電機(jī)拖動(dòng)課件-電動(dòng)機(jī)的電氣控制

第九章電動(dòng)機(jī)的電氣控制電氣控制線路是由各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等組成的控制線路。

在我國(guó)，盡管目前采用了許多新的元器件，如晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶閘管（GTR）等組成各種直流及交流調(diào)速系統(tǒng)裝置用以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。但由于繼電器、接觸器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和調(diào)整方便，投資低等優(yōu)點(diǎn)。目前仍是應(yīng)用最廣泛、最基本的一種控制方式。第一節(jié)

電氣控制線路的繪制原則、圖形及文字符號(hào)

電氣控制線路是用導(dǎo)線將電機(jī)、電器。儀表等電氣元件聯(lián)接起來(lái)，并實(shí)現(xiàn)某種要求的電氣線路。電氣控制線路應(yīng)該根據(jù)簡(jiǎn)明易懂的原則，用規(guī)定的方法和符號(hào)進(jìn)行繪制。根據(jù)通過電流的大小，電氣控制線路可分為主電路和控制電路。主電路是流過大電流的電路，如發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子、接觸器主觸點(diǎn)及電源轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器等電路；控制電路是流過較小電流的電路。如接觸器、繼電器的吸引線圈以及消耗能量較少的信號(hào)電路、保護(hù)電路、聯(lián)鎖電路等。電氣控制線路的表示方法有兩種，一種是安裝圖：它是按照電器實(shí)際位置和實(shí)際接線線路，用規(guī)定的圖形符號(hào)畫出來(lái)的。這種安裝圖便于安裝，但不能直觀地表示電路的性能及工作原理，不便閱讀。另一種是原理圖：它是根據(jù)電氣系統(tǒng)的工作原理而繪制的。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，層次分明，直觀易懂，便于研究、分析電路的工作原理。在設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)分析故障及教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。繪制電氣控制原理圖時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：1）電氣控制線路原理圖中的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和回路標(biāo)號(hào)必須符合最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)有：GB4728—85《電氣圖用圖形符號(hào)》；GB6988—87《電氣制圖》；GB7159——87《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通則》。一些常用電氣圖用圖形符號(hào)和電工設(shè)備文字符號(hào)見本書附錄A。2）電器應(yīng)是未通電時(shí)的狀態(tài)；二進(jìn)制元件應(yīng)是置零時(shí)的狀態(tài)；機(jī)械開關(guān)應(yīng)是循環(huán)開始前的狀態(tài)。除在生產(chǎn)機(jī)械起始位置上已受外力作用的觸點(diǎn)外，其余觸點(diǎn)符號(hào)一般畫成：左開右閉或者上閉下開的形式。3）主電路、控制電路和信號(hào)電路應(yīng)分別繪出。主電路的電源線路繪成水平線，主電路應(yīng)垂直電源電路畫出?？刂坪托盘?hào)電路應(yīng)垂直地繪在兩條水平電源線之間，耗能元件（如線圈、電磁鐵、信號(hào)燈等）應(yīng)直接連接在接地的水平電源線上，控制觸點(diǎn)連接在上方水平線與耗能元件之間。4）同一電器的各個(gè)部件（如接觸器的線圈和觸頭）在圖中的位置，根據(jù)便于閱讀和研究的原則安排，可以不畫在一起，為了表明屬于同一電器的部件，均編以相同的文字符號(hào)。5）原理圖上應(yīng)盡可能減少線條和避免線條交叉；為了看圖方便，電路應(yīng)按動(dòng)作順序和信號(hào)流程自上而下和自左而右的原則繪制。6）原理圖上各電路的安排應(yīng)便于分析、維修和尋找故障，對(duì)功能相關(guān)的電氣元件應(yīng)繪在一起，使它們之間關(guān)系明確。7）原理圖應(yīng)標(biāo)出下列數(shù)據(jù)：①各個(gè)電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)；②某些元器件的特性（如電阻、電容的數(shù)值等）；③不常用的電器（如位置傳感器、手動(dòng)觸點(diǎn)，電磁閥或氣動(dòng)閥、定時(shí)器等）的操作方式和功能。其它有關(guān)的要求參見教科書第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制線路機(jī)械設(shè)備的工作裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求可歸結(jié)為起動(dòng)、調(diào)速、停止。一、全壓直接起動(dòng)1．用開關(guān)直接起動(dòng)線路圖中：QS為隔離開關(guān)（又稱為刀開關(guān)），M為電動(dòng)機(jī)，F(xiàn)U為保險(xiǎn)絲，PE表示接地保護(hù)。由于這種起動(dòng)只有主電路而沒有控制電路，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)遙控和自控，僅用于小型臺(tái)鉆、砂輪機(jī)等設(shè)備中。

2．用接觸器直接起動(dòng)線路圖中增加了控制電路，合上電源開關(guān)QS，按起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，通過接觸器KM的線圈，即可接通接觸器的主觸點(diǎn)KM，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，并且使接觸器的輔助常開觸點(diǎn)KM閉合，松開起動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。直到按下停止按鈕SB1后，電動(dòng)機(jī)才會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。圖中左側(cè)的FR為熱繼電器的驅(qū)動(dòng)元件，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，即可自行打開右側(cè)的常閉觸點(diǎn)FR，繼電器KM的線圈失電，接觸器的主觸點(diǎn)斷開，斷開電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。由于繼電器的線圈失電時(shí)將繼電器在右側(cè)的常開觸點(diǎn)斷開，若不按下起動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)此電路圖可作如下說(shuō)明：（1）熱繼電器FR的各部件畫在了不同的位置，以便于分析其控制關(guān)系。（2）將按鈕的連線加長(zhǎng)，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。若需要增加點(diǎn)動(dòng)控制（所謂點(diǎn)動(dòng)，即按按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)工作，手放開按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停止工作），則可通過增加一個(gè)復(fù)合按鈕SB3來(lái)實(shí)現(xiàn)，其控制電路圖如下。按下起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，其動(dòng)作過程同前所述。按下按鈕SB3時(shí)，其左側(cè)的常開觸點(diǎn)閉合，右側(cè)的常閉觸點(diǎn)斷開，通過接觸器KM的線圈，可接通接觸器的主觸點(diǎn)KM，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，但由于復(fù)合按鈕SB3右側(cè)的常閉觸點(diǎn)斷開，接觸器的輔助常開觸點(diǎn)KM并不能閉合，因而，松開按鈕SB3時(shí)，接觸器KM的線圈失電，電動(dòng)機(jī)就停轉(zhuǎn)。二、降壓起動(dòng)控制線路1．Y－D降壓起動(dòng)控制線路其工作過程如下：合上電源開關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB2，主接觸器KM1和起動(dòng)接觸器KM3的線圈得電，同時(shí)時(shí)間繼電器KT也得電（這是因?yàn)镵M2在C處的觸點(diǎn)為常閉，KT在A處的觸點(diǎn)為延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)）。主觸點(diǎn)KM1和KM3閉合，電動(dòng)機(jī)繞組按星形聯(lián)結(jié)降壓起動(dòng)，與此同時(shí)右上角的輔助觸點(diǎn)KM1閉合并自鎖，以保證松開SB2時(shí)電動(dòng)機(jī)不會(huì)停機(jī)，D處的常閉輔助觸點(diǎn)KM3斷開使接觸器KM2線圈回路斷開，實(shí)現(xiàn)互鎖，保證接觸器KM3和KM2不會(huì)同時(shí)通電，以防電源短路。經(jīng)△t延時(shí)后（△t可根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間要求事先整定），時(shí)間繼電器的延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，其A處的動(dòng)斷（常閉）延時(shí)觸點(diǎn)首先斷開，并使接觸器KM3線圈回路斷電釋放，左下角的主觸點(diǎn)KM3斷開，繼而E處的動(dòng)合（常開）延時(shí)觸點(diǎn)閉合，使B處的接觸器KM2線圈得電，主觸點(diǎn)KM2閉合，定子繞組接成三角形，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。與此同時(shí)，接觸器KM2在C處的輔助常閉觸點(diǎn)KM2斷開，把KM3線圈和時(shí)間繼電器線圈KT從電路中斷開，避免了時(shí)間繼電器的線圈長(zhǎng)期通電。

2．串電阻（或電抗）降壓起動(dòng)下圖中KM1為起動(dòng)用接觸器，KM2為運(yùn)行用接觸器，KT為起動(dòng)用時(shí)間繼電器，其工作過程如下：按下SB2，繼電器的線圈KM1通電，主觸點(diǎn)KM1閉合，電動(dòng)機(jī)串電阻R起動(dòng)，同時(shí)時(shí)間繼電器的線圈（右側(cè)）通電，經(jīng)△t延時(shí)后，時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，線圈KM2通電，繼電器的主觸點(diǎn)KM2閉合，短接電阻R，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。不過該線路有個(gè)毛病，即電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行后，KM1和KT線圈一直通電，引起發(fā)熱，并影響它們的使用壽命，這是不必要的，可作必要的改正。在KT和KM1的線圈回路中接入了KM2的常閉輔助觸點(diǎn)。因此，接觸器KM2一旦得電，其中間的兩個(gè)常閉觸點(diǎn)KM2斷開，使KM1和KT線圈失電，常開觸點(diǎn)KM2閉合并自鎖，使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。這就解決了電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行后，KM1和KT一直通電的問題。（圖中右下延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)的方向畫錯(cuò)了，其開口應(yīng)向左，即觸點(diǎn)符號(hào)一般畫成：左開右閉或者上閉下開的形式）。第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路要使三相交流異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，可借助正反向接觸器改變兩相定子繞組相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。一、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的手動(dòng)控制線路當(dāng)按下按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；按下按鈕SB3，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。但這個(gè)電路有一個(gè)最大的缺點(diǎn)，即當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)（或反轉(zhuǎn)時(shí)）若沒有先按停止按鈕SB1，就按反轉(zhuǎn)按鈕SB3（或SB2），KM1和KM2觸點(diǎn)就會(huì)同時(shí)閉合，造成電源相間短路事故，實(shí)際上這種控制電路是不能用的。改進(jìn)的方法是在各自的線圈回路中串接對(duì)方的常閉輔助觸點(diǎn)，構(gòu)成互鎖，如圖的右側(cè)部分所示，此時(shí)即使按錯(cuò)按鈕，也不會(huì)造成短路。但是這種電路也有不方便之處，如果現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)正在正轉(zhuǎn)，想要反轉(zhuǎn)，則必須先按停止按鈕SB1后，再接反轉(zhuǎn)按鈕SB3才能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，顯然操作不方便。

改進(jìn)的措施是采用復(fù)合按鈕SB2和SB3，就可直接實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)了。在圖示的控制線路中，按下常開按鈕SB2，則與SB2聯(lián)動(dòng)的右上側(cè)常閉觸點(diǎn)在SB2按下時(shí)斷開，SB2松開時(shí)閉合，由于SB3為常閉按鈕，KM1的線圈得電，電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，KM1右下側(cè)的常閉觸點(diǎn)斷開，防止短路；按下SB3時(shí)，KM1的線圈失電，與SB3聯(lián)動(dòng)的右側(cè)常開觸點(diǎn)在SB3按下時(shí)閉合，KM2的線圈得電，KM2右側(cè)常開觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，盡管SB3松開時(shí)與其聯(lián)動(dòng)的右側(cè)常開觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)仍正常反轉(zhuǎn)。若先按下SB3，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，其后再按下SB2時(shí)，與SB2聯(lián)動(dòng)的右上側(cè)常閉觸點(diǎn)在SB2按下時(shí)斷開，KM2的線圈失電，KM2在中間偏下部位的常閉觸點(diǎn)閉合，KM1的線圈得電，電動(dòng)機(jī)即可轉(zhuǎn)換為正向旋轉(zhuǎn)。二、電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的自動(dòng)控制線路主要用在銑床、龍門刨床、組合機(jī)床等需要刀架或工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)一次或多次的控制線路，實(shí)質(zhì)上是用行程開關(guān)來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路。下圖中SQ1、SQ2、SQ3、SQ4為行程開關(guān)，撞塊壓下行程開關(guān)時(shí)，其相應(yīng)的動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)斷開。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1的線圈KM1得電，KM1在中部的輔助觸點(diǎn)閉合，主觸點(diǎn)也閉合，電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)前進(jìn)，撞塊壓下SQ2，控制線路左側(cè)的動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ2打開，使線圈KM1失電，主觸點(diǎn)KM1斷開；同時(shí)右側(cè)的動(dòng)合觸點(diǎn)SQ2閉合，使線圈KM2得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)后退。后退到SQ1的位置時(shí)，撞塊壓下SQ1，使KM2失電，KM1又得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)又帶動(dòng)工作臺(tái)前進(jìn)，它就這樣往復(fù)循環(huán)下去，直到按下停止按鈕SB1才停止循環(huán)。按下SB3的動(dòng)作過程與此類似。SQ3和SQ4分別安裝在SQ1和SQ2外側(cè)的極限位置，當(dāng)由于某種故障，工作臺(tái)到達(dá)SQ1或SQ2位置時(shí)，未能切斷KM2（或KM1），工作臺(tái)繼續(xù)移動(dòng)到極限位置壓下SQ3（或SQ4），最終把控制線路斷開，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，起超程保護(hù)的作用。去掉正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈回路中的行程開關(guān)SQ1的常開觸點(diǎn)或者反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈回路中的行程開關(guān)SQ2的常開觸點(diǎn)（右上部分，只能去掉一個(gè)），就變成只能進(jìn)行往復(fù)一次自動(dòng)循環(huán)的控制線路。第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路在前面直流電機(jī)一章中曾講述直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方法有反接制動(dòng)，能耗制動(dòng)和回饋轉(zhuǎn)動(dòng)。本節(jié)主要講述它們的電氣控制線路。一、反接制動(dòng)1．單向反接制動(dòng)控制線路電動(dòng)機(jī)與速度繼電器KR同軸相連，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的常開觸點(diǎn)KR是閉合的，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零及等于零時(shí)，常開觸點(diǎn)KR（在右側(cè)中部）被斷開，即為如圖所示。按下起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，線圈KM1得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，速度繼電器的常開觸點(diǎn)KR閉合（在右側(cè)）。按下停車按鈕SB1時(shí)，線圈KM1失電，電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源，由于慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍然很高，KR常開觸點(diǎn)仍然閉合，且與停車按鈕SB1聯(lián)動(dòng)的常開觸點(diǎn)閉合（在右側(cè)），所以KM2線圈通電并自鎖（閉鎖就是將右側(cè)的觸點(diǎn)KM2閉合），使定子繞組接到變相序的電源，于是電動(dòng)機(jī)進(jìn)入串電阻R的反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，KR常開觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)，則KM2線圈失電，制動(dòng)過程結(jié)束。若無(wú)速度繼電器且右側(cè)的KR為一連線的結(jié)果？2．可逆運(yùn)行的反接制動(dòng)控制線路下圖中KRZ為速度繼電器的正向觸點(diǎn)，KRF為反向觸點(diǎn)（可通過棘輪、超越離合器等裝置實(shí)現(xiàn)）。若按下SB2按鈕，KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，則速度繼電器KRZ常閉觸點(diǎn)斷開，而KRZ常開觸點(diǎn)閉合，為KM2線圈得電做準(zhǔn)備?？创藞D應(yīng)注意中間的橫豎兩條線為交叉，中間而并無(wú)接點(diǎn)。當(dāng)按下停止按鈕SB1而KM1線圈失電，KM2線圈便得電，定于繞組的電源改變相序，故電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正向反接制動(dòng)狀態(tài)。由于KRZ常閉觸點(diǎn)早已斷開，于是KM2線圈的自鎖通道被切斷，故當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性速度接近于零時(shí)，KRZ的常開觸點(diǎn)先斷開（恢復(fù)），KM2線圈失電，制動(dòng)結(jié)束。

因?yàn)镵RF為反向觸點(diǎn)。若按下SB3按鈕，KM2線圈得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則速度繼電器KRF常閉觸點(diǎn)斷開，而KRF常開觸點(diǎn)閉合，為KM1線圈得電做準(zhǔn)備。當(dāng)按下停止按鈕SB1而KM2線圈失電，KM1線圈便得電，定于繞組的電源改變相序，故電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反向反接制動(dòng)狀態(tài)。由于KRF常閉觸點(diǎn)早已斷開，于是KM1線圈的自鎖通道被切斷，故當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性速度接近于零時(shí)，KRF的常開觸點(diǎn)先斷開（恢復(fù)），KM1線圈失電，制動(dòng)結(jié)束。該控制線路有一個(gè)問題，當(dāng)停車檢修時(shí)，為了調(diào)整機(jī)床，檢修人員需要用手轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸，通常在掛低速檔時(shí)電動(dòng)機(jī)到機(jī)床主軸有較大的減速比，若用手轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min左右時(shí)KR的常開觸點(diǎn)有可能閉合（正向旋轉(zhuǎn)時(shí)右上側(cè)的KRZ

閉合，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)KRF閉合），從而使KM線圈得電，并使電動(dòng)機(jī)突然轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就有可能造成機(jī)械或人身事故。控制線路可作適當(dāng)改進(jìn)。

控制線路中停止按鈕使用了復(fù)合按鈕，在按鈕的常開觸點(diǎn)上并聯(lián)了中間繼電器KA1和KA2的常開觸點(diǎn)，使KA1或KA2能自鎖。這樣在用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，雖然KR的常開觸點(diǎn)可能閉合，但只要不按停止按鈕，KM1或KM2決不會(huì)得電，電動(dòng)機(jī)也就不會(huì)反接于電源，造成電動(dòng)機(jī)突然起動(dòng)的危險(xiǎn)，只有操作停止按鈕，通過線圈KA1或KA2，使KM1或KM2通電，制動(dòng)線路才能接通（反接制動(dòng)時(shí)串了電阻R）。二、能耗制動(dòng)1．按時(shí)間原則控制的能耗制動(dòng)控制線路圖中TC為控制電路電源變壓器，XB為接通的連接片，因?yàn)樽儔浩鲗⒖刂凭€路部分與主電路部分分隔，使用連接片，可以使控制線路部分也有接地保護(hù)。按下SB2，主觸點(diǎn)KM1閉合，系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)右側(cè)的輔助常閉觸點(diǎn)KM1打開，以確保繼電器KM2不會(huì)誤動(dòng)作。按下停止按鈕SB1時(shí)，與其聯(lián)動(dòng)的右上側(cè)常開觸點(diǎn)SB1閉合，KM1的線圈失電，主電源停止向電動(dòng)機(jī)供電，繼電器KM2的線圈得電后其主觸點(diǎn)閉合，向電動(dòng)機(jī)的定子繞組輸送直流電源勵(lì)磁，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)狀態(tài)，放開按鈕SB1時(shí)，制動(dòng)結(jié)束。能耗制動(dòng)就是把轉(zhuǎn)子存儲(chǔ)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，又消耗在轉(zhuǎn)子電阻上。因轉(zhuǎn)子電阻不大，為限制轉(zhuǎn)子電流，這種轉(zhuǎn)動(dòng)方式的制動(dòng)力不大。上圖右側(cè)為自動(dòng)控制線路按SB2，KM1得電，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行按SB1，KM1失電，切斷交流電源，同時(shí)KM2得電，接通直流電源（勵(lì)磁），此時(shí)KM2也得電，延時(shí)一段時(shí)間后KM2失電，切斷直流電源，制動(dòng)結(jié)束第六節(jié)電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般包括確定控制方案、選擇電動(dòng)機(jī)容量和設(shè)計(jì)電氣控制線路。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有一般設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。一般設(shè)計(jì)法又叫經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。它根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用各種典型的線路環(huán)節(jié)，直接設(shè)計(jì)控制線路。通常先初步設(shè)計(jì)出幾個(gè)線路，再加以比較分析，甚至通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，才能確定比較合理的設(shè)計(jì)方案。通常先用一些典型線路環(huán)節(jié)拼湊起來(lái)實(shí)現(xiàn)某些基本要求，而后根據(jù)生產(chǎn)工藝要求逐步完善其功能，并加上適當(dāng)?shù)穆?lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。特點(diǎn)：設(shè)計(jì)方法比較簡(jiǎn)單，但要求設(shè)計(jì)人員必須熟悉大量的控制線路、掌握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

邏輯設(shè)計(jì)法就是利用邏輯代數(shù)的數(shù)學(xué)工具設(shè)計(jì)電氣控制線路。它是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，將控制線路中的接觸器、繼電器線圈的得電與失電，觸點(diǎn)的閉合與斷開，以及主令元件的接通與斷開等，看成邏輯函數(shù)和邏輯變量。它們之間的邏輯關(guān)系表示為邏輯函數(shù)關(guān)系式，再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律對(duì)邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，然后根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式畫出對(duì)應(yīng)的電氣控制線路圖。邏輯設(shè)計(jì)法的一般是根據(jù)給定條件列出真值表，再寫出相應(yīng)的邏輯表達(dá)式，通過等效變換化簡(jiǎn)，最后依據(jù)化簡(jiǎn)了的邏輯關(guān)系式畫出線路圖，并進(jìn)行校驗(yàn)、完善。與采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法相比，采用邏輯設(shè)計(jì)法所設(shè)計(jì)的控制線路較為合理，能節(jié)省元件的數(shù)量，能求得某邏輯功能的最簡(jiǎn)線路。但邏輯設(shè)計(jì)法整個(gè)設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，還要一些新概念。因此，一般常規(guī)的電氣控制設(shè)計(jì)不用此法，而僅作為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的輔助和補(bǔ)充。

用一般方法設(shè)計(jì)控制線路時(shí)，應(yīng)注意：1．簡(jiǎn)化電路，盡量減少電器、觸點(diǎn)，提高可靠性應(yīng)減少可要可不要的電路，減少不必要的觸點(diǎn)，以簡(jiǎn)化線路，提高線路可靠性。如右圖a）中線路，改接成圖b）后，可以減少一個(gè)觸點(diǎn)。2．盡量縮短聯(lián)接導(dǎo)線的數(shù)量和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)線路時(shí)，應(yīng)考慮使各元件之間的實(shí)際接線方便，即注意電氣柜、操作臺(tái)和限位開關(guān)之間的聯(lián)接線，如右圖a）的接線不合理。因?yàn)榘粹o在操作臺(tái)上，而接觸器在電氣柜內(nèi)，這樣就需要由電氣柜二次引出聯(lián)接線到操作臺(tái)的按鈕上，所以一般都將起動(dòng)按鈕和停止按鈕直接聯(lián)接，這樣就可以一次引出線，如圖

b）。

3．力求控制線路節(jié)約電能控制線路工作時(shí)，除必要的電器通電外，完成使命的電器均應(yīng)不通電以節(jié)約電能和延長(zhǎng)電器的使用壽命。在右圖異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的控制線路中，在圖a）中，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT就失去了作用；當(dāng)接成b）所示的線路時(shí)，可以在起動(dòng)后切除KM1和KT。

4．正確聯(lián)接電器線圈在交流控制線路的一條支路中不能串聯(lián)兩個(gè)電器的線圈，即使外加電壓是兩個(gè)線圈額定電壓之和，也不允許的。因?yàn)槊總€(gè)線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個(gè)電器動(dòng)作總是有先有后，不可能同時(shí)吸合，如圖9－18中的交流接觸器KM2若先吸合，由于KM2的磁路閉合，線圈的電感顯著增加，因而在該線圈上的電壓降也相應(yīng)增大，從而使未吸合的另一個(gè)接觸器KM1的線圈電壓達(dá)不到其動(dòng)作電壓值而不吸合，同時(shí)線路電流增加，引起線圈被燒毀。兩個(gè)電器需要同時(shí)動(dòng)作時(shí)，其線圈應(yīng)該并聯(lián)聯(lián)接。

5．避免在控制電路中出現(xiàn)寄生回路在控制線路的動(dòng)作過程中或事故情況下，意外接通的電路叫寄生電路。如右圖，在正常工作時(shí)，電路能滿足各種需要的動(dòng)作，但當(dāng)熱繼電器FR動(dòng)作時(shí)，線路就出現(xiàn)了如虛線所示的寄生回路，使正向接觸器KM1不能可靠釋放，起不到保護(hù)作用。

6．應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)，使在誤操作情況下也不致造成事故

7．應(yīng)盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的現(xiàn)象下圖

a）b）中的繼電器

KA1得電動(dòng)作后，繼電器

KA2才動(dòng)作，而后繼電器

KA3才能接通得電。KA3的動(dòng)作要通過KA1和KA2兩個(gè)繼電器的動(dòng)作。但圖c）中的繼電器KA3的動(dòng)作只需KA1電器動(dòng)作，而且只需經(jīng)過一對(duì)觸點(diǎn)，工作可靠。設(shè)計(jì)CW6163型普通車床的電氣控制線路。1．機(jī)床傳動(dòng)的總體方案機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M1集中傳動(dòng)。主軸運(yùn)動(dòng)的正反向（滿足螺紋加工要求）是靠?jī)山M摩擦片離合器完成。主軸的制動(dòng)采用液壓制動(dòng)器。刀架快速移動(dòng)由單獨(dú)的快速電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)。冷卻泵由電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的縱向（左右）運(yùn)動(dòng)、橫向（前后）運(yùn)動(dòng)、以及快速移動(dòng)，都集中由一個(gè)手柄操縱。先進(jìn)行主電路的設(shè)計(jì)，然后再設(shè)計(jì)控制電路。

2.主電路設(shè)計(jì)由接觸器KM1、KM2、KM3分別控制電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3。機(jī)床的三相電源由電源開關(guān)QS引入。主電動(dòng)機(jī)M1通過熱繼電器FR1過載保護(hù)，不設(shè)短路保護(hù)，其短路保護(hù)可由機(jī)床前一級(jí)配電箱中的熔斷器充任。冷卻電動(dòng)機(jī)M2通過熱繼電器FR2過載保護(hù)?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī)M3由于短時(shí)運(yùn)行，不設(shè)過載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)M2、M3的共同設(shè)短路保護(hù)為熔斷器FU1。

3．控制電路設(shè)計(jì)為操作方便，主電動(dòng)機(jī)M1在床頭操作板上和刀架拖板上分別設(shè)起動(dòng)和停止按鈕SB11、SB31及SB12、SB32進(jìn)行操縱。接觸器KM1與控制按鈕組成自鎖的起?？刂凭€路。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由SB2和SB4進(jìn)行起停操縱，裝在床頭板上?？焖匐妱?dòng)機(jī)M3工作時(shí)間短，為了操作靈活，由按鈕SB5與接觸器KM3組成點(diǎn)動(dòng)控制線路，由SB5操縱。4．輔助電路設(shè)計(jì)及線路完善

信號(hào)指示可設(shè)電源接通指示燈HL2（綠色），電源開關(guān)QS接通后，立即發(fā)光顯示，表示機(jī)床電器線路已處于供電狀態(tài)。設(shè)指示燈HL1（紅色）表示主電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)行。此兩個(gè)指示燈由接觸器KM1的常開及常閉兩對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行切換通電顯示。在操作板上設(shè)有交流電流表A，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的主回路中，用以指示機(jī)床的工作電流。安全照明用的照明燈EL?？刂凭€路的電源應(yīng)考慮安全可靠及滿足照明指示燈的要求，采用控制變壓器提供交流電，控制線路127V（到電器上為110V），照明36V，指示燈6.3V。最后，根據(jù)各局部線路之間的相互關(guān)系和電器保護(hù)線路，完善后的電氣控制線路。圖中的編號(hào)為安裝時(shí)的接線編號(hào)。

5．選擇電器元件（本章第八節(jié)介紹）、制訂電器元件明細(xì)表（見教材P213表9－l）、繪制電氣控制線路圖。

第八節(jié)

常用電器元件的選擇

選擇電器元件時(shí)應(yīng)考慮：1）根據(jù)對(duì)控制元件性能的要求，確定電器元件類型。如當(dāng)元件用于通、斷功率較大的主電路時(shí)，應(yīng)選交流接觸器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時(shí)，則應(yīng)選中間繼電器；若伴有延時(shí)要求時(shí)，則應(yīng)選用時(shí)間繼電器。2）根據(jù)電器控制的電壓、電流及功率的大小來(lái)確定元件的規(guī)格，滿足元器件的承載能力的臨界值及使用壽命。3）掌握元器件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況。如防油、防塵、貨源等。4）為了保證一定的可靠性，采用相應(yīng)的降額系數(shù)，并進(jìn)行一些必要的計(jì)算和校核。

1．各種按鈕、開關(guān)的選用1）按鈕按鈕通常用來(lái)短時(shí)接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)。選擇按鈕應(yīng)滿足觸點(diǎn)數(shù)、使用場(chǎng)合及顏色