电气控制系统的基本控制环节

1、电气控制技术与技能训练,电气控制技术与技能训练 电子教案,第2章 电气控制系统的基本控制环节,电气控制系统都是由一些比较简单的基本控制环节按一定的控制原 则组成的。 继电器接触器控制系统仍是最基本的电器控制形式。 2.1电气控制系统图的绘制原则 电气控制系统图有三类：电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。 2.1.1 电器控制系统图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记 电气控制系统图中，电器元件必须使用国家统一规定的图形符号和 文字符号： GB/T 472819962000电气简图用图形符号 GB/T 6988.142000电气技术文件的编制 GB/T 6988.61993控制系统功能

2、图表的编制 GB/T 71591987电气技术中的文字符号制订通则 （上述各表见附录）,第2章 电气控制系统的基本控制环节,1.图形符号 图形符号通常指用图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标 记或字符。 运用图形符号绘制电气控制系统图应注意： 所有符号均以无电压，无外力作用的正常状态表示，如按钮未按 下，继电器、接触器线圈未通电等。 同一图中的图形符号应形式相同，大小线条粗细应基本一致。 在不改变图形符号含义的前提下，可将其旋转或成镜像放置。 电源或主信号线用粗实线表示，控制电路、保护电路、照明电路 用细实线表示。 2.文字符号 文字符号表示元器件的名称、功能、状态和特征，及用于技术文件

3、 的编制。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,3.接线端子标记 (1)主电路各接线端子标记 L1、L2、L3 三相交流电源引入线。 U、V、W 电源开关后三相交流电源主电路 1U、1V、1W、2U、2V、2W 分级三相交流电源主电路。 U1、V1、W1 交流异步电动机定子绕组首端。 (2)控制电路各电路连接点标记 凡是被线圈、绕组、触点、电阻、电容等元件所间隔的线段，按由 上而下，由左至右的原则，用数字编号，见图2-1。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.1.2 电气原理图 1.绘制电气原理图的原则 (1)电气原理图绘制标准 所有元器件采用国家统一规

4、定的图形符号与文字符号。 (2)电气原理图的组成 电气原理图由主电路和辅助电路组成。 辅助电路包括控制电路、保护电路、照明电路和信号电路。 主电路、控制电路与保护电路、照明与信号电路三者要分开绘出。 (3)电源线的画法 三相交流电源线水平画在图的上方，主电路垂直于电源线画在图的左 侧；控制电路、保护电路、信号电路和两条水平电源线垂直，画在图的 右侧；耗电元器件在下，控制触点在上。 (4)电气元器件的画法 电气元器件不按实际外形画图，同一元器件不同带电部件可以不画在,第2章 电气控制系统的基本控制环节,一起，而画在其完成动作功能的地方，但要用同一文字符号表明。 几个同功能的电器，在文字符号之后加

5、上不同数字序号以示区别。 如KM1、KM2。 同一元器件的不同触点在文字符号之后加不同的数字下标加以区别。 如KM11、KM12；或KM2-3（它表示在电路标号2-3之间接触器KM的常开辅助 触点） (5)电气触点的画法 各元器件触点状态均按没有外力或未通电时触点的原始状态画出。 常开触点在垂直线左侧或水平线下方，常闭触点在垂直线右侧或水 平线上方，即“左开右闭”或“上闭下开”。 (6)电气原理图的布局 按动作顺序从上到下，或从左到右绘制。 (7)线路连接点、交叉点的绘制 外部引线端子用空心圆，有电联系的连接点用实心圆。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,(8)标注 电源的电压值、极性、频率

6、、相数；电容、电阻值；人工操作电器 的操作方式。 2.电气原理图图面区域的划分 3.符号的位置索引 接触器触点的位置索引 左栏：主触点图区号 中栏：辅助常开触点图区号 右栏：辅助常闭触点图区号 继电器触点的位置索引 左栏：常开触点图区号 右栏：常闭触点图区号,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.1.3 电器元件布置图 电器元件布置图用来表明电气原理图中各元器件的安装位置。主要 由电器设备安装布置图、控制柜电器元件布置图等组成。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.1.4电气安装接线图 电气安装接线图为电气控制系统各个单元之间的外部接线图。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.2交流

7、三相笼型异步电动机全压启动控制电路 启动时额定电压加于电动机定子绕组，称全压启动，或直接启动。 但启动电流为额定电流47倍。 符合下面经验公式允许全压其动： Ist、IN分别为启动电流和额定线电流 Ki启动电流倍数 分析电路工作原理的符号：,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.2.1单向运动控制电路 1.手动正转控制电路,2.点动正转控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,3.连续正转控制电路 特点：自锁（自保）电路，自锁触 点的作用。 保护环节：短路保护、过载保护、 欠压和失压保护。,4.既能点动又能连续运行的正转控 制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.2.3正反转运动

8、控制电路 1.倒顺开关控制的正反转运动控制电路 2.按钮控制的正反转运动控制电路 (1)没有互锁的控制电路 注意：先后按下正反转按钮出现两相电源短路 现象。 (2)具有电气互锁的控制电路 电气互锁的作用 (3)具有机械互锁的控制电路 机械互锁的作用 (4)具有电气机械双重互锁的控制电路。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.2.5多地点控制电路 特点：启动按钮并联，停止按钮串 联。,2.2.7顺序控制电路 1.主电路实现顺序控制 特点：KM2主触点串于KM1主触点后,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.控制电路实现顺序控制 (1)顺序启动、同时停车

9、特点：KM2的线圈接在KM1自 锁触点后。 (2)顺序启动、顺序停车 特点：KM2的线圈电路串接 KM1常开辅助触点。 (3)顺序启动、逆顺停车 特点：KM2线圈串接KM1常开 辅助触点，M1停止按钮SB3 并接KM2的常开辅助触点。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.2.9自动往返控制电路 行程开关SQ1、SQ2的作用； SQ1、SQ2与SQ3、SQ4的区别。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.3交流三相笼型异步电动机减压启动控制电路 减压启动限制了启动电流，但也使启动转矩大大下降，多用于空载 轻载启动。 2.3.1 定子串电阻减 压启动控制的电路 此法虽然限制了启动电 流，但在

10、启动电阻上消 耗了大量电能，显得不 经济，故应用不广泛。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.3.2星形三角形减压启动控制电路 正常运行定子绕组接 成三角形的笼型异步电动 机，启动时定子绕组接成 星形。 此减压启动方法启动 电流降至全压启动时的 1/3，但启动转矩只有额 定转矩的1/3，用于空载 或轻载启动。 1.按钮、接触器控制星形 三角形减压启动控制电路。 2.时间继电器控制星形 三角形减压启动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.3.3自耦变压器减压启动控制电路 自耦电压器减压启动对电网的电流冲击小，能耗低，用于容量较大、 正常运行星形接法的电动机启动中。 1.按钮、接触

11、器控制自耦变压器减压启动控制电路 2.时间继电器控制自耦变压器减压启动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.3.4延边三角形减压启动控制电路 此种启动方法适用于异步电动机定子每相绕组有首端、末端和中间抽 头的特殊电动机中，其启动转矩比星形三角形减压启动大。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.4交流三相绕线型异步电动机启动控制电路 绕线型异步电动机转子串电阻或频敏变阻器可减少启动电流、增大 启动转矩、提高功率因数。 2.4.1转子绕组串电阻启动控制 电路 1.时间原则控制绕线型异步电动机 转子绕组串电阻启动控制电路。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.电流原则控制绕线型异

12、步电动机转子 绕组串电阻启动控制电路 特点：三个欠电流继电器吸合电流即 启动最大电流一样。但释放电流即启动 切换电流不同，I21I22I23且互相不 能相差太大。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.4.3转子绕组串频敏变阻器启动控制电路 1.频敏变阻器简介 结构特点：三柱心铁心由钢板叠 成的三相铁心电抗器 x2=2f2L f2=sf1 n小s大， f2大x2大，启动电流小，ns f2x2 相当转子串电阻起 动，随着启动进行不断切除启动 电阻。可实现平滑无级启动。 2.绕线型异步电动机转子绕组 串频敏变阻器启动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.5交流三相异步电动机制动控制电

13、路 自由停车 停车 机械制动停车（刹车）电磁抱闸 制动停车 能耗制动 电气制动停车（电磁转矩与电动机转向相反） 反接制动 2.5.1机械制动控制电路 1.机械制动装置,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.控制电路 2.5.2能耗制动控制电路 1.能耗制动原理 要点定子两相通入直流，产生恒定磁场。 决定N、S极下转子导体切割磁力线 方向，N极下导体向右，S极下导体向左。 按右手定则决定转子导体感应电势 和电流的方向。 按左手定则决定转子导体受力方向， 即可知电磁转矩T的方向，与转子转速n相反。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.单向能耗制动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,

14、(1)时间原则控制的单向运动能耗制动控制电路,(2)速度原则控制的单向运行能耗制动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,3.电动机可逆运行能耗制动控制电路,4.单管能耗制动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.5.4反接制动控制电路 特点：电源相序反接 定子接入制动电阻限制制动电流，笼型电 动机转子无法外接电阻，转子电流大故电动机每 小时反接制动次数不能太多。 当电动机转速接近零时，应及时切断电源， 否则电动机反转。 1.反接制动原理 要点：电动机产生的旋转磁场方向与转子转向 相反。 按相对运动原理决定某一时刻N、S极下转子导 体切割磁力线方向。N极下导体向右，S极下导体

15、向左。 按右手定则决定转子导体感应电势和电流方向。 按左手定则决定导体受力方向，即可知电磁转 矩T方向，与转子转速n相反。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.单向反接制动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,3.电动机可逆运行的反接制动控制电路,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.6交流三相异步电动机调速控制电路 异步电动机转速表达式 n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p 可见，改变电源频率f1、转差率s、极对数p，均可改变电动机的转速。 2.6.1交流三相笼型异步电动机变极调速控制电路 1.变极调速原理 要点：按绕组流过电流方向，用右手螺 旋定则决定电动机的磁极极性及

16、极数。 变极电动机定子绕组常用的连接方 式有两种：Y变YY，变YY。 注意：为使电动机转向不变，变极 时应把绕组相序改变。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.双速异步电动机变极调速/YY控制电路 2.6.3交流三相绕线型异步电动机转子串电阻调速控制电路 绕线型异步电动机转子串的电阻越大，在同一负载下，其转速越低， 但调速是有级的，转子损耗随着转速下降而增加，不经济。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.7电液控制 2.7.1液压传动系统的液压元件及其图形符号 液压元件图形符号按国标GB78693绘制 液压泵 压力阀又称溢流阀 节流阀 换向阀,第2章

17、 电气控制系统的基本控制环节,2.7.2电液控制实例 1.主轴移动和刀架纵向移动 2.刀架横向移动 3.刀架纵向和横向合成 退回,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.8直流电动机的控制电路 2.8.1直流电动机的启动控制电路 特点：不允许全压直接启动 启动时，先接励磁电源再接电枢电源 防止弱磁或零磁出现飞车现象 停车时，先断电枢电源再断励磁电源 1.电路的工作原理 2.电路的保护 2.8直流电动机的正反转控制电路 改变直流电动机转向方法：保持励磁绕组端电压极性不变，改变 电枢绕组端电压极性或保持电枢绕组端电压极性不变，改变励磁绕组端 电压极性，前者多用。,第2章 电气控制系统的基本控制环节

18、,第2章 电气控制系统的基本控制环节,2.8.3直流电动机的制动控制电路 制动停车：准确停车用能耗制动 快速停车用电枢极性反接的反接制动，但转速接近零时要断开电枢电源。 1.直流电动机的能耗制动控制电路 (1)启动 (2)停车 2.直流电动机的电枢极性反接的反接制 动控制电路 (1)反接制动原理 特点：反接制动电阻RZ=R1+R2+R4，大 于启动电阻Rst=R1+R2。 启动时只接入Rst，切除R4。 反接制动时，接入RZ，即R1+R2+R4。,第2章 电气控制系统的基本控制环节,a)反接制动电压继电器KV联接点的决定 依据：反接制动时，应接入R4，则KM5触点应 断开，亦即要求KV释放。 KV线圈电压 UKV =U IRx 则 电势常数， 每极磁通， 电枢绕组电阻 待定电阻 令UKV=0，设Cen=E