第二章电气控制线路的绘制课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.1,电气控制线路的绘制,电气控制线路：,有许多电器元件按一定的要求连接而成。,电气控制系统图：,为了表达生产机械的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，需要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，这种图就是电气控制系统图。,电气控制系统图一般有三种：,电器原理图、电器布置图、电器安装接线图。,2.1.1,常用电气图形符号和文字符号,电路中所有电器元件均采用国家标准规定统一符号表示，其触头状态均按常态画出。主电路一般都画在控制电路的左侧或上面，复杂的系统则分图绘制。所有耗能元件（线圈、指示灯等）均画在电路的最下端。,图形符号应符合,GB4728,电气图用图形符号,的规定。,文字符号应符合,GB7159-87,电气设备常用基本文字符号,的规定。,见附录,A,2.1.2,电气原理图,1.,绘制电气原理图时应遵循的原则,（,1,）、电气原理图一般分主电路和控制电路两部分。,主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。,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和辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。,2.1.2,电气原理图,1.,绘制电气原理图时应遵循的原则,（,2,）、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。,（,3,）、电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。,2.1.2,电气控制线路图的绘制原则,1.,绘制电气原理图时应遵循的原则,（,4,）、电气原理图中，当同一电器元件的不同部件分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用,KMI,、,KM2,文字符号区别。,（,5,）、电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。,2.1.2,电气控制线路图的绘制原则,1.,绘制电气原理图时应遵循的原则,（,6,）、电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转,90,o,，但文字符号不可倒置。,2.1.2,电气控制线路图的绘制原则,2,、图面区域的划分,图纸上方的,1,、,2,、,3,等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。,图区编号下方的的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工作原理。,3,、符号位置的索引,KA,9,13,3,、沿横坐标方向将原理图划分成若干图区，并标明该区电路的功能。继电器和接触器线圈下方的触头表用来说明线圈和触头的从属关系。,主触头所在图区,辅助常开触头所在图区,辅助常闭触头所在图区,KM,KM,2 6 X,2 X X,2,对未使用的触头用,“,X,”,表示。,符号位置的索引,符号位置的索引用图号、负次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：,图号是指当某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示。,当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图纸时，,索引代号中可省略“页号”及分隔符“,”,。,当某一元件相关的各符号元素出现在同一图号的图纸上，而该图号有几张图纸时，可省略,“图号”和分隔符“”,当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图纸的不同图区时，索引代号只用“图区”表示。,如图,2,1,图区,9,中的,KA,常开触点下面的“,8”,即为最简单的索引代号。它指出了继电器,KA,的线圈位置在图区民,图,2,1,中接触器,KM,线圈及继电器,KA,线圈下方的文字是接触器,KM,和继电器,KA,相应触点的索引。,电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系使用右图表,示。即在原理图中相应的线圈的下方，给出触点的图形符号，并在下面标,二、电器元件布置图,电器元件布置图,：表明电气原理图中所有电器元件、电器设备的实际位置，为电气控制设备的制造、安装提供必要的资料。,三、电气接线图,1,、各电器代号应与有关电路图和电器元件清单上所用列的元器件代号相同。,2,、体积大的和较重的电器元件应该安装在电气安装板下面，发热元件应安装在电气安装板的上面。,3,、经常要维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低，图中不需要标注尺寸。,电气接线图,：表明所有电器元件、电器设备联接方式，为电气控制设备的安装和检修调试提供必要的资料。,绘制原则：,1,、接线图中，各电器元件的相对位置与实际安装的相对位置一致，且所有部件都画在一个按实际尺寸以统一比例绘制的虚线框中。,3,、各电器元件的接线端子都有与电气原理图中的相一致编号。,4,、接线图中应详细地标明配线用的导线型号、规格、标称面积及连接导线的根数。标明所穿管子的型号、规格等，并标明电源的引入点。,5,、安装在电气板内外的电器元件之间需通过接线端子板连线。,图中还标注出连接导线的型号、根数、截面积，如,BVR5,1mm2,为聚氯乙烯绝缘软电线、,5,根导线、导线截面积为,平方毫米。,四、电气布置图 五、电气安装接线圈,2.1.5,阅读和分析电气控制线路图的方法,1.,查线读图法,（,1,）了解生产工艺与执行电器的关系,（,2,）分析主电路,（,3,）读图和分析控制线路,2.,逻辑代数法,2.2,三相异步电动机起动控制线路,2.2.1,鼠笼式异步电动机直接起动控制线路,1,、控制线路工作原理,2,、控制线路的保护环节,（,1,）、短路保护,（,2,）、过载保护,（,3,）、欠压和失压保护,开关控制电路,由开关控制电机直接起,/,停，要求电机容量较小，且无法实现自动控制或失压、欠压保护。,2.2.1,全压启动控制线路,自锁电路,：辅助常开触点称为自锁点。电路,具有短路保护、过载保护、失压和过压保护的功能。,电动机的保护,短路保护,:,因负载短路引起电流过大，会损坏电源或电器设备，故要求迅速、可靠切断电源称为,短路保护,。,通常采用熔断器,FU,和过流继电器,等。,失压和欠压保护,：,欠压,是指电动机工作时，由于电压降低引起电流增加甚至停转，,失压,(,零压,),是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动,(,亦称自起动,),，,易造成人身或设备故障。,常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。,过载保护：,是为防止三相电动机在运行中电流,超过额定值而设置的保护。,常采用热继电器,FR,保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。,1,三相异步电动机的起动控制线路,前言：,三相异步电动机：三相绕线式、三相鼠笼式。,1,、三相鼠笼式异步电动机,优点：结构简单、价格便宜、应用广泛。,缺点：不便于调速,使用场合：不需要调速的场合（中小型鼠笼电动机 很少用于调速的场合）。,2,、三相绕线式异步电动机,特点：便于调速（转子通过滑环串接外加电阻，减小起动电流和提高起动转矩）,起动方式：,1,、直接起动,(,全压起动,),：将额定电压直接加在定子绕组上使电动机起动。,优点：起动设备简单、起动转矩较大、起动时间短,缺点：起动电流大,(,额定电流的,5,7,倍,),。过大的起动电流将会造成线路的电压下降，影响到电动机的起动转矩，严重时，会导致电动机本身无法起动。,直接起动，只能用于电源容量较电动机容量大得多的情况。,电动机直接起动的判断：,式中,IST,一 电动机全压起动的起动电流,IN,电动机额定电流。,2,、降压起动,起动时,减小,电动机定子绕组上的电压，以限制起动电流；起动结束将定子电压恢复至,额定值,，进入正常运行。,降压起动：,Y-,降压起动,定子串电阻降压起动,定子串自耦变压器降压起动,延边三角形降压起动,定子串电抗器降压起动,一、鼠笼式异电动机的降压起动控制线路,1,、,Y-,降压起动控制线路,1,）原理,U V W U W L1,U L1 V U L2,V L2 W V L3,W L3,Y:,每相绕组,220V,:,每相绕组,380V,注意：,1),起动时定子绕组,Y,接，正常运行时定子绕组,接。,2),为方便接线，定子绕组的抽头排列顺序已对调如右图。,2,）控制电路,Y-,降压起动控制电路,2,）控制电路,SB2 KM,+,KMY,+,KT,+,KMY,KM,+,KM,+,Y,型起动,型运行,KMY,和,KM,的主触点不能同时闭合，否则主电路会发生短路。故电路中用,KMY,和,KM,常闭触点进行电气互锁。,3,）适用场合：,电动机正常工作时定子绕组必须,接，轻载起动。,（,Y,系列鼠笼型异步电动机功率为,4.0kW,以上者均为,形接法。）,4,）特点：,起动转矩小，仅为额定值的,1/3,；转矩特性差（起动转矩下降为原来的,l,3,）。,注意：起动的时间取决与负载的大小。,2,、定子串电阻的降压起动控制线路原理：起动时三相定子绕组串接电阻,R,，降低定子绕组电压，以减小起动电流。起动结束应将电阻短接。,3.,自耦变压器（补偿器）补偿起动,3.,自耦变压器（补偿器）补偿起动,降压原理,：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。,主电路,：起动时，,KM1,主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，,KM2,主触点闭合，电动机接三相交流电源，,KM1,主触点断开，自耦变压器被切除。,讨论：,KM2,与,KM1,的控制要求；,KM1,主触点,的容量。,控制电路：,起动过程分析,按动,SB2,KM1,线圈通电自锁,电动机,M,自耦补偿起动；,KT,线圈通电延时,-KA,线圈通电自锁,KM1,、,KT,线圈断电,-KM2,线圈通电,电动机,M,全压运行。,4.,延边三角形降压启动,延边三角形降压起动控制电路,延边三角形降压起动控制电路,主电路分析,KM1,、,KM3,使接点,1,、,2,、,3,接三相电源，,67,、,48,、,5 9,对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。,KM1,、,KM2,使接点,16,、,24,、,35,接在一起，构成,连接，用于全压运行。,2.3.3,软启动器及其应用,1,、软启动器的工作原理,原理示意图,(2),、转矩控制及启动电流限制启动方式,1,T,n,U,I,t,I,U,T,n,O,(3),、电压提升脉冲启动方式,n,U,I,t,U,I,n,2.2.3,绕线式异步电动机的起动控制,1.,转子电路串电阻起动控制,绕线式异步电动机转子结构示意图,按时间原则控制的转子电路串电阻减压起动控制电路,、电流原则控制转子串电阻分级起动,主电路：,R1,R3,转子外串电阻,；,KA1,KA3,转子电流检测用电流继电器（欠流复位型）；,KM1,KM3,转子电阻的旁路接触器。,控制电路分析,按动起动按钮,SB2KM4,线圈通电自锁,中间继电器,KA4,线圈通电、转子串全电阻起动。,转速,n,，,电流,I,过流继电器,KA1,复位,KM1,线圈通电,切除转子电阻,R1,、,I,；,随着转速,n,，,电流,I,过流继电器,KA2,复位,KM2,线圈通电,切除转子电阻,R2,、,I,；,转速,n,，,电流,I,过流继电器,K,3,复位,KM3,线圈通电,切除,R3,，,转速,n,上升直到电动机起动过程结束。,2.,转子电路串频敏变阻器起动,X,f,2,Rf,2,R,b,R,X,转子电路串频敏变阻器起动控制电路,2.3,三相异步电动机正反转控制线路,正反转实现的方法,：改变电源相序（两根火线对调）。,2.2.1,、正反转基本控制电路：,主电路,：,KM1,主触点接通正相序电源,M,正转。,KM2,主触点接通反相序电源,M,反转。,控制电路,：,SB1,控制正转，,SB2,控制反转，,SB3,用于停止控制。,KM,的常闭触点用于互锁控制，,即使,在接触器故障情况下，,也,可以保证不发生主电路短路现象,。,2.3.1,、按钮联锁功能,图,2.2.3,的电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。,图,2.2.4,使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。,2.3.2,、,行程开关控制的电动机正反转控制线路,工作台,移动机构示意,在工作台的移动机构和固定部件上分别装置的行程开关和档铁（压动行程开关用），当移行机构运动到某一固定位置时，压动行程开关，取代人手接动按钮的功能，实现自动循环控制。,右图,SQ1,用于正转控制，,SQ2,用于反转控制，,SQ3,、,SQ4,的常闭触点用于极限位置的保护。,停机制动类型：,2.4,三相笼型异步电动机电气制动控制,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,9,3,电动机制动控制线路,9,3,1,机械制动,利用机械装置使电动机断电后立即停转。,电磁抱闸的基本结构如图,9,6,所示，它的主要工作部分是电磁铁和闸瓦制动器。,图,9,6,电磁抱闸结构示意图,电磁抱闸的控制电路,电磁抱闸的控制电路如图,9,7,所示。,电磁线圈由,380V,交流供电,.,按下,起动按钮,SB2,，,接触器,KM,线圈,通电，其自锁触头和主触头闭合，,电动机,M,得电。同时，抱闸电磁,线圈通电，电磁铁产生磁场力吸,合衔铁，带动制动杠杆动作，推,动闸瓦松开闸轮，电动机起动运,转。停车时，按下停车按钮,SB1,KM,线圈断电，电动机绕组和电,磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔,铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧,抱住闸轮，电动机立即停止转动。,图,9,7,电动机的电磁抱闸制动控制线路,断电电磁抱闸制动控制线路,2.4.1,电磁机械制动控制线路,1.,电磁抱闸制动控制线路,2.4.1,电磁机械制动控制线路,通电电磁抱闸制动控制线路,2.,电磁离合器制动线路,2.4.2,、能耗制动,原理：,制动时，切除定子绕组三相电源的同时接通直流电源，产生静止磁场，使惯性转动的转子在静止磁场的作用下产生制动转矩。,特点：,能耗小，需直流电源，设备费用高。,（,制动准确度较高，制动转矩平滑，但制动力较弱，制动转矩与转速成比例减小）,适用场合：,要求平稳制动，停位准确。（如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等）。,按时间原则控制：,基本电路,1.,单向能耗制动控制,按速度原则控制,基本电路,制动电阻的接线方法,:,2.4.1,、反接制动控制,原理：,要求：,对称接法,不对称接法,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,、反接制动,原理：,改变电动机任意两相电源相序以产生制动转矩。,特点：,设备简单，制动力矩较大，冲击强烈，准确度不高,。,适用场合：,要求制动迅速，制动不频繁（如各种机床的主轴制动）。,基本电路,基本电路,基本电路,2,.,5,三相异步电动机,调速控制线路,在电气控制线路中，对于鼠笼式交流电动机其转速公式为,n = 60,f,(1-,s,)/,P,因此调速的方法有：,a.,改变极对数,p,变极调速；,b.,改变转差率,S,串级调速；,c.,改变频率,f,变频调速。,下面介绍鼠笼式交流电动机变极调速及绕线型电动机在转子中分级串电阻调速,。,基本电路,基本电路,基本电路,1,变频器,VF0,全貌,操作板,警告标签,显示部位,频率设定钮,SET,设定键,模式键,运行键,停止键,上升键,下隆键,2.6,异步电动机的其他基本控制电路,2.6.1,点动与长动控制,2.2.3,、点动控制线路,2.6.2,多地点与多条件控制,2.6.3,、顺序控制,控制电路的顺序控制：,a,）,KM1,的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。,b,）,单独用一个,KM1,的辅助常开触点作顺序控制触点。,c,）,M1,M2,的顺序起动、,M2,M1,的顺序停止控制。,顺序停止控制分析：,KM2,线圈断电，,SB1,常闭点并联的,KM2,辅助常开触点断开后，,SB1,才能起停止控制作用，所以，停止顺序为,M2,M1,。,（,b,）,2.6.4,自动循环控制线路,2.6.5,联锁控制,两台电动机连锁控制电路,工作台进给联锁控制电路,四、顺序控制电路：,多台电动机需要按一定顺序动作，才能保证整个工作过程的准确性。如,X62W,型万能铣床上要求主轴电动机起动后，进给电动才能起动；平面磨床要求砂轮电动机起动后，冷却泵电动机才能起动等。, 缺点,:,需要按两次起动按钮，增加了劳动强度；,起动电动机的时间差由操作者控制，精度较差。 ,五、时间控制电路,2.3,三相笼型异步电动机的降压起动和制动控制,起动时星形联接，起动完成后，将电动机接成三角形，使电动机正常运转,练习题,一、判断题,1,、交流接触器通电后如果铁心吸合受阻，将导致线圈烧毁。（ ）,2,、熔断器的保护特性是反时限的。（ ）,3,、热继电器的额定电流就是其触点的额定电流。（ ）,4,、在本质上，中间继电器不属于电压继电器。（ ）,5,、三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。（ ）,6,、交流电动机的控制线路必须采用交流操作。（ ）,7,、低压断路器具有失压保护的功能。（ ）,8,、万能转换开关本身有各种保护。（ ）,9,、固态继电器是一种无触点的继电器。（ ）,10,、接触器不具有失压保护的功能。（ ）,11,、在电气控制线路中，应将所有电器的联锁触点接在线圈的右端。（ ）,12,、在控制线路中，如果两个动合触点并联连接，则它们是与逻辑关系。（ ）,二、选择题,1,、由于电弧的存在，将导致（ ）。,（,A,）电路分断时间加长。 （,B,）电路分断时间缩短。,（,C,）电路分断时间不变。 （,D,）分断能力提高。,2,、,CJ20160,型交流接触器在,380V,时的额定电流为（ ）,（,A,）,160A,（,B,）,20A,（,C,）,100A,（,D,）,80A,3,、断电延时型时间继电器，它的动合触点为（ ）,（,A,）延时闭合的动合触点。 （,B,）瞬动动合触点。,（,C,）瞬时闭合延时断开的动合触点。 （,D,）延时闭合瞬时断开的动合触点。,4,、在星,三角降压起动控制线路中起动电流是正常工作电流的（ ）。,（,A,）,1/3,（,B,）,3,（,C,）,2/ 3,（,D,）,1,3,5,、甲乙两个接触器，欲实现互锁控制，则应（ ）,（,A,）在甲接触器的线圈电路中串入乙接触器的动断触点,（,B,）在甲接触器的线圈电路中串入乙接触器的动断触点,（,C,）在两接触器的线圈电路中互串对方的动断触点,（,D,）在两接触器的线圈电路中互串对方的动合触点,6,、同一电器的各个部件在图中可以不画在一起的图是（ ）,（,A,）电气原理图 （,B,）电器布置图,（,C,）电气安装接线图 （,D,）电气系统图,9,、 现有两个交流接触器，他们的型号相同，额定电压相同，则在电气控制线路中其线圈应该（ ）,（,A,）串联连接 （,B,）并联连接 （,C,）既可串联也可并联连接,10,、为了减小接触电阻，下列说法中不正确的是（ ）,（,A,）在静铁心的端面上嵌有短路环,（,B,）加一个触点弹簧,（,C,）触点接触面保持清洁,（,D,）在触点上镶一块纯银块,