基于继电器接触器的电力拖动控制电路.ppt

第三章基于继电器接触器的电力拖动控制电路 本章要求 1 掌握自锁 联锁的作用和方法 2 掌握过载 短路和失压保护的作用和方法 3 掌握基本控制环节的组成 作用和工作过程 能读懂简单的控制电路原理图 能设计简单的控制电路 第一节电气控制图纸 图形及文字符号 常用的电气控制系统图纸 电气原理图 电气元件布置图 电气安装接线图 一 常用的电器图形符号和文字符号电气控制系统是由电动机和各种控制电器组成 为了准确表达设计意图 分析系统工作原理 也便于电气元件的安装和调试 必须采用电气工程界的语言 国家统一颁布的图形符号和文字符号来表达 用不同的图形符号表示不同的电气元件 用不同的文字符号表示各元件的用途 功能和类别 为便于掌握引进的先进技术和先进设备 国家标准局颁布了GB4728 84 电气图用图形符号 及GB6988 86 电气制图 和GB7159 87 电气技术中的文字符号制定通则 国家规定从1990年1月1日起 电气系统图中的图形符号和文字符号必须符合新的国家标准 二 电气原理图电气原理图是根据控制线路工作原理绘制的 具有结构简单 层次分明 便于研究和分析线路工作原理的特性 在电气原理图中只包括所有电气元件的导电部件和接线端点之间的相互关系 不按各电气元件的实际布置位置和实际接线情况来绘制 也不反映电气元件的大小 绘制电气原理图应遵循以下原则 1 原理图一般分主电路和辅助电路两部分 主电路包括从电源到电动机的电路 是强电流通过的部分 用粗线条画在原理图的左边 辅助电路 控制电路 照明电路 信号电路及保护电路 控制电路是通过弱电流的电路 一般由按钮 电器元件的线圈 接触器的辅助触头 继电器的触头等组成 用细线条画在原理图的右边 2 各电器元件不画实际的外形图 而采用国家规定的统一标准来画 文字符号也采用国家标准 3 各电器元件和部件在控制线路中的位置 应根据便于阅读的原则安排 同一电器元件的各部件根据需要可不画在一起 但文字符号要相同 4 所有电器的触点状态 都应按没有通电和没有外力作用时的初始开 关状态画出 例如继电器 接触器的触点 按吸引线圈不通电时的状态画 控制器按手柄处于零位时的状态画 按钮 行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等等 5 无论是主电路还是控制电路 各电气元件一般按动作顺序从上到下 从左到右依次排列 可水平布置或者垂直布置 6 原理图上应尽可能减少线条和避免线条交叉 有直接电联系的交叉导线的连接点 要用黑圆点表示 无直接电联系的交叉导线 交叉处不能画黑圆点 CA6140型普通车床电气控制 CA6140型车床的控制线路 CA6140型车床的控制线路 图中M1为主轴及进给电动机 拖动主轴和工件旋转 并通过进给机构实现车床的进给运动 M2为冷却泵电动机 拖动冷却泵输出冷却液 M3为溜板快速移动电动机 拖动溜板实现快速移动 1 主轴及进给电动机M1的控制由启动按钮SBl 停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转启动一停止电路 按下SB1线圈通电并自锁M1单向全压启动 通过磨擦离合器及传动机构拖动主轴正转或反转 以及刀架的直线进给 停止时 按下SB2KM1断电M1自动停车 2 冷却泵电动机M2的控制M2的控制由KM2电路实现 主轴电动机启动之后 KM1辅助触点 9 11 闭合 此时合上开关SA1KM2线圈通电M2全压启动 停止时 断开SA1或使主轴电动机M1停止 则KM2断电 使M2自由停车 3 快速移动电动机M3的控制由按钮SB3来控制接触器KM3 进而实现M3的点动 操作时 先将快 慢速进给手柄扳到所需移动方向 即可接通相关的传动机构 再按下SB3 即可实现该方向的快速移动 4 保护环节 1 电路电源开关是带有开关锁SA2的断路器QS 机床接通电源时需用钥匙开关操作 再合上QS 增加了安全性 当需合上电源时 先用开关钥匙插入SA2开关锁中并右旋 使QS线圈断电 再扳动断路器QS将其合上 机床电源接通 若将开关锁SA2左旋 则触头SA2 03 13 闭合 QS线圈通电 断路器跳开 机床断电 2 打开机床控制配电盘壁龛门 自动切除机床电源的保护 在配电盘壁龛门上装有安全行程开关SQ 当打开配电盘壁龛门时 安全开关的触头SQ2 03 13 闭合 使断路器线圈通电而自动跳闸 断开电源 确保人身安全 3 机床床头皮带罩处设有安全开关SQ1 当打开皮带罩时 安全开关触头SQ1 03 1 断开 将接触器KM1 KM2 KM3线圈电路切断 电动机将将全部停止旋转 确保了人身安全 4 为满足打开机床控制配电盘壁龛门进行带电检修的需要 可将SQ2安全开关传动杆拉出 使触头 03 13 断开 此时QS线圈断电 QS开关仍可合上 带电检修完毕 关上壁龛门后 将SQ2开关传动杆复位 SQ2保护作用照常起作用 5 电动机M1 M2由FU热继电器FR1 FR2实现实现电动机长期过载保护 断路器QS实现电路的过流 欠压保护 熔断器FU FU1至FU6实现各各部分电路的短路保护 此外 还设有EL机床照明灯和HL信号灯进行刻度照明 三 电器元件布置图电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电机 电器的实际位置 是机械电气控制设备制造 安装和维修必不可少的技术文件 布置图根据设备的复杂程度或集中绘制在一张图上 或将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制 绘制布置图时机械设备轮廓用双点划线画出 所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备 用粗实线绘制出其简单的外形轮廓 电器元件及设备代号必须与有关电路图和清单上的代号一致 四 电气安装接线图电气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 绘制安装接线图应遵循以下原则 1 各电器元件用规定的图形 文字符号绘制 同一电器元件各部件必须画在一起 各电器元件的位置 应与实际安装位置一致 2 不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须通过端子板进行 3 各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致 并按原理图的接线进行连接 4 走向相同的多根导线可用单线表示 5 画连接线时 应标明导线的规格 型号 根数和穿线管的尺寸 第二节继电器接触器控制系统及其单元电路 继电器接触器控制系统指以接触器为主要开关电路 配以继电器及其他电器连接的 具有特定控制功能的电路 单元电路指其接线规律或技巧可以在各类电路中反复使用的基本电路 一 点动及连续运转 二 自锁及互锁自锁和互锁统称为电器的联锁控制 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 三相异步电动机单向运转控制电路 工作原理 通电延时型时间继电器控制线路 应用 正 反转的实现 生产上往往要求运动部件能够向正反两个方向运动 如 机床工作台的前进 后退 夹具的夹紧与松开 起重机的提升 下降等 把接入电源的任意两根接线对调 用两个交流接触器实现两根电源线的调换 三相异步电动机的正反转控制 三相异步电动机的正反转控制 三相异步电动机的正反转控制 三相异步电动机的正反转控制 接触器联锁控制 三 多地控制 多地点控制的接线原则是 启动按钮应并联连接 停止按钮应串联连接 四 顺序控制 实际生产中 有些设备常常要求按一定的顺序实现多台电动机的启动和停止 如磨床上要求先启动油泵电动机 再启动主轴电动机 顺序启动 控制电路 顺序控制 顺序启动顺序停止控制 主电路 控制电路 FR M3 KM1 KM2 FR M3 五 自动循环 生产中 某些机床的工作台需自动往复运行 自动往复运行通常是利用行程开关来检测往复运动的相对位置 控制电动机的正反转来实现生产机械的往复运动 工作台自动往返控制 第三节三相异步电动机控制电路 一 三相异步电动机启动控制电路三相笼型电动机直接起启动时 电流一般可达额定电流的4 7倍 过大的启动电流会减低电动机的寿命 还会引起电源电压波动 所以对于容量较大的电动机来说必须采用降压启动的方法 以限制启动电流 降压启动虽然可以减小起动电流 但也降低了启动转矩 因此仅适用于空载或轻载起动 三相笼型电动机的降压启动方法有星 三角形减压启动 定子绕组串电阻 或电抗器 启动 自耦变压器减压启动 延边三角形启动等 1 星 三角形换接降压启动电路电动机绕组接成三角形时 每相绕组所承受的电压是电源的线电压 380V 而接成星形时 每相绕组所承受的电压是电源的相电压 220V KM FU QS FR A x B y C z 主电路 2 定子串电阻起动 原理 电动机在起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 起动结束后再将电阻短接 主电路 KM1实现串电阻起动 KM2实现全压运行 图2 8 a 起动完成后KM1不退出 不足之处 运行损耗大 图2 8 b 1 KM1退出而KT不退出问题 KT延时触点切换是否可行 切换要求 起动过程平稳 减少冲击 对于主触点要求 KM2先闭合KM1后断开 图2 8 b 1 KM1退出而KT不退出KT延时触点切换带来KM1 KM2线圈瞬时断电 切换过程带来冲击 SB2按下 KM1动作 电机降压起动 KT绕组上电开始计时 KT延时时间到 KT延时闭合的常开触点闭合 KM2线圈上电 KM2主触点闭合 电机全压起动 KM2延时断开的常闭触点断开 KM1线圈失电 KM主触点断开 降压起动回路断开 问题 如果要求切换时确保KM2先断开KM1后闭合 图2 8 b 1 是否可靠 为进一步增加可靠性应怎样做 方法 用KM1的常闭触点替代KT延时常开触点 图2 8 b 1 KM1退出而KT不退出KT延时触点切换带来KM1 KM2线圈瞬时断电 切换过程带来冲击 切换顺序比较 KM2先通电 KM1后断电 KM1 KM2同时切换 KM1先断电 KM2后通电 图2 8 b 2 KM1退出带来的自锁回路的改变 采用KA触点扩展采用KT瞬时动作触点 自锁回路的转换 图2 8 c 退出KT 图2 8 b 3 KM1退出带来的自锁回路的改变 采用KM1 KM2触点切换 3 自耦变压器降压启动的控制启动时电动机定子串入自耦变压器 定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压 启动完毕 自耦变压器被切除 额定电压加于定子绕组 电动机以全电压投入运行 XJ101型自动补偿降压起动控制线路 二 三相异步电动机调速控制电路 三相异步电动机的几种调速方式 n 60f p 1 s n 同步转速 f 供电频率 P 极对数 s 转差率 1 改变定子绕组极对数的多速控制电路改变电动机的磁极对数调速是一种有级调速方式 需使用专门的装有多套绕组的变极调速电动机 使用范围 不需要无级调速的生产机械 如金属切削机床 升降机 起重设备 风机 水泵等 双速电机的变极方法U1V1W1端接电源 U2V2W2开路 电动机为 接法 低速 U1V1W1端短接 U2V2W2端接电源为YY接法 高速 1 主电路 KM1主触点构成 接的低速接法 KM2 KM3用于将U1V1W1端短接 并在U V W 端通入三相交流电源 构成YY接的高速接法 2 控制电路 按钮SB1实现低速起动和运行 按钮SB2使KM2 KM3线圈通电自锁 用于实现YY变速起动和运行 2 绕组转子串电阻调速电路 时间原则绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路 电流原则绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路 三 三相异步电动机制动控制电路 当三相笼型异步电动机断开电源时 由于惯性的作用 转子要经过一段时间才能完全停止旋转 这就不能适应某些生产机械工艺的要求 如对万能铣床 卧式镗床 组合机床等 会造成运动部件停位不准 工作不安全等现象 同时也影响生产效率 为此 应对电动机进行有效的制动 使之能迅速停车 一般采取的制动方法有两大类 机械制动和电气制动 机械制动是利用电磁抱闸等机械装置来强迫电动机迅速停车 电气制动是使电动机工作在制动状态 使电动机的电磁转矩方向与电动机的旋转方向相反 从而起到制动作用 电气制动控制线路电路包括反接制动和能耗制动 1 反接制动控制线路反接制动有两种情况 a 在负载转矩作用下 使电动机反转但电磁转矩方向为正的倒拉反接制动 如起重机下放重物的情况 b 电源反接制动 即改变电动机电源的相序 使定子绕组产生与转子转向相反的旋转磁场 从而产生制动转矩 使电动机转子迅速降速 当转子转速接近零时 则断开反向电源 使电动机停止 这里讨论第二种情况 1 电动机单向运转的反接制动控制线路 2 可逆运行反接制动控制电路 具有限流电阻的可逆反接制动控制线路 3 单向运行全波整流能耗制动控制电路 能耗制动是在电动机脱离三相交流电源之后 向定子绕组内通入直流电流 利用旋转转子与静止磁场的作用产生制动转矩 达到制动的目的 可逆能耗制动控制线路 补充 机械制动控制 断电抱闸制动型电路 当制动电磁铁的线圈得电时 制动器的闸瓦与闸轮分开 无制动作用 当线圈失电时 闸瓦紧紧抱住闸轮制动 通电抱闸制动型电路 当制动电磁铁的线圈得电时 闸瓦紧紧抱住 闸轮制动 当线圈失电时 闸瓦与闸轮分开 无制动作用 第四节直流电动机控制电路 直流电动机按励磁方式分为他励 并励 串励和复励 他励 电枢电源和励磁电源分别独立的直流电机 并励 电枢电源和励磁电源由一个电源供电的直流电机 一 单向运转启动控制电路 直流电动机电枢串电阻单向旋转起动电路 二 直流电机可逆运转启动控制电路 直流电机可逆运转启动控制电路 三 单向运转能耗制动控制电路 直流电动机单向运转能耗制动电路 四 可逆运转反接制动控制电路 第五节电气原理图的读图分析方法 分析电气线路工作原理常用的方法有查线读图法和逻辑代数法 1 查线读图法查线读图法以分析各个执行元件 控制元件和附加元件的作用 功能为基础 根据生产机械的生产工艺过程 分析被控对象的动作情况和电气线路的控制原理 查线读图法的注意事项 了解生产工艺与执行电器的关系在分析电气线路前