第2章_电气控制电路的基本环节.ppt

1、第2章 基本电气控制电路,2.1 电气图概述 2.2 基本控制规律 2.3 降压起动控制电路 2.4 制动控制电路 2.5 调速控制电路,2.1 电气图概述,电气控制线路是由许多电器元件按照一定的要求和规律连接而成的。 将电气控制系统中各电器元件及它们之间的连接线路用一定的图形表达出来，这种图形就是电气控制系统图，简称电气图，一般包括电气原理图、电器布置图和电气安装接线图 3 种。,一、常用电气图的图形符号与文字符号 在国家标准中，电气技术中的文字符号分为基本文字符号 ( 单字母或双字母 ) 和辅助文字符号。基本文字符号中的单字母符号按英文字母将各种电气设备、装置和元器件划分为 23 个大类，

2、每个大类用一个专用单字母符号表示。如 “K” 表示继电器、接触器类，“F” 表示保护器件类等，单字母符号应优先采用。双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一字母组成，其组合应以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出。,二、电气原理图 电气原理图用图形和文字符号表示电路中各个电器元件的连接关系和电气工作原理，它并不反映电器元件的实际大小和安装位置。如右图所示。,CW6132 型普通车床的电气原理图,1. 电气原理图一般分为主电路、控制电路和辅助电路 3 个部分。2. 电气原理图中所有电器元件的图形和文字符号必须符合国家规定的统一标准。3. 在电气原理图中，所有电器的可动部分均按原始状态画出。

3、4. 动力电路的电源线应水平画出；主电路应垂直于电源线画出；控制电路和辅助电路应垂直于两条或几条水平电源线之间；耗能元件（如线圈、电磁阀、照明灯和信号灯等）应接在下面一条电源线一侧，而各种控制触点应接在另一条电源线上。5. 应尽量减少线条数量，避免线条交叉。,6. 在电气原理图上应标出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数；对某些元器件还应标注其特性（如电阻、电容的数值等）；不常用的电器（如位置传感器、手动开关等）还要标注其操作方式和功能等。 7. 为方便阅图，在电气原理图中可将图幅分成若干个图区，图区行的代号用英文字母表示，一般可省略，列的代号用阿拉伯数字表示，其图区编号写在图的下面，并在图

4、的顶部标明各图区电路的作用。8. 在继电器、接触器线圈下方均列有触点表以说明线圈和触点的从属关系，即“符号位置索引”。也就是在相应线圈的下方，给出触点的图形符号（有时也可省去），对未使用的触点用“ ”表明（或不作表明）。,接触器各栏表示的含义如下：,继电器各栏表示的含义如下：,三、电器元件布置图,电器元件布置图反映各电器元件的实际安装位置，在图中电器元件用实线框表示，而不必按其外形形状画出；在图中往往还留有 10% 以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供走线和改进设计时用；在图中还需要标注出必要的尺寸。如图所示。,CW6132 型普通车床的电器布置图,四、电气安装接线图,电气安装接线图反映的

5、是电气设备各控制单元内部元件之间的接线关系。,2.2 基本控制规律,一、 自锁控制电路 二、 互锁控制电路 三、 行程控制电路 四、 多地控制电路 五、 顺序控制电路,一、自锁控制电路,1. 点动控制电路 点动控制电路是用按钮和接触器控制电动机的最简单的控制线路，其原理图如下图所示， 分为主电路和控制电路两部分。,电路工作原理如下：首先合上电源开关 QS 。,这种当按钮按下时电动机就运转，按钮松开后电动机就停止的控制方式，称为点动控制。,起动：,停止：,2. 自锁控制电路 接触器自锁控制电路的动画演示如右图所示，在点动控制电路的基础上它又在控制回路增加了一个停止按钮 SB1 ，还在起动按钮 S

6、B2 的两端并接了接触器的一对辅助动合触点 KM 。,起动：,停止：,3. 点动和自锁混合控制电路 右图所示的电路既能进行点动控制，又能进行自锁控制的动画演示，所以称为点动和自锁混合控制电路。当 SA 闭合时为自锁控制，当 SA 断开时为点动控制。,4. 电路保护环节（ 1 ）短路保护（ 2 ）过载保护（ 3 ）欠压和失压保护,二、互锁控制电路,互锁的实现：将接至电动机的三相电源线中的任意两相对调，就可以实现电动机的反转。,右图为两个接触器的电动机正反转控制电路。图中，若同时按下 SB2 和 SB3 ，则接触器 KM1 和 KM2 线圈同时得电并自锁，它们的主触点都闭合，这时会造成电动机三相电

7、源的相间短路事故，所以该电路不能使用。,为了避免两接触器同时得电而造成电源相间短路，在控制电路中，分别将两个接触器 KM1 、 KM2 的辅助动断触点串接在对方的线圈回路里，如右图所示。 这种利用两个接触器（或继电器）的动断触点互相制约的控制方法叫做 互锁 （也称联锁），而这两对起互锁作用的触点称为互锁触点。,1. 接触器互锁的正反转控制电路,接触器互锁的电动机正反转控制的工作原理如下：,首先合上电源开关 QS 。,正转起动：,停止：,反转起动：,2. 按钮、接触器双重互锁的正反转控制电路 下图所示的按钮、接触器双重互锁的正反转控制电路。所谓按钮互锁，就是将复合按钮动合触点作为起动按钮，而将其

8、动断触点作为互锁触点串接在另一个接触器线圈支路中。这样，要使电动机改变转向，只要直接按反转按钮就可以了，而不必先按停止按钮，简化了操作。,三、行程控制电路,工作台自动往返运动的示意图,自动往返动画演示,四、多地控制电路,能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫做电动机的多地控制。,右图所示为两地控制的电路。 所谓两地控制是在两个地点各设一套电动机起动和停止用的控制按钮，图中 SB3 、 SB2 为甲地控制的起动和停止按钮， SB4 、 SB1 为乙地控制的起动和停止按钮。电路的特点是：两地的起动按钮 SB3 、 SB4 （动合触点）要并联接在一起，停止按钮 SB1 、 SB2 （动断触点）要

9、串联接在一起。这样就可以分别在甲、乙两地起、停同一台电动机，达到操作方便之目的。,五、顺序控制电路,常用的顺序控制电路有两种，一种是主电路的顺序控制，一种是控制电路的顺序控制。,1. 主电路的顺序控制 主电路顺序起动控制电路如图所示。,只有当 KM1 闭合，电动机 M1 起动运转后， KM2 才能使 M2 得电起动，满足电动机 M1 、 M2 顺序起动的要求。,2. 控制电路的顺序控制 下图所示为用控制电路来实现电动机顺序控制的电路。,图中利用接触器 KM1 的动合触点实现顺序控制。,2.3 降压起动控制电路,一、 定子串电阻降压起动控制电路 二、 自耦变压器降压起动控制电路 三、 Y- 降压

10、起动控制电路 四、 转子串电阻降压起动控制电路,电动机直接起动时， 定子起动电流 约为额定电流的 4 7 倍。过大的起动电流将将影响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作，甚至使它们停转或无法起动。因此往往采用降压起动。 鼠笼式异步电动机常用的降压起动方法主要有：定子串电阻（或电抗）降压起动、自耦变压器降压起动、 Y- 降压起动等。,一、定子串电阻降压起动控制电路,这种起动方法是：起动时在电动机的定子绕组中串接电阻，通过电阻的分压作用，使电动机定子绕组上的电压减小；待起动完毕后，将电阻切除，使电动机在额定电压（全压）下正常运转。其控制电路如右图所示。,电路工作原理如下：首先合上电源开关 QS

11、。,二、自耦变压器降压起动控制电路,自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。待起动一定时间，转速升高到预定值后，将自耦变压器切除，电动机定子绕组直接接上电源电压，进入全压运行。其控制电路如下：,电路工作原理如下：首先合上电源开关 QS 。,三、 Y- 降压起动控制电路,Y- 降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，限制起动电流，待电动机起动后，再把定子绕组改接为三角形，使其全压运行。右图为按照时间控制的Y- 降压起动控制电路演示。,电路工作原理如下：首先合上电源开关 QS 。,四、转子串电阻降压起动控制电路,绕线式三相异步电动

12、机降压起动方法：转子电路串入起动电阻或频敏变阻器。起动过程的控制原则有电流控制原则和时间控制原则两种。,1. 电流控制原则 下图为电流控制原则的转子串三级电阻起动控制电路，转子电阻采用平衡短接法。三个过电流继电器 KA1 、 KA2 、 KA3 根据电动机转子电流的变化，控制接触器 KM1 、 KM2 、 KM3 依次得电动作，来逐级切除外加电阻 R1 、 R2 、 R3 。,电路工作原理如下：首先合上电源开关 QS 。,由于电动机刚起动时转子电流很大，三个电流继电器 KA1 、 KA2 、 KA3 都吸合，它们的动断触点全部断开，转子绕组串全电阻起动。随着电动机转速的升高，转子电流逐渐减小，

13、逐次使 KA1、KA2、KA3释放， 并逐次将电阻切除，直到全部电阻被切除，电动机起动完毕，进入正常运行状态。,2. 时间控制原则 右图为按时间原则控制的转子串电阻起动电路。图中 KM 为电源接触器， KM1KM3 用来短接转子电阻，时间继电器 KT1KT3 控制起动过程。,2.4 制动控制电路,一、 机械制动控制电路 二、 反接制动控制电路 三、 能耗制动控制电路,所谓制动，就是给正在运行的电动机加上一个与原转动方向相反的制动转矩迫使电动机迅速停转。电动机常用的制动方法有机械制动和电气制动两大类。,一、机械制动控制电路,利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为机械制动。机械制动分为通

14、电制动型和断电制动型两种。,断电制动型电磁抱闸的结构示意图如下：,电磁抱闸制动装置由电磁操作机构和弹簧力机械抱闸机构组成，下图所示为应用断电制动型电磁抱闸的控制电路。,工作原理： 上电源开关 QS ，按下起动按钮 SB2 后，接触器 KM 线圈得电自锁，主触点闭合，电磁铁线圈 YB 通电，衔铁吸合，使制动器的闸瓦和闸轮分开，电动机 M 起动运转。停车时，按下停止按钮 SB1 后，接触器 KM 线圈断电，自锁触点和主触点分断，使电动机和电磁铁线圈 YB 同时断电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机迅速停转。,二、反接制动控制电路,用于快速停车的电 气 制动方法有反接制动和

15、能耗制动等。 反接制动依靠改变电动机定子绕组中三相电源的相序，使电动机旋转磁场反转，从而产生一个与转子惯性转动方向相反的电磁转矩，使电动机转速迅速下降，电动机制动到接近零转速时，再将反接电源切除。通常采用速度继电器检测速度的过零点。 右图所示为单向运行的反接制动控制电路的演示：,三、能耗制动控制电路,能耗制动是在切除三相交流电源之后，定子绕组通人直流电流，在定子、转子之间的气隙中产生静止磁场，惯性转动的转子导体切割该磁场，形成感应电流，产生与惯性转动方向相反的电磁力矩而使电动机迅速停转，并在制动结束后将直流电源切除。,1. 能耗制动控制原理 下面以手动控制的能耗制动控制电路进行说明，按下SB2

16、，KM1线圈得电并自锁，电动机起动；当进行能耗制动时，手一直按住SB1，KM2线圈得电，将直流电源接入电动机进行能耗制动，延时两秒左右，松开SB1，能耗制动结束。,能耗制动控制电路动画演示,2. 按时间原则控制的能耗制动,工作原理: 首先合上电源开关 QS 。,2.5 调速控制电路,一、 变级调速原理 二、 变级调速控制电路,由上式可知，要改变异步电动机的转速，可采用改变电源频率 f 1 、改变磁极对数 p 以及改变转差率 s 等 3 种基本方法。,三相交流异步电动机的转速公式：,一、变级调速原理,改变异步电动机定子绕组的连接方式，可以改变磁极对数，从而得到不同的转速。 常见的交流变极调速电动

17、机有双速电动机和多速电动机。 双速电动机定子绕组常见的接法有 Y/YY 和 /YY 两种。右图所示为 4/2 极 /YY 的双速电动机定子绕组接线图。在制造时每相绕组就分为两个相同的绕组，中间抽头依次为 U2 、 V2 、 W2 ，这两个绕组可以串联或并联。,(a) 低速形接法,(b) 高速 YY 形接法,根据变极调速原理“定子一半绕组中电流方向变化，磁极对数成倍变化”，上图 (a) 将绕组的 U1 、 V1 、 W1 三个端子接三相电源，将 U2 、 V2 、 W2 三个端子悬空，三相定子绕组接成三角形（）。这时每相的两个绕组串联，电动机以 4 极运行，为低速。上图 (b) 将 U2 、 V2