第一篇電氣控制技術(shù)(第二章+第四章習(xí)題解答)

電氣控制與PLC技術(shù)集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院集美大學(xué)誠毅學(xué)院2016.9電磁式電器電磁式電器的工作原理電磁機(jī)構(gòu)（檢測部分）觸頭系統(tǒng)（執(zhí)行部分）吸引線圈鐵心銜鐵復(fù)習(xí)回顧：常用低壓電器電器的功能：開、關(guān)

分類：按工作電壓：高壓、低壓。

按動作原理：手動、自動。

按用途：控制、配電、主令、保護(hù)、執(zhí)行。1-銜鐵2-鐵心3-吸引線圈直動式電磁機(jī)構(gòu)

1-銜鐵2-鐵心3-吸引線圈拍合式電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)（檢測部分）的結(jié)構(gòu)形式復(fù)習(xí)：電磁式電器的工作原理觸頭系統(tǒng)——通過觸頭的開合控制電路通、斷。復(fù)習(xí)：電磁式電器的工作原理類型材料：一般采用銅材料制成；對于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成。按控制電路按原始狀態(tài)按結(jié)構(gòu)形式按接觸形式主觸頭輔助觸頭常開觸頭常閉觸頭橋式觸頭指形觸頭點(diǎn)接觸線接觸面接觸電氣控制中常用電器：1、刀開關(guān)三、控制繼電器2、組合開關(guān)二、熔斷器一、低壓隔離器1.電流繼電器2.電壓繼電器3.中間繼電器（一）、電磁式繼電器（二）、時間繼電器1.直流電磁式時間繼電器2.空氣阻尼式時間繼電器3.晶體管式時間繼電器4.電動機(jī)式時間繼電器（三）、熱繼電器（四）、速度繼電器（五）、固態(tài)繼電器(1).開關(guān)板用刀開關(guān)（不帶熔斷器式刀開關(guān)）

作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。

結(jié)構(gòu)圖和符號：

QS復(fù)習(xí)：刀開關(guān)復(fù)習(xí)：組合開關(guān)M3~用組合開關(guān)起停電動機(jī)的接線圖工作原理：復(fù)習(xí)：電磁式繼電器電流繼電器電壓繼電器中間繼電器電流繼電器：可用于過載或過載保護(hù)。電壓繼電器：主要作為欠壓、失壓保護(hù)。中間繼電器：實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器，起放大作用。1、電流繼電器特點(diǎn)：線圈串接于電路中，導(dǎo)線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過電流繼電器、欠電流繼電器。過流電流繼電器欠流電流繼電器（一）電磁式繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過電流繼電器>IKAKAKA圖形符號和文字符號特點(diǎn)：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器結(jié)構(gòu)原理：與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>UKAKAKA2、電壓繼電器（一）電磁式繼電器3、中間繼電器（一）電磁式繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點(diǎn)數(shù)目多，用于控制線路。通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。(b)符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA(a)外形中間繼電器外形與符號(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)延時閉合常開觸點(diǎn)(e)延時斷開常閉觸點(diǎn)（f）延時斷開常開觸點(diǎn)（g）延時閉合常閉觸點(diǎn)（h）瞬動觸點(diǎn)復(fù)習(xí)：時間繼電器符號1-1.接線端子

2-主雙金屬片

3-熱元件

4-推動導(dǎo)板

5-補(bǔ)償雙金屬片

6-常閉觸頭

7-常開觸頭

8-復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘

9-動觸頭

110-復(fù)位按鈕

11-偏心輪

12-支撐件

13-彈簧

復(fù)習(xí)：熱繼電器雙金屬片式熱繼電器原理示意圖作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與異步電動機(jī)類似參數(shù)：動作轉(zhuǎn)速：>120rpm

復(fù)位轉(zhuǎn)速：<100rpm復(fù)習(xí)：速度繼電器固態(tài)繼電器（SolidStateRelay,縮寫SSR），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達(dá)到直接驅(qū)動大電流負(fù)載。復(fù)習(xí)：固態(tài)繼電器P20圖1-33復(fù)習(xí)回顧：主令電器（一）、按鈕（二）、行程開關(guān)（三）、凸輪控制器與主令控制器P22圖1-35P22圖1-37P23圖1-39按鈕的圖形、文字符號(a)常開按鈕(b)常閉按鈕(c)復(fù)合按鈕按鈕的圖形、文字符號

復(fù)習(xí)：按鈕復(fù)習(xí)：行程開關(guān)

行程開關(guān)的圖形、文字符號(a)常開觸頭(b)常閉觸頭行程開關(guān)的圖形、文字符號

主令電器

復(fù)習(xí)：凸輪控制器與主令控制器1-靜觸頭2-動觸頭3-觸頭彈簧4-彈簧5-滾子6-方軸7-凸輪凸輪控制器結(jié)構(gòu)圖

凸輪控制器的圖形、文字符號

（a）畫“?”標(biāo)記表示（b）接通表表示

復(fù)習(xí)回顧：動力線路中常用的電器一、低壓斷路器二、接觸器（一）、交流接觸器（二）、直流接觸器P25圖1-41P26P27（一）低壓斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.結(jié)構(gòu)：主要由觸頭、滅弧系統(tǒng)、各種脫扣和操作結(jié)構(gòu)等組成。

2.工作原理：1-熱脫扣器整定電流2-手動脫扣按鈕3-脫扣彈簧4-手動合閘機(jī)構(gòu)5-合閘聯(lián)桿6-熱脫扣器7-鎖扣8-電磁脫扣器9-脫扣聯(lián)桿10，11-動、靜觸點(diǎn)12，13-彈簧14-發(fā)熱元件15-電磁脫扣彈簧16-調(diào)節(jié)旋鈕圖1-36低壓斷路器工作原理圖

嚴(yán)重過載保護(hù)（一）低壓斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.結(jié)構(gòu)：主要由觸頭、滅弧系統(tǒng)、各種脫扣和操作結(jié)構(gòu)等組成。

2.工作原理：1-熱脫扣器整定電流2-手動脫扣按鈕3-脫扣彈簧4-手動合閘機(jī)構(gòu)5-合閘聯(lián)桿6-熱脫扣器7-鎖扣8-電磁脫扣器9-脫扣聯(lián)桿10，11-動、靜觸點(diǎn)12，13-彈簧14-發(fā)熱元件15-電磁脫扣彈簧16-調(diào)節(jié)旋鈕圖1-36低壓斷路器工作原理圖

線路短路保護(hù)（一）低壓斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.結(jié)構(gòu)：主要由觸頭、滅弧系統(tǒng)、各種脫扣和操作結(jié)構(gòu)等組成。

2.工作原理：1-熱脫扣器整定電流2-手動脫扣按鈕3-脫扣彈簧4-手動合閘機(jī)構(gòu)5-合閘聯(lián)桿6-熱脫扣器7-鎖扣8-電磁脫扣器9-脫扣聯(lián)桿10，11-動、靜觸點(diǎn)12，13-彈簧14-發(fā)熱元件15-電磁脫扣彈簧16-調(diào)節(jié)旋鈕圖1-36低壓斷路器工作原理圖

手動脫扣

低壓斷路器的圖形、文字符號如圖1-37所示。圖1-37低壓斷路器的圖形、文字符號(a)單極(b)雙極(c)三極圖1-13刀開關(guān)的圖形、文字符號復(fù)習(xí)：接觸器接觸器與繼電器的區(qū)別？區(qū)別：

1．所控制的線路不同

繼電器用于控制電訊線路、儀表線路、自控裝置等小電流電路及控制電路；

接觸器用于控制電動機(jī)等大功率、大電流電路及主電路。

2．輸入信號不同繼電器的輸入信號可以是各種物理量，如電壓、電流、時間、壓力、速度等，而接觸器的輸入量只有電壓。交流電磁機(jī)構(gòu)上的短路環(huán)——減小銜鐵吸合時產(chǎn)生的振動和噪音。交流接觸器

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭先斷開，常開觸頭后閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復(fù)常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。直流接觸器復(fù)習(xí)：接觸器（三）、接觸器的符號

(a)線圈(b)常開觸頭(c)常閉觸頭圖1-39接觸器的圖形、文字符號

第二章電氣控制線路的基本控制規(guī)律

由各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等電氣元件，用導(dǎo)線按不同連接方式組合而成的，實(shí)現(xiàn)某種控制功能的線路。電氣控制線路：第二章電氣控制線路的基本控制規(guī)律電氣控制線路的作用：實(shí)現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速和保護(hù)，滿足生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。電氣控制也稱為繼電接觸器控制。直接起動三相異步電動機(jī)控制電路因?yàn)槔^電器邏輯電路配線復(fù)雜優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀、(簡單)、經(jīng)濟(jì)、抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：通用性差、靈活性差、易發(fā)生故障、維修量大。發(fā)展趨勢：電機(jī)控制技術(shù)傳感器技術(shù)電力電子技術(shù)微電子技術(shù)自動控制技術(shù)微機(jī)控制技術(shù)第二章電氣控制線路的基本控制規(guī)律

第一節(jié)繪制電氣控制線路的若干規(guī)則第二節(jié)電氣控制的基本控制環(huán)節(jié)第一節(jié)繪制電氣控制線路的若干規(guī)則D65CM6140普通車床電氣原理圖電氣原理圖示例：一、電氣控制線路圖和常用符號：電氣控制線路圖：電氣安裝圖電氣原理圖繪制電氣控制線路圖的原則：1.安裝、調(diào)整、使用、維修方便3.安全2.簡明易懂（符合標(biāo)準(zhǔn)）第一節(jié)繪制電氣控制線路的若干規(guī)則相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：D65GB4728—85《電氣圖常用圖形符號》GB5226—85《機(jī)床電氣設(shè)備通用技術(shù)條件》GB7159—87《電氣技術(shù)中的文字符號制定通則》GB6988—86《電氣制圖》GB5094—85《電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號》部分常用電器的電氣圖形符號和基本文字符號

一般三極電源開關(guān)低壓斷路器常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)復(fù)合觸點(diǎn)限位開關(guān)QKQFSQ熔斷器常開常閉復(fù)合按鈕FUSB線圈主觸點(diǎn)常開輔助觸點(diǎn)常閉輔助觸點(diǎn)接觸器KM線圈常開延時閉合觸點(diǎn)常閉延時打開觸點(diǎn)常開延時打開觸點(diǎn)常閉延時閉合觸點(diǎn)時間繼電器KT（一）、常用電氣圖形符號和文字符號：常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)速度繼電器熱元件常閉觸點(diǎn)熱繼電器線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)中間繼電器KVFRKA電磁鐵YA線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)電壓繼電器KV線圈常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)電流繼電器KI信號燈HL直流電動機(jī)M變壓器三相異步電動機(jī)M轉(zhuǎn)換開關(guān)SA部分常用電器的電氣圖形符號和基本文字符號

（二）、電氣原理圖D65電氣控制線路圖電氣原理圖電氣安裝圖電器位置圖電氣互連圖主電路控制電路照明和顯示電路電氣控制線路圖的結(jié)構(gòu)設(shè)備的驅(qū)動電路，包括從電源到用電設(shè)備的電路，是強(qiáng)電流通過的部分。由按鈕、接觸器和繼電器的線圈、各種電器的常開、常閉觸點(diǎn)等組合構(gòu)成的控制邏輯電路，實(shí)現(xiàn)所需要的控制功能，是弱電流通過的部分。CM6140普通車床電氣原理圖電氣原理圖示例：（二）、電氣原理圖D651.繪制原則：（3）主、輔助電路或其元件，均應(yīng)按功能盡可能按動作順序從上到下、從左到右排列。

（2）主電路在左側(cè)或上方，輔助電路在右側(cè)或下方。（1）采用GB。D65（6）原理圖上應(yīng)盡可能減少線條和避免線條交叉。1.繪制原則：（4）在原理圖中，同一元件，不同部分使用同一文字符號來標(biāo)明。對于同類電器，必須在名稱后或下標(biāo)加上數(shù)字序號以區(qū)別，如KM1、KM2等。（5）所有電器均以自然狀態(tài)畫出。（二）、電氣原理圖D65

2.圖面區(qū)域的劃分目的：便于檢索，方便閱讀。區(qū)分的方法：

1）圖區(qū)的編號一般寫在圖的下部。2）圖的上方設(shè)有用途欄。電氣原理圖示例：圖2-1CM6132普通車床電氣原理圖（三）、電氣安裝圖D65電氣安裝圖：1.電器位置圖：表示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件的實(shí)際位置和接線情況。詳細(xì)繪制出電器元件安裝位置。

50505050320360線槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6140型車床電器位置圖電器互連圖示例

EL0HL23142423103×2.5mm22M1M2413×2.5mm23×1mm25×0.75mm23×0.75mm23×2.5mm2QSQ1CW6140型車床電氣互連圖2.電氣互連圖：表明了電器設(shè)備外部元件的相對位置及它們之間的電氣連接，是實(shí)際安裝接線的依據(jù)。二、閱讀和分析電氣控制路線圖的方法方法主要有兩種：查線讀圖法和邏輯代數(shù)法。1．查線讀圖法（直接讀圖法或跟蹤追擊法）。步驟：（1）熟悉機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)工藝過程；（2）分析主電路（電動機(jī)入手）；（3）分析控制電路（按照由上往下或由左往右依次閱讀，有幾個控制環(huán)節(jié)）。順序控制順序啟動同時停止控制特點(diǎn):電氣原理圖：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主電路控制電路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1二、閱讀和分析電氣控制路線圖的方法

2．邏輯代數(shù)法（間接讀圖法）二、閱讀和分析電氣控制路線圖的方法

2．邏輯代數(shù)法（間接讀圖法）關(guān)鍵是正確寫出電路的邏輯表達(dá)式。在繼電接觸器控制線路中邏輯代數(shù)規(guī)定如下：繼電器、接觸器線圈得電狀態(tài)為“1”，線圈失電狀態(tài)為“0”；繼電器、接觸器控制的按鈕觸點(diǎn)閉合狀態(tài)為“1”，斷開狀態(tài)為“0”。

2．邏輯代數(shù)法（1）邏輯非（2）邏輯與（3）邏輯或(a)邏輯非(b)邏輯與(c)邏輯或

繪制電氣控制線路圖的軟件：繪制電氣控制線路圖的軟件：AutoCADElectrical簡介（ACE）是AutoCAD軟件的電氣專業(yè)版，是專為電氣控制設(shè)計和制圖而開發(fā)的軟件AutoCADElectricalAutoCADElectrical模塊功能：專業(yè)的電氣設(shè)計工具極大的提高了電氣設(shè)計和制圖的效率繪制電氣控制線路圖的軟件：CAXA電子圖板

第二節(jié)電氣控制的基本環(huán)節(jié)D65電氣控制的基本控制環(huán)節(jié)：二、啟動電動機(jī)和自鎖環(huán)節(jié)三、互鎖控制和順序啟動四、多地點(diǎn)控制線路五、步進(jìn)控制線路一、點(diǎn)動控制一、點(diǎn)動控制工作原理：啟動：按下起動按鈕SB→接觸器KM線圈得電→KM主觸頭閉合→電動機(jī)M啟動運(yùn)行。停止：松開按鈕SB→接觸器KM線圈失電→KM主觸頭斷開→電動機(jī)M失電停轉(zhuǎn)。QSL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU2電氣原理圖：第二節(jié)電氣控制的基本環(huán)節(jié)點(diǎn)動控制應(yīng)用：常用于電葫蘆控制和車床拖板箱快速移動的電機(jī)控制保護(hù)環(huán)節(jié)：短路保護(hù)控制電路短路保護(hù)主電路短路保護(hù)QSL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU2電氣原理圖接觸器自鎖控制自鎖觸點(diǎn)KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRFRSB1二、啟動電動機(jī)和自鎖環(huán)節(jié)自鎖控制電氣原理圖接觸器自鎖控制工作原理保護(hù)環(huán)節(jié)短路保護(hù)：FU1、FU2L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2一、啟動電動機(jī)和自鎖環(huán)節(jié)短路保護(hù)：FU1、FU2過載保護(hù)：FR一、啟動電動機(jī)和自鎖環(huán)節(jié)接觸器自鎖控制工作原理保護(hù)環(huán)節(jié)L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2電氣原理圖短路保護(hù)：FU1、FU2一、啟動電動機(jī)和自鎖環(huán)節(jié)接觸器自鎖控制工作原理保護(hù)環(huán)節(jié)欠壓、失壓保護(hù)：KML1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2電氣原理圖過載保護(hù)：FR線路保護(hù)環(huán)節(jié)1、短路保護(hù)：4、零電壓保護(hù)及欠電壓保護(hù)：過電流保護(hù)元件是過電流繼電器，通常采用過電流繼電器KI和接觸器KM配合使用。常用的過載保護(hù)元件是熱繼電器FR和自動開關(guān)QF。常用的保護(hù)元件FU和自動開關(guān)QF。2、過載保護(hù)：3、過流保護(hù)：一般通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，也可用自動開關(guān)QF來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。主電路實(shí)現(xiàn)順序控制順序控制要求幾臺電動機(jī)的啟動或停止按一定的先后順序來完成的控制方式。四、互鎖控制和順序啟動順序啟動同時停止控制特點(diǎn):電氣原理圖：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主電路控制電路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1順序控制順序啟動逆序停止控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2電氣原理圖：特點(diǎn):主電路控制電路四、多地點(diǎn)控制線路特點(diǎn)：工作原理：在兩地或多地控制同一臺電動機(jī)的控制方式啟動(常開)按鈕并聯(lián)，停止(常閉)按鈕串聯(lián)。三地控制五、步進(jìn)控制線路在一些簡易的順序控制裝置中，加工順序按照一定的程序依次轉(zhuǎn)換，依靠步進(jìn)控制線路完成。舉例：快進(jìn)→Ⅰ工進(jìn)→Ⅱ工進(jìn)→快退順序控制3個程序的步進(jìn)控制線路＊

第四節(jié)三相交流電動機(jī)的啟動控制第四節(jié)三相交流電動機(jī)的啟動控制第五節(jié)三相異步電動機(jī)的制動控制二、反接制動控制線路第五節(jié)三相異步電動機(jī)的制動控制二、反接制動控制線路第五節(jié)三相異步電動機(jī)的制動控制二、反接制動控制線路第五節(jié)三相異步電動機(jī)的制動控制三、能耗制動電路1.2.3.4.這個答案有問題，大家發(fā)現(xiàn)了嗎？請找出這幅圖中的錯誤。1.5.5.問題：切記電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器不能同時得電，因此，兩個接觸器的互鎖必須要有，不能更改！上交答案1：典型錯誤！5.問題：KT1和KM1同時斷電，則右側(cè)KT1的通電延時閉合觸點(diǎn)也斷開，KM2控制電路的通電時間太短，電路不穩(wěn)定上交答案2大家想想：這個答案有沒有漏洞？5.大家想想：這個答案有沒有漏洞？上交答案3問題：KT1和KM1同時斷電，則右側(cè)KT1的通電延時閉合觸點(diǎn)也斷開，KM2控制電路的通電時間太短，電路不穩(wěn)定5.正確答案增加KT1常開觸點(diǎn)，使KT1自鎖（自保持），不斷電6.這個答案也有問題，大家發(fā)現(xiàn)了嗎？請找出這幅圖中的錯誤。7.正確答案7.8.2-06、設(shè)計一個控制電路，要求第一臺電機(jī)啟動運(yùn)行3s后，第二臺電機(jī)才能自行啟動，運(yùn)行8s后，第一臺電機(jī)停轉(zhuǎn)，同時第三臺電機(jī)啟動，運(yùn)行5s后，電動機(jī)全部斷電。錯誤答案：KM2無法自動啟動書寫答案時，通電延時閉合觸點(diǎn)小帽子處為圓弧2-06、設(shè)計一個控制電路，要求第一臺電機(jī)啟動運(yùn)行3s后，第二臺電機(jī)才能自行啟動，運(yùn)行8s后，第一臺電機(jī)停轉(zhuǎn)，同時第三臺電機(jī)啟動，運(yùn)行5s后，電動機(jī)全部斷電。正確答案正確答案錯誤答案2-08、試設(shè)計一個往復(fù)運(yùn)動的主電路和控制電路。要求：(1)向前運(yùn)動到位停留一