electricity control system to design 控制系統(tǒng)設(shè)計文檔

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電氣控制系統(tǒng)設(shè)計選用教材電氣控制系統(tǒng)設(shè)計王得勝韓紅彪主編電子工業(yè)出版社

全書共分7章。第1章緒論，介紹電氣控制的作用、有關(guān)電氣元件和電氣控制系統(tǒng)原理圖的基本知識；第2章常用低壓電器，介紹繼電器、接觸器等低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理和選用原則，典型應(yīng)用電路等；第3章基本控制電路，介紹連鎖控制電路中的啟動停止控制（自鎖）電路、正反轉(zhuǎn)控制電路、順序控制電路和變化參量控制電路中按時間、速度、電流和行程等原則進行控制的電路；第4章典型電氣控制系統(tǒng)分析，闡述了分析電氣控制系統(tǒng)的方法步驟，并對普通車床、銑床和組合機床等典型設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)進行分析；第5章繼電器－接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計，詳細介紹繼電器－接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，結(jié)合實例闡述設(shè)計步驟；第6章可編程控制器及其應(yīng)用，討論了PLC控制系統(tǒng)的組成、性能特點與設(shè)計方法步驟；第7章電氣調(diào)速系統(tǒng)與變頻器，簡單介紹變頻調(diào)速的原理與變頻器調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計要點?？倢W時為36～48學時。第1章緒論

電氣控制技術(shù)經(jīng)歷了一系列發(fā)展階段，電氣元件的性能不斷得到改善，新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，電氣控制技術(shù)整體上仍然處于發(fā)展之中。了解電氣控制技術(shù)的基本內(nèi)容和發(fā)展趨勢，對掌握電氣控制系統(tǒng)基本知識會有很大幫助。本章在論述電氣控制系統(tǒng)在生產(chǎn)設(shè)備中的作用的基礎(chǔ)上，介紹電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況、電氣控制系統(tǒng)的基本知識，目的是使讀者對電氣控制系統(tǒng)有一個整體上的了解和把握。1.1電氣控制系統(tǒng)的作用與發(fā)展概況

1.1.1電氣控制系統(tǒng)在生產(chǎn)設(shè)備中的作用

隨著生產(chǎn)機械自動化程度的不斷提高，現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備，特別是由若干設(shè)備組成的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，不僅有工作機構(gòu)、傳動機構(gòu)和動力源等，而且一般還設(shè)計有自動控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)相對比較簡單，實現(xiàn)的功能也比較單一，主要是由繼電器和接觸器等低壓電氣元件構(gòu)成。例如，三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制，從電動機的工作原理可知，交換任意兩相電源線均可使電動機改變轉(zhuǎn)向，但如果采取人工“倒相”，不僅效率低，而且安全性差，在許多場合甚至是難以實現(xiàn)的。圖1.1.1按鈕正反轉(zhuǎn)控制線路如果設(shè)計如圖1.1.1所示的異步電動機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，則只需進行簡單操作就能夠?qū)崿F(xiàn)反轉(zhuǎn)。圖1.1.1中的KM1為正轉(zhuǎn)接觸器，KM2為反轉(zhuǎn)接觸器。在主電路中，KM1的主觸點和KM2的主觸點可分別接通電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)電路。顯然，KM1和KM2的主觸點不能同時閉合，否則會引起電源短路。QS為隔離開關(guān)，熔斷器FU起短路保護作用，熱繼電器BTE起過載保護作用。在圖1.1.1中使用了復(fù)合按鈕SB1、SB2，它們有兩組觸點，一組為動斷觸點（常閉觸點），另一組為動合觸點（常開觸點）。按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2，復(fù)合按鈕SB2的動斷觸點先打開，使正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈斷電。在正轉(zhuǎn)電源切斷的同時，正轉(zhuǎn)自鎖和正轉(zhuǎn)對反轉(zhuǎn)的互鎖都解除。SB2的動合觸點后閉合，接通反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈，電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

從這一簡單的應(yīng)用實例，可以總結(jié)出電氣控制系統(tǒng)在生產(chǎn)設(shè)備中的重要作用。（1）提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平。就上例而言，有了電氣控制系統(tǒng)，操作人員僅僅簡單按一下按鈕即可實現(xiàn)電動機自動換向，避免了人工“倒相”的復(fù)雜操作過程。（2）簡化設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)過程中的動作是由生產(chǎn)工藝決定的，是必須要完成的。實現(xiàn)自動控制的方法是多種多樣的，可以用電氣的方法來實現(xiàn)，也可以用機械的、液壓的、氣動的等方法來實現(xiàn)。但采用機械的或其他方式時，往往會導(dǎo)致設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。如采用電氣控制，則其機械結(jié)構(gòu)可以大大簡化，其加工的尺寸范圍也可顯著擴大。（3）實現(xiàn)遠距離安全操作。通過電氣控制很容易實現(xiàn)遠距離安全操作，不僅能夠保證安全生產(chǎn)，而且有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。1.1.2電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況

電氣控制技術(shù)與電力拖動有密切關(guān)系。概括地說，電氣控制技術(shù)經(jīng)歷了手動控制、繼電器接觸器控制、順序控制器控制、可編程控制器控制、數(shù)字控制、自適應(yīng)控制、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機集成控制系統(tǒng)等發(fā)展階段。

1、邏輯控制系統(tǒng)

邏輯控制系統(tǒng)也稱為開關(guān)量或斷續(xù)控制系統(tǒng)。其數(shù)學基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，一般采用具有兩個穩(wěn)定工作狀態(tài)的電氣元件構(gòu)成控制系統(tǒng)。手動控制、繼電器接觸器控制、順序控制器控制、可編程控制器控制、數(shù)字控制等都是邏輯控制系統(tǒng)。

2、連續(xù)控制系統(tǒng)

對物理量(如位移、速度等)進行連續(xù)自動控制的系統(tǒng)，稱為連續(xù)控制系統(tǒng)（或稱模擬控制系統(tǒng)）。如直流電動機驅(qū)動機床主軸實現(xiàn)無級調(diào)速的系統(tǒng)；交、直流伺服電動機拖動數(shù)控機床進給機構(gòu)和工業(yè)機器人的系統(tǒng)均屬連續(xù)控制系統(tǒng)。

同時采用數(shù)字控制和模擬控制的系統(tǒng)稱為混合控制系統(tǒng)，數(shù)控機床、機器人的控制驅(qū)動系統(tǒng)多屬于這類控制系統(tǒng)。1.2

低壓電器的基本知識

電器是電氣控制的重要元件，是所有電工器械的簡稱，凡是根據(jù)外界特定的信號和要求，自動或手動接通和斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)改變電路參數(shù)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備統(tǒng)稱為電器。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化程度的不斷提高，電器的應(yīng)用范圍日益擴大，品種不斷增加。尤其是隨著電子技術(shù)在電器中的廣泛應(yīng)用，近年來出現(xiàn)了許多新型電器。按照我國現(xiàn)行標準規(guī)定，低壓電器通常是指工作在交流1200V或直流1500V以下的電器。1.2.1

低壓電器的基本組成

常用低壓電器有非自動切換電器和自動切換電器，前者主要靠外力來完成接通、切斷等動作，如按鈕、行程開關(guān)、刀開關(guān)、組合開關(guān)等；后者按照外來信號的變化或本身參數(shù)的變化自動完成切換功能，如接觸器、自動開關(guān)等。此外，還有一般工業(yè)用電器、農(nóng)用電器、其它場合用電器；或所謂有觸點電器、無觸點電器和混合電器等。

無論是非自動切換電器還是自動切換電器，都必須能夠感受外界信號并做出相應(yīng)的反應(yīng)才能完成預(yù)定的功能，對于非自動切換電器多通過按鈕或手柄感受外界信號，而自動切換電器多是利用電磁原理完成對電氣電路或非電對象的切換、控制、檢測、保護、指示等功能，故稱為電磁式低壓電器。圖1.2.1交流接觸器工作原理圖1.2.1是交流接觸器的工作原理示意圖。圖中復(fù)位彈簧、主觸點、輔助觸點、銜鐵、線圈、鐵芯和固定架等組成交流接觸器。當按下按鈕SB1時，使交流接觸器的線圈通電，產(chǎn)生電磁吸力使銜鐵吸合，從而帶動主觸點和輔助觸點閉合，由于按鈕SB1的動合觸點與輔助觸點是并聯(lián)連接，按鈕SB1的動合觸點在彈簧作用下彈起后，輔助觸點仍保持線圈處于通電狀態(tài)，故主觸點也一直保持閉合狀態(tài)，使電動機保持在通電工作狀態(tài)。當按下按鈕SB2時，線圈斷電，電磁吸力消失，在復(fù)位彈簧作用下，銜鐵和觸點復(fù)位，自動切斷了電動機的電源，使其斷電停止工作。圖1.2.2交流接觸器結(jié)構(gòu)示意從交流接觸器的工作原理可知，它屬于自動切換電器，一般有固定支架、電磁系統(tǒng)、觸點和滅弧裝置等幾個基本組成部分。需要特別強調(diào)的是，接觸器的觸點一般可分為主觸點和輔助觸點，而且每種觸點可能會有多對，主觸點一般要接入主電路中，通過的電流比較大，輔助觸點要接入控制電路或輔助電路中，通過的電流一般較小。圖1.2.2是交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為動觸點，2為靜觸點，3為動鐵芯（銜鐵），4為緩沖彈簧，5為短路環(huán)，6為線圈，7為靜鐵芯，8為墊氈，9為固定支架，10為彈簧，11為滅弧罩，12為觸點壓力片簧?？梢姡佑|器是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的一種低壓電器。下面以接觸器為例介紹其組成部分的結(jié)構(gòu)及工作原理。1、電磁系統(tǒng)

電磁系統(tǒng)是各種自動化電磁式電器的感測部分，其作用是產(chǎn)生電磁吸力(動力)，將電磁能轉(zhuǎn)換成機械能，帶動觸點實現(xiàn)閉合或斷開。一般由電磁線圈(吸力線圈)、動鐵芯(銜鐵)和靜鐵芯等組成（如圖1.2.2中的6、3和7）。電磁系統(tǒng)實質(zhì)上是一種電磁鐵。電磁線圈是由絕緣銅導(dǎo)線繞制在鐵心上，鐵心由硅鋼片疊壓而成，在鐵心上裝有一個短路環(huán)，其作用是減少交流接觸器吸合時產(chǎn)生的振動和噪聲，故又稱減振環(huán)，其材料為銅、康銅或者鎳鉻合金等。

圖1.2.3是不同結(jié)構(gòu)的電磁系統(tǒng)，其中圖a）、b)、c）和d)為拍合式電磁鐵，其中圖a）和b)的鐵芯是螺管式結(jié)構(gòu)，其銜鐵繞鐵軛的棱角轉(zhuǎn)動，磨損較小，鐵芯用軟鐵制成，適用于直流繼電器和接觸器。圖c）和d)的銜鐵繞定軸轉(zhuǎn)動，用于交流接觸器，鐵芯用硅鋼片疊成，圖c）的鐵芯是U形結(jié)構(gòu)，圖d)的鐵芯為雙山形結(jié)構(gòu)。e）、f）和g)為直動式電磁鐵，其銜鐵在線圈內(nèi)作直線運動，多用于交流接觸器和繼電器，圖e）和g)的鐵芯為單山形，也可以做成螺管式結(jié)構(gòu)，圖f）的鐵芯為雙山形結(jié)構(gòu)。圖1.2.3常用電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

線圈是電磁鐵的心臟，是產(chǎn)生磁力的裝置，按照通入線圈電源的種類不同，可分為直流線圈和交流線圈。根據(jù)勵磁的需要，線圈與主電路可按串聯(lián)或并聯(lián)方式連接，前者稱為電流線圈，后者稱為電壓線圈。電流線圈串接在主電路中，電流較大，常用扁銅條或粗銅線繞制，匝數(shù)較少；電壓線圈并接在電源上，匝數(shù)多，阻抗大，但電流較小，常用絕緣較好的電磁線繞制。從結(jié)構(gòu)上看，線圈可分為有骨架式和無骨架式兩種。交流電磁鐵的線圈多為有骨架式，而直流電磁鐵的線圈則多是無骨架式結(jié)構(gòu)。

電磁系統(tǒng)的工作特性常用吸力特性和反力特性來表征。電磁系統(tǒng)使銜鐵吸合的力與氣隙的關(guān)系曲線稱為吸力特性，電磁系統(tǒng)使銜鐵釋放(復(fù)位)的力與氣隙的關(guān)系曲線稱為反力特性。彈簧力為（1.2.1）銜鐵自身的重力與磁路中的氣隙無關(guān)，其大小為（1.2.2）

因為常開觸點閉合時存在超行程機構(gòu)的彈力作用，上述兩種反力特性曲線如圖1.2.4所示。其中x1為電磁裝置氣隙的初始值，x2為動靜觸點開始接觸時的氣隙，反力特性在x2處有突變。圖1.2.4電磁系統(tǒng)反力特性電磁系統(tǒng)的電磁吸力可近似地按下式計算（1.2.3）式中，B為氣隙中的磁感應(yīng)強度，T；S為磁極截面積，m2；μ0為真空磁導(dǎo)率，H/m；F為電磁吸力，N。

當截面積為常數(shù)時，吸力F與氣隙中的磁感應(yīng)強成正比，也可以認為F與磁通成正比。電磁系統(tǒng)的吸力特性反映了電磁吸力與氣隙的關(guān)系。因激勵電流的性質(zhì)對吸力特性的影響很大，故對交、直流電磁系統(tǒng)的吸力特性討論如下。（1）交、直流電磁系統(tǒng)的吸力特性。交流電磁系統(tǒng)激勵線圈的阻抗主要取決于線圈的電阻（其值相對較小)，故有（1.2.4）式中，U為線圈外加電壓，V；E為線圈感應(yīng)電動勢，V；f為線圈外加電壓的頻率，Hz；Φ為氣隙磁通，Wb；N為線圈匝數(shù)。

當頻率f、匝數(shù)N和外加電壓U都為常數(shù)時，由式(1.2.4)可知磁通亦為常數(shù)。由式(1.2.3)又可知，此時電磁吸力F為常數(shù)(因為交流激勵時，電壓、磁通都隨時間作周期性變化，其電磁吸力也作周期變化。此處F為常數(shù)是指電磁吸力的幅值不變)。由于線圈外加電壓與氣隙x無關(guān)，所以其吸力F亦與氣隙x的大小無關(guān)。實際上，考慮到漏磁通的影響，吸力F隨氣隙x的減小略有增加。其吸力特性如圖1.2.5所示。雖然交流電磁系統(tǒng)的氣隙磁通近似不變，但氣隙磁阻隨氣隙x大小而變化。圖1.2.5電磁系統(tǒng)吸力特性圖1.2.5a)為交流電磁系統(tǒng)的吸力特性。直流電磁系統(tǒng)的吸力F與氣隙x的平方成反比，其吸力特性如圖1.2.5b)所示。（2）吸力特性與反力特性的配合。為保證電磁系統(tǒng)的銜鐵吸合可靠，吸力都必須大于反力，但若過大則會影響電器的機械壽命。用吸力與反力特性圖表示時，就是要使吸力特性在反力特性的上方。當切斷電磁系統(tǒng)的激勵電流以釋放銜鐵時，其反力特性必須大于剩磁吸力，使銜鐵可靠釋放。可見，在吸力與反力特性圖上，電磁系統(tǒng)的反力特性必須介于吸力特性和剩磁吸力特性之間，如圖1.2.6所示。在實際使用中，常常調(diào)整反力彈簧或觸點的初始壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好的配合。圖1.2.6吸力特性與反力特性關(guān)系圖1.2.7短路環(huán)結(jié)構(gòu)與工作原理

對于單相交流電磁系統(tǒng)，由于交流磁通過零時吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力作用下會被拉開。磁通過零后吸力增大，當吸力大于反力時銜鐵又吸合。這樣，在交流電每周期內(nèi)銜鐵吸力要兩次過零，使銜鐵產(chǎn)生強烈震動和噪音，甚至使鐵芯散開。為避免銜鐵振動，可通過在鐵芯端面上裝一個銅制分磁環(huán)(或稱短路環(huán))，如圖1.2.7所示,其中圖a)為短路環(huán)的結(jié)構(gòu)，圖b)為產(chǎn)生的磁通和吸力的變化規(guī)律。當電磁系統(tǒng)的交變磁通穿過短路環(huán)所包圍的截面時，環(huán)中產(chǎn)生了渦流。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，此渦流產(chǎn)生的磁通在相位上滯后于截面中的磁通。這樣，鐵芯中有兩個相位不同的磁通和。電磁系統(tǒng)的吸力為它們產(chǎn)生的吸力F1和F2之和。只要此合力始終大于反力，銜鐵的振動現(xiàn)象就可消除。（3）電磁系統(tǒng)的輸入輸出特性。電磁系統(tǒng)激勵線圈的電壓(或電流)為其輸入量，銜鐵的位置為其輸出量，銜鐵位置與激勵線圈的電壓(或電流)的關(guān)系稱為輸入輸出特性。若以xo代表電磁系統(tǒng)的輸出量，并令銜鐵處于吸合位置時xo=1，銜鐵處于釋放位置時xo=0。分析可知，當吸力特性處于反力特性上方時，銜鐵被吸合；當吸力特性處于銜鐵的下方時，銜鐵被釋放。若電磁系統(tǒng)的輸入量用xi表示，使吸力特性處于反力特性上方的最小輸入量用xic表示，稱為電磁系統(tǒng)的動作值，使吸力特性處于反力特性下方的最大輸入量用xib表示，稱為返回值。為使電器可靠工作，一般額定輸入量xie應(yīng)大于xic。

電磁系統(tǒng)的輸入輸出特性可用圖1.2.8描述。當輸入量xi<xic時銜鐵不動作，其輸出量xo=0，當xi=xic時，銜鐵吸合，輸出量從0跳變?yōu)?；進一步增大輸入量使，則輸出量仍為1。當輸入量從xie減小的時候，在xi>xic的過程中雖然吸力特性向下降低，但因銜鐵吸合狀態(tài)下的吸力仍比反力大，所以銜鐵不會釋放，輸出量xo=1；當xi=xib時，因吸力小于反力，所以銜鐵釋放，輸出量由突變?yōu)閤o=0；再減小輸入量，輸出量仍為xo=0。所以電磁系統(tǒng)的輸入輸出特性為矩形曲線，一般稱為繼電特性。從圖中可以看出，一般情況下xibxic，這是因為銜鐵運動中存在摩擦以及電磁鐵的磁滯特性所致。圖1.2.8電磁系統(tǒng)輸入輸出特性2、觸點

觸點是用來接通或斷開電路的，其結(jié)構(gòu)形式很多。按其接觸形式分為點接觸、線接觸和面接觸3種，如圖1.2.9所示，其中圖a)為點接觸，圖b)為線接觸，圖c)為面接觸。點接觸允許通過的電流較小，常用于繼電器電路或輔助觸點。線接觸和面接觸允許通過的電流較大，常用于大電流場合，如刀開關(guān)、接觸器的主觸點等。為減少接觸電阻，使接觸更加可靠，需在觸點間施加一定的壓力。壓力一般是靠反作用彈簧或觸點本身的彈性變形而獲得。

不同接觸形式的觸點結(jié)構(gòu)形式圖1.2.10所示，其中圖a)為采用點接觸的橋式觸點，圖b)為采用面接觸的橋式觸點，圖c)為采用線接觸的指形觸點。圖1.2.10觸點結(jié)構(gòu)形式圖1.2.9觸點接觸形式3、滅弧裝置觸點接觸前的瞬間，兩觸點間距離極小，電場強度極大，在高熱和強電場作用下，觸點金屬體內(nèi)部的自由電子從陰極表面逸出，飛向陽極，在觸頭間隙中產(chǎn)生了大量的帶電粒子，使氣體導(dǎo)電形成了熾熱的電子流即電弧。電弧產(chǎn)生高溫并發(fā)出強光，將觸點燒損，并使電路的切斷時間延長，嚴重時會引起火災(zāi)或其他事故，因此必須采取滅弧措施。

（1）電動力吹弧。其原理如圖1.2.11a)所示，它是利用橋式結(jié)構(gòu)雙斷口觸點系統(tǒng)進行滅弧，雙斷口就是在一個回路中有兩個產(chǎn)生和斷開電弧的間隙。一般用于交流接觸器等交流電器。當觸點打開時，在斷口中產(chǎn)生電弧。靜觸點和動觸點在弧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生圖中所示的磁場，根據(jù)左手定則，電弧電流要受到一個指向外側(cè)的力F的作用而向外運動，迅速離開觸點而熄滅。圖1.2.11常用滅弧裝置工作原理（2）窄縫滅弧。其原理如圖1.2.11b)所示。由于磁吹滅弧裝置一般都帶有滅弧罩，滅弧罩通常用耐弧陶土、石棉水泥或耐弧塑料制成。其作用有二，一是引導(dǎo)電弧縱向吹出，以此防止發(fā)生相間短路；二是使電弧與滅弧室的絕緣壁接觸，從而迅速冷卻，增強去游離作用，迫使電弧熄火。滅弧罩的絕緣壁之間的縫隙可大可小，凡是寬度比電弧直徑小的縫(圖中縫寬b1小于電弧直徑d2)稱為窄縫；反之，寬度比電弧直徑大的縫(圖中縫寬b2大于電弧直徑d2)稱為寬縫。窄縫將電弧的弧柱直徑壓縮(如壓縮為d1)，使電弧同縫壁緊密接觸，加強冷卻和降低游離作用。

（3）柵片滅弧。其原理圖1.2.11c)所示。觸點切斷時產(chǎn)生的電弧在磁吹力和電動力作用下被拉長后，推向一組靜止的金屬片，這組金屬片稱為柵片，它們彼此間是互相絕緣的，電弧進入柵片后，被分割成一段段串聯(lián)的電弧，每一柵片又相當于一個電極，使每段短電弧的電壓達不到燃弧電壓。同時柵片還具有冷卻作用，致使電弧迅速熄滅。

（4）磁吹滅弧。其原理圖1.2.11d)所示。滅弧裝置設(shè)有與觸點串聯(lián)的磁吹線圈，電弧在吹弧線圈的作用下受力拉長，逐漸吹離觸點，從而加速冷卻而熄滅。

為了強化滅弧效果，一般要同時采取幾種滅弧裝置。1.2.2低壓電器分類與表示方法1、低壓電器的分類

低壓電器的品種規(guī)格繁多，結(jié)構(gòu)和工作原理各異，因此可按多種方法進行分類。（1）按用途分為低壓配電電器和低壓控制電器。（2）按動作性質(zhì)分為自動電器和手動電器。（3）按低壓電器的工作原理分為有觸點電器和無觸點電器。2、低壓電器的型號表示法國產(chǎn)常用低壓電器的全型號組成形式如圖1.2.12所示。圖1.2.12國產(chǎn)常用低壓電器型號組成3、低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)

(1)額定電壓

①額定工作電壓。指在規(guī)定條件下，保證電器正常工作的工作電壓值。

②額定絕緣電壓。指規(guī)定條件下，用來度量電器及其部件的絕緣強度距離的標稱電壓值。除非另有規(guī)定，一般為電器最大額定工作電壓。

③額定脈沖耐受電壓。指在系統(tǒng)發(fā)生最大過電壓時，電器能夠耐受電壓的能力，額定絕緣電壓和額定脈沖耐受電壓共同決定絕緣水平。

(2)額定電流

①額定工作電流。指在規(guī)定條件下，保證開關(guān)電器正常工作的電流值。

②額定發(fā)熱電流。指在規(guī)定條件下，電器處于非封閉狀態(tài)，開關(guān)電器在8h工作制下，各部件溫升不超過極限值時所能承載的最大電流。

③額定封閉發(fā)熱電流。指電器處于封閉狀態(tài)下，在所規(guī)定的最小外殼內(nèi)，開關(guān)電器在8h工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所承載的最大電流。 ④額定持續(xù)電流。指在規(guī)定的條件下，開關(guān)電器在長期工作制下，各部件的溫升不超過規(guī)定極限值時所能承載的最大電流值。

(3)操作頻率與通電持續(xù)率

開關(guān)電器每小時內(nèi)可能實現(xiàn)的最高操作循環(huán)次數(shù)稱為操作頻率。通電持續(xù)率是電器工作于斷續(xù)周期工作制時有載時間與工作周期之比，通常以百分數(shù)表示。

(4)機械壽命和電壽命

機械開關(guān)電器在需要修理或更換機械零件前所能承受的無載操作次數(shù)，稱為機械壽命。在正常工作條件下，機械開關(guān)電器無需修理或更換零件的負載操作次數(shù)稱為電壽命。

對于有觸點的電器，其觸點在工作中除機械磨損外，尚有比機械磨損更為嚴重的電磨損。因而，電器的電壽命一般小于其機械壽命。設(shè)計電器時，要求其電壽命為機械壽命的20％～50％。4、低壓電器的選用原則

當前的國產(chǎn)低壓電器大約有130多個系列，品種規(guī)格繁多。在對低壓電器的設(shè)計和制造方面，國家規(guī)定有嚴格的標準?！氵x用原則如下。

（1）安全原則。安全可靠是對任何電器的基本要求，保證電路和用電設(shè)備的可靠運行是正常生活與生產(chǎn)的前提。

（2）經(jīng)濟原則。經(jīng)濟性包括電器本身的經(jīng)濟價值和使用該種電器產(chǎn)生的價值。

（3）選用低壓電器的注意事項。在選用低壓電器時，必須明確被控制對象的類型和使用環(huán)境；明確有關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)，如被控制對象的額定電壓、額定功率、操作要求、起動電流數(shù)值和工作制等；電器的工作環(huán)境，如周圍溫度、濕度、海拔高度、震動和有害氣體等方面的情況；電器的技術(shù)性能，如用途、種類、控制能力、通斷能力和使用壽命等。1.3電氣控制系統(tǒng)基本知識

電氣控制系統(tǒng)是由電氣設(shè)備及電氣元件按照—定的要求連接而成的，為了表達電氣控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理，同時也為了電氣系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和檢修，必須用統(tǒng)一的工程圖形來表達，這種工程圖稱為電氣控制系統(tǒng)圖。常用的電氣控制系統(tǒng)圖有3種，即電路圖（或稱原理圖）、電器位置圖、安裝接線圖。電氣控制系統(tǒng)圖是根據(jù)國家標準，用規(guī)定的文字符號、圖形符號及規(guī)定的畫法繪制而成。1.3.1圖形符號及文字符號

在繪制電氣系統(tǒng)原理圖時，電氣元件的圖形符號和文字符號必須符合國家標準的規(guī)定，不能采用任何非標準符號。圖形符號中的主要結(jié)構(gòu)一般要用粗實線繪制，機械連接用虛線繪制，文字符號要用仿宋體。為了便于掌握引進的先進技術(shù)和先進設(shè)備，便于國際交流和滿足國際市場的需要，國家標準局參照國際電工委員會(IEC)頒布的有關(guān)文件，制定了我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標準，包括JB/T2626-2004《電力系統(tǒng)繼電器、保護及自動化裝置常用電氣技術(shù)的文字符號》、JB/T6524-2004《電力系統(tǒng)繼電器、保護及自動化裝置電氣簡圖用圖形符號》、GB4728《電氣簡圖用圖形符號》，電氣控制線路中的圖形和文字符號必須符合最新的國家標準。一些常用電氣系統(tǒng)原理圖所用的圖形符號和一些常用電工設(shè)備文字符號，見表1.3.1。表1.3.1常用電器圖形符號和文字符號1.3.2電氣控制系統(tǒng)圖的畫法

電氣控制系統(tǒng)圖中的電路圖、電器位置圖和安裝接線圖等，以不同的表達方式反映同一工程問題的不同側(cè)面，其間又有一定的對應(yīng)關(guān)系，一般情況下需要對照起來閱讀。1、電路圖

電路圖習慣稱為電氣原理圖，是電氣控制系統(tǒng)圖中最重要的工程圖，國家標準規(guī)定，在繪制電氣控制系統(tǒng)的電路圖時，必須按其工作順序排列，用圖形和文字符號詳細表示控制裝置、電路的基本構(gòu)成和連接關(guān)系，并不反映電氣元件的實際尺寸和安裝位置。繪制電氣控制電路圖，是為了使于閱讀和分析電路，按照簡明、清晰、易懂的原則，根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理進行繪制。

電氣控制系統(tǒng)的電路圖一般分為主電路和輔助電路兩個部分。主電路是電氣控制電路中強電流通過的部分，是由電動機以及與它相連接的電氣元件(如組合開關(guān)、接觸器的主觸點、熱繼電器的熱元件、熔斷器等)所組成的電路圖。輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路及保護電路。輔助電路中通過的電流較小?？刂齐娐肥怯砂粹o、接觸器、繼電器的電磁線圈和輔助觸點以及熱繼電器的觸點等組成。

在實際的電氣控制電路圖中，主電路一般比較簡單，電氣元件數(shù)量較少；而輔助電路比主電路要復(fù)雜，電氣元件也較多，有的輔助電路是很復(fù)雜的，由多個單元電路組成。每個單元電路中又有若干個小支路，每個小支路中有1個或幾個電氣元件。

在電氣控制系統(tǒng)的電路圖中，主電路圖與輔助電路圖是相輔相成的，其控制作用實際上是由輔助電路控制主電路。對于不太復(fù)雜的電氣控制電路，主電路和輔助電路可繪制在同一張圖上。

下面結(jié)合某機床的電氣控制系統(tǒng)的電路圖(圖1.3.1)，說明電路圖的繪制原則和特點。

（1）在電氣控制系統(tǒng)的電路圖中，主電路和輔助電路應(yīng)分開繪制。電路圖可水平或垂直布置。水平布置時，電源線垂直畫，其他電路水平畫，控制電路中的耗能元件(如線圈、電磁鐵、信號燈等)畫在電路的最右端。垂直布置時，電源線水平面，其他電路垂直畫，控制電路中的耗能元件畫在電路的最下端。

當電路垂直(或水平)布置時，電源電路一般畫成水平(或垂直)線，三相交流電源相序L1、L2、L3由上到下(或由左到右)依次排列畫出，中線N和保護地線PE畫在相線之下(或之右)。直流電源則按正端在上(或在左)、負端在下(或在右)畫出。電源開關(guān)要水平(或垂直)畫出。圖1.3.1某機床電氣控制系統(tǒng)電路圖

主電路，即每個受電的動力裝置(如電動機)及保護電器(如熔斷器、熱繼電器的熱元件等)應(yīng)垂直電源線畫出。主電路可用單線表示，也可用多線表示。

控制電路和信號電路應(yīng)垂直(或水平)畫在兩條或幾條水平(或垂直)電源線之間。電器的線圈、信號燈等耗電元件直接與下方(或右方)PE水平(或垂直)線連接，而控制觸點連接在上方(或左方)水平(或垂直)電源線與耗電元件之間。

無論主電路還是輔助電路，均應(yīng)按功能布置，各電氣元件一般應(yīng)按生產(chǎn)設(shè)備動作的先后順序從上到下或從左到右依次排列，可水平布置或垂直布置?？磮D時，要掌握控制電路編排上的特點，也要一列列或一行行地進行分析。

（2）電路圖涉及大量的電氣元件(如接觸器、繼電器開關(guān)、熔斷器等)，為了表達控制系統(tǒng)的設(shè)計意圖，便于分析系統(tǒng)工作原理，在繪制電氣控制電路圖時所有電氣元件不畫出實際外形，而采用統(tǒng)一的圖形符號和文字符號來表示。同一電氣元件的不同部分(如線圈、觸點)分散在圖中，如接觸器主觸點畫在主電路中，接觸器線圈和輔助觸點畫在控制電路中，為了表示是同一電氣元件，要在電器的不同部分使用同一文字符號來標明。對于幾個同類電氣元件，在表示名稱的文字符號后面加上一個數(shù)字序號，以示區(qū)別。如圖1.3.1中的接觸器KM和熱繼電器BTE，按鈕SB1和SB2、熔斷器FU1、FU2、FU3等。

（3）在電路圖中，所有電器的可動部分均按原始狀態(tài)畫出，即對于繼電器、接觸器的觸點，應(yīng)按其線圈不通電時的狀態(tài)畫出；對于手動電器，應(yīng)按其手柄處于零位時的狀態(tài)畫出；對于按鈕、行程開關(guān)等主令電器，應(yīng)按其未受外力作用時的狀態(tài)畫出。

具有循環(huán)運動的機械設(shè)備，應(yīng)在電路圖上繪出工作循環(huán)圖。轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等應(yīng)繪出動作程序及觸點工作狀態(tài)表。由若干元件組成的具有特定功能的環(huán)節(jié)，可用虛線框括起來，并標注出環(huán)節(jié)的主要作用，如速度調(diào)節(jié)器、電流繼電器等。

對于電路和電氣元件完全相同并重復(fù)出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，可以只繪出其中一個環(huán)節(jié)的完整電路，其余相同環(huán)節(jié)可用虛線方框表示，并標明該環(huán)節(jié)的文字符號或環(huán)節(jié)的名稱。該環(huán)節(jié)與其他環(huán)節(jié)之間的連線可在虛線方框外面給出。

對于外購的成套電氣裝置，如穩(wěn)壓電源、電子放大器、晶體管、時間繼電器等，應(yīng)將其詳細電路與參數(shù)標在電路圖上。

（4）應(yīng)盡量減少線條數(shù)量和避免線條交叉。各導(dǎo)線之間有電聯(lián)系時，應(yīng)在導(dǎo)線交叉處畫實心圓點。根據(jù)圖面布置需要，可以將圖形符號旋轉(zhuǎn)繪制，一般按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，但其文字符號不可倒置。

根據(jù)電路圖的簡易或復(fù)雜程度，既可完整地畫在一起，也可按功能分塊繪制，但整個電路的連接端應(yīng)統(tǒng)一用字母或數(shù)字加以標志，這樣可方便地查找和分析其相互關(guān)系。

（5）在電氣控制系統(tǒng)的主電路中，線號由文字符號和數(shù)字標號構(gòu)成。文字符號用來標明主回路中電氣元件和電路的種類和特征，如三相電動機繞組用U、V、W表示。數(shù)字標號由二位數(shù)字構(gòu)成，并遵循回路標號的一般原則。即三相交流電源的引入線采用L1、L2、L3來標記，1、2、3分別代表三相電源的相別，中性線用N表示。經(jīng)電源開關(guān)后標號變?yōu)長11，L12，L13，由于電源開關(guān)兩端屬于不同的線段，因此加一個十位數(shù)“1”。電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別按U、V、W順序標志，分級三相交流電源主電路采用文字代號U、V、W的前面加阿拉數(shù)字1、2、3等標記，如1U、1V、1W及2U、2V、2W等。各電動機分支電路各接點標記采用三相文字代號后面加數(shù)字來表示，數(shù)字中的個位數(shù)字表示電動機代號，十位數(shù)字表示該支路各接點的代號，U21為電動機M1支路的第二個接點代號，依此類推。電動機定子3組首端分別用U、V、W標記，尾端分別用U’、V’、W’標記。雙繞組的中點則用U’’、V’’，W’’標記。電動機動力電路應(yīng)從電動機繞組開始自下而上標號。對圖1.3.1所示雙電動機控制電路，以電動機M1的電路為例，電動機定子繞組的標號為U1，V1、W1(或首端用U1、V1、W1，表示，尾端用U1’、V1’、W1’表示)，在熱繼電器BTE的上觸點的另一組線段，標號為U11，V11，W11，再經(jīng)接觸器KM1的上觸點，標號為U21，V21，W21，經(jīng)過熔斷器FU1與三相電源線相連，并分別與L1、L2、L3同電位，因此不再用標號。電動機M2回路的標號可依此類推。這個電路的各回路因共用一個電源，省去了標號中的百位數(shù)字。

若主電路是直流回路，則按數(shù)字標號的個位數(shù)的奇偶性來區(qū)分回路的極性。正電源側(cè)用奇數(shù)，負電源側(cè)用偶數(shù)。

輔助回路的標號采用阿拉伯數(shù)字編號，一般由三位或三位以下的數(shù)字組成。標注方法按“等電位”原則進行，在垂直繪制的電路中，標號順序一般由上而下編號，凡是被線圈、繞組、觸點或電阻、電容等元件所間隔的線段，都應(yīng)標以不同的電路標號。無論是直流還是交流的輔助回路，標號的標注都有以下兩種方法。

一種是先編好控制回路電源引線線號，“1”通常標在控制線的最上方，然后按照控制回路從上到下、從左到右的順序，以自然序數(shù)遞增，每經(jīng)過一個觸點，線號依次遞增，電位相等的導(dǎo)線線號相同，接地線作為“0”號線。如圖1.3.1所示。

另一種是以壓降元件為界，其兩側(cè)的不同線段分別按標號的個位數(shù)的奇偶性來依序標號。有時回路中的不同線段較多，標號可連續(xù)遞增到兩位奇偶數(shù)，如“11、13、15”，“12、14、16”等。壓降元件包括接觸器線圈、繼電器線圈、電阻、照明燈和電鈴等。在垂直繪制的回路中，線號采用自上而下或自上至中、自下至中的方式編號，這里的“中”指壓降元件所在位置，線號一般標在連接線的右側(cè)。在水平繪制的電路中，線號采用自左而右或自左至中、自右至中的方式，這里的“中”同樣是指壓降元件所在位置，線號一般標注于連接線的上方。

無論哪種標號方式，電路圖與接線圖上相應(yīng)的線號應(yīng)一致。

（6）在電路圖中一般將圖分成若干個圖區(qū)，以便閱讀查找。在電路圖的下方(或右方)沿橫坐標(或縱坐標)方向劃分圖區(qū)，并用數(shù)字1，2，3，…(或字母A，B，C，…)標明，同時在圖的上方(或左方)沿橫坐標(或縱坐標)方向劃分圖區(qū)，分別用文字標明該圖區(qū)電路的功能和作用，使讀者能清楚地知道某個電氣元件或某部分電路的功能，以便于理解整個電路的工作原理。如圖1.3.1所示，1區(qū)對應(yīng)的為“電源開關(guān)”QS。

電路圖中的接觸器、繼電器的線圈與受其控制的觸點的從屬關(guān)系(即觸點位置)應(yīng)按下述方法標明：

在每個接觸器線圈的文字符號KM的下面畫兩條豎直線（或水平線），分成左、中、右(或上、中、下)3欄，把受其控制而動作的觸點所處的圖區(qū)號數(shù)字，按表1.3.2規(guī)定的內(nèi)容填上。對備而未用的觸點，在相應(yīng)的欄中用記號“x”標出。

在每個繼電器線圈的文字符號KT下面畫一條豎直線（或水平線），分成左、右(或上、下)2欄，把受其控制而動作的觸點所處的圖區(qū)號數(shù)字，按表1.3.3規(guī)定的內(nèi)容填上，同樣，備而未用的觸點在相應(yīng)的欄中用記號“x”標出。

（7）在電路圖上一般還要標出各個電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。對某些元器件還應(yīng)標注其特性，如電阻、電容的數(shù)值等。不常用的電器，如位置傳感器、手動開關(guān)等，還要標注其操作方式和功能等。在完整的電路圖中，有時還要標明主要電氣元件的型號、文字符號、有關(guān)技術(shù)參數(shù)和用途。例如電動機的用途、型號、額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速等。全部電氣元件的型號、文字符號、用途、數(shù)量、安裝技術(shù)數(shù)據(jù)，均應(yīng)填寫在元件明細表內(nèi)。2、電器位置圖

電器位置圖規(guī)定各電器元件的實際安裝位置，電器位置圖的設(shè)計依據(jù)是電路圖，是按電氣元件的實際安裝位置繪制的，根據(jù)電氣元件布置最合理、連接導(dǎo)線最經(jīng)濟等原則來安排。它為電氣設(shè)備、電氣元件之間的配線及檢修電氣故障等提供必要的依據(jù)。按照復(fù)雜程度可集中繪制在一張圖上，也可分別繪制。但圖中各電氣元件的文字符號應(yīng)與電路圖和電氣元件清單上的文字符號相同。在電器位置圖中，機械設(shè)備的輪廓線用細實線或點畫線表示，所有可見的和需要表達清楚的電氣元件、設(shè)備，用粗實線繪出其簡單的外形輪廓。電氣元件的布置應(yīng)注意以下問題。

（1）體積大和較重的電氣元件應(yīng)安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電器板的上面。

（2）強電弱電分開并注意弱電信號的屏蔽，防止干擾。

（3）需要經(jīng)常維護、檢修、調(diào)整的電氣元件的安裝位置不宜過高或過低，要保證日常維護的方便性。

（4）電氣元件的布置應(yīng)考慮整齊、美觀、對稱。外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的電器安放在一起，以利加工、安裝和配線。

（5）電氣元件布置不宜過密，要留有一定的間距，若采用板前走線槽配線方式，應(yīng)適當加大各排電器間距，以利布線和維護。圖1.3.2電器位置圖3、安裝接線圖

電氣安裝接線圖是按照電氣元件的實際位置和實際接線繪制的，是表示電氣元件、部件、組件或成套裝置之間的連接關(guān)系的圖紙，是電氣安裝接線、線路檢查及維修的依據(jù)。為表明電氣設(shè)備各單元之間的接線關(guān)系，要標出所需的數(shù)據(jù)，如接線端子號，連接導(dǎo)線參數(shù)等，以便于安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理。安裝接線圖與電路圖在繪圖上有很大區(qū)別。電氣控制電路圖以表明電氣設(shè)備、裝置和控制元件之間的相互控制關(guān)系為出發(fā)點，使人能明確分析出電路工作過程為目標。電氣安裝線圖以表明電氣設(shè)備、裝置和控制元件的具體接線為出發(fā)點，以接線方便、布線合理為目標。

電氣安裝接線圖常與電氣控制電路圖、電器位置圖配合使用。它有以下特點。

（1）圖中表示的電氣元件、部件、組件成套裝置都盡量用簡單外形輪廓表示(如圓形、方形、矩形等)，必要時可用圖形符號表示。各電氣元件位置應(yīng)與電器位置圖中基本一致。

在電氣安裝接線圖中，電氣設(shè)備、裝置和電氣元件都是按照國家規(guī)定的電氣圖形符號繪出，而不考慮其真實結(jié)構(gòu)。各電氣元件的圖形符號、文字符號等均與電氣控制電路圖一致。

（2）電氣安裝接線圖必須標明每條線所接的具體位置，每條線都有具體明確的線號。

（3）每個電氣設(shè)備、裝置和電氣元件都有明確的位置，并應(yīng)與實際安裝位置一致，而且將每個電氣元件的不同部件都畫在一起，并用虛線框起來，如一個接觸器是將其線圈、主觸點、輔助觸點都繪制在一起，并用虛線框起來。有的電氣元件用實線框圖表示出來，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)全部略去，只畫出外部接線，如半導(dǎo)體集成電路在電路圖中只畫出集成塊的外部接線，在實線框內(nèi)只標出電氣元件的型號。

（4）不在同一控制箱和同一配電板上的各電氣元件的連接是經(jīng)接線端子板連接的，電氣互聯(lián)關(guān)系以線束表示，連接導(dǎo)線應(yīng)標明導(dǎo)線參數(shù)(型號、規(guī)格、數(shù)量、截面積、顏色等)，一般不標注實際走線途徑。各電氣元件的文字符號及端子板編號應(yīng)與電氣控制電路圖一致，并按電氣控制電路圖和穿線管尺寸的接線進行連接。在同一控制箱或同一塊配電板上的各電氣元件之間的導(dǎo)線可直接連接。

（5）走線相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。

（6）用連續(xù)的實線表示端子之間實際存在的導(dǎo)線。當穿越圖面的連接線較長時，可將其中斷，并在中斷處加注相應(yīng)的標記。

（7）電氣接線圖一律采用細線條，走線方式有板前走線及板后走線兩種，一般采用板前走線。對于簡單電氣控制部件，電氣元件數(shù)量較少，接線關(guān)系不復(fù)雜，可直接畫出元件間的連線。但對于復(fù)雜部件，電器元件數(shù)量多，接線較為復(fù)雜，一般是采用走線槽方式連線，只需在各電氣元件上標出接線號，不必畫出各元件間的聯(lián)線。

（8）部件的進出線除大截面導(dǎo)線外，都應(yīng)經(jīng)過接線板，不得直接進出。

接線圖又可分為單元接線圖、互連接圖、端子接線圖等。1.3.3電路圖的閱讀方法

閱讀和分析電氣控制電路圖的方法主要有兩種，即查線看圖法(直接看圖法或跟蹤追擊法)和邏輯代數(shù)法(間接讀圖法)。此處結(jié)合圖1.3.1重點介紹查線看圖法。圖1.3.1某機床電氣控制系統(tǒng)電路圖

1、看主電路的步驟

(1)看清主電路中的用電設(shè)備。用電設(shè)備指消耗電能的用電器具或電氣設(shè)備，如電動機等，看電路圖首先要弄清楚有幾個用電設(shè)備，它們的類別、用途、接線方式及一些不同要求等。如圖1.3.1中的用電設(shè)備就是兩臺電動機M1和M2，以電動機為例，應(yīng)了解下列內(nèi)容。

①類別。有交流電動機(感應(yīng)電動機、同步電動機)、直流電動機等。一般生產(chǎn)機械中所用的電動機以交流籠型感應(yīng)電動機為主。

②用途。有的電動機是帶動油泵或水泵的，有的是帶動塔輪再傳到某種生產(chǎn)機械上。

③接線。有的電動機是Y(星)形接線或YY(雙星)形接線，有的電動機是Δ(三角)形接線，有的電動機是Y－Δ(星－三角)形即Y形啟動、Δ形運行接線。

④運行要求。有的電動機要求始終一個速度，有的電動機則要求具有兩種速度(低速和高速)，還有的電動機是多速運轉(zhuǎn)的，也有的電動機有幾種正向轉(zhuǎn)速和一種反向轉(zhuǎn)速，正向做功，反向為空載返回等。

對啟動方式、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動的要求，各電動機之間是否相互有制約的關(guān)系(還可通過控制電路來分析)。

圖1.3.1中有2臺電動機M1和M2。M1是油泵電動機，通過它帶動高壓油泵，再經(jīng)液壓傳動使主軸做功；M2是工作臺快速運動電動機。2臺電動機的接線方法均為Y形。

（2)要弄清楚用電設(shè)備是用什么電氣元件控制的?？刂齐姎庠O(shè)備的方法很多，有的直接用開關(guān)空制，有的用各種啟動器控制，有的用接觸器或繼電器控制。圖1.3.1中的電動機是用接觸器控制的。當接觸器KM1得電吸合時，電動機M1啟動；當KM2得電吸合時，電動機M2啟動。

（3)了解主電路中所用的控制電器及保護電器。這里控制電器是指除常規(guī)接觸器以外的其他電氣元件，如電源開關(guān)(轉(zhuǎn)換開關(guān)及斷路器)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。保護電器是指短路保護器件及過載保護器件，如斷路器中電磁脫扣器及熱過載脫扣器的規(guī)格；熔斷器、熱繼電器及過電流繼電器等元件的用途及規(guī)格。一般來說，對主電路作如上內(nèi)容的分析以后，即可分析輔助電路。

在圖1.3.1中，2條主電路中接有電源隔離開關(guān)QS、熱繼電器BTE和熔斷器FU1，分別對電動機M1起過載保護和短路保護作用。FU2對電動機M2和控制電路起短路保護作用。

（4)看電源。要了解電源電壓等級，是380V還是220V，是配電屏供電還是從發(fā)電機組接出來的。一般生產(chǎn)機械所用電源通常均是三相380V、50Hz的交流電源，對需采用直流電源的設(shè)備，往往都是采用直流發(fā)電機供電或采用整流裝置供電。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率整流管及晶閘管的出現(xiàn)，—般情況下都由整流裝置來獲得直流電。

在圖1.3.1中，電動機M1、M2的電源均為三相380V。主電路由三相電源L1、L2、L3－電源開關(guān)QS－熔斷器FU1－接觸器KM1－熱繼電器BTE－籠型感應(yīng)電動機M1組成。另—條支路為接在熔斷器FU1端頭U21、V21、W21上的熔斷器FU2－接觸器KM2－籠型感應(yīng)電動機M2。2、看輔助電路的步驟

輔助電路一般包含控制電路、信號電路和照明電路。分析電路時可根據(jù)主電路中的電動機和執(zhí)行電器的控制要求，逐一找出控制電路中的控制環(huán)節(jié)，將控制電路“化整為零”，按功能不同劃分成若干個局部控制電路進行分析。如果輔助電路較復(fù)雜，則可先排除照明、顯示等與控制關(guān)系不密切的電路，集中精力分析控制電路。分析控制電路的最基本的方法是“查線看圖”法。

（1)看電源。首先看清電源的種類，是交流的還是直流的。其次，要看清輔助電路的電源是從什么地方接來的，及其電壓等級。一般是從主電路的兩條相線上接來，其電壓為單相380V，也有從主電路的一條相線和零線上接來，電壓為單相220V。此外，也可以從專用隔離電源變壓器接來，電壓有127V、110V、36V、6.3V等。

（2)了解控制電路中所采用的各種繼電器、接觸器的用途。如采用了一些特殊結(jié)構(gòu)的繼電器，還應(yīng)了解它們的動作原理。只有這樣，才能理解它們在電路中如何動作和具有何種用途。

（3)根據(jù)控制電路來研究主電路的動作情況?？刂齐娐房偸前磩幼黜樞虍嬙趦蓷l水平線或兩條垂直線之間的。因此，也就可從左到右或從上到下進行分析。對復(fù)雜的輔助電路，在電路中整個輔助電路構(gòu)成一條大支路，這條大支路又分成幾條獨立的小支路，每條小支路控制一個用電器或一個動作。當某條小支路形成閉合回路有電流流過時，在支路中的電氣元件(接觸器或繼電器)則動作，把用電設(shè)備接入或切除電源。在控制電路中一般是靠按鈕或轉(zhuǎn)換開關(guān)把電路接通的，必須隨時結(jié)合主電路的動作對控制電路進行分析，只有全面了解主電路對控制電路的要求以后，才能真正掌握控制電路的動作原理，要注意各個動作之間是否有互相制約的關(guān)系，不可孤立地看待各部分的動作原理。

在圖1.3.1中，控制電路有2條支路，即接觸器KM1和KM2支路，其動作過程如下。

①合上隔離開關(guān)QS，主電路和輔助電路均有電壓，輔助電路由線段U22、V22和W2、V22引出。

②當按下啟動按鈕SB2時，即形成一條支路，電流經(jīng)線段U22－停止按鈕SB1－啟動按鈕SB2－接觸器KM1線圈－熱繼電器BTE－線段V22形成回路，使接觸器KM1得電吸合。接觸器KM1在主電路中的主觸點閉合，電動機M1得電運轉(zhuǎn)。同理，按下啟動按鈕SB3，電動機M2開始運轉(zhuǎn)。

在啟動按鈕SB2兩端并接了一個接觸器KM1的輔助動合觸點KM1(1~3)。其作用是，在松開啟動按鈕SB2時，SB2觸點斷開，由于此時KM1已啟動，其輔助動合觸點KM1(1~3)已閉合，電流經(jīng)輔助觸點KM1(1~3)流過，電路不會因啟動按鈕SB2的松開而失電，輔助觸點KM1(1~3)起到自保持作用。對于接觸器KM2，由于不需要自保持，當SB3松開，電動機M2即停轉(zhuǎn)。

③由于按鈕SB1串聯(lián)在接觸器KM1和KM2的回路中，只要按下停車按鈕SB1，接觸器KM1和KM2的電路即被切斷，接觸器KM1和KM2失電釋放，使主電路中的接觸器主觸點KM1和KM2斷開，電動機失電停車。若要再啟動，必須重新按下啟動按鈕SB1和SB2。

（4)研究電氣元件之間的相互關(guān)系。電路中的所有電氣元件都不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系、相互制約的。這種互相控制的關(guān)系有時存在于一條支路中，有時存在于幾條支路中。圖1.3.1的電路比較簡單，沒有相互控制的電氣元件，看圖時可省略這一步。

（5)研究其他電氣設(shè)備和電氣元件。如整流設(shè)備、照明燈等，對于這些電氣設(shè)備和電氣元件，只要知道它們的線路走向、電路的來龍去脈即可。圖1.3.1中EL是局部照明燈，TC是提供36V安全電壓的380／36V照明變壓器。照明燈開關(guān)S閉合時，照明燈EL就亮。3、查線看圖法的要點

（1）從主電路入手，根據(jù)各臺電動機和執(zhí)行電器的控制要求分析控制內(nèi)容，要注意找出電動機啟動、轉(zhuǎn)向控制、調(diào)速、制動等基本控制電路。

（2）根據(jù)主電路中各電動機和執(zhí)行電器的控制要求，逐一找出控制電路中的控制環(huán)節(jié)，將控制電路“化整為零”，按功能不同劃分成若干個局部控制電路進行分析。如果輔助電路較復(fù)雜，則可先排除照明、顯示等與控制關(guān)系不密切的電路。

（3）控制電路中執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、電源顯示、參數(shù)測定、故障報警以及照明電路等，大部分由控制電路中的元件控制，因此要對照控制電路對這部分電路進行分析。（4）分析連鎖與保護環(huán)節(jié)。生產(chǎn)機械對于安全性、可靠性有很高的要求，為實現(xiàn)這些要求，除合理選擇拖動和控制方案外，在控制電路中一般要設(shè)置電氣保護和必要的電氣連鎖。在電氣控制電路圖的分析過程中，電氣連鎖與電氣保護環(huán)節(jié)是重要內(nèi)容，不能遺漏。

（5）在某些控制電路中，會設(shè)置一些與主電路、控制電路關(guān)系不密切、相對獨立的特殊環(huán)節(jié)。如產(chǎn)品計數(shù)裝置、自動檢測系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)電路、自動調(diào)溫裝置等。這些環(huán)節(jié)往往自成系統(tǒng)，要運用電子技術(shù)、交流技術(shù)、自控系統(tǒng)、檢測與轉(zhuǎn)換等知識逐一分析。

（6）通過“化整為零”，逐步分析各局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關(guān)系后，要“集零為整”，檢查整個輔助電路，消除錯漏。要從整體的角度進一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，充分理解電路圖中各個電氣元件的作用、工作過程及主要參數(shù)。1.3.4電氣安裝接線圖的閱讀方法

在充分閱讀電路圖的基礎(chǔ)上，才能閱讀安裝接線圖，只有熟練掌握閱讀安裝接線圖的方法和技巧，才能合理設(shè)計安裝接線圖。閱讀安裝接線圖要注意以下問題。

（1）分析電路圖和安裝接線圖中電氣元件的對應(yīng)關(guān)系。電路圖中的電氣元件的圖形符號與安裝接線圖中電氣元件的圖形符號都是按照國家標準規(guī)定的圖形符號繪制的，但是電路圖是根據(jù)電路工作原理繪制，而安裝接線圖是按實際布線繪制，因此同—電氣元件在兩種圖中的繪制方法不同。例如接觸器、繼電器、熱繼電器，時間繼電器等電氣元件，在電路圖中是將線圈和觸點畫在不同位置，在安裝接線圖中則將線圈和觸點畫在一起。

（2）分析安裝接線圖中導(dǎo)線的根數(shù)和所用導(dǎo)線的具體規(guī)格。通過閱讀安裝接線圖，可獲得電路中導(dǎo)線的根數(shù)和所用導(dǎo)線的具體規(guī)格。若安裝接線圖中未示出導(dǎo)線的具體型號規(guī)格，一般情況下會列入元件明細表中。

（3）在閱讀安裝接線圖的主電路時，一般從引入的電源線開始，依次閱讀到電動機等用電設(shè)備，主要分析用電設(shè)備是通過哪些電氣元件獲得電源的。這與閱讀電路圖的順序不同。

（4）對于輔助電路要按各條小支路，從電源順線查閱，直到另一相電源。按動作順序了解各條支路的作用，分析輔助電路是如何控制電動機等用電設(shè)備的。

（5）根據(jù)安裝接線圖中的線號分析主電路的線路走向和連接方法。

根據(jù)圖1.3.1所示電路圖繪制的電器安裝接線圖如圖1.3.3所示，其閱圖步驟如下。圖1.3.3某機床電氣安裝接線圖（1）根據(jù)線號分析主電路的線路走向和連接方法。

（2）根據(jù)線號分析控制電路是如何構(gòu)成閉合回路工作的。從圖1.3.3可知，控制電路有兩條小支路，即接觸器KM1線圈支路和接觸器KM2線圈支路。兩條支路的電源線是從熔斷器FU2的出線端子U22，通過端子排X1的U22端子接到停止按鈕SB1觸點，用線段1和啟動按鈕SB2及SB3的觸點連接，用線段3經(jīng)端子

電源到電動機之間的連接線要經(jīng)過配電盤端子－隔離開關(guān)QS－接觸器的主觸點(3副主觸點)－配電盤端子－電動機接線盒的接線柱等。在圖1.3.3中，三相電源經(jīng)接線端子排X2的L1、L2、L3三條線與隔離開關(guān)QS的三個接線端子相連，其另一出線端子L11、L12、L13與熔斷器FU1的三個進線端子相接，F(xiàn)U1的另三個出線端點U12、V12、W12與接觸器KM1的三個進線端子相連。KM1的出線端子U11、V11、W11和熱繼電器BTE的發(fā)熱元件端子連接，發(fā)熱元件的三個出線端子U1、V1、W1，通過端子排U1、V1、W1經(jīng)穿線管和電動機M1連接，使電動機M1獲得三相電源。熔斷器FU1的出線端子U12、V12、W12除與KM1連接外，還與熔斷器FU2的三個接線端子連接。FU2的出線端子U22、V22、W22與接觸器KM2進線端子連接，KM2的出線端子U21、V21、W21經(jīng)端子排X1的U2、V2、W2端子和穿線管(金屬軟管)與電動機M2連接，使電動機M2獲得三相電源。排X1的3端子連接到接觸器KM1的線圈和輔助動合觸點的一端，用線段1經(jīng)端子排X1的1端子接到接觸器KM1輔助動合觸點的另一端，用線段5將KM1線圈另一端與熱繼電器BTE動斷觸點連接。用線段7將BTE觸點的另—端、KM2線圈與熔斷器FU2的出線端子V22連接，構(gòu)成了閉合回路，使M1啟動，用線段3、1經(jīng)端子排X1的3、1端子，使KM1的輔助觸點與啟動按鈕SB2觸點并聯(lián)。

接觸器KM2線圈支路的電源線也是從熔斷器FU2的U22的端點接出，通過停止按鈕SB1的1號線段接到SB3，然后經(jīng)端子排X1的端子9經(jīng)線段9與KM2的線圈連接，KM2線圈另—端點經(jīng)線段7和FU2的V22端點相連，由此構(gòu)成閉合回路。當按下啟動按鈕SB3時，接觸器KM2得電，其主觸點閉合，使電動機M2得電，帶動工作臺快速移動。由于該接觸器無自鎖觸點，當松開按鈕SB3時，電路即斷開，電動機M2被切斷電源而停車。

照明變壓器TC的電源由KM2的V22、W22端子接到TC的一次側(cè)，TC的二次側(cè)經(jīng)線段4和8，通過端子排X1的端子4和8接至開關(guān)S和照明燈EL上。

實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動是電力拖動的主要環(huán)節(jié)，所有電氣裝置都是為電力拖動服務(wù)的。圖1.3.3正是利用按鈕－接觸器－電動機的控制形式實現(xiàn)電力拖動的。因此按鈕、接觸器、電動機是安裝接線圖的主要部分，讀圖的目的就是要把3種電氣元件的控制關(guān)系分析清楚。其他保護裝置，如熱繼電器BTE、熔斷器FU1、FU2都是為電動機的安全運轉(zhuǎn)服務(wù)的。

根據(jù)線號分析輔助電路的線路走向是從輔助電路電源引入端開始，依次分析每條支路的線路走向。在實際電路接線過程中，主電路和輔助電路一般是分先后順序接線的。這可以避免主電路和控制電路混雜，另一原因是主電路和控制電路所用導(dǎo)線型號規(guī)格不相同。

以上介紹了電氣控制系統(tǒng)的電路圖、電器位置圖和安裝接線圖的設(shè)計原則和讀圖方法，這些內(nèi)容是了解電氣控制系統(tǒng)必須掌握的基礎(chǔ)知識，有關(guān)設(shè)計電氣控制系統(tǒng)的更深層次的知識，將在以后各章中進行深入討論。1.4本課程的學習內(nèi)容與學習方法1.4.1本課程的學習內(nèi)容

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計是一門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)課。主要學習內(nèi)容是以電動機或其它執(zhí)行電器為控制對象的電氣控制基本原理、線路、程序及控制裝置的設(shè)計方法。電氣控制技術(shù)涉及知識面很廣，各種電氣控制設(shè)備的類型繁多，功能各異，但其控制原理、基本線路、設(shè)計基礎(chǔ)是類似的。本課程從應(yīng)用角度出發(fā)，在詳細討論工作原理的基礎(chǔ)上，深入介紹電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，以培養(yǎng)學生對電氣控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計的基本能力。

學習本課程后，要求掌握以下知識。

(1)熟悉常用控制電器的結(jié)構(gòu)原理、用途及型號，并能夠正確使用和選用。

(2)熟悉掌握電氣控制的基本線路，具有對一般電氣控制線路的獨立分析能力。

(3)熟悉典型生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)，具有從事電氣設(shè)備的安裝調(diào)試、運行和維護等技術(shù)工作能力。

(4)具有設(shè)計和改進一般生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的基本能力。

(5)掌握可編程控制器的基本原理及應(yīng)用，能夠根據(jù)工藝過程和控制要求正確選用PLC，設(shè)計控制系統(tǒng)，編制用戶程序，經(jīng)調(diào)試應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制。

(6)掌握變頻調(diào)速的基本知識，能夠根據(jù)工藝過程和生產(chǎn)設(shè)備的具體要求正確選用變頻器，設(shè)計驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的變頻調(diào)速。

對于機械類專業(yè)的學生來說，掌握電氣控制系統(tǒng)的有關(guān)知識，不僅有利于開闊設(shè)計生產(chǎn)機械的思路，改善知識結(jié)構(gòu)，更有利于開發(fā)機電一體化的先進設(shè)備，創(chuàng)新機電產(chǎn)品設(shè)計。因此，學習本課程要能夠結(jié)合機械類專業(yè)的專業(yè)知識，把機和電緊密結(jié)合。比如各種電器的工作原理，其本質(zhì)都是靠機械運動或動作實現(xiàn)的，若能夠運用機械原理的有關(guān)知識進行分析，則很容易加深理解。對于電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，除了在控制原理上應(yīng)該認真學習外，電路圖、電器位置圖和安裝接線圖的繪制，要貫徹有關(guān)國家標準，圖樣的繪制和所表達的內(nèi)容，與機械制圖有許多相通之處，學習起來也有一定的優(yōu)勢。1.4.2本課程的學習方法第2章常用低壓電器

為了培養(yǎng)讀者正確分析已有電氣控制系統(tǒng)的工作原理和性能特點的能力，并為培養(yǎng)讀者根據(jù)生產(chǎn)機械的要求設(shè)計電氣控制系統(tǒng)的能力奠定基礎(chǔ)，本章將比較詳細地介紹繼電器、接觸器等低壓電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.1接觸器

接觸器是一種根據(jù)外來輸入信號利用電磁鐵操作，頻繁地接通或斷開交、直流主電路及大容量控制電路的自動切換電器，主要用于控制電動機、電焊機、電熱設(shè)備、電容器組等。接觸器不僅能實現(xiàn)遠距離集中控制，而且操作頻率高、控制容量大，具有低壓釋放保護、工作可靠、使用壽命長和體積小等優(yōu)點，是繼電器－接觸器控制系統(tǒng)中最重要和最常用的元件之一。接觸器按主觸頭通過電流的種類，可分為交流接觸器和直流接觸器兩種。按控制線圈的電壓分直流線圈接觸器和交流線圈接觸器。

按操作驅(qū)動方式分電磁式接觸器、永磁式接觸器、液壓式接觸器和氣動式接觸器。永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、異性相吸的原理，用永磁驅(qū)動機構(gòu)取代傳統(tǒng)的電磁鐵驅(qū)動機構(gòu)而形成的一種微功耗接觸器。

按主觸點的類型可分為空氣式電磁接觸器、真空接觸器、半導(dǎo)體接觸器。電磁接觸器(MagneticContactor)主要由觸點系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、支架、輔助觸點和外殼(或底架)組成。真空接觸器是觸點系統(tǒng)采用真空消磁室的接觸器。半導(dǎo)體接觸器是一種通過改變電路回路的導(dǎo)通狀態(tài)和斷路狀態(tài)而完成電流操作的接觸器。此處重點介紹電磁接觸器。2.1.1電磁接觸器的工作原理與技術(shù)參數(shù)1．電磁接觸器的外形結(jié)構(gòu)與工作原理

電磁接觸器的外形結(jié)構(gòu)如圖2.1.1（a）所示，其圖形符號見圖2.1.1（b），其文字符號為KM。（1）電磁機構(gòu)。（2）觸點系統(tǒng)。（3）滅弧裝置。（4）其他部件。1一滅弧罩2一觸點壓力彈簧片

3一主觸點

4一反作用彈簧

5一線圈

6一短路環(huán)7一靜鐵心

8一緩沖彈簧

9一動鐵心

10一輔助常開觸點

11一輔助常閉觸點圖2.1.1電磁接觸器的結(jié)構(gòu)、圖形和文字符號圖2.1.2電磁接觸器的工作示意圖圖2.1.3三菱電磁接觸器S-V系列的可選附件2．主要技術(shù)參數(shù)

電磁接觸器的主要參數(shù)有：主觸點的額定電流、電壓、數(shù)量，輔助觸點的額定電流、電壓、數(shù)量、類型，線圈的電源種類，使用壽命、操作頻率、外形尺寸、安裝方式等。3．交流接觸器與直流接觸器的差異

按照接觸器的主觸點控制的主回路電流是交流還是直流分為交流或直流接觸器，與接觸器線圈中電流的形式無關(guān)。交流接觸器與直流接觸器結(jié)構(gòu)大體相同，都由電磁動作機構(gòu)、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置三大部分構(gòu)成，其工作原理完全相同，控制方式完全相同，但具體結(jié)構(gòu)和用途存在差異。（1）電磁機構(gòu)不同。（2）滅弧措施不同。（3）自身耗能不同。（4）選用方法不同。2.1.2電磁接觸器的型號與選用1．電磁接觸器的型號不同廠家有不同的型號和含義，其實質(zhì)是把主要參數(shù)表達出來。圖2.1.4幾種電磁接觸器型號意義2.電磁接觸器的選用交流接觸器選用的依據(jù)是負荷的類型和工作參數(shù)。一般按以下步驟進行選用。1）選擇接觸器的類型。根據(jù)所控制的電動機或負載電流種類選擇接觸器的類型。接觸器的使用類別應(yīng)與負載性質(zhì)相一致。2）選擇接觸器的額定參數(shù)。根據(jù)被控對象和工作參數(shù)如電壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。（1）接觸器的線圈電壓。應(yīng)與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓85％及以上時才能可靠地吸合。（2）選擇主觸點的額定電壓。接觸器主觸點的額定電壓應(yīng)大于或等于所控制線路的額定電壓。（3）選擇主觸點的額定電流。主觸點的額定工作電流應(yīng)大于或等于負載電路的電流。需要注意，接觸器主觸點的額定工作電流是在規(guī)定條件下能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變。（4）主觸點和輔助觸點的數(shù)量應(yīng)能滿足控制系統(tǒng)的需要。（5）接觸器和其它元器件的安裝距離要符合相關(guān)國家標準和規(guī)范，要考慮維修和走線距離。3.電磁接觸器應(yīng)用舉例圖2.1.5電動機的正反轉(zhuǎn)控制

若已知電動機為三相鼠籠型電動機，其功率為3.5kw，控制電路電壓為36V。因主觸點控制交流電，所以KM1、KM2都應(yīng)選交流接觸器，具有3對主觸點，2對輔助觸點（1對常開、1對常閉）。圖2.1.5所示電路工作原理請讀者自行分析。

從表2.1.1可知，KM1、KM2均可選用CJ20－10，控制線圈電壓為AC36V。熱繼電器BTE和熔斷器FU起過載和短路保護作用，可根據(jù)電路中的電流參數(shù)選取，具體方法在后面的有關(guān)章節(jié)中詳細介紹。2.2繼電器

繼電器是一種根據(jù)輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，實現(xiàn)自動控制和保護電力拖動裝置的自動電器。其輸入量可以是電壓、電流等電氣量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電氣量。當輸入量達到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式變化。通常應(yīng)用于自動控制電路中，在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。

繼電器的種類很多，按輸入量可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、速度繼電器、熱繼電器以及溫度、壓力、計數(shù)、光繼電器等；按工作原理可分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、電子式繼電器等；按用途可分為控制繼電器、保護繼電器等；按輸入量變化形式可分為有無繼電器和量度繼電器。

有無繼電器是根據(jù)輸入量的有或無來動作的，無輸入量時繼電器不動作，有輸入量時繼電器動作，如中間繼電器、通用繼電器、時間繼電器等。

量度繼電器是根據(jù)輸入量的變化來動作的，工作時其輸入量是一直存在的，只有當輸入量達到一定值時繼電器才動作，如電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、速度繼電器、壓力繼電器、液位繼電器等。

電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)、工作原理與接觸器相似，無論繼電器的輸入量是電量還是非電量，繼電器在電路所起的作用是控制觸點的斷開或閉合，而觸點又是控制電路通斷的，從這一點來看繼電器與接觸器是相同的。但繼電器與接觸器又有區(qū)別，主要表現(xiàn)在兩方面：一是輸入信號不同。繼電器的輸入信號可以是各種物理量，如電壓、電流、時間、速度、壓力等，而接觸器的輸入量只能是電壓。二是所控制的線路不同。繼電器主要用于小電流電路，反映控制信號，其觸點通常接在控制電路中，故無主觸點和輔助觸點之分，觸點電流容量較小(一般在5A以下)，且無滅弧裝置，而接觸器用于控制電動機等大功率、大電流電路及主電路。2.2.1中間繼電器1．中間繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理

中間繼電器本質(zhì)上是電壓繼電器，在控制電路中起邏輯變換和狀態(tài)記憶的功能，當其它繼電器的觸點數(shù)或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來擴大它們的觸點數(shù)或觸點容量，從而起到中間轉(zhuǎn)換的作用。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，圖2.2.1是電磁式中間繼電器的原理結(jié)構(gòu)（見圖（a））和圖形符號（見圖（b）），中間繼電器的文字符號為KA。1－靜觸點2－動觸點3－簧片4－銜鐵5－工作氣隙6－極靴7－鐵軛8－線圈9－鐵芯10－反力彈簧圖2.2.1電磁式中間繼電器的原理結(jié)構(gòu)、圖形和文字符號2．中間繼電器的技術(shù)參數(shù)和型號含義

中間繼電器的主要技術(shù)參數(shù)包括觸點的額定電流、電壓、數(shù)量、類型，線圈的電源種類、直流電阻、吸合電流、釋放電流，使用壽命、外形尺寸、安裝方式等。

中間繼電器可按適用場合的不同分為兩類，一類是用于交直流電路中的JZ系列，另一類是只用于直流操作的各種繼電器保護線路中的DZ系列。圖2.2.2所示為JZ11系列中間繼電器型號的含義，表2.2.1為JZ11系列中間繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)。圖2.2.2JZ系列中間繼電器的型號含義圖2.2.3中間繼電器的外形結(jié)構(gòu)3．中間繼電器的選用根據(jù)中間繼電器在控制線路中的作用，選用中間繼電器時應(yīng)遵循以下原則。

（1）觸點的額定電壓及額定電流應(yīng)大于控制線路所使用的額定電壓及控制線路的工作電流。

（2）觸點的種類和數(shù)量應(yīng)滿足控制線路的需要。

（3）電磁線圈的電壓等級應(yīng)與控制線路電源電壓相同。

（4）使用過程中的操作頻率不超過繼電器許用操作頻率。

一般情況下，可根據(jù)中間繼電器的觸點數(shù)量、種類及吸引線圈的額定電壓來確定型號。2.2.2熱繼電器

熱繼電器是一種電氣保護元件，是利用電流的熱效應(yīng)來推動動作機構(gòu)使觸點閉合或斷開的保護電器，主要用于電動機的過載保護、斷相保護、電流不平衡保護以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)時的控制。

熱繼電器有兩相結(jié)構(gòu)和三相結(jié)構(gòu)之分，其中三相熱繼電器又有帶斷相保護裝置和不帶斷相保護裝置之分。按復(fù)位方式不同又可分為自動復(fù)位式和手動復(fù)位式。1．熱繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理

熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片、觸點、復(fù)位彈簧和電流調(diào)節(jié)裝置等部分組成。熱繼電器的原理結(jié)構(gòu)、圖形符號見圖2.2.4，其中圖2.2.4（a）和（b）為帶斷相保護裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器原理結(jié)構(gòu)示意圖，主雙金屬片5是熱繼電器的感測元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬用機械碾壓而成。1－電流調(diào)節(jié)凸輪，2－片簧，3－手動復(fù)位按鈕，4－弓簧片，5－主雙金屬片，6－內(nèi)導(dǎo)板，7－外導(dǎo)板，8－常閉靜觸點，9－動觸點，10－杠桿，11－常開靜觸點（復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘），12－補償雙金屬片，13－推桿，14－連桿，15－壓簧 圖2.2.4熱繼電器結(jié)構(gòu)和圖形符號2．熱繼電器的技術(shù)參數(shù)和型號含義

熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、相數(shù)、熱元件整定電流及電流調(diào)節(jié)范圍等。

JR系列熱繼電器的型號含義如圖2.2.6所示。部分常用熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)見表2.2.2。圖2.2.6熱繼電器的型號含義圖2.2.7常用熱繼電器外形3．熱繼電器的選用

熱繼電器的保護對象是電動機，故選用時應(yīng)了解電動機的技術(shù)性能、啟動情況、負載性質(zhì)以及電動機允許過載能力等。選用時遵循下列原則：（1）長期穩(wěn)定工作的電動機，可按電動機的額定電流選用熱繼電器。（2）應(yīng)考慮電動機的絕緣等級及結(jié)構(gòu)。（3）應(yīng)考慮電動機的啟動電流和啟動時間。（4）若用熱繼電器作電動機缺相保護，應(yīng)考慮電動機的接線方式。（5）應(yīng)考慮對電動機運轉(zhuǎn)情況要求。（6）熱繼電器只適用于對啟動不頻繁、輕載啟動的電動機進行過載保護。

同時還要注意在投入使用前，必須對熱繼電器的整定電流進行調(diào)整，以保證熱繼電器的整定電流與被保護電動機的額定電流匹配。4．選用實例圖2.2.8使用熱繼電器的控制電路

某生產(chǎn)機械的主電動機控制電路如圖2.2.8所示。從圖中可知，主電動機除采用熔斷器FU實現(xiàn)短路保護外，還設(shè)計有三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器進行過載保護。其中，熱繼電器的熱元件接入電動機的主電路，動開觸點接入控制電路（圖中用文字符號注明）。當主電動機過載時，熱元件溫度升高使熱繼電器動作，熱繼電器的動開觸點斷開，使控制電路失電，接觸器KM1或KM2的線圈斷電使主觸點復(fù)位，從而使主電動機斷電實現(xiàn)過載保護。

若圖2.2.8中的主電動機功率為20kW、電壓為380V，啟動電流為額定電流的2.5倍(40×2.5=100A)，啟動時間40s，啟動后進入滿載運行?？砂匆韵路椒ㄟx用熱繼電器并整定其額定電流。

由熱繼電器特性知，當啟動電流為額定電流的2.5倍時，則熱繼電器通電動作時間不大于2min。根據(jù)給定的條件，電動機啟動電流為100A，啟動時間40s，所以應(yīng)將電流調(diào)到40A，電動機在40s內(nèi)啟動，熱繼電器不會動