1.3 电气控制电路的常用图形符号和文字符号

第2节电气控制线路的绘制原则本章主要通过介绍电气控制领域中常用低压电器的图形符号、文字符号和绘制电气原理图应遵循的原则，学会分析和设计电气控制线路的基本方法，为后继章节的学习打下基础。1、电气控制线路：用导线一、常用电气图形符号和文字符号；二、绘制电气原理图应遵循的原则。1.2电器控制的基本线路任何复杂的电器控制线路都是按照一定的控制原则，由基本的控制线路组成的。基本控制线路是学习电器控制的基础。特别是对生产机械整个电气控制线路工作原理的分析与设计有很大的帮助。电器控制线路的表示方法有：电气原理图、电气接线图、电器布置图。电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生产机械的电器控制中，无论在设计部门或生产现场都得到广泛的应用。电器控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家标准。1.2电器控制的基本线路电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同类电器，可在文字符号后加上数字序号，如KM1、KM2等。所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。1.2电器控制的基本线路1.2.1三相笼型电动机直接起动控制在电源容量足够大时，小容量笼型电动机可直接起动。直接起动的优点是电气设备少，线路简单。缺点是起动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。1.2电器控制的基本线路1.2.1三相笼型电动机直接起动控制1）点动控制如图1-30所示，主电路由刀开关Q、熔断器FU、交流接触器KM的主触点和笼型电动机M组成；控制电路由起动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。1.2电器控制的基本线路1.2.1三相笼型电动机直接起动控制2）连续运行控制如图1-31所示1.2电器控制的基本线路1.2.1三相笼型电动机直接起动控制2）连续运行控制工作过程如下：起动：合上刀Q→按下起动按钮SB1→接触器KM线圈通电→KM主触点闭合和常开辅助触点闭合→电动机M接通电源运转；（松开SB1），利用接通的KM常开辅助触点自锁、电动机M连续运转。停机：按下停止按钮SB2→KM线圈断电→KM主触点和辅助常开触点断开→电动机M断电停转。1.2电器控制的基本线路1.2.1三相笼型电动机直接起动控制2）连续运行控制线路设有以下保护环节：短路保护：短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。过载保护：采用热继电器FR。欠电压、失电压保护：通过接触器KM的自锁环节来实现。当电源电压由于某种原因而严重欠电压或失电压（如停电）时，接触器KM断电释放，电动机停止转动。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行起动，只有在操作人员重新按下起动按钮后，电动机才能起动。1.2电器控制的基本线路1.2.1三相笼型电动机直接起动控制3）点动和长动结合的控制在生产实践中，机床调整完毕后，需要连续进行切削加工，则要求电动机既能实现点动又能实现长动。控制线路如图1-32所示。1.2电器控制的基本线路1.2.2顺序连锁控制线路1）多台电动机先后顺序工作的控制图1-33为两台电动机顺序起动控制线路1.2电器控制的基本线路1.2.2顺序连锁控制线路1）多台电动机先后顺序工作的控制电动机顺序控制的接线规律是：要求接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，故将接触器KM1的常开触点串接于接触器KM2的线圈电路中。要求接触器KM1动作后接触器KM2不能动作，故将接触器KM1的常闭辅助触点串接于接触器KM2的线圈电路中。1.2电器控制的基本线路1.2.2顺序连锁控制线路2）利用时间继电器顺序起动控制线路图1-34是采用时间继电器，按时间原则顺序起动的控制线路1.2电器控制的基本线路1.2.3互锁控制线路电动机正、反转控制线路如图1-35所示，接触器KM1为正向接触器，控制电动机M正转；接触器KM2为反向接触器，控制电动机M反转。1.2电器控制的基本线路1.2.4位置原则的控制线路自动循环控制线路如图1-36所示。1.2电器控制的基本线路1.2.5时间原则的控制线路三角形减压起动控制控制线路是按时间原则实现控制。1.2电器控制的基本线路1.2.6速度原则的控制线路三相异步电动机反接制机是利用改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法。应注意的是，当电动机转速接近零时，必须立即断开电源，否则电动机会反向旋转。由于反接制动电流较大，制动时需在定子回路中串入电阻以限制制动电流。反接制动电阻的接法有两种：对称电阻接法和不对称电阻接法。1.2电器控制的基本线路1.2.6速度原则的控制线路单向运行的三相异步电动机反接制动控制线路如图1-38所示。1.2电器控制的基本线路1.2.6速度原则的控制线路图1-39为电动机可逆运行的反接制动控制线路。1.3典型电器控制系统生产机械种类繁多，其拖动方式和电气控制线路各不相同本节以X62W卧式升降台铣床为例，对其控制线路进行分析，为电气控制线路的设计、安装、调试和维护打下基础。1.3典型电器控制系统1.3.1铣床主要结构及运动情况1）主要结构铣床主要由底座、床身、悬梁、刀杆支架、升降台、工作台和溜板等部分组成，如图1-40所示。1.3典型电器控制系统1.3.1铣床主要结构及运动情况2）运动情况主运动：主轴带动铣刀的旋转。主运动分顺铣和逆铣两种形式进给运动：是工件在工作台上实现三个相互垂直方向的进给，即工作台沿溜板上部回转台的导轨在垂直于主轴轴线方向的纵向进给，溜板沿升降台上的水平导轨在平行于主轴轴线方向的横向进给，以及升降台沿床身的垂直导轨作上下垂直进给。辅助运动：可转动部分对溜板可绕垂直轴线转动一个角度（一般为45o），因此工作台除能实现平行或垂直于主轴方向的横向或纵向进给外，还能在倾斜方向上进给，从而可进行螺纹的加工。铣床一般还配有圆工作台，以扩大其加工范围。辅助运动有工作台在纵向、横向、垂直方向上的快速移动。1.3典型电器控制系统1.3.2铣床对电力拖动与控制的要求1）铣床要求主轴能够调速，且在各种铣削速度下保持恒功率。因此，主轴电动机采用笼形异步电动机，经齿轮变速箱拖动主轴。2）为实现顺铣和逆铣加工，要求主轴正反转，但在铣削加工过程中旋转方向不需变换，而是加工前预选主轴转动的方向。3）铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，为了减小负载波动的影响，往往在主轴上装有飞轮增加惯性，这样主轴电动机由于惯性大使停车时间变长。为了能快速停车，提高生产效率，主轴采用制动停车方式。铣床中常用反接制动或电磁离合器制动。1.3典型电器控制系统1.3.2铣床对电力拖动与控制的要求4）为使主轴变速箱内齿轮易于啮合，要求主轴电动在主轴变速时能产生变速冲动。5）工作台的进给运动、快速移动以及圆工作台工作由同一台进给电动机拖动。由于进给运动和快速移动在三个方向上都是往复式的，因此要求进给电动机正反转。进给运动和快速移动是通过牵引电磁铁来换接传动链得以实现。6）工作台进给运动与圆工作台旋转运动不能同时进行。工作台左、右、上、下、前、后六个方向的进给运动在同一时刻只允许一个方向进行。1.3典型电器控制系统1.3.2铣床对电力拖动与控制的要求7）工作台的进给运动需要变速，进给变速也是由机械齿轮变速箱来实现，变速时为了便于齿轮啮合，也要有变速冲动环节。8）应保证主轴起动后，工作台方可进给；主轴停止，工作台也要停止进给，以免造成刀具和工件损坏。但主轴不转时，允许工件快速移动到加工位置。9）为了实现工件和刀具的冷却，需要一台冷却泵电动机。10）应具有必要的保护、联锁及照明电路。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析如图1-41所示为X62W卧式升降台铣床的电器控制线路。图中M1为主轴电动机、M2为进给电动机、M3为冷却泵电动机。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析1）主轴的控制主轴电动机起动与停止主轴电动机M1由接触器KM1控制，其旋转方向（顺铣或逆铣）由转换开关SA5预先选择。KM2为反接制动用接触器，R为反接制动电阻。起动主轴时，先将电源开关Q合上，再将转换开关SA5转到主轴所需的旋转方向，然后按下起动按钮SB1或SB2（两地控制），KM1得电并自锁，主轴电动机M1起动。当M1转速大于速度继电器KS的吸合值时，KS常开触点闭合，为接通反接制动回路作准备。停止主轴时，按停止按钮SB3或SB4，使KM1线圈断电，切断主轴电动机M1的三相电源，由于此时KS常开触点是闭合的，所以KM得电，实现反接制动。当M1的转速下降到KS的释放值（接近于0）时，KS常开触点断开，制动结束。由于没有自锁回路，在制动过程中SB3或SB4要一直按住。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析1）主轴的控制主轴变速冲动主轴变速机构如图1-42所示1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析2）工作台的控制工作台的进给运动、快速移动和圆工作台工作都由进给电动M2拖动，由接触器KM3和KM4控制M2的正、反转。接触器KM5是用来接通快速移动用的电磁铁YA。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析2）工作台的控制进给运动的控制工作台的纵向、横向及垂直方向进给由两个操纵手柄来控制，一个是纵向操纵手柄，一个是横向及垂直方向操纵手柄。纵向操纵手柄通过联动机构控制行程开关SQ1和SQ2，分别控制工作台向右和向左进给运动；横向及垂直方向操纵手柄通过联动机构控制行程开关SQ3和SQ4，SQ3控制工作台向前或向下运动，SQ4控制工作台向后或向上运动。要进行工作台纵向、横向及垂直方向的进给，SA1应选择在触点SA1-1通、SA1-2断、SA1-3通的位置，同时KM1应得电,触点KM1(11-12)接通。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析2）工作台的控制进给运动的控制（工作台纵向进给运动）例：当纵向操纵手柄扳到“右”位置时，挂上纵向传动链，同时SQ1被压合，其常开触点（18—19）接通、常闭触点（25—17）断开，此时控制回路3—5—10—11—12—15—16—17—18—19—20—21—14—9—PE接通，接触器KM3得电，进给电动机M2的正转，通过纵向传动链拖动工作台向右进给运动。若将操纵手柄扳到“中间”位置，SQ1、SQ2复位，KM3、KM4都不得电，工作台停止右或左方向的进给运动。应注意，当纵向操纵手柄扳到“右”或“左”时，横向及垂直方向操纵手柄应处于“中间”位置（即SQ3、SQ4复位）。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析2）工作台的控制工作台快速移动的控制铣床工作台除能实现进给运动外，还可以实现六个方向上的快速移动。工作台的快速移动是通过进给操纵手柄配合快速移动按钮SB5或SB6进行操作。将进给操纵手柄扳到需要快速移动方向对应的进给位置上，工作台开始进给，然后按下快速移动按钮SB5或SB6，KM5得电，接通快速铁磁铁YA，工作台按选定的方向作快速移动。放开SB5（SB6）时，快速移动停止，工作台仍在选定的方向上进给。1.3典型电器控制系统1.3.3X62W卧式升降台铣床控制线路分析2）工作台的控制圆工作台的控制圆工作台是铣床的一个附件。它可以手动回转，也可通过工作台的光杆由进给电动机M2经传动机构驱动。使用时先将圆工作台转换开关SA1扳到接通位