在国民经济各行业的生产机械上广泛使用着电力拖动自动控制设备。它们主要是以各类电动机或其他执行电器为控制对象,采用电气控制的方法来实现对电动机或其他执行电器的启动、停止、正反转、调速、制动等运行方式的控制,并以此来实现生产过程自动化,满足生产加工工艺的要求。电气控制线路可由第1章的任务1.1中所述的开关电器等按一定逻辑规律组合而成。
不同生产机械或自动控制装置的控制要求是不同的,其相应的控制电路也是千变万化各不相同的,但是,他们都是有基本规律的基本环节、基本单元,按一定的控制原则和逻辑规律组合而成。所以,深入地掌握这些基本控制单元电路以及逻辑关系和特点,再结合生产机械具体的生产工艺要求,就能掌握电气控制电路的基本分析方法和设计方法。
电气控制电路的实现,可以是继电接触器逻辑控制方法、可编程逻辑控制方法及计算机控制(单片机、可编程序控制器等)方法等,但继电接触器逻辑控制方法仍是最基本的、应用十分广泛的方法,而且是其他控制方法的基础。
1.2.1.1 电气控制系统图
电气控制系统是由电气控制元件按一定要求连接而成。为了清晰地表达生产机械电气控制系统的工作原理,便于系统的安装、调整、使用和维修,将电气控制系统中的各电气元件用一定的图形符号和文字符号来表示,再将其连接情况用一定的图形表达出来,这种图形就是电气控制系统图。常用的电气控制系统图有三种:电气原理图、平面布置图与安装接线图。
1.电气图常用的符号
电气控制系统图中,电器元件的图形符号、文字符号必须采用国家最新标准,即GB/T4728—1996~2000《电气简图用图形符号》和 GB7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。接线端子标记采用GB4026—1992《电气设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的通则》,并按照GB6988—1993~2002《电气制图》的要求来绘制电气控制系统图。常用的图形符号和文字符号见本书附录。
2.电气控制原理图
电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的连接关系和工作原理图。该图应根据简单、清晰的原则,采用电气元件的展开形式来绘制,它不按电气元件的实际位置来画,也不反映电气元件的大小、安装位置、只用电气元件的导电部分及其接线端钮按国家标准规定的图形符号来表示电气元件,再用导线将这些导电部件连接起来以反映其连接关系。所以电气原理图结构简单、层次分明,关系明确,可用于分析研究电路的工作原理,且可作为其他电气图的依据,在设计部门和生产现场获得广泛的应用。
现以图 1.28所示的CW6132型普通车床电气原理图为例来阐述绘制电气原理图的原则和注意事项。
图1.28 CW6132型车床电气原理
1)绘制电气原理图应遵循的原则
(1)电气原理图的绘制标准图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。
(2)电气原理图由主电路和辅助电路组成。主电路是从电源到电动机的电路,其中有刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件与电动机等。主电路用粗线绘制在图面的左侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等,它们由继电器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等组成,用细实线绘制在图面的右侧或下方。
(3)电源线的画法。原理图中直流电源用水平线画出,一般直流电源的正极画在图面上方,负极画在图面的下方。三相交流电源线集中水平画在图面上方,相序自上而下按L1、L2、L3排列,中性线(N线)和保护接地线(PE线)排在相线之下。主电源垂直于电源线画出,控制电路与信号垂直在两条水平电源线之间。耗电器件(如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等)直接与下方水平电源线相接,控制触头接在上方电源水平线与耗电元器件之间。
(4)原理图中电气元件的画法。原理图中的各电气元件均不画实际的外形图,原理图中只画出其带电部分,同一电气元件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出,但必须按国家标准规定的图形符号画出,并用同一文字符号标明。对于几个同类电器,在表示名称之后加上数字序号,以示区别。(www.xing528.com)
(5)电气原理图中电气触头的画法。原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。对于接触器、电磁式继电器是按电磁线圈未通电时触头状态画出;对于控制按钮、行程开关的触头是按不受外力作用时的状态画出;对于断路器和开关电器触头按断开状态画出。当电器触头的图形符号垂直放置时,以“左开右闭”原则绘制,即垂线左侧的触头为常开触头,垂线右侧的触头为常闭触头;当符号为水平放置时,以“上闭下开”原则绘制,即在水平线上方的触头为常闭触头,水平线下方的触头为常开触头。
(6)原理图的布局。原理图按功能布置,即同一功能的电气元件集中在一起,尽可能按动作顺序以从上到下或从左到右的原则绘制。
(7)线路连接点、交叉点的绘制。在电路中,对于需要测试和拆接的外部引线的端子,采用“空心圆”表示;有直接电联系的导线连接点,用“实心圆”表示;无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点,但在电气图中尽量避免线条的交叉。
(8)原理图绘制要求。原理图的绘制要层次分明,各电气元件及触头的安排要合理,既要做到所用元件触头最小、耗能最小,又要保证电路运行可靠,节省连接导线,以及安装、维修方便。
2)电气原理图图面区域的划分
为便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置,有利于读者检索电气线路,常在各种幅面的图纸上分区。每个分区内竖边用大写的拉丁字母编号,横边用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角开始。分区代号用该区的拉丁字母或阿拉伯数字表示,但是为分析方便,也把数字区放在图的下面。为方便读图,利于理解电路工作原理,还常在图面区域对应的原理图上方标明该区域的元件或电路的功能。
电气原理图中,在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触头所在图中位置的索引代号,索引代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在图区号,右栏为常闭触头所在图区号。
3)电气原理图中的技术数据
电气原理图中各电气元件的相关数据和型号常在电气原理图中电气元件文字符号下方标注出来。如图1.28所示,热继电器文字符号FR下方标有6.8~11 A,此数据为该热继电器的动作电流值范围,8.4 A为该继电器的整定电流值。
3.电气元件布置图
电器元件布置图用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置,可根据电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制的方式。常用的有电气控制箱中的电气元件布置图、控制面板图等。电气元件布置图是控制设备生产及维护的技术文件,电气元件的布置应注意以下几方面:
(1)体积大和较重的电器元件应安装在电气安装版的下方,而发热元件应安装在电气安装板的上面。
(2)强电、弱电应分开,弱电应屏蔽,防止外界干扰。
(3)需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不宜过高或过低。
(4)电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起,以利安装和配线。
(5)电气元件布置不宜过密,应留有一定间距。如有走线槽,应加大各排电器间距,以利布线和维护。
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