电机与电气控制分析与讲解

电机与电气控制第5章电气控制电路基本环节教学重点掌握电气控制电路的基本环节和组成这些电路的基本规律，掌握电气控制电路的分析方法，熟悉电气控制电路的设计方法。教学难点电气控制电路的基本环节和组成这些电路的基本规律，以及电气控制电路的设计方法电气控制的方法有继电—接触器控制法、可编程逻辑控制法和计算机控制法等，其中继电—接触器控制法仍是最基本的、应用最广泛的方法，也是其他控制方法的基础。本章主要介绍继电—接触器控制的电气控制电路。第5章电气控制电路基本环节

第5章电气控制电路基本环节

5.1电气图的绘制规则和常用符号为了达到某种控制要求或实现能量转换，通过导线将电动机、控制电器以及仪表等一些电器元件连接起来的线（电）路称为电气控制线（电）路。继电接触器逻辑控制方式称作电器控制，其电气控制电路是由各种有触点电器，如继电器、接触器、按钮、开关等组成。根据线路中通过电流的大小，电气控制线（电）路可分为主电路（主回路）和控制电路（辅助回路）。前者一般是指负载电路，电流较大；后者一般是指继电器、接触器的线圈、按钮等所在的电路，电流较小。第5章电气控制电路基本环节

为了清楚地表达设备电气控制系统的组成结构、设计意图和技术要求，方便分析系统工作原理及安装、调试和检修控制系统等技术要求，需要采用统一的工程语言（图形符号和文字符号），即工程图的形式来表达，这种工程图称为电气控制系统图。电气控制系统图必须采用符合国家电气制图标准及国际电工委员会颁布的有关文件要求，用统一标准的图形符号、文字符号及规定的画法进行绘制。第5章电气控制电路基本环节

5.1.1电气控制系统图的分类电气控制系统图一般分为电气原理图、电器元件布置图与电气安装接线图三种。1.电气原理图电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目代号来表示电路各电器元件中导电部件和接线端子的连接关系及工作原理而绘出的图样。如图5-1所示为笼型异步电动机直接启停控制电气原理图。图5-1三相笼型异步电动机直接启停控制的电气原理图第5章电气控制电路基本环节

2.电器元件布置图电器元件布置图主要是用来详细表明电气原理图中各电气设备、电器元件的实际安装位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料。电器元件布置图可根据电气设备的复杂程度集中绘制或单独绘制。如图5-2所示为笼型异步电动机直接启停控制线路的布置图。图5-2笼型异步电动机直接启停控制线路的布置图第5章电气控制电路基本环节

3.电气安装接线图电气接线图的绘制原则是：（1）电气安装接线图中的各个电器元件均应按其实际位置绘出。（2）电气安装接线图中的每个电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图中的标注保持一致，并符合国家标准。（3）电气安装接线图中的同一电器元件的所有部件采用集中表示的方法绘制在一起，并用点划线框起来。（4）电气安装接线图中同一控制盘上的电器元件之间的连接可以直接连线。盘内电器元件与盘外电器元件之间的连接必须通过接线端子排（板）进行连线。（5）电气安装接线图中各电气元件上凡是需接线的部件端子都应标注编号，并且必须与电气原理图中标注的导线编号相一致。第5章电气控制电路基本环节

5.1.2电气图的图形符号、文字符号及接线端子标注1.图形符号电气图是进行技术交流的载体。图形符号是表示一个设备或概念的图形、标记或字符,它是绘制各类电气图的基础和依据。2.文字符号文字符号用于电气技术领域技术文件的编制，可以标注在电气设备、装置和元器件的图形符号上或其近旁，以此表示电气设备、装置和元器件的名称及电路的功能、状态和特征。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两类。3.接线端子标注电气图中的各个电器接线端子采用字母、数字符号来标注。接线端子标注应按照国家标准GB/T4026—2004的规定。第5章电气控制电路基本环节

5.1.3电气原理图的绘制1.电气原理图的绘制原则（1）电气原理图的主电路一般绘制在图的左侧（或上方），控制电路一般绘制在图的右侧（或下方），用细实线表示。（2）为了便于读图，电器元件应按其功能布置，并尽可能地按其工作（或动作）的先后顺序排列，先工作的排在前，后工作的排在后，其布局顺序是从左至右或从上至下。（3）电气原理图中的所有电气元器件的全部触头都应按未通电或未受激的状态（即静态）绘出。（4）电气原理图中的所有电器元件图形符号均按照国家标准GB/T4728—2005～2008的规定绘制；文字符号均按照国家标准的规定标注。（5）图中的同一电器的不同部分(如线圈和触头)均应采用同样的文字符号来标注。第5章电电气气控控制制电电路路基基本本环环节节（6）图图中中的的导导线线、、连连接接线线等等应应尽尽量量避避免免交交叉叉和和折折弯弯，，线线条条要要尽尽量量减减少少，，尽尽量量垂垂直直或或水水平平绘绘制制。。图图中中有有直直接接电电联联系系的的交交叉叉导导线线的的连连接接点点（（即即导导线线交交叉叉处处））要要用用黑黑圆圆点点表表示示。。（7）在电气气原理图图的上方方将图分分成若干干图区，，并标明明该区电电路的用用途与作作用；并并在继电电器、接接触器线线圈下方方列有触触点表，，用以说说明线圈圈和触点点的从属属关系。。如图5-4所示为根根据上述述原则绘绘制出的的某机床床电气原原理图。。第5章电电气控控制电路路基本环环节图5-4某机床电气原理图第5章电电气控控制电路路基本环环节2.电气原理理图图面面区域的的划分图幅分区区时，在在图的左左边框处处，竖边边方向从从上到下下用英文文字母，，横边方方向从左左到右顺顺序用阿阿拉伯数数字分别别编号。。如图5-5所示。图5-5图幅分区第5章电电气控控制电路路基本环环节3.电气原理理图符号号位置的的索引在比较复复杂的电电气原理理图中，，在继电电器、接接触器线线圈文字字符号的的下方要要标注其其触点位位置的索索引；而而在其触触点的文文字符号号下方要要标注其其线圈位位置的索索引。符符号位置置的索引引用图号号、页次次和图区区编号的的组合索索引法表表示。索索引代号号的组成成如下：：图号页次图区号第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2组成电气气线路的的基本规规律任何复杂杂的控制制电路或或系统，，都是由由一些比比较简单单的基本本控制环环节、保保护环节节根据不不同要求求组合而而成。因因此熟悉悉和掌握握电气控控制的各各种基本本控制环环节对于于分析比比较复杂杂的电气气控制电电路是至至关重要要的。继电-接触器控控制系统统的基本本控制环环节主要要有自锁锁与互锁锁的控制制、点动动与连续续运转的的控制、、多地联联锁控制制、顺序序控制与与自动循循环的控控制等。。自锁与互互锁的控控制统称称为电气气的联锁锁控制，，在电气气控制电电路中应应用十分分广泛，，是最基基本的控控制。第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2.1自锁控制制1.电路的组组成如图5-5所示为接接触器控控制电动动机单向运行行的电路路。2.电路工作作分析图5-5电动机单向运行控制电路第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2.2点动与正正常工作作的联锁锁控制如图5-6所示为电电动机点点动与连连续运转转控制的的几种典典型电路路。(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(d)带有中间继电器的点动控制电路图5-6电动机点动与连续运转控制电路第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2.3多地控制制在许多机机床上，，为使操操作人员员操作方方便，要要求在不不同地点点或位置置都能对对生产设设备进行行控制操操作，即即要求电电气控制制电路具具有多点点控制功功能。其其控制电电路如图图5-7所示。图5-7两地控制电路图第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2.4顺序启动动的联锁锁控制如图5-8(a)所示为两两台电动动机顺序序启动、、同时停停止的控控制电路路。如图5-8(b)所示为两两台电动动机顺序序启动，，逆序停停止的控控制电路路。(a)按顺序启动、同时停止的控制电路(b)按顺序启动、逆序停止的控制电路图5-8两台电动机顺序控制电路图第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2.5互锁控制制如图5-9所示为三三相异步步电动机机可逆运运行控制制的三种种电路。。（a）无互锁电路（b)具有电气互锁电路(c)具有双重互锁电路图5-9三相异步电动机可逆运行控制电路第5章电电气控控制电路路基本环环节5.2.6行程的控控制如图5-10所示为自自动往复复循环运运动示意意图及控控制电路路。(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图5-10自动往复循环控制第5章电电气控控制电路路基本环环节图5-11时间继电器控制的顺序启动电路5.2.7时间顺序序控制如图5-11所示为利利用时间间继电器器控制的的顺序启启动电路路。第5章电电气控控制电路路基本环环节5.3三相笼型型异步电电动机降压启启动控制制线路三相笼型型异步电电动机具具有结构构简单、、坚固耐耐用、价价格便宜宜、维修修方便等等优点，，获得了了广泛的的应用。。三相笼笼型异步步电动机机的启动动控制有有直接启启动与降降压启动动两种方方式。(1)笼型异步步电动机机的直接接启动是是一种简简单、可可靠、经经济的启启动方法法，但过过大的启启动电流流会造成成电网电电压显著著下降，，直接影影响在同同一电网网工作的的其他电电动机，，故直接接启动电电动机的的功率受受到一定定限制，，一般功功率小于于7.5kW的电动机常常用直接启启动方式。。(2)三相笼型电电动机容量量较大时，，一般应采采用降压启启动。有时时为了减小小和限制启启动时对机机械设备的的冲击，即即使允许直直接启动的的电动机，，也往往采采用降压启启动。第5章电电气控制电电路基本环环节5.3.1定子绕组串串电阻的降降压启动控控制线路定子绕组串串电阻的降降压启动控控制线路如如图5-12所示。图5-12定子绕组串电阻的降压启动控制线路第5章电电气控制电电路基本环环节5.3.2Ｙ-Δ降压启动控控制线路Ｙ-Δ降压启动电电路如图5-13所示。图5-13Ｙ-Δ降压启动电路第5章电电气控制电电路基本环环节5.3.3利用自耦变变压器实现现降压启动动的控制线线路利用自耦变变压器实现现降压启动动的电气控控制线路如如图5-14所示。图5-14自耦变压器降压启动的电气控制线路 第5章电电气控制电电路基本环环节5.3.4延边三角形形降压启动动控制线路路延边三角形形降压启动动的接线如如图5-15所示。图5-15延边三角形降压启动定子绕组接线图第5章电电气控制电电路基本环环节5.4三相异步电电机制动控控制线路在实际生产产过程中，，为了提高高生产效率率，很多机机床和设备备都要求能能迅速停车车或准确定定位。而电电动机断电电后转子（（机械轴））由于惯性性不可能马马上停下来来，因此必必须对所拖拖动的电动动机采取有有效的制动动措施。一一般常用的的制动方法法有机械制制动和电气气制动两种种。机械制动的的方法是利利用其制动动装置所产产生的机械械力矩使电电动机的转转子迅速停停止转动；；而电气制制动的方法法是利用电电动机产生生的电磁制制动力矩，，使电动机机的转子迅迅速停止转转动。电动动机制动的的方法又有有反接制动动、能耗制制动和电容容电磁制动动等。本节节主要介绍绍反接制动动、能耗制制动及电容容制动的电电气控制电电（线）路路。第5章电电气控制电电路基本环环节5.4.1反接制动的的控制线路路1.单向旋转反反接制动的的控制线路路如图5-17所示为三相相异步电动动机单向旋旋转反接制制动的控制线路。。图5-17三相异步电动机单向旋转反接制动的控制线路第5章电电气控制电电路基本环环节2.可逆运行反反接制动的的控制线路路三相异步电电动机可逆逆运行反接接制动的控控制线路如如图5-18所示，图5-18三相异步电动机可逆运行反接制动的控制线路第5章电电气控制电电路基本环环节5.4.2能耗制动的的控制线路路1.单向旋转的的能耗制动动控制电路路单向旋转的的能耗制动动控制电路路如图5-19所示。图5-19电动机单向旋转的能耗制动的电路第5章电电气控制电电路基本环环节2.可