基本电气控制线路的装接.docx
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基本电气控制线路的装接
项目五基本电气控制线路的装接
三相异步电动机在工农业生产中应用非常广泛，其控制线路的安装和调试是电工职业岗
位的一项重要技能。
本项目主要介绍常用的几种继电一接触器控制线路以及线路的安装、调
试，逐步培养学生读图能力和故障处理能力以及实践操作技能，为今后从事控制线路的设计、
安装和技术改造打下一定的基础。
一、学习目标
知识目标：
1•了解电气原理图，平面布置图、安装接线图的工艺规范及要求；
2•熟练掌握相关低压控制器件的选取与应用；
3.掌握三相异步电动机的如下运行控制原理：
手动控制、点动控制、连续控制、电机
的正、反转、降压启动方式、制动控制、行程控制等；
4•掌握控制线路的保护功能和检测知识。
技能目标：
1.能够识读和绘制电气控制原理图；
2•能结合控制电路器件进行规范、合理的布局并能正确绘制、识读接线图；
3.会结合控制对象选择相关控制器件并能正确使用与安装，会使用常用检测工具和仪
表；
4•能规范地进行电气控制线路的安装与检测维护，并能将所学典型控制环节运用于实际控制电路中。
5•培养学生良好的职业道德、安全生产、规范操作、质量及效益意识。
二、工作任务单
序号
任务名称
1
三相异步电动机基本控制电路的装接
2
三相异步电动机其他典型控制电路的装接
任务一三相异步电动机基本控制电路的装接
知识链接一电气控制识图基本知识
一、电工用图的分类及其作用
在电气控制系统中，首先是由配电器将电能分配给不同的用电设备，再由控制电器使电
动机按设定的规律运转，实现由电能到机械能的转换，满足不同生产机械的要求。
在电工领
域安装、维修都要依靠电气控制原理图和施工图，施工图又包括电气元件布置图和电气接线
图。
电工用图的分类及作用见表5-1。
表5-1电工用图的分类及作用
电工用图
概念
作用
图中内容
电气控制图
原理图
是用国家统一规定的图形符号、文字符号和线条联接来表明各个电器的连接关系和电路工作原理的示意图，如图5-1所示
是分析电气控制原理、绘制及识读电气控制接线图和电器
元件位置图的主要依据
电气控制线路中所包含的电器元件、设备、线路的组成及连接关系
施
工
图
平面布置图
是根据电器元件在控制板上的实际
安装位置，采用简化的外形符号（如方形等）而绘制的一种简图。
如图5-2所示
主要用于电器元件的布置和安装
项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面等
接
线
图
是用来表明电器设备或线路连接关系的简图，如图5-3所示
是安装接线、线路检查和线路维修的主要依据
电气线路中所含元器件及其排列位置，各元器件之间的接线关系
KM
XT1
FU
□□
SB
XT2
图5-2平面布置图
3〜进线
1=1
图5-3接线图
电气控制图是电气工程技术的通用语言。
为了便于信息交流与沟通，在电气控制线路中，
各种电器元件的图形符号和文字符号必须统一，即符合国家强制执行的国家标准。
我国颁布
了GB4728—84《电气图用图形符号》、GB6988—87《电气制图》及GB7159—87《电气技术中的文字符号制订通则》，GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》，GB/T6988-1997《电气技术用文件的编制》等。
二、读图的方法和步骤
电路和电气设备的设计、安装、调试与维修都要有相应的电气线路图作为依据或参考。
电气线路图是根据国家标准的图形符号和文字符号，按照规定的画法绘制出的图纸。
1•电气线路图中常用的图形符号和文字符号
要识读电气线路图，必须首先明确电气线路图中常用的图形符号和文字符号所代表的含义，这是看懂电气线路图的前提和基础。
（1）基本文字符号。
基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。
单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器用一
个专用单字母符号表示，如“K”表示继电器、接触器类，“R”表示电阻器类。
当单字母符号不能满足要求而需要将大类进一步划分、以便更为详尽地表述某一种电气设备、装置和元器件时采用双字母符号。
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，组合
形式为单字母符号在前、另一个字母在后，如“F”表示保护器件类，“FU”表示熔断器，
“FR”表示热继电器。
（2）辅助文字符号。
辅助文字符号用来表示电气设备、装置、元器件及线路的功能、状态和特征，如“DC”表示直流，“AC”表示交流。
辅助文字符号也可放在表示类别的单字母符号后面组成双字母符号，如“KT”表示时间继电器等。
辅助文字符号也可单独使用，如“ON”表示接通，“N”表示中性线等。
2．电气原理图的绘制和阅读方法电气原理图是用于描述电气控制线路的工作原理、以及各电器元件的作用和相互关系，而不考虑各电路元件实际的位置和实际连线情况的图纸。
绘制和阅读电气原理图，一般遵循
下面的规则。
（1）原理图一般由主电路、控制电路和辅助电路三部分组成。
主电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径；控制电路是指控制主电路工作状态的电路；辅助电路包括照明电路、信号电路及保护电路等。
信号电路是指显示主电路工作状态的电路；照明电路是指实现机械设备局部照明的电路；保护电路是实现对电动机的各种保护。
控制电路和辅助电路一般由继电器的线圈和触点、接触器的线圈和触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成。
这些电路通过的电流都较小。
一般主电路用粗实线表示，画在左边（或上部），电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3由上而下依次排列画出，经电源开关
后用U、V、W或U、V、W后加数字标志。
中线N和保护地线PE画在相线之下，直流电源则正端在上、负端在下画出；辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）。
（2）原理图中，所有的电器元件都采用国家标准规定的图形符号和文字符号来表示。
属于同一电器的线圈和触点，都要用同一文字符号表示。
当使用相同类型电器时，可在文字符号后加注阿拉伯数字序号来区分，例如两个接触器KM1、KM2表示，或用KMF、KMR表示。
（3）原理图中，同一电器的不同部件，常常不绘在一起，而是绘在它们各自完成作用的地方。
例如接触器的主触点通常绘在主电路中，而吸引线圈和辅助触点则绘在控制电路中，但它们都用KM表示。
（4）原理图中，所有电器触点都按没有通电或没有外力作用时的常态绘出。
如继电器、
接触器的触点，按线圈未通电时的状态画；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画等。
（5）原理图中，在表达清楚的前提下，尽量减少线条，尽量避免交叉线的出现。
两线需要交叉连接时需用黑色实心圆点表示，两线交叉不连接时需用空心圆圈表示。
（6）原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平或垂直布置。
（7）为了查线方便。
在原理图中两条以上导线的电气连接处要打一圆点，且每个接点要标一个编号，编号的原则是：
靠近左边电源线的用单数标注，靠近右边电源线的用双数标注，通常都是以电器的线圈或电阻作为单、双数的分界线，故电器的线圈或电阻应尽量放在各行的—边（左边或右边）。
在阅读电气原理图以前，必须对控制对象有所了解，尤其对于机、液（或气）、电配合
得比较密切的生产机械，单凭电气线路图往往不能完全看懂其控制原理，只有了解了有关的机械传动和液（气）压传动后，才能搞清全部控制过程。
阅读电气原理图的步骤：
一般先看主电路，再看控制电路，最后看信号及照明等辅助电
路。
先看主电路有几台电动机，各有什么特点，例如是否有正、反转，采用什么方法启动，有无制动等；看控制电路时，一般从主电路的接触器入手，按动作的先后次序（通常自上而下）一个一个分析，搞清楚它们的动作条件和作用。
控制电路一般都由一些基本环节组成，阅读时可把它们分解出来，便于分析。
此外还要看有哪些保护环节。
知识链接二基本控制线路的装接步骤和工艺要求
一、电气控制线路的安装工艺及要求1．安装前应检查各元件是否良好。
2．安装元件不能超出规定范围。
3．导线连接可用单股线（硬线）或多股线（软线）连接。
用单股线连接时，要求连线横平竖直，沿安装板走线，尽量少出现交叉线，拐角处应为直角。
布线要美观、整洁、便于检查。
用多股线连接时，安装板上应搭配有行线槽，所有连线沿线槽内走线。
4．导线线头裸露部分不能超过2mm。
5．每个接线柱不允许超过两根导线，导线与元件连接要接触良好，以减小接触电阻。
6．导线与元件连接处是螺丝的，导线线头要沿顺时针方向绕线。
二、安装电气控制线路的方法和步骤
安装电动机控制线路时，必须按照有关技术文件执行。
电动机控制线路安装步骤和方法如下。
1．阅读原理图。
明确原理图中的各种元器件的名称、符号、作用，理清电路图的工作原理及其控制过程。
2．选择元器件。
根据电路原理图选择组件并进行检验。
包括组件的型号、容量、尺寸、规格、数量等。
3．配齐需要的工具，仪表和合适的导线。
按控制电路的要求配齐工具，仪表，按照控
制对象选择合适的导线，包括类型、颜色、截面积等。
电路U、V、W三相用黄色、绿色、
红色导线，中性线（N）用黑色导线，保护接地线（PE）必须采用黄绿双色导线。
4．安装电气控制线路。
根据电路原理图、接线图和平面布置图，对所选组件（包括接线端子）进行安装接线。
要注意组件上的相关触点的选择，区分常开、常闭、主触点、辅助触点。
控制板的尺寸应根据电器的安排情况决定。
导线线号的标志应与原理图和接线图相符合。
在每一根连接导线的线头上必须套上标有线号的套管，位置应接近端子处。
线号编制方
法如下。
（1）主电路。
三相电源按相序自上而下编号为L1、L2、L3；经过电源开关后，在出
线端子上按相序依次编号为U11、V11、W11。
主电路中各支路的，应从上至下、从左至右，
每经过一个电器元件的线桩后，编号要递增，如U11、V11、W11,U12、V12、W12……。
单台三相交流电动机（或设备）的三根引出线按相序依次编号为U、V、W（或用U1、VI、
W1表示），多台电动机引出线的编号，为了不致引起误解和混淆，可在字母前冠以数字来区别，女口1U、1V、1W,2U、2V、2W……。
（2）控制电路与照明、指示电路。
应从上至下、从左至右，逐行用数字来依次编号，每经过一个电器元件的接线端子，编号要依次递增。
5．连接电动机及保护接地线、电源线及控制电路板外部连接线。
6．线路静电检测。
包括学生自测和互测，以及老师检查。
7．通电试车。
8．结果评价。
先接线后通电，先接电路部分后接电源部分；先接主
三、电气控制线路安装时的注意事项1．不触摸带电部件，严格遵守
电路，后接控制电路，再接其他电路；先断电源后拆线”的操作程序。
2．接线时，必须先接负载端，后接电源端；先接接地端，后接三相电源相线。
3．发现异常现象（如发响、发热、焦臭），应立即切断电源，保持现场，报告指导老师。
4．注意仪器设备的规格、量程和操作程序，做到不了解性能和用法，不随意使用设备。
四、通电前检查控制线路安装好后，在接电前应进行如下项目的检查。
1．各个元件的代号、标记是否与原理图上的一致和齐全。
2．各种安全保护措施是否可靠。
3．控制电路是否满足原理图所要求的各种功能。
4．各个电气元件安装是否正确和牢靠。
5．各个接线端子是否连接牢固。
6．布线是否符合要求、整齐。
7．各个按钮、信号灯罩和各种电路绝缘导线的颜色是否符合要求。
8．电动机的安装是否符合要求。
9．保护电路导线连接是否正确、牢固可靠。
10．检查电气线路的绝缘电阻是否符合要求。
其方法是：
短接主电路、控制电路和信号
电路，用500V兆欧表测量与保护电路导线之间的绝缘电阻不得小于0.5兆欧。
当控制电路
或信号电路不与主电路连接时，应分别测量主电路与保护电路、主电路与控制电路和信号电路、控制电路和信号电路与保护电路之间的绝缘电阻。
五、空载例行试验通电前应检查所接电源是否符合要求。
通电后应先点动，然后验证电气设备的各个部分的工作是否正确和操作顺序是否正常。
特别要注意验证急停器件的动作是否正确。
验证时，如有异常情况，必须立即切断电源查明原因。
六、负载形式试验在正常负载下连续运行，验证电气设备所有部分运行的正确性，特别要验证电源中断和恢复时是否会危及人身安全、损坏设备。
同时要验证全部器件的温升不得超过规定的允许温升和在有载情况下验证急停器件是否仍然安全有效。
知识链接三三相异步电动机的启停控制
一、三相异步电动机点动控制线路点动控制指需要电动机作短时断续工作时，只要按下按钮电动机就转动，松开按钮电动机就停止动作的控制。
实现点动控制可以将点动按钮直接与接触器的线圈串联，电动机的运行时间由按钮按下的时间决定。
点动控制是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路，生产机械在进行试车和调整时通常要求点动控制，如工厂中使用的电动葫芦和机床快速移动装置、龙门刨床横梁的上、下移动，摇臂钻床立柱的夹紧与放松，桥式起重机吊钩、大车运行的操作控制等都需要单向点动控制。
1．电气控制原理图
点动控制电路由电源开关QS、熔断器FU、按钮SB、接触器KM和电动机M组成。
如图5－4、图5－5所示。
主电路
辅助电路
ii1
占
八、、
/启动按钮
动铁心
33*~
图5-4点动控制结构图
想一想：
点动！
连续运行怎么办？
图5-5点动控制原理图
在图5-4和5-5电路中，其主要原理是当按下按钮SB时，交流接触器的线圈
KM得电,
SB时,
从而使接触器的主触点闭合，使三相电进入电动机的绕组，驱动电动机转动。
松开交流接触器的线圈失电，使接触器的主触点断开，电动机的绕组断电而停止转动。
实际上,
这里的交流接触器代替了闸刀或组合开关使主电路闭合和断开的。
2•电路控制动作过程
（1）启动：
先合上电源开关QS,按下按钮SBt交流接触器KM线圈得电tKM主触点闭合t电动机M转动。
（2）停止：
松开按钮SBt交流接触器KM线圈失电tKM主触点断开t电动机M停止。
3.电动机的转动特点
按下SB，电动机转动；松开SB，电动机停止转动，即点一下SB,电动机转动一下，故称之为点动控制。
二、三相异步电动机单方向连续控制线路
生产机械连续运转是最常见的形式，要求拖动生产机械的电动机能够长时间运转。
三相
异步电动机自锁控制是指按下按钮SB2,电动机转动之后，再松开按钮SB2,电动机仍保持
转动。
其主要原因是交流接触器的辅助触点维持交流接触器的线圈长时间得电，从而使得交
流接触器的主触点长时间闭合，电动机长时间转动。
这种控制应用在长时连续工作的电动机
中，如车床、砂轮机等。
1.电气控制结构图和原理图
点动控制电路中加自锁（保）触点KM，则可对电动机实行连续运行控制。
电路工作原理：
在电动机点动控制电路的基础上给启动按钮SB2并联一个交流接触器的常开辅助触
点，使得交流接触器的线圈通过其辅助触点进行自锁。
当松开按钮SB2时，由于接在按钮
SB2两端的KM常开辅助触头闭合自锁，控制回路仍保持通路，电动机M继续运转。
电气控制原理如下图5-6、图5-7所示。
FU2
[1
[]
FU1
KM
?
s
FU2
Bl；
A
电动机M
图5-6连续控制接触器控制结构图
!
FR
匚
U
QSV彩丄
自锁触点
主电路控制电路
图5-7有过载保护连续控制接触器控制原理图
想一想：
点动+连续运行怎么办？
2•动作过程先合上电源开关QS。
（1）启动运行。
按下按钮SB2tKM线圈得电tKM主触点和自锁触点闭合t电动机M启动连续正转。
（2）停车。
按停止按钮SB1t控制电路失电tKM主触点和自锁触点分断t电动机M失电停转。
（3）过载保护。
电动机在运行过程中，由于过载或其他原因，使负载电流超过额定值
时，经过一定时间，串接在主回路中热继电器FR的热元件双金属片受热弯曲，推动串接在控制回路中的常闭触头断开，切断控制回路，接触器KM的线圈断电，主触头断开，电动机M停转，达到了过载保护的目的。
三、三相异步电动机单方向点动与连续混合控制的控制电路
1•连续与点动混合正转控制线路原理图
在生产实践过程中，机床设备正常工作需要电动机连续运行，而试车和调整刀具与工件的相对位置时，又要求“点动”控制。
为此生产加工工艺要求控制电路既能实现“点动控制”又
能实现“连续运行”工作。
用途：
试车、检修以及车床主轴的调整和连续运转等。
方法一：
用开关，如图5-8a。
方法二：
用复合按钮，如图5-8b。
方法三：
用中间继电器，如图5-8c。
长动
点动
长动与点动长动与点动
SB1
占SB]
SB2
KM
E、
SB2
SB3
7
X
4
5
6
1
（a）
6
X
4
5
KM
6
8
X
X
4
56
1
8
KA
（b）
图5-8点动与连续复合控制电路原理图
（c）
其主电路和连续控制电路相同。
2•用复合按钮实现连续与点动混合控制过程
如图5-8a所示，线路的动作过程：
先合上电源开关QS,点动控制、长动控制和停止的
工作过程如下。
（1）点动控制。
按下按钮SB3tSB3常闭触点先分断（切断KM辅助触点电路）。
SB3常开触点后闭合（KM辅助触点闭合）tKM线圈得电tKM主触点闭合t电动机M启动运转。
松开按钮SB3tSB3常开触点先恢复分断tKM线圈失电tKM主触点断开（KM辅助触点断开）后SB3常闭触点恢复闭合t电动机M停止运转，实现了点动控制。
（2）长动控制。
按下按钮SB2tKM线圈得电tKM主触点闭合（KM辅助触点闭合）t电动机M启动运转。
实现了长动控制。
（3）停止。
按下停止按钮SB1tKM线圈失电tKM主触点断开t电动机M停止运转。
关键：
断开自锁，实现点动；接通自锁，实现连续运转。
3.线路优缺点线路简单，但动作不够可靠。
请读者自行分析图5-8b和5-8c的工作过程。
知识链接四电气控制系统的保护环节
电动机在运行的过程中，除按生产机械的工艺要求完成各种正常运转外，还必须在线路
出现短路、过载、欠压、失压等现象时，能自动切断电源停止转动，以防止和避免电气设备和机械设备的损坏事故，保证操作人员的人身安全。
常用的电动机的保护有短路保护、过载
保护、欠压保护、失压保护等。
一、短路保护
当电动机绕组和导线的绝缘损坏时，或者控制电器及线路损坏发生故障时，线路将出现短路现象，产生很大的短路电流，使电动机、电器、导线等电器设备严重损坏。
因此，在发生短路故障时，保护电器必须立即动作，迅速将电源切断。
常用的短路保护电器是熔断器和自动空气断路器。
熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔断器的熔体不起作用，相当于一根导线，其上面的压降很小，可忽略不计。
当电路短路时，很大的短路电流流过熔体，使熔体立即熔断，切断电动机电源，电动机停转。
同样若电路中接入自动空气断路器，当出现短路时，自动空气断路器会立即动作，切断电源使电动机停转。
二、过载保护
当电动机负载过大，启动操作频繁或缺相运行时，会使电动机的工作电流长时间超过其额定电流，电动机绕组过热，温升超过其允许值，导致电动机的绝缘材料变脆，寿命缩短，严重时会使电动机损坏。
因此，当电动机过载时，保护电器应动作切断电源，使电动机停转，避免电动机在过载下运行。
常用过载保护电器是热继电器。
当电动机的工作电流等于额定电流时，热继电器不动作，电动机正常工作；当电动机短时过载或过载电流较小时，热继电器不动作，或经过较长时间才动作；当电动机过载电流较大时，串接在主电路中的热元件会在较短时内发热弯曲，使串接在控制电路中的常闭触点断开，先后切断控制电路和主电路的电源，使电动机停转。
三、欠压保护
当电网电压降低，电动机便在欠压下运行。
由于电动机负载没有改变，所以欠压下电动机转速下降，定子绕组中的电流增加。
因此电流增加的幅度尚不足以使熔断器和热继电器动作，所以这两种电器起不到保护作用。
如不采取保护措施，时间一长将会使电动机过热损坏。
另外，欠压将引起一些电器释放，使电路不能正常工作，也可能导致人身伤害和设备损坏事故。
因此，应避免电动机欠压下运行。
实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。
在机床电气控制线路中，只有少数线路专门装设了电磁式电压继电器起欠压保护作用；而大多数控制线路，由于接触器已兼有欠压保护功能，所以不必再加设欠压保护电器。
一般当电网电压降低到额定电压的85％以
下时，接触器（电压继电器）线圈产生的电磁吸力减小到复位弹簧的拉力，动铁心被释放，其主触点和自锁触点同时断开，切断主电路和控制电路电源，使电动机停转。
四、失压保护（零压保护）
生产机械在工作时，由于某种原因发生电网突然停电，这时电源电压下降为零，电动机停转，生产机械的运动部件随之停止转动。
一般情况下，操作人员不可能及时拉开电源开关，如不采取措施，当电源恢复正常时，电动机会自行启动运转，很可能造成人身伤害和设备损坏事故，并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。
因此，必须采取失压保护措施。
在电气控制线路中，起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。
当电网停电时，接触器和中间继电器线圈中的电流消失，电磁吸力减小为零，动铁心释放，触点复位，切断了主电路和控制电路电源。
当电网恢复供电时，若不重新按下启动按钮，则电动机就不会自行启动，实现了失压保护。
知识链接五三相异步电动机的正、反转控制
生产机械需要前进、后退，上升、下降等，这就要求拖动生产机械的电动机能够改变旋转方向，也就是对电动机要实现正、反转控制。
正、反转控制线路是指采用某一方式使电动机实现正、反转向调换的控制。
在工厂动力设备中，通常采用改变接入三相异步电动机绕组的电源相序来实现。
正、反转控制最基本的要求是正转交流接触器和反转交流接触器线圈不能同时带电，正、反转交流接触器主触点不能同时吸合，否则会发生电源相间短路问题。
实现三相异步电动机
正、反转控制常用的控制线路有接触器联锁、按钮联锁和接触器按钮双重联锁控制三种形式。
一、接触器联锁正、反转控制
1.工作原理
根据电路的需要，在电路中采用按钮盒中的两个按钮来控制电动机的正、反转，即正转
按钮SB2和反转按钮SB3。
为了避免2只接触器同时动作，在两个电路中分别串入对方接触器的一个常闭辅助触点。
这样，当正转接触器KM1得电动作时，对应的反转接触器KM2由于KM1常闭触点联锁的原因，使KM2不能得电动作，反之亦然。
这样就保证电动机的
正、反转能独立完成。
这种接触器通过它
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