机械设备控制技术电子教案课件.ppt

1、机械设备控制技术机械设备控制技术绪绪 论论n机械设备控制技术主要涉及电气、数字控制技术和液压、气动控制技术。n机械设备控制技术课程的性质与任务n机械设备控制技术的发展概况机械设备控制技术的发展概况机电专业的一门主干课程电气、数字控制，液压、气压传动控制 手动控制 电气控制 液压气动控制 数字控制 简单 复杂 自动化 数字化第1章电气控制电路的基本环节 n各种机床控制电路是多种多样的，有的比较简单，有的就很复杂，但再复杂的电路都是由一些基本的简单环节组合而成。控制电路是由各种继电器、接触器、熔断器、按钮、行程开关等元件组成 常用低压电器的种类常用低压电器的种类：开关、主令电器、熔断器、接触器、继

2、电器等。n11常用低压电器电器常用低压电器电器 常用低压电器电器是根据外界信号（机械力、电动力和其他物理量）自动或手动接通和断开电路，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气元件或设备。电器一般由两个基本部分，即检测部分与执行部分组成。检测部分接收外界信号并进行物理量的转换、放大；执行部分则根据检测部分的输出执行相应的动作，从而接通或断开线路，实现控制的目的。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器 开关电器：是指低压电器中作为不频繁地手动接通和断开电路的开关，或作为机床电路中电源的引入开关。它包括刀开关、组合开关、自动开关等。刀开关结构简单，手动操作，常用低压控

3、制柜中作电源引入开关。主令电器：是用来闭合和分断控制电路以发出命令的电器。它也可以用于生产过程的程序控制。常用主令电器有控制按钮、行程开关等。1刀开关刀开关 刀开关又称刀闸开关，主要用于隔离电源和不频繁地接通和分断电路。其结构简单，是 应用相当广泛的一种手控电器。刀开关的选择原则是：在一般照明电路中，可选用额定电压为220V、额定电流不小于电路最大工作电流的双极刀开关；小容量电力拖动控制系统中，可选用额定电压为380V、额定电流不小于电动机额定电流3倍的三极刀开关。n2组合开关组合开关 组合开关又叫转换开关，是由多组结构相同的触点组件组合而成的控制电器。它和刀开关一样都属于手动控制电器。组合开

4、关由动触点、静触点、方形转轴、手柄、定位机构及外壳等主要部件组成。组合开关由于安装尺寸小，操作方便，被广泛地用作电源隔离开关（通常不带负载时操作）。有时也用作负荷开关，接通和断开小电流电路，例如直接起动冷却液泵电动机，控制机床照明等。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器3自动开关自动开关 自动开关又称断路器，它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及失压等进行保护。自动开关具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、动作值可调、分断能力高、兼顾多种保护功能、保护动作后不需要更换元件等优点。自动开关的结构为立体布置，外壳顶部突出红

5、色停止按钮和绿色接通按钮，通过储能弹簧连同杠杆机构实现开关的接通和分断；上、下分别装有电磁脱扣器和热脱扣器，用来检测 被控电路的电流；主触点系 统在操作机构的下面，由动 触点和静触点组成，用来接 通和分断大电流。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器 图1-5是自动开关原理及符号图，图中主触点串联在被控制的三相电路中，当按下接通按钮时，外力使锁扣克服压力弹簧的斥力，将固定在锁扣上的动触点与静触点闭合，并由锁扣锁住搭钩，使开关处于接通状态。当线路发生短路或严重过电流时，短路电流超过瞬时脱扣电流整定值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣

6、在压力弹簧的作用下，将主触点分断，切断电源。当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定的热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触点分断。欠压脱扣器的工作过程与电磁脱扣器恰恰相反。当线路电压正常时，欠压脱 扣器产生足够的吸力，克服拉力弹簧的作用将衔铁吸合，衔铁与杠杆脱离，锁扣与搭钩才得以锁住，主触点方能闭合。当线路 上电压全部消失或电压下 降到某一数值时，欠压脱 扣器吸力消失或减小，衔 铁被拉力弹簧拉开并撞击 杠杆，主电路电源被分断。同理，在无电源电压或电 压过低时，自动开关也不 能接通电源。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器

7、n选用自动开关时的一般原则：1）自动开关的额定电压不低于线路的额定电压。2）自动开关的额定电流应不小于负载电流。3）热脱扣器的整定电流应不小于负载额定电流。4）极限分断能力应不小于线路中最大短路电流。5）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的最大电流。保护电动机时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流为电动机起动电流的1.7倍。6）欠压脱扣器额定电压应等于线路额定电压。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器 4按钮、行程开关按钮、行程开关 按钮又称按钮开关，它被用来接通和断开控制电路，它是电气控制中最常用的一种主令电器。按照按钮的用途和触点的配置情况，可把按钮分为动合按钮、动断

8、按钮和复合按钮三种。按钮在停按后，一般能自动复位。按照按钮的用途和触点的配置情况，可把按钮分为动合按钮、动断按钮和复合按钮三种。按钮在停按后，一般能自动复位。复合按钮有两对触点，桥式动触点和上部两个静触点（1、2）组成一对动断触点，而和下部两个静触点（3、4）组成一对动合触点；停按后，在弹簧的作用下自动复位。复合按 钮如果只使用一对触点，即成为动合触点或动断触 点。按钮主要根据使用场合、触点数和颜色等因素选用。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器 行程开关又称限位开关，是用来反映运动部件的行程位置而发出命令以控制其运动方向和行程大小的主令电器。它的作用主要是限定运动部件的行程。行程开

9、关的种类很多，它的结构和符号如图1-7所示。行程开关的动作原理：当工作台边上的挡铁压到行程开关的滚轮上时，杠杆连同轴一起转动，并推动撞块移动，当撞块移动到一定位置时，便触动微动开关，先使其动断触点分断，再使其动合触点闭合，当滚轮上的挡铁移开以后，复位弹簧使触点复位。行程开关主要根据应用场合所需的触点数、触点的形式、操作方式进行选择，广泛应用于各类机床和起重机械设备上。1.1.1开关电器与主令电器开关电器与主令电器 1熔断器熔断器n熔断器又称保险丝，它是一种简单而有效的保护电器，主要用来保护电源免受短路的损害。熔断器串联在被保护的电路中，在正常情况下相当于一根导线，当发生短路或过载而使电路电流增

10、大时被熔断，切断电路，从而保护电路。n熔断器由熔体、熔断管（座）及导电部分组成，主要元件是熔体（熔丝或熔片）。常用的熔体材料有铅锑合金、铅锡合金、铜等，制成以后标以额定电流以便选用。常用的熔断器有瓷插式和螺旋式两种。n瓷插式熔断器结构简单，将瓷插件拔下即可更换熔体，比较方便。螺旋式的底座好像一个螺纹口灯座，瓷帽内装一个瓷管（熔断管），管内放置熔体。像装灯泡一样将瓷帽拧入底座，电路即接通。在瓷帽上间隔一层玻璃，可看到瓷管一端的色点，它附在熔体上，一旦熔体熔断，色点即消失，可便于检查。n在一般电路中，可根据电路的工作电流选择熔体。对于保护异步电动机的熔断器，因异步电动机的起动电流很大，为避免这一短

11、时的冲击电流使熔体熔断，所以要按异步电动机的额定电流的1.52.5倍来选择。这使得异步电动机电路上所装的熔断器，只在出现短路故障，电流远远超过额定值时才起保护作用，一般过载时不起作用。因此异步电动机的过载保护不能依靠熔断器，而应另外采取措施。1.1.2熔断器、接触器熔断器、接触器n熔断器的形状、结构和图形符号如图1-8所示。1.1.2熔断器、接触器熔断器、接触器 2接触器接触器n接触器是一种应用广泛的电磁式自动控制电器。它通过电磁力作用下的吸合和反向弹簧力作用下的释放，使触点闭合和分断，控制电路的接通和关断。用来频繁地接通或断开电压为500V以下的交直流主电路和大容量电动机的控制电路。接触器还

12、具有欠电压与零电压保护功能，是机械设备中电力拖动控制系统最重要的控制电器之一。n接触器可分为直流接触器和交流接触器两类按主触点极数不同，可分为单、双极，交流有三、四、五极三种。n接触器主要由电磁系统、触 点系统、灭弧装置和其他部 分组成。接触器分为直流和 交流两类，结构大致相同。1.1.2熔断器、接触器熔断器、接触器n交流接触器的组成、作用工作原理 （1）电磁系统n电磁系统由衔铁、铁心和励磁线圈组成，其中铁心与吸引线圈固定不动，衔铁可以移动。图1-10所示为常用的电磁系统结构图。n励磁线圈的作用是将电能转换为磁场能量。通入交流电的为交流励磁线圈；通入直流电的为直流励磁线圈。（2）触点系统n触点

13、系统包括三对主触点和四对辅助触点。三对主触点接在主电路中，起接通和断开主电路的作用，允许通过较大的电流；辅助触点接在控制电路中，只允许通过小电流，可完成一定的控制要求如自锁、互锁等。触点除有主、辅之分外，还可分成动合和动断两类。各种接触器的主触点都是常开的，辅助触点有动合和动断两种。接触器中动合和动断触点是联动的：当线圈 通电时，所有的动断触点先行分断，然后所有的动合触点跟着闭合；当线 圈断电时，在释放弹簧力作用下，所 有触点都恢复平常状态，其过程与上 述相反。1.1.2熔断器、接触器熔断器、接触器 （3）灭弧装置n接触器在分断大电流电路时，在主触点的动、静触点分开瞬间，将产生很强的电弧。为加

14、速电弧熄灭和防止相间电弧短路，通常接触器装有耐弧绝缘片构成的灭弧栅，额定电流较小的接触器大部分装的是陶瓷灭弧罩。它的作用是迅速切断触点分断时所产生的电弧，以避免触点烧毛或熔焊。（4）其他部分n其他部分包括释放弹簧、底座和接线柱等。（5）工作原理n当交流接触器励磁线圈通入交流电后，铁心和线圈产生电磁吸力，将衔铁吸合。一方面带动了动合主触点闭合，接通主电路；另一方面，带动动断辅助触点断开，接着动合辅助触点闭合。当励磁线圈断电或线圈外加电压太低时，在释放弹簧的作用下释放衔铁，动合主触点断开，切断主电路，动合辅助触点首先断开，接着动断辅助触点恢复闭合。接触器的符号如图1-11所示。（6）选用原则n交流

15、接触器的选用原则是：主触点的额定电流应 等于或大于电动机的额定电流；所用接触器线圈 的额定电压必须符合控制电源电压的要求；接触 器触点的种类和数量应满足主电路和控制电路的 要求。1.1.2熔断器、接触器熔断器、接触器n继电器是一种根据输入某种信号（电量或非电量）达到规定值时，继电器的触点便自动接通或断开所控制的电路，起到保护和控制电路作用的自动控制电器。n继电器种类繁多，按输入信号不同分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等；按工作原理不同分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、电动式继电器和电子式继电器等；按用途分为控制继电器和保护继电器。1电磁式继电器

16、电磁式继电器n电磁式继电器的结构和工作原理与接触器基本相同。由于继电器只是控制或保护小电流（一般在5A以下）的电路，因此它的体积小，动作灵敏，不需要灭弧装置，触点数量多。电磁式继电器的符号如图1-12所示。1.1.3继电器继电器 （1）电压继电器n电压继电器用来反映电路中电压变化的控制电器，将电压继电器的励磁线圈并联在被测电路中，对电路起过电压或欠电压保护作用。为保证电路的正常工作状态，要求励磁线圈匝数多，导线截面小，阻抗大。n电压继电器根据动作电压值不同，可分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。（2）电流继电器n电流继电器的励磁线圈串接在被测电路中，用来反映电路中电流变化的控制电器。

17、对电路起过电流或欠电流保护作用。为不影响电路的正常工作，要求励磁线圈匝数少，导线截面大，线圈阻抗小。n电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器。（3）中间继电器n中间继电器实质上是一种电压继电器，所不同的是触点对数较多，容量较大，起信号传递、放大和分路作用。它输入的是线圈的通电或断电信号，输出信号为触点的动作。n常用电磁式继电器产品有：JT系列和JL系列电压、电流继电器，JZ系列中间继电器等。电磁式继电器的选用主要考虑控制功能、负载的类型、触点数、触点形式及额定电流等。1.1.3继电器继电器 2时间继电器时间继电器n在电气控制系统中，从得到输入信号（线圈通电或断电）开始，经过一定延时后才输出信号

18、（触点的闭合或断开）的继电器，称为时间继电器。n时间继电器的种类常用的有电磁式、空气阻尼式、半导体式等。n时间继电器的图形符号和文字符号如图1-13所示。1.1.3继电器继电器n图1-14a为通电延时时间继电器的原理图。工作过程是：当吸引线圈1通电后，衔铁3克服复位弹簧4的阻力被铁心2吸合，活塞杆6在锥形弹簧的作用下向上移动，使其与活塞相连的橡皮膜10也向上移动，但受到进气孔进气速度的限制。这时橡皮膜下面形成一定的真空，使橡皮膜上、下的空气产生压力差，对活塞12的移动起阻碍作用，活塞及活塞杆将缓慢上移。随着空气由进气孔14进入气囊，经过一段时间，活塞才能完成全部行程而压动微动开关15触点动作。

19、从吸引线圈得电到微动开关15触点动作所用的时间为延时时间，延时时间可通过旋动节流孔螺钉13改变进气孔的大小来调节。n当线圈断电时，衔铁在复位弹簧的作用下，通过活塞杆压动活塞，打开单向阀（活塞上移关闭，活塞下移 打开），迅速排除橡皮膜下方 的空气，使活塞迅速下移，微 动开关15瞬时复位。微动开关 16是瞬时动作触点，无延时作 用。n图1-14b为断电延时时间继电 器，它实质上是通电延时时间 继电器的动、静铁心倒装的结 果，也就是通电延时型电磁系 统反转180，其结构和动作 原理与通电延时型很相似。1.1.3继电器继电器n3热继电器热继电器n热继电器是利用电流的热效应而使触点动作的保护电器。电动机

20、在实际运行中，常出现过负荷现象，若过负荷电流不大，时间较短，电动机绕组的温升不超过允许温升，这种现象是允许的。如果电动机长期过负荷，使电动机绕组的温升超过允许值，绕组将加速绝缘老化，缩短电动机使用寿命或烧毁电动机。过负荷保护的热元件需有一定时间的发热过程，热继电器不能瞬时动作，因此热继电器不适合作短路保护，只能作电动机的过负荷保护。n热继电器主要由加热元件、双金属片、触头 组成。双金属片是它的测量元件，受热后产 生线膨胀，由于双金属片的线膨胀系数不同，使得双金属片弯曲产生的机械力便带动触点 动作。n图1-15是热继电器的结构原理图。1.1.3继电器继电器n热继电器的工作原理n热元件3串接在电动

21、机定子绕组中，电动机绕组电流即为流过热元件的电流。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片2弯曲，但还不足以使继电器动作；当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片弯曲到推动导板4，并通过补偿双金属片5与推杆14将触头9和6分开，触头9和6为热继电器串于接触器线圈回路的常闭触头，断开后使接触器失电，接触器的常开触头断开电动机的电源以保护电动机。n调节旋钮11是一个偏心轮，它与支撑件12构成一个杠杆，转动偏心轮，改变它的半径即可改变补偿双金属片5与导板的接触距离，因而达到调节整定动作电流的目的。此外，靠调节复位螺钉8来改变常开触头7的位置，使

22、热继电器能工作在手动复位和自动复位两种工作状态。手动复位时，在故障排除后要按下按钮10才能使触头恢复与静触头6相接触的位置。n热继电器的发热元件和触点的图形符号和文字符号如图1-16所示。1.1.3继电器继电器 4速度继电器速度继电器n当转速达到规定值时就动作的继电器，称为速度继电器。它主要用于三相异步电动机反接制动控制。当反接制动的电动机转速下降到零时，它就自动切断电源。n图1-17所示为速度继电器的结构和符号。n它主要由定子，转子和触点系统等几部分组成。n速度继电器的工作原理：速度 继电器的轴与被控电动机的轴 相连接，而定子空套在转子上。当电动机的转速达到一定值时，由于速度继电器的转子转动

23、，其绕组切割磁场产生感应电动 势和电流，此电流和永久磁铁 的磁场作用产生转矩，定子柄 在该转矩的作用下使动断触点 断开，动合触点闭合。当电动 机转速下降到接近零时，转矩 减小，定子柄在弹簧力的作用 下恢复原位，触点复原。1.1.3继电器继电器n1低压电子电器简介低压电子电器简介n低压电子电器是指全部或部分由电子器件构成的电器。低压电子电器主要包括电子式电器与混合式电器两种。n电子式电器保持独立的电器外形，在功能上则与有触点电器相对应，输出形式可以是无触点的电平转换，也可以是有触点的触点通断，既可与电子电路构成无触点系统，也可以与有触点电器构成继电接触系统。例如，行程开关到接近开关，双金属片热继

24、电器及电磁式过流继电器到电子式过流、短路、断相、保护继电器等。n混合式电器是有触点与无触点相结合的电器。混合式电器的优点是集两者的优点，取长补短，相辅相成，它有三种不同的形式：一是采用触点电器为其出口元件的电子式电器，如晶闸管时间继电器等。二是采用电子式控制或保护信号发生机构的有触点电器，如半导体脱扣器的断路器；某些同步接触器则是采用电子式控制信号使接触器的触点在电流过零的时候断开，实现电路的无弧通断，为此，磁系统的失电时间应由具有选相延时功能的电子线路来控制。三是混合式接触器，在接触器的每一主触点上并联一个双向晶闸管，当开关接通时晶闸管的导通先于触点的闭合，分断时晶闸管的阻断后于触点的断开，

25、二者取长补短，实现了由触点电器的无弧通断。1.1.4低压电子电器低压电子电器n2低压电子电器特点低压电子电器特点n低压电子电器具有以下优点 1）开关速度高。以大功率开关来说，晶闸管的开通时间不大于10微秒，关断时间不大于3微秒。对于小功率晶闸管开关，这个时间为数毫微秒，比有触点电器的固有动作时间（数毫秒至数十毫秒）小得多。在实际工作中常需要这种高速的开关电器，如计算机备用电源的切换开关等。2）操作频率高。晶闸管的操作频率可达到100次min以上。3）寿命长。只要在规定的电压和电流极限以内，半导体开关的寿命很长。4）可在恶劣的环境下工作。可在有机械振动、多粉尘或有危害性气体的恶劣环境下工作。5）

26、控制功率小。采用场效应管或MOS元件作为输入极，信号源几乎不消耗电功率。6）多功能。在完成开关作用的同时还能提供诸如电动机的软启动、调速和再生制动功能。总之，随着电器技术的发展，各种新型及引进电器不断出现。为优化系统，提高系统可靠性，应尽量选用新型电子电器元件。1.1.4低压电子电器低压电子电器n电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电接触器控制方式，又称电气控制。n电气控制线路是把各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件，用导线按一定方式连接起来组成的控制线路。1电气控制系统图电气控制系统图n电气控制系统图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气制图应根据国家标准，

27、用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制。n电气控制线路的表示方法有：电气原理图、电器布置图和电气设备安装接线图等。2电气控制图中的图形符号和文字符号电气控制图中的图形符号和文字符号n电气控制系统图中，电器元件的图形符号和文字符号必须有统一的标准。国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备国家标准：GBT47282000电气图用图形符号及GB69881997电气制图和GB71591987电气技术中的文字符号制定通则。国家规定从2001年1月1日起，电气控制系统图中的文字符和图形符号必须符合最新的国家标准。电气图中常用图形符号和文字符号见附录1。3电气原理图电气原理

28、图n电气原理图表示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。电气原理图的目的是便于阅读和分析控制线路。电气原理图应依据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。1.2电气控制线路的基本环节电气控制线路的基本环节1.2电气控制线路的基本环节电气控制线路的基本环节n（1）绘制电气原理图时应遵循的原则 1）电气控制线路分为主电路和控制电路，主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件，一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热

29、元件和电动机等组成。辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小，辅助电 路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控 制电路是由按钮、接触器和继 电器的线圈及辅助触点、热继 电器触点、保护电器触点等组 成。主电路用粗线画出，控制 电路用细线画出。一般主电路 画在左侧，控制电路画在右侧。2）电气控制线路中，同一电器的各导电部件（如线圈和触点）常常不画在一起，但要用同一文字表示。为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KM1、KM2文字符号区别。3）电气控制线路中的全部触点都按“常态”

30、绘出。“常态”是指接触器、继电器等线圈未通电时的触点状态；按钮、行程开关没有受到外力时的触点状态；多位置主令电器的手柄置于“零位”时的各触点状态。4）电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90，但文字符号不可倒置。n（2）图面区域的划分 图纸上方的1、2、3、数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分 析，从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。图区编号下方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工

31、作原理。图区编号在简单电路中也可省略。1.2电气控制线路的基本环节电气控制线路的基本环节n4电器元件布置图电器元件布置图 电器元件布置图中绘出机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，为机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。电器元件布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图上，或将控制柜、操作台的电器元件布置图分别绘出。绘制布置图时机械设备轮廓用双点画线画出，所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘出其简单的外形轮廓。n5电器安装接线图电器安装接线图 接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维护和故障处理，它表示在设备电控系统各单元和各元器件间 的接线关系，并标注出所需

32、数 据，如接线端子号、连接导线 参数等。实际应用中通常与电 路图和位置图一起使用。图1-19是根据图1-18机床电路图绘 制的接线图。1.2电气控制线路的基本环节电气控制线路的基本环节n1点动控制点动控制 是指按下按钮，电动机就得电运行；松开按钮，电动机就失电停转。这种控制方法常用于电动葫芦的起重电动机控制和车床的快速移动电动机控制。由图1-20a可看出，点动控制线路是由三相刀开关Q、熔断器FU、起动按钮SB、接触器KM、电动机M组成。其中三相刀开关Q是电源开关，熔断器FU作短路保护用，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触点控制电动机M的起动与停止。n线路的工作原理如下：1

33、）合上电源开关SBQ。2）按下按钮SB，使接触器线圈KM得电，接触器KM的三对动合触点KM闭合，电动机M通电起动 运转。3）松开按钮SB，接触器KM线 圈失电，接触器的主触点KM断 开，电动机M断电停转。图1-20a点动接线示意图是用近 似实物接线图的画法表示的，看 起来比较直观，初学者易学易懂，但画起来却很麻烦，特别是对一 些比较复杂的控制线路，由于所 用电器较多，画成接线示意图的 形式反而使人难懂，很不实用。因此，通常都画成如图1-20b所示 的电气原理图。1.3.1电动机单向运转控制电路电动机单向运转控制电路1.3.1电动机单向运转控制电路电动机单向运转控制电路n2连续控制连续控制 如图

34、1-21所示连续控制线路。n连续控制线路的原理：1）合上电源开关Q。2）按下起动按钮SB2KM因线圈通电而吸合KM动合辅助触点闭合（自锁），KM主触点闭合电动机M运转。这时即使松开SB2，接触器KM线圈仍能通过与SB2并联 的触点（已处于闭合状态）得电，让电动机M保持工作 状态。当起动按钮松开后，控制电路仍能保持接通的线路，叫作具有自锁的控制线路。与起动按钮SB2并联的 KM动合辅助触点叫作自锁触点。3）按下停止按钮SB1KM线圈断电KM动合辅助 触点断开，KM主触点断开电动机M停转。n在图1-21的控制线路中有以下几项保护功能：1）欠压保护。电动机运行时，当电源电压下降，电动机的电流就会上升

35、，电压下降越严重，电流上升得就越高，这样就会烧坏电动机。在具有自锁的控制线路中，当电动机运转时，若电源电压降低（一般在工作电压的85以下）时，接触器的磁通则变得很弱，电磁铁吸力不足，衔铁在反力弹簧的作用下释放，自锁触点断开，失去自锁，同时主触点也断开，电动机停转，得到了保护。2）失压保护。电动机运行时，遇到电源临时停电，在恢复供电时，如果未加防范措施而让电动机自行起动，很容易造成设备及人身事故。采用了自锁控制线路后，由于自锁触点和主触点在停电时已一起断开，这样控制电路和主电路都不会自行接通。在恢复供电时，如果没有按下起动按钮SB2，电动机就不会自行起动。这种在突然断电时能自动切断电动机电源的保

36、护为失压（或零压）保护。3）短路保护。FU1对主电路进行短路保护，FU2对控制电路进行短路保护。当电路发生短路时，熔断器断开，从而保护线路。4）过载保护。电动机在运行中，如发生过载、断相或频繁起动都可能使电动机的电流超过额定值，但这时的电流又不足以使熔断器熔断。如果长期这样运行，将会引起电动机过热，绝缘损坏，造成电动机的使用寿命缩短，严重时会烧坏电动机。在图1-21的控制线路中，安装了热继电器FR，当电动机长期过载运行时，热继电器动作，串联在控制电路中的动断触点断开，切断控制线路，接触器KM的线圈断开，主触点断开，电动机M便停转。1.3.1电动机单向运转控制电路电动机单向运转控制电路n3点动、

37、连续控制点动、连续控制n在实际工作中，经常要求控制线路既能点动控制又能连续控制。图1-22为点动与连续控制线路，当按下复合按钮SB3时，其动断触点断开，防止自锁；其动合触点闭合，KM线圈得电，电动机M起动运转。当松开SB3，其动合触点先复位（断开），动断触点后复位（闭合），这样确保KM线圈失电，电动机M停转，因此，SB3为点动控制按钮。当按下SB2时，为连续运行，其原理与图2-21相同。点动控制和连续控制的区别是控制线路能否自锁。1.3.1电动机单向运转控制电路电动机单向运转控制电路 4多地控制多地控制 有些机械设备，特别是大型机械设备，为了操作方便，常常需要在两个地点进行同样的操作。图1-2

38、3为两地控制线路，其中SB11、SB12为安装在甲地的起动按钮和停止按钮；SB21和SB22是安装在乙地的起动和停止按钮。n线路的特点是：两地的起动按钮SB11，和SB21要并联在一起；停止按钮SB12和SB22要串联在一起。这样可以在甲、乙两地分别起、停同一台电动机，方便操作。对三地或多地控制，只要把各地的起动按钮并联在一起，停止按钮串联在一起，就可实现。1.3.1电动机单向运转控制电路电动机单向运转控制电路 5顺序控制顺序控制n在机械设备中，有时需要按一定的顺序对多台电动机进行起、停操作，称为电动机的顺序控制。n图1-24为两台电动机M1和M2的顺序控制线路。n图1-24a为主电路。采用图

39、1-24b控制线路的特点是M1起动后M2才能起动，M1和M2同时停止。在控制线路中，将接触器KM1的动合触点串入接触器KM2的线圈电路中，这就保证了只有KM1线圈接通，M1起动后，M2才能起动。当按下SB2，接触器KM1线圈得电，M1起动，同时串联在KM2线圈电路中KM1的动合触点闭合，KM2线圈电路才有可能接通。这时再按下SB3，KM2得电，M2才起动。当M1和M2在运行时，按下停止按钮SB1，电动机M1和电动机M2同时断电停转。n图1-24c的控制线路，其特点是：按下SB2，M1起动后，再按SB4，M2才能起动，M1和M2可单独停止。n图1-24c的控制线路与图1-24b控制线 路相比，主

40、要区别在于KM2的自锁触 点包括了KM1联锁触点，当KM2因线 圈得电吸合，KM2的自锁触点自锁后，KM1对KM2失去了控制作用，SB1和 SB3可以单独使KM1或KM2线圈断电，使电动机M1或电动机M2单独停转。1.3.1电动机单向运转控制电路电动机单向运转控制电路 1.接触器联锁正反转控制接触器联锁正反转控制n图1-25a、b所示的接触器联锁正反转控制线路，采用了两个接触器KM1和KM2，分别控制电动机的正转和反转。从图1-25a主电路可以看出，这两个接触器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，所以能改变电动机的转向。相应地它有两

41、条控制电路：由按钮SB2和线圈KM1等组成正转控制电路；由按钮SB3和线圈KM2等组成反转控制电路。n从控制电路上看，主触点KM1和KM2决不允许同时闭合，否则将造成电源两相短路。为了保证只有一个接触器得电和动作，在KM1控制电路中串接了KM2的动断辅助触点，在KM2控制电路中也串接了KM1的动断辅助触点。n当接触器KM1得电动作时，因动断辅助触点KM1分断，使接触器KM2不能得电。同样，当 接触器KM2得电动作时，因动断辅助触点KM2分断，使接触器KM1不能得电。只有接触器KM1失电 复位后，接触器KM2才有条件得电；同样，在接触器KM2失电复位后，接 触器KM1才有条件得电。这种相互制 约

42、的作用称为联锁（或互锁），所用 的动断辅助触点称为联锁触点（或互 锁触点），因联锁的双方为接触器，故这种控制方式称为接触器联锁。1.3.2三相异步电动机的正反转控制电路三相异步电动机的正反转控制电路n接触器联锁正反转控制线路动作原理如下：1）合上开关Q。2）按压SB2KM1线圈得电KM1主触点闭合，KM1自锁触点闭合、联锁触点断开（切断反转控制电路）电动机正转起动。3）按压SB1KM1线圈断电KM1主触点断开，KM1自锁触点断开、联锁触点闭合（为接通反转控制电路做好准备）电动机停转。4）按压SB3KM2线圈获电KM2主触点闭合，KM2自锁触点闭合、联锁触点断开（切断正转控制电路，使KM1线圈不

43、能获电）电动机反转起动。n接触器联锁的优点是安全可靠。如果发生一个接触器主触点烧焊的故障，因它的联锁触点不能恢复闭合，另一个接触器不可能得电而动作，从而避免了电源短路的事故。它的缺点是：要改变电动机的转向，必须先按停止按钮，再按反转起动按钮，这样虽然对保护电动机有利，但操作不够方便。1.3.2三相异步电动机的正反转控制电路三相异步电动机的正反转控制电路 2.双重联锁的正反转控制双重联锁的正反转控制n如果增设按钮联锁，就可克服上述操作不便的缺点。图1-25c为双重联锁正反转控制线路，它改用复合按钮SB2、SB3，将正转起动按钮SB2的动断触点串接在反转控制电路中，同样将反转起动按钮SB3的动断触

44、点串接在正转控制电路中，图中虚线相连的为同一按钮的另外一对动合触点。这样便可以保证正反转两条控制电路不会同时被接通。n双重联锁的正反转控制线路动作原理如下：1）合上开关Q。2）按下SB2，其动断触点先行切断KM2反转控制电路，电动机停转；紧跟着其动合触点闭合，接通正转控制电路，使接触器KM1得电动作，电动机正转。3）按下SB3，其动断触点先行切断KM1正转控制电路，电动机停转；紧跟着接通反转控制电路，使电动机反转。这样，要改变电动机的转向，只要按一下相应的按钮即可。n这种线路兼有接触器联锁和按钮联锁的优点，操作方便、安全可靠，且反转迅速，在机床设备中应用广泛。1.3.2三相异步电动机的正反转控

45、制电路三相异步电动机的正反转控制电路n3.自动往返控制线路自动往返控制线路n图1-26所示为自动往返控制线路，SQ1和SQ2行程开关，被用来实现工作台的自动往返，SQ3和SQ4行程开关被用来作两端的极限位置保护。在工作台边上装有挡铁，挡铁1只能和SQ1、SQ3碰撞，挡铁2只能和SQ2、SQ4碰撞。挡铁碰上行程开关后，工作台能停止并换向，这样就使工作台作往复运动。往返行程可通过移动挡铁在工作台上的位 置来调节，挡铁间的距离增大，行程就长，反之行程就短。n由上述控制情况可以看出，工作台每经过 一个自动往复循环，电动机要进行两次反 转制动过程，将出现较大的电流和机械冲 击。因此，这种线路只适用于电动

46、机容量 较小，循环周期较长，电动机转轴具有足 够刚性的拖动系统中。另外，在选择接触 器容量时应比一般情况下选择的容量大一 些。1.3.2三相异步电动机的正反转控制电路三相异步电动机的正反转控制电路n1星形星形三角形（三角形（Y）降压起动）降压起动n星形三角形降压起动用于定子绕组在正常运行时接为三角形的电动机。电动机在正常运行时，绕组接成三角形；在电动机起动时，定子绕组首先接成星形，至起动即将完成时再换接成三角形直到稳定运行。n1）手动控制线路。图1-27所示为手动切换的Y降压起动线路。其工作原理是：合上电源开关Q，按下SB1，KM线圈得电并自锁，同时KMY线圈得电，电动机M在星形接法下起动。当

47、电动机的转速接近额定转速时，按下SB2，首先断开接触器KMY的电路，KMY线圈断电，KMY的主触点断开，电动机 暂时失电；接着SB2的动合触点闭合，使KM 得电并自锁，电动机M按三角形接法运行，这种起动需按两次按钮来实现。n从主电路可以看出，KMY和KM不能同时得 电，否则会引起相间短路。为此线路中设置了 电气互锁。在控制线路中，将KMY动断触点串 联在KM线圈电路中，而将KM动断触点串 联在KMY线圈电路中。SB3为电动机的停止按 钮。1.3.3三相异步电动机降压起动控制电路三相异步电动机降压起动控制电路 2）时间继电器自动切换控制线路。图1-28为时间继电器自动切换的Y降压起动线路，它由三

48、个接触器、一个热继电器、一个通电延时型时间继电器和两个按钮组成。其工作原理是：合上电源开关Q，按下SB1，KM线圈得电并自锁，同时KMY线圈与时间继电器KT线圈得电，电动机M在星形接法下起动。当时间继电器KT延时时间到，其动断触点断开，KMY线圈断电，延时动合触点闭合，使KM得电并自锁，电动机M按三角形接法运行。n三相异步电动机采用Y降压起动时，定子绕组在星形连接状态下起动电压为三角形连接起动电压的，起动转矩为三角形连接起动转 矩的13，起动电流也为三角形连接起动电流的 13。与其他降压起动相比，Y降压起动投 资少、线路简单，但起动转矩小。这种起动方法，只能适用于空载或轻载状态下起动，同时，这

49、种 降压起动方法，只能用于正常运转时定子绕组为 三角形接法的异步电动机的起动。1.3.3三相异步电动机降压起动控制电路三相异步电动机降压起动控制电路 2.定子绕组串电阻降压起动定子绕组串电阻降压起动n图1-29是定子绕组串电阻的控制线路。n图1-29a为主电路。图1-29b是手动控制电路，其工作原理为：合上电源开关Q，按下SBI，接触器KM1得电并自锁，KM1的主触点闭合，电动机M串入电阻R减压起动。当电动机的转速接近额定转速时，再按下SB2，接触器KM2得电并自锁，KM2的主触点闭合将起动电阻短接（切除），电动机M在全压下运行。n图1-29c是时间继电器自动控制 电路，其工作原理为：合上电

50、源开关Q，按下SB1，KM1线圈 得电并自锁，KM1的主触点闭合，电动机串入电阻R起动，同时时 间继电器线圈KT得电并开始计时。当时间继电器KT延时时间到，其 动合触点闭合，接触器KM2线圈 得电并自锁，其主触点将串联电 阻R短接（切除），电动机全压 运行。时间继电器的延时时间应 由电动机的起动时间确定。1.3.3三相异步电动机降压起动控制电路三相异步电动机降压起动控制电路 3.自耦变压器降压起动控制线路自耦变压器降压起动控制线路n自耦变压器降压起动是利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的电压，达到限制起动电流的目的。电动机起动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压。起动结束后，甩开自耦变压