电气控制电路基础1

1第 2章 电气控制电路基础2第第 2章章 电气控制电路基础电气控制电路基础图样是工程界交流的语言电气图： 根据国家电气制图标准 GB4728规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。分类： 电路图（电气原理图）（设计、分析用）电气元件布置图电气接线图3第第 2章章 电气控制电路基础2.1电气控制系统 2.1.1电气原理图根据电气控制系统的工作原理， 将电气控制系统中各 电气元件及其连接关系 用 电气元件展开的形式绘制出来， 不按电气元件实际布置 和形状大小来绘制 ，用于分析研究 系统的组成和工作原理 。电气原理图包括：主电路： 设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是 强电流 通过的部分。控制电路： 由各种电器的线圈、常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，是弱电流 通过的部分。信号、照明电路保护电路 SB1SB1KMKMFRMFUL1L2L34第第 2章章 电气控制电路基础绘制电气原理图的基本规则5第第 2章章 电气控制电路基础a b图 2.2 区位 图 号含 义 及触点位置表示含 义图区、触点位置索引区位图号含义及触点位置表示含义6第第 2章章 电气控制电路基础2.1.2电气元件布置图电器设备和元器件的布置应注意以下几个方面： （ 1）体 积 大和 较 重的 电 器 设备 、元器件 应 安装在 电 器安装板的下方，而发热 元器件 应 安装在上方。（ 2） 强 电 、弱 电应 分开，弱 电 要加以屏蔽防止外界干 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 应 安装在一起，以利安装和配 线。（ 5）布置 图 根据 设备 的复 杂 程度可集中 绘 制在一 张图纸 上，控制柜、操作台的 电 气元件布置 图 也可以分 别绘出。7第第 2章章 电气控制电路基础2.2 电路的逻辑关系电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。系统的逻辑函数描述： 器件描述、电路描述1. 器件描述 a）触点表达 动作状态 不动作状态常开触点 KM、 KA、 SQ 1 0常闭触点 KM、 KA、 SQ 0 1b）线圈 通电 断电KM、 KA 1 08第第 2章章 电气控制电路基础2. 电路描述触点连接逻辑函数描述：并联状态 -逻辑加（ “或 ”）串联状态 -逻辑乘（ “与 ”）电路逻辑函数描述：每个耗能元件，均有自己的逻辑函数表达式举例：9第第 2章章 电气控制电路基础2.3三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电器、接触器、按钮等有触点电器组成。 异步电动机的启动有两个特点：1、启动电流大一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的 47倍。2、启动转矩小对电动机启动的主要要求（ 1）有足够大的启动转矩（ 2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。 不同类型与容量的异步电动机可采取减压启动直接启动10第第 2章章 电气控制电路基础1、开关控制直接启动 电路保护措施：FU 短路保护 优点：控制方法简单、经济、实用。 缺点：操作不方便、不安全，无过载、零压等保护措施，不能实现远距离控制和自动控制 适用于不频繁启动的小容量电动机 ,如小型台钻、砂轮机、冷却泵等。2.3.2三相异步电动机的全压启动（直接启动控制电路）满足下列关系则可直接启动：11第第 2章章 电气控制电路基础、接触器控制直接启动主电路：三相电源经 QS、 FU2、 KM的主触点， FR的热元件到电动机三相定子绕组。控制电路 ：用两个控制按钮，控制接触器 KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。启停过程 ：合上 QS，按动启动按钮 SB2KM线圈通电并自锁 M通电工作。KM自锁触点 ，是指与 SB2并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB2闭合后又断开， KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定。停止按钮 SB1，用于切断 KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机 M定子绕组断电停止工作。自锁 -依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。13第第 2章章 电气控制电路基础2.3.3三相异步电动机的降压启动定子串电阻降压启动控制电路 原理 ：电动机在启动时在三相定子绕组中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，以限制启动电流。启动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。 主电路：KM1实现串电阻启动KM2实现全压运行14第第 2章章 电气控制电路基础低速运行 (三角形接线 )：KM1闭合， KM2 、 KM3 断开高速运行（双星形接线）：KM2 、 KM3 闭合， KM1断开注意： 定子绕组极数改变后，其相序方向和原来相序相反。因此在变极时，主电路中必须保证电动机任意两个出线端同时对调，以保持高速和低速时的转向相同。Y 降压启动15第第 2章章 电气控制电路基础自耦 变压 器降 压 启 动在自耦变压器减压起动的控制线路中，电动机启动电流的限制是 依靠自耦变压器的降压作用 来实现的。启动时，电动机定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，待电动机转速接近额定转速时，自耦变压器便被短接，此时电源电压即额定电压直接加于定子绕组，电动机进入全电压正常工作。16第第 2章章 电气控制电路基础2.4三相异步电动机的运行控制2.4.2 多台电动机顺序控制对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同方位进行操作与控制，这时就需要组成 多地点控制 线路。 对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都发出命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要 多条件控制电路 (a)多地点 (b)多条件17第第 2章章 电气控制电路基础2.4.3电动机的正、反转控制 工作原理将接至电动机的三相电源进线中的任意两相对调，即可使电动机反转。 主电路KM1， KM2换相序。 互锁KM1， KM2若同时动作，将引起电源相间短路，要加互锁。18第第 2章章 电气控制电路基础2.4.4双速异步电动机的控制实际生产中的机械设备，往往有调速的要求。电动机转速：电动机转速调节的三个参数： f-调频、 s-转差调速、 p-变级调速f、 s调速为无级调速， p 为有级调速变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速电动机的定子备有一套或多套绕组， 改变接法就可改变电动机的磁极对数 ，进而改变转速。 双速电动机三相绕组连接图如下：19第第 2章章 电气控制电路基础2.5三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制用于 迅速停车或准确定位， 实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。常用制动方式：机械制动： 机械抱闸、液压或气压制动电气制动： 反接制动、能耗制动等2.5.1机械制动机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止转动的一种方法。应用较多的机械制动装置是 电磁制动器 ，它主要由电磁铁和制动器两部分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分组成。 20第第 2章章 电气控制电路基础电磁抱闸断电制动控制 21第第 2章章 电气控制电路基础断电制动控制方式在 起重机械 上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还可防止突然停电时重物自行坠落。缺点： 不经济；停止时手动调整工件困难。1、反接制动 制动原理：切断三相电源 -接通反向启动电源（产生反向启动力矩）-制动 -转速为零时切断电源制动手段：利用接触器的主触点接入反向电路；利用速度继电器判定零速，切断电源；（ 可用时间继电器吗？）定子转子动触点n当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。电气制动有 反接制动 、 能耗制动 、 反馈制动 等，鼠笼式异步电动机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。2.5.2电气制动22第第 2章章 电气控制电路基础复合停止按钮 SB1动合触点上并联 KM2的自锁触点。停车期间，用手转动机床主轴调整工件位置时，速度继电器的转子 随着转动，若不按停止按钮 SB1， KM2就不会得电，电动机就不会反接于电源。反接制动电流约为启动电流的两倍， 主电路制动回路中串入 限流电阻 R，防止制动时对电网的冲击和电动机绕组过热。电动机容量较小且制动不是很频繁的正反转控制电路中，可以不加限流电阻。23第第 2章章 电气控制电路基础2、能耗制动制动原理：切断三相电源 -定子绕组接入直流电源（产生磁场） -惯性转动的转子切割磁力线（产生电磁转矩） -制动 这种制动方法是将在运动过程中储存在转子中的机械能转变成电能，又消耗在转子的制动上，因此称为能耗制动。能耗制动控制电路： 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，转子原来储存的机械能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，转速为零时再将其切除。主电路：变压器 TC和整流器提供制动直流电源， KM2为制动接触器 。控制电路 (a)： 手动控制：停车时按下 SB1按钮，制动结束时放开。电路简单，操作不便。控制电路 (b)：根据电动机带负载制动过程时间长短设定时间继电器 KT的定时值，实现制动过程的自动控制。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 3 4倍，过大会使定子过热。可调节整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。 242.6 电液控制系统液压传动系统由于其特有的优点，如易获得较大力矩、运动传递平稳均匀、调节控制方便等，在机械制造、工程、建筑、矿山等领域具有广泛的应用。当液压传动系统与电气控制系统相结合组成 电液联合控制系统 时， 即用电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部件完成规定动作， 这样就能很方便地实现由多种工作程序组合的自动工作循环控制，广泛应用于组合机床、自动化机床、机械加工自动线、数控机床等设备上。电磁阀25第第 2章章 电气控制电路基础26第第 2章章 电气控制电路基础液压系统的组成部分液压系统的组成部分 动力部件 ：液压泵 执行部件 ：液压缸 液压马达 控制部件 :压力控制阀流量控制阀方向控制阀 辅助装置：油箱，油管，过滤器控制对象-油泵电动机、电磁换向阀27第第 2章章 电气控制电路基础电气控制电路基础液压动力滑台 是典型的电液控制装置，它是 组合机床上实现进给运动 的一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角、铣削以及攻螺纹等加工工序。动力滑台由液压缸驱动，该电液控制系统的分析可分为三步：（ 1） 工作循环图分析， 确定工步顺序、每步的工作内容以及各工步转换主令；（ 2） 液压系统分析 ，对照液压系统原理图，确定每工步中应通电的电磁阀线圈，结合分析结果和工作循环图中给出的条件列出电磁铁动作顺序表。（ 3） 控制电路分析 ，对照电磁铁动作顺序表，逐步分析电路如何在转换主令的控制下完成电磁阀线圈通、断电的控制。 液压动力滑台28第第 2章章 电气控制电路基础电气控制电路基础工作循环图SQ2SQ1SQ