电气控制与plc应用技术课件第2章.ppt

第2章电气控制系统的基本电路 2 1电气控制线路的绘制 2 2三相异步电动机的控制电路 2 3生产机械的电气控制系统 2 3 1C650型卧式车床电气控制电路 2 3 2Z3040型摇臂钻床电气控制电路 2 1电气控制线路的绘制 电气控制线路是由各种有触点的接触器 继电器 按钮 行程开关等组成的控制线路 其作用是实现对电力拖动系统的启动 反向 制动和调速等运行性能的控制 为了表示电气控制线路的组成 工作原理及安装 调试 维修等技术要求 需要用统一的工程语言 即用工程图的形式表示 这种图就是电气控制系统图 常用的电气控制系统图有电气原理图 电气布置图与电气安装接线图 2 1 1常用电气图形符号和文字符号 1 电气控制系统图中的图形符号 图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形 标记或字符 图形符号由符号要素 一般符号及限定符号构成 2 电气控制系统图中的文字符号 电气图中的文字符号是用于标明电气设备 装置和元器件的名称 功能 状态和特征的 可在电气设备 装置和元器件上使用 以表示电气设备 装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码 电气技术中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种 3 接线端子标记 我国电气设备有关标准 GB T4728 1996 2000 电气简图用图形符号 GB T6988 1 4 2002 电气技术文件的编制 GB T6988 6 1993 控制系统功能图表的绘制 GB T7159 1987 电气技术中的文字符号制定通则 GB T6988 1997 电气制图 要求 常用图形 文字符号见表2 1示 P27 2 1 2电气原理图 用图形符号和文字符号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 1 绘制原则 1 电气原理图中电气元件图形符号 文字符号及标号必须采用最新国家标准 2 电器元件展开图画法 同一电器元件的各导电部件 如线圈和触点 按电路联接关系画出 用同一文字符号标明 3 电器元件触头画法 均按 平常 状态绘出 对于接触器 继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出 控制器手柄按趋于零位时的状态画出 按钮 行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等 4 原理图上应标出各个电源电路的相关参数 元件操作方式和功能等 5 分为主电路和辅助电路 主电路 从电源到电动机的电路 用粗实线绘在图面左侧或上方 辅助电路 包括控制电路 照明电路 信号电路 保护电路等 用细实线绘在图面右侧或下方 6 主电路标号 文字符号和数字组成 文字符号标明主电路中元件或线路的主要特征 数字标号区别电路不同线段 7 控制电路标号 由三位或三位以下数字组成 交流电路以主要压降元件 如线圈 为分界 横排时 左侧用奇数 右侧用偶数 竖排时 上面用奇数 下面用偶数 直流电路电源正极按奇数标号 负极按偶数标号 图2 1三相异步电动机启动 停止控制线路 8 在原理图中 无论是主电路还是辅助电路 各电气元件一般应按动作顺序和信号流从上到下 从左到右依次排列 可水平布置或者垂直布置 并尽可能减少线条和避免线条交叉 9 为了便于检索电气电路 方便阅读和分析 在原理图的上方或右方将图分成若干图区 并标明该区电路的用途与作用 10 在电气原理图中 接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明 即在原理图中相应线圈的下方 给出触点的文字符号 并在其下注明相应触点的索引代号 11 电气原理图绘制要布局合理 层次分明 排列均匀 图面清晰 便于读图 2 电气原理图图面区域的划分 在原理图上方将图分成若干图区域 并表明了每一区域电路的用途与作用 原理图下方的1 2 3 数字是图区编号 它是为便于检索电气线路 方便阅读分析而设置的 3 接触器 继电器触头位置的检索 电气原理图中 在接触器 继电器电磁线圈的下方标注有相应触头所在图中位置的检索代号 检索代号用图面区域号表示 其中左栏为常开触头所在区号 右栏为常闭触头所在区数字 接触器KM触点的索引 图2 1CW6132车床电气原理图 2 1 3电气安装图 电气安装图用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装位置和接线情况 1 电器元件位置图 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 6 按电器元件外形尺寸绘出 并标明元件间距 例 CW6132型车床控制盘电器布置图 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 2 电气安装接线图 1 同一电气的各部件画在一起 其尺寸和比例没有严格要求 元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制 各部件的位置尽量符合实际情况 2 各电气元件的图形符号 文字符号和回路标记 均应以原理图为准 并且要保持一致 3 不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接 必须通过接线端子板进行连接 4 应详细地标明配线用的各种导线的型号 规格 截面积及连接导线的根数 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 图2 4CW6132车床电气安装图 例 电气安装接线图 图2 2为三相异步电动机启动 停止控制线路安装接线图 2 2三相异步电动机的控制电路 2 2 1三相异步电机的启动控制电路 三相笼型异步电动机的启动有两种方式 即直接启动和降压启动 1 单向直接启动控制电路 又称全压起动 10KW以下容量 1 直接启动 也称刀开关直接启动 线路结构简单 经济 仅适于不频繁启动的小容量电机 且不能实现远距离控制 也不能实现零压 欠压和过载保护 图2 3刀开关直接启动控制线路 2 电动机的点动控制电路 点动 调试或维修状态下的一种间断性工作方式 A B C KM FU Q KM SB 动作过程 控制电路 主电路 直接起动控制原理图 3 具有自锁功能的单向运转控制 连续控制 主电路 控制电路 短路保护 由熔断器FU实现 过载保护 由热继电器FR实现 欠电压 失电压保护 通过接触器KM的自锁环节实现 Q FR 方法一 用复合按钮 4 点动 连续运行控制 主电路 KM SB1 KM SB2 FR SB3 控制电路 4 点动 连续运行控制 SB3 K SB1 K SB2 FR KM K 方法二 加中间继电器 K FR Q 将电动机接到电源的任意两根线对调一下 即可使电动机反转 需要用两个接触器来实现这一要求 当正转接触器工作时 电动机正转 当反转接触器工作时 将电动机接到电源的任意两根联线对调一下 电动机反转 2 2三相异步电动机的正反转控制 1 正反转的控制线路 3 M FR FU 正转触点 KMF KMR Q KMF 正转接触器 正转按钮 反转接触器 反转按钮 反转触点 FR 2 11 2020 SBF和SBR决不允许同时按下 否则造成电源两相短路 正反转控制电路必须保证正转 反转接触器不能同时动作 按下SBF SB KMF 在同一时间内 两个接触器只允许一个通电工作的控制作用 称为 联锁 联锁 触点 利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁 缺点 改变转向时必须先按停止按钮 KMR SBF KMF KMF SBR KMR KMR 通电 断开 断电 闭合 2 加互锁 interlocking 的正反转控制 解决措施 在控制电路中加入机械连锁 存在问题 电路在具体操作时 若电动机处于正转状态要反转时必须先按停止按钮SB 使联锁触点KMF闭合后按下反转起动按钮SBR才能使电动机反转 若电动机处于反转状态要正转时必须先按停止按钮SB 使联锁触点KMR闭合后按下正转起动按钮SBF才能使电动机正转 利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁 鼠笼式电动机正反转的控制线路 KMF KMF SBR SB KMR SBF KMF KMR KMR 3 双重互锁 interlocking 正反转控制 KMF KMF SBR SB KMR SBF KMF KMR KMR 当电机正转时 按下反转按钮SBR 先断开 断电 闭合 通电 断开 闭合 闭合 电机反转 4 具有自动往返的正 反转控制电路 自动往返运动 1 能正向运行也能反向运行2 到位后能自动返回 行程控制 控制某些机械的行程 当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制 1 限位控制 正程 限位开关 STA STB 逆程 至右极端位置撞开STA 电机停车 反向运行同样分析 控制电路 KMF FR KMR SB1 KMF SB2 SB3 STB KMR KMR KMF 限位开关 行程开关采用复合式开关 正向运行停车的同时 自动起动反向运行 反之亦然 措施 在前面要求基础上 到达A B处能自动返回 2 自动往复运动控制 龙门刨自动控制电器系统 典型的龙门刨的工作示意图C6 7 SWF 实例1 典型的龙门刨控制电路 某一生产机械有炉门和推料机构两个运动部件 炉门由交流电动机M1来控制 推料机构由交流电动机M2来控制 实例2 加热炉自动上料控制线路 主电路 炉门开闭电动机 推料机进退电动机 设定由接触器KM1 KM4分别控制电动机M1正转 炉门开 和反转 炉门关 接触器KM2 KM3分别控制电动机M2正转 推料机进 和反转 推料机退 炉门开 推料机进 推料机退 炉门闭 4SQ 1SB 3SQ 1SQ 2SQ 按1SB KM1通电 M1正转 炉门开 压1SQ KM1断电 M1停转 KM2通电 M2正转 推料机进 送料入炉 到料位 压2SQ KM2断电 KM3通电 M2反转 推料机退 到原位 KM3断电 M2停转 KM4通电 M1反转 炉门闭 KM4断电 M1停转 4SQ动合触点闭合 为下次循环作准备 压3SQ 压4SQ 加热炉自动上料控制线路动作次序 生产机械已广泛采用多电动机拖动 在一台设备上采用几台 甚至几十台上百台的电动机拖动各个部件 而设备的各个运动部件之间是相互联系的 为实现复杂的工艺要求和保证可靠地工作 各部件常常需要按一定的顺序工作或连锁工作 使用机械方法来完成这项工作将使机构异常复杂 有时不易实现 而采用继电器一接触器控制极为简单 2 3电动机的其他控制电路 2 3 1多地控制电路 能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫做电动机的多地控制 对于大型设备为了操作安全和操作方便而采用 为了操作方便而采用的控制形式 重点在于常开按钮 启动按钮 并联 常闭按钮 停止按钮 串联 主要用于大型机械设备 能在不同的位置对运动机构进行控制 如对驱动某一运动机构的电动机在多处进行启动和停止的控制 L1L2L3 FU1 FU2 KM FR SB12 SB22 KM FR U V W M3 QS SB11 SB21 KM L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 合上电源开关QS FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 按下SB11 甲地 KM线圈得电 FR KH M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM KM自锁触头闭合 自锁KM主触头闭合电机正转 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 松开SB11 甲地 电机继续正转 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 按下SB12KM线圈失电自锁触头断开 解除自锁主触头断开电机停转 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 按下SB21 乙地 KM线圈得电 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 松开SB21 乙地 电机继续正转 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB12 SB22 KM U V W QS SB11 SB21 KM 按下SB22KM线圈失电自锁触头断开 解除自锁主触头断开电机停转 FR FR M3 图2 27多点控制线路 例如 甲 乙两地同时控制一台电机 KM SB1甲 SB2甲 KM SB1乙 SB1乙 方法 两起动按钮并联 两停车按钮串联 乙地 2 3 2多台电动机的顺序启 停控制 两个以上运动部件的启动 停止需按一定顺序进行的控制 称为顺序控制 其控制线路主要有 顺序启动 同时停止 顺序启动 顺序停止 顺序启动 逆序停止等几种控制线路 1 顺序启动 同时停止控制线路 1 M1启动后 按下M2的启动按钮 M2才能启动 2 M1启动后 按下M2的启动按钮 M2才能启动 两电机只保证起动的先后顺序 没有延时要求 控制电路 不可以 两电机各自要有独立的电源 这样接 主触头 KM1 的负荷过重 主电路 KM2 KM1 SB2 KM2 KM1 SB3 SB1 控制电路 这样实现顺序控制可不可以 KM1 SB1 SB2 KT FR KM1 KM2 KM2 KT 3 M1起动后 M2延时起动 SB2 主电路同前 控制电路 KM1 SB1 SB2 KT KH KM1 KM2 KM2 KT 实现M1起动后M2延时起动的顺序控制 用以下电路可不可以 不可以 继电器 接触器的线圈有各自的额定值 线圈不能串联 图2 29顺序启动 顺序停止控制线路 2 顺序启动 顺序停止控制线路 图2 30顺序启动 逆序停止控制线路 设计顺序启 停控制线路规律 将控制电动机先启动的接触器的常开触头 串联在控制后启动电动机的接触器线圈电路中 用若干个停止按钮控制电动机的停止顺序 或者将先停的接触器的常开触头与后停的停止按钮并联即可 3 顺序启动 逆序停止控制线路 2 3 3多台电动机的其他控制 1 两台电动机的互锁 a 工作互锁 可同时停车 其关键在于 IKM的常开触点串接在2KM的控制回路中 b 工作互锁 可单独停车 2KM必须在1KM工作后才能工作 按下2SB 则2M可以单独停车 按下1SB 则1M 2M都停车 c 工作 停车都有互锁 1M先工作 2M后工作 2M停止后 1M才能停止关键点在于 把2KM的辅助常开触点并接在1KM的停止按钮两端 d 两电动机不能同时工作的互锁 各自都可以实现启动 停止 用各自的辅助常闭触点交叉串接在对方的控制线路中 使两台电动机不能同时工作 2 联合控制与分别控制多电机拖动的机械工作中要联合动作 调整时单独动作 如机床的主运动和进给运动 3 集中控制与分散控制集中控制台一般放在离机床较远的地方 得到所谓的遥远控制 而在机床现场也可以进行操作 鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法 全压启动 启动时加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电压 降压启动 利用启动设备将电压适当降低后 加到电动机的定子绕组上进行启动 待电动机启动运转后 再使其电压恢复到额定电压正常运转 降压启动的方法有 定子电路串电阻 Y 降压启动 自耦变压器降压启动 延边三角形启动等方式 线绕式异步电动机一般采用转子电路串电阻的方法实现降压启动 逐级切除启动电阻法和频敏变阻器启动法 2 3 4三相异步电动机的降压启动电路 1 定子绕组串电阻降压启动控制电路 要求 启动时 电动机的定子绕组串接电阻 由于电阻的分压作用 使加在电动机的定子绕组上的电压低于电源电压 待启动后 再将电阻短接 电动机定子绕组直接接入电网而运行 启动时 接触器1KM断开 KM闭合 将启动电阻串入定子电路 使启动电流减小 待转速上升到一定程度后再将1KM闭合 Rst被短接 电动机接上全部电压而趋于稳定运行 原理 1 鼠笼式三相异步电机的降压启动 手动控制串联电阻降压启动 电路组成分析 M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM1 KM2 FR SB1 SB2 KM1 KM2 KM1 KM2 FR U V W QS KM2 KT KM1 2 时间继电器控制串联电阻降压启动 KT 图2 4定子绕组串电阻启动控制线路 三相电动机的定子绕组有星形 Y型 和三角形 形 两种不同的接法 如图所示 2 Y 降压启动控制电路 Y接法 接法 线电压与相电压 线电压 两相绕组首端之间的电压 用U1表示 相电压 每相绕组首 尾之间的电压 用U相表示 对于星形接法 对于三角形接法 线电流与相电流 线电流 电网的供电电流 用I1表示 相电流 每相绕组的电流 用I相表示 对于星形接法 对于三角形接法 对控制电路的要求 电动机启动时 把电动机的定子绕组接成星形 Y形 电动机定子绕组电压低于电源电压起动 启动即将完毕时再恢复成三角形 形 电动机便在额定电压下正常运行 1 手动控制Y 降压启动控制线路 QX1型手动Y 启动器 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 电路组成分析 KMY KT M3 FR FR 2 时间继电器自动控制Y 降压启动控制线路 L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 合上电源开关QS KMY KT M3 FR FR L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 降压启动 按下SB1KT线圈得电KMY线圈得电 KMY KT M3 FR FR L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM KMY主触头闭合KMY动合辅助触头闭合KMY动断辅助触头断开KM自锁触头闭合KM主触头闭合电动机降压启动 KMY KT M3 FR FR L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 松开SB1电动机继续降压启动 KMY KT M3 FR FR L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM KT延时断开的动断触头延时分断KMY线圈失电KMY主触头断开KMY动合辅助触头断开KMY动断辅助触头闭合KM 主触头闭合KM 动断辅助触头断开KT线圈失电电动机全压运行 KMY KT M3 FR FR L1L2L3 FU1 FU2 KM KM SB1 SB2 KM U V W QS KMY KM KMY KM KMY KT KM 停 按下SB2 KMY KT M3 FR FR 图2 5Y 降压启动控制线路 3 自耦变压器降压启动 自耦变压器降压启动 在电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压 待电动机启动后 再使电动机与自耦变压器脱离 从而在全压下正常运行 这种方法是利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组端 达到减小启动电流的目的 如图所示 右图的控制原理是合上Q后 令KM1触点先将自耦变压器做星形连接 再由KM2接通电源 电动机定子绕组经自耦变压器实现减压启动 当电动机的转速接近于额定转速时 令KM1 KM2断开而KM3闭合直接将全电压加在电动机上 启动过程结束 进入全压运行状态 自耦变压器降压启动的启动性能好 但线路相对较复杂 设备体积大 目前是三相笼形异步电动机常用的一种降压启动方法 1 手动自耦降压启动器 U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 FR KM3 QS KM2 KT KM1 KT KM1 KM2 KM3 KM1 TM 2 时间继电器自动控制自耦降压启动控制线路 U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 合上电源开关QS TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 按SB2KM1线圈得电 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KM1联锁触头分断 对KM3联锁 KM1主触头闭合 自耦变压器TM联结成星形KM1动合辅助触头闭合 KM2线圈得电 KT线圈得电 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KM2主触头闭合 电动机M接入电机降压启动KM2动合辅助触头闭合 自锁 松开SB2 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KT延时断开的动断触头延时分断KM1线圈失电KT延时闭合的动合触头延时闭合 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KM1线圈失电KM1动合触头分断KM1主触头分断电动机M失电惯性运行KM1联锁触头闭合 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KM3线圈得电KM3自锁触头闭合 自锁KM3主触头闭合电动机M全压运行 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KM3联锁触头分断KM2线圈失电KM2主触头分断KM2自锁触头分断 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 KT延时断开的动断触头瞬时闭合KT延时闭合的动合触头瞬时断开 TM FR KT U1 V1 W1 KM3 SB2 KM1 KT KM2 SB1 KM3 L1L2L3 FU1 FU2 KM3 QS KM2 KT KM1 KM1 KM2 KM3 KM1 停 按SB1 TM KH KT 图2 6定子串自耦变压器降压启动控制线路 启动时 把定子三相绕组的一部分联接成三角形 另一部分联接成星形 每相绕组上所承受的电压 比三角形联接时的相电压要低 比星形联接时的相电压要高 电动机延边三角形降压启动 待电动机启动运转后 再将绕组联接三角形 全压运行 4 延边 降压启动控制线路 延边三角形降压启动电动机定子绕组的联接方式 原始状态 U1 U2 U3 W3 W1 W2 V2 V3 V1 延边三角形降压启动电动机定子绕组的联接方式 启动时 U1 U2 U3 W3 W1 W2 V2 V3 V1 延边三角形降压启动电动机定子绕组的联接方式 正常运转时 U1 U2 U3 W3 W1 W2 V2 V3 V1 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 延边三角形降压启动控制原理 L1L2L3 FU1 FU2 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 QS KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3 电路组成分析 M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FU1 FU2 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 QS KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3 合上电源开关QS 延边三角形降压启动控制原理 M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3 按SB2KM3线圈得电 FU1 FU2 QS M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 KH KM1 KM2 U1 V1 W1 KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3 KM3联锁触头分断 对KM2联锁KM3主触头闭合联结成延边三角形KM动合辅助触头闭合 FU1 FU2 QS M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3 KM1线圈得电KM1自锁触头闭合 自锁 松开SB2KM1主触头闭合 电动机延边三角形降压启动 KT线圈得电 FU1 FU2 QS M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KT线圈得电KT延时断开的动断触头延时分断 KM3线圈失电KT延时闭合的动合触头延时闭合 KM2线圈得电 FU1 FU2 QS M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3线圈失电KM3动合触头分断 KM3主触头分断 电动机失电惯性运行KM2线圈得电KM2自锁触头闭合 自锁 FU1 FU2 QS M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM2主触头闭合 电动机全电运行KM2联锁触头断开 KT线圈失电 KT触头复位 KM3 FU1 FU2 QS M3 KT KM2 SB2 KM3 KM1 KT SB1 KM2 L1L2L3 FU1 FU2 FR KM1 KM2 U1 V1 W1 QS KM1 KM2 W3 U3 V3 W2 U2 V2 KM3 KT KM3 KM3 停 按下SB1 M3 2 三相线绕式转子电动机的启动 绕线转子三相异步电动机 可以通过滑环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 增大启动转矩以及调节转速的目的 YR系列符号 1 绕线转子电动机串电阻启动 启动时 在转子回路串入作Y形连接 分级切换的三相启动电阻器 以减小启动电流 增加启动转矩 随着电动机转速的升高 逐级减小可变电阻 启动完毕后 切除可变电阻器 转子绕组被直接短接 电动机便在额定状态下运行 在这种启动方式中 由于电阻是常数 所以为了获取较平滑的启动过程 将启动电阻分为几级 在启动过程中逐级切除 L1L2L3 FU1 KM1 3 FU2 FR SB5 QS SB1 KM2 KM3 KM KM1 KM3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM R1 R2 R3 FR SB2 SB3 SB4 电路组成分析 KM 1 按钮操作控制线路 L1L2L3 KM1 SB5 SB1 KM2 KM3 KM KM1 KM3 KM2 KM1 KM KM3 KM2 KM R1 R2 R3 SB2 SB3 SB4 合上QS按下SB1绕线转子串联全部电阻启动 FU1 FU2 QS FR FR L1L2L3 KM1 SB5 SB1 KM2 KM3 KM KM1 KM3 KM2 KM1 KM KM3 KM2 KM R1 R2 R3 SB2 SB3 SB4 按下SB2KM1线圈得电KM1触头闭合绕线转子串联R2 R3启动 FU1 FU2 QS FR FR L1L2L3 KM1 SB5 SB1 KM2 KM3 KM KM1 KM3 KM2 KM1 KM KM3 KM2 KM R1 R2 R3 SB2 SB3 SB4 按下SB3KM2线圈得电KM2触头闭合绕线转子串联R3启动 FU1 FU2 QS FR FR L1L2L3 KM1 SB5 SB1 KM2 KM3 KM KM1 KM3 KM2 KM1 KM KM3 KM2 KM R1 R2 R3 SB2 SB3 SB4 按下SB4KM3线圈得电KM3触头闭合绕线转子切除全部电阻运行 FU1 FU2 QS FR FR L1L2L3 KM1 SB5 SB1 KM2 KM3 KM KM1 KM3 KM2 KM1 KM KM3 KM2 KM SB2 SB3 SB4 松开SB4电动机继续运行 R1 R2 R3 FU1 FU2 QS FR FR L1L2L3 FU1 KM1 FU2 FR SB2 QS SB1 KM2 KM3 KM KM KT3 KM3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 KM R1 KT1 KT2 KT3 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 FR 电路组成分析 3 时间继电器自动控制线路 L1L2L3 3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 合上QS按下SB1KM线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KM触头闭合绕线转子串联全部电阻启动KT1线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KT1延时闭合触头闭合KM1线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KM1触头闭合绕线转子串联R2 R3启动KT2线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KT2延时闭合触头闭合KM2线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KM2触头闭合绕线转子串联R3启动KT3线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KT3延时闭合触头闭合KM3线圈得电 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KM3触头闭合绕线转子切除全部电阻运行 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 M3 SB2 SB1 KM3 KM KM KT3 KM2 KM1 KM3 KM2 KM1 R1 R2 R3 KM KM1 KM2 KM3 KM3 KT1 KT2 KM3动断触头断开KT1线圈失电KT1触头断开KM1线圈失电KM1触头断开KT2线圈失电KT2触头断开电动机继续运转 KM1 KM2 KM3 KM KT1 KT2 KT3 FU1 FU2 FR QS FR L1L2L3 FU1 3 FU2 FR SB2 QS SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 FR KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 电路组成分析 3 电流继电器自动控制电路 L1L2L3 FU1 3 SB2 SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 合上QS按下SB1KM线圈得电 FU2 FR QS FR L1L2L3 FU1 3 SB2 SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 KM触头闭合绕线转子串联全部电阻启动K 线圈得电 FU2 FR QS FR L1L2L3 FU1 3 SB2 SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 KA动合触头闭合因启动电流大 KA1 KA2 KA3的动断触头断开 继续串联全部电阻启动 FU2 FR QS FR L1L2L3 FU1 3 SB2 SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 因速度加快 电流减小 KA1欠电流 动断触头闭合KM1线圈得电KM1触头闭合串联R2 R3继续启动 FU2 FR QS FR L1L2L3 FU1 3 SB2 SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 因速度再加快电流继续减小KA2欠电流 动断触头闭合KM2线圈得电KM2触头闭合串联R3继续启动 FU2 FR QS FR L1L2L3 FU1 3 SB2 SB1 KM KM KA1 KM2 KM R2 R1 KA2 KA1 KA KM3 KA3 R3 KA3 KM1 KM1 KM2 KM3 KA2 KA KM KM1 KM2 KM3 因速度再加快电流继续减小KA3欠电流 动断触头闭合KM3线圈得电KM3触头闭合切除全部电阻全速运行 FU2 FR QS FR 图2 7按电流原则控制的绕线转子电动机串电阻启动线路 2 绕线转子电动机串接频敏变阻器启动 频敏变阻器是一种阻抗值随频率明显变化 静止的无触点电磁元件 它实质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器 在电动机启动时 将频敏变阻器串接在转子绕组中 启动完毕短接切除频敏变阻器 频敏变阻器启动原理如图所示 合上开关Q KM1闭合 电动机定子绕组接通电源电动机开始启动时 电动机转子转速很低 故转子频率较高 f2 f1 频敏变阻器的铁损很大 Rm和Xm均很大 且Rm Xm 因此限制了启动电流 增大了启动转矩 随着电动机转速的升高 转子电流频率下降 于是Rm Xm随n减小 这就相当于启动过程中电阻的无级切除 当转速上升到接近于稳定值时 KM2闭合将频敏电阻器短接 启动过程结束 图2 9绕线转子电动机串接频敏变阻器启动控制线路 2 3 5三相异步电动机的制动控制电路 所谓制动 就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转 或限制其转速 制动的方法一般有两类 机械制动和电力制动 1 机械制动当电动机的定子绕组断电后 利用机械装置使电动机立即停转 常用的有电磁抱闸或液压装置制动 1 线圈2 衔铁3 铁心4 弹簧5 闸轮6 杠杆7 闸瓦8 轴 电磁抱闸制动器结构示意图 电磁抱闸制动器工作原理示意图 L1L2L3 FU1 FU2 KM FR SB2 SB1 KM YB QS KM FR M3 电磁抱闸断电制动控制线路 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB2 SB1 KM YB QS KM 合上电源开关QS FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB2 SB1 KM YB QS KM 按下SB2KM线圈得电 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB2 SB1 KM YB QS KM KM自锁触头闭合 自锁 松开SB2电磁抱闸线圈YB得电 使抱闸的闸瓦与闸轮分开KM主触头闭合 电动机起动运行 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM SB2 SB1 KM YB QS KM 停 按SB1 接触器KM失电释放电磁抱闸线圈YB也失电 在弹簧的作用下 闸瓦与闸轮紧紧抱住 FR FR M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM1 FR SB1 SB2 KM1 YB QS KM1 FR M3 KM2 KM2 KM1 电路组成分析 电磁抱闸通电制动控制线路 L1L2L3 FU1 KM1 SB1 SB2 KM1 QS KM1 KM2 KM1 按下SB1KM1线圈得电 KM2 FR FR M3 FU2 YB KM2 合上电源开关QS L1L2L3 FU1 KM1 SB1 SB2 KM1 QS KM1 KM2 KM1 KM1自锁触头闭合 自锁 松开SB1KM1联锁触头断开 KM1主触头闭合电动机起动运行电磁抱闸线圈YB不得电 KM2 FR FR M3 YB KM2 FU2 L1L2L3 FU1 KM1 SB1 SB2 KM1 QS KM1 KM2 KM1 KM2 停 按下SB2KM1线圈失电释放KM2线圈得电 KM2主触头闭合电磁抱闸线圈YB得电 使闸瓦与闸轮紧紧抱住 FR FR M3 YB FU2 2 电力制动电动机产生一个和电动机实际旋转方向相反的电磁转矩 使电动机迅速停转 1 反接制动在停车时 把电动机反接 则其定子旋转磁场便反向旋转 在转子上产生的电磁转矩亦随之变为反向 成为制动转矩 在转速接近零速时 再将反相序电源切除 单向运行反接制动控制线路 M3 L1L2L3 FU1 FU2 KM1 KM2 FR SB1 KM1 SB2 KM2 KM1 KM2 FR QS KM1 n KS KM2 KS L1L2L3 FU1 FU2 KM2 SB1 KM1 SB2 QS KM1 n KS KM2 KS 合上电源开关QS M3 KM1 FR KM2 FR KM1 KM2 L1L2L3 FU1 FU2 KM2 SB1 KM1 SB2 KM1 KM2 QS KM1 n KS KM2 KS 按下SB1KM1线圈得电 M3 KM1 FR KM2 FR L1L2L3 FU1 FU2 KM2 SB1 KM1 SB2 KM1 KM2 QS KM1 KS KM2 KS KM1自锁触头闭合 自锁 松开SB1KM1主触头闭合 电动机起动 运行在转速高到一定值时 KS闭合 M3 KM1 FR KM2 FR L1L2L3 FU1 FU2 KM2 SB1 KM1 SB2 KM1 KM2 QS KM1 KM2 KS 停 按下SB2KM1失电释放KM2线圈得电 KM2主触头闭合 电动机串联电阻反接 反接制动KM2自锁触头闭合 M3 KM1 FR KM2 FR KS L1L2L3 FU1 FU2 KM2 SB1 KM1 SB2 KM1 KM2 QS KM1 KM2 KS 停 松开SB2继续反接制动 M3 KM1 FR KM2 FR KS L1L2L3 FU1 FU2 KM2 SB1 KM1 SB2 KM1 KM2 QS n KM2 KS 当转速降低到一定值时 KS断开KM2线圈失电 各触头复位 M3 KM1 FR KM2 FR KM1 KS 电动机切断交流电源后 立即在定子线组的任意两相中通入直流电 利用转子感应电流受静止磁场的作用以达到制动目的 2 能耗制动 图2 15按时间原则控制的单向能耗制动控制线路 1 按时间原则控制的单向能耗制动控制线路 图2 17按时间原则控制的可逆运行能耗制动控制线路 2 按时间原则控制的可逆运行能耗制动控制线路 图2 16按速度原则控制的单向能耗制动控制线路 3 按速度原则控制的单向能耗制动控制线路 见教材P43页图2 17 4 按速度原则控制电动机可逆运行能耗制动控制线路 2 3 6三相异步电动机的调速控制电路 三相异步电动机的转速公式可知 改变异步电动机转速可通过三种方法来实现 一是改变电源频率f1 二是改变转差率s 三是改变磁极对数p 1 变极调速控制电路 改变异步电动机的磁极对数调速称为变极调速 变极调速是通过改变定子绕组的连接方式来实现的 它是有级调速 且只适用于笼型异步电动机 1 双速异步电动机定子绕组的联接 图2 18双速异步电动机三相定子绕组 YY接线 2 双速电动机高 低速控制线路 合上QS 按下SB2 接触器KM1得电并自锁 电动机M低速运行 同时时间继电器KT得电 当KT整定时间到 KT的延时常闭触点先断开 KM1失电 KT的延时常开触点再闭合 接触器KM2 KM3得电并自锁 M由低速升到高速 2 变频器及调速控制电路 由于变频器调速技术日趋成熟 故把实现交流电动机变频调速装置做成产品即是变频器 微计算机是变频器的核心 电力电子器件构成了变频器的主电路 1 变频器的基本结构 2 变频器的操作方式及使用 3 变频器的选型 4 变频器在机床上的应用 1 短路保护原因 电器或线路绝缘损坏 负载短路 接线错误等 危害 瞬时电流可达额定电流的十几倍 几十倍 损坏电气设备或配电线路 火灾 保护元件 熔断器 低压断路器 2 过电流保护区别于短路保护的一种电流型保护 过电流 超过额定电流 比短路电流小 不超过6倍额定电流 危害 电器元件不会马上损坏 在达到最大允许温升前可恢复 但过大冲击负载 易损坏电机 过大电机电磁转矩 损坏机械传动部件 保护 过电流继电器 与接触器配合使用