电气控制系统中常用的低压电器教学课件PPT.ppt

,主讲:周贤宇 助教:朱发志,工厂电气控制技术,工厂电气控制技术,第1章 电气控制系统中常用的低压电器,本章教学重点及基本要求。 理解电磁式低压电器基本知识。 掌握常用低压控制电器的名称、种类、基本够造、工作原理及特点、图形符号、选择和使用知识。 了解常用电器设备的分类。,1-1 概述,、低压电器及其作用 1、电器根据电气控制要求:改变电路工作状态，实现被控对象的切换、保护、检测和调节等作用的电气设备。 2、电气设备分类按工作电压分类包括高压电器和低压电器。低压电器交流电压1200v， 直流电压1500v 。,、低压电器的分类,1、按操作方式分类 手动电器 特点:人工操作。 自动电器 根据外界信号自动完成控 制任务。 2、按用途分类 低压配电电器 作用:接通式断开电路。 低压控制电器 作用:电路控制。 3、按工作原理分类 电磁式电器 特点:固定磁场，利用电磁感应原理工作 非电量控制电器 举例:水位、速度、烟雾、瓦斯、酒精、传感器。,、低压控制电器发展方向,1、智能化、网络化。 2、设计开发手段现代化。 3、广泛使用环保材料。 4、结构设计模块化、组合化、数字化和零部 件通用化。,1-2 电磁式低压电器,电磁式电器基本结构 1、信号感测（电磁结构）接受外界信 号。 2、执行结构,、电磁结构,1、作用:接受外界信号、驱动执行结构 符号: 2、 基本结构 吸引线圈流过工作电流产生磁场和动力。 铁心构成磁路静止部分。 衔铁构成磁路的一部分、带动执行部分实施控制功能。 气隙,、电磁机构的分类,1、按磁路形状和衔铁运动方式分类 a、u形拍合式 b、e形拍合式和e形直动式 c、空心螺管式 d、装甲螺管式 e、回转式,2、按电磁线圈接入方式分类 a、串联电磁机构 特点:线圈内阻0 b、并联电磁机构 特点:线圈内阻极大 3、按电磁线圈激励电流性质分类 a、直流电磁机构 特点:电流恒定 b、交流电流机构 特点:电流不变 4、提示:交流电磁机构铁心和衔铁要吸含良好,严格异物卡 住和频繁操作。,、电磁机构特性,1、吸力特性吸力(f)与气隙( )的关系曲 线 、直流电磁机构吸力特性图1.2.3 特点:电流恒定 f吸=f ( )f开=f( ) 、交流电磁铁机构吸力特性图1.2.4 特点:电流吸含前后变化极大 吸含前后电磁吸力变化不大,0,f,i,2,1,i=f( ),f =f( ),at,2、反力特性图1.2.5 特点:反力特性均为直线段 原因: 反力弹簧线性特性 要点:触点闭合过程中四个参数含义及其作用 开距 1时动静触头之间最大距离 作用 保证断开电弧和电气强度的距离 超外程 触点弹簧压缩距离 作用 给予初压力 初压力防止触点刚接触时产生机械振动 终压力保证触点闭合状态下良好接触.使触点温 升不超允许值,3 、电磁机构吸力和反力特性的配合 目的保证触点在可靠吸含前提下减少铁心柱端面与衔铁之间的机械磨损和触点的电磨损 配合方法调节触头释放弹簧松紧 4 、关于交流电磁机构衔铁振动问题(图1.2.7) 交流电磁铁衔铁振动 解决办法在铁心柱子端部开一槽,槽内嵌入铜环,、电接触在工作电流状态下触 点之间的接触,1.触点接触形式(图1.2.8) 点接触特点:接触面积小 线接触特点:接触面积稍大 面接触特点:接触面积大 2.接触电阻rk 触点的工作状态: 闭合状态 外界指令断开过程t 断开状态 外界指令闭合过程, t,接触电阻组成因素:rk=re+rf 减少接触电阻常用方法: a.在动触头上安装触点弹簧.产生外程压力 b.在铜基触头镀银或嵌银.减少rf c.大型触点采用有滑动闭合的指形触点 d.定期检查维护触头,、电弧的产生及常用灭弧方法,电弧的产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的 .电弧的危害 产生高温k 烧蚀电触头.烧坏设备.引起火灾.烧伤人员. 使分断时间延长 产生过电压.损坏电器设备.,.常用的灭弧方法：降低弧温.减少触点间电场强度.电器提高绝缘强度. 电动力灭弧灭弧栅灭弧灭弧罩灭弧磁吹灭弧介质灭弧气吹灭弧 4.思考题：直流电磁机构和交流电磁机构区别方法？ 作业： 1-1： 1-2： 1-3：,1-3 刀开关,一.刀开关的概述 1.刀开关-利用刀闸 合分电路的手动操作器 作用：电路隔离.不频繁 的含分高直流其 额定电流以下的电路 2.刀开关的结构：手柄.触刀.静触头插座.底板 3.刀开关的分类 以触刀极数分类：单极.双极.三极 以操作方式分类：直接手柄操作式.杠杆操作机构式.电动操作机构式 以刀闸转换方向分类：单头式和双头式,二.常用刀开关,1.胶盖刀开关 2.熔断器式刀开关 3.隔离刀开关 特点:实际刀开关上都装有熔电器.,三.刀开关符号及选用,刀开关的符号: 刀开关选用要点： ini(实体) unu(实体) 考虑刀开关的用途,单极开关基本符号,或,多极刀开关,qs,qs,1-4 组合开关(转换开关),一.组合开关的特点:1.动触片转动切换电路 2.具有多种电路同时 二.组合开关的符号: 三.常用组合开关型号:hz系列(表1.4.1),1-5 接触器,接触器:自动接通式断开大电流电路的开关电 器 特点:自动含分大电流电路.低压保护.远程 控制 常用电磁式接触器的分类 1.交流接触器 2.直流接触器,一.交流接触器,组成:电磁结构 触点结构 灭弧装置 1.触点系统: 种类:主触点:合分主电路 符号: 辅助触点:合分控制电路 符号: 接触器触点结构特点:采用双断点桥式触点,km,km,km,。,。,。,2.电磁结构 特点: 常用交流电磁线圈 静铁心极面上嵌有短路环 3.灭弧装置 交流接触器常用灭弧方法: 采用双断桥式触点结构 电极上灭弧栅,灭弧罩. 4.交流接触器的工作原理:(图1.5.1),二.直流接触器:(图1.5.2),特点:1.基本结构与交流接触器类似 2.直流电磁机构采用整块铸钢或铸铁,无 短路环,导线细,匝数多,电阻大. 3.一般采用磁吹灭弧装置,三.接触器主要参数 1.额定电压指主触点的额定工作电压 辅触点及吸引线圈额定工作电 压 2.额定电流指主触点额定电流值 3.额定绝缘电压接触器绝缘等级对应的最高电压 4.工作频率接触器吸力线圈供电电流频率,四.接触器选择须考虑的技术条件 1.技术条件:使用类别接触器所控制的负载 性质及其工作条件表1.5.1 额定工作制分五种标准工作制 2.接触器的选择 第一步:接控制对像(负载)性质及工作要求选接触器类型和工作制式. 第二步:接负载电压和电流额定值选接触器相应的电压.电流额定值 第三步:接负载操作频率和安全要求选接触器吸引线圈的电源类别和电压等级.,1-6 熔断器,一.熔断器作用:短路保护 过载保护 符号: 基本结构:熔体 管状外壳 保护特性:图1.6.1特点反时线安秒 特性,fu,t,i,0,in,二.熔断器的选择 1.选熔体额定工作电流: 短路保护单台设备ifu=(1.5-3)iln 多台设备ifu (1.5-2.5)inmax+in 过载保护 ifu(1.1-1.2)in 2.选熔断器型号 熔断器额定电流 熔体额定电流 熔断器额定电压 熔断器工作点的电压 根据负载保护要求选熔断器类别 3.常用熔断器p24p26,1.7 继电器,一.继电器接收外界信息接通式断开控制电 路的自动控制电器 断电器结构: 1.检测机构(感测机构) 接收外界信息 2.中间机构将外界信息与设定值比较,并发 出控制指令 3.执行机构按指令动作接通式断开控制电路,检测 机构,中间 机构,执行 机构,外界信息,电信号,指令,主电路,设定,继电器分类 1.按用户分类 2.按工作原理分类 3.按反应参数分类,控制继电器,保护继电器,电磁式,磁电式,热继电器,机构式,电流,电压,时间,压力,4.按动作时间分类 5.按输出形分类,瞬时t0.05s,延时t0.15s,有触点,无触点,二.电磁式继电器 电磁式继电器基本结构接触器基本结构 电磁式继电器工作原理图1.7.1 继电器与接触器的区别 控制对像不同:a继电器控制控制电路触头容量小 b接触器控制主电路(动力电路) 性质不同: a继电器控制电器元件:检测信号产生控制指令 b接触器 执行电器元件:执行指令 具体结构不同: a继电器结构复杂.体积小.触头多且细小 b接触器 结构简单,体积大.触头少且粗大,1.电流继电器 作用:检测主电路电流并实施相应的电流控制 种类及符号: 接线:,i,ka,ka,ka,i,过电流继电器,负电流继电器,过电流继电器当主电路电流高于定值时,继电器动作切断接继器线圈电流,断开主电路 当主电路电流降到一定值以下时,继电器动作切断接触器线圈电流断开主电路 注意:电流继电器严禁于负载并联使用.,2.电压.继电器 种类及符号: 特点:a线圈并联于负载 b线圈导线细匝数多.内阻大 接线: 注意:电压,继电器禁止与负载串联使用,v,过电压继电器,v,零电压继电器,负电压继电器,v,kv,kv,kv,v,kv,z l,e,km,kv,qs,3.中间继电器 符号: 特点:触点多;触点容量大 使用范围:a继电器触点和接触器辅助触点不够 b继电器触点容量过小 4.时间继电器:具有线圈通电式断电后其触点 延时动作功能,(ka),k,4.时间继电器:具有线圈通电式断电后其触点 延时动作功能,符号:见图1.7.3 线圈: 触点:,kt,kt,通电延时线圈,断电延时线圈,(,(,),),kt,kt,kt,kt,kt,kt,(a),(b),(c),(d),(e),(f),常用继电器种类: 直流电磁式利用铁芯柱外围铜套产生电磁延时,直流电器控制电路广泛应用. 空气阻尼式利用空气阻尼延时. 电子式用模拟式数字电子电路组成,实现长延时达100h. 电动式用同步电机配合变速齿轮组组成,延时长,精度高.,5.热继电器:利用电流热效应制成的过电流继电器 符号: 应用:电动机过载保护 工作原理图1.7.6,热元件,动断触点,jr,jr,6.热继电器接入动机电路方式(图1.7.9) 不带断相保护式热继电器: a.与星形接法电机串联 b.与三角形接法电机各线组串联 带断相保护式热继电器: a.星形接法电动机均与热继电器串联 b.三角形接法电动机均与热继电器串联 热继电器额定电流的选择:ijr=in(电动机) 热继电器的选择主要考虑两个因素: a.接电动机定子连接方式选热继电器类别 b.选热继电器额定电流 热继电器使用须知: a.热继电器不能做短路保护 b.接产品说明书规定方式安装,禁止安装在其它发热电器上方 c.维护时禁止弯折双金属片,1.8主令电器,主令电器自控系统中用于发出控制指令的电器 特点:主令电器均为机器操作控制的电器 常用主令电器:控制按钮、主令控制器、行成开关、接近开关、万能转换开关等。 1.控制按钮:是发出控制指令的电器开关(图1.8.1),符号: 说明:通常主令按钮均制成复合型号,其触点状态改变具有选断开后闭合的时间差 按按钮帽有不同颜色区别,通常以红色表示停止,绿色表示启动,黑色表示反向操作. 2.行程开关:依据机械设备行程发出控制指令的主令电器 作用:控制机械设备运行行程,sb,sb,sb,动合触点,动断触点,复合触点,符号: 结构及工作原理(图1.8.4) 3.接近开关非接触式电子行程开关 作用:物理接近,接近开关时,该开关自动发出动作指令 符号:,sq,sq,sq,sq,4.光电开关:利用光敏器件对光敏感特性对物体位置.形状.标志.符号等进行检测的新兴自动控制器件 常用光电开关元件:光敏二极管.光敏电阻.光电晶体管.光电耦合器 光电开关应用:物体检测.液位检测.行程控制.产品计数.速度监测 光电开关组成:a投光器b受光器 光电检测工作原理:,5.主令控制器:同时切换多回路电路的主令开关 符号及通断表示方法:图1.8.8 6.其它常用低压控制电器:速度开关.液位开关.烟雾开关.温度开关.干簧管.固态继电器,1.9 低压断路器,一.低压断电器：自动切断故障动力电路的低 压开关电器 结构及工作原理：见图1.9.1 二.低压断路器主要技术参数 1.额定电压 额定工作电压：等于电网额定电压等级 额定绝缘电压：短路器最大额定工作电压 额定脉冲电压：电路中可能出现的最大过电压 峰值 2.额定电流：电流脱扣器的额定电流,3.通断能力：在规定条件下，断路器接通和分 断最大电流值 4.分断时间：切断故障电流所需时间.包括固 有断开时间和燃狐时间 三.低压断路器保护特性：指其过载和过电流 保护特性 特点：断路器保护特性应位于保护对象 特性下方的发热 具有选择性：只能分断故障支 路，不扩大停电范围,四.低压断路器常用产品 1.框架式断路器 型号：dw系列.主要用于40100kw三相电动机电路.具有不频繁起动.短路过载失压等保护功能 2.塑料式断路器 型号：zd系列.主要用于中下电机及照明.具有不频繁起动.短路过载.失压等保护功能. 3.智能型万能式断路器 型号：cb11.f系列等.特点：保护功能齐全，利用微处理器自动选择保护方式,五.低压断路器选用原则p54 作业：p5457 1-2.（5）（16） 1-3.（2）（6）（16）（18）,第一章 常用低压电器,第一节 低压电器的基本知识,第二节 开关电器,第三节 接触器,第四节 继电器,第五节 熔断器,第六节 主令电器,本章小结,第一节 低压电器的基本知识,一、低压电器的分类(交流50hz额定电压1200v以下,直流额定电压1500v以下) 按电器的动作性质分 ：手动电器和自动电器 按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器 按有无触点分：有触点电器和无触点电器 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。 综合各种电器的功能和结构特点,通常分为刀开关、熔断器、断路器、接触器、主令电器等。,二、电磁式电器 1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作。 组成 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。,铁芯,衔铁,线圈,第一节 低压电器的基本知识,交流：硅钢片叠加 直流：整块铸铁或铸钢,直动式 转动式,电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。 电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。 交流线圈：短而粗，有骨架。 直流线圈：细而长，无骨架。,二、电磁式电器 2.短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。,第一节 低压电器的基本知识,二、电磁式电器 3.触头系统通过触头的开合控制电路通、断。 类型 材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银 质材料制成,桥式触头,指形触头,第一节 低压电器的基本知识,二、电磁式电器 3.灭弧系统 电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于 10v，电流超过80ma时，触头间会产生蓝色 的光柱， 即电弧。 电弧的危害 ： 延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。 灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、 利用介质灭弧、改善触头表面材料 。,第一节 低压电器的基本知识,第二节 开关电器,一、刀开关 作用：隔离电源，不频繁通断电路 分类： 按刀的级数分:单极、双极和三极 按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置 按刀的转换方向分为：单掷和双掷 按接线方式分为：板前接线和板后接线 按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器,一、刀开关 1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关） 作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 ：,第二节 开关电器,第二节 开关电器,一、刀开关 2.带熔断器式刀开关用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。,一、刀开关（第六节） 3.负荷开关 (1)开启式负荷开关 用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。 结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线 座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头， 工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。 分类：单相双极和三相三极两种,第二节 开关电器,一、刀开关 3.负荷开关 (2)封闭式负荷开关（铁壳开关） 作用：手动通断电路及短路保护。,第二节 开关电器,二、组合开关（转换开关） 结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸 出盒外，与电源或负载相连。动触片套 在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90正 或反方向的转动，带动静触头通。 特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。 用途：电源的引入开关；通断小电流电路； 控制以下电动机。,第二节 开关电器,（a）外形 （b） 符号 （c) 结构,三、低压断路器（第七节） 功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失 压时自动分断电路。 特点：操作安全，分断能力较高。 分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式） 结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。,第二节 开关电器,万能式低压断路器结构图,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,线路短路或严重过载保护,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,远距离跳闸，对电路不起保护作用,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,线路过载保护,塑壳式低压断路器原理图,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器 5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,电动机的失压保护,触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头） 电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,第三节 接触器,1结构,一、交流接触器,第三节 接触器,交流接触器结构图,灭弧装置,2工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路 环。,第三节 接触器,用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。,第三节 接触器,二、直流接触器,第三节 接触器,三、接触器的符号,第三节 接触器,四、接触器的主要技术指标,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,第三节 接触器,四、接触器的使用选择原则,作用：控制、放大、联锁、保护和调节 分类： 按用途分 ：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、 机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分：瞬时、延时继电器 特点：额定电流不大于5a,第四节 继电器,一、电流继电器,特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器,过流电流继电器,欠流电流继电器,第四节 继电器,一、电流继电器,第四节 继电器,动作电流q ：使电流继电器开始动作所需的电流值； 返回电流f ：电流继电器动作后返回原状态时的电流值； 返回系数f ：返回值与动作值之比，ff /q 。,主要技术指标：,一、电流继电器,第四节 继电器,特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类似,二、电压继电器,第四节 继电器,中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,三、中间继电器,第四节 继电器,作用：电动机的过载保护,利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作,利用电阻值随温度变化而变化的特性制成,利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作,四、热继电器,第四节 继电器,型式：双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,结构：由发热元件、双金属 片和触头及动作机构 等部分组成 。,四、热继电器,第四节 继电器,双金属片式热继电器,四、热继电器,第四节 继电器,双金属片式热继电器原理示意图,四、热继电器,第四节 继电器,使用与选择,使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。 选择：ered er：热继电器热元件的额定电流； ed：电动机的额定电流。,四、热继电器,第四节 继电器,作用：按整定时间长短通断电路 分类： 按构成原理分：电磁式 电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式 按延时方式分：通电延时型 断电延时型,四、时间继电器,(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h),(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点 （f）断电延时断开动合（常开）触点 （g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点,四、时间继电器,符号,四、时间继电器,四、时间继电器,作用：根据速度的大小通断电路 结构：定子、转子和触头 原理：与异步电动机类似 参数：动作转速：120rpm 复位转速：100rpm,五、速度继电器,定子-由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。,符号,五、速度继电器,转子-圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。,五、速度继电器,压力继电器,光电继电器,温度继电器,六、其它继电器,作用：短路和严重过载保护 应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 分类：,第五节 熔断器,瓷插式熔断器,第五节 熔断器,螺旋式熔断器,第五节 熔断器,有填料式熔断器,第五节 熔断器,无填料密封式熔断器,第五节 熔断器,快速熔断器,第五节 熔断器,自恢复熔断器,第五节 熔断器,作用：发送控制命令或信号的电器 分类：控制按钮 万能转换开关 主令控制器 行程开关 接近开关,第六节 主令电器,控制按钮,第六节 主令电器,万能转换开关,第六节 主令电器,主令控制器,第六节 主令电器,行程开关,第六节 主令电器,接近开关,第六节 主令电器,本章小结,开关电器、主令电器、接触器、继电器、熔断器等低压电器的作用、结构、工作原理； 低压电器图形和文字符号； 每种低压电器的技术参数； 低压电器的使用和选择方法。,第二章 基本控制环节,第一节 电气控制系统图的基本知识,第二节 三相异步电动机全压启动控制,第三节 三相异步电动机降压启动控制,第四节 三相绕线式异步电动机启动控制,第五节 双速异步电动机变速控制,第六节 三相异步电动机电气制动控制,本章小结,第七节 直流电动机控制,第一节 电气控制系统图的基本知识,d,6,5,由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。,电气控制线路：,第一节 电气控制系统图的基本知识,d,6,5,电气控制线路：,电气控制线路的作用：,实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。,第一节 电气控制系统图的基本知识,d,6,5,电气控制线路：,电动机常见的基本控制线路：,点动控制线路,正转控制线路,正反转控制线路,位置控制线路,顺序控制线路,多地控制线路,降压启动控制线路,调速控制线路,制动控制线路,电气控制线路的作用：,第一节 电气控制系统图的基本知识,相关国家标准：,d,6,5,gb472885电气图常用图形符号 gb522685机床电气设备通用技术条件 gb715987电气技术中的文字符号制定通则 gb698886电气制图 gb509485电气技术中的项目代号 ,第一节 电气控制系统图的基本知识,一、图形符号和文字符号,d,6,5,图形符号,文字符号,符号要素,一般符号,限定符号,基本文字符号,辅助文字符号,补助文字符号,通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。,用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。,一、图形符号和文字符号,d,6,5,1.图形符号,符号要素：,具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。 如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。,一般符号：,表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。,限定符号：,提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。,一、图形符号和文字符号,d,6,5,2.文字符号,基本文字符号：,单字母符号：,双字母符号,按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“c”表示电容器类，“r”表示电阻器类等。,一、图形符号和文字符号,d,6,5,2.文字符号,基本文字符号：,单字母符号：,双字母符号：,由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“f”表示保护器件类，“fu”则表示为熔断器。,一、图形符号和文字符号,d,6,5,2.文字符号,基本文字符号：,辅助文字符号：,表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。 如“rd”表示红色，“l”表示限制等。,单字母符号：,双字母符号:,补充文字符号：,当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。,一、图形符号和文字符号,d,6,5,2.文字符号,补充文字符号原则：,在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国 家标准中规定的电气文字符号。 在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标 准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。 使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术 标准中规定的英文术语缩写而成。 基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超 过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉 丁字母中“i”和“o”不允许单独作为文字符号使用。,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,d,6,5,电气控制系统图的结构,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,d,6,5,原则：,1.电气原理图,用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图,主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。 表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。 主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧， 控制电路用垂直线绘制在图面的右侧，,d,6,5,同一电器的各元件采用同一文字符号表明。 所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受 外力作用时的状态绘制。 循环运动的机械设备，在电气原理图上绘出工作循环图。 转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。 由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注 出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。 电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环 节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字 号或环节的名称。,原则：,外购的成套电气装置，其详细电路与参数绘在电气原理 图上。 电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、 用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。 为阅图方便，图中自左向右或自上而下表示操作顺序， 并尽可能减少线条和避免线条交叉。 将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下 方为图区号。在继电器、接触器线圈下方列有触点表以 说明线圈和触点的从属关系。,原则：,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,d,6,5,2.电气原理图,主电路接点表示：,三相交流电源采用l1、l2、l3标记 主电路按u、v、w顺序标记 分级电源在u、v、w前加数字1、2、3来标记 分支电路在u、v、w后加数字1、2、3来标记 控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号,电气原理图示例：,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,d,6,5,2.电气安装图,电器安装图：,表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。,详细绘制出电器元件安装位置。,d,6,5,电气互连图：,原则： 外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置尽可能 符合电器实际情况。 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。 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。互连图中的电气互连关系用 线束表示，连接导线应注明导线规格（数量、截面 积），一般不表示实际走线途径。 对于控制装置的外部连接线应在图上或用接线表表示 清楚，并注明电源的引入点。,表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据,电器互连图示例,第二节 三相异步电动机全压启动控制,一、单向旋转控制,1手动控制,d,6,5,开启式负荷开关控制,自动空气开关控制,控制方式简单,特点:,电气原理图：,第二节 三相异步电动机全压启动控制,一、单向旋转控制,1手动控制,d,6,5,开启式负荷开关控制,自动空气开关控制,特点:,电气原理图：,应用:,控制三相电风扇和砂轮机,2.点动控制,工作原理：,一、单向旋转控制,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。,电气原理图：,2.点动控制,应用：,常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速 移动的电机控制,保护环节：,短路保护,控制电路 短路保护,主电路 短路保护,工作原理：,电气原理图：,一、单向旋转控制,电气原理图,3.接触器自锁控制,自锁触点,热继电器 热元件,热继电器 常闭触点,一、单向旋转控制,工作原理,电气原理图,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,短路保护 ：fu1、fu2,一、单向旋转控制,短路保护 ：fu1、fu2,过载保护 ：fr,一、单向旋转控制,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,电气原理图,短路保护 ：fu1、fu2,一、单向旋转控制,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,欠压、失压保护 ：km,电气原理图,过载保护 ：fr,开关切换,4连续与点动混合控制,按钮切换,一、单向旋转控制,开关切换,点动控制：sa断开,4连续与点动混合控制,一、单向旋转控制,一、单向旋转控制,开关切换,4连续与点动混合控制,主电路,点动控制：sa断开,连续控制：sa闭合,控制电路,按钮切换,4连续与点动混合控制,工作原理：,连续控制：松开按钮sb3,点动控制：按下按钮sb3,一、单向旋转控制,主电路实现顺序控制,5顺序控制,控制电路实现顺序控制,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,一、单向旋转控制,顺序启动同时停止控制,顺序启动逆序停止控制,顺序启动同时停止控制,特点:,电气原理图：,控制电路,顺序控制,顺序启动逆序停止控制,电气原理图：,特点:,主电路,控制电路,一、单向旋转控制,多地控制,特点：,工作原理：,在两地或多地控制同一台电动机的控制方式 启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联,三地控制,二、可逆旋转控制,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,倒顺开关控制的正反转 按钮、接触器控制的正反转 位置控制,1.倒顺开关控制正反转控制 电路,5.5kw以下的电动机电路 直接控制电动机正反转,特点:,电气原理图：,应用:,主电路,控制电路,用倒顺开关实现电源调相,倒顺开关,2.按钮控制正反转控制电路,主电路：,km2,控制电路：,正转按钮,反转按钮,工作原理：,缺点：,基本控制电路,2.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,接触器联锁控制,联锁,接触器联锁,按钮联锁,接触器联锁正反转控制电路,2.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,接触器联锁控制,联锁,接触器联锁,按钮联锁,2.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,优点：,接触器联锁控制,联锁,接触器联锁,按钮联锁,工作安全可靠,缺点：,操作不便,2.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,优点：,按钮联锁控制,操作方便,缺点：,易产生故障,2.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,优点：,接触器、按钮双重联锁控制,安全可靠，操作方便,3.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。,工作台自动往返控制,第三节 三相异步电动机降压启动控制,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,延边三角形降压启动,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。,一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制,1.定子串电阻降压自动启动控制线路,电气原理图,工作原理,一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制,2.手动、自动启动控制线路,电气原理图,工作原理,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,正常运行接触器,变压器星点接触器,变压器电源接触器,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,降压启动按钮,全压运行按钮,中间继电器,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,工作原理,2.时间继电器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,工作原理,三、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。,时间 继电器控制y降压起动三个接触器控制,三、星形三角形降压启动控制,电气原理图,1,2,3,4,a,电源接触器,星形接法接触器,三角形接法接触器,工作原理,y降压启动控制,四、延边三角形降压启动控制,延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“”形全压运行。,定子绕组的连接方式：,延边形接法,形接法,四、延边三角形降压启动控制,电气原理图,第四节 三相绕线式异步电动机启动控制,绕线异步电动机的优点：,可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小启动电流、增大启动转矩及平滑调速之目的。,绕线异步电动机降压启动原理：,起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。 起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。,1.按钮操作控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,电气原理图：,工作原理：,用按钮逐级切除 启动电阻,启动 电阻,缺点,操作不便,电源 接触器,短接电阻 接触器,2.时间原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,电气原理图：,3.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,工作原理：,kt1、kt2、kt3分别控制三个接触器km1、km2、km3按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻,2.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,主电路,km,km1,km2,km3,ka,控制电路,电气原理图：,三个欠电流继电器的线圈串接在转子回路中，电流继电器的吸合电流一样，但释放电流不同，ka1的释放电流最大，ka2其次，ka3最小。,2.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,工作原理：,电动机启动时转子电流最大，ka1、ka2、ka3都吸合，其常闭触头都打开，km1、km2、km3主触头处于断开状态，全部启动电阻均串接在转子绕组中。 电动机转速逐渐升高，转子电流逐渐减小，当电流减小至ka1的释放电流时，ka1首先释放，其常闭触头复位，使接触器km1得电主触头闭合，切除第一级电阻r1。 r1被切除后，转子电流重新增大，电动机转速继续升高，转子电流又减小，当减小至ka2的释放电流时，ka2释放，ka2的常闭触头复位，km2线圈得电主触头闭合，第二级电阻r2被切除，同理，切除第三级电阻，全部电阻被切除，电动机启动完毕，进入正常运行状态。,频敏变阻器,二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,铁心损耗很大的三相电抗器，由铸铁板或钢板叠成的三柱式铁心，在每个铁心上装有一个线圈，线圈的一端与转子绕组相连，另一端作星形连接。 频敏变阻器的等效阻抗值与频率有关，电动机刚启动时，转速较低，转子电流的频率较高，相当于在转子回路中串接一个阻抗很大的电抗器，随着转速的升高，转子频率逐渐降低，其等效阻抗自动减小，实现了平滑无级启动。,1.单向旋转转子串频敏变阻器启动控制,二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,主电路,控制电路,电源 接触器,短接频敏变阻器 接触器,2.转子串频敏变阻器正反转启动控制线路,二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,第五节 感应式双速异步电动机变速控制,转速表达式：,调速方法： 改变电源频率f 改变转差率s 改变磁极对数p,1. -yy连接,一、变极式电动机的接线方式,第五节 感应式双速异步电动机变速控制,低速接法（4极）,高速yy接法（2极）,悬空不接,y点,电源相序反接,2. y-yy连接,一、变极式电动机的接线方式,第五节 感应式双速异步电动机变速控制,低速接法（4极）,高速yy接法（2极）,悬空不接,y点,电源相序反接,二、感应式双速异步电动机按钮控制调速,第五节 感应式双速异步电动机变速控制,电气原理图：,sb1、km1：控制电动机低速,sb2、km2、km3：控制电动机高速,二、感应式双速异步电动机按钮控制调速,第五节 感应式双速异步电动机变速控制,工作原理：,按下sb1，km1吸合并自锁，电动机连接低速运行，按下sb2，km1断电，km2、km3得电吸合并自锁，电动机yy连接高速运行。,三、感应式双速异步电动机时间继电器控制调速,第五节 感应式双速异步电动机变速控制,电气原理图：,km2、km3：控制电动机高速(yy）,km1：控制电动机低速（）,停机制动类型：,第六节 三相异步电动机电气制动控制,常用的电气制动：,反接制动,能耗制动,电磁机械制动-电磁铁操纵机械进 行制动,电气制动-电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动,制动电阻的接线方法:,一、反接制动控制,原理：,要求：,对称接法,不对称接法,第六节 三相异步电动机电气制动控制,改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的 旋转磁场，形成制动转矩。,10kw以上电动机的定子电路中串入反接制动电 阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防 止反向再起动。,1.单向反接制动的控制,一、反接制动控制,电气原理图：,速度