1、第1章 工廠電氣控制初步 1.1 工廠常用電器 1.2根本控制電路 1.3控制系統實例 本章主要內容：l中心是掌握繼電器、接觸器、按鈕開關等常規控制電器的動作執行特點，由此對普通繼電接觸控制電路進展熟練分析和設計。l 工廠常用電器l 根本控制電路l控制系統實例前往本章首頁1.1 工廠常用電器 1.1.1工廠電器根本知識 1.1.2工廠常用電器 1.1.3電氣圖形 前往本章首頁1.1.1工廠電器根本知識 1. 分類1按適用的電壓范圍分類分為低壓電器和高壓電器。 2低壓電器按所控制的對象分類根據其控制的對象分為低壓配電電器和低壓控制電器。 3按所起作用分類根據電器所起的作用可分為控制電器和維護電器

2、。 4按動作性質分類根據電器的動作性質可分為自動控制電器和非自動控制電器。 2. 構造及任務原理下面分別以控制按鈕和接觸器為例引見手動電器和自動電器的構造和任務原理。1按鈕按鈕是手動控制電器的一種，用來發出信號和接通或斷開控制電路。圖1.1是按鈕的構造表示圖和圖文符號，圖a中1、2是動斷常閉觸點，3，4是動合常開觸點，5是復位彈簧，6是按鈕帽。圖b為圖文符號。 a 構造表示 b 圖文符號圖1.1 按鈕2接觸器l 構造及任務原理接觸器是利用電磁吸力的原理任務的，主要由電磁機構和觸頭系統組成。電磁機構通常包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分。圖1.2為接觸器的構造表示圖與圖文符號，a圖中，1、2，3、4

3、是靜觸點，5、6是動觸點，7、8是吸引線圈，9、10分別是動、靜鐵心，11是彈簧。b圖中，1、2之間是常閉觸點，3、4之間是常開觸點，7、8之間是線圈。 a 構造表示 b圖文符號圖1.2 接觸器電磁鐵特點 根據吸引線圈通電電流的性質分類，電磁鐵分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。通常采用短路環來處理交流電磁鐵的振動問題。短路環的表示圖如圖1.3所示，其中1為短路環，2為鐵心。短路環起到磁通分相的作用，把極面上的交變磁通分成兩個交變磁通，并且使這兩個磁通之間產生相位差，那么它們所產生的吸力間也有一個相位差，這樣，兩部分吸力就不會同時到達零值，當然合成后的吸力就不會有零值的時辰，假設使合成后的吸力在任一時

4、辰都大于彈簧拉力，就消除了振動。圖1.3短路環 滅弧 常用的滅弧方法有：拉長電弧、冷卻電弧和將電弧分段。對于電弧較弱的接觸器，只采用滅弧罩即可。電弧較強的接觸器，常采用滅弧柵熄弧。圖1.4是滅弧柵的機構圖。圖中1是滅弧室，2和5分別為動、靜觸點，3 為金屬柵片，4為電弧。滅弧柵是數片鋼片制成的柵狀安裝，當觸點斷開發生電弧時，電弧進入柵片內，被分割為數段，迅速熄滅。圖1.4滅弧柵前往本節1.1.2工廠常用電器 手動控制電器 任何設備都需求支配者給予一定的指令，才干完成規定的控制。手動控制電器是自動控制設備中不可短少的器件，常用的有刀開關、按鈕、轉換開關、行程開關等。圖1.5是LW6型萬能轉換開關

5、的圖形符號和觸點合斷表。圖形符號中有6 個回路，3個擋位連線下有黑點“的，表示這條電路是接通的。在觸點合斷表中用“表示被接通的電路，空格表示轉換開關在該位置時此路是斷開的。 圖1.5萬能轉換開關觸點號1234562. 自動控制電器1接觸器2中間繼電器 3時間繼電器 4熱繼電器 5速度繼電器 圖1.6為空氣阻尼式通電延時型時間繼電器的構造表示圖和圖文符號。它是利用空氣阻尼的原理來獲得延時的。主要由電磁系統、氣室及觸點系統組成。任務原理：在圖1.6a中當線圈11通電時，電磁力抑制彈簧14的反作用拉力而迅速將銜鐵向上吸合，銜鐵13帶動杠桿15立刻便1、2常閉觸點分斷，3、4常開觸點閉合。 a 構造表

6、示 b 圖文符號圖1.6空氣阻尼通電延時型時間繼電器熱繼電器的丈量元件通常采用雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數的金屬碾壓而成。自動層采用膨脹系數較高的鐵鎳鉻合金，被動層采用膨脹系數很小的鐵鎳合金。當雙金屬片受熱后將向被動層方向彎曲，當彎曲到一定程度時，經過動作機構使觸點動作。如圖1.7所示，a圖是熱繼電器的構造中感受部分的表示圖，b圖為圖文符號。在圖1-7a中發熱元件2通電發熱后，主雙金屬片1受熱向左彎曲，推進導板3向左推進執行機構發生一定的運動。電流越大，執行機構的運動幅度也越大。當電流大到一定程度時，執行機構發生躍變，即觸點發生動作從而切斷主電路。 a 感受部分構造表示 b 圖文符號圖1

7、.7熱繼電器速度繼電器用來感受轉速。它的感受部分主要包括轉子和定子兩大部分，執行機構是觸頭系統。當被控電機轉動時，帶動繼電器轉子以同樣速度旋轉而產生電磁轉矩，使定子抑制外界反作用力轉動一定角度，轉速越高角度越大。當轉速高于設定值時，速度繼電器的觸點發生動作，當速度小于這一設定值時，觸點又復原。速度繼電器常用于電機的降壓起動和反接制動，其圖文符號如圖1.8所示。圖1.8速度繼電器圖文符號3. 維護電器維護電器包括熱繼電器、熔斷器、電磁脫扣器等。熱繼電器是利用電流的熱效應來切斷電路的維護電器，它在控制電路中，用作電動機的過載維護，既能保證電動機不超越允許的過載，有可以最大限制地保證電動機的過載才干

8、。當然，首先要保證電動機的正常起動。前往本節1.1.3電氣圖形 文字符號 2. 端子標志 3. 電氣圖形 1. 文字符號 表1.1字母符號含義 2. 端子標志 電氣圖中各電器的接線端子用規定的字母數字符號標志。按國家規范GB402683規定：三相交流電源的引入線用L1、L2、L3、N、PE標志。直流系統電源正、負極、中間線分別用L+、L與M標志。三相動力電器的引出線分別按U、V、W順序標志。 3. 電氣圖形 常用的電氣圖有系統圖、框圖、電路圖、位置圖和接線圖等。通常，系統圖用于描畫系統或成套安裝，如圖1.9所示。框圖用于描畫分系統或設備。國家規范GB6988.386中，詳細規定了繪制系統圖和框

9、圖的方法，并論述了它的用途。圖1.9系統圖位置圖用來表示成套安裝、設備中各個工程位置的一種圖。例如，圖1.10為某工廠電器位置圖，圖中詳細地繪制出了電氣設備中每個電器元件的相對位置，圖中各電器元件的文字代號必需與相關電路圖中電器元件的代號一樣。圖1.10位置圖接線圖是電氣配備進展施工配線、敷線和校線任務時所應根據的圖樣之一。它必需符合電器配備的電路圖的要求，并明晰地表示出各個電器元件和配備的相對安裝與敷設位置，以及它們之間的電銜接關系。它是檢修和查找缺點時所需的技術文件，如圖1.11所示。在國家規范GB6988.586中詳細規定了編制接線圖的規那么。圖1.11接線圖前往本節1.2根本控制電路

10、1.2.1直接起動控制電路 1.2.2降壓起動 1.2.3數學輔助分析法 1.2.4電機的制動 1.2.5電機的調速 1.2.6順序控制 前往本章首頁1.2.1直接起動控制電路 單向旋轉 2. 可逆轉動 3. 點動控制 4. 自動往返運動 1.單向旋轉 三相籠型電動機單向旋轉可用開關或接觸器控制，圖1.12為接觸器控制電路。接觸器控制電路圖中，Q為開關，FU1、FU2為主電路與控制電路的熔斷器，KM為接觸器，KR為熱繼電器，SB1、SB2分別為起動按鈕與停頓按鈕，M為籠型感應電動機。圖1.12單向旋轉其中的維護環節為：1短路維護。 2過載維護。 3欠壓維護。 2. 可逆轉動 在實踐消費中常需求

11、運動部件實現正反兩個方向的運動，這就要求拖動電動機能做正反兩方向的運轉。從電機原理可知，改動電動機三相電源相序即可改動電動機旋轉方向。電動機的常用可逆旋轉控制電路如圖1.13所示。圖1.13可逆旋轉3. 點動控制 消費過程中，不僅要求消費機械運動部件延續運動，還需求點動控制。圖1.14為電動機點動控制電路。圖中的控制電路既可實現點動控制，又可實現延續運轉。SB3為延續運轉的停頓按鈕，SB1為延續運轉起動按鈕，SB2為點動起動按鈕。 圖1.14點動控制電路4. 自動往返運動 在實踐消費中，經常要求消費機械的運動部件能實現自動往返。由于有行程限制，所以常用行程開關做控制元件來控制電動機的正反轉。圖

12、1.15為電動機往返運轉的可逆旋轉控制電路。圖中KM1、KM2分別為電動機正、反轉接觸器，SQ1為反向轉正向行程開關，SQ2為正向轉反向行程開關，SQ3、SQ4分別為正向、反向極限維護用限位開關。 前往本節圖1.15往返運轉1.2.2降壓起動 1. 自耦變壓器起動法圖1.16是采用自動控制自耦變壓器降壓起動的控制電路。是由交流接觸器、熱繼電器、時間繼電器、按鈕和自耦變壓器等元件組成。圖中KM1為正常運轉接觸器，KM2為降壓起動接觸器，KA為起動中間繼電器，KT為降壓起動時間繼電器。 圖1.16自耦變壓器降壓起動2. Y-D起動法凡是正常運轉時三相定子繞組接成三角形運轉的三相籠型感應電動機，都可

13、采用Y-D降壓起動。起動時，定子繞組先接成Y結合，接入三相交流電源，起動電流下降到全壓起動時的1/3，對于Y系列電動機直接起動時起動電流為額定電流IN的5.57倍。當轉速接近額定轉速時，將電動機定子繞組改成D結合，電動機進入正常運轉。這種方法簡便、經濟，可用在操作較頻繁的場所，但其起動轉矩只需全壓起動時的1/3，Y系列電動機起動轉矩為額定轉矩的1.42.2倍。圖1.17為用于13kW以上電動機的起動電路，由三個接觸器和一個時間繼電器構成。圖1.17Y-D起動前往本節1.2.3數學輔助分析法 用繼電接觸控制線路表示邏輯代數的根本運算 邏輯函數與繼電接觸控制線路圖 1. 用繼電接觸控制線路表示邏輯

14、代數的根本運算 1“與運算邏輯乘邏輯代數中運算符號“或“讀作“與。“與運算的真值表如表1.2所示。 表1.2與運算實現邏輯乘的器件叫做“與門，它的邏輯符號如圖1.18a所示，圖1.18b顯示出了繼電控制線路中“與運算的實例，它表示觸點的串聯。假設規定觸點接通為“1，斷開為“0，線圈通電為“1，斷電為“0，那么可以寫出KMKA1KA2，只需觸點KA1、KA2均接通，接觸器線圈KM能通電。a邏輯符號 b控制線路實例圖1.18 邏輯“與2“或運算邏輯加邏輯代數中運算符號“+讀作“或。“或運算的真值表如表1.3所示。 表1.3或運算實現邏輯乘的器件叫做“或門，它的邏輯符號如圖1.19a所示，圖1.19

15、b顯示出了繼電控制線路中“或運算的實例，它表示觸點的并聯，可寫成KMKA1KA2，當觸點KA1或KA2接通，或者KA1和KA2多接通時，接觸器線圈都可通電。圖1.19 邏輯“或 a邏輯符號 b控制線路實例3“非運算邏輯非邏輯代數中“非運算的符號用變量上面的短橫線表示，讀作“非。“非運算的真值表如表1.4所示。它表示了事物相互矛盾的兩個對立面之間的關系。這種規律的因果規律稱為“非邏輯關系。表1.4 非運算實現邏輯“非的器件叫做“非門，它的邏輯符號如圖1.20a所示，圖1.20b示出了繼電控制線路中“非運算的實例，通常稱KA為原變量，為反變量，它們是一個變量的兩種方式，好像一個繼電器的一對常開、常

16、閉觸點，在向各自相補的形狀切換時同步動作。圖b中，觸點KA的取值與線圈KM的取值一樣，而KM1與繼電器的常閉觸點的取值一樣，所以，故實現了非運算。 a邏輯符號 b控制線路實例圖1.20 邏輯“非2. 邏輯函數與繼電接觸控制線路圖 1邏輯函數 2邏輯圖和繼電接觸控制線路圖 由繼電接觸控制線路圖寫出邏輯函數 由邏輯函數畫出繼電接觸控制線路 圖1.21a為一個最簡單的起-保-停線路，接觸器線圈是串接在由觸點構成的網絡上，然后與電源相接，是一個串聯電路。它的邏輯函數是：圖1.21b為圖a的反演電路，實現的邏輯功能完全一樣，接觸器線圈與觸點網絡并聯，所以圖b是并聯電路。圖中所接的電阻R是限流電阻，防止電

17、源短路。原理是經過開關網絡使線圈的兩端短接線圈不通電或不予短接線圈通電，來控制線圈。所以串聯電路是直接控制原理，并聯電路是旁路控制原理。 圖1.21 串聯和并聯繼電接觸控制線路前往本節 a b1.2.4電機的制動 圖1.22為電動機單向旋轉電機反接制動控制電路。當電動機轉速接近零時應迅速切斷三相電源，否那么電動機將反向起動。為此采用速度繼電器來檢測電動機的轉速變化，并將速度繼電器調整在n130r/min時觸點動作，而當n100r/min時，觸點復原。圖1.22中，KM1為反接制動接觸器，KM2為電動機單向旋轉接觸器， KV為速度繼電器，R為反接制動電阻。 圖1.22 反接制動前往本節1.2.5

18、電機的調速 圖1.23是D-YY反轉向方案變極調速電動機接線方法及控制電路。它是經過改動定子繞組的半相繞組電流方向來實現變極的。將三相繞組的首尾端依次相接，構成一個封鎖三角形，從首端引出線接電源，中間抽頭懸空著，構成D結合。假設將三個首尾端相接構成一個中性點N，而將各繞組中間抽頭接電源，構成YY結合。使每相的兩個半相繞組并聯，從而使其中一個半相繞組電流方向反了，于是電動機極對數減小一半，即pD=2pYY。 圖1.23 電機變極調速(a)前往本節a電機接線方法b控制電路圖1.23 電機變極調速(b)1.2.6順序控制 順序控制是指以預先規定好的時間或條件為根據，按預先規定好的動作次序，對控制過程各階段順序地進展自動控制。圖1.24是順序控制原理圖，其中G1G4分別表示第一至第四程序的執行電路，可根據每一程序的詳細要求設計，K1K4分別表示G1G4程序執行完成時發出的控制信號，SB5、SB6分別為起動和停頓按鈕。圖1.24 順序控制原理圖前往本節1.3控制系統實例 1.3.1主軸和進給電動機的控制 1.3.2 快速挪動 1.3.3任務臺或主軸箱與主軸機動進給聯鎖 前往本章首頁下面以