机床电气基本控制电路.ppt

第 2章 继电器 -接触器 控制电路基本环节 目的： 学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异 步电动机起、停，正反转，多地，多条件控制 电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控 制电路；变极调速。 要求： 领会常用控制电路的设计思想，学会分析 基础电路的工作原理，熟记起停、正反转、两 地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够 熟练画出这些电路。 第一节 电路图的基本概念及绘制 6 5 电气原理图 电器布置图 电器安装接线图 一、 图形符号、文字符号和接线端子标记 图形符号 文字符号 符号要素 一般符号 限定符号 基本文字符号 辅助文字符号 补充文字符号 通常用于图样或其它文件，用以 表示一个设备或概念的图形、标 记或字符。 用于电气技术领域中技术文件的 编制，表示电气设备、装置和元 件的名称、功能、状态和特征 。 1.图形符号 符号要素： 具有确定意义的 简单图形 ，必须同其它图 形组合构成一个设备或概念的完整符号。 如接触器常开主触点符号，由接触器触点 功能符号和常开触点符号组合而成。 一般符号： 表示一类产品和此类产品特征的一种简单 的符号，如电动机可用一个圆圈表示。 限定符号： 提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。 2.文字符号 基本文字符号： 单字母符号： 双字母符号： 按拉丁字母顺序将各种电气 设备、装置和元器件划分成 为 23大类，每一类用一个专 用单字母符号表示，如 “ C” 表示电容器类， “ R”表示电 阻器类等。 2.文字符号 基本文字符号： 单字母符号： 双字母符号： 由一个表示种类的单字母符 号与另一个字母组成，且以 单字母符号在前，另一字母 在后的次序列出，如 “ F”表 示保护器件类， “ FU”则表 示为熔断器 。 2.文字符号 基本文字符号： 辅助文字符号： 表示电气设备、装置和元器件以及电路的 功能、状态和特征。 如 “ RD”表示红色， “ L”表示限制等。 单字母符号： 双字母符号 : 补充文字符号： 当规定的基本文字符号和辅助文字符号不 够使用时，可按国家标准中文字符号组成 规律和下述原则予以补充。 2.文字符号 补充文字符号原则： 在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采 用国家标准中规定的电气文字符号。 在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国 家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。 使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业 技术标准中规定的英文术语缩写而成。 基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般 不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字， 且拉丁字母中 “ I”和 “ O”不允许单独作为文字符号使 用。 3. 接线端子标记 三相交流电源采用 L1、 L2、 L3、 N、 PE标记 主电路按 U、 V、 W顺序标记 分级电源在 U、 V、 W前加数字 1、 2、 3来标记 分支电路在 U、 V、 W后加数字 1、 2、 3来标记 控制电路用不多于 3位的阿拉伯数字编号 直流系统的电源正、负和中间线用 L+、 L-、 M。 二、电路图（电气原理图） 原则： 用图形符号和项目代号表示电路各个电器 元件连接关系和工作原理的图 (1)电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主 电路和控制电路。主电路和控制电路应分别绘制。主 电路包括从电源到电动机的电路 ,是强电流通过的部分 , 绘制在图面的左侧或上部，控制电路是通过弱电流的 电路 ,一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触 头、继电器的触头等组成 , 绘制在图面的右侧或下部。 (2)电气原理图应按国家标准所规定的图形符号、文 字符号和回路标号绘制，必须采用国家规定的统一 标准。在图中各电器元件不画实际的外形图。 (3)各电器元件和部件在控制线路中的位置 ,要根据 便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可 以不画在一起 , 但要用同一文字符号标出。若有多 个同一种类的电器元件 ,可在文字符号后加上数字序 号 ,如 KM1、 KM2等。 (4)在电气原理图中 ,控制电路的分支线路 ,原则上应 按照动作先后顺序排列 ,两线交叉连接时的电气连接 点要用 “ 实心圆 ” 表示。 无直接联系的交叉导线 , 交叉处不能用 “ 实心圆 ” 。表示需要测试和拆、接 外部引出线的端子 ,应用符号 “ 空心圆 ” 表示。 (5)所有电器元件的图形符号 ,必须按电器未接通 电源和没有受外力作用时的状态绘制。触头动作 的方向是 :当图形符号垂直绘制时为从左向右 ,即 在垂线左侧的触点为常开触点 ,在垂线右侧的触 点为常闭触点 ;当图形符号水平绘制时应为从下 往上 ,即在水平线下方为常开触点 ,在水平线上方 为常闭触点。 (6)图中电器元件应按功能布置 ,一般按动作顺序 从上到下、从左到右依次排列。垂直布置时 ,类 似项目应横向对齐 ;水平布置时 ,类似项目应纵向 对齐。所以电动机图形符号应横向对齐。 (7)所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通 电时的原始状态画出。 电气原理图示例： 2 三、电器布置图 电器布置图： 电器布置图是用来表明电气设备上所有电 机、电器的实际位置，为电气控制设备的制造、 安装、维修提供必要的档案资料。 详细绘制出 电器元件安 装位置。 50 50 50 50 320 360 线槽 端子板 FU1 FU2 KM FR TC FU3 FU4 CW6132型车床电器位置图 四、电气安装接线图 表示电机及各电气设备的相对安装位置，相互间 实际接线情况与接线要求的图。 原则： 1）按控制系统的复杂程度，可将接线图分为总体接线 图、部件接线图、组件或插件接线图等。 2）各元件图形符号、文字符号、线号均应与电气原理 图一致。 3）应清楚表示出各电器的相对位置和它们之间的电气 连接。（同一电器的各部分应画在一起，用虚线框起来） 4）不在同一部位的各电器之间的连接导线，必须通过 接线端子进行。 5）成束的电线可用一根实线表示，标明导线的线号和 去向。 6）电气接线图应标明导线的种类和标称截面、数量、 颜色、线号，以及所套管子的型号规格。 第二节 三相异步电动机的直接起动与正 反转控制电路 一、直接起动控制线路 1. 手动直接起动控制线路 D 6 5 QF M 3 开启式负荷 开关控制 自动空气开 关控制 FU M 3 Q 对小型三相笼型异步电 动机如冷却泵、小台钻、砂 轮机和风扇等 可采用胶盖闸 刀开关或转换开关和熔断器 直接控制三相笼型异步电动 机起动和停止。 但使用这种手动控制方 法不方便 , 不能进行自动控 制，更不安全，应采用按钮、 接触器等电器来控制。 1.点动控制 工作原理： Q L1 L3 L2 FU1 KM M 3 2. 采用接触器直接起动控制线路 启动： 按下起动按钮 SB 接触器 KM线 圈得电 KM主触头闭合 电动 机 M启动运行。 停止： 松开按钮 SB 接触器 KM线圈失 电 KM主触头断开 电动机 M失 电停转。 SB KM FU2 电气原理图： 应用： 常用于电葫芦控制 和车床拖板箱快速 移动的电机控制 保护环节： 短路保护 控制电路 短路保护 主电路 短路保护 Q L1 L3 L2 FU1 KM M 3 SB KM FU2 1.点动控制 工作原理： 电气原理图： 电气原理图 2.长动控制 自锁触点 热继电器 热元件 热继电器 常闭触点 KM L1 L3 L2 FU1 KM Q SB2 FU2 KM M 3 FR FR SB1 工作原理 合上电源开关 QS后 ,按下启 动按钮 SB2,接触器 KM线圈获电 吸合 ,KM三个主触头闭合 ,电动 机 M得电起动 , 同时又使与 SB2 并联的一个常开辅助触点闭合 , 这个触头叫自锁触头 ,触点的自 锁作用在电路中叫做 “ 记忆功 能 ” 。放开 SB2,控制线路通过 KM自锁触头使线圈仍保持状态 吸合。如需要电动机停止 ,只需 按一下停止按钮 SB1,则接触器 KM线圈断电 ,KM主触头断开 ,电 动机 M断电停转。 L1 L3 L2 FU1 KM QS SB2 FU2 KM M 3 FR KM FR SB1 电气原理图 工作原理 保护环节 短路保护 ： FU1、 FU2 L1 L3 L2 FU1 KM QS SB2 FU2 KM M 3 FR KM FR SB1 短路保护 ： FU1、 FU2 过载保护 ： FR L1 L3 L2 FU1 KM QS SB1 FU2 KM M 3 FR KM FR SB2 电气原理图 工作原理 保护环节 短路保护 ： FU1、 FU2 欠压、失压保护 ： KM L1 L3 L2 FU1 KM QS SB1 FU2 KM M 3 FR KM FR SB2 过载保护 ： FR 电气原理图 工作原理 保护环节 开关切换 3长动与点动混合控制 按钮切换 开关切换 点动控制： SA断开 FU1 KM M 3 FR Q L1 L3 L2 主电路 FU2 SB1 KM KM FR SB2 SA 控制电路 开关切换 FU1 KM M 3 FR Q L1 L3 L2 主电路 点动控制： SA断开 长动控制： SA闭合 FU2 SB1 KM KM FR SB2 SA 控制电路 按钮切换 工作原理： 长动控制：按下按钮 SB1 点动控制：按下按钮 SB3 FU1 KM M 3 FR Q L1 L3 L2 主电路 FU2 SB1 KM KM FR SB2 SB3 控制电路 利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。 工作原理： 长动控制：按下按钮 SB2 点动控制：按下按钮 SB3 二、 三相异步电动机的正反转控制电路 电路形式 : 电动机原理： 改变电动机三相电源的 相序， 可改变电动机的 旋转方向 倒顺开关控制的正反转 按钮、接触器控制的正反转 位置控制 1.倒顺开关控制正反转 控制电路 5.5KW以下的电动机电路 直接控制电动机正反转 特点 : 电气原理图： 应用 : SB 1 KM FU2 F R KM SB2 M 3 L1 L2 L3 KM FR QS FU1 SA 主电路 控制电路 用倒顺开关实现电源调相 倒顺开关 2.按钮控制正反转控制电路 主电路： KM2 FU1 KM1 M 3 FR Q L1 L3 L2 主电路 控制电路： 控制电路 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1 KM2 KM2 SB2 正转按钮 反转按钮 工作原理： 缺点： 基本控制电路 SB1和 SB2同时按下， 造成电源 短路 控制电路： 工作原理： 接触器联锁控制 联锁 接触器联锁 按钮联锁 控制电路 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1 KM2 KM2 SB2 KM2 KM1 接触器 联锁 合上电源开关 按下按钮 SB1 KM1线圈通电 M启动正转 按下停止按钮 SB3 KM1线圈断电 电动机 M停止 按下按钮 SB2反向启 动 接触器联锁正反转控制电路 控制电路： 工作原理： 优点： 接触器联锁控制 联锁 接触器联锁 按钮联锁 控制电路 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1 KM2 KM2 SB2 KM2 KM1 工作安全可靠 缺点： 操作不便 控制电路： 工作原理： 优点： 按钮联锁控制 操作方便 控制电路 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1 KM2 KM2 SB2 SB1 SB2 缺点： 易产生故障 控制电路： 工作原理： 优点： 接触器、按钮双重联锁控制 安全可靠， 操作方便 FU2 FR SB3 SB1 KM1 KM1 KM2 KM2 SB2 SB1 SB2 KM2 KM1 控制电路图 位置开关控制 有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定 距离内能 自动往返 ，通常利用 行程开关 控制电动 机 正反转 实现。 3. 自动循环控制电路 工作台自动往返控制 特点： 在 两地 或 多地 控制同一台电动机的控制方式 启动 (常开 )按钮并联，停止 (常闭 )按钮串联 4. 多地控制电路 主电路实现顺序控制 控制电路实现顺序控制 要求几台电动机的启动或停止按一定的先后 顺序来完成的控制方式 顺序启动同时停止控制 顺序启动逆序停止控制 5. 顺序控制电路 顺序启动同时停止控制 特点 : 电气原理图： FU1 KM1 M1 3 FR1 Q L1 L3 L2 KM2 M2 3 FR2 主电路 控制电路 KM2 FU 2 FR SB3 FR KM1 SB1 SB4 SB2 KM1 KM2 KM1 顺序控制 顺序启动逆序停止控制 FU1 KM1 M 3 FR1 Q L1 L3 L2 KM2 M 3 FR2 KM2 FU 2 FR SB3 FR KM1 SB1 SB4 SB2 KM1 KM2 KM1 KM2 电气原理图： 特点 : 主电路 控制电路 第三节 三相异步电动机降压启动控制 降压启动的方法 定子绕组串电阻（电抗）启动 自耦变压器降压启动 Y 降压启动 延边三角形降压启动 降压启动的实质： 启动时减小加在定子绕组上的电压， 以减小起动电流； 启动后再将电压恢复到额定值，电动 机进入正常工作状态。 指电动机起动时，把定子绕组接成星 形，以降低起动电压，减小起动电流；待 电动机起动后，再把定子绕组改接成三角 形，使电动机全压运行。 Y 起动只能用于正常运行时为形接法 的电动机。 一、星形 三角形降压启动控制 时间 继电器控制 Y 降压起动三个接触器 控制 电气原理图 4 电源接触器 星形接 法接触 器 三角形接 法接触器 QS FR V1 M U1 W2 FU1 V2 3 KM2 KM3 KM1 W1 U2 L1 L2 L3 主电路 工作原理 Y 降压启动控制 1.定子串电阻降压自动启动控制线路 FU1 KM1 QS 主电路 M 3 FR L1 L3 L2 KM2 R FR SB2 SB1 KM1 KT KT KM1 KM2 KM2 KM 1 KM2 控制电路 电气原理图 工作原理 合上电源开关 按下按钮 SB1 KM1、 KT线圈通电 M串电阻降压启动 KT延时 KM2线圈通电， KM1、 KT线圈断电 M全压运行 二、定子绕组串电阻（电抗）启动控制 2.手动、自动启动控制线路 FU1 KM1 QS 主电路 M 3 FR L1 L3 L2 KM2 R 电气原理图 工作原理 FU2 FR SB2 SB1 KM1 KT KT KM1 KM2 KM2 KM2 KM1 SA A SB3 A M M 控制电路 1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动 M 3 FU1 KM3 FR QS L1 L3 L2 T KM1 KM2 主电路 电气原理图 正常运行 接触器 变压器星 点接触器 变压器电 源接触器 三、自耦变压器降压启动控制 1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动 SB2 KM1 FU2 FR SB3 SB1 KM2 KM1 KM2 KA KM3 KM1 KA KM3 KA KM3 控制电路 电气原理图 降压启动 按钮 全压运行 按钮 中间继电 器 1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动 M 3 FU1 KM3 FR QS L1 L3 L2 T KM1 KM2 主电路 电气原理图 SB2 KM1 FU2 FR SB3 SB1 KM2 KM1 KM2 KA KM3 KM1 KA KM3 KA KM3 控制电路 工作原理 SB1+KM1 + KM2 + 降压起动 SB2+KA + KM1 - KM2 - KM3 + KA - 全压运行 2.时间继电器控制自耦变压器降压启动 电气原理图 工作原理 M 3 FU1 KM2 FR QS L1 L3 L2 KM1 KM2 T 主电路 FU 2 FR SB4 SB1 KM1 SB2 KM1 KA KM2 KM1 KA KA KA KT SB3 控制电路 KT SB1+KM1 + KT + 降压起动 延时到 KA+ KM1 - KT - KM2 + 全压运 行 停机制动类型 ： 第四节 三相异步电动机电气制动控制 常用的电气制动 ： 反接制动 能耗制动 电磁机械制动 -电磁铁操纵机械进 行制动 电气制动 -电动机产生一个与转子 转动方向相反的力矩来进行制动 单梁桥式起重机 双梁桥式起重机 1.单向能耗制动控制 按时间原则控制 单向运行接触器 能耗制动接触器 整流变压器 桥式整流电路 一、能耗制动控制 1.单向能耗制动控制 按速度原则控制 2.电动机可逆运行能耗制动控制 正转接触器 反转接触器 3.单管能耗制动控制 单管半波整流 制动电阻的接线方法 : 二、反接制动控制 原理： 要求： 对称接法 不对称接法 改变电动机电源 相序 ，使定子绕组产生 反向 的 旋转磁场，形成 制动转矩 。 10kW以上电动机的定子电路中 串入反接制动电 阻 ，转速接近于零时，及时 切断反相序电源 ,防 止反向再起动。 1.单向反接制动的控制 电气原理图： 速度继电器 关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近 于零时，能自动将电源切除。 工作原理： 电动机正常运转时， KM1通电吸合， KS的常开触点闭 合，为反接制动作准备。 按下停止按钮 SB1， KM1断电，电动机定子绕组脱离三 相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS常开触点 仍保持闭合，将 SB1按到底，使 SB1常开触点闭合， KM2通 电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电源，进入 反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机 转速接 近 100r/min时， KS常开触点复位， KM2断电，电动机断电， 反接制动结束。 2.可逆运行的反接制动控制 KA1 KA2 KA3 特点（与反接制动相比）： 消耗的能量小，其制动电流要小得多； 适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频 繁的场合； 能耗制动需要直流电源整流装置。 原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。 第五节 有级变速控制电路 一、双速电机（鼠笼式三相交流异步电动机） 、双速电机的变极方法 U1V1W1端接电源， U2V2W2开路，电动机为接法 （低速） U1V1W1端短接， U2V2W2端接电源为 YY接法（高速） 注意，变极时，调换相序，以保证变极调速以后， 电动机转动方向不变。 2、主电路 ： KM1主触点构成接的低速接法。 KM2、 KM3用于将 U1V1W1端短接，并在 U V W端通入三相交流电源，构成 YY接的高速接法。 3、控制电路图 a电路中，按钮 SB1实现低速起动和运行。 按钮 SB2使 KM2、 KM3线圈通电自锁，用于实现 YY变速 起动和运行。 图 b 电路在高速运行时，先低速起动，后高速（ YY） 运行，以减少启动电流。 选择开关 SA合向高速 时间继电器 KT线圈通电延 时 KM1线圈通电，电动机 M作低速启动。 KT延时 时间到 KM1线圈断电复位 KM2、 KM3线圈通电 电动机 M作 YY接法高速运行。 选择开关 SA合向低速 KM1线圈通电，电动机 M作 低速转动。 选择开关 SA合向 0位时，电动机停止运行。 第六节 电液组合控制电路 重点：液压系统的基础，电液控制的方法 难点：液压部件的认识 要求：了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要 求，会简单设计液压控制电路。 1、液压系统基础 控制部件： 电磁阀（ YV）：二位二通液压电磁换向阀；三位五通电磁换 向阀； YA：电磁线圈（直流） 溢流阀（压力阀）；调速阀（节流阀）；单向阀 动力部件：液压泵及电动机 执行部件：液压缸（活塞），液压马达 辅助装置：油箱，油管，过滤器 2、液压动力滑台 液压系统工作原理： 滑台进给工步图 快进： YA1， YA3通电 工进： YA1通电 停止： YA1维通，溢流阀工作 快退： YA2通电 控制电路分析 选择开关 SA合向自动工作位 置的自动循环过程： 按动 SB1KA1 线圈通电 自锁 YA1、 YA3线圈通电， 滑台快进；至压下 SQ2KA2 线圈通电自锁 YA3线圈断 电，滑台工进；压下 SQ3 滑台逗留； KT线圈通电延时 KA3线圈通电自锁 YA1， KA2线圈断电 YA2线圈通电， 滑台快退；压下 SQ1KA3 线 圈断电 YA2线圈断电，滑 台在原位停止。循环过程结 束。 手动操作： SB2用于工作台手动退回。 SA在手动位置时， SB1用 于工作台手动进给。 课堂作业： 1.设计一个工作台前进后退控制线路。工作台由电 动机 M带动，行程开关 SQ1、 SQ2、分别装在终点和 原点。要求：前进到终点后停顿一下再后退到原点 停止；前进过程中能立即后退到原点。（画出主、 控制电路，并用文字简单说明） F U 2 F R S B 2 K M 1K M 2 K M 1 K T S B 2 K M 2 S Q 2 S Q 1K M 2 K T S Q 1 K M 1 S B 1 S B 3 F U 2 S B 1 F R K M 1 S Q 1 K M 2 S Q 2 K M 2 S B 2 K M 1 K M 2 K M 1 S B 2 K T K T 例题 1：设计一个控制电路，要求第一台电机启 动 10s后，第二台电机自行启动，运行 10s后， 第一台电机停止运行，同时第三台电机自行启 动，再运行 15s后，电机全部停止。 3 3 K M 3K M 1 F R 1 3 K M 2 F R 2 F R 3 M 2M 1 M 3 F U 1 Q F U 2 F R 1 K M 1 S B 1 K M 1 K T 1 F U 2 F R 1 F R 2 K M 1 S B 1 K M 1 K T 1 K M 2 K T 2 K T 1 F U 2 F R 1 F R 2 K M 1 S B 1 K T 2 K M 1 K T 1 K M 2 K T 2 K T 1 F U 2 F R 1 F R 2 K M 1 S B 1 K T 2 K M 1 K T 1 K M 2 K T 2 K T 1 K M 2 F U 2 F R 1 F R 2 K M 1 S B 1 K T 2 K M 1 K T 1 K M 2 K T 2 K T 1 F R 3 K T 2 K M 3 K T 3 K M 2 F U 2 F R 1 F R 2 K M 1 S B 1 K T 2 K M 1 K T 1 K M 2 K T 2 K T 1 F R 3 K T 2 K M 3 K T 3 K M 2 K T 3 3 3 K M 3K M 1 F R 1 F U 2 3 K M 2 F R 2 F R 3 F R 1 F R 2 K M 1 S B 1 K T 2 K M 1 K T 1 K M 2 K T 2 K T 1 F R 3 K T 2 K M 3 K T 3 K M 2 S B 3 K T 3 M 2M 1 M 3 F U 1 例题 2：将下图能耗制动控制电路，用断电延 时型时间继电器替换通电延时型时间继电器， 重新设计。 K M 1 S B 1 K M 1 K M 2K T K M 2 K M 1 F U 2 S B 2 K M 2 S B 2 K T F R K M 1 S B 1 K M 1 K M 2 K M 2 K M 1 F U 2 S B 2 S B 2 K T K T K M 2 K M 2 F R