(xiàn)場調查研究，收集資料，尤其是對同類或相近設備資料和使用情況的調查。在此基礎上，和機械設計人員一起經過廣泛討論，制訂出該設備電氣控制系統(tǒng)設計任務書。該任務書是電氣控制和機械設備之間的接口技術規(guī)范，電氣技術人員必須依據該任務書設計電氣控制線路。簡單實用、經濟原則1）盡量選用標準的、常用的或經過實際應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，以縮短連接導線的數量和長度。6.2電氣控制線路設計的基本原則滿足機電設備需求原則例6-2

電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在操作臺上，KM位于電氣柜內，試比較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：(1)經分析，二者控制原理相同。(2)比較兩個原理圖，其連接線都是6根，總數是相同的。(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，而圖b)只需要2根。因此采用圖b)使用導線少。(4)操作臺和電氣柜連接線少，在電氣線路檢查和排障時方便。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、操作臺和生產現(xiàn)場相互之間的連接線越少越好；同一電器的不同觸點在線路中應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)經分析，二者控制原理相同。(2)圖a)中限位開關SQ的常開觸點與常閉觸點靠得很近，而在電路中分別接在不同的相上，當觸點斷開產生電弧時，可能在兩觸點間形成飛弧而造成電源短路。圖b)中兩觸點電位相同，就不會造成電源短路。而且，行程開關安裝在生產機械上，接觸器安裝在控制柜內。(3)圖a)中用4根長導線連接，而圖b)只需要3根長導線；因此，圖b)可減少導線段數和縮短導線長度。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，應盡量將所有電氣的聯(lián)鎖觸點接在線圈的左端，線圈的右端直接接電源，這樣，可以減少線路內產生虛假回路的可能性，還可以簡化電氣柜的出線！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)盡量減少電器的數量，采用標準器件，盡可能選用相同型號的電器元件，以減少備用量。4)盡量減少不必要的觸點，簡化電路。常用的方法有：合并同類觸點、利用轉換觸點（利用具有轉換觸頭的中間斷電器，將使用兩對觸頭合改成使用一對轉換觸頭）、利用邏輯代數進行化簡，以便得到最簡化的線路。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和時間繼電器KT就失去了作用，不必繼續(xù)通電，但它們仍處于帶電狀態(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)盡量減少電器的數量，采用標準器件，盡可能選用相同型號的可靠性原則1)選用的電器元件要可靠、牢固、動作時間少、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來斷開或接通大容量接觸器的線圈時，要計算繼電器觸點斷開或接通容量是否足夠，不夠時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，而且還要有機械聯(lián)鎖。5)在線路中應盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器元件的現(xiàn)象，以增加線路的可靠性。6)避免發(fā)生觸頭“競爭”與“冒險”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、動作時間少、抗干安全性原則在自動控制系統(tǒng)中，常用的保護環(huán)節(jié)有短路、過流、過載、過壓、失壓、弱磁、超速、極限等。1)短路保護電動機、電器以及導線的絕緣損壞或電路發(fā)生故障時，可能造成短路事故。短路電流可能使設備損壞。因此，一旦發(fā)生短路故障時，控制電路應能迅速切斷電源。常用的短路保護元件有熔斷器和斷路器。

2)過流保護

在電動機運行過程中，由于各種各樣的原因，會引起電動機產生很大的電流，從而造成電動機或生產機械設備的損壞。因此，為保護電動機的安全運行，在這種情況下，有必要設置過電流保護。安全性原則在自動控制系統(tǒng)中，常用的保護環(huán)節(jié)采用過電流繼電器KI實現(xiàn)的過電流保護電路如右圖所示。當電動機起動時，時間繼電器KT延時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，盡管此時起動電流很大，過電流保護仍不動作。當起動結束，KT的常閉觸頭經過延時已斷開，將過電流線圈接入電路，過電流繼電器開始起保護作用，當電流達到整定值時，過電流繼電器動作，其常閉觸頭斷開，切斷控制電路電源，接觸器斷開電動機的電源而起到保護作用。

采用過電流繼電器KI實現(xiàn)的過電流保護電路如3)過載保護電動機長期超載運行，其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應設過載保護環(huán)節(jié)。這種保護多采用熱繼電器作為保護元件，同時裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。4)失壓保護在電動機正常工作時，如果電源電壓消失，電動機則停轉。當電源電壓恢復時，如果電動機自行起動，則可能造成設備損壞甚至人身傷亡事故。防止電壓恢復時電動機自行起動的保護稱為失壓保護。

5)極限保護某些直線運動的生產機械常設極限保護，是由行程開關的常閉觸頭來實現(xiàn)的。如龍門刨床的刨臺，設有前、后極限保護；礦井提升機，設上、下極限保護。其他保護，根據生產機械的不同要求，可設有溫度、水位、壓力等保護環(huán)節(jié)。3)過載保護使用方便原則電氣設備應力求維修方便，使用安全。電器元件應留有備用觸頭，必要時應留有備用電器元件，以便檢修、調整改接線路；應設置隔離電器，以免帶電檢修?？刂茩C構應操作簡單、方便，能方便地由一種控制形式轉換為另一種控制形式，例如由手動控制轉換到自動控制。使用方便原則電氣設備應力求維修方便，使用安6.3電氣控制線路的設計方法電氣控制線路通常有兩種設計方法，一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。經驗設計法經驗設計法在具體的設計過程中常有兩種做法：第一種是根據生產機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，根據生產機械的工藝要求與工作過程自行設計，邊分析邊畫圖，將輸入的主令信號經過適當的轉換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號。隨時增減電器元件和觸頭，以滿足所給定的工作條件。主要特點1)無固定的設計程序和設計模式，靈活性很大，主要靠經驗進行；2)設計方法比較簡單，但要求設計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計資料，同時具有豐富的設計經驗，在設計過程中往往還要經過多次反復修改、試驗才能使線路符合設計的要求。6.3電氣控制線路的設計方法電氣控制線路通基本步驟電氣控制線路設計包括主電路、控制電路和輔助電路等的設計。1)主電路設計。主要考慮電動機的起動、點動、正反轉、制動等。2)控制電路設計。主要考慮如何滿足電動機的各種運轉功能及生產工藝要求，包括實現(xiàn)加工過程手動、半自動和全自動的控制等。3)聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)設計。主要考慮如何完善整個控制電路的設計，包括短路、過載、零壓、聯(lián)鎖、照明、信號、充電測試等各種保護環(huán)節(jié)。4)反復審核電路是否滿足設計要求。在條件允許的情況下，進行模擬試驗，直至電路動作準確無誤，并逐步完善整個電氣控制電路的設計?；静襟E電氣控制線路設計包括主電路、控制電路和輔助電路等的設邏輯設計法邏輯設計法將執(zhí)行元件需要的工作信號以及主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，并根據控制要求將它們之間的關系用邏輯函數關系式來表達，然后再運用邏輯函數的基本公式和運算規(guī)律進行簡化，使之成為最簡單的邏輯表達式，并依該表達式畫出電氣控制線路圖，最后再進一步檢查和完善，以獲得既滿足工藝要求，又經濟合理的最佳設計方案。主要特點1)所用元件少，各元件能充分發(fā)揮作用，能獲得理想、經濟的設計方案。2)當給定條件變化時，能指出電路相應變化的內在規(guī)律，在設計復雜線路時優(yōu)點明顯。3)各種控制元件的關系一目了然，不會遺漏和讀錯。邏輯設計法邏輯設計法將執(zhí)行元件需要的工作信號低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數描述低壓電器，對低壓電器元件工作狀態(tài)的邏輯表達作如下規(guī)定：1)用KA、KM、SQ和SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關和按鈕的動合(常開)觸頭；用、、和分別表示繼電器、接觸器、行程開關和按鈕的動斷(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”。對于接鍵、行程開關等元件，壓下狀態(tài)為“1”，復位狀態(tài)為“0”3)對于其它低壓電器元件，設計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)取值與其動合觸頭的取值相同，和動斷觸頭取值相反。低壓電器的邏輯表示為便于用邏輯代數描述低壓電器，對低壓電器元基本邏輯關系基本邏輯關系有三種：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)動斷觸頭

KM=KA1+KA2KM=KA1KA2KM=只要觸頭KA1和KA2中有一個閉合時，線圈KM就通電。只有觸頭KA1和KA2同時閉合時，線圈KM通電。觸頭KA1不動作，則線圈KM通電。表達式含義基本邏輯關系基本邏輯關系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或三相異步電動機典型控制電路邏輯代數表達式1.三相異步電動機起、停電氣控制線路如圖6-2所示，試寫出其邏輯表達式。解：說明：動合觸頭并聯(lián)為邏輯或，串聯(lián)為邏輯與。2.三相異步電動機可逆控制線路如圖6-4b)所示，試寫出其邏輯表達式。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式。三相異步電動機典型控制電路邏輯代數表達式1.三相異步電動機起邏輯代數的基本定律邏輯代數中常用的基本公式和運算規(guī)律如表6-1所示。邏輯設計法的基本步驟邏輯電路有兩種基本類型：組合邏輯電路和時序邏輯電路。時序邏輯電路的特點是輸出狀態(tài)不僅與同一時刻的輸入狀態(tài)有關，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及組合順序有關，其設計過程較復雜，下面主要介紹組合邏輯電路設計方法。組合邏輯電路其執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時刻控制元件的狀態(tài)相關，輸入和輸出呈單向關系，即輸出量對輸入量無影響。(1)根據工藝要求，確定邏輯變量；

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

(3)寫出執(zhí)行元件的表達式；(4)簡化邏輯表達式；(5)根據簡化的邏輯函數關系式，繪制控制電路。邏輯代數的基本定律邏輯代數中常用的基本公式和運算規(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1.電氣控制圖電氣控制