电气控制系统图的基本知识

第一节电气控制系统图的基本知识
一、图形、文字符号
１．图形符号
图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。

电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，
２．文字符号
文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元件上或其近旁以标明它们的名称、功能、状态和特征。

３．主电路各接点标记
三相交流电源引入线采用 L1 、 L2 、 L3 标记。

电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U 、 V 、 W 顺序标记。

分级三相交流电源主电路采用三相文字代号 U 、 V 、 W 的前边加上阿拉伯数字 1 、2 、 3 等来标记，如 1U 、 1V 、 1W ； 2U 、 2V 、 2W 等。

二、绘图原则
电气控制系统图包括电气原理图、电气安装图（电器安装图、互连图）和框图等。

各种图的图纸尺寸一般选用297 × 210 、297 × 420 、297 × 630 、297 × 840 （ mm ）四种幅面，特殊需要可按 GB126 — 74 《机械制图》国家标准选用其他尺寸。

第二节三相异步电动机全压起动控制线路
三相异步电动机全压起动就是：起动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压，也称直接起动。

一、单向旋转控制电路
1 、点动正转控制线路
点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。

如图2.5 所示。

起动：按下起动按钮SB →接触器 KM 线圈得电→ KM 主触头闭合→电动机 M 起动运行。

停止：松开按钮SB →接触器 KM 线圈失电→ KM 主触头断开→电动机 M 失电停转。

停止使用时：断开电源开关 QS 。

图 2.5 点动正转控制电路图
2 、接触器自锁正转控制线路
在要求电动机起动后能连续运行时，采用上述点动控制线路就不行了。

因为要使电动机 M 连续运行，起动按钮 SB 就不能断开，这是不符合生产实际要求的。

为实现电动机的连续运行，可采用图 2.6 所示的接触器自锁正转控制线路。

线路的工作原理如下：先合上电源开关 Q 。

起动：按下起动按钮SB1→
当松开 SB1 常开触头恢复分断后，因为接触器 KM 的常开辅助触头闭合时已将 SB1 短接，控制电路仍保持接通，所以接触器 KM 继续得电，电动机 M 实现连续运转。

像这种当松开起动按钮 SB1 后，接触器 KM 通过自身常开触头而使线圈保持得电的作用叫做自锁（或自保）。

与起动按钮 SB1 并联起自锁作用的常开触头叫自锁触头（也称自保触头）。

停止：按下停止按钮SB2
当松开 SB2 其常闭触头恢复闭合后，因接触器 KM 的自锁触头在切断控制电路时已分断，解除了自锁， SB1 也是分断的，所以接触器 KM 不能得电，电动机 M 也不会转动。

图 2.6 接触器自锁正转控制线路
电路的保护环节：
（１）短路保护
（２）过载保护
（３）失压和欠压保护
3 、连续与点动混合控制的正转控制电路
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线路是连续与点动混合控制的正转控制线路。

（１）连续控制：
（２）点动控制
二、可逆旋转控制电路
１．倒顺开关控制的正反转控制电路
２．按钮控制的正反转控制电路（1 ）正转控制
（2 ）反转控制
（3 ）停止
３．自动往复控制电路
有些生产机械，如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，而自动往返通常是利用行程开关控制电动机的正反转来实现工作台的自动往返运动。

图 2.10 （ b ）为工作台自动往返行程控制线路，工作过程如下：按下起动按钮 SB1 ，KM1 得电并自锁，电动机正转工作台向左移动，当到达左移预定位置后，挡铁 1 压下 SQ1 ，SQ1 常闭触头打开使 KM1 断电， SQ1 常开触头闭合使 KM2 得电，电动机由正转变为反转，工作台向右移动。

当到达右移预定位置后，挡铁 2 压下 SQ2 ，使 KM2 断电， KM1 得电，电动机由反转变为正转，工作台向左移动。

如此周而复始地自动往返工作。

当按下停止按钮SB3 时，电动机停转，工作台停止移动。

若因行程开关 SQ1 、 SQ2 失灵，则由极限保护行程开关 SQ3 、 SQ4 实现保护，避免运动部件因超出极限位置而发生事故。

三、顺序控制与多地控制线路
１．顺序控制线路
（１）主电路实现顺序控制
图 2.11 为主电路实现电动机顺序控制的线路，其特点是， M2 的主电路接在 KM1 主触头的下面。

电动机 M1 和 M2 分别通过接触器 KM1 和 KM2 来控制， KM2 的主触头接在 K M1 主触头的下面，这就保证了当 KM1 主触头闭合， M1 起动后， M2 才能起动。

线路的工作原理为：按下 SB1 ， KM1 线圈得电吸合并自锁， M1 起动，此后，按下 SB2 ， KM2 才能吸合并自锁， M2 起动。

停止时，按下 SB3 ， KM1 、 KM2 断电， M1 、 M2 同时停转。

（ 2 ）控制电路实现顺序控制
图 2.12 为几种在控制电路实现电动机顺序控制的电路。

图 2.12 （ a ）所示控制线路的特点是： KM2 的线圈接在 KM1 自锁触头后面，这就保证了 M1 起动后， M2 才能起动的顺序控制要求。

图 2.12 （ b ）所示控制电路的特点是：在 KM2 的线圈回路中串接了 KM1 的常开触头。

显然， KM1 不吸合，即使按下 SB2 ， KM2 也不能吸合，这就保证了只有 M1 电机起动后， M2 电机才能起动。

停止按钮 SB3 控制两台电动机同时停止，停止按钮 SB4 控制 M2 电动机的单独停止。

图 2.12 （ c ）所示控制电路的特点是：在图 2.12 （ b ）中的 SB3 按钮两端并联了 KM2 的常开触头，从而实现了 M1 起动后， M2 才能起动，而 M2 停止后， M1 才能停止的控制要求，即 M1 、 M2 是顺序起动，逆序停止。

２．多地控制线路
能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。

图 2-13 为两地控制的控制线路。

其中 SB1 、 SB3 为安装在甲地的起动按钮和停止按钮，SB2 、 SB4 为安装在乙地的起动按钮和停止按钮。

线路的特点是：起动按钮应并联接在一起，停止按钮应串联接在一起。

这样就可以分别在甲、乙两地控制同一台电动机，达到操作方便的目的。

对于三地或多地控制，只要将各地的起动按钮并联、停止按钮串联即可实现。

第三节三相异步电动机降压起动控制
判断一台电动机能否直接起动，可用下面经验公式来确定：
(2-1)
式中 I ST ——电动机全压起动电流，单位为 A ；
I N ——电动机额定电流，单位为 A ；
S ——电源变压器容量，单位为 kVA ；
P ——电动机容量，单位为 kW 。

通常规定：电源容量在 180kVA 以上，电动机容量在 7kW 以下的三相异步电动机可采用直接起动。

三相笼型异步电动机降压起动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）起动； -Y —△降压起动；延边三角形降压起动；自耦变压器降压起动。

降压起动的实质是，起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。

一、定子绕组串电阻（电抗）降压起动控制线路
１．定子串电阻降压自动起动控制线路
（ a ）为电动机定子绕组串电阻降压自动起动控制线路。

电路的工作原理为：合上电源开关 QS ，按下起动按钮 SB1 ， KM1 得电并自锁，电动机定子绕组串入电阻 R 降压起动，同时 KT 得电，经延时后 KT 常开触头闭合， KM2 得电主触头将起动电阻 R 短接，电动机进入全压正常运行。

２．手动自动混合控制线路
二、自耦变压器降压起动控制线路
自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。

待电动机起动后，再将自耦变压器脱离，使电动机在全压下正常运行。

１．按钮、接触器控制自耦变压器降压起动控制线路
三、星形—三角形降压起动控制线路
星形—三角形（ Y —△）降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。

Y —△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。