电路控制基本环节和典型控制电路课件

第二章第二章 电气控制基本环节和典型线路分析电气控制基本环节和典型线路分析 第一节第一节 电气控制系统图电气控制系统图第二节第二节 三相异步电动机的起动控制三相异步电动机的起动控制第三节第三节 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制第四节第四节 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制第五节第五节 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制第六节第六节 其它基本环节其它基本环节本章小结本章小结第一节第一节 电气控制系统图电气控制系统图D65由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。电气控制线路：第一节第一节 电气控制系统图电气控制系统图D65电气控制线路：电气控制线路的作用：实现对电力拖动系统的起动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。第一节第一节 电气控制系统图电气控制系统图D65 电气控制系统图电气原理图电气安装接线图电气布置图主电路控制电路照明和显示电路 电气控制系统图的结构二、电气原理图二、电气原理图D65原则：用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图面的右侧，D65同一电器的各元件采用同一文字符号表明。所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受 外力作用时的状态绘制。循环运动的机械设备，在电气原理图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注 出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环 节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字 号或环节的名称。原则：原则：外购的成套电气装置，其详细电路与参数绘在电气原理 图上。电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。为阅图方便，图中自左向右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉。将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下 方为图区号。在继电器、接触器线圈下方列有触点表以 说明线圈和触点的从属关系。原则：原则：二、电气原理图二、电气原理图D65 2.电气原理图主电路接点表示：三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号电气原理图示例：电气原理图示例：三、电气元件布置图三、电气元件布置图D65电器安装图：电气元件布置图主要是表明电气设备上所有电器的实际位置，为电气控制设备的安装及维修提供必要的资料。详细绘制出电器元件安装位置。50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型车床电器位置图D65气安装接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。绘制接线图时应把各电气元件的组成部分（如触点与线圈）画在一起，文字符号、元件连接顺序、电路号码编制必须与电气原理图一致。四、电气安装接线图四、电气安装接线图电气安装接线图示例电气安装接线图示例 第二节第二节 三相异步电动机的起动控制三相异步电动机的起动控制一、直接起动一、直接起动D65直接起动的特点：直接起动的方法刀开关直接起动三相异步电动机单向运转控制起动时电源电压全部加在定子绕阻上，电动机的起动电流达到额定电流的47倍。主要用于小容量电动机的起动一、直接起动一、直接起动1刀开关直接起动D65QFM3开启式负荷开关控制自动空气开关控制FUM3QS特点:电气原理图：应用:控制冷却泵和砂轮机第二节第二节 三相异步电动机的起动控制三相异步电动机的起动控制2.三相异步电动机单向运转控制工作原理：一、直接起动一、直接起动起动：按下起动按钮SB2接触器KM线圈得电KM主触头闭合电动机M起动运行。停止：按下按钮SB1接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。电气原理图2.三相异步电动机单向运转控制自锁触点热继电器热元件热继电器常闭触点KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRFRSB1一、直接起动一、直接起动工作原理工作原理电气原理图2.三相异步电动机单向运转控制工作原理保护环节短路保护：FU1、FU2L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2一、直接起动一、直接起动短路保护：FU1、FU2过载保护：FR一、直接起动一、直接起动2.三相异步电动机单向运转控制工作原理保护环节L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2电气原理图短路保护：FU1、FU2一、直接起动一、直接起动2.三相异步电动机单向运转控制工作原理保护环节欠压、失压保护：KML1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2电气原理图过载保护：FR降压起动的方法定子绕组串电阻（电抗）起动自耦变压器降压起动 Y降压起动降压起动的实质：起动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。二、降压起动二、降压起动1.1.定子绕组串电阻降压起动定子绕组串电阻降压起动FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制电路电气原理图工作原理合上电源开关按下按钮SB1KM1、KT线圈通电M串电阻降压起动KT延时KM2线圈通电，KM1、KT线圈断电M全压运行1.1.定子绕组串电阻降压起动定子绕组串电阻降压起动FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2R电气原理图工作原理按下SB2KM2KM2线圈断电释放M断电停止FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制电路 指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。2.2.星形星形三角形降压起动控制三角形降压起动控制时间继电器控制Y降压起动三个接触器控制电气原理图1234A电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器工作原理2.2.星形星形三角形降压起动控制三角形降压起动控制Y降压起动控制（1）.按钮、接触器控制自耦变压器降压起动M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图正常运行接触器变压器星点接触器变压器电源接触器3.3.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动（1）.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1 KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路电气原理图 降压启动按钮全压运行按钮中间继电器3.3.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动（1）.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1 KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路工作原理3.3.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动（2）.时间继电器控制自耦变压器降压启动电气原理图工作原理FU2FRSB4SB1KM1SB2KM1KAKM2KM1KAKAKAKTSB3控制电路KT3.3.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 绕线异步电动机的优点：可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小起动电流、增大起动转矩及平滑调速之目的。绕线异步电动机降压起动原理：起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。三、三相绕线转子电动机的起动三、三相绕线转子电动机的起动l时间原则控制主电路L1QSL2KM1L3FRKMMFU1KM3R2R3KM2R13FU2SB1SB2KMKM1KM1KM2FRKMKM2KM3KM3KT1KT2KT3KM3KMKM1KM2KM3KT1KT2KT3控制电路工作原理：KT1、KT2、KT3分别控制三个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻 1.1.绕线转子电动机串电阻起动绕线转子电动机串电阻起动l电流原则控制主电路KMKM1 KM2 KM3KA控制电路电气原理图：三个欠电流继电器的线圈串接在转子回路中，电流继电器的吸合电流一样，但释放电流不同，KA1的释放电流最大，KA2其次，KA3最小。FU2SB1SB2KMKM1KA2KAFRKMKM2KM3KA1KA3L1QSL2L3FRKMMFU1KM3R3KM23R2KA3R1KA2KA1KM11.1.绕线转子电动机串电阻起动绕线转子电动机串电阻起动l电流原则控制工作原理：电动机起动时转子电流最大，KA1、KA2、KA3都吸合，其常闭触头都打开，KM1、KM2、KM3主触头处于断开状态，全部起动电阻均串接在转子绕组中。电动机转速逐渐升高，转子电流逐渐减小，当电流减小至KA1的释放电流时，KA1首先释放，其常闭触头复位，使接触器KM1得电主触头闭合，切除第一级电阻R1。R1被切除后，转子电流重新增大，电动机转速继续升高，转子电流又减小，当减小至KA2的释放电流时，KA2释放，KA2的常闭触头复位，KM2线圈得电主触头闭合，第二级电阻R2被切除，同理，切除第三级电阻，全部电阻被切除，电动机起动完毕，进入正常运行状态。1.1.绕线转子电动机串电阻起动绕线转子电动机串电阻起动 频敏变阻器铁心损耗很大的三相电抗器，由铸铁板或钢板叠成的三柱式铁心，在每个铁心上装有一个线圈，线圈的一端与转子绕组相连，另一端作星形连接。频敏变阻器的等效阻抗值与频率有关，电动机刚起动时，转速较低，转子电流的频率较高，相当于在转子回路中串接一个阻抗很大的电抗器，随着转速的升高，转子频率逐渐降低，其等效阻抗自动减小，实现了平滑无级起动。2.2.绕线转子绕组串频敏变阻器起动绕线转子绕组串频敏变阻器起动2.2.绕线转子绕组串频敏变阻器起动绕线转子绕组串频敏变阻器起动绕线转子绕组串接频敏变阻器起动控制线路绕线转子绕组串接频敏变阻器起动控制线路第三节 三相异步电动机的正反转控制v控制要求：控制要求：正、反转；正、反转；v如何实现？如何实现？v缺点缺点一、电动机的正反转控制解决v加互锁加互锁-在同在同一时间里两个接一时间里两个接触器只允许一个触器只允许一个工作的控制作用工作的控制作用称为互锁。称为互锁。v缺点缺点解决v复合联锁正、反复合联锁正、反转控制转控制控制规律v单互锁：当要求甲接触器工作时，乙接触器就不单互锁：当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。接触器的常闭触点。v双互锁：当要求甲接触器工作时乙接触器不能工双互锁：当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的常闭应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的常闭触点。触点。二、正反转自动循环控制线路v可逆行程可逆行程自动循环控制需要掌握的几种控制电路需要掌握的几种控制电路v有超程保护的自动循环控制电路v单循环控制线路v终点延时自动循环控制电路 停机制动类型：第四节第四节 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制常用的电气制动：反接制动能耗制动电磁机械制动-电磁铁操纵机械进 行制动电气制动-电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动制动电阻的接线方法:一、反接制动控制一、反接制动控制原理：要求：对称接法不对称接法第四节第四节 三相异步电动机电气制动控制三相异步电动机电气制动控制改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电 阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防止反向再起动。1.单向反接制动的控制一、反接制动控制一、反接制动控制电气原理图：速度继电器 关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。一、反接制动控制一、反接制动控制1.单向反接制动的控制工作原理：电动机正常运转时，KM1通电吸合，KS的常开触点闭合，为反接制动作准备。按下停止按钮SB1，KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转，KS常开触点仍保持闭合，将SB1按到底，使SB1常开触点闭合，KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电源，进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近100r/min时，KS常开触点复位，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。2.可逆运行的反接制动控制一、反接制动控制一、反接制动控制特点（与反接制动相比）：消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频 繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。二、能耗制动控制二、能耗制动控制原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。1.单向能耗制动控制二、能耗制动控制二、能耗制动控制按时间原则控制单向运行接触器能耗制动接触器整流变压器桥式整流电路1.单向能耗制动控制二、能耗制动控制二、能耗制动控制按速度原则控制2.电动机可逆运行能耗制动控制 二、能耗制动控制二、能耗制动控制正转接触器反转接触器3.单管能耗制动控制二、能耗制动控制二、能耗制动控制单管半波整流第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速三相异步电动机的调速方法主要有：三相异步电动机的调速方法主要有：一、改变定子绕阻联结方式的变极调速；二、串级调速；三、转子串电阻调速方法；四、变频调速方法；五、定子调压调速方法；六、电磁转差调速。7/12/202454第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速一、变极调速一、变极调速转速的改变是通过改变定子绕阻的联结方式从而改变磁极对数来实现的，故称为变极调速。三相异步电动机三相异步电动机转速公式：转速公式：n=60f/pn=60f/p1.双速异步电动机定子绕阻的联结方式7/12/202455第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速一、变极调速一、变极调速2.双速电动机高、低速控制线路第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速二、变更转子二、变更转子外串电阻的调外串电阻的调速速图为：凸轮控制器控制电动机正、反转和调速的线路第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速三、电磁调速控制电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。电磁调速电动机的调速特点：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；调速平滑、无级调速；对电网无谐影响；速度遗失大、效率低。7/12/2024第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速1.电磁转差离合器的结构及工作原理电磁转差离合器是在普通的鼠笼式异步电动机轴上安装一个电磁转差离合器，再通过由晶闸管（又名可控硅SRC）控制装置控制离合器绕组的励磁电流的大小来实现调速的一种方法。在电磁转差离合器调速系统中，异步电动机本身并不调速，调节的是电磁转差离合器的转速。电磁转差离合器的基本作用原理就是“电磁感应”原理，电磁转差离合器调速系统实质上就是一台“感应式电动机”。其结构如图：第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速1.电磁转差离合器的结构及工作原理7/12/202460第五节第五节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速2.电磁调速异步电动机的控制7/12/202461v电液控制v液压动力头工作循环图液压系统图及动作顺序表液压动力头控制线路液压动力头控制线路信号灯控制信号灯控制n有三组答题人，每组面前有一个按钮。出有三组答题人，每组面前有一个按钮。出题人说出题目后，只有最早按下按钮的一题人说出题目后，只有最早按下按钮的一组，其对应的指示灯亮，表示抢答成功。组，其对应的指示灯亮，表示抢答成功。出题人按下复位按钮指示灯熄灭。出题人按下复位按钮指示灯熄灭。第六节 控制线路的其它基本环节v点动控制v多点控制v顺序起、停控制控制线路的其它基本环节点动控制a）b）c）d）控制线路的其它基本环节点动控制v控制要求：M1起动以后M2才能起动。控制线路的其它基本环节联锁控制v控制要求：M1起动以后M2才能起动。控制线路的其它基本环节联锁控制v控制要求：M1起动以后M2才能起动。控制线路的其它基本环节联锁控制联锁控制规律v当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。v当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。的停止按钮两端。控制线路的其它基本环节多点控制v起动按钮并联，停止按钮串联。起动按钮并联，停止按钮串联。电动机的保护v短路保护-熔断器v过载保护-热继电器v过电流保护-过电流继电器v欠压保护-欠电压继电器v零压保护-触点自锁或电压继电器v弱磁保护-弱磁继电器（电流继电器）L1L2L3QSFUKA1KA2KM1KM2FRKA3SA0SA1SA2KM2KM1KM1KM2KA1KA2KAFRKAKA第七节第七节 C650C650型卧式车床电气控制电路型卧式车床电气控制电路QSFU1KM1FR1KM3KTAKM2RM1FU2KM4FR2KM5M2M3FU3FU4SBSB1SB2SB4SB5SB3KM1KAKM2KM1FR1KAKAKAKM2KS2KS1KM1KM2KM3KTKAKM3KM1KM4FR2SQKM5SAEL第七节第七节 C650C650型卧式车床电气控制电路型卧式车床电气控制电路1 1、点动控制电路、点动控制电路QSFU1KM3FR1KMRM1FU2FU3FU4SBSB1SB4KM1KAKM2KM1FR1KAKM3SAELKM3KA第七节第七节 C650C650型卧式车床电气控制电路型卧式车床电气控制电路2 2、主电机正反转控制电路、主电机正反转控制电路第七节第七节 C650C650型卧式车床电气控制电路型卧式车床电气控制电路3 3、主电机反接制动电路、主电机反接制动电路分析下列电路能否实现自锁控制，若不能则指出操作中产生的现象。