电器控制线路的基本规律.ppt

Date: * Page: 1 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 第二章 电器控制线路的基本规律 第一节 电器控制线路的绘制原则 第二节 电气控制电路基本环节 第三节 三相异步电动机的启动控 制 第四节 三相异步电动机的制动控 制 第五节 电气控制线路中的保护环 节 Date: * Page: 2 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 第一节 电器控制线路的绘制原则 电气控制线路：由低压控制电器所组成的控制线电气控制线路：由低压控制电器所组成的控制线 路叫做电气控制线路路叫做电气控制线路. . 相关国家标准： GB472885电气图常用图形符号 GB715987电气技术中的文字符号制定通则 GB698886电气制图 一、电气控制线路图常用的一、电气控制线路图常用的图形符号图形符号和和文字符号文字符号 Date: * Page: 3 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号 一般三极电源开关低压断路器 常开触点 常闭触点 复合触点 行程开关 QSQFSQ 熔断器 常开 常闭 复合 按钮 FU SB 线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点 接触器 KM 线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点 得电延时 时间继电器 失电延时 KT Date: * Page: 4 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号 常开触点 常闭触点 速度继电器 热元件 常闭触点 热继电器 线圈 常开触点 常闭触点 中间继电器 KSFRKA 电磁铁 YA 线圈 常开触点 常闭触点 电压继电器 KU 线圈 常开触点 常闭触点 电流继电器 KI 信号灯 HL 直流电动机 M 变压器 三相 异步电动机 M 转换开关 SA T Date: * Page: 5 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电器原理图 电器元件布置图 电器安装接线图 电气控制线路图有三种： Date: * Page: 6 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电器原理图：根据电气控制系统的工作原理，采用电 器元件展开的形式绘制的电气图。 方法：不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器 元件在电路中所起的作用画在不同的部位上。 作用：用于分析研究系统的组成和工作原理，为寻 找电气故障提供帮助，同时也是编制电气安装接线 图的依据。 特点：结构简单，层次分明，便于研究和分析电路 的工作原理。 二、电气原理图 Date: * Page: 7 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1、电气原理图的绘制原则 1)原理图一般分主电路主电路和辅助电路辅助电路两部分：主主电路 用粗线粗线条画在原理图的左边 左边；辅助电路用细线细线条画 在原理图的右边右边。 2)原理图中各电器元件不画出实际的外形图，采 用电气图形符号形符号和文字符号字符号表示。 3)同一电器的各个部件可画在不同的地方各个部件可画在不同的地方，用相 同的文字符号标注，如KM 、KT等。 Date: * Page: 8 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1、电气原理图的绘制原则（续） 4)原理图中所有电器触点，都按没有通电没有通电和没有外力没有外力 作用作用时的状态画出。 5)原理图中，各电器元件一般按动作顺序从上到下从上到下 ，从左到右左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。 6)原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用 黑色圆点黑色圆点表示。 Date: * Page: 9 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 2、图区划分 下图为CW6132型普通车床电气原理图 Date: * Page: 10 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 3.符号位置的索引 Date: * Page: 11 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 三、电器元件布置图： 表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控 制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。 电器元件的布置原则： 1. 体积大和较重的电器元件应装在元件安装板的 下方，发热元件应装在上方 2. 强弱电分开，弱电应屏蔽 3. 需经常维护、检修、调整的元件的安装位置不 宜过高 4. 布置应整齐、美观、对称 5. 元件之间应留有一定间距 Date: * Page: 12 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电器元件布置图举例 CW6132型车床控制盘电器布置图 Date: * Page: 13 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 四、电器安装接线图 电器安装接线图是按照电器元件的实 际位置和实际接线绘制的，根据电器元 件布置最合理，连接导线最经济等原则 来安排。 它为安装电器设备、电器元件之间进 行配线及检修电气故障提供了必要的基 础。 Date: * Page: 14 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 四、电器安装接线图 原则： 1、各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电 气原理图为准，并保持一致，同一电器元件各部件必 须画在一起。 2、不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接 ，必须经接线端子板进行。 3、走向相同的多根导线可用单线表示，连接导线应注明 导线规格（数量、截面积）以及穿线管的尺寸。 Date: * Page: 15 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电气安装接线图举例 CW6132型车床电气安装接线图 Date: * Page: 16 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1、点动控制 工作原理： 一、点动、长动和停止控制 启动： 按下起动按钮SB接触器KM线圈得电 KM主触头闭合电动机M启动运行。 停止： 松开按钮SB接触器KM线圈失电KM 主触头断开电动机M失电停转。 QS L1 L3 L2 FU1 KM M 3 SB KM FU2 电气原理图： 第二节 电器控制线路中的基本环节 Date: * Page: 17 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1、点动控制 应用： （1）常用于电葫芦 控制和车床拖板箱快 速移动的电机控制。 （2）生产设备的调 整 保护环节： 短路保护、过载保护 控制电路 短路保护 主电路 短路保护 QS L1 L3 L2 FU1 KM M 3 SB KM FU2 FR FR Date: * Page: 18 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 Date: * Page: 19 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电气原理图 2、单向全压启动控制 自锁触点 热继电器 热元件 热继电器 常闭触点 KM L1 L3 L2 FU1 KM QS SB2 FU2 KM M 3 FR FR SB1 自锁：由接触器（继电器）自身的常开触点来使 其线圈长期保持通电的控制称为“自锁” Date: * Page: 20 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电气原理图 工作原理 保护环节 短路保护 ：FU1、 FU2 L1 L3 L2 FU1 KM QS SB1 FU2 KM M 3 FR KM FR SB2 2、单向全压启动控制 Date: * Page: 21 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 短路保护 ：FU1、FU2 过载保护 ：FR 工作原理 保护环节 L1 L3 L2 FU1 KM QS SB1 FU2 KM M 3 FR KM FR SB2 电气原理图 2、单向全压启动控制 Date: * Page: 22 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 短路保护 ：FU1、FU2 工作原理 保护环节 欠压、失压保护 ： KM L1 L3 L2 FU1 KM QS SB1 FU2 KM M 3 FR KM FR SB2 电气原理图 过载保护 ：FR 2、单向全压启动控制 Date: * Page: 23 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 工作原理 Date: * Page: 24 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 开关切换 3长动与点动混合控制 按钮切换 利用中间继电器 Date: * Page: 25 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 (1)开关切换 点动控制：SA断开 FU1 KM M 3 FR Q L1L3L2 主电路 3长动与点动混合控制 FU2 SB1 KM KM FR SB2 SA 控制电路 Date: * Page: 26 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 (1)开关切换 FU1 KM M 3 FR Q L1L3L2 主电路 点动控制：SA断开 连续控制：SA闭合 控制电路 3长动与点动混合控制 FU2 SB1 KM KM FR SB2 SA Date: * Page: 27 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 (2)按钮切换 工作原理： 连续控制：松开按钮SB3 点动控制：按下按钮SB3 FU1 KM M 3 FR Q L1L3L2 主电路 FU2 SB1 KM KM FR SB2 SB3 控制电路 3长动与点动混合控制 Date: * Page: 28 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 (3)利用中间继电器 工作原理： 连续控制：按下按钮SB2 点动控制：按下按钮SB3 FU1 KM M 3 FR Q L1L3L2 主电路 3长动与点动混合控制 FU2 SB2 KM FR SB1 KA 控制电路 SB3 KA KM KA Date: * Page: 29 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 二、可逆控制和互锁环节 电路形式: 电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改 变电动机的旋转方向 按钮、接触器控制的正反转 位置控制 Date: * Page: 30 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1.按钮控制正反转控制电路 主电路： KM2 FU1 KM1 M 3 FR Q L1L3L2 主电路 控制电路： 控制电路 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1KM2 KM2 SB2 正转按钮 反转按钮 工作原理： 缺点： (1)基本控制电路 易产生故障 Date: * Page: 31 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1.按钮控制正反转控制电路 控制电路： 工作原理： (2) 接触器互锁控制 控制电路 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1KM2 KM2 SB2 KM2KM1 接触器 互锁 互锁：利用辅助触点互相制约 工作状态的控制称为互锁 优点： 工作安全可靠 缺点： 操作不便 Date: * Page: 32 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1.按钮控制正反转控制电 路 控制电路： 工作原理： 优点： （3）接触器、按钮双重互 锁控制 安全可靠， 操作方便 FU 2 FR SB3 SB1 KM1 KM1KM2 KM2SB2 SB1SB2 KM2KM1 控制电路图 Date: * Page: 33 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 接触器互锁正反转控制电路 Date: * Page: 34 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 2.位置开关控 制 有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内 能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。 Date: * Page: 35 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 工作台自动往返控制 Date: * Page: 36 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 三、顺序控制环节 电路的构成 两台电动机顺序控制电路 要求几台电动机的 启动或停止按一定的先 后顺序来完成的控制方 式 Date: * Page: 37 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 要求： M1启动后，M2才能起动，M1、M2同时停车 SB1 KM1 KM1 KM2 KM1 KM2 SB2 SB3 1、顺序启动同时停止控制 Date: * Page: 38 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 要求：M1启动后，M2才能启动；M2停车后，M1才能停 车。 SB1SB2 KM1 KM1KM2 KM2 KM1 KM2 SB3SB4 2、顺序启动逆序停止控制 v还有 其他方 法吗? Date: * Page: 39 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 顺序控制 Date: * Page: 40 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 四、多点控制： 控制电路1：三个地点均可 单独启动和停止。 控制电路2：启动时需三个 地点同时按启动按钮。停止 时任何一处均可停车。 在两地或多地控制同一台电动机的控制方式 Date: * Page: 41 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 三地控制 Date: * Page: 42 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 5、试设计两台电动机的控制。 要求：M1启动后，M2才能启动； M1停车后，M2才能停车 Date: * Page: 43 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 第三节 三相异步电动机的启动控制 降压启动的方法 定子绕组串电阻（电抗）启动 自耦变压器降压启动 Y降压启动 固态降压启动器启动 降压启动的实质：启动时减小加在定子绕组上的电压， 以减小起动电流； 启动后再将电压恢复到额定值，电动机 进入正常工作状态。 启动方式：直接启动和降压启动 Date: * Page: 44 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 一、定子串电阻降压启动控制线路 KM2 KM1 优点：动作可靠，结 构简单。 缺点：电阻上功率损 耗大。 Date: * Page: 45 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 二、星形三角形降压启动控制 指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动 电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改 接成三角形，使电动机全压运行。 Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。 Date: * Page: 46 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 星-三角形降压启动控制线路： KM1 优点：启动电流小，投 资少，线路简单。 缺点：启动转矩小。 启动转矩为接法直 接启动的1/3 启动电流为接法直 接启动的1/3 适用于小容量电动机轻 载启动，且正常运转时定 子为三角形接法。 Date: * Page: 47 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 Y降压启动控制 Date: * Page: 48 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 三、自耦变压器降压启动控制线路 优点：对电网的电流冲击小，功率 损耗小，启动转矩可调节。 缺点：结构复杂，价格较贵。 主要用较大容量电动机。 Date: * Page: 49 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 四、固态降压启动器 固态降压启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能 于一体的新颖的电机控制装置。它可以实现交流异步电动机的软启动、软停止 功能，同时还具有过载、缺相、过压、欠压、过热等多项保护功能。 固态降压启动器由电动机的启停控制 装置和软启动控制器组成，其核心部件是 软启动控制器。启动时，使晶闸管的导通 角从0开始，逐渐前移，电机的端电压从 零开始，按预设函数关系逐渐上升，直至 达到满足启动转矩而使电动机顺利启动， 再使电机全电压运行。 M 3 Date: * Page: 50 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 软起动的工作原理 软起动器实际上是一个晶闸管交流调压器。改变晶闸管的触 发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中 ，软起动器的输出是一个平滑的升压过程（且可具有限流功能） ，直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作。 西诺克Sinoco-SS2系列 软启动控制器的外形图 ABB公司PST/PSTB Date: * Page: 51 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 PST系列是应用微处理器 的软起动器，该设计应用 了最新技术，为电动机提 供软起动和软起动功能。 PST软起动器标配有多个 先进的电动机保护功能。 四个按键的键盘和逻辑结 构的菜单，使安装、调试 以及操作都变得简单：还 有10种语言可供选择。 PST软起动器可使用或 不使用旁路接触器，在大 规格的 PSTB370PSTB1050软 启动器内置有旁路接触器 。 Date: * Page: 52 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 ABB软起动器的主要控制功能： 1.起动时升压时间的设定和控制 PSS型软起动器的起动时升压时间设定范围为：130S；PSD型软起动器的起 动时升压时间设定范围为0.560S。 2.起动时初始电压的设定和控制 PSS型软起动器的起动时初始电压设定范围为：3070 %电源电压（PSS型软 起动器在运用限流功能后，起动时初始电压被固定在40%电源电压）；PSD型软 起动器的起动时初始电压设定范围为：1060%电源电压。 3.限流功能的设定和控制 PSS型软起动器的限流设定范围：1.54倍电机额定电流。PSD型软起动器的 限流设定范围：25倍电机额定电流。 4.停止时降压时间的设定和控制 PSS型软起动器的停止时降压时间设定范围为：030S；PSD型软起动器的停 止时降压时间设定范围为：5240S。ABB软起动器在得到停止信号后，按照设定 的降压时间，输出端由电源电压（PSD型软起动器由设定的级落电压，10030% 电源电压）降至初始电压，然后即刻降到零电压。 Date: * Page: 53 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 Date: * Page: 54 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 典型应用 Date: * Page: 55 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 复习练习题： 为什么要降压启动？哪些电动机采用降压启动？ 星/三角启动时定子绕组的电压为接法直接启动的 _倍 星/三角启动时启动转矩为接法直接启动的_倍 星/三角启动时启动电流为接法直接启动的_倍 星/三角启动时，启动转矩是固定的。（ ） 自耦变压器降压启动时，启动转矩是固定的。（ ） Date: * Page: 56 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 第四节 三相异步电动机的制动控制 电动机制动目的：主要使电动机迅速停车或准确定位。 一、机械制动 用机械装置产生机械力来强迫电动机迅速停车。主要有： 机械抱闸、液压或气压制动。 二、电气制动 使电动机的磁场转矩方向与电动机旋转方向相反，从而达 到制动目的，实质是产生反向制动转矩。主要有： 反接制 动、能耗制动。 Date: * Page: 57 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1.反接制动控制 反接制动：利用改变电动机电源的相序 ，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场 ，因而产生制动转矩的一种制动方法。 二、电气制动： Date: * Page: 58 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 主电路： 控制电路： 电路的工作过程： 起动： 制动：按下复合按钮 SBlKMl线圈失电， KM2线圈由于KS的动合 触点在转子惯性转动下仍 然闭合而得电并自锁，电 动机进入反接制动；当电 动机转速接近零时，KS 的触点复位断开KM2 线圈失电制动结束，停 机。 Date: * Page: 59 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 反接制动控制特点： 1、制动转矩大、制动迅速、冲击大，常用于 10KW以下的电机。 2、当电动机转速接近零时，必须及时切断反相 序电源，以防止电机反向再起动，常用速度继电 器来检测电动机转速并控制电动机反相序电源的 断开。 Date: * Page: 60 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 2.能耗制动控制 三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，定子绕组接通直流电 源转子旋转产生感应电流感应电流使转子产生反向的电磁转矩( 即制动转矩)转速为零时再将其切除。 电路的构成： 主电路：变压器T和 整流器UR提供制动 直流电源，KM2为 制动接触器。 控制电路： Date: * Page: 61 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 电路的工作过程： 起动： 制动： 思考题：采用能耗制动若不及时断 开制动回路，电动机会反转吗？ Date: * Page: 62 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 Date: * Page: 63 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 能耗制动控制电路特点： 制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同样的转速 下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。 一般取直流电流为电动机空载电流的34倍，过大会使定子过热。 可调节整流器输出端的可变电阻R，得到合适的制动电流。 能耗制动：制动准确、平稳、能量消耗小。制动力较弱，需要直流电源。 反接制动：制动显著，有冲击，能量消耗较大。 Date: * Page: 64 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 第五节 电气控制线路中的保护环节 一、短路保护: 常用熔断器和低压断路器. 二、过载保护: 常用热继电器. 三、过电流保护: 常用过电流继电器与接触器配 合 使用、低压断路器 四、零电压保护: 常用接触器和中间继电器 五、欠电压保护: 常用欠电压继电器. 保护目的：消除有害因素;保障设备和人身安全. 保护环节：短路、过载、过电流、欠电压与零电压等. Date: * Page: 65 电器控制线路的基 本规律 CH1 电气控制与PLC应用 下 页上 页 1.短路保护 短路保护应具有瞬动特性。 图a为采用熔断器作短路保护的电路。 图b为采用断路器作为短路保护的电路 。 若主电动机容量较小，主电路 中的熔断器可同时作为控制电路的 短路保护。 若主电动机容量较大，则控制 电路一定要单独设置短路保护熔断 器。 Date: * Page: 66 电器控制