第2章-继电接触器控制系统的基本电路

1、第2章 继电接触器控制系统的基本电路,内容提要 本章主要讲述了电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则和基本的控制电路。,学习要求 掌握电气控制线路的图形、符号和绘制原则。 掌握基本电气控制电路的特点和各电器触点间的逻辑关系。 能够分析复杂的电气控制线路图。能根据控制要求，设计出简单的控制线路,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.1 常用电气设备图形符号及文字符号,1图形符号、文字符号,电气控制系统图中，各种电气元件的图形符号和文字符号必须符合统一的国家标准，一些常用电气图形符号和文字符号如表2.1所列,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.1 常用电气设备

2、图形符号及文字符号,2接线端子标记,电气控制系统图中各电器接线端子用字母数字符号标记，符合国家标准GB40261983电器接线端子的识别和用字母数字符号标记接线端子的通则规定,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.2 电气控制图绘制原则,电气控制系统图一般有三种： 电气原理图 电气元件布置图 电气安装接线图,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.3 电气原理图,图2.1 CW6132型车床电气原理图,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.3 电气原理图,1绘制电气原理图的基本规则,（1）原理图一般分主电路和辅助电路两部分画出,（2）各电气元

3、件不画实际的外形图，采用国家规定的统一标 准来画，文字符号也采用国家标准,（3）各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,（4）所有电器的触点状态，都应按没有通电和没有外力作用时的初始开、关 状态画出,（5）无论是主电路还是控制电路，各电器元件一般按动作顺序从上到下、从 左到右依次排列，可水平布置或垂直布置,（6）有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示，无直接电联系的 交叉导线，交叉处不能画黑圆点。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.3 电气原理图,2图面区域的划分,电气原理图上方的1、2、3、数字是图区编号（图区编号也可以设置在图的下方），是

4、为了便于检索电气线路、方便阅读分析、避免遗漏而设置的,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.3 电气原理图,3符号位置的索引,如图2.1图区4中KM的线圈下， 是接触器KM相应触点的位置索引。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.3 电气原理图,4电气原理图中技术数据的标注,电气元件的技术数据，除在电气元件明细表中标明外，也可用小号字体注在其图形符号的旁边，如图2.1中FU1额定电流为25A,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.4 电气元件布置图,电气元件布置图主要用来表明各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置，为机械电气控

5、制设备的制造，安装、维修提供必要的资料,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.5 电气安装接线图,（1）在接线图中，一般都应标出项目的相对位置、项目代号、端子间的电连接关系、端子号、等线号、等线类型、截面积等。 （2）同一控制盘上的电气元件可直接连接，而盘内元器件与外部元器件连接时必须绕接线端子板进行。 （3）接线图中各电气元件图形符号与文字符号均应以原理图为准，并保持一致。 （4）互连接线图中的互连关系可用连续线、中断线或线束表示，连接导线应注明导线根线、导线截面积等。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2.1.5 电气安装接线图,图2.2 CW6132型车床

6、电气位置图 图2.3 CW6132型车床电气互连接线图,直流电动机起动、制动及正、反转控制 1直流电动机起动控制 减小起动电流 足够大的起动转矩 防“飞车”事故。 2正、反转控制 方法 改变电枢绕组端电压的极性； 改变电动机励磁绕组端电压的极性。 3直流电动机的制动控制 （1）能耗制动 （2）反接制动 （3）再生发电制动,2.2 并励直流电动机的基本控制电路,根据直流电机转速方程,直流调速方法,n,U,I,R,Ke,式中 转速（r/min）； 电枢电压（V）； 电枢电流（A）； 电枢回路总电阻（ ）； 励磁磁通（Wb）； 由电机结构决定的电动势常数。,由上式可以看出，有三种方法调节电动机的转速

7、： （1）调节电枢供电电压 U； （2）减弱励磁磁通 ； （3）改变电枢回路电阻 R。,（1）调压调速,工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN U U n ， n0 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。,（2）调阻调速,工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra R R n ，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。,（3）调磁调速,工作条件： 保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = R a ； 调节过程： 减小励磁 N n ， n0 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。,调磁

8、调速特性曲线,直流并励电动机的起、制动控制线路,2.2 并励直流电动机的基本控制电路,2.2.1 启动控制电路,直流电动机启动要求：在满足启动转矩要求的前提下，尽可能减小启动电流,图2.4 并励直流电动机启动控制电路,2.2 并励直流电动机的基本控制电路,2.2.2 正、反转控制电路,实际应用中，常要求电动机既能正转又能反转,图2.5 并励直流电动机正反转控制电路,2.2 并励直流电动机的基本控制电路,2.2.3 能耗制动控制电路,图2.6 并励直流电动机能耗制动控制电路,2.2 并励直流电动机的基本控制电路,2.2.4 调速控制电路,直流电动机调速，是指在电动机机械负载不变的条件下，改变电动

9、机的转速,图2.7 并励直流电动机电枢串电阻调速 图2.8 并励直流电动机改变励磁调速,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路,1全压启动控制电路,电动机接通电源后，由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程称为电动机的启动。,（1）控制电路工作过程。,（2）控制电路的保护环节., 短路保护。, 过载保护。, 欠压和失压保护。,图2.9 单向全压启动控制电路,点动控制,点动控制线路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路,2正、反转控制电路,生产实践中，许多生产机械要求电动机能正、反转，从而实现可逆运行。,图2.10

10、正、反向工作的控制电路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路,3多地控制电路,有些生产设备和机械，由于种种原因，常要在两地或两个以上的地点进行操作。,图2.11 实现两地控制电路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路,4顺序控制,图2.12 按顺序工作时的控制电路,顺序控制,（a）主电路 （b）控制线路一 （c）控制线路二 （d）控制线路三 顺序控制线路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路,4顺序控制,图2.13 采用时间继电器的顺序启动控制电路,2.3 三相笼型异步

11、电动机的控制电路,2.3.1 三相异步电动机的基本控制电路,5循环控制,图2.14 自动循环往复控制电路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.2 三相异步电动机的启动控制电路,1三相笼型异步电动机星形-三角形（Y-）启动控制电路,正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压启动方式来限制启动电流。,图2.15 星形-三角形启动控制电路,两接触器式星-三角降压起动控制线路,两接触器式的星-三角降压起动控制线路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.2 三相异步电动机的启动控制电路,2绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动控制电路,图2.16 时间原则控制绕线

12、式异步电动机转子串电阻启动控制电路,转子绕组串电阻起动控制线路,电流原则控制转子绕组串电阻起动控制线路,2转子绕组串频敏变阻器的起动控制线路,绕线异步电动机转子串频敏变阻器起动控制线路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.3 软启动器及调速控制电路,1软启动器基本概述,传统的降压启动，电动机在切换过程中会产生很高的电流尖峰，产生破坏性的动态转矩，引起的机械震动对电动机转子、连轴器以及负载都是有害的，因此出现了电子启动器，即软启动器,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.3 软启动器及调速控制电路,2软启动器的工作原理,图2.17 软启动器原理示意图,2.3 三相笼型异步电动机

13、的控制电路,2.3.3 软启动器及调速控制电路,3交流电动机软启动装置的功能特点,（1）启动过程和制动过程中，避免了运行电压、电流的急剧变化，有益于被控制电动机和传动机械，更有益于电网的稳定运行。 （2）启动和制动过程中，实施晶闸管无触点控制，装置使用长，故障事故率低且免检修。 （3）集相序、缺相、过热、启动过电流、运行过电流和过载的检测及保护于一身，节电、安全、功能强。 （4）实现以最小起始电压（电流）获得最佳转矩的节电效果。,CDJR1系列数字式电动机软起动器,图2.23 CDJR1系列软起动电气设备电路连接图,CDJR1系列软起动器基本电路框图,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.

14、3.3 软启动器及调速控制电路,4三相异步电动机用软启动器启动控制电路,图2.18 三相异步电动机用软启动器启动控制电路,电动机起动转矩图,不同起动方法下起动时的电机电压,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.3 异步电动机的制动控制电路,1反接制动电路,（1）单向运行反接制动控制电路,图2.19 单向反接制动控制电路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.3 异步电动机的制动控制电路,1反接制动电路,（2）双向启动反接制动控制电路,图2.20 双向启动反接制动控制电路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.3 异步电动机的制动控制电路,2能耗制动控制电路,图2.21

15、以时间原则控制的单向能耗制动电路,2按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路,按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.4 异步电动机的调速控制电路,三相异步电动机的转子的转速n与电网电压频率f1，定子的磁极对数P及转差率S的关系为：,n = (1S)n1 = (1S)60f1/P,（1）双速电动机定子绕组的连接,图2.22 4/2极双速电动机定子绕组接线示意图,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.4 异步电动机的调速控制电路,（2）双速电动机控制电路,图2.23 双速电动机调速控制电路,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5

16、变频器及调速控制电路,2.3.5.1 变频调速的基本概念,由上面电动机的转速公式n = (1S)n1 = (1S)60f1/P我们知道，改变电源频率f1可改变电动机的转速,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5 变频器及调速控制电路,2.3.5.2 变频器的基本结构,从频率变换的形式来说，变频器分为交-交和交-直-交两种形式,图2.24 交-直-交变频器的基本结构,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5 变频器及调速控制电路,2.3.5.2 变频器的基本结构,1整流器：电网侧的变流器是整流器，它的作用是把三相（也可以是单相）交流电整流成直流电。,2直流中间电路：直流中间电路

17、的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路及控制电源得到质量较高的直流电源。,3逆变器：负载侧的变流器为逆变器。,4控制电路：变频器的控制电路包括主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路、外部接口电路及保护电路等几个部分，其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制及完成各种保护功能。,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5 变频器及调速控制电路,2.3.5.3 变频器的分类及工作原理,1V/F控制,2转差频率控制,3矢量控制,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5 变频器及调速控制电路,2.3.5.4 变频器的操作方式及使用,1数字操作器和数字显示器,2远程操作器,3端子操作,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5 变频器及调速控制电路,2.3.5.5 SIEMENS公司的Micro Master交流变频器,Micro Master交流变频器是用于交流变速传动的电压源型变频器,图2.25 变频器闭环控制实验线路图,2.3 三相笼型异步电动机的控制电路,2.3.5 变频器及调速控制电路,2.3.5.6 应用举例,图2.26 使用变频器的异步电动机可逆调速控制电路,本 章 小 结,（1）电气控制中的原理图与接线图是今后经常应用的必不可少的工具，应熟悉掌握其画法及绘制原则，并能够熟