任务二　正反转控制电路的安装及调试

一、任务要求

根据电动机正反转控制的原理图绘制元件布置图及安装接线图，并按照绘制的电气图装接实际电路并进行电路的调试。

二、相关知识

（一）电气控制系统图的绘制原则

为了清晰地表达电气控制线路的组成和工作原理，便于系统的安装、调试、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表示，再将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。

为了提高系统的通用性，国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的有关文件，制定了我国电气设备的有关国家标准。电气图形符号通常用于电气系统图，用以表示一个设备或器件的图形，文字符号适用于电气技术文件（包括电气系统图），用以表明电气设备、器件名称、功能、状态及特征。

电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电气元件布置图和安装接线图。

1．电气原理图

电气原理图是用图形符号和项目代号表示电路各个电气元件的连接关系和工作原理的图，它并不反映电器元件的大小及安装位置。电气原理图结构简单，层次分明，关系明确，适用于分析研究电路的工作原理，而且还可作为其他电气图的依据，在设计部门和生产现场得到了广泛应用。

现以图1-27所示的电动机正反转电气原理图为例来阐明绘制电气原理图的规则。

电气原理图一般分为主电路和辅助电路。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、热继电器与电动机等。主电路用粗线绘制在电气原理图的左侧或上方。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、控制按钮、熔断器、信号灯、控制变压器及控制开关组成，用细实线绘制在电气原理图的右侧或下方。

电路图中的所有电气元件一般不是实际的外形图，而用国家标准规定的图形符号和文字符号表示，属于同一电器的各个部件和触点可以出现在不同的地方，但必须用相同的文字符号标注。电气原理图中各元器件触点状态均按没有外力作用时或未通电时触点的自然状态画出。

电气原理图中电源用水平线画出，一般正极画在原理图的上方，负极画在原理图的下方。三相交流电源线集中水平画在原理图的上方，相序自上而下按L1、L2、L3排列，中性线（N线）和接地线（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于电源线画出。

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；直接连接的导线连接点用“实心圆”表示；无直接连接的导线交叉点不画黑圆点，但在电气图中应尽量避免线条的交叉。

在电气原理图中，继电器、接触器线圈的下方注有其触点在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。其含义如下：

未使用的触点用“X”表示。

电路图中元器件的数据和型号（如热继电器动作电流和整定值、导线截面积等）可用小号字体标注在电器文字符号的下面。

此外，在绘制电气控制线路图中的支路、元件和接点时，一般要加上标号。主电路标号由文字和数字组成。文字用以表明主电路中元件或线路的主要特征，数字用以区别电路的不同线段。电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标记，并注意以下规定。

① 三相交流电源的引入线用L1、L2、L3标记，中性线为N，接地端为PE。

② 电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序进行标记。

③ 对于数台电动机，在字母前加数字区别，如M1电动机，其三相绕组接线端以1U、1V、1W；M2电动机，其三相绕组接线端以2U、2V、2W来区别。

④ 电动机绕组首端分别用U1、V1、W1标记，尾端用U2、V2、W2标记。

⑤ 电动机分支电路各接点标记，采用文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数字表示该支路接点的代号，从上到下按数值大小顺序标记。如U12表示第二台电动机的第一相的第一个接点。

2．电气元件布置图

电气元件布置图主要表明机械设备上和电气控制柜上所有电气设备和电气元件的实际位置，是电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。自锁控制电路的电气元件布置图如图1-28所示。

3．安装接线图

接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，它表达设备电控系统各单元和各元器件间的接线关系，并标出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等，实际应用中通常与电气原理图、电气元件布置图一起使用。自锁控制电路的安装接线图如图1-29所示。

（二）正反转控制电路

在生产实践中，有很多情况需要电动机能进行正反两方向的运动，如夹具的夹紧与松开、升降机的提升与下降等。要改变电动机的转向，只需改变三相电动机的相序，将三相电动机的任意两相绕组调换，即可实现反转。常利用接触器的主触点改变相序，主要适用于需要频繁正、反转的电动机。

1．接触器互锁正反转控制线路

图1-30为接触器互锁正反转控制线路。图中采用了两个接触器，KM1是正转接触器，KM2是反转接触器。显然KM1和KM2两组主触点不能同时闭合，即KM1和KM2两接触器线圈不能同时通电，否则会引起电源短路。

工作原理如下。

正转控制时，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自锁。KM1主触点闭合接通主电路，输入电源相序为L1、L2、L3，使电动机M正转。同时KM1常闭触点断开，保证KM2线圈不会得电。

按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈失电，KM1主触点断开，电动机M停转。

反转控制时，按下反转启动按钮SB3，接触器KM2线圈得电并自锁。KM2主触点闭合，主电路，输入电源相序为L3、L2、L1，使电动机M反转。同时KM2常闭触点断开，保证KM1线圈不会得电。

在控制电路中，正转接触器KM1的线圈电路中串联了一个反转接触器KM2的常闭触点，反转接触器KM2的线圈电路中串联了一个正转接触器KM1的常闭触点。这样，每一接触器线圈电路是否被接通，将取决于另一接触器是否处于释放状态。这种同一时间两个接触器中只能有一个正常工作的控制称为“互锁”。在图1-31所示线路中，互锁是依靠电气元件来实现的，所以也称为电气互锁。实现电气互锁的触点称为互锁触点。互锁也避免了同时按下正、反转启动按钮时造成短路。

接触器互锁正、反转控制线路存在的主要问题，是从一个转向过渡到另一个转向时要先按停止按钮SB1，不能直接过渡，显然这是十分不方便的。

2．按钮互锁正反转控制线路

图1-31为按钮互锁正反转控制线路。图中SB2、SB3为复合按钮，各有一对常闭触点和常开触点，其中常闭触点分别串联在对方接触器线圈支路中，这样只要按下按钮，就自然切断了对方接触器线圈支路，实现互锁。这种互锁是利用按钮来实现的，所以称为按钮互锁。

工作原理如下。

合上刀开关QS，按下正转启动按钮SB2，接触器KM1的线圈得电并自锁。KM1主触点闭合接通主电路，输入电源相序为L1、L2、L3，电动机M正转。同时复合按钮SB2的常闭触点断开，切断KM2线圈支路。

按下反转启动按钮SB3，其常闭触点断开，接触器KM1的线圈失电，KM1主触点断开，电动机M停转，同时KM2线圈得电并自锁，KM2主触点闭合，接通主电路，接入电源相序为L1、L3、L2，电动机M反转。

由此可见，按钮互锁正、反转控制电路可以从正转直接过渡到反转，其存在的主要问题是容易产生短路，例如当电动机正转接触器KM1主触点因弹簧老化或剩磁的原因而延迟释放或者被卡住而不能释放时，如果按下SB3反转按钮，KM2接触器又得电使其主触点闭合，主电路便会短路。

3．双重互锁正反转控制线路

双重互锁正、反转控制线路如图1-32所示。该线路既有接触器的电气互锁，又有复合按钮的机械互锁，是一种比较完善的实现正、反转直接启动的具有较高安全可靠性的线路。

三、任务实施

（一）准备元器件

配齐所用电气元件，并检查其数量、规格是否符合控制电路的要求，检查其外观是否完好无损，并用万用表欧姆挡检测各电气元件。

（二）电路安装与调试

① 根据如图1-30所示的电气原理图画出正反转控制电路的元件布置图，如图1-33所示。

② 根据图1-30所示画出电动机正反转控制电路的接线图，如图1-34所示。

③ 按照如图1-33所示的电器元件布置图在控制板上安装电器元件。

④ 按照图1-34所示的接线图进行布线安装。

⑤ 安装完毕后，必须经过认真检查后，方可通电。

⑥ 在老师的监护下，通电试车。若遇到异常现象，应立即停车，检查故障。

正反转控制电路的常见故障现象及故障分析见表1-1。

⑦ 通电试车完毕，切断电源。

四、知识与能力扩展

（一）行程开关

1．行程开关的结构及工作原理

行程开关又称位置开关或限位开关，其作用是将机械位移转换成电信号，使电动机运行状态发生改变，包括自动停车、反转、变速、终端限位保护等。行程开关的外形如图1-35所示，其结构和工作原理与按钮相同，不同的是行程开关不是靠手的按压，而是利用生产机械运动部件的撞块碰压使触点动作。

行程开关常装设在基座的某个预定位置，其触点接到有关的控制电路中。当被控对象运动部件上安装的撞块碰压到行程开关的推杆（或滚轮）时，推杆（或滚轮）被压下，行程开关的常闭触点先断开，常开触点后闭合，从而断开和接通有关控制电路，以达到控制生产机械的目的。当撞块离开后，行程开关在复位弹簧的作用下恢复到原来的状态。

2．行程开关的型号和电气符号

行程开关的种类很多，可分为直动式（如LX1、JLXK1系列）、滚轮式（如LX2、JLXK2系列）和微动式（如LXW.11、JLXK1.11系列）三种。通常行程开关的触点额定电压380V，额定电流5A。行程开关的型号含义及电气符号如图1-36所示。

（二）接近开关

接近开关是一种无接触式物体检测装置。当某种物体与之接近到一定距离时，它就发出“动作”信号，而不需要施以机械力。接近开关除了像一般的行程开关一样可作为行程和限位开关外，还可以用于高速计数、测速、液面控制、金属体的检测、零件尺寸检测，还可用作计算机或可编程控制器的传感器等。

接近开关由感应头、高频振荡器、放大器和外壳组成。当运动部件与接近开关的感应头接近时，它输出一个电信号，使动合触点闭合，动断触点断开。常见接近开关的外形和电气符号如图1-37所示。

（三）行程控制

行程控制是以行程开关代替按钮以实现对电动机的启停控制，若在预定位置电动机需要停止，则将行程开关安装在相应位置处，其常闭触点串接在相应的控制电路中。当机械装置运动到预定位置时，行程开关动作，其常闭触点断开，相应的控制电路断开，电动机停转，机械运动也停止。若要实现机械装置停止后立即反向运动，则应将此行程开关的常开触点并联在另一个控制回路的启动按钮上，这样，当行程开关动作时，常闭触点断开了正向运动控制的电路，同时常开触点又接通了反向运动的控制电路，从而实现了机械装置的自动往返循环运动。图1-38为小车自动往返循环的电气控制线路图。

其工作原理比较容易分析，读者可自行分析。