第二章 基本控制电路

第二章继电器—接触器控制电路的基本控制电路继电器—接触器的控制方式称作电器控制，其电气控制电路是由各种有触点电器，如接触器、继电器、按钮、开关等组成。

它能实现电力拖动系统的起动、反向、制动、调速和保护，实现生产过程自动化。

随着我国工业的飞速发展，对电力拖动系统的要求不断提高，在现代化的控制系统中采用了许多新的控制装置和元器件，如MP、MC、PC、晶闸管等用以实现对复杂的生产过程的自动控制。

尽管如此，目前在我国工业生产中应用最广泛、最基本的控制仍是电器控制。

而任何复杂的控制电路或系统，都是由一些比较简单的基本控制环节、保护环节根据不同要求组合而成。

因此掌握这些基本控制环节是学习电气控制电路的基础。

2.1 常用电气控制系统的图形符号电力拖动控制系统由电动机和各种控制电器组成。

为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一的图形符号和文字符号来表达。

国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布文件，制定了我国电气设备的有关国家标准，如：CB4728-85《电气图常用图形符号》GB5226-85《机床电气设备通用技术条件》GB7159-87《电气技术中的文字符号制定通则》GB6988-86《电气制图》GB5094-85《电气技术中的项目代号》电气图形符号有图形符号、文字符号及回路标号等。

1、图形符号图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。

电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，附录一绘出了电气控制系统的部分图形符号。

图形符号含有符号要素、一般符号和限定符号。

（1）符号要素它是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形组合才构成一个设备或概念的完整符号。

如接触器常开主触点的符号就由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。

（2）一般符号用以表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号。

如电动机可用一个圆圈表示。

（3）限定符号用于提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。

运用图形符号绘制电气系统图时应注意：1）符号尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大与缩小，但在同一张图样中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例应保持不变。

2）标准中示出的符号方位，在不改变符号含义的前提下，可根据图面布置的需要旋转，或成镜象位置，但文字和指示方向不得倒置。

3）大多数符号都可以附加上补充说明标记。

4）有些具体器件的符号由设计都根据国家标准的符号要素、一般符号和限定符号组合而成。

5）国家标准未规定的图形符号，可根据实际需要，按突出特征、结构简单、便于识别的原则进行设计，但需报国家标准局备案。

当采用其他来源的符号或代号时，必须在图解和文件上说明其含义.2、文字符号文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，用以标明电气设备、装置和元器件的名称及电路的功能、状态和特征。

文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

常用文字符号见附录一。

（1）基本文字符号基本文字符号有单字母符号与双字母符号两种。

单字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。

双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。

（2）辅助文字符号辅助文字符号是用来表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征的。

如“RD”表示红色，“L”表示限制等。

辅助文字符号也可以放在表示种类的单字母符号之后组成双字母符号，如“SP”表示压力传感器，“YB”表示电磁制动器等。

为简化文字符号，若辅助文字符号由两个以上字母组成时，允许只采用其第一位字母进行组合，如“MS”表示同步电动机。

辅助文字符号还可以单独使用，如“ON”表示接通，“M”表示中间线等。

（3）补充文字符号的原则规定的基本文字符号和辅助文字符号如不够使用，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。

1）在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国家标准中规定的电气技术文字符号。

2）在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。

3）使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术标准中规定的英语术语缩写而成。

4）基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。

文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。

3、主电路各接点标记三相交流电源引入线采用L1、L2、L3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的前边加上阿拉伯数字1、2、3、等来标记，如1U、1V、1W；2U、2V、2W等。

各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数字表示该支路各接点的代号，从上到下按数值大小顺序标记。

如U11表示M1电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接点代号，以此类类推。

电动机绕组首端分别用U、V、W标记，尾端分别用U′、V′、W′标记。

双绕组的中点则用U″、V″、W″标记。

控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成。

标注方法按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。

2.2 电气控制系统图电气控制系统图包括电气原理图、电气安装图、电器位置图、互连图和框图等。

各种图的图纸尺寸一般选用297×210、297×420、297×630和297×840（mm）四种幅面，特殊需要可按GB126—74《机械制图》国家标准选用其他尺寸。

1、电气原理图用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和电气工作原理的图称为电气原理图。

由于电气原理图结构简单、层次分明、适用于研究和分析电路工作原理，在设计部门和生产现场得到广泛的应用，其绘制原则是：（1）电器应是未通电时的状态；二进制逻辑元件应是置零时的状态；机械开关应是循环开始前的状态。

（2）原理图上的动力电路、控制电路和信号电路应分开绘出。

（3）原是图上应标出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数；某些元、器件的特性（如电阻、电容的数值等）；不常用电器（如位置传感器、手动触点等）的操作方式和功能。

（4）原理图上各电路的安排应便于分析、维修和寻找故障，原理图应按功能分开画出。

（5）动力电路的电源电路绘成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路，应垂直电源电路画出。

（6）控制和信号电路应垂直地绘在两条或几条水平电源线之间。

耗能元件（如线圈、电磁铁、信号灯等），应直接接在接地的水平电源线上。

而控制触点应连在另一电源线。

（7）为阅图方便，图中自左至右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉。

（8）在原理图上将图分成若干图区，标明该区电路的用途与作用；在继电器、接触器线圈下方列有触点表以说明线圈和触点的从属关系。

图2-1为CW6132型普通车床电气原理电路图。

2、电气安装图电气安装图用来表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置和接线情况。

它有电器位置图和互连图两部分。

（1）电器位置图电器位置图详细绘制出电气设备零件安装位置。

图中各电器代号应与有关电路图和电器清单上所有元器件代号相同，在图中往往留有10%以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。

图中不需标注尺寸。

图2-2为CW6132型普通车床电器位置。

图中FU1～FU4为熔断器、KM为接触器、FR为热继电器、TC为照明变压器、XT为接线端板。

（2）电气互连图电气互连图用来表明电气设备各单元之间的接线关系。

它清楚地表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气原理图所起不到的作用，在生产现场得广泛应用。

绘制电气互连图的原则是：（1）外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置尽可能符合电器实际情况。

（2）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电气原理图为准，并保持一致。

（3）不在同一控制箱和同一配电屏上的各电气元件的连接，必须经接线端子板进行。

互连图中电气互连关系用线束表示，连接导线应注明导线规范（数量、截面积等），一般不表示实际走线途径，施工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。

（4）对于控制装置的外部连接线应在图上或用接线表表示清楚，并标明电源的引入点。

图2-3为CW6132型普通车床电气互连图。

2.3 三相笼型异步电动机全压起动控制电路三相笼型异步电动机具有结构简单、坚固耐用、价格便宜、维修方便等优点，获得了广泛的应用。

对它的起动控制有趋势起动与降压起动两种方式。

笼型异步电动机的直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方法。

由于直接起动电流可达电动机额定电流的4～7倍，过大的起动电流会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其它电动机，甚至使它们停转或无法起动，故直接起动电动机的容量受到一定限制。

可根据起动电动机容量、供电变压器容量和机械设备是否许来分析，也可用下面经验公式来确定：PS I I N ST 443+≤ （2-1） 式中ST I ——电动机全压起动电流，单位为A ；N I ——电动机额定电流，单位为A ；S ——电源变压器容量，单位为kV ·A ；P ——电动机容量，单位为kW 。

一般容量小于10kW 的电动机常用直接起动。

1、单向旋转控制电路三相笼型异步电动机单方向旋转可用开关或接触器控制，相应的有开关控制电路和接触器控制电路。

（1）开关控制电路图2-4为电动机单向旋转控制电路，其中图a为刀开关控制电路，图b为自动开关控制电路。

采用开关控制的电路仅适用于不频繁起动的小容量电动机，它不能实现远距离控制和自动控制，也不能实现零压、欠压和过载保护。

（2）接触器控制电路图2-5为接触器控制电动机单向旋转的电路。

图中Q为三相转换开关、FU1、FU2为熔断器、KM为接触器、FR为热继电器、M为笼型异步电动机，SB1为停止按钮、SB2为起动按钮。

电路工作情况：合上电源开关Q，引入电源，按下起动按钮SB2，KM线圈通电，常开主触点闭合，电动机接通电源起动。

同时，与起动按钮并联的接触器开触点也闭合，当松开SB2时，KM线圈通过其本身常开辅助触点继续保护通电，从而保证了电动机连续运转。

这种用接触器自身辅助触点保持线圈通电的电路，称为自锁或自保电路。

辅助常开触点称为自锁触点。

当需电动机停止时，可按下停止按钮SB1，切断KM线圈电路，KM常开主触点与辅助触点均断开，切断电动机电源电路和控制电路，电动机停止运转。