課題一電氣控制線路的繪制與識讀500501熟悉電氣制圖的相關規定，掌握電力拖動控制線路常用電氣圖的繪制和識讀方法，并能正確繪制和識讀電力拖動控制線路常用的電氣圖。學習目標電氣控制系統的設計、安裝、調試、使用和維修，依據的都是電氣圖。電氣圖是根據國家標準規定的圖形符號和文字符號，按照一定的制圖規則繪制的。它是電工電子領域提供信息的最主要方式，是電氣工程技術的通用語言，電氣工作者只有掌握了繪制和識讀電氣圖的基本知識，才能合理設計，照圖施工，保證工程質量，提高工作效率。本次的工作任務是正確繪制和識讀電力拖動控制線路常用的電氣圖。502503一、電氣制圖的一般規定1.圖紙幅面圖紙幅面按標準規定可分為兩類，一類是優先采用的基本幅面，基本幅面的尺寸關系如圖所示，圖紙基本幅面的尺寸見下表；另一類是按需要加長后的幅面，其代號和尺寸見下表。504基本幅面的尺寸關系505圖紙基本幅面的尺寸mm506加長圖紙幅面的代號和尺寸mm5072.分區對圖紙幅面較大、內容較多的圖紙，為了便于確定圖上的內容，補充、更改組成部分的位置，為識圖提供方便，可在圖紙上進行分區，如圖所示。圖紙幅面分區示意圖508分區時應注意以下問題。（1）分區數應為偶數。每一分區的長度一般不小于25mm，且不大于75mm。（2）每個分區內的編號，應從標題欄相對的左上角開始，豎邊方向用大寫拉丁字母依次連續編號，橫邊方向用阿拉伯數字依次連續編號。（3）區域代號可用該區域的編號字母和數字表示，即用代表行的字母和代表列的數字組合表示。5093.圖線電氣圖中的圖線形式及其應用見下表。電氣圖中的圖線形式及其應用5104.字體電氣圖中的字體一般與機械制圖中的字體要求相同，即必須達到字體端正、筆畫清楚、排列整齊、間隔均勻，并采用國家正式公布的簡化字。5.圖紙的格式圖紙的格式主要包括圍框及標題欄。電氣圖中的圍框及標題欄與機械圖中的圍框及標題欄相同，即在圖紙上必須用粗實線畫出圖框線，其格式分為不留裝訂邊和留有裝訂邊兩種，如圖所示。511不留裝訂邊的圖幅格式512留裝訂邊的圖幅格式6.比例有些電氣圖需要按照一定的比例繪制。5137.箭頭及指引線（1）箭頭在電氣圖中，凡是畫在電路的信號線和連接線上的箭頭應畫成開口的，表示信號流或能量流，如圖a所示；畫在指引線末端的箭頭應畫成實心的，表示運動方向或指向，如圖b所示。（2）指引線指引線采用細實線，指向被注釋處，并在其末端加注標記：末端在輪廓線上的用一實心箭頭標記，如圖b所示；末端在輪廓線內的用一黑點標記，如圖c所示；末端在電路線上的用一短斜線標記（斜線一般與水平方向成45°），如圖d所示。514箭頭及指引線a）開口箭頭標記b）實心箭頭標記c）黑點標記d）短斜線標記5158.連接線（1）應盡量減少連接線之間的交叉和連接線的折彎。（2）連接線一般應畫成水平方向或垂直方向，用于連接對稱布局的圖形符號時，可用斜線表示。（3）單根的或成組的連接線，有時需要加注識別標記，特別是當連接線中斷時，必須加注識別標記。516中斷線及標記a）單線中斷b）繞組中斷（4）當連接線較長或穿越稠密區域時，允許將連接線中斷，并在中斷處加注相應的標記，用以表示其連接關系，如圖a所示。去向相同的線組也可中斷，并應在線組末端分別加注相應的標記，如圖b所示。中斷線處的標記可采用字母、數碼、項目代號、圖區號或圖張次號表示。517多線表示法a）多條平行連接線表示b）按功能分組表示（5）對于多根導線，在電氣圖中一般可采取以下方法進行繪制。1）對于多根導線可采用多條平行連接線表示，并加注連接標記，如圖所示。518單線表示法a）單線表示b）標有順序編號的單線表示c）交叉連接的單線表示d）匯線的單線表示e）三根導線用單線表示f）五根導線用單線表示2）當平行線太多時，往往采用單線表示，如圖所示。519二、其他規定1.項目代號在電氣圖中，通常把用一個圖形符號表示的基本件、部件、組件、功能單元、設備、系統等統稱為項目。項目代號是用來識別圖、圖表、表格中和設備上的項目種類，并標注在各種簡圖或表格上的一種文字符號，以提供項目的層次關系、實際位置等信息。項目代號可以將圖、圖表、表格、說明書中的項目和設備中的該項目建立起相互聯系的對應關系，為裝配和維修提供方便。520一個完整的項目代號應由四部分組成，每一部分稱為代號段，每種代號段的特征標記稱為前綴符號，其形式為：其中“＝”“＋”“-”和“：”是各代號段的前綴符號。項目代號中各代號段的字符都包括拉丁字母或阿拉伯數字，或者由字母和數字同時構成。大、小寫字母具有相同的意義，一般優先采用大寫字母，并用正體書寫。5212.端子代號端子代號是指一個項目與別的項目進行電氣連接時端子的代號。端子代號是完整項目代號的一部分。對電氣圖中檢測試驗、維修查障等的連接點都應給出接點端子代號。當項目實體上標印有端子標記時，就取該標記作為此項目的端子代號。當項目實體上無端子標記時，可另行編制端子代號。端子代號一般采用數字或大寫字母表示，特殊情況下才使用小寫字母。端子代號一般應標在圖形符號輪廓線的外面，如圖所示。端子代號的標注5223.注釋和標記在電氣圖中，當含義不便用圖示形式表達時，可采用注釋表示。圖中的注釋可視情況放在它所需要說明的對象附近或加注標記，加注標記的注釋可放在圖中的其他部位。如果在控制面板上有特殊功能的信息標志，則應在有關圖紙的圖形符號附近加上同樣的標志。5234.技術數據的表示方法技術數據（如元件的技術數據）可以標在相應圖形符號的旁邊，如圖所示。技術數據的表示524三、電力拖動控制線路常用電氣圖的繪制和識讀方法1.電路圖（1）繪制電路圖繪制電路圖時，應遵守電氣制圖的一般規則和電路圖的繪制原則。1）按功能分為若干單元繪制。2）繪圖時以單元電路的主要元器件作為中心。3）一般先繪制主電路圖，然后繪制控制電路圖、信號電路圖，最后繪制照明電路圖。4）標注項目代號、主要參數和繪制其他附加電路圖。5）復查電路圖。525（2）識讀電路圖識讀電路圖時，首先要分清主電路和輔助電路、交流電路和直流電路，其次按照先看主電路，再看輔助電路的順序讀圖。通常識讀主電路是從下往上看，即從電氣設備開始，經控制元件順次往電源看。看輔助電路時，則一般自上而下、從左向右看，即先看電源，再順次看各條回路，分析各條回路元件的工作情況，以及對主電路的控制關系。526識讀主電路時，應掌握電源供給情況，電源要經過哪些控制元件到達用電設備，這些控制元件各有什么作用，它們在控制用電設備時是怎樣動作的。識讀輔助電路時，應掌握該回路的基本組成，各元件之間的相互聯系以及各元件的動作情況，從而理解輔助電路對主電路的控制情況，以便了解整個電路的工作流程，掌握其原理。5272.布置圖布置圖是指表示成套裝置、設備或裝置中各個項目位置的一種圖，主要用來表明各種電氣設備在機械設備上和電氣控制柜中的實際安裝位置，為機械和電氣控制設備的制造、安裝、維修提供必要的資料。機床電氣元件布置圖主要有機床電氣設備布置圖、控制柜及控制板電氣設備布置圖、操作臺及懸掛操作箱電氣設備布置圖等。528CA6140型臥式車床配電箱的電器布置圖5293.接線圖接線圖是表示電氣設備或裝置連接關系的簡圖，是根據電路圖和位置圖編制的，用于表示設備和元件的安裝位置、接線方式、配電板的形狀和尺寸等，是電氣設備及電氣線路安裝與接線、檢查、維修和故障處理的依據，在實際使用中，常與電路圖、布置圖配合使用。5304.框圖與系統圖如圖所示是閉環調速系統框圖。框圖主要由矩形框或《電氣簡圖用圖形符號》（GB/T4728.1~4728.13）標準中規定的有關符號、信號流向、框中的注釋與說明組成。閉環調速系統框圖531框圖的注釋可以采用符號、文字或同時采用文字與符號，如圖所示。帶注釋的框a）符號注釋b）文字注釋c）符號和文字兼有注釋532框圖與系統圖是采用符號或帶注釋的框來概略表示系統、分系統、成套裝置或設備等基本組成和主要特性以及功能關系的電氣圖,都屬于簡圖，是從整體和體系的角度來反映設計對象的基本組成和各個組成部分之間的相互關系，從功能的角度概略地表達各個組成部分的主要特征，即對項目的主要功能和作用等做出簡要的說明。框圖與系統圖的區別是系統圖通常用于系統或成套裝置，而框圖用于分系統或單設備。框圖與系統圖的布局應清晰明了，易于識別信號的流向。框圖與系統圖中的“線框”應是實線畫成的框，“圍框”則是用點畫線畫成的框。課題二電氣控制線路的設計533534熟悉電動機的控制原則、保護措施和選擇方法，以及電氣控制線路設計的基本原則、應注意的問題，能進行簡單生產機械電氣控制線路的設計。學習目標在工業生產中，所用的機械設備種類繁多，對電動機提出的控制要求各不相同，從而構成的電氣控制線路也不一樣。那么，如何根據生產機械的控制要求來正確、合理地設計電氣控制線路呢？本次的工作任務是進行簡單生產機械電氣控制線路的設計。535536一、電動機的控制原則1.行程控制原則根據生產機械運動部件的行程或位置，利用行程開關來控制電動機的工作狀態稱為行程控制原則。行程開關是有觸點開關，在操作頻繁時，易產生故障，工作可靠性較低。如圖所示是接近開關，又稱為無觸點行程開關，是一種與運動部件無機械接觸而能操作的行程開關537接近開關a）外形b）符號538接近開關按工作原理分，有高頻振蕩型、感應電橋型、霍爾效應型、光電型、永磁及磁敏元件型、電容型和超聲波型等多種類型，其中以高頻振蕩型最為常用。高頻振蕩型接近開關的原理框圖如圖所示，其工作原理如下。高頻振蕩型接近開關的原理框圖539接近開關的型號含義如下。5402.時間控制原則利用時間繼電器按一定時間間隔來控制電動機的工作狀態稱為時間控制原則。3.速度控制原則根據電動機的速度變化，利用速度繼電器等電器來控制電動機的工作狀態稱為速度控制原則。4.電流控制原則根據電動機主回路電流的大小，利用電流繼電器來控制電動機的工作狀態稱為電流控制原則。541二、電動機的保護措施1.短路保護常用的短路保護電器是熔斷器和低壓斷路器。熔斷器的熔體與被保護的電路串聯。當電路正常工作時，熔斷器的熔體不起作用，相當于一根導線，其上面的壓降很小，可忽略不計。當電路短路時，很大的短路電流流過熔體，使熔體立即熔斷，切斷電動機電源，電動機停轉。同樣，若電路中接入低壓斷路器，當電路短路時，低壓斷路器會立即動作，切斷電源，使電動機停轉。5422.過載保護常用的過載保護電器是熱繼電器。當電動機的工作電流等于額定電流時，熱繼電器不動作；當電動機短時過載或過載電流較小時，熱繼電器不動作，或經過較長時間才動作；當電動機過載電流較大時，串接在主電路中的熱元件會在較短的時間內發熱彎曲，使串接在控制電路中的常閉觸頭斷開，先后切斷控制電路和主電路的電源，使電動機停轉。5433.欠壓保護實現欠壓保護的電器是接觸器和電磁式電壓繼電器。在機床電氣控制線路中，只有少數線路專門裝設了電磁式電壓繼電器，大多數控制線路由于接觸器已兼有欠壓保護功能，所以不必再加設欠壓保護電器。一般當電網電壓降低到額定電壓的85％以下時，接觸器（或電壓繼電器）線圈產生的電磁吸力將小于復位彈簧的拉力，動鐵芯被迫釋放，其主觸頭和自鎖觸頭同時斷開，切斷主電路和控制電路電源，使電動機停轉。5444.失壓保護（零壓保護）在電氣控制線路中，起失壓保護作用的電器是接觸器和中間繼電器。當電網停電時，接觸器和中間繼電器線圈中的電流消失，電磁吸力減小為零，動鐵芯釋放，觸頭復位，切斷主電路和控制電路的電源。當電網恢復供電時，若不重新按下啟動按鈕，則電動機就不會自行啟動，實現了失壓保護。5455.過流保護過流保護常用電磁式過電流繼電器來實現。當電動機的電流值達到過電流繼電器的動作值時，繼電器動作，使串接在控制電路中的常閉觸頭斷開，切斷控制電路，電動機隨之脫離電源停轉，達到過流保護的目的。6.弱磁保護直流電動機必須在磁場具有一定強度時才能啟動和正常運轉。在直流電動機的電氣控制線路中要采取弱磁保護。弱磁保護是在電動機勵磁回路中串入弱磁繼電器（即欠電流繼電器）來實現的。5467.多功能保護器如圖所示為3DB系列電子式電動機多功能保護器，它具有過載、缺相、欠壓、過壓、漏電、電動機堵轉等多種保護功能，是理想的電動機綜合保護裝置。基本原理都是在控制回路中串聯一些受這些參數控制的常開觸頭或常閉觸頭，通過邏輯組合、聯鎖控制等實現所需的控制功能。DB系列電子式電動機多功能保護器547三、電動機的選擇第一，電動機能夠完全滿足生產機械在機械特性方面的要求。第二，電動機在工作過程中，其功率能被充分利用，即溫升應達到國家標準規定的數值。第三，電動機的結構形式應適合周圍環境的條件。5481.電動機額定功率的選擇（1）連續工作制電動機額定功率的選擇1）恒定負載下電動機額定功率的選擇。電動機的額定功率等于或略大于生產機械所需要的功率即可。2）變化負載下電動機額定功率的選擇。在變化負載下使用的電動機，一般是為恒定負載工作而設計的。因此，這種電動機在變化負載下使用時，必須進行發熱校驗。549（2）短期工作制電動機額定功率的選擇當電動機的實際工作時間符合標準工作時間時，電動機的額定功率PN只要不小于負載功率PL即可，即滿足PN≥PL。（3）周期性斷續工作制電動機額定功率的選擇當負載持續率≤10％時，按短期工作制選擇；當負載持續率≥70％時，按長期工作制選擇。5502.電動機額定電壓的選擇電動機的額定電壓要與現場供電電網電壓等級相符，否則，若電動