机械可靠性设计的基本方法及其指标体系（PDF40页）

回顾旧知1.接触器的主要结构有哪些？交流接触器和直流接触器如何区分？2.在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？两者能否相互替换？为什么？3.中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？4.低压断路器具有哪些脱扣装置？分别说明其功能。机床系统控制电路图•图2-1二、电气控制线路中的基本环节一、电气控制线路的绘制原则继电器与接触器控制的基本电路即继电—接触器控制线路。指由按钮、继电器、接触器，熔断器、行程开关等低压控制电器用导线连接起来组成的控制线路。继电器与接触器控制的基本电路线路简单、便于掌握、价格低廉等，多年来在各种生产机械的电气控制领域中获得广泛的应用。定义：特点：实现对电力拖动系统的动作的控制和保护，实现生产过程自动化，以满足生产工艺对拖动控制的要求。作用：电气控制线路图：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。电气控制线路图的分类：1、电气原理图，2、电器元件布置图，3、电气安装接线图一、电气控制线路的绘制原则（一）电气原理图用图形符号和文字符号表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。1.绘制原则（1）电气原理图中电气元件图形符号、文字符号及标号必须采用国家标准。（2）电器元件展开图画法：同一电器元件的各导电部件（如线圈和触点）按电路联接关系画出，用同一文字符号标明。若有多个同类电器，可在文字符号后加上数字序号，如SB1、SB2等。（3）电器元件触头画法：均按“平常”状态绘出。对于接触器、继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出，控制器手柄按趋于零位时的状态画出，按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等。（4）原理图上应标出各个电源电路的相关参数、元件操作方式和功能等。（5）分为主电路和辅助电路。主电路：从电源到电动机的电路，用粗实线绘在图面左侧或上方；辅助电路：包括控制电路、照明电路、信号电路、保护电路等，用细实线绘在图面右侧或下方。（6）主电路标号：文字符号和数字组成。文字符号标明主电路中元件或线路的主要特征，数字标号区别电路不同线段。（7）控制电路标号：由三位或三位以下数字组成。交流电路以主要压降元件（如线圈）为分界，横排时，左侧用奇数，右侧用偶数；竖排时，上面用奇数，下面用偶数。直流电路电源正极按奇数标号，负极按偶数标号。图三相异步电动机启动、停止控制线路（8）在原理图中，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和信号流从上到下、从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。两线交叉连接时的电气连接点须用实心圆点标出。可拆接或测试点用空心圆点表示。（9）为了便于检索电气电路，方便阅读和分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用。（10）在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明，即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号。（11）电气原理图绘制要布局合理、层次分明、排列均匀、图面清晰、便于读图。图区编号表示图面划分的各个区域，一般写在图的下部（1，2，3等）；它是为便于检索电气线路、方便阅读分析而设置的。图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应下方电路或元件的功能。2.电气原理图图面区域的划分电气原理图中用符号位置索引来表示接触器和继电器线圈与触点的位置，索引表位于电气原理图中相应的线圈的下方，给出触头的文字称号，并在其下面注明相应触头的索引代号，接触器和继电器及其相应的从属关系图如下：对未用的触点用“叉”表示接触器KM：左栏中栏右栏主触点所辅助常开触点辅助常闭触点在图区号所在图区号所在图区号继电器KA：左栏右栏常开触点常闭触点所在图区号所在图区号3．接触器、继电器触头位置的检索图CW6132车床电气原理图表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。电器元件的布置原则：1.体积大和较重的电器元件应装在元件安装板的下方，发热元件应装在上方2.强弱电分开，弱电应屏蔽3.需经常维护、检修、调整的元件的安装位置不宜过高或过低4.布置应整齐、美观、对称5.元件之间应留有一定间距（二）电器元件布置图电器元件布置图举例表示电气设备或装置连接关系的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。根据电气原理图和电器元件布置图编制同一电器元件的各部件必须画在一起。表示出电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况与电气原理图和电器元件布置图配合使用（三）电器接线图电气安装接线图举例1.电动机的起动直接起动降压起动2.电动机的运行点动连续运行往返运行两地控制二、电气控制线路中的基本环节顺序控制3.电动机的调速有级调速无级调速4.电动机的制动反接制动能耗制动优点：它结构简单，制造方便，价格低廉，而且坚固耐用，惯量小，运行可靠，很少需要维护，可用于恶劣环境等优点，在实际生产生活中得到广泛的应用。三相鼠笼异步电机一、启动、点动和停止控制环节1、单向全压启动控制线路直接将三相对称交流电接入电动机的三相定子绕组相应的出线端上？L1L2L3M～3UVW控制？三相鼠笼异步电机全压起动的工作原理在低压电路中作为不频繁接通和分断电路用，主要用来将电路与电源隔离。M～3UVWQS电路图中电器元件的触点均按吸引线圈为断电、手柄置于零位、元件没有受外力作用时的情况画出。三相鼠笼异步电机全压起动的工作原理主要用于低压配电电路不频繁通断控制，在电路发生短路、过载、欠压和漏电等故障时能分断故障电路。M～3UVW三相鼠笼异步电机全压起动的工作原理QF×××用来频繁接通或断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。M～3UVWQSKM三相鼠笼异步电机全压起动的工作原理M～3UVWQSKM当接触器的常开触点（KM）闭合电机接通电源开始转动；当接触器的常开触点（KM）断开，电机停止运行。三相鼠笼异步电机全压起动的工作原理一、启动、点动和停止控制环节1、单向全压启动控制线路KM自锁环节这样利用输出信号KM本身的联锁来保持输出，又称“自保持”，2、电动机的点动控制线路“一按（点）就动，一松（放）就停”的电路称为点动控制电路。这种控制方法常用于电动机检修后试车或生产机械的位置调整（如机床上的手动调校控制）。(a)最基本的点动控制线路(b)带旋转开关SA的点动控制线路(c)利用中间继电器实现点动的控制线路(d)用复合按钮SB3实现点动的控制线路以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行KMSB1KMSB2KHSB思考不能点动！按下启动按钮后，控制回路自保持，设备运行；按下停止按钮后，设备停止。3、起-保-停控制电路下图所示是两个典型的启-保-停控制电路SB2KMKMSB1b）启动优先的自保持电路a）停止优先的自保持电路KMKMSB1SB2启-保-停控制电路又分为启动优先的自保持电路和停止优先的自保持电路，判断方法是启动和停止的按钮同时按下，看设备是启动还是停止。电动机启动、停止控制电路补充控制电路(a)：起动按钮并联连接，停止按钮串联连接，分别安置在三个地方，就可实现三地操作。控制电路(b)：几个操作者都按起动按钮发出主令信号，设备才能起动，停止时则任一点都可以操作，4、多地点控制电路电动机启动、停止控制电路补充电动机M1和M2各由热继电器FRl、FR2进行保护,接触器KMl控制电动机M1的起动、停止，接触器KM2控制电动机M2的起动、停止，KMl、KM2经熔断器FU和开关Q与电源连接。两台电动机顺序控制电路5、顺序控制环节（联锁控制）生产设备或自动生产线都由许多运动部件构成，而这些运动部件之间存在互相联系和制约的关系，因此常要求电动机或其他电器有一定的得电顺序。按顺序起动或停止的控制，属于联锁控制1)主电路：按下SB2+→KM1√→KM1+主触点吸合，M1起动。↘→KM1+辅助常开触点吸合，自锁。↘→按下SB3+→KM2√→KM2+主触点吸合，M2起动。↘→KM2+辅助常开触点吸合，自锁。两台电机都起动之后，要使电机停止运行，可如下操作：按下SB1-→KM1×→KM1-主触点释放脱开，M1停止运转。↘→KM2×→KM2-主触点释放脱开，M2停止运转。注意：如果想先起动M2，操作如下：按下SB3+→KM1-→KM2×，M2电机无法起动。KM2（a）a)先M1，后M2顺序起动，同时停车2)控制电路思考：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2立即起动；停车时:M2停车后M1立即停车。应如何实现控制？起动：KM2SB2KM2SB1KM1FR1FR2KM1通电通电闭合闭合KM1FR1SB1KM2SB2KM2FR2KM1停止：断电断电断开断开思考：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2立即起动；停车时:M2停车后M1立即停车。应如何实现控制？b)先M1，后M2顺序起动,先M2，后M1顺序停车KM2（b）起动操作：SB2+→KM1√→KM1+主触点吸合，M1起动。↓↘→KM1+辅助常开触点吸合，自锁。SB4+→KM2√→KM2+主触点吸合，M2起动。↘→KM2+辅助常开触点吸合，自锁。停车操作：SB3-→KM2×→KM2-主触点释放脱开，M2停止运转。↓SB1-→KM1×→KM1-主触点释放脱开，M1停止运转。二、可逆控制和互锁环节可逆控制的应用：机械设备的正向和反向运动、电梯上下行、机床工作台前进和后退、起重设备的上下运动等。。。可逆：指电动机做正转或反转运动图三相异步电动机可逆控制线路（a）主电路（b）无互锁的控制线路或在KM2有电时按下SB2会怎样？问题：若在KM1有电时按下SB3会怎样？图三相异步电动机可逆控制线路（a）主电路KM1和KM2同时闭合会造成电源短路！KM2M3~反转接触器KM2反转触点UVWFRFUFRQSKM1SB1SB2KM1正转接触器正转按钮SB3KM2反转按钮正转触点电气互锁SB1KM1KM2SB2KM1KM1SB3KM2KM2.....通电断开无电闭合自锁改进方法：电气互锁（可逆）控制电路按下SB2缺点：改变转向时必须先按停止按钮SB1电机正转利用接触器的触点实现联锁控制称电气互锁解决措施：在控制电路中加入机械互锁，形成多重互锁控制（b）互锁控制线路机械互锁电气互锁利用电气互锁和机械互锁实现的控制称多重互锁KM1KM1SB3SB1KM2SB2KM1KM2KM2改变转向只需按下复合按钮SB3KM1得电电动机正转（c）采用复合按钮的互锁控制线路多重互锁控制：按下SB2动作序列图介绍1）元件线圈的得电和失电：分别用“√”和“×”作为元件文字符号的上角标。2）元件触点的闭合和断开：分别用“＋”和“－”作为元件文字符号的上角标。3）分析控制线路的动作序列时，一般按电路从上往下，从左至右的顺序表述各元件的状态。一、短路保护:常用熔断器和低压断路器.二、过载保护:常用热继电器也可用低压断路器.四、零电压保护:常用零电压继电器与接触器配合五、欠电压保护:常用欠电压继电器、低压断路器保护目的:消除有害因素;保障设备和人身安全.保护环节:三、电器控制线路中的保护环节短路保护—熔断器FU1、FU2过载保护—热继电器FR零压保护1—按钮SB2、SB3并接KM1、KM2常开辅助触点互锁保护—接触器KM1和KM2互锁交流电动机常用保护类型示意图UVWNKM2KM1SB2KASB1FU2FU1KM1KM2KM2KM1KM2KI1KI2KI1KI2SB3KAKVKAFRIIUM3～FRKVQSKM1本节小结1.熟悉电气原理图的绘制方法2.掌握电气控制电路的基本控制环节3.掌握三相异步电动机的起动、制动控制电路4.掌握电气控制系统常用的保护环节四、电气控制的基本方法任何一个生产过程的进行，总伴随着一系列的参数变化