北邮电机与电气控制.docx

1、北邮电机与电气控制北邮电机与电气控制项目六 三相异步电动机的基本控制电路及安装任务一 电气控制线路图、接线图和布置图的识读学习目标了解电气图形符号与文字符号的含义；了解电气原理图、接线图和布置图的概念；掌握电气原理图、接线图和布置图的绘制规则。任务分析由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同，使得它们对电动机的控制要求不同。要使电动机按照生产机械的要求正常安全地运转，必须配置一定的电器，组成一定的控制线路，才能达到目的。在生产实践中，一台生产机械的控制线路可以比较简单，也可能相当复杂，但任何复杂的控制线路总是由一些基本控制线路有机地组合起来的。所以要我们了解电路图，连接图和布置图等，和掌握电气

2、原理图，接线图和布置图的绘制原则。 知识链接 一、电气原理图电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图。该图应根据简单、清晰的原则，采用电气元器件展开形式来绘制，它不按电气元器件的实际位置来画，也不反映电气元器件的大小、安装位置，只用电气元器件的导电部件及其接线端钮按国家标准规定的图形符号来表示电气元器件，再用导线将这些导电部件连接起来以反映其连接关系。所以电气原理图结构简单、层次分明，关系明确，适用于分析研究电路的工作原理，且为其他电气图的依据，在设计部门和生产现场获得广泛的应用。现以图6-1CW6132型普通车床电气原理图为例来阐明绘制电气原理图的原则和注意事项

3、。图6-1 CW6132 型普通车床电气原理图（一）绘制电气原理图的原则1电气原理图的绘制标准。图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。2电气原理图的组成。电气原理图由电源电路、主电路和辅助电路三部分组成。（1）电源电路一般画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出，中线N和保护地线PE依次画在相线之下。下、从左至右的顺序用数字依次编号，每经过一个电器元件后，编号要依次递增。控制电路编号的起始数字必须是1，其他辅助电路编号的起始数字依次递增100，如照明电路编号从101开始；指示电路编号从201开始等。（二）电气原理图图面区域的划分为了便于确定原理图的内容和

4、组成部分在图中的位置，有利于读者检索电气线路，常在各种幅面的图纸上分区。每个分区内竖边方面用大写的拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角开始，分区代号用该区的拉丁字母或阿拉伯数字表示，有时为了分析方便，也把数字区放在图的下面。为了方便读图，利于理解电路工作原理，还常在图面区域对应的原理图上方标明该区域的元件或电路的功能，以方便阅读分析电路。（三）继电器、接触器触头位置的索引电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触头所在图在位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在图区号，右栏为常闭触头所在图区号。（四）电气

5、图中技术数据的标注电气图中各电气元器件的相关数据和型号，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。如图6-1中热继电路器文字符号FR下方标有。6.811A，该数据为该热继电器的动作电流值范围，而8.4A为该继电器的整定电流值。二、电器元件布置图电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件在控制板上的实际安装位置，采用简化的外形符号而绘制的一种简图。它不表达电器的具体结构、作用、接线情况以及工作原理，主要用于电器元件的布置和安装。图中各电器的文字符号必须与电路图和接线图的标注相一致。电器元件布置图是控制设备生产及维护的技术文件，电器元件的布置应注意以下几方面：（1）体积大和较重的电器元件应安

6、装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上方。（2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。（3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。（4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。（5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。电器布置图根据电器元件的外形尺寸绘出，并标明各元器件间距尺寸。控制盘内电器元件与盘外电器元件的连接应经接线端子进行，在电器布置图中应画出接线端子板并按一定顺序标出接线号。图6-2为CW6132型车床控制盘电器布置图。图6-2 CW6132型

7、车床控制盘电器布置图三、安装接线图安装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，用来表示电气设备电器元件的位置、配线方式和接线方式的图形。主要用于安装接线、线路的检查维修故障处理。通常接线图与电气原理图和元器件布置图一起使用。接线图表示出项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。接线图中的各个项目采用简化外形表示，简化外形旁应标注项目代号，并应与电气原理图中的标注一致。电气接线图的绘制原则是：（1）各电气元器件均按实际安装位置绘出，元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。（2）一个元器件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。（

8、3）各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。（4）各电气元器件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。（5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。图6-3是根据上述原则绘制的与图6-1对应的电器箱外连部分电气安装接线图。图6-3 CW6132型车床电气安装接线图电动机基本控制线路的安装步骤：（1）识读电路图，明确线路所用电器元件及其作用，熟悉线路的工作原理。（2）根据电路图或元件明细表配齐电器元件，并进行检验。（3）根据电器元件选配安装工具和控制板。（4）根据电路图绘制布置图和接线图，然后按要求

9、在控制板上固装电器元件。（5）根据电动机容量选配主电路导线的截面。控制电路导线一般采用截面为1平方毫米的铜芯线，按钮线一般采用截面为0.75平方毫米的铜芯线，接地线一般采用截面不小于1.5平方毫米的铜芯线。（6）根据接线图布线，同时将剥去绝缘层的两端线头套上标有与电路图相一致编号的编码套管。（7）安装电动机。（8）连接电动机和所有电器元件金属外壳的保护接地线。（9）连接电源、电动机等控制板外部的导线。（10）自检。（11）交验。（12）通电试车。任务二 电动机正、反转控制线路学习目标会正确识别、选用、安装、使用常用低压电器，熟悉它们的功能、基本结构、工作原理及型号意义，熟记它们的图形符号和文字

10、符号；熟悉电动机正、反转控制线路的构成和工作原理；会安装与检修电动机正反转控制线路。任务分析了解正、反转控制线路在实际生产中的应用，以及如何使电动机正、反转的原理。熟悉电动机正、反转各种控制线路的构成和工作原理。会安装和检修各正、反转的控制线路。 知识链接一、点动与连续运转的控制自锁与互锁的控制系统统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。生产机械的运转状态有连续运转与短时间断运转，所以对其拖动电动机的控制也有点动与连续运转两种控制方式，对应的有点动控制与连续运转控制电路，如图6-4所示。图6-4（a）是基本的点动控制电路。按下点动按钮SB，KM线圈通电，电动机起动旋

11、转；松开SB按钮，KM线圈断电释放，电动机停转。所以该电路为单纯的点动控制电路。图6-4（b）是用开关SA断开或接通自锁电路，可实现点动也可实现连续运转的电路。合上开关SA时，可实现连续运转；SA断开时，可实现点动控制。图6-4（c）是用复合SB3实现点动控制，按钮SB2实现连续运转控制的电路。图6-4 电动机点动与连续运转控制电路（a）基本点动控制电路 （b）开关选择运行状态的电路 （c）两个按钮控制的电路1点动正转控制电路点动正转控制电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制电路，如图6-4（a）所示。电路的工作原理如下：先合上电源开关Q。起动：按下SBKM线圈得电KM主触点闭

12、合电动机M起动运转。停止：松开SBKM线圈失电KM主触点分断电动机M失电停转。停止使用时，断开电源开关Q。2开关选择运行状态电路电路如图6-4（b）所示，松开转换开关SA，该电路为点动正转控制电路，工作原理和点动正转控制电路相同。闭合转换开关SA，电路为自锁正转控制电路。此电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的正转控制电路。三相异步电动机的自锁控制电路的主电路和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在起动按钮SB2两端并接了接触器KM的一对演武辅助触点。接触器自锁正转控制电路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压（或零压）保护作用。它主

13、要由按钮开关SB（起/停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源及失压保护和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。（1）欠压保护。“欠压”是指电路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当电路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当电路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”的现象，以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制电路就可避免电动机欠压运行，这是因为当电路电压下降到一定值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生

14、的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，带动主触点、自锁触点同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到欠压保护的目的。（2）失压保护。失压保护是指电动机在正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源。当重新供电时，保证电动机不能自行起动，避免造成设备和人身伤亡事故。采用接触器自锁控制电路，由于接触器自锁触点和主触点在电源断电时已经断开，使控制电路和主电路都不能接通。所以在电源恢复供电时，电动机就不能自行起动运转，保证了人身和设备的安全。电路的工作原理如下：先合上电源开关Q。起动：按下SB1KM线圈得电KM主触点闭合电动机M起动连

15、续运转 KM自锁触点闭合自锁停止：按下SB2KM线圈失电KM主触点分断电动机M失电停转 KM自锁触点分断3连续与点动混合正转控制电路机床设备在正常运行时，一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时，又需要电动机能点动控制，实现这种控制要求的电路是连续与点动混合控制的正转控制电路，如图6-4（c）所示。电路的工作原理如下：先合上电源开关Q。（1）连续控制起动：按下SB2KM线圈得电KM线圈触点闭合电动机M起动连续运转 KM自锁触点闭合自锁停止：按下SB3KM线圈失电KM主触点分断电动机M失电停转 KM自锁触点分断（2）点动控制起动：按下SB3SB3常闭触点先分断切断自锁电

16、路 SB3常开触点后闭合KM线圈得电KM自锁触点闭合电动机M起动连续运转 KM主触点闭合停止：松开SB3SB3常闭触点后恢复闭合 SB3常开触点先恢复分断KM线圈失电KM自锁触点分断 KM主触点分断电动机M失电停转二、正反转控制线路单向转动的控制线路比较简单但是只能使电动机朝一个方向旋转，带动生产机械的运动部件朝一个方向运动。但很多生产机械往往要求运动部件能向正、反两个方向运动。如机床工作台的前进和后退；万能铣床主轴的正反转；起重机的上升和下降等。当改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机三相电源进线中的任意两相对调接线时，电动机就可以反转。下面介绍几种常用的正反转控制线路。1转换

17、开关控制电动机正反转电路转换开关控制电动机正反转电路如图6-5所示。图中SC是转换开关，SC有四对触头，三个工作位置。当SC置于上、下方不同位置时，通过其触头来改变电动机定子接入三相交流电源的相序，进而改变电动机的旋转方向。在这里，接触器KM作为线路接触器使用。转换开关SC为电动机旋转方向预选开关，由按钮来控制接触器，再由接触器主触头来接通或断开电动机三相电源，实现电动机的起动和停止。图6-5 转换开关控制电动机正反转电路2无互锁的正反转控制电路图6-6（a）是将两个单向旋转控制电路组合而成。主电路由正、反转接触器KM1、KM2的主触头来实现电动机三相电源任意两相的换相，从而实现电动机正反转。

18、当需要正转起动时，按下正转起动按钮SB2，KM1线圈通电吸合并自锁，电动机正向起动并运转；当需要反转起动时，按下反转起动按钮SB3，KM2线圈通电吸合并自锁，电动机便反向起动并运转。但若在按下正转起动按钮SB2，电动机已进入正转运行后，发生又按下反转起动按钮SB3的误操作时，由于正反转接触器KM1、KM2线圈均通电吸合，其主触头均闭合，于是发生电源两相短路，致使熔断器FU1熔体熔断，电动机无法工作。因此，该电路在任何时候只能允许一个接触器通电工作。为此，通常在控制电路中将KM1、KM2正反转接触器常闭辅助触头串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，这种相互制约的控制关系称为互锁，这两对起互锁

19、作用的常闭触头称为互锁触头。3接触器联锁的正反转控制电路接触器联锁的正反转控制电路如图6-6（b）所示。线路中采用了两个接触器，即正转用接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别用正转按钮SB1和反转按钮SB2控制。从主电路中可以看出，这两个接触器的主触点所接通的电源相序不同，KM1按L1-L2-L3相序接线，KM2则按L3-L2-L1相序接线。由主电路看出接触器KM1和KM2的主触点决不允许同时闭合，否则将造成两相电源短路事故。为了避免两个接触器同时得电动作，就在正反转控制电路中分别串接了对方接触器的一对常闭辅助触头，这种互锁称为电气互锁，这样，当一个接触器得电动作时，通过其常闭触点使另一

20、个接触器不得电动作，接触器间这种相互制约的作用叫接触器联锁。电路工作原理：先合上电源开关Q。正转控制：按下SB2KM1线圈得电KM1自锁触点闭合自锁 KM1主触点闭合电动机M正转起动连续运转反转控制：按下SB3KM2线圈得电KM2自锁触点闭合自锁 KM2主触点闭合电动机M反转起动连续运转停止：按下SB1，整个控制电路失电，主触点分断，电动机M失电停转。从以上分析可见，该线路的优点是工作可靠，但缺点是操作不便，正、反转变换时需要按下停止按钮。为了克服接触器联锁的正反转控制线路操作不便的缺点，可以采用按钮联锁的正反转控制线路，这种正反转控制线路的工作原理与接触器联锁的正反转控制线路的工作原理基本相

21、同，4按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路为了克服接触器的正反转控制线路和按钮联锁的正反转控制线路的不足，在接触器联锁的基础上又增加了一对按钮联锁，这对互锁是将正、反转起动按钮的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈电路中，这种互锁称为按钮互锁，又称机械互锁。图6-6（c）是具有双重互锁的控制电路。电路工作原理：先合上电源开关Q。正转控制：按下SB3SB3常闭触点先分断对KM2联锁 SB3常开触点后闭合KM1线圈得电KM1自锁触点闭合自锁 KM1主触点闭合电动机M正转起动连续运转 KM1联锁触点分断对KM2联锁反转控制：按下SB2SB2常闭触点先分断KM1线圈失电KM1自锁触点分断 KM1主触点分断

22、电动机M正转失电 KM联锁触点恢复闭合KM2线圈得电 SB2常开触点后闭合KM2自锁触点闭合自锁 KM2主触点闭合电动机M起动连续反转 KM2联锁触点分断对KM1联锁停止：按下SB1，整个控制电路失电，主触点分断，电动机M失电停转。该电路可以实现不按停止按钮，由正转直接变反转，或由反转直接变正转。这是因为按钮互锁触头可实现先断开正在运行的电路，再接通反向运转电路，称为正-反-停电路。图6-6 三相异步电动机正反转控制电路（a）无互锁电路 （b）具有电气互锁电路 （c）具有双重互锁电路项目技能实训一 三相异步电动机的点动与连续运转控制一、实训目的1、了解按钮、交流接触器和热继电器的基本结构和动作

23、原理。2、掌握三相异步电动机直接起动的工作原理、接线及操作方法。2、了解电动机运行时的保护方法。4、比较常用点动、长动控制电路的特点。5、学会实验电路接线及故障排除。二、实训设备三相异步电动机一台，三相转换开关一个，交流接触器一个，热继电器一个，三联按钮开关一个，导线若干三、实训原理及依据1、点动控制环节点动控制电路主要由按钮、接触器组成。如图1所示。闭合电源开关QS，按下起动按钮SB，接触器KM线圈得电，接触器常开主触头闭合，电动机得电运转；松开起动按钮SB，由于复位弹簧的作用，按钮复位，接触器KM线圈失电，接触器常开主触头断开，电动机停转，从而实现点动控制。 图1 图22、长动控制环节（自

24、锁控制环节）点动控制只能在按下按钮时使电动机转动，松开按钮就停止运行。为了实现电动机长期连续运行，需要加入自锁触头。当按下起动按钮SB2时，接触器KM线圈得电，常开主触头吸合，同时自锁触头闭合，这样即使松开起动按钮SB2，接触器的线圈仍然有电流通过，因此，电动机可连续运行。为了使自锁后的电动机可以停止运转，在控制电路中再串入一个停止按钮SB1即可。带自锁环节的控制电路如图2所示。3、保护环节为确保电动机正常运行，防止由于短路、过载、失压和欠压等事故造成的危害，在电动机的主电路和控制电路中必须具备各种保护装置。一般有短路保护、过载保护、失压保护和欠压保护等。短路保护利用熔断器来实现，过载保护利用

25、热继电器来实现。（本实验台带有短路保护，故电路中没有接入熔断器）。注意，由于熔断器和热继电器在电路中所起作用不同，所以，两者不能互相代替使用。失压保护是为了在电动机运行时由于外界原因突然断电又重新供电，在未加防范的情况下容易出现事故，为了确保断电后，在工作人员没有重新操作的情况下，电动机不能得电转动，因此，在控制电路中应有保护环节。在三相异步电动机控制电路中常用接触器实现失压和欠压保护。四、实训内容和步骤1、三相异步电动机的单方向点动控制。按图1接线，其中电动机采用星形接法。合上开关，按下按钮SB，观察电动机和交流接触器的动作情况，松开SB，电动机停止运转。2、电动机连续运转。主电路不变，控制

26、电路如图2接线，按下起动按钮SB2，电动机连续运转，按下停止按钮SB1，电动机停转。五、实训要求1、认真仔细连接电路并自检，确认无误后方可通电。2、连接电路时，要按照“先主后控、先串后并、上入下出、左进右出”的原则接线，做到心中有数。3、主、控制电路的导线要区分开颜色，以便于检查。4、实验所用电压为380V或220V的三相交流电，严禁带电操作，不可触及导电部件，尽可能单手操作，保证人身和设备的安全。六、思考题1、实验电路中的过载和失压保护是如何实现的？2、实验过程中出现的问题及产生问题的原因。4、电动机的正反转能否同时接通，为什么？七、技能训练考核评分标准评分标准项目内容评分标准配分扣分得分装

27、前检查1.电动机质量检查，每漏一处扣3分2.电器元件漏检或错检，每处扣2分15安装元件1.不按布置图安装，扣10分2.元件安装不牢固，每只扣2分3.安装元件时漏装螺钉，每只扣0.5分4.元件安装不整齐、不匀称、不合理，每只扣3分5.损坏元件，扣10分15布线1.不按电路图接线，扣15分2.布线不符合要求：主电路，每根扣2分；控制电路，每根扣1分3.接点松动、接点露铜过长、压绝缘层、反圈等，每处扣0.5分4.损伤导线绝缘或线芯，每根扣0.5分5.漏记线号不清楚、遗漏或误标，每处扣0.5分6.标记线号不清楚、遗漏或误标，每处扣0.5分30通电试车1.第一次试车不成功，扣10分2.第二次试车不成功，

28、扣20分3.第三次试车不成功，扣30分40安全文明生产违反安全、文明生产规程，扣540分定额时间90min按每超时5min扣5分计算备注除定额时间外，各项目的最高扣分不应超过配分数开始时间结束时间实际时间指导教师签名_ 日期_任务三 电动机的位置、自动往返、顺序和多地控制线路学习目标会正确识别、选用、安装、使用行程开关、时间继电器，熟悉它们的功能、基本结构、工作原理及型号意义，熟记它们的图形符号和文字符号；熟悉电动机位置控制、自动往返控制、顺序控制和多地控制线路的构成和工作原理；会安装与检修电动机位置控制、自动往返控制、顺序控制和多地控制线路。任务分析在生产过程中，一些生产机械运动部件的行程或

29、位置要受到限制，或者需要其运动部件在一定范围内自动往返循环等。如摇臂钻床、万能铣床、镗床等。此外在装有多台电动机的生产机械上，各电动机所起的作用不同，有时需要按一定的顺序起动或停止，才能保证操作过程的合理和工作的安全可靠。例如：万能铣床要求主轴起动后进给电动机才能起动；平面磨床的冷却泵要求砂轮电动机起动后才能起动。还有一些机械由于体积比较大，为了便于操作方便可以采用多地控制的方法。这些就要让我们会正确识别、选用、安装、使用行程开关，熟悉电动机位置控制、自动往返控制、顺序控制和多地控制线路的构成和工作原理。会安装与检修电动机位置控制、自动往返控制、顺序控制和多地控制线路。 知识链接一、顺序控制在

30、生产实际中，有些设备往往要求其上的多台电动机的起动与停止必须按一定的先后顺序进行，这种控制方式称为电动机的顺序控制。顺序控制可在主电路中实现，也可在控制电路中实现。主电路中实现顺序起动的电路如图6-7所示。图中电动机M1、M2分别由接触器KM1和KM2控制，但电动机M2的主电路接在接触器主触头的下方，这样就保证了起动时必须先起动M1电动机，只有当接触器主触头闭合，起动后才可起动电动机，实现了M1先起动M2后起动的控制。图6-7 主电路中实现两台电动机顺序起动的电路图顺序控制也可在控制电路中实现，图6-8为两台电动机顺序控制电路。图6-8（b）是顺序起动，两台电机同时停止电路。电路工作原理如下：先合上电源开关Q。KM1线圈通电并自锁KM2线圈通电并自锁电动机M2起动旋转按下SB2KM1常开辅助触头闭合按下SB4如果先按下SB4按钮，因KM1常开辅助触头断开，电动机M2不可能先起动，达到按顺序起动M1、M2的目的。图6-8两台电动机顺序控制电路图生产机械除按要求按顺序起动外，有时还要按一定顺序停止，如带式输送机，前面的第一台运输机先起动，再起动后面的第二台；停车时应先停第二台，再停第一台，这样才不会造成物料在传送带上的堆积和滞留。如图6-8（c）是顺序起动，逆序停止电路，为此在图6-8（c）基础上，将接触器KM2的常开辅助触头并接在停止按钮SB1的两端，这样，即使先按下SB1，由于