電氣控制線路圖課件

電氣控制與PLC楊敬宗教授電氣控制線路圖第2章拖動系統基本控制電路目的：學習由電器元件組成的鼠籠式三相交流異步電動機起、停，正反轉，多地，多條件控制電路的基本原理；降壓起動控制電路；制動控制電路；變極調速。繞線式異步電動機的控制電路；電液控制技術；直流電動機基本控制電路。要求：領會常用控制電路的設計思想，學會分析基礎電路的工作原理，熟記起停、正反轉、兩地控制等電路的電路結構及特點，并要求能夠熟練畫出這些電路。電氣控制線路圖第2章拖動系統基本控制電路2.1電氣控制線路圖的繪制及分析2.2全壓起動及其主要控制環(huán)節(jié)2.3三相交流異步機降壓起動控制電路2.4三相交流異步機制動控制電路2.5變極調速控制線路2.6繞線式異步電動機的控制電路2.7電液控制技術2.8直流電動機基本控制電路電氣控制線路圖2.1電氣控制線路圖的繪制及分析

用以描述電氣控制設備電氣原理及安裝、調試用的工藝性圖紙，主要包括電氣原理圖、電氣安裝位置圖、電氣安裝接線圖和電氣安裝互連圖等。2.1.1電氣線路圖2.1.2電氣原理的讀圖方法電氣控制線路圖2.1.1電氣線路圖

電氣線路圖：電氣線路圖是指描述控制線路接線關系和原理的圖紙，分為電氣原理圖和電氣安裝接線圖。電氣原理圖的分類：主：強電流通過部分輔：控制、照明、指示電氣原理圖的繪制規(guī)則：主：粗實線輔：細實線電氣符號畫法：一般垂直放置，也可以逆時針轉動90水平放置。圖中電器元件的狀態(tài)為常態(tài)（未壓動、未通電……）電氣控制線路圖2.1.2電氣原理的讀圖方法

1、查線讀圖法（常用方法）：按照由主到輔，由上到下，由左到右的原則分析電氣原理圖。較復雜圖形，通?？梢曰麨榱?，將控制電路化成幾個獨立環(huán)節(jié)的細節(jié)分析，然后，再串為一個整體分析。2、邏輯代數法用邏輯代數描述控制電路的工作關系。電氣控制線路圖2.2全壓起動及其主要控制環(huán)節(jié)

本節(jié)主要描述小型電動機的全壓起動及其主要控制環(huán)節(jié)，（電動機的啟動方法和原理已由電機課程進行過理論研究）有起?？刂?、正反轉控制電路、其它環(huán)節(jié)等。

2.2.1起?？刂?/p>

2.2.2正反轉控制電路

2.2.3其它環(huán)節(jié)電氣控制線路圖2.2.1起?？刂剖謩涌刂撇僮鞣椒ǎ菏謩雍仙螿S，電動機M工作；手動切斷QS，電動機M停止工作。電路保護措施：

FU——短路保護電路優(yōu)點：控制方法簡單、經濟、實用。電路缺點：保護不完善，操作不方便

電氣控制線路圖２、自動起?？刂浦麟娐罚?/p>

三相電源經QS、FU1、KM的主觸點，FR的熱元件到電動機三相定子繞組?？刂齐娐罚?/p>

用兩個控制按鈕，控制接觸器KM線圖的通、斷電，從而控制電動機（M）啟動和停止。起動過程分析：

合上QS，按動起動按鈕SB1—>KM線圈通電并自鎖－>M通電工作。

KM自鎖觸點，是指與SB1并聯的常開輔助觸點，其作用是當按鈕SB1閉合后又斷開，KM的通電狀態(tài)保持不變，稱為通電狀態(tài)的自我鎖定。 停止按鈕SB2，用于切斷KM線圈電流并打開自鎖電路，使主回路的電動機M定子繞組斷電停止工作。

電氣控制線路圖起?？刂齐娐返谋Ｗo分析過載保護：熱繼電器FR用于電動機過載時，其在控制電路的常閉觸點打開，接觸器KM線圈斷電，使電動機M停止工作。排除過載故障后，手動使其復位，控制電路可以重新工作。短路保護：熔斷器組FU1用于主電路的短路保護，FU2用于控制電路的短路保護。零壓保護：電路失電復上電，不操作起動按鈕，KM線圈不會再次自行通電，電動機不會自行起動。KM線圈通電的邏輯表達式：電氣控制線路圖2.2.2正反轉控制電路正反轉實現的方法：改變電源相序（兩根火線對調）。1、正反轉基本控制電路：主電路：

KM1主觸點接通正相序電源—M正轉。

KM2主觸點接通反相序電源—M反轉?？刂齐娐罚?/p>

SB1控制正轉，SB2控制反轉，SB3用于停止控制。

KM的常閉觸點用于互鎖控制，即使在接觸器故障情況下，也可以保證不發(fā)生主電路短路現象。電氣控制線路圖2、按鈕聯鎖功能圖2.2.3的電氣操作只能按正、停、反或反、停、正的方式進行操作。電路不能正反、反正操作控制，給設備的操作帶來諸多不便。圖2.2.4使用按鈕連鎖，首先使用和常開觸點聯動的常閉觸點的斷開對方支路線圈電流，再利用常開觸點的閉合接通通電線圈電流?？梢院芊奖愕厥闺妱訖C由正轉進入反轉，或由反轉進入正轉。電氣控制線路圖3、工作臺自動循環(huán)控制工作臺移動機構示意在工作臺的移動機構和固定部件上分別裝置的行程開關和檔鐵（壓動行程開關用），當移行機構運動到某一固定位置時，壓動行程開關，取代人手接動按鈕的功能，實現自動循環(huán)控制。右圖SQ1用于正轉控制，SQ2用于反轉控制，SQ3、SQ4的常閉觸點用于極限位置的保護。電氣控制線路圖綜合

電氣原理圖中電器元件各部分符號與實際位置無關，可根據原理，將電氣符號畫在任何需要的電路位置。電氣控制線路圖2.2.3其它環(huán)節(jié)1、點動（在長動基礎上的點動）用途：適用于電動機短時間調整的操作。①按鈕操作：SB3常閉觸點用來切段自鎖電路實現點動。②轉換開關控制：SA合上，有自鎖電路，SB2為長動操作按鈕；SA斷開，無自鎖電路，SB2為點動操作按鈕。③中間繼電器KA控制：按動SB2、KA通電自鎖，KM線圈通電，此狀態(tài)為長動；按動SB3、KM線圈通電，但無自鎖電路，為點動操作。

電氣控制線路圖2、多地控制

定義：多地控制電路設置多套起、停按鈕，分別安裝在設備的多個操作位置，故稱多地控制。特點：起動按鈕的常開觸點并聯，停止按鈕的常閉觸點串聯。操作：無論操作哪個啟動按鈕都可以實現電動機的起動；操作任意一個停止按鈕都可以打斷自鎖電路，使電動機停止運行。電氣控制線路圖3、多條件控制電路用途：多條件啟動控制和多條件停止控制電路，適用于電路的多條件保護。電路特點：按鈕或開關的常開觸點串聯，常閉觸點并聯。多個條件都滿足（動作）后，才可以起動或停止。電氣控制線路圖4、順序控制

用途：用于實現機械設備依次動作的控制要求。①主電路順序控制：

KM2串在KM1觸點下，故只有M1工作后M2才有可能工作。電氣控制線路圖4、順序控制②控制電路的順序控制：

a）KM1的輔助常開觸點起自鎖和順控的雙重作用。b）單獨用一個KM1的輔助常開觸點作順序控制觸點。c）M1—>M2的順序起動、M2－>M1的順序停止控制。順序停止控制分析：KM2線圈斷電，SB1常閉點并聯的KM2輔助常開觸點斷開后，SB1才能起停止控制作用，所以，停止順序為M2－>M1。電氣控制線路圖

綜合

基本電路的結構特點：1.自鎖——接觸器常開觸點與按鈕常開觸點相并聯。2.互鎖——兩個接觸器的常閉觸點串聯在對方線圈的電路中。3.點動——無自鎖環(huán)節(jié)。4.多地——按鈕的常開觸點并聯、常閉觸點串聯。5.多條件——按鈕的常開觸點串聯、常閉觸點并聯。電氣控制線路圖2.3三相交流異步電動機降壓起動控制電路用途：三相交流異步電動機的降壓起動，用于大容量三相交流異步電動機空載和輕載起動時減小起動電流。降壓啟動控制電路：

Y-△起動、自耦補償起動、延邊三角形起動控制電路。要求：熟記Y-△起動控制電路結構和工作原理，掌握自耦補償起動和延邊三角形降壓起動電路工作原理的分析方法電氣控制線路圖2.3.1Y-△降壓起動①降壓原理：起動時，電動機定子繞組Y連接，運行時△連接。

電氣控制線路圖Y-△降壓起動控制電路

②主電路分析：KM1、KM3——Y起動，KM1、KM2——△運行。討論：KM1、KM2、KM3容量關系。③Y-△降壓起動過程分析：按下起動按鈕SB2—>KM1線圈通電自鎖

—>KM3線圈通電--M作Y接起動；

—>KT線圈通電延時—>KM3線圈斷電－>KM2線圈通電自鎖----M作△接行。

—>KT線圈斷電復位。電氣控制線路圖2.3.2、自耦補償起動①降壓原理：起動時電動機定子繞組接自耦變壓器的次級，運行時電動機定子繞組接三相交流電源，并將自耦變壓器從電網切除。②主電路：起動時，KM1主觸點閉合，自耦變壓器投入起動；運行時，KM2主觸點閉合，電動機接三相交流電源，KM1主觸點斷開，自耦變壓器被切除。討論：KM2與KM1的控制要求；KM1主觸點的容量。③控制電路：起動過程分析按動SB2－>KM1線圈通電自鎖－>電動機M自耦補償起動；－>KT線圈通電延時-->KA線圈通電自鎖－>KM1、KT線圈斷電-->KM2線圈通電－>電動機M全壓運行。電氣控制線路圖2.3.3、延邊三角形降壓起動①原理：繞組連接67、48、59構成延邊三角形接法，繞組連接16、24、35為△接法。電氣控制線路圖延邊三角形降壓起動控制電路

②主電路分析

KM1、KM3使接點1、2、3接三相電源，67、48、59對應端接在一起構成延邊三角形接法，用于降壓起動。

KM1、KM2使接點16、24、35接在一起，構成△連接，用于全壓運行?？刂齐娐放cY-△起動控制電路相同，不再分析。電氣控制線路圖2.4三相交流異步機制動控制電路主要內容：機械抱閘制動，能耗制動，反接制動。要求：了解各種制動方法的實現電路，以及能耗制動限流電阻的計算原則，掌握能耗和反接制動電路的原理分析。2.4.1機械制動

1、常用方法：電動抱閘制動、電磁離合器制動（多用于斷電制動）。電氣控制線路圖2.4.1機械制動2、制動原理：斷電電磁抱閘制動方式：電磁抱閘的電磁線圈通電時，電磁力克服彈簧的作用，閘瓦松開，電動機可以運轉。電磁離合器制動方式（結構）電磁離合器的電磁線圈通電，動、靜摩擦片分離，無制動作用，電磁線圈斷電，在彈簧力的作用下動、靜摩擦片間產生足夠大的摩擦力而制動。3、控制電路分析

啟動時，接觸器KM線圈通電時，其主觸點接通電動機定子繞組三相電源的同時，電磁線圈YB通電，抱閘（動摩擦片）松開，電動機轉動。停止時，接觸器KM線圈斷電—>電動機M斷電—>電磁鐵線圈YB失電—>實現抱閘或電磁制動。電氣控制線路圖2.4.2電氣制動

用途：電氣制動多用于電動機的快速停車。常用方法有能耗制動和反接制動。1、能耗制動①制動原理制動時，在切除交流電源的同時，給三相定子繞組通入直流電流。②限流電阻的計算：電路設計時，根據IZ=（1.5～4）IN的原則，選取直流電流電壓等級，以及限流電阻的功率和阻值。③主電路直流電源的獲取方法，交流電源（降壓）經整流（半波、全波、橋式）。圖2.4.3主電路中接觸器KM1的主觸點閉合時，電動機M作電動工作。接觸器KM2主觸點用于能耗制動時為定子繞組通入直流電流。電氣控制線路圖④控制電路（按時間原則控制）

起動：按動起動按鈕SB2→KM1線圈通電自鎖，電動機M作電動運行。制動：按動停車按鈕SB1→KM1線圈斷電復位→KM2線圈通電自鎖→電動機M定子繞組切除交流電源，通入直流電源能耗制動。

SB1→KT線圈通電延時→KM2線圈斷電復位→KT線圈斷電復位。電氣控制線路圖2、反接制動①工作原理：反相序電源制動，轉速接近零時，切除反相序電源。②主電路：

KM1電動運行；KM2通入反相序電源，反接制動。Ｒ限制反接制動電流。③控制電路（速度控制原則）

起動：接動啟動按鈕SB2→KM1通電自鎖→電動機M通入正相序電源轉動。

停止：按動停車按鈕SB1→KM1線圈斷電復位→KM2線圈通電自鎖，實現反接制動，轉速n接近零時，速度繼電器KS常開觸點打開→KM2線圈斷電，反接制動結束。電氣控制線路圖習題2-17

按速度控制原則設計低壓直流供電的能耗制動控制電路。

電氣控制線路圖2.5變極調速控制線路2.5.1雙速電機（鼠籠式三相交流異步電動機）１、雙速電機的變極方法

U1V1W1端接電源，U2V2W2開路，電動機為△接法（低速）

U1V1W1端短接，U2V2W2端接電源為YY接法（高速）

注意，變極時，調換相序，以保證變極調速以后，電動機轉動方向不變。電氣控制線路圖2.5.1雙速電機2、主電路：KM1主觸點構成△接的低速接法。

KM2、KM3用于將U1V1W1端短接，并在U２V２W２端通入三相交流電源，構成YY接的高速接法。3、控制電路圖a電路中，按鈕SB1實現低速起動和運行。按鈕SB2使KM2、KM3線圈通電自鎖，用于實現YY變速起動和運行。圖b電路在高速運行時，先低速起動，后高速（YY）運行，以減少啟動電流。電氣控制線路圖4、雙速電機控制電路圖B分析選擇開關SA合向高速→時間繼電器KT線圈通電延時→KM1線圈通電，電動機M作低速啟動。KT延時時間到→KM1線圈斷電復位→KM2、KM3線圈通電→電動機M作YY接法高速運行。選擇開關SA合向低速→KM1線圈通電，電動機M作低速轉動。選擇開關SA合向0位時，電動機停止運行。電氣控制線路圖2.5.2三速電機控制1、變極原理三速電機定子有2套繞組，1套可作為△接法和YY接法的雙速繞組，另1套為Y型接法的中速繞組。2、主電路KM1主觸點（4個）構成低速連接，其中W1U3接到W1點。KM2主觸點構成中速Y連接，此時U3W1斷開以避免交流。KM3、KM4主觸點構成高建雙星形連接（KM3構成Y點）電氣控制線路圖3、控制電路SB1用于KM1的起?？刂?，SB2用于KM2的起?？刂?，SB3用于KM3和KM4的起?？刂?。電氣控制線路圖2.6繞線式異步電動機控制電路電路類型：起動（調速）和制動控制電路。電路特點：繞線電機過流能力弱，故需要設置過流保護裝置，實現過流、過載、短路保護功能。2.6.1起動控制繞線式異步機常用的起動控制有轉子串電阻分級起動和轉子串頻頻變阻器起動。

１、電流原則控制轉子串電阻分級起動

①控制原則：電流控制型電氣控制線路圖

１、電流原則控制轉子串電阻分級起動

②主電路：R1～R3轉子外串電阻；KA1～KA3轉子電流檢測用電流繼電器（欠流復位型）；KM1～KM3轉子電阻的旁路接觸器。③控制電路分析按動起動按鈕SB2→KM4線圈通電自鎖→中間繼電器KA4線圈通電、轉子串全電阻起動。轉速n↑，電流I↓→過流繼電器KA1復位→KM1線圈通電→切除轉子電阻R1、I↑；隨著轉速n↑，電流I↓→過流繼電器KA2復位→KM2線圈通電→切除轉子電阻R2、I↑；轉速n↑，電流I↓→過流繼電器KＡ3復位→KM3線圈通電→切除R3，轉速n上升直到電動機起動過程結束。電氣控制線路圖2、時間原則控制轉子串電阻分級起動

起動條件：

KM1、KM2、KM3均為原態(tài)時，方可起動。起動過程：按動SB2→KM4線圈自鎖→電動機M串全電阻起動，同時KT1線圈通電延時→KM1線圈通電→切除R1，同時KT２線圈通電延時→KM２線圈通電→切除R２，同時KT3線圈通電延時→KM3線圈通電自鎖→切除R3，KT1，KM1，KT2，KM2，KT3等線圈依次斷電復位，啟動過程結束。電氣控制線路圖3、轉子串頻敏變阻器起動控制電路

頻敏變阻器的工作原理：隨n↑→f2↓，轉子等效鐵耗電阻自動減小，從而達到無級自動切除的目的。①主電路：

KM1引入電源。轉子RF為頻敏變阻器等效電阻，KM2用于起動結束后切除頻敏變阻器RF。繞線式異步電動機通常采用過流繼電器進行保護，本圖采用熱繼電器做過載保護。電動機功率及電流很大，熱繼電器可經電流互感器接入。為提高保護精度，起動時將熱元件FR短接，運行時投入。②控制電路起動過程分析：按動SB2→KM1線圈通電自鎖→M串RF起動。同時，KT通電延時→時間到，KA線圈通電自鎖→KM2線圈通電→KT線圈斷電復位，轉子切除RF，M進入運行狀態(tài)。電氣控制線路圖2.6.2繞線機的能耗制動1、二級起動過程分析：

SA合向位置3→KM線圈通電→M串全電阻起動，同時，KT線圈通電，為制動作準備；KT1線圈通電延時→KM1線圈通電→切除R1，同時，KT2線圈斷電延時→KM2線圈通電，電動機轉子切除R2，進入運行狀態(tài)。電氣控制線路圖2、能耗制動過程分析

能耗過程：停車制動時，將SA扳回0位，KM，KM1，KM2線圈均斷電，切除電動機交流供電電源；KM線圈斷電→KM3線圈通電→KM2線圈通電短接轉子電阻，電動機M定子繞組通入直流電流，進行能耗制動；KT線圈斷電延時時間到→KM3線圈斷電→KM2線圈斷電，能耗制動過程結束。3、能耗制動電路保護措施過流繼電器KA1～3用于過流時切除交流電源；KA4用于直流能耗制動過流時切除直流制動電源；過電壓繼電器KV用于過壓時切除控制電路和電動機M的供電電源。電氣控制線路圖2.7電液控制技術重點：液壓系統的基礎，電液控制的方法難點：液壓部件的認識要求：了解液壓系統的控制方法及電磁鐵的驅動要求，會簡單設計液壓控制電路。電氣控制線路圖1、液壓系統基礎①控制部件：電磁閥（YV）：二位二通液壓電磁換向閥；三位五通電磁換向閥；

YA：電磁線圈（直流）溢流閥（壓力閥）；調速閥（節(jié)流閥）；單向閥②動力部件：液壓泵及電動機③執(zhí)行部件：液壓缸（活塞），液壓馬達④輔助裝置：油箱，油管，過濾器電氣控制線路圖2、液壓動力滑臺①液壓系統工作原理：滑臺進給工步圖快進：YA1，YA3通電工進：YA1通電停止：YA1維通，溢流閥工作快退：YA2通電電氣控制線路圖②控制電路分析選擇開關SA合向自動工作位置的自動循環(huán)過程：按動SB1→KA1線圈通電自鎖→YA1、YA3線圈通電，滑臺快進；至壓下SQ2→KA2線圈通電自鎖→YA3線圈斷電，滑臺工進；壓下SQ3→滑臺逗留；KT線圈通電延時→KA3線圈通電自鎖→YA1，KA2線圈斷電→YA2線圈通電，滑臺快退；壓下SQ1→KA3線圈斷電→YA2線圈斷電，滑臺在原位停止。循環(huán)過程結束。手動操作：

SB2用于工作臺手動退回。

SA在手動位置時，SB1用于工作臺手動進給。電氣控制線路圖2.8直流電動機基本控制電路重點：本節(jié)介紹直流電動機的繼電器基本控制電路，重點講解并勵直流電動機的起動，正反轉控制電路。難點：直流電動機過流能力差，電動機的各種保護思想與交流電動機有所不同。要求：會設計及分析直流電動機的簡單控制電路。1、起動控制電路2、正、反轉控制電路3、并勵電動機能耗制動電氣控制線路圖1、起動控制電路

主電路直流電動機為并勵方式，KM1引入直流電源，KM2，KM3分別用于旁路電樞電阻R1和R2。①圖a控制電路起動過程分析（QS合上狀態(tài)）：按動SB2→KM1線圈通電自鎖，電動機串全電阻啟動；同時，KT1線圈通電延時→時間到，KM2線圈通電，KT2線圈通電延時→切除電樞電阻R1；KT2延時時間到，→KM3通電→切除電樞電阻R2，電動機M電樞全壓運行。改進思路，可以在起動結束，KM3線圈通電，電樞全壓運行后切除KT1，KT2，KM２等電器的線圈電流。電氣控制線路圖

②圖b控制電路起動過程分析：（QS合上狀態(tài)）

啟動過程：按動起動按鈕SB2→KM1線圈通電自鎖→KT1、KT2線圈斷電延時；M串全電阻起動；

KT1延時時間到→KM2線圈通電，切除電樞R1；

KT２延時時間到→KM3線圈通電，切除R2，電動機電樞全壓運行。電氣控制線路圖

2、正、反轉控制電路（電樞電源反接改變轉向）

①正反向起動過程分析：（在QS合上狀態(tài)下）按動正轉按鈕SB2→KM1線圈通電自鎖→M串R1、R2正向起動；KT1、KT2線圈斷電延時，KT1延時時間到→KM3線圈通電→切除電樞電阻R1。KT２延時時間到→KM4線圈通電→切除電樞電阻R2，M電樞全壓正向運行。電氣控制線路圖

②反向起動過程：（在QS合上狀態(tài)下）

按動反向按鈕SB3→KM2線圈通電自鎖→電動機M串R1、R2反向起動；KT1、KT2線圈斷電延時，KT1延時時間到→KM3線圈通電→切除電樞電阻R1。KT２延時時間到→KM4線圈通電→切除電樞電阻R2，M電樞全壓反向運行。電氣控制線路圖3、并勵電動機能耗制動（停車）

圖2.8.3原理：停車制動時，切除電樞直流電源電壓，并用制動電阻R制將電樞電路短接。能耗制動過程分析：在電動狀態(tài)下，KM1、KM3、KM4線圈通電。按動停車按鈕SB1→KM1線圈斷電→切除電樞直流電源→KT1，KT2線圈斷電→繼電器KA3線圈在電樞電勢作用下通電→KM2線