第二章电气控制的基本线路

1、 第二章第二章 第二章第二章 2.1.1电气图常用的图形符号、文字符号电气图常用的图形符号、文字符号 第二章第二章 第二章第二章 第二章第二章 第二章第二章 第二章第二章 1 电气原理图电气原理图2.1.2电气控制系统图电气控制系统图 第二章第二章 例：例：CW6132型普通车床电气原理图型普通车床电气原理图 第二章第二章 （一）绘制电气原理图的原则：（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。符号和文字符号。2电气原理图的组成电气原理图的组成 电气原理图由主电路和辅助电电气原理图由主电路和辅助电路组成。路组

2、成。w主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径。主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径。w辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器和接触器的线圈、继电器的保护电路等，由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成。控制变压器等电器元件组成。 第二章第二章 4原理图中电气元件的画法原理图中电气元件的画法 3电源线的画法电源线的画法 同一元器件的各个部件可以不画在一起。同一元器件的各个部件可以不画在一起。 例如例如，接触器、继电器的

3、线圈和触点可以不画在，接触器、继电器的线圈和触点可以不画在一起。一起。 第二章第二章 5电气原理图中电气触头的画法电气原理图中电气触头的画法 图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。通电和没有外力作用时的开闭状态画出。 例如例如，继电器、接触器的触点，按吸引线圈不，继电器、接触器的触点，按吸引线圈不通电状态画；主令控制器、万能转换开关按手柄处通电状态画；主令控制器、万能转换开关按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关的触点按不受于零位时的状态画；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画等。外力作用时的状态画等。 第

4、二章第二章 6原理图的布局原理图的布局 7线路连接点、交叉点的绘制线路连接点、交叉点的绘制 各个电气元件和部件在控制线路中的位置，应根各个电气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。其布局顺序应该是从上到下，据便于阅读的原则安排。其布局顺序应该是从上到下，从左到右。从左到右。 有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。 第二章第二章 8原理图的绘制要层次分明，各电器元件及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、触头触头的安排要

5、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。省连接导线以及安装、维修方便。 第二章第二章 （二）关于电气原理图图面区域的划分（二）关于电气原理图图面区域的划分 第二章第二章 （三）继电器、接触器触头位置的索引（三）继电器、接触器触头位置的索引 第二章第二章 （四）电气图中技术数据的标注（四）电气图中技术数据的标注 第二章第二章 2.电器布置图电器布置图 电器元件的布置应注意以下几方面：电器元件的布置应注意以下几方面：1）体积大和较重的电体积大和较重的电器元件应安装在电器安器元件应安装在电器安装板的下方

6、，而发热元装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板件应安装在电器安装板的上面。的上面。 2）强电、弱电应分开，强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。弱电应屏蔽，防止外界干扰。 第二章第二章 3）需要经常维护、需要经常维护、检修、调整的电器元检修、调整的电器元件安装位置不宜过高件安装位置不宜过高或过低。或过低。4）电器元件的布置电器元件的布置应考虑整齐、美观、应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与对称。外形尺寸与结构类似的电器安结构类似的电器安装在一起，以利安装在一起，以利安装和配线。装和配线。 5）电器元件布置电器元件布置不宜过密，应留有一不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，定间距。如用走

7、线槽，应加大各排电器间距，应加大各排电器间距，以利布线和维修。以利布线和维修。 第二章第二章 例：例：CW6132型车床电气设备安装布置图型车床电气设备安装布置图 第二章第二章 例：例：CW6132型车床控制盘电器布置图型车床控制盘电器布置图 第二章第二章 3. 安装接线图安装接线图 电气接线图的绘制原则是：电气接线图的绘制原则是： 1）各电气元件各电气元件均按实际安装位置均按实际安装位置绘出，元件所占图绘出，元件所占图面按实际尺寸以统面按实际尺寸以统一比例绘制。一比例绘制。 2）一个元件中所一个元件中所有的带电部件均画有的带电部件均画在一起，并用点划在一起，并用点划线框起来，即采用线框起来，

8、即采用集中表示法。集中表示法。 第二章第二章 3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气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。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，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。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制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。绘成一股线。 第二章第二章 例：电气安装接线图例：电气安装接线图 第二章第二章 kWkVAIIKNs

9、I电动机额定功率电源总容量341电机全压启动控制电机全压启动控制 第二章第二章 1.单向连续运转控制电路单向连续运转控制电路 3.2.1三相笼型异步电动机单向运转控制电路三相笼型异步电动机单向运转控制电路 第二章第二章 2.点动与连续运转的控制电路点动与连续运转的控制电路 第二章第二章 1.接触器连锁的正接触器连锁的正-停停-反转控制电路反转控制电路 3.2.2三相笼型异步电动机正反转运转控制电路三相笼型异步电动机正反转运转控制电路 第二章第二章 w互锁互锁 互锁互锁 在机床控制制线路中，要求两个或多个电器在机床控制制线路中，要求两个或多个电器不能同时得电动作，相互之间有排他性，这种关系称为不

10、能同时得电动作，相互之间有排他性，这种关系称为互锁。互锁。 如控制电动机的正反转的两个接触器如同时得电，如控制电动机的正反转的两个接触器如同时得电，将导致电源短路。在比较复杂的机床中，不仅运动方向将导致电源短路。在比较复杂的机床中，不仅运动方向上有互锁关系，各运动之间也有互锁关系。故常用操作上有互锁关系，各运动之间也有互锁关系。故常用操作手柄和行程开关形成机械和电气双重互锁。手柄和行程开关形成机械和电气双重互锁。 第二章第二章 2.按钮、接触器连锁的正按钮、接触器连锁的正-反转控制电路反转控制电路 第二章第二章 3.转换开关控制电动机正反转电路转换开关控制电动机正反转电路 第二章第二章 3.2

11、.3自动往复循环控制自动往复循环控制 第二章第二章 1.自动停车电路自动停车电路 第二章第二章 2.自动往返电路自动往返电路 第二章第二章 3.2.4多地联锁控制多地联锁控制启动信号并联启动信号并联停止信号串联停止信号串联 第二章第二章 3.2.5顺序控制顺序控制1.按顺序起动控制电路按顺序起动控制电路 第二章第二章 2.逆序停止的控制电路逆序停止的控制电路 第二章第二章 3.时间继电器控制的顺序起动电路时间继电器控制的顺序起动电路 第二章第二章 较大容量的笼型异步电动机较大容量的笼型异步电动机( (大于大于10kw10kw) )因起动电流较大，一般都采用降因起动电流较大，一般都采用降压起动方

12、式，降低电压可以减小起动电压起动方式，降低电压可以减小起动电流，不致在电路上产生过大的电压降，流，不致在电路上产生过大的电压降，减少对线路电压的影响减少对线路电压的影响 kWkVAIIKNsI电动机额定功率电源总容量341 第二章第二章 由于电动机的转矩与电压的平方成由于电动机的转矩与电压的平方成正比，因此降压起动时电动机的转矩也正比，因此降压起动时电动机的转矩也减小较多，故此法一般适用于电动机空减小较多，故此法一般适用于电动机空载或轻载起动。载或轻载起动。 第二章第二章 220222222022212)SX(RUSRK)SX(RUSRKT 式中，式中，K与电动机结构参数、电源频率有关的一个常

13、数；与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数； U1 、U定子绕组电压，电源电压；定子绕组电压，电源电压； R2转子每相绕组的电阻；转子每相绕组的电阻； X20 电动机不动（电动机不动（S=1）时转子每相绕组的感抗。）时转子每相绕组的感抗。转矩特性转矩特性参数表达式参数表达式 第二章第二章 2.3.1 定子串电阻减压起动控制定子串电阻减压起动控制 第二章第二章 第二章第二章 w 方法方法 起动时，将电抗器起动时，将电抗器(或电阻或电阻)接入定子电路起接入定子电路起到降压的目的；起动后，切除所串的电抗器到降压的目的；起动后，切除所串的电抗器(或或电阻电阻)，电动机在全压下正常运行。，电动机在全压

14、下正常运行。w 特点特点v减小了起动电流减小了起动电流 v能耗较大能耗较大 v电阻增加了控制柜的体积电阻增加了控制柜的体积 第二章第二章 三相电动机的定子绕组有三相电动机的定子绕组有星形（星形（Y型）型）和和三角形（三角形（形）形）两种不同的接法，如图所示。两种不同的接法，如图所示。2.3.2 星形星形三角形减压起动控制三角形减压起动控制 第二章第二章 2.3.2 星形星形三角形减压起动控制三角形减压起动控制 第二章第二章 w 方法方法 起动时将定子绕组接成起动时将定子绕组接成Y形，起动结束运行时定子形，起动结束运行时定子绕组则改接成形绕组则改接成形 。w 起动电流起动电流 起动电流是直接起动

15、时的起动电流是直接起动时的1/3 1/3 w 起动转距起动转距 Y-起动时起动转矩也是直接起动时的起动时起动转矩也是直接起动时的1/3。 w 特点特点v不需要增加设备，方法简单，价格便宜。不需要增加设备，方法简单，价格便宜。 v轻载或空载情况下，应优先采用轻载或空载情况下，应优先采用 。v定子绕组是接法定子绕组是接法 第二章第二章 2.3.3 自耦变压器减压起动控制自耦变压器减压起动控制 KA增加增加KM2的触点的触点HL1停止停止HL2启动启动HL3运行运行 第二章第二章 w 方法方法 自耦变压器也称起动补偿器。起动时将电源接在自耦变压器也称起动补偿器。起动时将电源接在自耦变压器初级，次级接

16、电动机。起动结束后切除自自耦变压器初级，次级接电动机。起动结束后切除自耦变压器，将电源直接加到电动机上运行。耦变压器，将电源直接加到电动机上运行。w 起动电流起动电流w 起动转距起动转距w 特点特点v定子绕组采用定子绕组采用Y形或形接法都可以使用。形或形接法都可以使用。v缺点是设备体积大，投资较贵。缺点是设备体积大，投资较贵。 SSIKI21SSNSSTKTKUUTT22211即 第二章第二章 2.4.1.时间原则控制转子电阻起动电路时间原则控制转子电阻起动电路 第二章第二章 2.4.2 电流原则控制转子电阻起动电路电流原则控制转子电阻起动电路 第二章第二章 w 方法方法 起动时，在转子回路中

17、串接起动电阻器，借以提起动时，在转子回路中串接起动电阻器，借以提高起动转矩，同时因转子回路中电阻的增大也限制了高起动转矩，同时因转子回路中电阻的增大也限制了起动电流；起动结束，切除转子回路所串电阻。为了起动电流；起动结束，切除转子回路所串电阻。为了在整个起动过程中得到比较大的起动转矩，需分几级在整个起动过程中得到比较大的起动转矩，需分几级切除起动电阻。切除起动电阻。 w 特点特点v在整个起动过程中产生的转矩都是比较大的，适合在整个起动过程中产生的转矩都是比较大的，适合于重载启动，广泛用于桥式起重机、卷扬机、龙门于重载启动，广泛用于桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等重载设备。吊车等重载设备。v其缺点

18、是所需起动设备较多，起动时有一部分能量其缺点是所需起动设备较多，起动时有一部分能量消耗在起动电阻上，起动级数也较少。消耗在起动电阻上，起动级数也较少。 第二章第二章 2.4.3 转子串频敏变阻器转子串频敏变阻器 第二章第二章 方法方法 频敏变阻器实质上是一台铁损很大的电抗器。它频敏变阻器实质上是一台铁损很大的电抗器。它是一个三相铁心线圈，其铁心不用硅钢片而用厚钢板是一个三相铁心线圈，其铁心不用硅钢片而用厚钢板叠成。铁心中产生涡流损耗和一部分磁滞损耗，铁心叠成。铁心中产生涡流损耗和一部分磁滞损耗，铁心损耗相当于一个等值电阻，其线圈又是一个电抗，其损耗相当于一个等值电阻，其线圈又是一个电抗，其电阻

19、和电抗都随电流的变化率变化而变化。电阻和电抗都随电流的变化率变化而变化。w 特点特点v具有结构简单、造价便宜、维护方便、无触点、运具有结构简单、造价便宜、维护方便、无触点、运行可靠、起动平滑等优点。行可靠、起动平滑等优点。v它具有一定的线圈电抗，功率因数较低，起动转矩它具有一定的线圈电抗，功率因数较低，起动转矩要小一些，故一般适用于电机的轻载起动要小一些，故一般适用于电机的轻载起动 。 第二章第二章 三相笼型异步电动机从切断电源到完全停三相笼型异步电动机从切断电源到完全停止旋转，由于止旋转，由于惯性惯性的关系总要经过一段时间，不的关系总要经过一段时间，不能满足某些生产机械工艺的要求。在实际生产

20、中能满足某些生产机械工艺的要求。在实际生产中，为了实现快速、准确停车，提高生产效率，对，为了实现快速、准确停车，提高生产效率，对要求停转的电动机强迫其迅速停车，必须采取制要求停转的电动机强迫其迅速停车，必须采取制动措施。动措施。 第二章第二章 w 制动方法有机械制动和电气制动两种。制动方法有机械制动和电气制动两种。 机械制动常用的是电磁抱闸，抱闸装置由制机械制动常用的是电磁抱闸，抱闸装置由制动电磁铁和闸瓦制动器构成，分通电制动和断动电磁铁和闸瓦制动器构成，分通电制动和断电制动。电制动。 电气制动有反接制动、能耗制动、发电制动电气制动有反接制动、能耗制动、发电制动和电容制动等。和电容制动等。 第

21、二章第二章 原理原理2.5.1电动机反接制动控制（电源反接制动）电动机反接制动控制（电源反接制动）方法方法 当电源的相序发生变化，旋转磁场当电源的相序发生变化，旋转磁场n1立即立即反转，因机械惯性，转子转向未发生变化，则反转，因机械惯性，转子转向未发生变化，则电磁转矩电磁转矩T与转子的转速与转子的转速n方向相反，电机进入方向相反，电机进入制动状态，这个制动过程称为电源反接制动。制动状态，这个制动过程称为电源反接制动。 改变电动机定子绕组与电源的联接相序改变电动机定子绕组与电源的联接相序 第二章第二章 速度原则速度原则w 特点特点v优点：优点：是制动力强是制动力强、制动迅速。、制动迅速。v缺点：

22、缺点：是准确性差是准确性差、冲击强烈、能量、冲击强烈、能量消耗大，不能频繁消耗大，不能频繁使用。使用。 v用于要求迅速停车用于要求迅速停车，惯性大的场合，惯性大的场合1. 1.单向运行反接控制电路单向运行反接控制电路 第二章第二章 2.2.可逆运行反接控制电路可逆运行反接控制电路 第二章第二章 第二章第二章 w 三相笼型异步电动机的能耗制动是在电动机定子三相笼型异步电动机的能耗制动是在电动机定子绕组交流绕组交流电源电源被被切断后切断后，在定于两相绕组间加进，在定于两相绕组间加进直流电源直流电源，产生一个，产生一个恒定磁场恒定磁场，利用惯性转动的，利用惯性转动的转子切割其磁力线所产生的转子电流在

23、磁场中受转子切割其磁力线所产生的转子电流在磁场中受力，从而产生制动力矩使电动机快速地停车力，从而产生制动力矩使电动机快速地停车2.5.2 电动机能耗制动控制电动机能耗制动控制 第二章第二章 w 方法方法 将运行着的笼型异步电动机的定子绕组从将运行着的笼型异步电动机的定子绕组从三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上。 w 原理原理 当定子绕组通入当定子绕组通入直流电直流电，在电机中将产生，在电机中将产生一个一个恒定磁场恒定磁场。当转子因惯性按原转速方向继。当转子因惯性按原转速方向继续旋转时，转子导体切割这一恒定磁场，在转续旋转时，转子导体切割这一恒定磁场

24、，在转子绕组中产生感应电势和电流。转子电流又和子绕组中产生感应电势和电流。转子电流又和恒定磁场相互作用产生电磁转矩恒定磁场相互作用产生电磁转矩T，根据右手定，根据右手定则电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则则电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则T为一制动转矩。为一制动转矩。 第二章第二章 w 特点特点v优点：是制动较平稳，能量消耗小。优点：是制动较平稳，能量消耗小。v缺点：制动力较弱，是需要一套专门的直流缺点：制动力较弱，是需要一套专门的直流电源供制动用。电源供制动用。v用于要求准确、平稳停车的场合用于要求准确、平稳停车的场合 第二章第二章 1. 1.单向运行能耗制动控制控制电路单向运行能

25、耗制动控制控制电路 时间原则时间原则 第二章第二章 速度原则速度原则 第二章第二章 2.2.可逆运行能耗制动控制控制电路可逆运行能耗制动控制控制电路 第二章第二章 3.无变压器单管无变压器单管能耗制动控制控制电路能耗制动控制控制电路 第二章第二章 2.5.3 电动机回馈（倒拉反转）制动电动机回馈（倒拉反转）制动w 方法方法 电动机在外力（如起重机下放重物）作用下电动机在外力（如起重机下放重物）作用下，使其电动机的转速超过旋转磁场的同步速。，使其电动机的转速超过旋转磁场的同步速。w 原理原理 起重机下放重物。在下放开始时，起重机下放重物。在下放开始时，nn1，电，电动机处于电动状态。在位能性转矩

26、的作用下，电动机处于电动状态。在位能性转矩的作用下，电动机的转速大于同步转速时，转子中感应电势、动机的转速大于同步转速时，转子中感应电势、电流和转矩的方向都发生了变化，电磁转矩方向电流和转矩的方向都发生了变化，电磁转矩方向与转子转向相反，成为制动转矩。此时电动机将与转子转向相反，成为制动转矩。此时电动机将机械能转变为电能馈送电网，所以称回馈制动。机械能转变为电能馈送电网，所以称回馈制动。 第二章第二章 由由可知可知调速的方法有：调速的方法有：w 变极调速变极调速w 变频调速变频调速w 改变转差率调速（绕线电机转子串电阻）改变转差率调速（绕线电机转子串电阻）)1 (60)1 (11spfsnn

27、第二章第二章 w 定义定义 在电源频率不变的条件下，改变电动机的极在电源频率不变的条件下，改变电动机的极对数，电动机的同步转速就会发生变化，从而改对数，电动机的同步转速就会发生变化，从而改变电动机的转速。变电动机的转速。w 原理原理 变极一般采用反向变极法，即通过变极一般采用反向变极法，即通过改变定子改变定子绕组的接法绕组的接法，极数就可以改变。这种因极数改变，极数就可以改变。这种因极数改变而使其同步速发生相应变化的电机，我们称之为而使其同步速发生相应变化的电机，我们称之为多速电动机。其转子均多速电动机。其转子均采用鼠笼式转子采用鼠笼式转子，因其感，因其感应的极数能自动与定子变化的极数相适应。应的极数能自动与定子变化的极数相适应。 2.6.1 三相笼型电动机变极调速控制三相笼型电动机变极调速控制 第二章第二章 三相电动机的定子绕组有三相电动机的定子绕组有星形（星形（Y型）型）和和三角形（三角形（形）形）两种不同的接法，如图所示。两种不同的接法，如图所示。 第二章第二章 变双变双Y 第二章第二章 Y变双变双Y 第二章第二章 第二章第二章 第二章第二章 2.6.2 三相绕线型电动机转子串电阻调速控制三相绕线