第02讲-第2章电气控制的基本线路

1讲解内容 ：2 电气控制的基本线路2.1电气控制线路的设计、绘制及分析2.2基本电气控制线路 学习说明：本讲是学习电气控制设计基础。重点掌握：1.电气控制线路的 设计 、 绘制 及 分析 ；2. 电气控制线路基本环节：(1) 掌握电气控制原则：掌握电气控制原则： 时间原则时间原则 、 速度原则速度原则 、 电流原则电流原则 、与与 行程原则行程原则 。(2) 掌握电动机掌握电动机 保护环节保护环节 。(3) 掌握三相异步电动机基本控制环节：掌握三相异步电动机基本控制环节： 起动起动 、 正反转正反转 、 调调速速 、 制动制动 电气控制电路。电气控制电路。(4) 掌握电气控制电路的掌握电气控制电路的 连锁环节连锁环节 。 2u 任何复杂的电器控制线路都是按照一定的 控制原则控制原则 ，由 基本基本的控制线路的控制线路 组成的。u 基本控制线路基本控制线路 是 学习电器控制的基础学习电器控制的基础 。 电器控制线路的表示方法有电器控制线路的表示方法有 ：电气原理图、电气接线图、电器布置图。l 电气原理图电气原理图 是根据工作原理而绘制的，具有 结构简单结构简单 、 层次层次分明分明 、 便于研究便于研究 和 分析电路分析电路 的工作原理等优点。l 电器控制线路常用的图形、文字符号 必须符合最新的国家标必须符合最新的国家标准准 。3 电器控制线路：电器控制线路： 根据电路通过的电流大小可分为 主电路主电路 和控制电路控制电路 。主电路：主电路： 包括从电源到电动机的电路，是 强电流强电流 通过的部分，用 粗线条粗线条 画在原理图的 左边左边 。控制电路：控制电路： 是通过 弱电流弱电流 的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用 细线细线条条 画在原理图的 右边右边 。 采用电器元件展开图的画法：采用电器元件展开图的画法： 同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同类电器，可在文字符号后加上数字序号，如 KM1、 KM2等。 注意 ： 所有按钮、触点均按 没有外力作用和没有通电没有外力作用和没有通电时的原始状态画出时的原始状态画出 。控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列先后顺序排列 ，两线交叉连接时的电气连接点须用 黑点标出黑点标出。 4（一）设计的基本原则（一）设计的基本原则满足技术、经济指标要求，操作、维修方便的基本要求。通过优选器件，提高可靠性，延长寿命，提高产品的竞争力。（二）设计的基本内容（二）设计的基本内容1.拟订设计的任务书。2.选择拖动方案和控制方式。3.设计电气原理图及合理选择元件（原理设计）。4.绘制电气安装接线图（工艺设计） 。5.汇总资料，编写说明书。5 1.选用典型环节。 2.合理设计电路：必要时，可以使用逻辑代数化简电路，优化电路结构。 设计电气原理图时，还要考虑工程施工的要求。6图 2-1 控制电路例如 （双控）图 2-1b与图 2-1a相比，具有节省连接导线，可靠性高。（三）设计的一般规律 减少控制触点，提高可靠性7（ a） （ b）图 2-2 控制电路例如 :图 2-2a电路中，继电器线圈电流需要依次流过多个触点。图 2-2b的控制电路每一个继电器线圈电流仅流过一个触点，可靠性得到提高。 防止竞争现象8图 2-3 反身自停电路例如 :图 2-3a为反身自停电路，存在电气导通的竞争现象。图 2-3b为无竞争的反身自停电路。结论：结论： 继电、接触器控制电路不得用自身触点切断线圈的导电电路。（四）设计的基本方法电气控制原理设计方法有两种， 经验设计法 和 逻辑代数设计法 。1.经验设计法电气控制设计的内容包括电气控制设计的内容包括 主电路、控制电路和辅助电路主电路、控制电路和辅助电路 的设计。的设计。（ 1）电气控制设计步骤 主电路主电路 控制电路控制电路 辅助电路辅助电路 反反复审核。复审核。（ 2）常用的经验设计方法 根据生产机械的要求，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修改，综合成所需的控制电路。 没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画图的方法，不断增加电器元件和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。（ 3）经验设计的特点 设计方法简单易于掌握，使用广泛。 要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度较慢。 设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。 不宜获得最佳设计方案。92.逻辑设计法利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法的设计优点。10注意注意 ： 理论部分同学们自学，实际绘制与分析，边设计理论部分同学们自学，实际绘制与分析，边设计分析边讲解！分析边讲解！11三、电气控制原则三、电气控制原则注意注意 ： 时间原则、速度原则、电流原则、与行程原则，时间原则、速度原则、电流原则、与行程原则，在下节实例讲解！在下节实例讲解！四、电动机保护环节四、电动机保护环节注意注意 ： 短路保护；过载保护；欠、失电压保护；接地保短路保护；过载保护；欠、失电压保护；接地保护等。护等。五、五、 电气控制电路的连锁环节电气控制电路的连锁环节注意注意 ： 电气联锁、机械联锁。电气联锁、机械联锁。 直接起动直接起动 ：在 电源容量足够大电源容量足够大 时 ，小容量笼型电动机 可直接起动。优点优点 ： 是电气设备少，线路简单。缺点缺点 ： 是起动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。12（一）点动控制（一）点动控制注意注意 ： 根据控制要求，分析需要的根据控制要求，分析需要的 电气器件。电气器件。 主电路主电路 ： 由 刀开关刀开关 QS、 熔断器熔断器 FU、 交流接触器的主触点交流接触器的主触点KM、 热继电器热继电器 FR、 笼型电动机笼型电动机 M和和 接地保护接地保护 PE组成；控制电路控制电路 ： 由起动 按钮按钮 SB和 交流接触器线圈交流接触器线圈 KM组成。13图 2-4 实现点动的控制线路（一）点动控制（一）点动控制最简单的点动控制：适合小功率电动机控制最简单的点动控制：适合小功率电动机控制起动过程：起动过程： 先合上刀开关先合上刀开关 QS 按下起动按下起动按钮按钮 SB 接触器线圈接触器线圈 KM通电通电 接触器接触器主触点主触点 KM闭合闭合 电动机电动机 M通电直接起动通电直接起动。停机过程：停机过程： 松开起动按钮松开起动按钮 SB 接触器线接触器线圈圈 KM断电断电 接触器主触点接触器主触点 KM断开断开 电电动机动机 M停电停转。停电停转。点动控制：点动控制： 按下按钮，电动机转动，松按下按钮，电动机转动，松开按钮，电动机停转，这种控制就叫点开按钮，电动机停转，这种控制就叫点动控制，它能实现电动机短时转动，常动控制，它能实现电动机短时转动，常用于机床的对刀调整和电动葫芦等。用于机床的对刀调整和电动葫芦等。保护环节：保护环节： 短路保护短路保护 FU；过载保护；过载保护 FR；欠、失电压保护；欠、失电压保护 KM；接地保护；接地保护 PE。 （二）长动（连续）控制（二）长动（连续）控制 长动控制长动控制 ： 在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。 根据控制要求，分析需要的电气器件。根据控制要求，分析需要的电气器件。 主电路主电路 ： 由 刀开关 QS、 熔断器 FU、 接触器的主触点 KM 、热继电器发热元件 FR、 电动机 M和和 接地保护 PE组成； 控制电路控制电路 ： 由 停止按钮 SB2、 起动按钮 SB1、 接触器的常开辅助触点 和 线圈 KM 、 热继电器的常闭触点 FR组成。14起动过程起动过程 ： 合上刀开关 QS 按下起动按钮 SB2 接触器线圈 KM通电 接触器主触点 KM闭合和常开辅助触点闭合 电动机 M接通电源运转；松开起动按钮 SB2，利用接通的接触器常开辅助触点 KM自锁、电动机 M连续运转。15自锁概念自锁概念 ： 这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。（二）长动（连续）控制（二）长动（连续）控制长动控制：适合长时间连续转动电动机控制长动控制：适合长时间连续转动电动机控制停机过程停机过程 ： 按下停止按钮 SB1 接触器线圈 KM断电 接触器主触点 KM和辅助常开触点 KM断开 电动机 M断电停转。保护环节保护环节 ： 短路保护短路保护 FU；过载保护；过载保护 FR；欠、失电压保护；欠、失电压保护 KM；接地保护；接地保护 PE。图 2-5 长动控制线路本控制线路具有如下三点优点：本控制线路具有如下三点优点：1）防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。）防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。2）防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故。）防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故。3）避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。）避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。 16工作原理（演示）工作原理（演示）（三）点动和长动混合控制（三）点动和长动混合控制在生产实践中，机床调整完毕后，需要连续进行切削加工，则要求电动机既能实现点动又能实现长动。 17图 2-6 点动和长动结合的控制线路（三）点动和长动混合控制（三）点动和长动混合控制图 2-6a的线路比较简单，采用钮子开关 SA实现点动和长动控制。18开关切换点动控制： SA断开FU1KMM3FRQL1 L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路连续控制： SA闭合 1920按钮切换工作原理： 连续控制：按下 按钮 SB1 点动控制：按下按钮 SB3FU1KMM3FRQL1 L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路（三）点动和长动混合控制（三）点动和长动混合控制图 2-6b的线路采用复合按钮 SB3实现控制。2122中间继电器 KA控制工作原理： 连续控制：按下 按钮 SB3 点动控制：按下按钮 SB2（三）点动和长动混合控制（三）点动和长动混合控制图 2-6c的线路采用中间继电器 KA实现控制。2324以下控制电路能否实现即能点动、以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行又能连续运行 思考不能点动！不能点动！KMSB1KMSB2FRSB 概述：概述： 在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。求电动机能实现正、反转。 实现：实现： 对于三相异步电动机来说，可通过两个接触器来对于三相异步电动机来说，可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。改变电动机定子绕组的电源相序来实现。25电路形式电路形式 :电动机原理：电动机原理： 改变电动机三相电源的改变电动机三相电源的 相序，相序， 可改可改变电动机的变电动机的 旋转方向旋转方向按钮、接触器控制按钮、接触器控制位置控制位置控制按钮、接触器控制正反转控制电路（续按钮、接触器控制正反转控制电路（续）26主电路：KM2FU1KM1M3FRQL1 L3L2主电路控制电路：控制电路FU2FRSB3SB1 KM1KM1 KM2KM2SB2正转按钮 反转按钮工作原理：基本控制电路缺点：27控制电路：工作原理：接触器联锁控制接触器联锁控制联锁联锁 接触器联锁 (电气互锁 )按钮联锁 (机械互锁 )控制电路FU2FRSB3SB1 KM1KM1 KM2KM2SB2KM2 KM1接触器联锁新名词新名词 ： 电气互锁电气互锁按钮、接触器控制正反转控制电路（续按钮、接触器控制正反转控制电路（续）优点： 工作安全可靠缺点： 操作不便28按钮、接触器控制正反转控制电路（续按钮、接触器控制正反转控