《电气控制线路基础》PPT课件.ppt

物电学院电子信息工程教研室,1,第二章 电气控制线路基础,电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则 三相笼型异步电动机的基本控制线路 三相笼型异步电动机降压启动控制线路 三相笼型异步电动机制动控制线路 三相笼型异步电动机速度控制线路 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,2,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,什么是电气控制线路？ 用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路。 什么是电气控制系统图？ 为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这就是电气控制系统图。 三种：电气原理图，电器布置图，电气安装接线图,物电学院电子信息工程教研室,3,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,电器布置图电器在电 柜中或者在工业现场的位置布置。,物电学院电子信息工程教研室,4,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,电气安装接线图主要用于电气设备的安装配线、线路检查、线路维修和故障处理。,物电学院电子信息工程教研室,5,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,3. 常用电气图形和文字符号 电气图形符号和文字符号的国家标准 演化历史 现状 图形符号基本上是统一的国家标准 文字符号还在使用已废止的GB 71591987电气技术中的文字符号制订通则 目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍 参考教材上的讲解 本教材是第一本全面采用电气文字符号新国家标准的教材,物电学院电子信息工程教研室,6,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,4. 电气控制线路图的绘制原则 绘制电气原理图时应遵循的原则 电气原理图一般分主电路、辅助电路。 主电路是电气控制线路中大电流通过的部分； 辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。,物电学院电子信息工程教研室,7,绘制电气原理图时应遵循的原则 电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。 布局 文字符号标注 图形符号表示要点 线条交叉及图形方向 图区,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,物电学院电子信息工程教研室,8,符号位置的索引 当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。 接触器、继电器的线圈、触点的索引方法 接触器 继电器,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,物电学院电子信息工程教研室,9,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,物电学院电子信息工程教研室,10,概述 三相笼型异步电动机在实际生产中用量最大。 80%以上 其电气控制线路图大都由继电器、接触器和按钮等有触点的电器组成。,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,11,单向全压启动控制线路 这是最基本的电动机控制线路。是任何一个电气工程师需要熟记于心的电路。 组成： 主电路 左 控制线路 右,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,12,单向全压启动 控制线路 工作原理 启动过程 操作过程 重要概念： 自锁 自锁触点 停止过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,13,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,14,单向全压启动控制线路 控制线路的保护环节 短路保护 过载保护 失压和欠压保护,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,15,正反转控制线路 生产实际的需要 工作原理 工作过程 基本控制线路（不能使用）,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,16,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,17,正停反重要概念：互锁,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,18,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,19,正 | 反 | 停,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,20,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,21,4.点动控制线路 生产需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,22,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,23,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,24,多点控制线路 生产实际的需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,25,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,26,顺序控制线路 生产实际的需要 类型 动作先后 时间控制 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,27,物电学院电子信息工程教研室,28,自动循环控制线路 生产实际的需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,物电学院电子信息工程教研室,29,物电学院电子信息工程教研室,30,概述 为什么要进行降压启动控制？ 降压启动的过程 降压启动方法 定子电路串电阻&电抗（不用） 星形三角形（常用） 自耦变压器 延边三角形（较少使用） 使用软启动器（常用） 使用变频器,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,31,物电学院电子信息工程教研室,32,物电学院电子信息工程教研室,33,2. Y 起动(降压启动) ：,物电学院电子信息工程教研室,34,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,35,物电学院电子信息工程教研室,36,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,（2）,Y 起动应注意的问题：,（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。,Y 起动时，起动电流减小的同时，起动转 矩也减小了。,所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合,物电学院电子信息工程教研室,37,3. 自耦变压器降压启动控制线路 降压启动原理 工作过程,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,38,自耦变压器降压启动控制线路 特点及适用场合 优点：启动时对电网的电流冲击小，功率损耗小。 缺点：自耦变压器相对结构复杂，价格较高。 这种线路主要用于较大容量的电动机，以减小启动电流对电网的影响。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,39,软启动器及其使用 使用场合及特点 在一些对启动要求较高的场合，可选用软启动装置，它采用电子启动方法。 主要特点：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能和实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数的功能。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,40,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,原理：利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩。,物电学院电子信息工程教研室,41,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,电源,继电器 触点,晶闸管 引出点,+24V 电源,物电学院电子信息工程教研室,42,概述 为什么要进行制动控制？ 制动方法 机械 电气 反接制动 能耗制动 使用软启动器或变频器中的制动功能,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,43,反接制动控制线路 工作原理 切断电源并加入反相序的电源 注意事项 限制冲击电流(冲击电流如何产生的？) 及时切除反向电源 特点及适用场合 特点：制动迅速，效果好，冲击大。 适用场合：通常仅适用于10KW以下的小容量电动机。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,44,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,反接制动,物电学院电子信息工程教研室,45,物电学院电子信息工程教研室,46,反接制动控制线路 具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,47,能耗制动控制线路 工作原理 所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。 实现方法 根据能耗制动时间控制原则，用时间继电器控制； 根据能耗制动速度原则，用速度继电器控制。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,48,能耗制动：停车时，断开交流电源，定子接至直流 电源上，产生制动转矩；,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,49,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,能耗制动,物电学院电子信息工程教研室,50,物电学院电子信息工程教研室,51,能耗制动控制线路 能耗制动和反接制动的比较 能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能耗制动的制动效果不及反接制动明显，同时还需要一个直流电源，控制线路相对比较复杂。 能耗制动一般适用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场合。反接制动一般适合于电动机容量较小和不频繁制动的场合。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,物电学院电子信息工程教研室,52,概述 电气调速方法 三相笼型异步电动机转速公式： 调速方法 改变p：变极调速有级调速 改变s：滑差电机已淘汰 改变f：变频调速调速性能最好，使用广泛,电气控制线路基础,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,物电学院电子信息工程教研室,53,2 变 极 调 速 控 制 线 路,电气控制线路基础,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,物电学院电子信息工程教研室,54,2.变极调速 双速电动机调速 低速启动 高速启动 QA3的作用？,电气控制线路基础,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,物电学院电子信息工程教研室,55,变频调速的基本概念 什么是变频调速？ 上世纪80年代前，什么因素制约了变频调速的发展？ 变频调速的特点,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,物电学院电子信息工程教研室,56,改变电源频率 f1 调速,由 U1=4.44 f1N1K1,为保证不变，在调整 电源频率 f1 时, 应同时 调整电源电压U1。,A. 大范围无级平滑调速；,B. 调速后机械特性平行，带负载能力(硬度)不变；,C. 需要专门的变频调速设备，且成本较高。,电气控制线路基础,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,物电学院电子信息工程教研室,57,变频器的类型 工具变流环节分类 交直交变频器 大多数变频器都属于交直交型 交交变频器 根据直流电路的滤波方式分类 电压型变频器 电流型变频器,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,物电学院电子信息工程教研室,58,变频器的类型 根据控制方式分类 V/f控制 特点 它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。 与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在110左右的调速范围内使用。 急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限。 不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合。,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,物电学院电子信息工程教研室,59,变频器的类型 根据控制方式分类 矢量控制 基本概念 产生原因：按照直流电动机电枢电流控制思想，使交流异步电动机达到与直流电动机相同的调速性能。 机理：即将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。 特点 需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。 调速范围在1100以上。 速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，能适用于任何场合。,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,物电学院电子信息工程教研室,60,变频器的类型 根据输出电压调制方式分类 PAM方式 脉冲幅值调制（PAM，Pulse Amplitude Modulation） PWM方式 脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation） 根据输入电源的相数分类 单相变频器 三相变频器,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,物电学院电子信息工程教研室,61,3.变频器的组成 主电路 控制电路 保护电路,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,物电学院电子信息工程教研室,62,概述 一般设计法：又称为经验设计法。它主要是根据生产工艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制电路。 逻辑设计法：它根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计控制线路。 为什么要对设计方法进行改进？ 简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。 在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 尽量减少电器的数量 尽量选用相同型号的电器和标准件，以减少备品量，尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节。 尽量减少控制线路中电源的种类 尽可能直接采用电网电压，以省去控制变压器。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,63,简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 尽量缩短连接导线的长度和数量 设计控制线路时，应考虑各个元件之间的实际接线。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,64,简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 正确连接触点 正确连接电器的线圈,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,65,简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 元器件的连接 要注意电器之间的联锁和其他安全保护环节,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,66,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 继电器逻辑开关函数 表达式：,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,67,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 一般形式： X开 X关 K,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,68,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 X开和X关的选择 X开和X关一般要选短信号，这样可以有效防止启/停信号波动的影响，保证了系统的可靠性。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,69,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 更进一步的表达式：在某些实际应用中，为进一步增加系统的可靠性和安全性，X开和X关往往带有约束条件。 对约束条件的说明,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,70,简单设计法介绍 简单设计法 定义：一般设计法中的重要设计原则和逻辑设计法中的控制对象的开关逻辑函数就组成了简单设计法。 设计步骤 找出控制对象的开启信号、关断信号； 如果有约束条件，则找出相应的开启约束条件和关断约束条件； 把各种已知信号带入公式中，写出控制对象的逻辑函数（熟练后可省去该步）； 结合一般设计法的设计原则和逻辑函数，画出该控制对象的电气线路图。 最后根据工艺要求做进一步的检查工作。 关键：简单设计法的核心内容是找出控制对象的开启条件（短信号）和关断条件（短信号）。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,71,简单设计法应用举例 三台电动机的顺序启停控制 题目分析,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,72,简单设计法应用举例 三台电动机的顺序启停控制 设计过程,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的简单设计法,物电学院电子信息工程教研室,73,主要内容回顾 要求 掌握典型控制环节的设计和使用 自锁 互锁 点动 顺序控制 约束条件的使用 时间继电器的使用 三相笼型异步电动机基本控制线路 变频调速以及变频器的基本概念 会使用简单设计法设计简单的控制线路,电气控制线路基础,本章小结,