《電氣控制及可編程控制器應(yīng)用》課件第2章 電氣制圖和電氣控制線路

第2章電氣制圖和電氣控制線路2.1電氣圖的類型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)2.1.1電氣圖的一般特點2.1.2電氣圖中的圖形符號和文字符號2.1.3常用電氣圖的繪制原則2.2基本電氣控制線路2.2.1三相異步電動機2.2.2三相鼠籠式異步電動機的直接啟動2.2.3三相鼠籠式異步電動機的降壓啟動2.2.4三相鼠籠式異步電動機的制動2.2.5三相鼠籠式異步電動機的調(diào)速2.3電氣控制線路的分析與設(shè)計方法2.4典型設(shè)備的電氣控制線路分析2.1電氣圖的類型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

電氣控制線路是由許多控制電器按一定要求連接而成的。為了表達生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計意圖，同時也為了便于控制電器的安裝、接線、運行、維護，將電氣控制系統(tǒng)中各控制電器的連接用一定的圖形符號表示出來，這種圖就是電氣工程圖。常用的有三種：電路圖布置圖接線圖電氣圖的一般特點：1.主要表達方式:簡圖(用圖形符號表示,與外形結(jié)構(gòu)無關(guān))2.主要表達內(nèi)容:電氣元件和連接線連接線：單線法和多線法元件:集中表示法、半集中表示法、分開表示法3.主要組成部分：圖形符號和文字符號電氣制圖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T6988-2008《電氣技術(shù)用文件的編制》（原《電氣制圖》

）GB/T4728-2008《電氣簡圖用圖形符號》（原《電氣圖用圖形符號》

）GB/T5465-2009《電氣設(shè)備用圖形符號》GB/T5094-2005《工業(yè)系統(tǒng)、裝置與設(shè)備以及工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原則與參照代號》GB7159-87《電氣技術(shù)中的文字符號制定通則》GB/T4025-2003《指示器和操作器的編碼規(guī)則》

（原《指示燈和按鈕的顏色》

）

電氣標(biāo)準(zhǔn)是從事電氣行業(yè)人員的設(shè)計操作依據(jù)，須符合電氣規(guī)程規(guī)范。新、老標(biāo)準(zhǔn)會有所不同。在制圖時應(yīng)采用新標(biāo)準(zhǔn)，但要求能看到采用老標(biāo)準(zhǔn)繪制的圖。常用電氣圖的繪制原則

也稱為電氣原理圖，它是為了表達設(shè)備的功能和工作原理，用規(guī)定的符號并依據(jù)電器元件動作順序原則所繪制的電氣簡圖，反映了電氣系統(tǒng)的構(gòu)成元器件及相互連接關(guān)系，而不反映電器元件的形狀、大小、安裝方式或位置。為了便于閱讀、分析和理解設(shè)備的功能，電氣原理圖一般采用電器元件展開的形式繪制而成，包括了電器元件所有的導(dǎo)電部分和接線端子，是設(shè)備設(shè)計和調(diào)試時的主要技術(shù)圖紙。1.電路圖某機床的電氣原理圖圖區(qū)編號圖區(qū)功能表觸點檢索圖繪制原則

(1)電氣原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。主電路：設(shè)備的驅(qū)動電路，大電流通過的部分。畫在左側(cè)輔助電路：包括控制、照明、信號和保護電路。右側(cè)（可橫/豎）（2）圖形、文字符號嚴(yán)格遵守國標(biāo)規(guī)定。（3）采用易讀原則，電器元件一般采用分開表示法，但同一器件文字符號要相同。同類器件用加數(shù)字序號區(qū)別，如KM1，KM2。（4）所有電器的可動部分均按沒有通電或沒有外力作用時的狀態(tài)畫出。（5）元件的排列方式一般按動作順序為從上到下，從左到右排列，可水平、豎直布置。一般主回路-豎直，輔助回路-水平。電氣原理圖區(qū)域劃分和符號位置索引

為方便檢索、閱讀，在圖中設(shè)置了圖區(qū)編號，如1，2，3可放在上面或下面，對應(yīng)文字如“主電機”表示對應(yīng)區(qū)域下面元件名稱或電路功能，便于理解全電路的工作原理。

也稱為電器元件布置圖，表示電氣設(shè)備上所有電器元件的實際位置，是生產(chǎn)機械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維修時的重要技術(shù)文件。繪圖原則：根據(jù)各電器元件的安裝位置不同進行劃分，如電控柜內(nèi)、面板的布置圖。

電器不畫實形，采用簡化外形（方形、矩形等）表示，并成比例繪制。如采用線槽布線，還應(yīng)畫出線槽位置。選擇進出線方式，畫出接線端子板位置。2.布置圖控制柜面板電器布置實物圖例控制柜電器布置實物圖例電器元件布置圖例

也稱為電氣安裝接線圖，是用規(guī)定的圖形符號并采用集中表示法，按照電器元件實際相互位置繪制的接線圖，它清楚地表示了各電器元件的物理連接關(guān)系，是設(shè)備電氣系統(tǒng)安裝接線、線路檢修和故障處理的主要技術(shù)依據(jù)。繪圖原則：

同一電器的各個部件要畫在一起，但對比例和尺寸沒有嚴(yán)格要求。導(dǎo)線標(biāo)號和文字符號要與原理圖中的相一致，以便核對。同一柜內(nèi)各電器間連接采用直接連接，不同柜內(nèi)器件要通過接線端子連接。3.接線圖控制柜電器安裝接線實物圖例1控制柜電器安裝接線實物圖例2電氣安裝接線圖例返回2.2基本電氣控制線路2.2.1三相異步電動機2.2.2三相鼠籠式異步電動機的直接啟動一、電動機的啟?？刂?/p>

二、電動機的正反轉(zhuǎn)控制

三、自動往返行程控制

四、順序控制

五、多點控制2.2.3三相鼠籠式異步電動機的降壓啟動2.2.4三相鼠籠式異步電動機的制動2.2.5三相鼠籠式異步電動機的調(diào)速返回用以下實物,如何使電動機動起來？一、電動機的啟?？刂埔弧㈦妱訖C的啟?？刂?.用刀開關(guān)直接起動適用場合小容量(0.75KW以下)、起動不頻繁的籠型電動機工作過程合上刀開關(guān)QS，電動機M接通電源開始旋轉(zhuǎn)；斷開刀開關(guān)QS，電動機M斷電停止旋轉(zhuǎn)。用以下實物,如何實現(xiàn)對電動機的起?？刂?？2.采用接觸器控制點動控制工作過程啟動：合上刀開關(guān)QS引入三相電源。按下起動按鈕SB1，接觸器KM線圈通電，KM主觸點閉合，電動機M通電起動運轉(zhuǎn)。停止：松開按鈕SB1，KM線圈斷電，KM主觸點斷開，電動機M斷電停轉(zhuǎn)。動畫演示一、電動機的啟?？刂朴靡韵聦嵨?如何實現(xiàn)對電動機的起?？刂?？2.采用接觸器控制連續(xù)控制工作過程啟動:合上QS按下SB1KM線圈通電KM主觸點閉合M起動

KM輔助常開觸點閉合自鎖松開SB1電機M繼續(xù)運行。停止:按下SB2KM線圈斷電

KM主觸點斷開M斷電停轉(zhuǎn)

KM輔助常開觸點斷開松開SB2使觸點閉合KM線圈不得電。主電路控制電路一、電動機的啟停控制動畫演示線路或設(shè)備出故障了，怎么辦？線路短路電動機過載供電線路斷電、電壓過低造成設(shè)備停機要設(shè)置必要的保護確保線路和設(shè)備的安全！3.對線路和設(shè)備的保護短路保護:

熔斷器FU1、FU2分別實現(xiàn)主電路和控制電路的短路保護。過載保護:

熱繼電器FR在電路長期過載時，熱繼電器動作，F(xiàn)R常閉觸點斷開，接觸器KM線圈釋放，各觸頭復(fù)位，斷開電動機電源，實現(xiàn)過載保護。欠壓/失壓保護：由接觸器本身的電磁機構(gòu)實現(xiàn)。動畫演示用斷路器進行保護

如果不考慮與輔助回路聯(lián)動，則在選擇合適的QF后可省去FR，同樣能起到過載保護（選過載和短路保護的脫扣器）。一般在工廠應(yīng)用中均加FR（60次/h以上頻繁起動的電機不用FR保護）

此電路從邏輯及功能上已能滿足要求,但在實際使用中需增加”故障報警”處理部分，即增加工作狀態(tài)指示燈。控制電路如下：4.設(shè)備運行指示和故障報警處理動畫演示二、電動機的正反轉(zhuǎn)控制應(yīng)用場合:工作臺的往返，吊鉤的上下等。方法：任意對調(diào)電動機三相電源中的兩相。實質(zhì)：是兩個方向相反的單向運行電路。電路的缺點：KM1、KM2同時動作會造成電源的相間短路。解決辦法：二者之間要互鎖，即一個動作時另一個不能動作。

利用兩個接觸器的輔助常閉觸點互相控制的方法稱為電氣互鎖，兩對起互鎖作用的觸頭稱為互鎖觸頭.工作過程分析：1.電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

__停止-反轉(zhuǎn)控制線路

動畫演示缺點：正反轉(zhuǎn)不能直接切換。總結(jié)互鎖控制規(guī)律當(dāng)要求甲接觸器工作時，乙接觸器就不能工作，此時應(yīng)在乙接觸器的線圈電路中串入甲接觸器的常閉觸點。當(dāng)要求甲接觸器工作時乙接觸器不能工作，而乙接觸器工作時甲接觸器不能工作，此時應(yīng)在兩個接觸器的線圈電路中互串入對方的常閉觸點。應(yīng)用：搶答器的設(shè)計。

利用按鈕的復(fù)合觸點互鎖控制的方法稱為機械互鎖。工作過程分析優(yōu)點：正反轉(zhuǎn)可以直接切換，操作方便，提高了生產(chǎn)效率。2.機械互鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

__直接反轉(zhuǎn)控制線路

動畫演示拓展思考:按鈕復(fù)合觸點的互鎖能否代替接觸器電氣互鎖觸點的作用?

答：不能。當(dāng)主電路中正轉(zhuǎn)接觸器KM1的主觸點發(fā)生熔焊（即靜觸點和動觸點燒蝕在一起）現(xiàn)象時，由于相同的機械連接，KM1的輔助觸點在線圈斷電時不復(fù)位，KM1的輔助常閉觸點處于斷開狀態(tài)，可防止反轉(zhuǎn)接觸器KM2通電使KM2的主觸點閉合而造成電源短路故障，這種保護作用僅采用復(fù)合按鈕是做不到的。思考:按鈕復(fù)合觸點的互鎖能否代替接觸器電氣互鎖觸點的作用?

請學(xué)生分析:哪些線路可以實現(xiàn)電機的起?？刂?請學(xué)生分析下列控制線路的功能應(yīng)用舉例兩人搶答器設(shè)計思考：三人搶答器控制線路如何設(shè)計?

三、自動往返行程控制注意：應(yīng)設(shè)置極限位置保護正向向反返回四、順序控制

有的生產(chǎn)機械和設(shè)備需要多臺電動機拖動，而各臺電動機的起動與停止需要有一定的順序控制關(guān)系。例如某設(shè)備的控制要求：

起動時

M1先起動，M2后起動；

停止時

M2先停止，M1后停止。電路優(yōu)點：啟動時滿足順序控制要求電路缺點：停止時不能滿足要求順序啟?？刂凭€路動畫演示總結(jié)順序控制規(guī)律當(dāng)要求甲接觸器工作后方允許乙接觸器工作，則在乙接觸器線圈電路中串入甲接觸器的常開觸點。當(dāng)要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸器線圈斷電，則將乙接觸器的常開觸點并聯(lián)在甲接觸器的停止按鈕兩端。按設(shè)定時間自動順序啟動的控制線路

五、多點控制思考：如何設(shè)計一個電機起停的三地控制線路?返回2.3電氣控制線路的分析方法P65分析的一般原則：化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、集零為整、安全保護和全面檢查。常用的分析方法：查線讀圖法、邏輯代數(shù)法。

查線讀圖法（即直接讀圖法）是按照電氣控制線路圖，根據(jù)生產(chǎn)過程的工作步驟依次讀圖，一般按照以下步驟進行。1．了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系2．分析主電路3．分析控制電路4．分析其它輔助電路5．分析聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)6．總體檢查一、查線讀圖法

邏輯代數(shù)法（間接讀圖法）是通過對電路的邏輯表達式的運算來分析電路的，其關(guān)鍵是正確寫出電路的邏輯表達式?？刂齐娐返幕窘M成：輸入元件：是控制電路的輸入邏輯變量，用于對電路的控制，包括主令元件和檢測元件。中間邏輯元件：是控制電路的中間邏輯變量，用于對電路中變量的邏輯變換和記憶等。輸出執(zhí)行元件：用于對電路控制結(jié)果的執(zhí)行，是控制電路的輸出邏輯變量。分有記憶和無記憶功能兩種。二、邏輯代數(shù)法控制電器的狀態(tài)和值控制電路的邏輯表示式

邏輯代數(shù)法讀圖的優(yōu)點是各電氣元器件之間的聯(lián)系和制約關(guān)系在邏輯表達式中一目了然，通過對邏輯函數(shù)的運算，一般不會遺漏或看錯電路的控制功能，而且為電氣線路的計算機輔助分析提供方便。邏輯代數(shù)法讀圖的主要缺點是對于復(fù)雜的線路，其邏輯表達式很煩鎖。返回前期準(zhǔn)備

閱讀設(shè)備技術(shù)說明和使用說明書分析線路具體步驟

1.看電路圖中的說明和備注，有助于了解該電路的具體作用。

2.分清電氣控制線路中的主電路、控制電路及其它輔助電路。

3.從主電路入手，根據(jù)每臺電動機的控制要求去分析控制功能。

4.將電氣原理圖、電氣安裝接線圖和電器元件布置圖結(jié)合起來，進一步研究電路的整體控制功能。2.4典型設(shè)備的電氣控制線路分析

P69以CA6140車床為例分析1－帶輪；2－進給箱；3－掛輪架；4－帶輪；5－主軸箱；6－床身；7－刀架；8－溜板；9－尾座；10－絲杠；11－光杠；12－床腿CA6140普通車床結(jié)構(gòu)示意圖控制要求：①主電動機M1完成主軸主運動和刀具的縱橫向進給運動的驅(qū)動，電動機為不調(diào)速