1、第二章 机床控制线路的基本环节,电气制图的基本知识 三相异步电动机的起动控制 三相异步电动机调速和制动控制 三相异步电动机的保护控制 电气控制线路故障的诊断与维修,宁德职业技术学院,第一节 电气制图的基本知识,电气图的符号为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一的图形符号和文字符号来表达。 电气控制图的分类 电气系统图和框图 电气原理图 电器布置图 电器安装接线图 功能图 电器元件明细表 电气控制图的绘制规则 电气图的读图方法,宁德职业技术学院,电气控制图的绘制规则,原理图一般分主电路和辅助电路两部分：主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径
2、。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成。 控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。 原理图中各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。 原理图中，各个电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一元器件的各个部件可以不画在一起。例如，接触器、继电器的线圈和触点可以不画在一起。 图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。例如，继电器、接触器的触点
3、，按吸引线圈不通电状态画；主令控制器、万能转换开关按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画等。 电气元件应按功能布置，并尽可能按水平顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。 电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。,返回,宁德职业技术学院,电气图的读图方法,主电路分析 控制电路分析 辅助电路分析 联锁和保护环节分析 总体检查,返回,电气图,常用的电气图有系统图、框图、电路图、位置图、接线图等。,宁德职业技术学院,CW6132型车床电路图
4、,宁德职业技术学院,CW6132型车床电器位置图,宁德职业技术学院,CW6132型车床电气互连接线图,宁德职业技术学院,第二节 三相笼型异步电动机全压起动控制电路,起动方式有直接起动与降压起动两种。可根据电动机起动频繁程度、供电变压器容量大小来决定允许直接起动电功机的容量，对于起动频繁，允许直接起动电动机容量不大于变压器容量的20；对于不经常起动者，直接起动电动机容量不大于变压器容量的3 0。通常容量小于11kw的笼型电动机可采用直接起动。,直接起动： 1、开关控制电路 2、接触器控制电路,宁德职业技术学院,一、单向旋转控制电路,（一）开关控制电路适用于不频繁起动的小容量电动机，但不能实现远距
5、离控制和自动控制。也不能实现零压、欠压和过载保护。,返回,宁德职业技术学院,（二）接触器控制电路,工作原理起动时，合上QS，引入三相电源。按下SB2，交流接触器KM线圈得电，主触头闭合，电动机接通电源直接起动。同时接触器自锁触头KM闭合，实现自锁。停车时，按下停止按钮SB1将控制电路断开即可。此时，KM线圈失电，KM的所有触头复位，KM常开主触头打开，三相电源断开，电动机停止运转。松开SB1后，SB1虽能复位，但接触器线圈已不能再依靠自锁触头通电。 特点 熔断器FU作为电路短路保护 热继电器FR具有过载保护作用。 零压（失压）与欠压保护。,宁德职业技术学院,接触器控制电路,返回,宁德职业技术学
6、院,二、三相异步电动机的典型控制,点动控制 连续控制 点动、连续控制 正、反转控制 自动往返控制 顺序控制 多地控制,返回,宁德职业技术学院,动作原理,控制电路,主电路,点动控制,返回,宁德职业技术学院,连续控制,电路,工作原理,返回,宁德职业技术学院,点动、连续控制,主电路,控制电路,SB3：点动 SB2：连续运行,控制关系,返回,宁德职业技术学院,可逆旋转控制电路,倒顺开关直接控制 倒顺开关接触器控制,宁德职业技术学院,正、反转控制,正反转控制带电气互锁的正反转控制带有双重互锁的正反转控制,返回,宁德职业技术学院,正、反转控制,主电路,控制电路,操作过程：,注意：该电路必须先停车才能由正转
7、到反转或由反转到正转。 SB2和SB3不能同时按下，否则会造成短路！,返回,宁德职业技术学院,带互锁的正反转控制,互锁作用：正转时，SB3不起作用；反转时，SB2不起作用。从而避免两接触器同时工作造成主回路短路。,含有电气互锁的正反转控制,返回,宁德职业技术学院,带有双重互锁的正反转控制,返回,宁德职业技术学院,自动往返控制,控制要求：按下起动按钮后，电动机根据撞快1或2可以自动实现正反转的循环运动，并具有零压、欠压、短路和过载保护。控制电路 控制原则行程控制原则 工作原理如按下正转按钮SB2，KM1通电吸合并自锁，电动机作正向旋转带动机床运动部件左移。当运动部件移至左端并碰到SQ1时，将SQ
8、1压下，其常闭触头断开，切断KM1接触器线圈电路，同时其常开触头闭合，接通反转接触器KM2线圈电路，此时电动机由正向旋转变为反向旋转，带动运动部件向右移动，直到压下SQ2限位开关电动机由反转又变成正转，这样驱动运动部件进行往复的循环运动。,返回,宁德职业技术学院,自动往返运动的控制电路,ST1反向转正向行程开关,ST2正向转反向行程开关,ST4反向极限保护限位开关,ST3正向极限保护限位开关,返回,宁德职业技术学院,工作原理,先合上电源开关QS， 按下SB3 KM1线圈得电 KM1联锁触头分断对KM2联锁KM1自锁触头闭合自锁KM1 主触头闭合电动机M正转 工作台左移 至限定位置挡铁1碰SQ1
9、 SQ1-1先分断 KM1线圈失电 KM1自锁触头分断解除自锁 电动机停止正转工作台停止左移SQ1-2后闭合 KM2线圈得电 KM2联锁触头分断对KM1联锁KM2自锁触头闭合自锁KM2主触头闭合 电动机M反转 工作台右移（SQ1触头复位） 限定位置挡块2碰SQ2 SQ2-1先分断 KM2线圈失电 SQ2-2后闭合KM2自锁触头分断解除自锁KM2主触头分断 工作台停止右移 KM2联锁触头恢复闭合KM1线圈得电 KM1联锁触头分断对KM2联锁KM1自锁触头闭合自锁KM1主触头闭合 电动机M又正转 工作台又左移（SQ2）复位，以后重复上述过程。,KM1主触头分断,KM1联锁触头恢复闭合,顺序控制,主
10、电路实现的顺序控制 特点电动机M2的主电路接在电源接触器KM（或KM1）的主触头的下面，保证了只有当KM（或KM1）主触头闭合，电动机M1起动后，M2才可能起动。 控制电路 控制电路实现的顺序控制 控制电路 控制特点a)线路特点是：电动机M2的控制电路先与接触器KM1的线圈并接，再与KM1的自锁触头串接，保证了M1起动后，M2才能起动的顺序要求。b)线路的特点是：在电动机M2的控制电路中串接了接触器KM1的常开辅助触头。显然，只要M1不起动，KM1常开触点不闭合，KM2线圈就不能得电，M2电动机就不能起动。 c)实现了M1起动后，M2才能起动，而M2停止后，M1才能停止的的控制要求，即顺序起动
11、、逆序停止。,返回,宁德职业技术学院,主电路实现的顺序的控制电路,宁德职业技术学院,控制电路实现顺序控制的控制电路,宁德职业技术学院,多地控制,概念能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。 特点两地的起动按钮并联在一起，停止按钮串联在一起。这样就可以分别在甲、乙两地起、停同一台电动机，达到操作方便的目的。 控制电路,返回,宁德职业技术学院,多地控制的控制电路,返回,宁德职业技术学院,第三节 三相笼型异步电动机减压起动控制电路,降压起动： 定子回路串电阻降压起动控制电路 Y-降压起动控制电路 自耦变压器降压起动控制电路 延边三角形降压起动控制电路,返回,宁德职业技术学院,定子
12、回路串电阻降压起动控制电路,控制电路 工作原理 （a）电路的工作原理：合上电源开关QS，按起动按钮SB2，KM1得电吸合并自锁，电动机串电阻R起动。接触器KM1得电同时，时间继电器KT得电吸合，其延时闭合常开触点使接触器KM2经延时后得电，主电路电阻R被短接，电动机在全压下进入正常稳定运转。从主电路看，只要KM2得电就能使电动机正常运行。缺点：电动机起动后KM1和KT一直得电，这是不必要的，且缩短了元件的使用寿命。 （b）电路的工作原理：接触器KM2得电后，用其常闭触点将KM1及KT的线圈电路切断，同时KM2自锁。这样，在电动机起动后，只有KM2得电使之正常运行。,返回,宁德职业技术学院,定子
13、回路串电阻控制电路,返回,宁德职业技术学院,自耦变压器降压起动控制电路,返回,(一)手动控制的自称变压器减压起动器,宁德职业技术学院,(二)自动控制的自耦减压起动器,两接触器控制的自耦减压起动电路,三接触器控制的自耦减压起动电路,Y-D降压起动控制电路,返回,正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼形感应电动机，都可以采用星三角减压启动。,宁德职业技术学院,Y-D降压起动控制电路,返回,用于13kW以下电动机Y-D起动电路,Y形：KM1通电，KM2失电,形：KM1通电，KM2通电,容量有限,用于13kW以上电动机Y-D起动电路,Y形：KM1通电，KM2失电，KM3通电,形：KM1通电，KM
14、2通电，KM3失电,延边三角形减压起动控制电路,KM1通电KM2通电KM3失电,KM1失电KM2通电KM3通电,抽头向首端移动,宁德职业技术学院,延边三角形减压起动,KM1通电KM2通电KM3失电,KM1失电KM2通电KM3通电,宁德职业技术学院,第四节 三相绕线式异步电动机起动控制电路,转子绕组串电阻起动控制电路 时间原则转子串电阻起动控制 电流原则转子串电阻起动控制 转子绕组串频敏变阻器起动控制电路,宁德职业技术学院,转子绕组串电阻（时间原则）起动控制电路,宁德职业技术学院,电流原则短接起动电阻控制电路,转子绕组串接频敏变阻器起动控制电路,第五节 三相异步电动机电制动控制电路,反接制动控制
15、 能耗制动控制,返回,宁德职业技术学院,反接制动控制,控制要求主要控制三相异步电动机在停车时能自动进入反接制动状态（改变任意两相电流相序并接入制动电阻），实现快速停车，停车后所有线圈均失电，相关触头均处于常态。 控制方法通过改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。 控制电路 单向反接制动控制 可逆运行反接制动控制,返回,宁德职业技术学院,单向反接制动控制,返回,可逆运行反接制动控制,返回,直流制动控制电路,速度原则控制直流制动电路 时间原则控制直流制动电路,宁德职业技术学院,速度原则控制直流制动电路,宁德职业技术学院,时间原则控制直流制动电路,宁
16、德职业技术学院,无变压器的单管直流制动电路,宁德职业技术学院,电容-短接制动主电路,宁德职业技术学院,双流制动主电路,宁德职业技术学院,第六节 三相异步电动机调速控制电路,变P通过改变定子绕组的接法从而实现三相异步电动机转速的改变。 变S调定子电压、转子电阻、采用串级调速、电磁转差离合器调速 变频,宁德职业技术学院,三相异步电动机的变极调速控制,控制要求通过改变定子绕组的接法从而实现三相异步电动机转速的改变。 控制方法用双速开关(不能带负荷起动)或交流接触器（连接出线端）控制。 控制电路 控制特点跳跃式、有级调速；仅适用于三相笼型感应电动机,宁德职业技术学院,D-YY反转向方案变极调速电动机接
17、线方法,宁德职业技术学院,4/2极双速电动机控制电路,返回,宁德职业技术学院,电磁调速感应电动机调速电路,宁德职业技术学院,爪极式转差离合器结构示意图,宁德职业技术学院,自动换极的电磁转差离合器调速系统电路图,三相异步电动机的保护控制,短路保护常用的短路保护电器是熔断器和自动空气断路器。 过载保护常用的过载保护元件是热继电器。 过流保护过流保护常用电磁式过电流继电器实现。 欠压保护实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。 零压保护常用的失压保护电器是接触器和中间继电器。 弱磁保护实现弱磁保护是在电动机励磁回路串入弱磁继电器（欠电流继电器）,返回,宁德职业技术学院,当电动机绕组的绝缘、导线
18、的绝缘损坏时，或电气线路发生故障时，例如正转接触器的主触点未断开而反转接触器的主触点闭合都会产生短路现象。此时，电路中会产生很大的短路电流，它将导致产生过大的热量，使电动机、电器和导线的绝缘损坏。因此,必须在发生短路现象时立即将电源切断。常用的短路保护元件是熔断器和断路器。 熔断器的熔体串联在被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它自动熔断，从而切断电路，达到保护的目的。断路器(俗称自动开关)，它有短路、过载和欠电压保护功能。通常熔断器比较适用于对动作准确度要求不高和自动化程度较差的系统中。在发生短路时很可能造成一相熔断器熔断，造成单相运行；但对于断路器只要发生短路就会自动跳闸，将三相电
19、路同时切断。断路器结构复杂，广泛用于要求较高的场合。,短路保护,宁德职业技术学院,由于不正确的起动和过大的负载转矩以及频繁的反接制动，都会引起过电流。为了限制电动机的起动或制动电流过大，常常在直流电动机的电枢回路中或交流绕线转子电动机的转子回路中串入附加的电阻。若在起动或制动时，此附加电阻已被短接，就会造成很大的起动或制动电流。另外，电动机的负载剧烈增加，也要引起电动机过大的电流，过电流的危害与短路电流的危害一样，只是程度上的不同，过电流保护常用断路器或电磁式过电流继电器。将过电流继电器串联在被保护的电路中，当发生过电流时，过电流继电器KA线圈中的电流达到其动作值，于是吸动衔铁，打开其常闭触点
20、，使接触器KM释放，从而切断电源。这里过电流继电器只是一个检测电流大小的元件，切断过电流还是靠接触器。如果用断路器实现过电流保护.则检测电流大小的元件就是断路器的电流检波线圈，而断路器的主触点用以切断过电流。,过电流保护,宁德职业技术学院,热保护又称长期过载保护。所谓过载是指电动机的电流大于其额定电流。造成过载的原因很多，如负载过大、三相电动机单相运行、欠电压运行等。当长期过载时，电动机发热，使温度超过允许值，电动机的绝缘材料就要变脆，寿命降低、严重时使电动机损坏，因此必须予以保护。常用的过载保护元件是热继电器。 热继电器可以满足这样的要求：当电动机为额定电流时，电动机为额定温升，热继电器不动
21、作；在过载电流较小时，热继电器要经过较长时间才动作；过载电流较大时，热继电器则经过较短时间就会动作。由于热惯性的原因，热继电器不会因电动机短时过载冲击电流或短路电流而立即动作。所以在使用热继电器作过载保护的同时，还必须设有短路保护，并且选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。,热保护,宁德职业技术学院,当电动机正在运行时，如果电源电压因某种原因消失，为了防止电源恢复时电动机自行起动的保护称为零电压保护，零电压保护常选用零压保护继电器KHV。当电动机正常运行时，电源电压过分地降低将引起一些电器释放，造成控制线路不正常工作，可能产生事故。因此，需要在电源电压降到一
22、定允许值以下时，将电源切断，这就是欠电压保护。欠电压保护常用电磁式欠电压继电器K当电动机正常运行时，电源电压过分地降低将引起一些电器释放，造成控制线路不正常工作，可能产生事故。因此，需要在电源电压降到一定允许值以下时，将电源切断，这就是欠电压保护。欠电压保护常用电磁式欠电压继电器KV来实现。欠电压继电器的线圈跨接在电源两相之间，电动机正常运行时，当线路中出现欠电压故障或零压时，欠电压继电器的线圈KV得电，其常闭触点打开，接触器KM释放，电动机被切断电源。对于按钮起动并具有自锁环节的电路，本身已具有零电压保护功能，不必再考虑零电压保护。,欠电压与零电压保护,宁德职业技术学院,控制线路故障的诊断与维修,电气设备的维护和保养 电气控制线路的故障检修,返回,宁德职业技术学院,电气设备的维护和保养,检查电动机检查控制和保护电器 检查电气线路检查限位开关,返回,宁德职业技术学院,电气控制线路的故障检修,检修前的故障调查 故障调查主要有问、看、听、摸几个步骤。 根据电路、设备的结构及工作原理直观查找故障范围 从控制电路动作顺序检查故障范围 仪表测量检查 电压测量法 电阻测量法 机械故障检查,返回,宁德职业技术学院,题2-15,宁德职业技术学院,题2-4:设计一个采取两地控制的点动与连续运转控制的电路图。,宁德职业技术学院,
