电气控制与PLC应用 第二章 电气控制电路的基本环节.ppt

第二章电气控制电路基本环节,第一节电气控制系统图,第二节电气控制电路基本控制规律,第三节三相异步电动机的起动控制,第四节三相异步电动机的制动控制,第五节三相异步电动机的调速控制,第六节直流电动机的电气控制,第七节电气控制系统常用的保护环节,第一节电气控制系统图,常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与安装接线图。,一、电气图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记,二、电气原理图,电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。,（一）绘制电气原理图的原则：,1图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。,2电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。,3电源线的画法,4原理图中电气元件的画法,5电气原理图中电气触头的画法,例：CW6132型普通车床电气原理图,图2-1CW6132型普通车床电气原理图,6原理图的布局,7线路连接点、交叉点的绘制,8原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。,（二）关于电气原理图图面区域的划分,为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，常在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。,（三）继电器、接触器触头位置的索引,电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。,（四）电气图中技术数据的标注,电气图中各电气元器件和型号，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。,三、电器布置图,电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。,电器元件的布置应注意以下几方面：,1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。,2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。,3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。,4）电器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安装在一起，以利安装和配线。,5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。,例：CW6132型车床控制盘电器布置图,图2-2CW6132型车床控制盘电器布置图,例：CW6132型车床电气设备安装布置图,图2-3CW6132型车床电气设备安装布置图,四、安装接线图,安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。,电气接线图的绘制原则是：,1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。,2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。,3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。,4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。,5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。,例：电气安装接线图,图2-4CW6132型车床电气互连图,第二节电气控制电路基本控制规律,由继电器接触器所组成的电气控制电路，基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。,一、自锁与互锁的控制,自锁与互锁的控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。,三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路,图2-5为三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路,转换开关控制电动机正反转电路,图2-6转换开关控制电动机正反转电路,三相异步电动机正反转控制电路,图2-7三相异步电动机正反转控制电路a)无互锁电路b)具有电气互锁电路c)具有双重互锁电路,二、点动与连续运转的控制,图2-8电动机点动与连续运转控制电路a)基本点动控制电路b)开关选择运行状态的电路c)两个按扭控制的电路,三、多地联锁控制,图2-9多地控制电路图,四、顺序控制,主电路中实现两台电动机顺序起动电路,图2-11两台电动机顺序控制电路图a按顺序起动电路b按顺序起动、停止的控制电路,按顺序起动与停止的控制电路,时间继电器控制的顺序起动电路,图2-12时间继电器控制的顺序起动电路,五、自动往复循环控制,图2-13自动往复循环控制a机床工作台自动往复运动示意图b自动往复循环控制电路,第三节三相异步电动机的起动控制,全压起动：起动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。适用于容量在10kw及其以下的三相异步电动机。减压起动：启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机起动起来后再将电压恢复到额定值，使之运行在额定电压下。适用于容量超过10kw的电动机。减压起动减小了起动电流，减小线路的电压降，也就能减小起动起动时对线路的影响。,减压起动适用于空载或轻载下起动：原因是电动机的电磁转矩是与定子端电压平方成正比，使得电动机起动转矩相应减小。减压起动的方式有：星型三角形减压起动、自耦变压器减压起动、软起动、延边三角形减压起动、定子串电阻减压起动等。,一、星形三角形减压起动控制,图2-14QX4系列自动星形三角形起动器电路,表2-1QX4系列自动星形三角形起动器技术数据,二、自耦变压器减压起动控制,图2-15XJ01系列自耦减压起动电路图,表2-2XJ01系列自耦减压起动器技术数据,三、三相绕线型异步电动机的起动控制,图2-16时间原则控制转子电阻起动电路,第四节三相异步电动机的制动控制,三相异步电动机停车时会出现的问题：从切除电源到完全停止旋转，由于机械惯性，需要经过一段时间，这种情况往往不能满足生产机械要求迅速停车的要求，也会影响生产率的提高。因此应对电动机进行制动控制。制动控制的方法：机械制动、电气制动机械制动：用机械装置生产机械力来强迫电动机迅速停车。电气制动：使电动机的电磁转矩方向与电动机旋转方向相反，起制动作用。电气制动有：反接制动、能耗制动、再生制动、以及派生的电容制动。,一、电动机单向反接制动控制,图2-17电动机单向反接制动控制电路,二、电动机可逆运行反接制动控制,图2-18电动机可逆运行反接制动控制电路,三、电动机单向运行能耗制动控制,图2-19电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路,四、电动机可逆运行能耗制动控制,图2-20速度原则控制电动机可逆运行能耗制动电路,五、无变压器单管能耗制动控制,图2-21电动机无变压器单管能耗制动电路,第五节三相异步电动机的调速控制,三相异步电动机转速n=60f1(1-s)/p1调速方法：有变极对数、变转差率和变频调速三种。变极调速：通过接触器触头来改变电动机绕组的接线方式，以获得不同的极对数来达到调速的目的。仅适用于笼型异步电动机。变转差率调速：通过调节定子电压、改变转子电路中的电阻以及采用串极调速来实现。变频调速：现代电力传动的一个主要发展方向。,一、三相笼型电动机变极调速控制,图2-22双速电动机三相绕组连接图,图2-23双速电动机变极调速控制电路,二、三相绕线型电动机转子串电阻调速控制,图2-24凸轮控制器控制电动机调速电路,三、三相异步电动机的变频调速控制,变频调速原理,由三相异步电动机转速公式：,只要连续改变电动机交流电源的频率f1，就可实现连续调速。交流电源的额定频率50Hz，所以变频调速有额定频率以下调速和额定频率以上调速两种：,1额定频率以下的调速2额定频率以上的调速,第六节直流电动机的电气控制,一、直流电动机单向旋转起动控制,图2-25为直流电动机电枢串电阻单向旋转起动电路,二、直流电动机可逆运转起动控制,图2-26直流电动机正反转电路,三、直流电动机单向运转能耗制动控制,图2-27直流电动机单向旋转能耗制动电路,四、直流电动机可逆旋转反接制动控制,图2-28直流电动机可逆运行反接制动控制电路,图2-29反接时的电枢电路,五、直流电动机调速控制,图2-30改变励磁电流的调速控制电路,第七节电气控制系统常用的保护环节,一、短路保护,二、过电流保护,故障电流可达额定电流的十几到几十倍。短路保护要求具有瞬动特性。常用熔断器、低压断路器进行保护。,超过额定电流，一般比短路电流小，不超过6倍额定电流。常用过电流继电器与接触器配合来实现。,三、过载保护,四、失电压保护,电动机运行电流大于其额定电流，但在1.5倍额定电流以内。过载保护装置要求具有反时限特性。常用热继电器作过载保护。,失电压保护：为防止电压回复时电动机自行起动或电器元件自行投入工作而设置的保护。接触器和按钮控制的起动、停止就是失电压保护。,五、欠电压保护,六、过电压保护,欠电压保护：当电源电压降到60%80%额定电压时，将电动机电源切除而停止工作。通常有：接触器及按钮控制的方式，还可用欠电压继电器进行欠压保护。,通常是在线圈两端并联一个电阻，电阻串电容或二极管串电阻，以形成一个放电回路，来实现过电压保护。,八、其它保护,七、直流电动机的弱磁保护,通常是在线圈两端并联一个电阻，电阻串电容或二极管串电阻，以形成一个放电回路，来实现过电压的保护。,除以上保护外，还有超速保护、行程保护、油压（水压）保护等。装置有离心开