电气控制电路基本环节习题解答

第六章电气控制电路基本环节

6-1常用的电气控制系统有哪三种？

答：常用的电气控制系统图有电气原理图、电气布置图与安装接线图。

6-2何为电气原理图？绘制电气原理图的原则是什么？

答：电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图。

绘制电气原理图的原则

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）电气原理图的组成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、接触器的电磁线圈，继电器、接触器辅助触头，控制按钮，其他控制元件触头、控制变压器、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，相序自上而下依L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直在两条水平电源线之间。耗电元器件（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）原理图中电气元器件的画法原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，原理图中只画出其带电部件，同一电气元器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，并且用同一文字符号注明。对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。

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。当电气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，垂直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器件集中在一起，尽可能按动作顺序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图中，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，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。

6-3何为电器布置图？电器元件的布置应注意哪几方面？

答：电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。

电器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器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。

）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。2．

3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。

4）电器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）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。

6-4何为安装接线图？安装接线图的绘制原则是什么？

答：安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。接线图表示出项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。

安装接线图的绘制原则是：

1）各电气元器件均按实际安装位置绘出，元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。

2）一个元器件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。

3）各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符号国家标准。

4）各电气元器件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。

5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。

6-5电气控制电路的基本控制规律主要有哪些控制？

答：电气控制电路的基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。

6-6 电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节是什么？其主电路又有何区别（从电动机保护环节设置上分析）？

答：电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节在于有无自锁电路，该电路是用电动机起动接触器的常开辅助触头并接在起动按钮常开触头两端构成。有自锁电路为连续运转，无自锁电路为点动控制。对于点动控制的电动机主电路中不用接热继电器，即无需长期过载保护。

6-7何为电动机的欠电压与失电压保护？接触器与按钮控制电路是如何实现欠电压与失电压保护的？

答：电动机的欠电压保护是指当电动机电源电压降到～倍额定电压时，将电动机电源切除而停止工作的保护。

电动机的失电压保护是指当电动机电源电压消失而停转，但一旦电源电压恢复时电动机不会自行起动的保护。

对于采用接触器和按钮控制的起动、停止电路，当电动机电源电压消失或下降过多时，接触器自行释放，主触头断开电动机主电路而停止转动，接触器自锁常开触头断开自锁电路，电源恢复时，电动机不会自行起动，而需再次按下按钮后电动机方可起动旋转，实现欠电压、失电压保护。6-8何为互锁控制？实现电动机正反转互锁控制的方法有哪两种？它们有何不同？

答：在控制电路中相互制约的控制关系称为互锁，其中电动机正反转控制中正转控制与反转控制的互锁最为典型。

实现电动机正反转互锁控制的方法其一是将正反转接触器的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为电气互锁；其二是将正、反转起动按钮的常闭触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为机械互锁。

常用电气互锁时，电路是正转起动-停止-反转起动的控制，而采用机械互锁时，电路是可以实现由正转直接变反转的正转起动-反转-正转-…-停止的控制。

6-9试画出用按钮选择控制电动机既可点动又可连续运转的控制电路。

图6-9题．

6-10 分析图6-11两种顺序联锁控制电路工作原理，试总结其控制规律。

答：在图6-11b）是两台电动机按顺序起动控制电路，M1电动机由接触器KM1控制，而M2电动机由接触器KM2控制。KM1的常开触头串接在KM2线圈控制电路中，即只有在KM1线圈通电并自锁，即电动机M1起动后，KM1触头闭合才可起动M2电动机，确保按M1先起动、M2后起动的顺序进行，实现顺序联锁控制。

图6-11c）是起动时先起动M1，后起动M2；停车时，必须先停M2然后才能停M1的按顺序起动、停止的控制电路。图中将M1控制接触器KM1的常开触头串接在KM2线圈电路中，确保起动先起动M1然后才可起动M2。而KM2接触的常开触头并接在M1停车按钮SB1常闭触头两端，当M1、M2起动旋转后。KM1、KM2均通电吸合，由于KM2常开触头闭合且并接在停止按钮SB1两端，只要KM2常开触头处于闭合状态，按下SB1不起作用，只有先按下M2的停止按钮SB3，KM2线圈断电释放，KM2常开触头断开，再按下停止按钮SB1，KM1线圈断电释放，电动机M1才断电停转。实现先停M2后才可停M1的顺序联锁。

6-11 试画出两台电动机M1、M2起动时，M2先起动，M1后起动，停止时M1先停止，M2后停止的电气控制电路。

答：起动时M2先起动，M1后起动；停止时M1先停止，M2后停止见下图。

题6-11图

6-12 试分析图6-13所示自动循环控制电路工作原理。

答：图6-13中工作台自动往返循环控制电路中。M为工作台拖动电机，KM1为正转接触熔，KM2为反转接触器。SB1为总停按钮SB2为正转起动按钮，SB3为反转起动按钮，ST1为反向变正向行程开关，由工作台上后退撞块B压下使其动作。SQ2为工作台后退限位开关，ST2为正向变反向行程开关，由前进撞块A压下使其动作，SQ1为工作台前进限位开关。

电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，按下SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机M正转起动旋转，拖动工作台前进，当工作台前进到撞块A压下ST2，其常闭触头断开，切断KM1线圈电源，常开触头闭合，KM2线圈通电并自锁，电动机由正转变为反转，拖动工作台后退，当后退到撞块B压下ST1时，ST1常闭触头断开，KM2断电释放，ST1常开触头闭合。使KM1线圈通电吸合，电动机由反转变为正转，拖动工作台前进，如此周而复始，实现工作台自动往返的循环。要停止时，可按下SB1，KM1或KM2线圈断电，电机断电停止，工作台停下。当换向开关ST1或ST2失灵时，工作台将沿原运动方向移动，撞块将压下限位开关SQ2或SQ1，都将使电机断电，工作台停止，实现限位保护。此时可按下反方向起动按钮，使撞块退出压下的限位开关后停车再修理换向开关。

6-13 电动机正反转控制电路中，最关键的控制环节在哪里？

答：电动机正反转电路控制电路关键控制在：一是在主电路中正转接触器与反转接触器主触点应保证电动机定子绕组所接三相交流电源相序要接反，这样才能保证电动机能实现正、反转。为此正反转接触器主触头之间上方采用对应接，下方则采用包围接；二是在控制电路中要有正、反转控制的互锁环节，否则发生按下正转起动按钮，电动机正转运行后发生又按下反转起动按钮的误操作时出现正、反转接触线圈都通电吸合，造成三相交流电源相间短路，电源三相熔断器熔断，电动机停止。

6-14 电动机正反转电路中，要实现直接由正转变反转，反转直接变正转，其控制要点在何处？答：实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点为采用机械互锁。

6-15 试分析图6-35中各电路中的错误，工作时会出现什么现象？应如何改进？

答：图6-35中a）按下SB点动按钮，KM线圈无法通电吸合，即无法工作。见题6-15改进图a）。b）按下起动按钮SB2，KM线圈通电后，按下停止按钮SB1，KM线圈无法断电释放。见题6-15

改进图b）。

c）按下SB2，KM线圈通电吸合后，按下SB1，KM线圈不能断电释放。见题6-15改进图c）。

d）按下SB2，KM线圈通电吸合，松开SB2，KM线圈断电释放成为点动控制。见题6-15改进图d）。

e）KM1线圈吸合时与KM2线圈通电吸合时，相序不变，电动机无法实现正、反转。见题6-15改。）e进图

f）按下正转起动按钮SB2，KM1线圈无法通电吸合。见题6-15改进图f）。

g）控制电源一合闸，不用按下SB2，KM2线圈立即通电吸合。见题6-15改进图g）。

题6-15 改进图

6-16分析图6-14电路工作原理，指出各电气触头作用。

答：电路工作原理：合上电源开关Q，按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时通电并自锁，电动机三相定子绕组接成星形接入三相交流电源进行减压起动，当电动机转速接近额定转速时，通电延时型时间继电器动作，KT常闭触头断开，KM3线圈断电释放；同时KT常开触头闭合，KM2线圈通电吸合并自锁，电动机绕组接成三角形全压运行。当KM2通电吸合后，KM2常闭触头断开，使KT线圈断电，避免时间继电器长期工作。KM2、KM3常闭触头为互锁触头，以防同时接成星形和三角形造成电源短路。

分析图6-15XJ01系列自耦变压器减压起动电路工作原理。

答：电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，HL1灯亮，表明电源电压正常。按下起动按钮SB2，KM1、KT线圈同时通电并自锁，将自耦变压器接入，电动机由自耦变压器二次电压供电作减压起动，同时指示灯HL1灭，HL2亮，显示电动机正进行减压起动。当电动机转速接近额定转速时，时间继电器KT通电延时闭合触头闭合，使KA线圈通电并自锁，其常闭触头断开KM1线圈电路，KM1线圈断电释放，将自耦变压器从电路切除；KA的另一对常闭触头断开，HL2指示灯灭；KA的常开触头闭合，使KM2线圈通电吸合，电源电压全部加在电动机定子上，电动机在额定电压下进入正常运转，同时HL3指示灯亮，表明电动机减压起动结束。由于自耦变压器星接部分的电流为自耦变压器一、二次电流之差，故用KM2辅助触头来联接。

6-18分析图6-16电路工作原理。

答：图6-16时间原则控制转子电阻起动电路工作原理：合上三相电源开关Q，接通控制电路电源，在转子电阻短接接触器KM2、KM3、KM4线圈断电释放，其常闭触头闭合前提下，按下起动按钮SB2，线路接触器KM1线圈通电并自锁，电动机在转子电阻R、R、R全部接入情况下全压起动，同时321时间继电器KT1线圈通电吸合，KT1为通电延时型时间继电器，当KT1延时时间一到，其常开延时闭合触头闭合，由于KT1常开触头的闭合，短接转子电阻R接触器KM2线圈通电并自锁，KM2常开主触1头闭合将转子电阻R短接，转子电流上升，电磁转矩加大，电动机转速上升，同时KM2常开辅助触头1闭合，接通时间继电器KT2线圈，KT2通电吸合，其常开通电延时闭合触头经延时后闭合，使短接转子电阻接触器KM3线圈通电吸合并自锁，KM3常开主触头闭合短接转子电阻R，转速再上升，而KM32的常闭辅助触头断开，使KT1、KM2、KT2线圈断电释放。KM3另一对常开辅助触头闭合，使KM4线圈通电吸合并自锁，KM4主触头闭合，短接R转子电阻，电动机转速上升，运行在稳定转速下，电动机3按时间原则起动结束。而KM4的一对常闭辅助触头断开，使KM3、KT3线圈断电释放，使电动机起动后只有KM1、KM4线圈通电吸合。

6-19 分析图6-18电路中各触头的作用，若将速度继电器KS触头接成另一对常开触头，会发生什么后果？为什么？

答：在图6-18电动机单向反接制动电路中，若速度继电器触头接错，在按下电动机停止按钮SB1后，因KS常开触头一直是断开的，反接制动接触器KM2线圈无法通电吸合，故没有反接制动，电动机只是自然停车。

6-20 分析图6-19电路工作原理。指出该电路中各电器触头的作用。

答：电路工作原理：合上电源开关，按下正转起动按钮SB2，正转中间继电器KA3线圈通电并自锁，其常闭触头断开，互锁了反转中间继电器KA4线圈电路，KA3常开触头闭合，使接触器KM1线圈通电，KM1主触头闭合使电动机定子绕组经电阻R接通正相序三相交流电源，电动机M开始正转降压起动。当电动机转速上升到一定值时，速度继电器正转常开触头KS-1闭合，中间继电

器KA1通电并自锁。这时由于KA1、KA3的常开触头闭合，接触器KM3线圈通电，于是电阻R被短接，定子绕组直接加以额定电压，电动机转速上升到稳定工作转速。所以，电动机转速从零上升到速度继电器KV常开触头闭合这一区间是定子串电阻降压起动过程。．

正转停车时，按下停止按钮SB1，使KA3、KM1、KM3线圈相继断电释放，但此时电动机转子仍以惯性高速旋转，使KS-1触头仍维持闭合状态，KA1仍处于吸合状态，所以在KM1常闭触头复位后，KM2线圈便通电吸合，其常开主触头闭合，使电动机定子绕组经电阻R获得反相序三相交流电源，对电动机进行反接制动，电动机转速迅速下降，当电动机转速低于KS释放值时，KS-1复位，KA1线圈断电，KM2线圈断电释放，反接制动结束，电动机转速依惯性降至零。

图中KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为短接制动电阻接触器，KA1、KA2、KA3、KA4为中间继电器，KS为速度继电器，其中KS-1为正转闭合触头，KS-2为反转闭合触头。R电阻起动时起定子串电阻降压起动用，停车时，R电阻又作为反接制动电阻。

6-21在按速度原则控制电动机反接制动的过程中，若制动效果差，是何原因？如何调整？答：对于按速度原则即用速度继电器控制的电动机反接制动，若发生反接制动效果差，通常来说是由于速度继电器触头释放过早，即其常开触头过早断开，这是由于反力弹簧压得过紧，为此可调节压紧反力弹簧的螺钉，将反力弹簧开点即可。

6-22分析图6-20电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。

答：电路工作原理：电动机现已处于单向运行状态，所以KM1通电并自锁。若要使电动机停转，只要按下停止按钮SB1、KM1线圈断电释放，其主触头断开，电动机断开三相交流电源。同时，KM2、KT线圈同时通电并自锁，KM2主触头将电动机定子绕组接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速降低，当转速接近零时，通电延时型时间继电器KT延时时间到，KT常闭延时断开触头动作，使KM2、KT线圈相继断电释放，能耗制动结束。

图中KT的瞬时常开触头与KM2自锁触头串接，其作用是：当发生KT线圈断线或机械卡住故障，致使KT常闭通电延时断开触头断不开，常开瞬动触头也合不上时，只有按下停止按钮SB1，成为点动能耗制动。若无KT的常开瞬动触头串接KM2常开触头，在发生上述故障时，按下停止按钮SB1后，将使KM2线圈长期通电吸合，使电动机两相定子绕组长期接入直流电源。

6-23分析图6-21电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。

答：KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为能耗制动接触器，KS为速度继电器。

电路工作原理：合上电源开关Q，根据需要按下正转或反转起动按钮SB2或SB3，相应接触器KM1或KM2线圈通电吸合并自锁，电动机起动旋转。此时速度继电器相应的正向或反向触头KS-1或KS-2闭合，为停车接通KM3实现能耗制动作准备。

停车时，按下停止按钮SB1，电动机定子三相电源切除。当SB1按到底时，KM3线圈通电并自锁，r/min时速度继电电动机定子接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速降低，当转速下降到100器释放，其触头在反力弹簧作用下复位断开，使KM3线圈断电释放，切除直流电源，能耗制动结束，电动机依惯性自然停车至零。

6-24分析图6-23电路工作原理。

答：图6-23电路工作原理：合上电源开关，接通控制电路电源。当要起动电动机时，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电吸合，其常开主触头闭合，电磁铁线圈通电，制动闸松开制动轮。与此同时，接触器KM1常开辅助触头闭合，使接触器KM2线圈通电并自锁，电动机起动旋转。当要停车时，按下停车按钮SB1，接触器KM1、KM2线圈同时断电释放，其常开主触头断开，电磁铁线圈YB，电动机M同时断电，电动机在电磁抢闸作用。制动闸孔将制动轮紧紧抢住，使电动机迅速停止转动。

6-25分析图6-25电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。

答：图6-25电路工作原理：接通电路与控制电路电源，若选择“低速”则将SA扳至“左”位，三角形联接接触器KM1通电吸合，电动机接成三角形接法，成为4极电动机获得低速起动旋转运