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机床电气控制技术电动机的基本控制电路2020年2月7日电气控制系统图的类型及有关标准2.1.1电气控制系统图概述电气控制系统是由许多电器元件按一定要求连接而成的。为了表达电气控制系统的结构组成、原理等设计意图，同时也为了便于系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中的各电器元件的连接用一定的图形表达出来，这种图就称为电气控制系统图。常用的电气控制系统图有三种，即电气原理图、电器布置图和安装接线图。三相笼型异步电动机可逆运行电气原理图电气原理图电气原理图是用来表示电路中各电器元件的导电部件的连接关系和工作原理。它应根据简单、清晰的原则，采用电器元件展开的形式来绘制，而不按电器元件的实际位置来画，也不反映电器元件的大小。其作用是为了分析电路的工作原理，指导控制系统或设备的安装、调试与维修。1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路是指从电源到电动机大电流通过的电路。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，它们由接触器和继电器的线圈、接触器的辅助触点、继电器触点、按钮、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等电器元件组成。2）控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。3）原理图中各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。4）原理图中各电器元件和部件在控制线路中的位置，应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，但必须采用相同的文字符号标明。5)主电路各接点标记三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记，中性线采用N标记。电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标记。分级三相交流电源主电路采用三相文字代号U、V、W前加上阿拉伯数字1、2、3等来标记，如1U、1V、1W，2U、2V、2W等。6）图中各元器件和设备的可动部分，都按没有通电和没受外力作用时的自然状态画出。例如接触器、继电器的触点，按吸引线圈不通电状态画；控制器按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画。7）原理图的绘制应布局合理、排列均匀，便于阅读，原理图可以水平布置，也可以垂直布置。8）电器元件应按功能布置，具有同一功能的电器元件应集中在一起，并按动作顺序从上到下，从左到右依次排列。9）原理图中有直接电联系的导线连接点，用黑圆点表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点，但应尽量避免线条的交叉。图幅分区及符号位置索引为了便于确定原理图内容和各组成部分的位置，方便阅读，往往需要将图面划分为若干区域。图幅分区的方法是：在图的边框处，竖边方向用大写拉丁字母，横边方向用阿拉伯数字，编号顺序应从左上角开始。图幅分区示例下图所示。在具体使用时，对水平布置的电路，一般只需标明行的标记；对垂直布置的电路，一般只需标明列的标记；复杂的电路才采用组合标记。图幅分区及符号位置索引由于接触器、继电器的线圈和触点在电气原理图中不是画在一起。为了便于阅读，在接触器、继电器线圈的下方画出其触点的索引表，阅读时可以通过索引表方便地在相应的图区找到其触点。图幅分区及符号位置索引对于接触器，索引表有三栏，有主触点和辅助常开、常闭触点图区号，各栏的含义为：对于继电器，索引表只有两栏，有常开、常闭触点图区号，各栏的含义为:图幅分区及符号位置索引接触器：继电器：热继电器FR下方标注的数据，表示热继电器的动作电流值为4.5～7.2A和整定电流值为6.8A；图中连接导线上的1、1.5字样是表明该导线的截面积。2mm2mm电器元件布置图电器元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电器元件的实际位置，为设备的安装及维修提供必要的资料。布置图可根据系统的复杂程度集中绘制或分别绘制。常用的有电气控制箱中的电器元件布置图和控制面板布置图等。电气安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、维修和故障处理。通常接线图与电气原理图及元件布置图一起使用。接线图中需表示出各电器项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号和导线型号等内容。图中的各个项目（如元件、部件、组件、成套设备等）可采用其简化外形（如正方形、矩形、圆形）表示，简化外形旁应标注项目代号，并与电气原理图中的标注一致。电气安装接线图手动开关直接启动控制2.1三相异步电动机直接启动控制线路连续运转控制右图是采用按钮与接触器控制的三相笼型异步电动机单向运转控制线路。电路分为两部分，主电路由刀开关QS、熔断器FU1、接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件组成；控制电路由按钮SB1和SB2、热继电器FR常闭触点、熔断器FU2及接触器KM的线圈和常开辅助触点KM组成。什么是自锁？图中SB2、SB4、SB6为启动按钮，SB1、SB3、SB5为停止按钮，分别安装在三个不同的地方。在任一地点按下启动按钮，KM线圈都能通电并自锁，而在任一地点按下停止按钮，KM线圈都会断电。从图中可以看出，实现多地控制时，启动按钮应并联，停止按钮应串联。多点控制点动与连续运转控制图b是用选择开关SA断开或接通自锁回路，既能实现点动也能实现连续运转的电路。图c是用复合按钮SB3实现点动控制，SB2实现连续运转控制的电路。正反转控制线路如图所示线路中，当按下正转启动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机正转；按下反转启动按钮SB3，KM2线圈通电并自锁，电动机反转。但若在电动机正转运行时，又按下反转启动按钮SB3，KM2线圈也能通电并自锁，这时KM1与KM2主触点都闭合，将会使主电路发生两相电源短路事故。正反转控制线路如图b所示线路就能避免上述事故的发生，它将接触器KM1与KM2常闭触点分别串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，称为互锁或联锁控制。这种利用接触器（或继电器）常闭触点的互锁称为电气互锁。正反转控制线路为什么要采用机械互锁？自动往返正反转控制顺序控制在左图中，M1为油泵电动机，M2为主轴电动机。由图可见，接触器KM2的线圈电路中串入了接触器KM1的常开辅助触点，这样只有当接触器KM1线圈通电，常开触点闭合后，才允许KM2线圈通电，即电动机M1先启动后才允许电动机M2启动。将接触器KM2的常开触点并联在电动机M1的停止按钮SB1两端，这样当接触器KM2通电，电动机M2运转时，SB1被KM2的常开触点短接，不起作用，只有当接触器KM2断电，SB1才能起作用，油泵电动机M1才能停止。这样就实现了按顺序启动、按顺序停止的联锁控制。电路解读P64.10三台电动机顺序启动逆序停止电路？2.2三相异步电动机降压启动控制线路较大容量的三相笼型异步电动机因启动电流较大，一般都采用降压启动。星—三角降压启动控制线路左图为星—三角降压启动控制线路。当合上刀开关QS，按下启动按钮SB2时，KM1、KM3、KT线圈同时通电并自锁，电动机接成星形启动，同时时间继电器开始定时。当电动机转速接近额定转速时，KT动作，KT的常闭触点断开，KM3线圈断电，其主触点断开；同时KT的常开触点闭合，KM2线圈通电并自锁，其主触点闭合，使电动机接成三角形全压运行。当KM2通电吸合后，KM2常闭触点断开，使KT线圈断电，避免时间继电器长期工作。KM2、KM3常闭触点实现互锁控制，防止星形和三角形同时接通造成电源短路。2.3三相异步电动机的制动控制线路三相异步电动机切断电源后，由于惯性的作用，总要经过一段时间才能完全停下来。而有些生产机械要求迅速、准确地停车，这就要求对电动机进行强迫制动。制动的方法有机械制动和电气制动两大类。机械制动采用机械抱闸或液压装置制动；电气制动是产生一个与原来转动方向相反的制动转矩。常用的电气制动方法有反接制动和能耗制动。能耗制动在三相电动机停车切断三相电源的同时，将一直流电源接入定子绕组，产生一个静止的磁场，以惯性转动的转子切割该磁场，产生一与转动方向相反的电磁转矩，对转子起制动作用，制动结束后切除直流电源。反接制动控制线路实质上是改变异步电动机定子绕组中三相电源相序，产生一与转子惯性转动方向相反的反向启动转矩，进行制动。进行制动时，首先将三相电源相序切换，然后在电动机转速接近零时，将电源及时切除。采用速度继电器来判断电动机的零速点并及时切断三相电源。双速电动机的控制双速电动机的定子绕组的连接方式常用的有两种：一种是绕组从单星形改成双星形(b-c)，另一种是从三角形改成双星形(a-c)，这两种接法都能使电动机产生的磁极对数减少一半即电机的转速提高一倍。如左图所示是双速电动机三角形变双星形的控制原理图，当按下起动按钮，主电路接触器KM1的主触头闭合，电动机三角形连接，电动机以低速运转；同时KA的常开触头闭合使时间继电器线圈带电，经过一段时间（时间继电器的整定时间），KM1的主触头释放，KM2、KM3的主触头闭合，电动机的定子绕组由三角形变双星形，电动机以高速运转。双速电动机的控制