电气控制图的分类及其绘制原则1
由各种电气控制元件和电路构成,对电动机或生产机械的供电和运行方式进行控制的装置,称为电动机或生产机械的电气控制装置。
以电动机或生产机械的电气控制装置为主要描述对象,表示其工作原理、电气接线、安装方法等的图样,称为电气控制图。其中,主要表示其工作原理的称为电气控制电路图,主要表示其电气元件实际安装位置和接线关系的称为电气安装接线图,主要表示其元件置的称为电气元件布置图。电气元件布置图和电气安装接线图又总称为电气设备安装图。本章主要介绍电气控制电路图和接线图,由于它们的作用不同,绘制原则也有所不同。电气控制电路图是最大量、最常见的一类电气图,因而有必要深入了解这类图的形式、特点及其看图方法。
1.电气控制电路图
电气控制电路图是将电气控制装置、各种电气元件用图形符号表示并按其工作顺序排列,详细表示控制装置、电路的基本构成和连接关系的图形。图2.1.4 是控制三相异步电动机正,反转运行的控制电路图,一些电气元件的不同组成部分,按照电路连接顺序分开布置。
绘制电气控制电路图,是为了便于阅读和分析电路。它是采用简明、清晰、易懂的原则,根据电气控制电路的工作原理来绘制的。图中包括所有电气元件的导电部分和接线端子,但并不按照电气元件的实际布置来绘制。
电气控制电路图一般分为主电路和辅助电路两个部分。主电路是电气控制电路中强电流通过的部分,是由电动机以及与它相连接的电气元件(如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等) 所组成的电路图。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。辅助电路中通过的电流较小。控制电路是由按钮、接触器、继电器的吸引线圈和辅助触点以及热继电器的触点等组成。这种电路能够清楚地表明电路的功能,对于分析电路的工作原理十分方便。
在实际的电气控制电路图中主电路一般比较简单,电气元件数量较少,而辅助电路比主电路要复杂,电气元件也较多,有的辅助电路是很复杂的,由多个单元电路组成。每个单元电路中又有若干个小支路,每个小支路中有一个或几个电气元件。这样复杂的控制电路分析起来是比较困难的,要求有坚实的理论基础和丰富的实践经验。
在电气控制电路图中,主电路图与辅助电路图是相辅相成的,其控制作用实际上是由辅助电路控制主电路。对于不太复杂的电气控制电路,主电路和辅助电路可绘制在同一图上。
电气控制电路图绘制原则和特点:
①在电气控制电路图中,主电路和辅助电路应分开绘制。电气控制电路图可水平或垂直布置。水平布置时,电源线垂直画,其他电路水平画,控制电路中的耗能元件(如线圈、电磁铁、信号灯等)画在电路的最右端。垂直布置时,电源线水平画,其他电路垂直画,控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。
当电路垂直(或水平)布置时,电源电路一般画成水平 (或垂直) 线,三相交流电源相序L1、L2、L3;由上到下 (或由左到右)依次排列画出,中线N和保护地线PE画在相线之下(或之右)。直流电源则按正端在上 (或在左)、负端在下(或在右)画出。电源开关要水平(或垂直)画出。
主电路,即每个受电的动力装置(如电动机)及保护电器(如熔断器、热继电器的热元件等)应垂直电源线画出。主电路可用单线表示,也可用多线表示。
控制电路和信号电路应垂直 (或水平) 画在两条或几条水平 (或垂直) 电源线之间。电器的线圈、信号灯等耗电元件直接与下方 (或右方)PE水平(或垂直)线连接,而控制触点连接在上方 (或左方) 水平 (或垂直) 电源线与耗电元件之间。
无论主电路还是辅助电路,均应按功能布置,各电气元件一般应按生产设备动作的先后顺序从上到下或从左到右依次排列,可水平布置或垂直布置。看图时,要掌握控制电路编排上的特点,也要一列列或一行行地进行分析。
②电气控制电路图涉及大量的电气元件(如接触器、继电器开关、熔断器等),为了表达控制系统的设计意图,便于分析系统工作原理,安装、调试和检修控制系统,在绘制电气控制电路图时所有电气元件不画出实际外形图,而采用统一的图形符号和文字符号来表示。
③在电气控制电路图中,同一电气元件的不同部分(如线圈、触点)分散在图中,如接触器主触点画在主电路,接触器线圈和辅助触点画在控制电路中,为了表示是同一电气元件,要在电器的不同部分使用同一文字符号来标明。对于几个同类电气元件,在表示名称的文字符号后的下标加上一个数字序号,以此来区别,如KM1、KM2,等。
④在机床电气控制电路的不同工作阶段,各个控制电器的工作状态是不同的,各控制电器的众多触点有时断开、有时闭合,而在电气控制电路图中只能表示一种情况。为了不造成混乱,特作如下规定:所有电器的可动部分均以自然状态画出。
所谓自然状态是指各种电器在没有通电和没有外力作用时的状态。电气元件工作状的表示在第1章 1.3 节已作介绍,不再赘述。
具有循环运动的机械设备,应在电气控制电路图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等应绘出动作程序及触点工作状态表。
由若干元件组成的具有特定功能的环节,可用虚线框括起来,并标注出环节的主要作用,如速度调节器、电流继电器等。
对于电路和电气元件完全相同并重复出现的环节,可以只绘出其中一个环节的完整电路,其余相同环节可用虚线方框表示,并标明该环节的文字符号或环节的名称。该环节其他环节之间的连线可在虚线方框外面绘出。
对于外购的成套电气装置,如稳压电源、电子放大器、晶体管、时间继电器等,应将其详细电路与参数绘在电气控制电路图上。
⑤在原理图上可将图分成若干图区,以便阅读查找。在电路图的下方(或右方)沿横坐标(或纵坐标)方向划分图区,并用数字 1、2、3……(或字母 A、B、C……)标明,同时在图的上方(或左方)沿横坐标(或纵坐标) 方向划分图区,分别用文字标明该图区电路的功能和作用,使读者能清楚地知道某个电气元件或某部分电路的功能,以便于理解整个电路的工作原理。如图 2.1.4 中所示,1区对应的为“电源开关”OS。
电气控制电路图中的接触器、继电器的线圈与受其控制的触点的从属关系(即触点位置)应按下述方法标示:
在每个接触器线圈的文字符号KM的下面画两条竖直线,分成左、中、右3栏,把受其控制而动作的触点所处的图区号数字按表2.1.1规定的内容填上。对备而未用的触点,在相应的栏中用记号“X”标出。
在每个继电器线圈的文字符号(如KT)下面画一条竖直线,分成左、右两栏,把受其控制而动作的触点所处的图区号数字按表 2.1.2 规定的内容填上。同样,对备而未用的触点在相应的栏中用记号“X”标出。
一般在控制电路图上还在每一并联支路旁注明该部分的控制作用,看图时掌握这些特点去分析控制电路的作用就会比较容易。
⑥电气控制电路图中,有直接电联系的交叉导线连接点要用黑圆点或小圆圈表示。
⑦在完整的电气控制电路图中还应包括标明主要电气元件的型号、文字符号、有关技术参数和用途。例如电动机应标明用途、型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速等。全部电气元件的型号、文字符号、用途、数量、安装技术数据,均应填写在元件明细表内。
⑧根据电气控制电路图的简易或复杂程度,既可完整的画在一起,也可按功能分块绘制,但整个电路的连接端应统一用字母、数字加以标示,这样可方便地查找和分析其相互关系。
⑨电气控制电路标号。
a.主回路的线号、主电路各接点标记:在机床电气控制电路的主电路中,线号由文字符号和数字标号构成。文字符号用来标明主回路中电气元件和电路的种类和特征,如三相电动机绕组用U、V、W 表示。数字标号由 3 位数字构成,并遵循回路标号的一般原则。
三相交流电源的引入线采用 L1、L2、L3来标记,1、2、3 分别代表三相电源的相别,中性线用N表示。经电源开关后标号变为 L11、L12、L13,由于电源开关两端属于不同的线段,因此加一个十位数“1”。电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U、V、W 顺序标示,分级三相交流电源主电路采用文字代号 U、V、W 的前面加阿拉数字 1、2、3 等标记,如 1U、1V、1W 及 2U、2V、2W 等。各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来表示,数字中的个位数字表示电动机代号,十位数字表示该支路各接点的代号,U21为电动机M1支路的第二个接点代号,依次类推。电动机定子三组首端分别用U、V、W标记,尾端分别用U'、V'、W'标记。双绕组的中点则用U”、V”、W”标记。
电动机动力电路应从电动机绕组开始自下而上标号。对图2.1.5 所示双电动机控制电路,以电动机M1的回路为例,电动机定子绕组的标号为 U1、V1、W1(或首端用U1、V1、W1表示,尾端用U1'、V1'、W1'表示),在热继电器FR的上触点的另一组线段,标号为U11、V11、W11,再经接触器KM1的上触点,标号为 U21、V21、W21,经过熔断器FU1与三相电源线相连,并分别与 L11、L12、 L13 同电位,因此不再用标号。电动机 M2回路的标号可依次类推。这个电路的各回路因共用一个电源,省去了标号中的百位数字。
对图2.1.6所示单电动机控制电路,由于电路中只有一台电动机,因此标号中不再出现表示电动机分号的标记。
若主回路是直流回路,则按数字标号的个位数的奇偶性来区分回路的极性:正电源侧用奇数,负电源侧用偶数。
b.辅助回路的标号:采用阿拉伯数字编号,一般由3位或3位以下的数字组成。标注方法按“等电位”原则进行,在垂直绘制的电路中,标号一般由上而下编排,凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段,都应标以不同的电路标号。无论是直流是交流的辅助回路,标号的标注都有以下两种方法。
常用的标注方法是首先编好控制回路电源引线线号,“1”通常标在控制线的最上方,然后按照控制回路从上到下、从左到右的顺序,以自然序数递增,每经过一个触点,线号依次递增,电位相等的导线线号相同,接地线作为“0”号线,如图 2.1.5 中的控制电路所示。
以压降元件为界,其两侧面的不同线段分别按标号的个位数的奇偶性来依序编号。有时回路中的不同线段较多,标号可连续递增到两位奇偶数,如“11、13、15”,“12、14、16”等。压降元件包括接触器线圈、继电器线圈、电阻、照明灯和电铃等。
在垂直绘制的回路中,线号采用自上而下或自上至中、自下至中的方式,这里的“中”指压降元件所在位置,线号一般标在连接线的右侧。在水平绘制的回路中,线号采用自左而右或自左至中、自右至中的方式编排,这里的“中”同样是指压降元件所在位置,线号-般标注于连接线的上方。图 2.1.7 是垂直绘制的直流控制回路,K1、K2为一耗能元件,因此它们上下两侧的线号分别为奇偶数。与正电源相连的是1号线,在K1支路中,从上至K1元件,经一个触点后线段的标号为 3 号,再经一个触点后的标号为 5号;在 K1下侧与负电源相连的线段的标号为 2,经一个触点后线段的标号为 4。在K2的支路中,也在K2元件两侧按奇偶数依照K1支路的顺序继续编号。
无论哪种标号方式,电路图与接线图上相应的线号应一致。