第02章机械继电接触器基本控制电路及逻辑表示2

第二章机械继电接触器基本控制电路及逻辑表示(二）2.2机械电气原理图的画法规则2.3机械电路的逻辑表示2.4异步电机起动、正反转、制动电路2.5其它基本控制电路目录机械电器控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成，从而实现对机械的电器自动控制。为了便于对控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维修，需要对电气控制系统中各电气元件及其相互连接用国家规定的统一符号、文字和图形表示出来。这种图就是电器控制系统图，它有三种形式：电气原理图电器布置图电气安装接线图2.2电气原理图的画法规则2.2画法规则●电气原理图：是为了便于阅读和分析控制电路的各种功能，用各种符号。电气连接联系起来描绘全部或部分电气设备的工作原理的电路图。●电气原理图绘制原则：简单清晰，采用电气元件展开的形式绘制。包括：所有电气元件的导电部件和接线端点，当并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。电气原理图图CW6132型车床电器位置图●电器位置图电器位置图详细绘出了电气设备中各电器的相对位置。图中各电器的文字符号应与有关电路图中电器元件的文字符号相同。右图是CW6132型车床的电器位置图。电器位置图●接线图接线图是实际接线的依据和准则，也是检查电路和维修不可缺少的技术文件。根据表达对象和用途的不同，接线图有单元接线图、互连接线图和端子接线图等。它们都是在电路图基础上编制的，且符合装配、施工的要求，按各个电器元件和设备的相对安装敷设位置来绘制。国家标准GB6988．5—1986电气制图接线图和接线表)详细规定了接线图的编制规则，其主要有：接线图⑴接线图中各电器元件图形符号、文字符号以及它们之间的连线编号均应以电路图为准，并保持一致。⑵在接线图中，一般都应标出项目的相对位置，项目代号；端子间的电连线关系，端子号、导线号、导线类型、截面积等。⑶同一控制箱或控制屏的各电器元件可直接相连，而箱(或屏)内与外部电器元件连接时必须经接线端子排。⑷互连接线图中的互连关系可用连续线、中断线或线束表示图CW6132型车床电气互连接线图接线图上所有表示的电气连接，一般并不表示实际走线的路径。配线时，由电工师傅根据经验选择最佳途径。接线图主要用于配线、检查、维修中，起到电路图所起不到的作用，所以它在生产现场同样得到广泛的应用。一、绘制原理图的原则与要求1、原理图包括：主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。●主电路（动力电路）：指从电流到电动机大电流通过的电路，其中电源电路用水平线绘制，受电动力设备（电动机）及其保护电路支路，应垂直于电源电路画出。一、原则与要求●控制电路、照明电路、信号电路及保护电路：应垂直地绘于两条水平电源线之间，耗能元件（如线圈、电磁铁、信号灯等）的一端应直接连接在接地的水平电源线上，控制触头连接在上方水平线与耗能元件之间。2、图中所有电器触头，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。对于继电器、接触器的触头，按吸引线圈不通电状态画，控制器手柄处于零位时的状态画，按钮、行程开关触头按不受外力作用时的状态画。3、无论主电路还是辅助电路，各元件一般按动作顺序从上到下，从左到右依次排列。4、原理图中，各电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一元件的各个部件可以不画在一起。5、原理图中有直接电联系的交叉导线连接点，用实心圆点表示；可撤接或测试点用空心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画园点。6、对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式及工作状态。7、对与电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。图2-21CY6140车床电气原理图图2-21为了便于检索电气线路，方便阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域。图区的编号一般写在图的下部。图的上部设有用途栏，用文字注明该栏对应的下面电路或元件的功能，以利于理解原理图各部分的功能及全电路的工作原理。二、图面区域的划分二、区域划分由于接触器、继电器的线圈和触头在电气原理图中不是画在一起，其触头也分布在图中所需的各个图区，为了便于阅读，在接触器、继电器线圈的下方画出其触头的索引表。对于接触器，索引表中各栏含义如下：三、符号位置的索引左栏中栏右栏主触头所在图区号辅助常开触头所在图区号辅助常闭触头所在图区号三、符号索引对于继电器，索引表中各栏含义如下：左栏右栏常开触头所在图区号常闭触头所在图区号例如在图2－33中，接触器KM1和KM2下的索引表分别如下：38143133KM14××44KM2‘×’表示没有使用辅助触头，有时也可采用省去‘×’的表示法1、用KA、KM、SQ、SB…分别表示继电器、接触器、行程开关的动合（常开）触头；用KA、KM、SQ、SB…分别表示继电器、接触器、行程开关的动断（常闭）触头。2、电路中开关元件的受激状态（如继电器线圈得电、行程开关受压）为“1”状态；开关元件的原始状态（如继电器线圈失电、行程开关未受压）为“0”状态。触头的闭合状态为“1”，触头的断开状态为“0”状态。一、机床电路的逻辑表示2.3机械电路的逻辑表示2.3逻辑表示KA=1继电器线圈处于得电状态KA=0继电器线圈处于失电状态KA=1继电器常开触头闭合KA=0继电器常开触头断开KA=1继电器常闭触头闭合KA=0继电器常闭触头断开从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”（线圈得电）、“0”取值合它的动合（常开）触头的“1”、“0”取值一致，而和其动断（常闭）触头的取值相反。在逻辑代数中，常用大写字母A、B、C…表示逻辑变量。1、逻辑或其公式为：f＝A+B,与并联电路相对应，如右图所示。二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示二、串并联2、逻辑与其公式为：f＝A·B,与串连电路相对应，如图2－35所示。3、逻辑非即取反；0＝1，1＝0；A＝1，A＝0；动断和动合触头。三．机床电路的逻辑表示1、以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互连接关系的逻辑函数表达式（均以未受激时的状态来表示）。2、有了表达式后，可根据各个元件的实际状态，分析线圈的状态，得到机械各运动部件的运行状态。（如电磁阀得失电，电机启动或停止等）。图2－21电机M1控制电路中，KM1的逻辑表达式为：KM1=SB1(SB2+KM1)FR1三、电路逻辑表示四．逻辑代数的基本性质及应用举例1、逻辑代数的基本性质见P15页的表2－1。2、应用举例。见图2－24的a)和b)。a)图的逻辑表达式为：f=A(BC+BC)+A(BC+BC)=ABC+ABC+ABC+ABC=AB(C+C)+AB(C+C)=AB+AB=A(B+B)=A四、举例图2—24电路简化a)简化前b)简化后一．异步电机的起动电路1、直接起动控制电路1）对小型台钻、冷却泵、砂轮机等，可用开关直接起动（图2－25）。2）对中小型普通车床的主电机采用接触器直接起动（图2－26）。短路保护、过载保护、欠压（失压）保护、自锁电路、“记忆功能”、2.4异步电机起动、正反转、制动电路2.4起动正反转制动图2—25用开关直接起动电路图2—26用接触器直接起动电路图2-25、25(1)电路工作过程图2—25控制电路的工作过程如下：(2)电路的保护环节在电动机尽可能充分利用的同时，确保电动机能够安全、可靠、长期地运行，电路除要满足电动机控制要求外，还必须选择和设置保护装置来保护电动机。接触器直接起动控制电路有如下保护环节：1)短路保护熔断器FU作电路的短路保护之用。当电路发生短路时，熔断器立即被熔断，切断电源。熔断器仅作短路保护而不能起过载保护，这是因为一方面，熔断器的规格必须根据电动机起动电流大小作适当选择，另一方面还要考虑熔断器保护特性的反时限保护特性。2)过载保护热继电器FR作电动机的过载保护之用。当电动机过载、堵转或断相等都会引起定子绕组电流过大，热继电器根据电流的热效应，而使热继电器FR动作，即FR的动断辅助触点断开，则使KM线圈断电释放，从而KM主触点断开，切断电动机电源。由于热惯性，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时还必须设有短路保护，并且选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。3)欠电压(失压)保护欠电压(失压)保护是依靠起动按钮复位功能和接触器本身的电磁机构来实现的。当电动机正在运行时，如果电源电压因某种原因过分地降低或消失时，接触器KM的衔铁自行释放，电动机停止，同时KM自锁触点断开。当电源电压恢复正常时，接触器KM线圈也不可能自行通电，即电动机不会自行起动，要使电动机起动，操作者必须再次按下起动按钮。控制电路具有欠电压(失压)保护能力以后，有以下三方面的好处：第一，防止电压严重下降时电动机低压运行；第二，避免电动机同时起动而造成电压严重下降；第三，防止电源电压恢复正常时，电动机突然起动造成设备和人身事故。2．降压起动控制电路三相笼型异步电动机采用直接起动，优点是：控制线路简单，维修工作量小。缺点是：起动电流大，约为额定电流的4～7倍。大容量电动机起动时，其过大的起动电流会引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至起动困难，而且还要影响同一供电网络中其它设备的正常工作，另外，如果电动机频繁起动，则由于热量的积累，可能使电动机过热，加速线因老化，缩短电动机的寿命，所以，大容量笼型异步电动机的起动电流应限制在一定范围内。一台电动机可否直接起动，应根据起动次数、电网容量和电动机容量来决定。一般规定是：起动时供电母线上的电压降落不得超过额定电压的10％～15％；起动时变压器的短。2、降压起动时过载不超过最大允许值，即电动机的最大容量不超过变压器容量的20％～30％。若不满足条件，则必须采用减压起动笼型异步电动机减压起动，是起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当电动机的转速接近额定值时，再将电压恢复到额定值，使之在全电压下运行。由于降低了起动电压，起动电流也就降低了，但因起动转矩正比于电压的平方，所以起动转矩更显著地减小，因此，减压起动只适用于起动时负载转矩不大的情况，如轻载或空载。由于机床电动机一般都为空载起动，所以常采用减压起动方式。常用的减压起动方式有星一三角（丫一Δ）减压起动、定子串电阻减压起动和自耦变压器减压起动等。1)星一三角（丫一Δ）减压起动控制电路星一三角减压起动法是电动机起动时，定于绕组先连成丫形，接入三相交流电源，待转速接近额定转速时，将电动机定子绕组连成Δ形，电动机进入正常运行。因此，星一三角减压起动适合于在正常工作时三相定子绕组接成三角形的三相笼型异步电动机。而功在4kw以上的三相笼型异步电动机定子绕组在正常工作时，都接成三角形，对这种电动机就可采用星一三角减压起动。相电流（丫）I=线电流（Δ）I/√3相电压＝220V，线电压＝380V1）星三图2－27a是两种星一三角减压起动的控制电路。图2－27a减压起动工作过程如下：图2－27a异步电机星一三角（丫一Δ）减压起动电路图2-27a图2－27a中控制电路的逻辑表达式为：KM1=FR·SB1·(SB2+KM1)KT=FR·SB1·(SB2+KM1)·KM2KM3=FR·SB1·(SB2+KM1)·KM2·KTKM2=FR·SB1·(SB2+KM1)·KM3·(KT+KM2)逻辑表达式注意：图2－27a主电路中KM2的主触点与电动机各绕组的接法，要保证定子绕组联结形式为三角形，同时也要保证三角形联结时电动机的转向与星形联结时的转向相同。另外，KM2、KM3主触点不能同时间闭合，否则将造成电源短路事故，采取的方法是动断触点KM2和KM3构成互锁触点。图2－27a控制线路存在缺陷是：若接触器KM3线因断线，电动机就有造成全压直接起动的可能。因为当起动按钮SB2被接下而使接触器KM1线圈通电并自锁以后，虽然KM1主触点的闭合，但由于KM3线圈断线，其主触点不能闭合，而没使电动机定于绕组接成丫形，所以电动机无法起动。当时间继电器KT的整定时间到达时，接触器KM2线圈通电并自锁，