null电气控制及PLC 电气控制及PLC 第二章 继电器-接触器控制电路
基本环节
null目的：
学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机起、停，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；变极调速。绕线式异步电动机的控制电路；电液控制技术；直流电动机基本控制电路。
要求：
领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。null
目录
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第一节 电路图的基本概念及绘制
第二节 直接起动与正反转控制电路
第三节 三相交流电动机降压起动控制电路
第四节 三相交流异步机制动控制电路
第五节 有级变速控制电路
第六节 电液组合控制电路
第七节 其它环节第一节 电路图的基本概念及绘制第一节 电路图的基本概念及绘制 用以描述电气控制设备电气原理及安装、调试用的工艺性图纸，主要包括电气原理图、电气安装位置图、电气安装接线图和电气安装互连图等。
一、 电气线路图
二、 电气控制系统图纸绘制原则
三、 电气原理图的读图方法
一、 电气线路图一、 电气线路图电气线路图：
电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理的图纸，分为电气原理图、电气安装接线图、电气柜内元件布置图、电气互连图等。
电气原理图的分类：
主：强电流通过部分
辅：控制、照明、指示
电气原理图的绘制规则：
主：粗实线
辅：细实线
电气符号画法：
一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。
图中电器元件的状态为常态（未压动、未通电……）二、电气控制系统图纸绘制原则二、电气控制系统图纸绘制原则1、电气原理图--说明控制线路的工作原理，用图形符号、文字符号、项目代号表示电路功能和电气元件连接关系的图。
1）电气控制线路原理图按国家标准规定的图形符号、文字符号和回路标号绘制。
2）原理图中各元件有关动作部件为"原始状态"，触点符号一般画成：左开右闭，下开上闭。
3）主回路、控制回路和信号回路应分开绘制。
主回路：电源线绘制成水平线，电机控制线路垂直于电源线。（用粗实线）
控制回路：垂直地画在两条电源线之间，耗能元件（线圈、信号灯……）应直接连接在地线上，控制触点连接在电源火线与耗能元件之间。（用细实线）
4）原理图上应尽可能减少线号，避免线路交叉。电路应按动作顺序和信号流向，自上而下、自左往右的原则排列线路、元件，同一元件的各触点、线圈的文字符号应相同。
5）为便于检索线路，将原理图分成若干个图区，图区的编号在图的下部，为标明每个区电路的功能，在图的顶部设一用途栏，文字表示其功能。null6）原理图中应标出以下参数：
①各个电源电路的电压、极性、频率、相数
②某些元件的特性
③不常用电器的操作方式和功能
④标明主要回路中导线规格
7）线路中的交接点，需要测试和拆接外部引出线的端子，应该用"空心圆o"表示；电路的连接点用"实心圆·"表示。
8）机械操作电器的表示方法：
①对非电气控制和人工操作的电路，必须在电气图上用相应的图形符号表示其操作方法和工作状态。
②同一操作件动作的所有触点应用机械连杆符号表示其动作关系。
③各个触点的运动方向和状态，必须与操作件的动作方向和状态一致。
9）电气控制线路中的全部电机、电气元件的型号、文字符号、数量、额定技术数据均应填写在元件明细表内。null2、电气接线图--表示电机及各电气设备的相对安装位置，相互间实际接线情况与接线要求的图。
1） 按控制系统的复杂程度，可将接线图分为总体接线图、部件接线图、组件或插件接线图等。
2） 各元件图形符号、文字符号、线号均应与电气原理图一致。
3） 应清楚表示出各电器的相对位置和它们之间的电气连接。（同一电器的各部分应画在一起，用虚线框起来）
4） 不在同一部位的各电器之间的连接导线，必须通过接线端子进行。
5） 成束的电线可用一根实线表示，标明导线的线号和去向。
6） 电气接线图应标明导线的种类和标称截面、数量、颜色、线号，以及所套管子的型号规格。null3、电气柜内元件布置图--反映电柜内电气元件的型号及技术参数、安装要求、接线要求的图
4、电气互连图--表明电气设备各单元之间的连接关系。
国家标准：
电气制图 GB6988.1-86~GB6988.7-86
电气图用图形符号 GB4728.1-85~GB4728.13-85
电气图用文字符号 GB7159 -87
电气技术项目代号 GB5094 -85
电气系统说明用简图 GB7356 -87三、电气原理的读图方法三、电气原理的读图方法1、查线读图法（常用方法）：
按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。
2、逻辑代数法
用逻辑代数描述控制电路的工作关系。第二节 直接起动与正反转控制电路第二节 直接起动与正反转控制电路 本节主要描述小型电动机的全压起动及其主要控制环节。
一、 直接起动
二、 正反转控制电路一、直接起动一、直接起动手动控制操作方法：
手动合上QS，电动机M工作；手动切断QS，电动机M停止工作。
电路保护
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
：
FU——短路保护
电路优点：控制方法简单、经济、实用。
电路缺点：保护不完善，操作不方便
自动起停控制自动起停控制主电路：
三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。
控制电路：
用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。
起动过程分析：
KM自锁触点，是指与SB1并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB1闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定。
停止按钮SB2，用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作。起停控制电路的保护分析起停控制电路的保护分析过载保护：
热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KM线圈断电，使电动机M停止工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可以重新工作。
短路保护：
熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短路保护。
零压保护：
电路失电复上电，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动。二、正反转控制电路二、正反转控制电路正反转实现的方法：改变电源相序（两根火线对调）。
1、正反转基本控制电路：
主电路：
KM1主触点接通正相序电源—M正转。
KM2主触点接通反相序电源—M反转。
控制电路：
SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。
KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。按钮联锁功能按钮联锁功能 前页图的电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。
上图使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。
工作台自动循环控制工作台自动循环控制工作台移动机构示意
在工作台的移动机构和固定部件上分别装置的行程开关和档铁（压动行程开关用），当移行机构运动到某一固定位置时，压动行程开关，取代人手接动按钮的功能，实现自动循环控制。
右图SQ1用于正转控制，SQ2用于反转控制，SQ3、SQ4的常闭触点用于极限位置的保护。
改变要求见备注->综合综合 电气原理图中电器元件各部分符号与实际位置无关，可根据原理，将电气符号画在任何需要的电路位置。 第三节 三相交流异步电动机
降压起动控制电路第三节 三相交流异步电动机
降压起动控制电路用途：三相交流异步电动机的降压起动，用于大容量三相交流异步电动机空载和轻载起动时减小起动电流。
降压启动控制电路：
一、 Y-△降压起动控制电路
二、定子串电阻降压起动控制电路
三、自耦补偿降压起动控制电路
要求：
熟记Y-△、定子串电阻降压起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦补偿起动电路工作原理的分析方法一、Y-△ 降压起动 一、Y-△ 降压起动 ① 降压原理：
起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时△连接。Y-△降压起动控制电路 Y-△降压起动控制电路 ② 主电路分析：KM1、KM3——Y起动，KM1、KM2——△运行。
讨论：KM1、KM2、KM3容量关系。
③ Y-△ 降压起动过程分析：
按下起动按钮SB2—>KM1线圈通电自锁
—>KM3线圈通电--M作Y接起动；
—>KT线圈通电延时—>KM3线圈断电－>KM2线圈通电自锁--M作△接行。
—>KT线圈断电复位。
二、定子串电阻降压起动二、定子串电阻降压起动每相绕组端电压U=IR，如R=R1+R2，R1为所串电阻，R2为每相绕组电阻，增加R1，U一定，则减少电流，从而每相绕组力矩减小，降压起动，起动后，移除电阻（R被短接），电机全压运行。
特点：不受电动机定子绕组接线形式限制，但能耗大。 null图a存在问题：
1.电动机正常运行时，线路中除了KM2得电外，KM1、KT1也始终得电，影响电气元件寿命，也增加电路的故障点。
2.当KM1线圈断线时，经过一段时间延时，电机发生全压起动。三、自耦补偿起动 三、自耦补偿起动 ① 降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。
② 主电路：起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1主触点断开，自耦变压器被切除。
讨论： KM2与KM1的控制要求； KM1主触点的容量。
③ 控制电路：起动过程分析
按动SB2－>KM1线圈通电自锁－>电动机M自耦补偿起动；
－>KT线圈通电延时-->KA线圈通电自锁－>KM1、KT线圈断电-->KM2线圈通电－>电动机M全压运行。第四节 三相交流异步机制动控制电路第四节 三相交流异步机制动控制电路主要内容：
机械抱闸制动，能耗制动，反接制动。
要求：
了解各种制动方法的实现电路，以及能耗制动限流电阻的计算原则，掌握能耗和反接制动电路的原理分析。
机械制动
1、常用方法：
电动抱闸制动 、电磁离合器制动 （多用于断电制动）。机械制动机械制动2、制动原理：
断电电磁抱闸制动方式：
电磁抱闸的电磁线圈通电时，电磁力克服弹簧的作用，闸瓦松开，电动机可以运转。
电磁离合器制动方式（结构）
电磁离合器的电磁线圈通电，动、静摩擦片分离，无制动作用，电磁线圈断电，在弹簧力的作用下动、静摩擦片间产生足够大的摩擦力而制动。
3、控制电路分析
启动时，接触器KM线圈通电时，其主触点接通电动机定子绕组三相电源的同时，电磁线圈YB通电，抱闸（动摩擦片）松开，电动机转动。
停止时，接触器KM线圈断电—>电动机M断电—>电磁铁线圈YB失电—>实现抱闸或电磁制动。
电气制动电气制动 用途：电气制动多用于电动机的快速停车。常用：能耗制动和反接制动。
一、能耗制动
①制动原理：制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直流电流。
②限流电阻的计算：电路设计时，根据IZ=（1.5～4）IN的原则，选取直流电流电压等级，以及限流电阻的功率和阻值。
③主电路：直流电源的获取方法，交流电源（降压）经整流（半波、全波、桥式）。
图主电路中接触器KM1的主触点闭合时，电动机M作电动工作。
接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。④控制电路（按时间原则控制） ④控制电路（按时间原则控制） 起动：
按动起动按钮SB2→KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。
制动：
按动停车按钮SB1→KM1线圈断电复位→KM2线圈通电自锁→电动机M定子绕组切除交流电源，通入直流电源能耗制动。
SB1→KT线圈通电延时→KM2线圈断电复位→KT线圈断电复位。null二、反接制动
①工作原理：
反相序电源制动，转速接近零时，切除反相序电源。
②主电路：
KM1电动运行；KM2通入反相序电源，反接制动。
Ｒ限制反接制动电流。
③控制电路 （速度控制原则）
起动：接动启动按钮SB2→KM1通电自锁→电动机M通入正相序电源转动。
停止：按动停车按钮SB1→KM1线圈断电复位→KM2线圈通电自锁，实现反接制动，转速n接近零时，速度继电器KS常开触点打开→KM2线圈断电，反接制动结束。习题习题1、按速度控制原则设计低压直流供电的能耗制动控制电路。
2、设计电路满足：
①降压启动
②可逆运行
③反接制动null第五节 有级变速控制电路第五节 有级变速控制电路一、双速电机（鼠笼式三相交流异步电动机）
１、双速电机的变极方法
U1V1W1端接电源， U2V2W2开路，电动机为△接法（低速）
U1V1W1端短接，U2V2W2端接电源为YY接法（高速）
注意，变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。双速电机双速电机2、主电路 ： KM1主触点构成△接的低速接法。
KM2、KM3用于将U1V1W1端短接，并在U２V２W２端通入三相交流电源，构成YY接的高速接法。
3、控制电路
图a电路中，按钮SB1实现低速起动和运行。按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁，用于实现YY变速起动和运行。
图b 电路在高速运行时，先低速起动，后高速（YY）运行，以减少启动电流。双速电机控制电路图B分析双速电机控制电路图B分析选择开关SA合向高速→时间继电器KT线圈通电延时→KM1线圈通电，电动机M作低速启动。 KT延时时间到→KM1线圈断电复位→KM2、KM3线圈通电→电动机M作YY接法高速运行。
选择开关SA合向低速→KM1线圈通电，电动机M作低速转动。
选择开关SA合向0位时，电动机停止运行。第六节 电液组合控制电路第六节 电液组合控制电路重点：液压系统的基础，电液控制的方法
难点：液压部件的认识
要求：了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要求，会简单设计液压控制电路。1、液压系统基础1、液压系统基础①控制部件：
电磁阀（YV）：二位二通液压电磁换向阀；三位五通电磁换向阀；
YA：电磁线圈（直流）
溢流阀（压力阀）；调速阀（节流阀）；单向阀
②动力部件：液压泵及电动机
③执行部件：液压缸（活塞），液压马达
④辅助装置：油箱，油管，过滤器2、液压动力滑台2、液压动力滑台①液压系统工作原理： 滑台进给工步图
快进：YA1，YA3通电
工进：YA1通电
停止：YA1维通，溢流阀工作
快退：YA2通电②控制电路分析②控制电路分析选择开关SA合向自动工作位置的自动循环过程：
按动SB1→KA1线圈通电自锁→YA1、YA3线圈通电，滑台快进；至压下SQ2→KA2线圈通电自锁→YA3线圈断电，滑台工进；压下SQ3→滑台逗留；KT线圈通电延时→KA3线圈通电自锁→YA1，KA2线圈断电→YA2线圈通电，滑台快退；压下SQ1→KA3线圈断电→YA2线圈断电，滑台在原位停止。循环过程结束。
手动操作：
SB2用于工作台手动退回。
SA在手动位置时，SB1用于工作台手动进给。第七节 其它环节第七节 其它环节1、点动（在长动基础上的点动）
用途：适用于电动机短时间调整的操作。
① 按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。
② 转换开关控制：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。
③ 中间继电器KA控制：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。
多地控制多地控制 定义：
多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置，故称多地控制。
特点：
起动按钮的常开触点并联，停止按钮的常闭触点串联。
操作：
无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操作任意一个停止按钮都可以打断自锁电路，使电动机停止运行。多条件控制多条件控制电路用途：
多条件启动控制和多条件停止控制电路，适用于电路的多条件保护。
电路特点：
按钮或开关的常开触点串联，常闭触点并联。多个条件都满足（动作）后，才可以起动或停止。顺序控制顺序控制 用途：
用于实现机械设备依次动作的控制要求。
① 主电路顺序控制：
KM2串在KM1触点下，故只有M1工作后M2才有可能工作。
顺序控制顺序控制② 控制电路的顺序控制：
a）KM1的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。
b）单独用一个KM1的辅助常开触点作顺序控制触点。
c）M1—>M2的顺序起动、M2－>M1的顺序停止控制。
顺序停止控制分析：KM2线圈断电，SB1常闭点并联的KM2辅助常开触点断开后，SB1才能起停止控制作用，所以，停止顺序为M2－>M1。综合综合基本电路的结构特点：
1.自锁——接触器常开触点与按钮常开触点相并联。
2.互锁——两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。
3.点动——无自锁环节。
4.多地——按钮的常开触点并联、常闭触点串联。
5.多条件——按钮的常开触点串联、常闭触点并联。图2.2.1 手动起-停控制电路图2.2.1 手动起-停控制电路图2.2.2 自动起-停控制电路图2.2.2 自动起-停控制电路图2.2.3 正、反转控制电路图2.2.3 正、反转控制电路图2.2.4 按钮联锁正、反转控制电路图2.2.4 按钮联锁正、反转控制电路图2.2.5工作台往复运动示意图图2.2.5工作台往复运动示意图图2.2.6 工作台自动循环控制电路图2.2.6 工作台自动循环控制电路图2.2.7 点动控制电路图2.2.7 点动控制电路图2.2.8 两地控制电路图2.2.8 两地控制电路图2.2.9 多条件控制电路图2.2.9 多条件控制电路图2.2.10 主电路顺序控制电路图2.2.10 主电路顺序控制电路图2.2.11 控制电路的顺序控制图2.2.11 控制电路的顺序控制图2.3.1 定子绕组Y形和△形接线图图2.3.1 定子绕组Y形和△形接线图图2.3.2 Y-△起动控制电路图2.3.2 Y-△起动控制电路图2.3.3 自耦变压器绕组示意图图2.3.3 自耦变压器绕组示意图图2.3.4 自耦变压器起动控制电路图2.3.4 自耦变压器起动控制电路图2.4.1 电磁抱闸控制电路图2.4.1 电磁抱闸控制电路图2.4.2 电磁离合器的动作原理图图2.4.2 电磁离合器的动作原理图图2.4.3 半波整流能耗制动控制电路图2.4.3 半波整流能耗制动控制电路图2.4.4 单向运行的反接制动控制电路图2.4.4 单向运行的反接制动控制电路图2.5.1 △/YY双速电动机定子绕组接线图图2.5.1 △/YY双速电动机定子绕组接线图图2.5.2 4/2极的双速交流异步电动机控制电路图2.5.2 4/2极的双速交流异步电动机控制电路液压系统常见的图形及文字符号液压系统常见的图形及文字符号图2.7.2 液压动力滑台的液压系统图图2.7.2 液压动力滑台的液压系统图图2.7.3 液压动力滑台自动循环控制图图2.7.3 液压动力滑台自动循环控制图null
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