电气控制技术(第2章)

1、第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 1/66 第二章第二章 电气控制的基本环节和基本规电气控制的基本环节和基本规 律律 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 2/66 由于生产机械的种类繁多，所要 求的电气控制线路也是千变万化、多 种多样的。但无论是比较简单的，还 是很复杂的电气控制线路，都是由一 些基本环节组合而成。本章着重阐明 组成这些电气控制线路的基本规律和 典型线路环节。这样，再结合具体的 生产工艺要求，就不难掌握电气控制 线路的分析和设计方法。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 3/66 第一节 电气控制系统的电路图及绘制原则 电气控制系统中用国家

2、规定的统一符号、 文字和图形的形式来表示各电器元件及其 相互连接关系，这就是电气控制系统的电 路图。 电气原理图 电气安装图 根据电气设备的工作原理绘制而成， 它具有结构简单、层次分明；便于研究 和分析电路的工作原理等优点。 按照电器实际位置和实际接线线路， 用给定的符号画出来的，这种电路图用 于电气设备的安装和维修。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 4/66 电气控制系统的电路图绘制规律如下： l1元件、器件和设备的图形符号和文字符 号应符合 国家规范。 l2主电路和辅助电路分开。 l3用平行线绘制，少交叉，并尽可能按照 动作顺序先后排列。 l4原理图中各电气元件和部件在控制

3、线路 中的位置，应根据便于阅读的原则安排。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 5/66 5元器件和设备的可动部分在图中通常应表 示成： l触点为非激励状态，即电器没有通电和 没有外力作用时触点的状态； l接触器和电磁式继电器等系指线圈不加 电压时的触点状态； l按钮、行程开关等指未被压合时触点状 态，也就是动合触点开启、动断触点闭合 的状态。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 6/66 6为安装和维护方便，各接线端子 应编号，规则见GB4026电器接线 端子的识别和用字母数字符号标志 接线端子的通则。一般主电路用 字母加数字来表示接线端子；辅助 电路用数字编号，以单

4、双数区分电 源极性（以每一回路中电压降为最 大的元件为界，如以接触器的线圈 为界）。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 7/66 举例：电路原理图 图2-1a为三相交流电动机的起停控 制电路原理图 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 8/66 FU2 FR KM L3L2L1 FU1 QK FR KM SB1 KM SB2 2453 L11L21L31 L12L22L32 L33L23L13 1 UVW M 3 图2-1a三相交流电动机的 起停控制电路电原理图 返回 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 9/66 钢 管 BVR3 1mm 钢 管 BVR3

5、1mm 聚氯乙烯软管 聚氯乙烯软管 钢管BVR3 1mm 图2-1b 三相交 流电动 机的起 停控制 电路安 装接线 图 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 10/66 第二节、 电气控制的基本环节 小结:通过分析，可看出图2-2所示电路，只有在按下按钮 SB时电动机M才能通电起动运行，故称为点动控制电路。按钮 SB和接触器KM的这种组合称为点动控制环节。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 11/66 2、起保停控制环节 图2-1 SB1KMKM=1M 起动 SB2KMKM=0M 停止 接触器KM的辅助动合触点称为自锁触点 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page

6、: 12/66 图2-1线路设有以下几种保护: l1短路保护 熔断器FU1 l2过载保护 热继电器FR l3欠压保护和失压保护 自锁触点 实现 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 13/66 FU2 FR KM L3L2L1 FU1 QK FR KM SB1 KM SB2 2453 L11L21L31 L12L22L32 L33L23L13 1 UVW M 3返回 结束 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 14/66 返回 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 15/66 一、联锁控制规律 （一）、互斥联锁 电动机正反转 图2-3 第2章电气控制的基本环节和基

7、本规律 Page: 16/66 SB1KM1KM1=1M 正转 SB3KM1KM1=0M 停止 SB2KM2KM2=1M 反转 L L1 1、L L3 3 线路短线路短 路路 KMKM1 1 KMKM2 2 SBSB2 2 SBSB3 3 SBSB1 1 KMKM1 1 FRFRKMKM2 2 KMKM1 1 KMKM2 2 互斥联锁互斥联锁 SB1KM1KM1=1M 正转正转 =0 (互锁互锁) SB2 KM2 不会通电不会通电 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 17/66 机械互锁机械互锁 电器互锁电器互锁 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 18/66 （二）、

8、顺序联锁 1.起动联锁 2.停止联锁 M1先起动，M2后起动， 将KM1常开触头串入KM2 线圈回路中。 M2先停止，M1后停止， 将KM2常开触头并在M1 停止按钮旁。 S SB B2 2 K KM M1 1 S SB B1 1 S SB B3 3 S SB B4 4 K KM M2 2 K KM M1 1 K KM M2 2 K KM M2 2 K KM M2 2 K KM M1 1 S SB B1 1S SB B2 2 K KM M1 1 S SB B4 4 S SB B3 3 K KM M1 1 K KM M2 2 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 19/66 （三）、长

9、动与点动联锁 长动与点动联锁是既能正 常起保停控制，又能进行点动 控制。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 20/66 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 21/66 方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KAKA） 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 22/66 长动与点动的区别 就在于有无自锁触点的 作用。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 23/66 例如：甲、乙两地同时控制一台电机。例如：甲、乙两地同时控制一台电机。 方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。 (四四)、多地点控制、多地点控制

10、甲地甲地 乙地乙地 KM SB1甲甲 SB2甲甲 KM SB3乙乙 SB4乙乙 KM SB1甲甲 SB2甲甲 KM SB3乙乙 SB4乙乙 KM SB1甲甲 SB2甲甲 KM SB3乙乙 SB4乙乙SB4乙乙 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 24/66 l电器互锁规律：欲使两接触器不能同时工作， 只需将两接触器的常闭触点互相串入对方的线 圈电路中即可。 l顺序控制规律：要求甲接触器得电后，乙接触 器方可得电，只需将甲的常开触点串在乙的线 圈电路中；要求乙接触器失电后，甲接触器方 可失电，只需将乙的常开触点并在甲的停车按 钮上。 l实现多地控制的原则：控制按钮的常开触点并 联，常

11、闭触点串联。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 25/66 联锁控制的关键是 正确地选择联锁触点。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 26/66 二、参量控制规律 控制过程的变化参量很多，通 过测量元件反应参量的变化，并 将这一变化参量反馈回来作用与 控制装置，实现自动控制，这就 是参量控制规律。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 27/66 控制装置 控制对象 命令信号 变化参量 机械运动 常用的变化参量有行程、时间、 速度、电流等 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 28/66 （一）行程控制 利用行程开关（极限开关）实现限位控制 。

12、第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 29/66 SB1KM1KM1=1M右 移，至右终端位置， SQ2KM1M，停止。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 30/66 （二）时间控制 利用时间继电器实现由降压起 动至全压运行的切换，即用时间继 电器的延时来控制降压起动时间。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 31/66 KM2KM1 FR L3L2L1 FU QK KM1 KM1 KM2 KT SB2 SB1 KM2FR R KT KM2 M 3 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 32/66 SB1KM1 KT t KM1=1M KTt=1

13、KM2KM2=1 02KM M全压运行 KM1KM1=0切除R KTKTt=0 串电阻R起动 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 33/66 （三）速度控制 图2-10所示为单向运行电动 机反接制动控制电路。利用速度 继电器实现对反接制动的控制。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 34/66 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 35/66 （四）电流控制 图2-11所示为绕线电动机转子 回路串电阻起动控制电路。 利用电 流继电器实现对电阻逐段切除的控 制，三个电流继电器KI1、KI2和KI3 的吸合电流值相同，但释放电流值 不同，KI1释放电流值最大，KI

14、2次 之，KI3最小。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 36/66 SB1KMKM=1 KA、KI1、KI2、KI3 I KI1=0 KM1 短接R1. 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 37/66 （五）液位控制 图2-12所示为建筑物生活水 箱水位自动控制电路。通过水位 控制器实现水泵的起停控制。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 38/66 SL1 SL2 浮标 磁环 高水位 低水位 N S SL1 SL2 给水 SL1 N S SL2 排水 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 39/66 （六）压力控制 图2-13所示为建筑物消防

15、喷 淋系统中恒压泵的控制电路。利 用压力继电器实现对泵的自动启 停。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 40/66 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 41/66 1.起动性能 起动时定子起动电流与额定电流之比值大约57。 起动电流大对线路有影响，将造成较大的电压降落， 影响其他负载正常工作。 2.起动方法 直接起动-小(轻)负载 降压起动 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 42/66 一、降压起动控制电路一、降压起动控制电路 l（一）自耦降压起动控制电路 l1按钮操作的自耦降压控制电路 图2-14 图2-15 n 2时间继电器延时自动切换 的自耦降压起

16、动控制电路 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 43/66 KM1 KM2 M 3 FR T KM3 L1 L2 L3 FU QK KA KM3 KA KM1 KM3 KM2 KM1 SB1 KM2 SB2 KM1 KAKM3 FR SB2 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 44/66 FU KM2KM3 FR M 3 T KM1 FRKM3 KM1 KT SB1 SB2 KM2 KM1 KM2 KTKM2 KT KT KM3 KM1 KM3 L1 L2 L3 QK 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 45/66 3自耦降压起动控制电路的基本要求 l（1）

17、不允许存在全电压直接起动的 可能。 l（2）降压起动完毕后，不允许在自 耦变压器二次侧电压或经自耦变压 器部分绕组降压后的电压下起动。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 46/66 n（3）投入全电压运转后，不得存 在自耦变压器再次接入主电路的可 能，以防止自耦变压器部分绕组短 路而另一部分绕组过电压运行。 n（4）在可能的情况下，尽量减少 和避免电动机二次涌流（指第二次 接入交流电网时过渡过程所产生的 冲击电流）的冲击。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 47/66 （二）Y-起动控制电路 l电动机在工作时其定子绕组是联接成三角形的， 那么在起动时可把它联成星形，

18、等到转速接近额 定值时再换成三角形。这样，在起动时就把定子 每相绕组上的电压降到正常工作电压的 。 3 1 Z U II l pYlY 3 Z U II l pl 33 3 1 l lY I I n星形 n三角形 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 48/66 l1按钮操作的Y-起动控制电路 l2时间继电器延时自动切换的Y-起动 控制电路 图2-17 图2-16 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 49/66 FR KM2 FU KM3 L1L2L3 QK 2W 1U1W KM1 2U 1V 2V KM2 SB3 KM1 SB2 SB1 KM3FR KM1 SB2 KM

19、3 KM3 KM2KM1 1U 1V 1W 2W2U 2V M 3 图2-16 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 50/66 QK FU FR KM2 KM3 KM1 KM3 KM1 KM3 KT KM2 KT KM1 KM2 KTKM1KM3FR SB1 SB2 L1L2 L3 图2-17时间继电器延时自动 切换的Y-起动控制电路 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 51/66 3Y-起动控制电路基本要求 l（1）不得存在全电压起动的可能。 l（2）Y形与形接法接触器之间必须 有互锁以防短路现象的发生。 l（3）对有可能长期处于轻载的电动 机，控制电路应考虑电动机能

20、长期在 Y形接法下工作的可能。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 52/66 （三）延边形起动控制电路 这一电路的设计思想是兼取星形连接与 三角形连接的优点，以期完成更为理想的启 动过程。其转换过程仍按照时间原则来控制。 如前所述，星形启动有很多优点，但不足的 是启动转矩太小。设想如果能兼取星形接法 启动电流小，而三角形接法启动转矩大的优 点，可在启动时将电动机定子绕组的一部分 接成星形，而另一部分接成三角形，在启动 结束以后，再换接成三角形接法，这就是所 谓延边三角形启动方式。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 53/66 延边三角形/三角形电动机绕组连接 图2-

21、19 时间继电器延时自动切换的延边形起动控制电路 图2-18 延边形起动控制电路 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 54/66 （四）定子串电阻降压起动控制电路 （五）转子串电阻或频繁变阻器起动 控制电路 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 55/66 二、制动控制电路二、制动控制电路 因为电动机的转动部分有惯性，所 以把电源切断后，电动机还会继续转动 一定时间而后停止。为了缩短辅助工时， 提高生产机械的生产效率，并为了安全 起见，往往要求电动机能够迅速停车和 反转。这就需要对电动机制动。对电动 机制动，也就是要求它的转矩与转子的 转动方向相反。这时的转矩称为制动转

22、矩。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 56/66 （一）机械制动控制电路 l1断电抱闸 如图2-22所示。 l注意:本图中电磁抱闸装置应为断电抱闸型 l2通电抱闸 如图2-23所示。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 57/66 （二）反接制动控制电路 l1单向运行的反接制动控制电路 如图2-10所示。 l 2可逆运行的反接制动控制电路 如图2-24所示。 l图2-25为具有限流电阻的反接制动控制电 路。 l图2-26所示为限流电阻在起动过程和制动 过程中都起作用的反接制动控制电路。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 58/66 （三）能耗制动控制电

23、路 1按时间整定控制的能耗制动控制电路，如 图2-27所示。 2按速度整定控制的能耗制动控制电路，如 图2-28所示。 能耗制动的控制线路的设计思想是制动 时在定子绕组中任意两相通入直流电流，形 成固定磁场，它与旋转着的转子中的感应电 流相互作用，从而产生制动转矩。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 59/66 FRFR L L1 1 QKQK FUFU1 1 KMKM2 2 KMKM1 1 FUFU3 3 KMKM2 2 KMKM2 2 KTKT KMKM1 1 KMKM2 2 KMKM2 2 KTKT SBSB1 1 SBSB2 2KMKM1 1 FRFR KTKT KMKM

24、1 1 T T M M 3 3 VCVC FUFU2 2 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 60/66 L3 KMKM2 2 KMKM1 1 FUFU1 1 QKQK FRFR L L2 2L L1 1 FRFR VCVC T T KMKM2 2 KMKM2 2 FUFU3 3 KMKM1 1 KSKS SBSB2 2 SBSB1 1 KMKM2 2KMKM1 1 KMKM1 1 KMKM2 2 KSKS M M 3 3 FUFU2 2 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 61/66 三、双速电动机控制电路 )1( 60 1 0 s P f n 由三相异步电动机的转速公式可知，三相异步电动机由三相异步电动机的转速公式可知，三相异步电动机 的调速方法主要有的调速方法主要有变极对数调速变极对数调速、变转差率调速变转差率调速及及变频调速变频调速 三种。三种。 其中变