电器控制原理规律及电气控制制图规律.docx
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电器控制原理规律及电气控制制图规律
工业现场计算机控制补充：
低压电气控制电路设计
一．电器控制原理设计规律分析
1．电器常开触点串联当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电动作，
须使几个条件的常开触点串联后再与电器线圈串联。
2.电器常开触点并联当要求几个条件只要有一个具备时，就使电器线圈得电动
作，须使几个条件的常开触点并联后再与电器线圈串联。
3.电器常闭触点串联当要求几个条件只要一个具备时，就使电器线圈断电，须
使几个条件的常闭触点串联后再与电器线圈串联。
4.电器常闭触点并联当要求几个条件同时都具备时，才使电器线圈断电，须使几个条件的常闭触点并联后再与电器线圈串联。
5．涉及延时电器常开触点串联当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电
延时动作，须使几个条件的常开触点串联后再与时间继电器电源输入端串联，而时间继电器通电延时闭合触点与电器线圈串联。
6.涉及延时电器常开触点并联当要求几个条件只要有一个具备时，才使电器线
圈得电延时动作，须使几个条件的常开触点并联后再与时间继电器电源输入端串联，而时间继电器通电延时闭合触点与电器线圈串联。
7.涉及延时电器常闭触点串联当要求几个条件只要一个具备时，就使电器线圈
延时断电，须使几个条件的常闭触点串联后再与断电延时时间继电器线圈串联，时间继电器断电延时断开触点与电器线圈串联。
8.涉及延时电器常闭触点并联当要求几个条件同时都具备时，才使电器线圈延时断电，须使几个条件的常闭触点串联后再与断电延时时间继电器线圈串联，时间继电器断电延时断开触点与电器线圈串联。
9.要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，须在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。
10.要求甲接触器工作后，乙接触器才工作，须在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。
11.要求甲接触器停止工作时，乙接触器才工作，须在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。
12.要求甲接触器停止工作时，乙接触器才停止工作，须在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。
13．
当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的常闭触点。
14．
当要求甲接触器停止工作时乙接触器才工作，而乙接触器停止工作时甲接触器才工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的常闭触点。
15.要求甲接触器工作时，乙接触器延时不工作，需要甲接触器的常闭触点串入断电延时时间继电器电源端，时间继电器断电延时断开的触点串入乙接触器线圈。
16.要求甲接触器工作后，乙接触器延时工作，需要甲接触器的常开触点串入通电延时时间继电器电源端，时间继电器通电延时闭合的触点串入乙接触器线圈。
17.要求甲接触器停止工作时，乙接触器才延时工作，需要甲接触器的常闭触点串入通电延时时间继电器电源端，时间继电器通电延时闭合的触点串入乙接触器线圈。
18.要求甲接触器停止工作时，乙接触器才延时停止工作，需要甲接触器的常开触点串入断电延时时间继电器电源端，时间继电器断电延时断开的触点串入乙接触器线圈。
19．
当要求甲接触器工作时乙接触器延时不能工作，而乙接触器工作时甲接触器延时不能工作，此时应在两个接触器的控制电路中均串入通电延时时间继电器，而甲乙接触器线圈互串入乙甲时间继电器通电延时断开触点。
20．
当要求甲接触器停止工作时乙接触器延时才工作，而乙接触器停止工作时甲接触器延时才工作，此时应在两个接触器的控制电路中均串入断电延时时间继电器，而甲乙接触器线圈互串入乙甲时间继电器断电延时闭合触点。
21．对刀开关、熔断器、断路器、热继电器、按钮等非电磁式电器也按上述原理设计电路中。
22．对保护电器应能既保证电路长期可靠工作，又能保护电器设备，一旦出现线路故障，它的触点由“通”转为“断”。
二．电器控制电路设计分析步骤
1．先分析被控制的机械的工艺过程，再分析这些过程用什么电器控制，再分析这
些电器的工作状态。
2．再根据被控制的电器的工作状态，按照前述控制原理规律分析与电器触点的逻
辑关系。
3．根据电器触点的逻辑关系画出电器控制原理图，根据功能需要再加入其他电器，
最后加入保护电器等
4．根据电器控制原理图，画出接线图，实施接线，试运行，完善。
三．电器控制电路设计注意事项，见“电气控制技术教材”
1．除非有必要，否则应尽量避免多个电器依次动作才能最后接通一个电器的现象,因为这样不可靠。
2.保护电器应能保证控制电路长期运行，又能保护电机及其他设备，一旦出故障，触点立即由“闭”变“开”。
3．应正确联接电器的线圈首先保证线圈一段直接与电源联接P46，线圈不能串
联P46，尽量减少触头P46，减少连线P46，有保护措施，即使误动作也不损坏电路P46，要有故障提示，P46指齐占庆教材电气控制技术P46。
四、C620普通车床电气控制设计分析案例
（一）C620电气控制原理图及其阅读
机电设备电气控制线路所包含的电器元件和电气设备较多，其电路图的符号也较多，为了能够正确进行机电联合调试、故障诊断与维修，首先必须正确识读电路图，基本的读图方法不少书籍已有介绍，以下以图1所示的C620普通车床电气控制原理图为例，补充介绍较高层次读图知识点，并以此掌握设计电气控制原理图的方法。
1.功能单元的划分
C620车床电气控制原理图按功能分成6个单元，并用文字将其功能标注在电路图的
上方6个栏内，如电源开关、主轴和进给传动、冷却泵等6栏。
划分功能的原则是：
首先要考虑功能的独立性，其次要考虑功能的融合相关性。
图1所示6项功能是独立的，而熔断器FU2是保护控制电路的，所以划归主轴控制单元，而不必要增加保护控制单元。
控制变压器TC的选择开关SA划归照明电源单元，而不划归主轴控制单元。
2.图区的划分
C620车床电气控制原理图共划分了7个图区，标注在电路图的下部，并从左向右依次用阿拉伯数字编号标注。
划分图区的原则是：
总的指导思想是一条支路或一条竖线划为一个图区，并首先要考虑功能的完整性，其次要考虑实现功能所用电器不同组成部分工作的独立性。
图1所示2区三条主电路UII、VII、WII都工作才能实现电机M1工作，所以划归一个区；而交流接触器KM其线圈、主触点和辅助触点三个组成部分的作用不同，划归到三个图区。
3.接触器、继电器的完整标注
（1）每个接触器线圈的文字符号KM的下面画两条竖直线，分成左、中、右三栏，把受控制而动作的触头所处的图区按表1的规定填入相应栏内,对备而未用的触头，在相应的栏中用记号“×”标出或不标出任何符号。
（2）每个继电器线圈的文字符号KA的下面画两条竖直线，分成左、右两栏，把受控制而动作的触头所在的图区按表2的规定填入相应栏内,对备而未用的触头，在相应的栏中用记号“×”标出或不标出任何符号。
（3）电气控制原理图中接触器和继电器触头文字符号下面的数字表示该电器线圈所处的图区号，如在图1中2区的接触器主触点KM下面的数字4该接触器的线圈在4号图区。
上述划分功能和图区的原则、接触器和继电器的完整标注方法，有利于方便阅读电气控制原理图，更有利于对照原理图对电气控制系统进行测试、故障诊断和维修。
表1接触器线圈KM符号下的数字标注
栏目
左栏
中栏
右栏
触头类型
主触头所处图区号
辅助常开触头所处图区号
辅助常闭触头所处图区号
KM
25×
2××
2
表示3对主触头均在图区2
表示一对辅助常开触头在5区，另一对辅助常开触头没用
表示两对辅助常闭触头未用
表2继电器线圈KA符号下的数字标注
栏目
左栏
右栏
触头类型
常开触头所在图区号
常闭触头所在图区号
KA
25
2×
2×
表示3对常开触头均在图区2
表示3对常闭触头一对在5区，另外两对未用
（二）C620车床电气控制原理图分析
1.主电路
电动机电源采用380V的交流电源，由电源开关QSl引人。
主轴电动机M1的起停由KM的主触点控制，主轴通过摩擦离合器实现正反转；主轴电动机起动后，才能起动冷却泵电动机M2，是否需要冷却，由转换开关QS2控制。
熔断器FU1为电动机M2提供短路保护。
热继电器FR1和FR2为电动机M1和M2的过载保护，它们的常闭触点串联后接在控制电路中。
2.控制电路
主轴电动机的控制过程：
合上电源开关QS1，按下起动按钮SB1，接触器KM线圈通电使铁心吸合，电动机M1由KM的三个主触点吸合而通电起动运转，同时并联在SBl两端的KM辅助触点（3～4）吸合，实现自锁，按下停止按钮SB2，M1停转。
冷却泵电动机的控制过程为：
当主轴电动机Ml起动后（KM主触点闭合），合上QS1，电动机M2得电起动；若要关掉冷却泵，断开QS2即可；当Ml停转后，M2也停转。
只要电动机Ml和M2中任何一台过载，其相对应的热继电器的常闭触点断开，从而使控制电路失电，接触器KM释放，所有电动机停转。
FU2为控制电路的短路保护。
另外，控制电路还具有欠电压保护，因为当电源电压低于接触器KM线圈额定电压的85%时，KM会自行释放。
3.照明电源
照明由变压器TC将交流380V转换为36V的安全电压供电，FU3为短路保护，合上开关SA，照明灯EL亮。
照明电路必须接地，以确保人身安全。
4.电器元件明细表
根据图1整理出C620型普通车床电器元件明细表3所示，能更方便地帮助操作维修人员调试、故障诊断与维修机床。
（三）电气安装接线图
接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。
主要用于安装接线、线路的检查维修与故障处理。
图2给出了C620型车床电气安装接线图。
应按以下原则绘制、识读接线图：
1.电气元器件相对位置与实际安装相对位置一致。
2.接线图中同一电器元件中各带电部件,如线圈,触头等的绘制采用集中表示法,且在一
个细实线方框内。
3.所有电器元件的文字符号及其接线端钮的线号标注均与电气控制电路图完全相符。
4.电气接线图一律采用细实线绘制,应清楚表明各电器元件的接线关系和接线去向,其
连接关系应与控制电路图完全相符。
5.接线图中应标明连接导线的型号,规格,截面积及颜色。
6.进出控制装置的导线,除大截面动力电路导线外,都应经过接线端子板相接。
表3C620型普通车床电器元件明细表
代号
元件名称
型号
规格
件数
生产厂家
M1
主轴电动机
J52–4
7KW1400r/min
1
M2
冷却泵电动机
JCB–22
0.125KW2790r/min
1
KM
交流接触器
CJ0–20
380V
1
FR1
热继电器
JR16–20/3D
14．5A
1
FR2
热继电器
JR2–1
0．43A
1
QS1
三相转换开关
HZ2–10/3
380V10A
1
QS2
三相转换开关
HZ2–10/2
380V10A
1
FU1
熔断器
RM3–25
4A
3
FU2
熔断器
RM3–25
4A
2
FU3
熔断器
RM3–25
1A
1
SB1、SB2
控制按钮
LA4–22K
5A
1
TC
照明变压器
BK–50
380V/36V
1
EL
照明灯
JC6–1
40W36V
1
（四）电气控制柜的安装配线
1．检查和调整电器元件
根据表3列出的C620型车床电器元件，配齐电气设备和电器元件，并逐件对其检验。
（1）核对各电器元件的型号、规格及数量。
（2）用电桥或万用表检查电动机Ml、M2各相绕组的电阻；用兆欧表测量其绝缘电阻，并作好记录。
（3）用万用表测量接触器KM的线圈电阻，记录其电阻数值；检查KM外观是否清洁完整、有无损伤，各触点的分合情况，接线端子及紧固件有无短缺、生锈等。
（4）检查电源开关QSl、QS2的断合及操作的灵活程度。
（5）检查熔断器FUl、FU2的外观是否完整，陶瓷底座有无破裂。
（6）检查按钮的常开、常闭触点的分合动作。
（7）用万用表检查热继电器FRl、FR2的常闭触点是否接通，并分别将热继电器FRl、PR2的整定电流调整到14.5A和0.43A。
2．制作安装底板
由于C620型车床线路简单，电气元件数量较少，所以它是利用机床机身的柜架作为电气控制柜。
除电动机、按钮和照明灯外，其他电器元件安装在配电盘上。
3．选配导线
由于各生产厂家不同，所以C620型车床电气控制柜的配线方式也有所不同，但大多数采用明配线。
其主电路的导线可采用单股塑料铜芯BV2.5mm2（红）、控制电路采用BVR0.75mm2（黑）。
4．划安装线及弯电线管
在熟悉电气原理后，根据安装接线图，按照安装操作规程，在安装底板上划安装尺寸线以及电线管的走向线，并度量尺寸锯割电线管，根据走线方向弯管。
5．安装电器元件
根据安装尺寸线钻孔，固定电器元件。
若使用导轨安装形式，则应先安装导轨，再安放电器元件。
6．给各元件和导线编号
根据图1的电气控制原理图，给各电器元件和连接导线作好编号标志，给接线板编号。
7．接线
接线时，先接控制柜内的主电路、控制电路，需外接的导线接到接线端子排上，然后再接柜外的其他电器和设备，如按钮SBl和SB2、照明灯EL、主轴电动机Ml、冷却泵电动机M2。
引入车床的导线要用金属软管加以保护。
（五）电气控制柜的调试
1．安装完毕后，测试绝缘电阻并根据安装要求对电器线路、安装质量进行全面的检查。
（1）常规检查：
对照图1的电气原理图、图2的安装接线图，逐线检查，核对线号，防止错接、漏接；检查各接线端子的接触情况，若有虚接现象应及时排除。
（2）用万用表检查在不通电的情况下，用万用表的欧姆挡进行通断检查，具体方法如下:
1）检查控制电路：
断开主电路接在QSl上的三根电源线U、V、W，切SA，把万用表拨到Rxl00，调零以后，将两只表笔分别接到熔断器FU2两端，此时电阻应为零，否则有断路问题。
将两只表笔再分别接到1、2端，此时电阻应为无穷大，否则接线可能有误（如SBl应接常开触点，而错接成常闭触点）或按钮SBl的常开触点粘连而闭合；按下SBl，此时若测得一电阻值（为KM线圈电阻），说明1-2支路接线正确；按下接触器KM的触点架，其常开触点（3-4）闭合，此时万用表测得的电阻仍为KM的线圈电阻，表明KM自锁起作用；否则KM的常开触点（3-4）可能有虚接或漏接等问题。
2）检查主电路：
接上主电路上的三根电源线U、V、W，断开控制回路（取出FU2的熔芯），取下接触器KM的灭弧罩，合上开关QSl，将万用表拨到适当的电阻挡。
把万用表的两只表笔分别接到L1-L2、L2-L3、L3-L1之间，此时测得的电阻应为无穷大，若某次测得为零，则说明所测两相接线有短路；用手按下接触器KM的触点架，使KM的常开触点闭合，重复上述测量，此时测得的电阻应为电动机Ml两相绕组的阻值，且三次测得的结果应基本一致，若有为零、无穷或不一致的情况，则应进一步检查。
将万用表的两只表笔分别接到U11-V11、V11-W11、W11-U11之间，未合上QS2时，测得的电阻应为无穷大，否则可能有短路问题；合上QS2后测得的电阻应为电动机M2两绕组的电阻值，若为零、无穷大或不一致，则应进一步检查。
上述检查发现问题时，应结合测量结果，通过分析电气原理图，再作进一步检查、维修。
2．电气控制柜的调试
经过上面检查无误后，可进行通电试车。
（1）空操作试车断开图1中主电路接在QS1上的三根电源线U、V、W，合上电源开关QS1使控制电路得电。
按下起动按钮SBl，KM应吸合并自锁，按下SB2，KM应断电释放。
合上开关SA，机床照明灯应亮，断开SA，照明灯则灭。
（2）空载试车空操作试车通过后，断电接上U、V、W，然后送电，合上QS1。
按下SBl，观察主轴电动机Ml的转向、转速是否正确，再合上QS2，观察冷却泵电动机M2的转向、转速是否正确。
空载试车时，应先拆下连接主轴电动机和主轴变速箱的皮带，以免转向不正确，损坏传动机构。
（3）负荷试车在机床电气线路及所有机械部件安装调试后，按照C620型车床的性能指标，进行逐项试车。
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