第2章 典型电气控制电路(修改)

第二章典型电气控制线路 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 基本控制环节 第三节三相异步电动机降压启动控制 第四节三相异步电动机电气制动控制 第二章典型电气控制线路 第五节电气控制线路设计 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 第一节电气控制系统图的基本知识 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 第一节电气控制系统图的基本知识 表2 1常用电气图形 文字符号表 KT 继电器 二 绘制 识读电气控制系统图的原则 电气控制系统图的结构 第一节电气控制系统图的基本知识 二 绘制 识读电气控制系统图的原则 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 第一节电气控制系统图的基本知识 电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路 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 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 第一节电气控制系统图的基本知识 原则 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 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 二 绘制 识读电气控制系统图的原则 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 第一节电气控制系统图的基本知识 电气原理图示例 第一节电气控制系统图的基本知识 二 绘制 识读电气控制系统图的原则 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 第一节电气控制系统图的基本知识 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 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 第一节电气控制系统图的基本知识 电气互连图示例 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 一 单向旋转控制 1 手动控制 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 应用 控制三相电风扇和砂轮机等小容量电动机 第二节三相异步电动机全压启动控制 基本控制环节 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 交流接触器工作原理 3 接触器自锁控制 三相异步电动机全压启动控制 单向旋转控制 热继电器过载保护 自锁触点 工作原理 第二节三相异步电动机全压启动控制 开关切换 点动控制 SA断开 4 连续与点动混合控制 连续控制 SA闭合 第二节三相异步电动机全压启动控制 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 中间继电器切换 4 连续与点动混合控制 一 单向旋转控制 第二节三相异步电动机全压启动控制 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 三地控制 第二节三相异步电动机全压启动控制 主电路实现顺序控制 6 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 顺序启动同时停止控制 特点 电气原理图 控制电路 三相异步电动机全压启动控制 单向旋转控制 顺序控制 第二节三相异步电动机全压启动控制 思考 1 若用时间继电器控制实现电机顺序启动 如第一台电机启动5S后第二台电机自动启动 按下停止按钮 同时停止 画出控制电路 2 若严格实现顺序启动 逆序停止 控制电路应如何改 若严格实现顺序启动 逆序停止 控制电路应如何改 三相异步电动机全压启动控制 单向旋转控制 顺序启动逆序停止控制 电气原理图 特点 主电路 控制电路 第二节三相异步电动机全压启动控制 结论 实现顺序控制 1 顺序启动 应将先通电电器常开触点串接在后通电电器线圈控制电路中 2 逆序停止 将先断电电器的常开触点并接在后断电线圈控制电路中的停止按钮 或其他断电触点 上 课堂练习 若实现三台电机M1 M2 M3顺序启动 逆序停止 控制电路如何画 若实现三台电机M1 M2 M3每隔6秒顺序启动 同时停止 控制电路如何画 例 设计三级皮带运输机的控制原理图 要求 三级皮带运输机分别由M1 M2 M3三台电动机拖动 启动时要求10秒的时间间隔 并按M1 M2 M3的顺序启动 停止时 按30秒的时间间隔 并按M3 M2 M1的顺序停止 KT3 KT4各应设置为几秒 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 按钮 接触器控制的正反转位置控制 第二节三相异步电动机全压启动控制 1 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 控制电路 工作原理 接触器联锁控制 电气互锁 联锁 接触器联锁 按钮联锁 第二节三相异步电动机全压启动控制 控制电路 工作原理 第二节三相异步电动机全压启动控制 接触器联锁控制 电气互锁 控制电路 工作原理 优点 工作安全可靠 缺点 对频繁实现可逆情况 操作不便 第二节三相异步电动机全压启动控制 正 停 反反 停 正 接触器联锁控制 电气互锁 控制电路 工作原理 优点 按钮联锁控制 机械互锁 操作方便 缺点 易产生故障 第二节三相异步电动机全压启动控制 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 接触器联锁正反转控制电路 第二节三相异步电动机全压启动控制 2 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 第二节三相异步电动机全压启动控制 电机单向 双向控制电路规律总结 线圈作为输出 触头作为输入 2 触头组合 常开 串联 常开 并联 常闭 串联 顺序控制中互锁 自锁 多点启动 逆序停止 多点停止 保护继电器 正反转互锁 1 电路输出和输入 思考 分析图所示线路中 哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止 哪种不能 为什么 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 第三节三相异步电动机降压启动控制 直接启动的优点和缺点 优点 简单 可靠 经济 缺点 启动电流大 造成电网电压下降 直接影响在同一电网工作的其它电机 一 定子绕组串电阻 电抗 启动控制 定子串电阻降压自动启动控制线路 电气原理图 工作原理 适用于轻载或空载启动 二 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 二 星形 三角形降压启动控制 电气原理图 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 优点 简单 经济缺点 启动转矩小 直接启动时的1 3 应用 125kW及以下的运行时为 形接法的三相笼形异步电机启动 Y 降压启动控制特点 时间继电器控制自耦变压器降压启动 三 自耦变压器降压启动控制 自学 电气原理图 工作原理 自耦变压器降压启动特点 缺点 设备庞大 成本高 优点 启动转矩和电流可调 应用 可用于额定电压220V或380V 星形或三角形连接 容量大的异步电机降压启动 停机制动类型 第四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 机械制动 采用机械装置产生机械力来强迫电动机迅速停车 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 第四节三相异步电动机电气制动控制 停机制动功能 迅速停车 准确定位 一 反接制动控制 原理 要求 第四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 定子绕组流过的反接制动电流相当于全压启动电流的2倍 为防止过热 减小冲击 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 速度继电器 关键是电动机电源相序的改变 且当转速下降到速度继电器释放转速时 能自动将电源切除 第四节三相异步电动机电气制动控制 一 反接制动控制 单向反接制动的控制工作原理 电动机正常运转时 KM1通电吸合 KS的常开触点闭合 为反接制动作准备 按下停止按钮SB1 KM1断电 电动机定子绕组脱离三相电源 电动机因惯性仍以很高速度旋转 KS常开触点仍保持闭合 将SB1按到底 使SB1常开触点闭合 KM2通电并自锁 电动机定子串接电阻接上反相序电源 进入反接制动状态 电动机转速迅速下降 当电动机转速接近100r min时 KS常开触点复位 KM2断电 电动机断电 反接制动结束 2 可逆运行的反接制动控制 第四节三相异步电动机电气制动控制 工作过程 正转启动 按下SB2 KM1通电 转速超过一定值时 KS 1常开触点闭合 为制动做准备 停止 按下SB1 KM1断开 KM2接通 对电机进行反接制动 当转速低于速度继电器释放值时 KS 1断开 KM2断开 电机停下 KS 1和KS 2常闭 在制动过程中 防止反向启动 KS 1 正向闭合触点KS 2 反向闭合触点 反接制动特点 制动电流比启动还要大 应限流 制动力大 迅速停止 但对机械轴冲击大 特点 与反接制动相比 消耗的能量小 其制动电流要小得多 适用于电动机能量较大 要求制动平稳和制动频繁的场合 能耗制动需要直流电源整流装置 二 能耗制动控制 原理 电动机脱离三相交流电源后 在定子绕组加直流电源 以产生起阻止旋转作用的静止磁场 达到制动的目的 第四节三相异步电动机电气制动控制 1 单向能耗制动控制 二 能耗制动控制 按时间原则控制 单向运行接触器 能耗制动接触器 整流变压器 桥式整流电路 第四节三相异步电动机电气制动控制 1 单向能耗制动控制 二 能耗制动控制 按速度原则控制 第四节三相异步电动机电气制动控制 2 电动机可逆运行能耗制动控制 自学 二 能耗制动控制 正转接触器 反转接触器 第四节三相异步电动机电气制动控制 3 单管能耗制动控制 简化制动电路 电动机功率10KW以下 二 能耗制动控制 单管半波整流 第四节三相异步电动机电气制动控制 人们希望在掌握了电器控制的基本原则和基本控制环节后 不仅能分析生产机械的电器控制线路的工作原理 而且还能根据生产工艺的要求 设计电器控制线路 电器控制线路的设计方法通常有两种 经验设计法和逻辑设计法 返回 第五节电气控制线路设计 第五节电气控制线路设计 1经验设计法 经验设计是根据生产机械的工艺要求和加工过程 利用各种典型的基本控制环节 加以修补 补充 完善 最后得出最佳方案 若没有典型的控制环节可采用 则按照生产机械的工艺要求逐步进行设计 经验设计法比较简单 但必须熟悉大量的控制线路 掌握多种典型线路的设计资料 同时具有丰富的实践经验 通常先分析每台电机任务 采用一些典型的基本环节对每台电机进行设计 实现工艺基本要求 然后根据顺序控制要求组合 完善其功能 并加上适当的联锁与保护环节 返回 采用经验设计法 一般规律 1 线圈作为输出 触头作为输入 2 触头组合 常开 串联 顺序控制中互锁常开 并联 多点启动 逆序停止常闭 串联 多点停止 保护继电器 正反转互锁 采用经验设计法 一般应注意以下几个问题 1 保护控制线路工作的安全和可靠性 1 线圈的连接 在交流控制线路中 不能串联接入两个电器线圈 即使外加电压是两个线圈额定电压之和 也是不允许的 接触器和继电器 接触器线圈的工作电压与继电器线圈的工作电压和电流要求往往相差很大 它们决不能串连使用 两个同型号的接触器或中间继电器 原则上是不应该串连使用的 在使用中 它们各自都承担着后续电气设备运行的控制任务 串连使用时 其中一个出问题 影响两个接触器 中间继电器 控制的设备 电气回路 都要断电 单一问题变成复杂问题 加上串连使用时 必须把线圈的供电电压升高一倍 才能让每个线圈都处于其工作电压下 交流220伏的线圈工作电压 串连时要提供440伏 才能工作 2 电器触头的连接 同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近 不能分别接在电源的不同相上 不合理 合理 3 线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件 如图所示 在图a中 线圈KA3的接通要经过KA KA1 KA2三对常开触头 若改为图b 则每一线圈的通电只需经过一对常开触头 工作较可靠 2 控制线路力求简单 经济 1 尽量减少触头的数目 尽量减少电器元件和触头的数目 所用的电器 触头越少 则越经济 出故障的机会也越少 2 尽量减少连接导线 将电器元件触头的位置合理安排 可减少导线根数和缩短导线的长度 以简化接线 起动按钮和停止按钮同放置在操作台上 而接触器放置在电气柜内 从按钮到接触器要经过较远的距离 所以必须把起动按钮和停止按钮直接连接 这样可减少连接线 不合理 合理 3 控制线路在工作时 除必要的电器元件必须长期通电外 其余电器应尽量不长期通电 以延长电器元件的使用寿命和节约电能 3 防止寄生电路 控制线路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路 电动