电器控制第二章解析课件

1、电器控制第二章解析电器控制第二章解析第一节 电器控制线路的绘图原则电气图：用电气图形符号绘制的图。是电工领域中最主要的提供信息方式，它提供的信息内容可以是原理、位置、设备制造及接线等。 根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制，表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求的工程图。 常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与安装接线图。第一节 电器控制线路的绘图原则电气图：用电气图形符号绘制的电气图形符号：符号要素限定符号一般符号非电操作动作符号电气文字符号：基本文字符号 表示电气设备、装置和元器件的类型、特性等。辅助文字符号 表示电气设备

2、、装置和元器件的功能、状态和特征等。图形符号组合示例 一、电气图常用的图形符号、文字符号电气图形符号：符号要素电气文字符号：基本文字符号图形符号组合部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号 一般三极电源开关低压断路器 常开触点 常闭触点 复合触点行程开关QSQFSQ熔断器 常开 常闭 复合按钮FUSB 线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点接触器KM 线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点时间继电器KT部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号 常开触点 部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号 常开触点 常闭触点速度继电器 热元件 常闭触点热继电器 线圈

3、 常开触点 常闭触点中间继电器KVFRKA电磁铁YA 线圈 常开触点 常闭触点电压继电器KU 线圈 常开触点 常闭触点电流继电器KI信号灯HL直流电动机M变压器三相异步电动机M转换开关SA部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号 常开触点 二、电气原理图 电气原理图是用来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。图2-1 CW6132型普通车床电气原理图二、电气原理图 电气原理图是用来表示电路各电气布局：水平布置或垂直布置；主电路和控制电路；电器元件不画出实际的外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注。多个同一种类的电器元件，

4、可在文字符号后加上数字序号加以区分。电器元件的可动部分以非激励或不工作的状态和位置的形式表示。 元器件的数据和型号，用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。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。线路交叉点的绘制。绘制电气原理图的原则：布局：水平布置或垂直布置；主电路和控制电路；绘制电气原理图的三、电器布置图 电器元件布置图是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

5、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。三、电器布置图 电器元件布置图是用来表明电气 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。 3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过例：CW6132型车床控制盘电器布置图 图2-2 CW6132型车床控制盘电器布置图例：CW61

6、32型车床控制盘电器布置图 图2-2 CW61例：CW6132型车床电气设备安装布置图 图2-3 CW6132型车床电气设备安装布置图例：CW6132型车床电气设备安装布置图 图2-3 CW6四、安装接线图 安装接线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是： 1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。 2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。四、安装接线图 安装接线图主要用于电器的安装接线、线 3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一

7、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，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。 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。 3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图例：电气安装接线图 图2-4 CW6132型车床电气互连图例：电气安装接线图 图2-4 CW6132型车床电气互连图电气图纸规范 图 幅 尺 寸 (mm)图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节； 整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理； CAD 绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。幅面A0A1A2A3A4长1

8、189841594420297宽841594420297210幅面A33A34A43A44A45长89111896308411051宽4204202972972979/9/2022电气图纸规范 图图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。 需要装订的图纸的图框线A0、A1、A2：a25mm，c10mm其它： a25mm，c5mm不需要装订的图纸的图框线A0、A1：e20mm其它： e15mm图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。 需要装图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在图上的位置，便于直观反映绘图的范围及确

9、定相互之间的关系。 分区数一般为偶数，每一分区的长度为2575mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同；分区的编号，水平方向用阿拉伯数字，垂直方向用大写英文字母。编号从图纸的左上角开始，分区代号用行与列两个编号组合而成。 图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等。标题栏格式式样 标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。标准A图线：线型：粗实线、细实线、虚线

10、、点划线、双点划线、加粗实线、较细实线、波浪线、双折线等。线宽：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。常用图线上加限定符号或文字符号可表示用途，形成新的图线符号。同一套图纸绘制时，应事先确定23种线宽及平行线距，平行线距不小于粗线宽的两倍，且不小于0.7mm。图线：线型：粗实线、细实线、虚线、点划线、双点划线、加粗实线字体：汉字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。 汉字推荐用长仿宋简化汉字字体、斜体（右倾与水平线成75角）等。字母、数字用直体。字体大小视幅面大小而定。字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等

11、。字宽为字高的2/3。汉字字粗为字高的1/5，数字及字母的字粗为字高的1/10。尺寸标记：设备制造加工和工程施工的重要依据，包括尺寸线、尺寸界限、尺寸起止点（实心箭头或45斜短划线构成）及尺寸数字。比例：所绘图形与实物大小的比值。设备布置图、平面图、结构详图按比例绘制。电气图多不按比例画出。比例号：前面的数字通常为1，后面的数字为实物尺寸与图形尺寸的比例倍数。平面图常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等字体：汉字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。注释：图示不够清楚时的补充解释。两种方式：直接放在说明对象附近；加标记，注释放在图面的适当位置。

12、详图：表示装置中的部分结构、做法、安装措施的单独局部放大图，被放大部分加以索引标志，置于被放大部分的原图上。技术数据：元器件、设备等的技术参数。三种形式：标注在图形侧；标注在图形内；加序号以表格的形式列出。 注释：图示不够清楚时的补充解释。两种方式：详图：表示装置中的第二节 电气控制电路基本控制规律 由继电器接触器等所组成的电气控制电路，基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。一、自锁与互锁的控制 自锁与互锁的控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。 第二节 电气控制电路基本控制规律 由继电器接触器等三相笼

13、型异步电动机全压起动单向运转控制电路 图2-5 三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路 图2-5 三相转换开关控制电动机正反转电路 图2-6 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 图2-6 转换开关控制电动机三相异步电动机正反转控制电路 图2-7 三相异步电动机正反转控制电路a)无互锁电路 b)具有电气互锁电路 c)具有双重互锁电路三相异步电动机正反转控制电路 图2-7 三相异步电动机正反二、点动与连续运转的控制 图2-8 电动机点动与连续运转控制电路a) 基本点动控制电路 b) 开关选择运行状态的电路 c)两个按扭控制的电路

14、d)中间继电器控制电路d)二、点动与连续运转的控制 图2-8 电动机点动与连续运转控三、多地控制电路图2-9 多地控制电路图三、多地控制电路图2-9 多地控制电路图四、顺序控制图2-10 两台电动机顺序控制电路图a 按顺序起动电路 b 按顺序起动、停止的控制电路按顺序起动与停止的控制电路 四、顺序控制图2-10 两台电动机顺序控制电路图按顺序起动时间继电器控制的顺序起动电路 图2-11 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 图2-11 时间继电器控制的五、自动往复循环控制图2-12 自动往复循环控制a 机床工作台自动往复运动示意图 b 自动往复循环控制电路 五、自动往复循环

15、控制图2-12 自动往复循环控制第三节 三相异步电动机的起动控制 一、星形三角形减压起动控制图2-13 QX4系列自动星形三角形起动器电路第三节 三相异步电动机的起动控制 一、星形三角形减压起动表2-1 QX4系列自动星形三角形起动器技术数据型号控制电动机功率/KW额定电流/A热继电器额定电流/A时间继电器整定值/SQX4-171317263315191113QX4-3022384255825341517QX4-5540557710545612024QX4-75751428530QX4-1251252601001601460表2-1 QX4系列自动星形三角形起动器技术数据型号控制二、自耦变压器

16、减压起动控制 图2-14 XJ01系列自耦减压起动电路图 二、自耦变压器减压起动控制 图2-14 XJ01系列自耦减型号被控制电动机功率/KW最大工作电流/A自耦变压器功率/KW电流互感器变比热继电器整定电流/AXJ0114XJ0120XJ0128XJ0140XJ0155XJ0175XJ0180XJ0195XJ01100142028405575809510028405877110142152180190142028405575115115115300/5300/5300/532406385120142283235表2-2 XJ01系列自耦减压起动器技术数据型号被控制电动机功率/KW最大工作电流

17、/A自耦变压器功率/K三、软启动器减压起动控制 三、软启动器减压起动控制 电器控制第二章解析第四节 三相异步电动机的制动控制一、电动机单向反接制动控制图2-16 电动机单向反接制动控制电路 第四节 三相异步电动机的制动控制一、电动机单向反接制动控制二、电动机可逆运行反接制动控制 图2-17 电动机可逆运行反接制动控制电路 二、电动机可逆运行反接制动控制 图2-17 电动机可逆运行三、电动机单向运行能耗制动控制 图2-18 电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路三、电动机单向运行能耗制动控制 图2-18 电动机单向运行四、电动机可逆运行能耗制动控制图2-19 速度原则控制电动机可逆运行能耗制动电

18、路 四、电动机可逆运行能耗制动控制图2-19 速度原则控制电动五、无变压器单管能耗制动控制 图2-20 电动机无变压器单管能耗制动电路五、无变压器单管能耗制动控制 图2-20 电动机无变压器单第五节 三相异步电动机的调速控制一、三相笼型电动机变极调速控制图2-21 双速电动机三相绕组连接图第五节 三相异步电动机的调速控制一、三相笼型电动机变极调速图2-22 双速电动机变极调速控制电路 图2-22 双速电动机变极调速控制电路 二、三相绕线型电动机转子串电阻调速控制 图2-23 凸轮控制器控制电动机调速电路二、三相绕线型电动机转子串电阻调速控制 图2-23 凸轮控三、三相异步电动机的变频调速控制

19、（一）变频调速原理 由三相异步电动机转速公式： 只要连续改变电动机交流电源的频率f1，就可实现连续调速。交流电源的额定频率50 Hz，所以变频调速有额定频率以下调速和额定频率以上调速两种：1额定频率以下的调速 2额定频率以上的调速三、三相异步电动机的变频调速控制 （一）变频调速原理 由三相（二）三相异步电动机变频调速时的机械特性 1、U1/f1=常数时的变频调速机械特性 图2-24 三相异步电动机U1/f1=常数变频调速机械特性 （二）三相异步电动机变频调速时的机械特性 1、U1/f1=常2、U1/f1N的变频调速机械特性图2-25 U1=U1N 时三相异步电动机变频调速机械特性2、U1/f1

20、N的变频调速机械特性图2-25 U1=U1（三）变频器1、变频器的分类1）按变频的原理分有：2）交直交变频器的分类： 电压型和电流型 交交变频器和交直交变频器。图2-26 电压型变频器基本结构（三）变频器1、变频器的分类1）按变频的原理分有：2）交直2交直交变频器 交直交变频器主要由整流调压、滤波及逆变三部分组成 图2-27 交直交变频器的组成 2交直交变频器 交直交变频器主要由整1）单相逆变电路 图2-28 单相逆变电路原理图a）主电路 b）开关通断规律 c）波形图2）三相逆变电路 图2-29 三相逆变电路原理图a）主电路 b）开关通断规律 c）波形图1）单相逆变电路 图2-28 单相逆变电

21、路原理图2）三相逆3）电压型交直交变频器 图2-30 三相桥式逆变电路主电路 图2-31 三相逆变器输出电压波形图 3）电压型交直交变频器 图2-30 三相桥式逆变电路主3、脉宽调制型（PWM）变频器（1）问题的提出 在一般的交直交变频器供电的变压、变频调速中，为获得变频调速所要求的变频与变压的协调控制，整流器必须是可控整流，这样在变频调速时要同时控制整流器和逆变器。问题：主电路中有两个可控功率环节；由于中间环节存在动态元件，使系统的动态响应缓慢；由于整流器是可控的，使供电电源的功率因数随变频装置输出频率的降低而变差，并产生高次谐波电流；逆变器输出为六拍阶梯波交变电压，在拖动电动机中形成较多的

22、各次谐波，从而产生较大的脉动转矩，影响电动机的稳定工作，低速时尤为严重。 3、脉宽调制型（PWM）变频器（1）问题的提出 图2-32 PWM逆变器组成解决上述问题，采用PWM控制方式图2-32 PWM逆变器组成解决上述问题，采用PWM控制方（2）脉宽调制器的基本工作原理 脉宽调制是将输出电压分解成很多的脉冲，调频时控制脉冲的宽度和脉冲间的间隔时间就可控制输出电压的幅值。 图2-33 脉宽调制的输出电压a）调制前的波形 b）调制后的波形（2）脉宽调制器的基本工作原理 脉宽调制是将图2-34 正弦波脉宽调制（SPWM）的输出电压图2-34 正弦波脉宽调制（SPWM）的输出电压图2-35 PWM逆变

23、器简单原理图 图2-35 PWM逆变器简单原理图 （3）单极性SPWN图2-36 单极性SPWM调制a）调制波和载波 b）SPWM脉冲（3）单极性SPWN图2-36 单极性SPWM调制表2-3 单极性SPWM调制规律正半周urautV1导通截止UrautV1关断负半周urautV2导通截止UrautV2关断表2-3 单极性SPWM调制规律正半周urautV1导通（4）双极性脉宽调制图2-37 双极性SPWM调制波形（4）双极性脉宽调制图2-37 双极性SPWM调制波形电器控制第二章解析电器控制第二章解析电器控制第二章解析电器控制第二章解析第六节 电气控制系统常用的保护环节 一、短路保护二、过电

24、流保护三、过载保护四、失电压保护第六节 电气控制系统常用的保护环节 一、短路保护二、过电八、其它保护 五、欠电压保护六、过电压保护七、直流电动机的弱磁保护八、其它保护 五、欠电压保护六、过电压保护七、直流电动机的第七节 电器控制线路的设计方法 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。 返回第七节 电器控制线路的设计方法 人2.7.1 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

25、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。 通常是先采用一些典型的基本环节，实现工艺基本要求，然后逐步完善其功能，并加上适当的联锁与保护环节。 返回2.7.1 经验设计法 经验设计是根据生产机械的工艺要求采用经验设计法，一般应注意以下几个问题： 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，如图2-33所示。即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。图2-33 不能串联接入两个电器线圈 1. 保证控制线路工作的安全和可靠性 采用

26、经验设计法，一般应注意以下几个问题： 1）线圈的连接。在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。 图2-34 电器触头的连接 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2-35a中，线圈KA3的接通要经过KA、KA1、KA2三对常开触头。若改为图2-35b，则每一线圈的通电只需经过一对常开触头，工作较可靠。图2-35 减少多个电器元件依次通电 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4）应考虑电器触头的接通和分断能力，若容量不

27、够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目。增加接通能力用多触头并联连接；增加分断能力用多 触头串联连接。5）应考虑电器元件触头“竞争”问题。同一继电器的常开触头和常闭触头有“先断后合”型和“先合后断”型。 “先断后合”型：通电时常闭触头先断开，常开触头后闭合；断电时常开触头先断开，常闭触头后闭合。 “先合后断”型：通电时常开触头先闭合，常闭触头后断开；断电时常闭触头先闭合，常开触头后断开。 如果触头动作先后发生“竞争”的话，电路工作则不可靠。 4）应考虑电器触头的接通和分断能力，若容量不够，可在线路中增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

28、，所用的电器、触头越少，则越经济，出故障的机会也越少，如图2-37所示。 图2-37 减少触头数目 2. 控制线路力求简单、经济 1）尽量减少触头的数目。尽量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，如图2-38中，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。 图2-38 减少连接导线 不合理 合理 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，

29、以延长电器元件的使用寿命和节约电能。 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。如图2-39，电动机正转时过载，则热继电器动作时会出现寄生电路，图中虚线所示，使接触器KM1不能断电，起不了保护作用。 图2-39 寄生电路 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4. 应具有必要的保护环节 1）短路保护 在电器控制线路中，通常采用熔断器或断路器作短路保护。2）过流保护 过电流一般比短路电流要小。采用过电流继电器和接触器配合使用。3）过载保护 通常采用热继电器作笼型电动机的长期过载保护。4）零电压保护 零电压保护通常采用并联在起动按钮两端的接触器的自锁触头来实现。4. 应具有必要的保护环节 1）短路保护 在电器控制线路2.7.2 逻辑设计法 逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来设计电器控制线路，同时也可以用于线路的简