电工基础-电力拖动系统基本控制电路.ppt

电力拖动系统基本控制电路 电力拖动系统基本控制电路 目的 学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机起 停 正反转 多地 多条件控制电路的基本原理 降压起动控制电路 制动控制电路 变极调速 绕线式异步电动机的控制电路 电液控制技术 直流电动机基本控制电路 要求 领会常用控制电路的设计思想 学会分析基础电路的工作原理 熟记起停 正反转 两地控制等电路的电路结构及特点 并要求能够熟练画出这些电路 电力拖动系统基本控制电路 1 1电气控制线路图的绘制及分析1 2全压起动及其主要控制环节1 3三相交流异步机降压起动控制电路1 4三相交流异步机制动控制电路1 5变极调速控制线路1 6绕线式异步电动机的控制电路1 7电液控制技术1 8直流电动机基本控制电路 1 1电气控制线路图的绘制及分析 用以描述电气控制设备电气原理及安装 调试用的工艺性图纸 主要包括电气原理图 电气安装位置图 电气安装接线图和电气安装互连图等 1 1 1电气线路图1 1 2电气原理的读图方法 1 1 1电气线路图 电气线路图 电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理的图纸 分为电气原理图和电气安装接线图 电气原理图的分类 主 强电流通过部分辅 控制 照明 指示电气原理图的绘制规则 主 粗实线辅 细实线电气符号画法 一般垂直放置 也可以逆时针转动90水平放置 图中电器元件的状态为常态 未压动 未通电 1 1 2电气原理的读图方法 1 查线读图法 常用方法 按照由主到辅 由上到下 由左到右的原则分析电气原理图 较复杂图形 通常可以化整为零 将控制电路化成几个独立环节的细节分析 然后 再串为一个整体分析 2 逻辑代数法用逻辑代数描述控制电路的工作关系 1 2全压起动及其主要控制环节 本节主要描述小型电动机的全压起动及其主要控制环节 电动机的启动方法和原理已由电机课程进行过理论研究 有起停控制 正反转控制电路 其它环节等 2 2 1起停控制2 2 2正反转控制电路2 2 3其它环节 1 2 1起停控制 手动控制操作方法 手动合上QS 电动机M工作 手动切断QS 电动机M停止工作 电路保护措施 FU 短路保护电路优点 控制方法简单 经济 实用 电路缺点 保护不完善 操作不方便 自动起停控制 主电路 三相电源经QS FU1 KM的主触点 FR的热元件到电动机三相定子绕组 控制电路 用两个控制按钮 控制接触器KM线图的通 断电 从而控制电动机 M 启动和停止 起动过程分析 合上QS 按动起动按钮SB1 KM线圈通电并自锁 M通电工作 KM自锁触点 是指与SB1并联的常开辅助触点 其作用是当按钮SB1闭合后又断开 KM的通电状态保持不变 称为通电状态的自我锁定 停止按钮SB2 用于切断KM线圈电流并打开自锁电路 使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作 起停控制电路的保护分析 过载保护 热继电器FR用于电动机过载时 其在控制电路的常闭触点打开 接触器KM线圈断电 使电动机M停止工作 排除过载故障后 手动使其复位 控制电路可以重新工作 短路保护 熔断器组FU1用于主电路的短路保护 FU2用于控制电路的短路保护 零压保护 电路失电复上电 不操作起动按钮 KM线圈不会再次自行通电 电动机不会自行起动 KM线圈通电的逻辑表达式 1 2 2正反转控制电路 正反转实现的方法 改变电源相序 两根火线对调 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 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 3 工作台自动循环控制 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 综合 电气原理图中电器元件各部分符号与实际位置无关 可根据原理 将电气符号画在任何需要的电路位置 1 2 3其它环节 1 点动 在长动基础上的点动 用途 适用于电动机短时间调整的操作 按钮操作 SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动 转换开关控制 SA合上 有自锁电路 SB2为长动操作按钮 SA断开 无自锁电路 SB2为点动操作按钮 中间继电器KA控制 按动SB2 KA通电自锁 KM线圈通电 此状态为长动 按动SB3 KM线圈通电 但无自锁电路 为点动操作 2 多地控制 定义 多地控制电路设置多套起 停按钮 分别安装在设备的多个操作位置 故称多地控制 特点 起动按钮的常开触点并联 停止按钮的常闭触点串联 操作 无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动 操作任意一个停止按钮都可以打断自锁电路 使电动机停止运行 3 多条件控制 电路用途 多条件启动控制和多条件停止控制电路 适用于电路的多条件保护 电路特点 按钮或开关的常开触点串联 常闭触点并联 多个条件都满足 动作 后 才可以起动或停止 4 顺序控制 用途 用于实现机械设备依次动作的控制要求 主电路顺序控制 KM2串在KM1触点下 故只有M1工作后M2才有可能工作 4 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 综合 基本电路的结构特点 1 自锁 接触器常开触点与按钮常开触点相并联 2 互锁 两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中 3 点动 无自锁环节 4 多地 按钮的常开触点并联 常闭触点串联 5 多条件 按钮的常开触点串联 常闭触点并联 1 3三相交流异步电动机降压起动控制电路 用途 三相交流异步电动机的降压起动 用于大容量三相交流异步电动机空载和轻载起动时减小起动电流 降压启动控制电路 Y 起动 自耦补偿起动 延边三角形起动控制电路 要求 熟记Y 起动控制电路结构和工作原理 掌握自耦补偿起动和延边三角形降压起动电路工作原理的分析方法 1 3 1Y 降压起动 降压原理 起动时 电动机定子绕组Y连接 运行时 连接 Y 降压起动控制电路 主电路分析 KM1 KM3 Y起动 KM1 KM2 运行 讨论 KM1 KM2 KM3容量关系 Y 降压起动过程分析 按下起动按钮SB2 KM1线圈通电自锁 KM3线圈通电 M作Y接起动 KT线圈通电延时 KM3线圈断电 KM2线圈通电自锁 M作 接行 KT线圈断电复位 1 3 2 自耦补偿起动 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 1 3 3 延边三角形降压起动 原理 绕组连接67 48 59构成延边三角形接法 绕组连接16 24 35为 接法 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 59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 控制电路与Y 起动控制电路相同 不再分析 1 4三相交流异步机制动控制电路 主要内容 机械抱闸制动 能耗制动 反接制动 要求 了解各种制动方法的实现电路 以及能耗制动限流电阻的计算原则 掌握能耗和反接制动电路的原理分析 2 4 1机械制动1 常用方法 电动抱闸制动 电磁离合器制动 多用于断电制动 1 4 1机械制动 2 制动原理 断电电磁抱闸制动方式 电磁抱闸的电磁线圈通电时 电磁力克服弹簧的作用 闸瓦松开 电动机可以运转 电磁离合器制动方式 结构 电磁离合器的电磁线圈通电 动 静摩擦片分离 无制动作用 电磁线圈断电 在弹簧力的作用下动 静摩擦片间产生足够大的摩擦力而制动 3 控制电路分析启动时 接触器KM线圈通电时 其主触点接通电动机定子绕组三相电源的同时 电磁线圈YB通电 抱闸 动摩擦片 松开 电动机转动 停止时 接触器KM线圈断电 电动机M断电 电磁铁线圈YB失电 实现抱闸或电磁制动 1 4 2电气制动 用途 电气制动多用于电动机的快速停车 常用方法有能耗制动和反接制动 1 能耗制动 制动原理制动时 在切除交流电源的同时 给三相定子绕组通入直流电流 限流电阻的计算 电路设计时 根据IZ 1 5 4 IN的原则 选取直流电流电压等级 以及限流电阻的功率和阻值 主电路直流电源的获取方法 交流电源 降压 经整流 半波 全波 桥式 图2 4 3主电路中接触器KM1的主触点闭合时 电动机M作电动工作 接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流 控制电路 按时间原则控制 起动 按动起动按钮SB2 KM1线圈通电自锁 电动机M作电动运行 制动 按动停车按钮SB1 KM1线圈断电复位 KM2线圈通电自锁 电动机M定子绕组切除交流电源 通入直流电源能耗制动 SB1 KT线圈通电延时 KM2线圈断电复位 KT线圈断电复位 2 反接制动 工作原理 反相序电源制动 转速接近零时 切除反相序电源 主电路 KM1电动运行 KM2通入反相序电源 反接制动 限制反接制动电流 控制电路 速度控制原则 起动 接动启动按钮SB2 KM1通电自锁 电动机M通入正相序电源转动 停止 按动停车按钮SB1 KM1线圈断电复位 KM2线圈通电自锁 实现反接制动 转速n接近零时 速度继电器KS常开触点打开 KM2线圈断电 反接制动结束 习题 2 17按速度控制原则设计低压直流供电的能耗制动控制电路 1 5变极调速控制线路 2 5 1双速电机 鼠笼式三相交流异步电动机 双速电机的变极方法U1V1W1端接电源 U2V2W2开路 电动机为 接法 低速 U1V1W1端短接 U2V2W2端接电源为YY接法 高速 注意 变极时 调换相序 以保证变极调速以后 电动机转动方向不变 1 5 1双速电机 2 主电路 KM1主触点构成 接的低速接法 KM2 KM3用于将U1V1W1端短接 并在U V W 端通入三相交流电源 构成YY接的高速接法 3 控制电路图a电路中 按钮SB1实现低速起动和运行 按钮SB2使KM2 KM3线圈通电自锁 用于实现YY变速起动和运行 图b电路在高速运行时 先低速起动 后高速 YY 运行 以减少启动电流 4 双速电机控制电路图B分析 选择开关SA合向高速 时间继电器KT线圈通电延时 KM1线圈通电 电动机M作低速启动 KT延时时间到 KM1线圈断电复位 KM2 KM3线圈通电 电动机M作YY接法高速运行 选择开关SA合向低速 KM1线圈通电 电动机M作低速转动 选择开关SA合向0位时 电动机停止运行 1 5 2三速电机控制 1 变极原理三速电机定子有2套绕组 1套可作为 接法和YY接法的双速绕组 另1套为Y型接法的中速绕组 2 主电路KM1主触点 4个 构成低速连接 其中W1U3接到W1点 KM2主触点构成中速Y连接 此时U3W1断开以避免交流 KM3 KM4主触点构成高建双星形连接 KM3构成Y点 3 控制电路 SB1用于KM1的起停控制 SB2用于KM2的起停控制 SB3用于KM3和KM4的起停控制 1 6绕线式异步电动机控制电路 电路类型 起动 调速 和制动控制电路 电路特点 绕线电机过流能力弱 故需要设置过流保护装置 实现过流 过载 短路保护功能 2 6 1起动控制绕线式异步机常用的起动控制有转子串电阻分级起动和转子串频频变阻器起动 电流原则控制转子串电阻分级起动 控制原则 电流控制型 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SB2 KM4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 时间原则控制转子串电阻分级起动 起动条件 KM1 KM2 KM3均为原态时 方可起动 起动过程 按动SB2 KM4线圈自锁 电动机M串全电阻起动 同时KT1线圈通电延时 KM1线圈通电 切除R1 同时KT 线圈通电延时 KM 线圈通电 切除R 同时KT3线圈通电延时 KM3线圈通电自锁 切除R3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3等线圈依次断电复位 启动过程结束 3 转子串频敏变阻器起动控制电路 频敏变阻器的工作原理 随n f2 转子等效铁耗电阻自动减小 从而达到无级自动切除的目的 主电路 KM1引入电源 转子RF为频敏变阻器等效电阻 KM2用于起动结束后切除频敏变阻器RF 绕线式异步电动机通常采用过流继电器进行保护 本图采用热继电器做过载保护 电动机功率及电流很大 热继电器可经电流互感器接入 为提高保护精度 起动时将热元件FR短接 运行时投入 控制电路起动过程分析 按动SB2 KM1线圈通电自锁 M串RF起动 同时 KT通电延时 时间到 KA线圈通电自锁 KM2线圈通电 KT线圈断电复位 转子切除RF M进入运行状态 1 6 2绕线机的能耗制动 1 二级起动过程分析 SA合向位置3 KM线圈通电 M串全电阻起动 同时 KT线圈通电 为制动作准备 KT1线圈通电延时 KM1线圈通电 切除R1 同时 KT2线圈断电延时 KM2线圈通电 电动机转子切除R2 进入运行状态 2 能耗制动过程分析 能耗过程 停车制动时 将SA扳回0位 KM KM1 KM2线圈均断电 切除电动机交流供电电源 KM线圈断电 KM3线圈通电 KM2线圈通电短接转子电阻 电动机M定子绕组通入直流电流 进行能耗制动 KT线圈断电延时时间到 KM3线圈断电 KM2线圈断电 能耗制动过程结束 3 能耗制动电路保护措施过流继电器KA1 3用于过流时切除交流电源 KA4用于直流能耗制动过流时切除直流制动电源 过电压继电器KV用于过压时切除控制电路和电动机M的供电电源 1 7电液控制技术 重点 液压系统的基础 电液控制的方法难点 液压部件的认识要求 了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要求 会简单设计液压控制电路 1 液压系统基础 控制部件 电磁阀 YV 二位二通液压电磁换向阀 三位五通电磁换向阀 YA 电磁线圈 直流 溢流阀 压力阀 调速阀 节流阀 单向阀 动力部件 液压泵及电动机 执行部件 液压缸 活塞 液压马达 辅助装置 油箱 油管 过滤器 2 液压动力滑台 液压系统工作原理 滑台进给工步图快进 YA1 YA3通电工进 YA1通电停止 YA1维通 溢流阀工作快退 YA2通电 控制电路分析 选择开关SA合向自动工作位置的自动循环过程 按动SB1 KA1线圈通电自锁 YA1 YA3线圈通电 滑台快进 至压下SQ2 KA2线圈通电自锁 YA3线圈断电 滑台工进 压下SQ3 滑台逗留 KT线圈通电延时 KA3线圈通电自锁 YA1 KA2线圈断电 YA2线圈通电 滑台快退 压下SQ1 KA3线圈断电 YA2线圈断电 滑台在原位停止 循环过程结束 手动操作 SB2用于工作台手动退回 SA在手动位置时 SB1用于工作台手动进给 1 8直流电动机基本控制电路 重点 本节介绍直流电动机的继电器基本控制电路 重点讲解并励直流电动机的起动 正反转控制电路 难点 直流电动机过流能力差 电动机的各种保护思想与交流电动机有所不同 要求 会设计及分析直流电动机的简单控制电路 1 起动控制电路2 正 反转控制电路3 并励电动机能耗制动 1 起动控制电路 主电路直流电动机为并励方式 KM1引入直流电源 KM2 KM3分别用于旁路电枢电阻R1和R2 图a控制电路起动过程分析 QS合上状态 按动SB2 KM1线圈通电自锁 电动机串全电阻启动 同时 KT1线圈通电延时 时间到 KM2线圈通电 KT2线圈通电延时 切除电枢电阻R1 KT2延时时间到 KM3通电 切除电枢电阻R2 电动机M电枢全压运行 改进思路 可以在起动结束 KM3线圈通电 电枢全压运行后切除KT1 KT2 KM 等电器的线圈电流 图b控制电路起动过程分析 QS合上状态 启动过程 按动起动按钮SB2 KM1线圈通电自锁 KT1 KT2线圈断电延时 M串全电阻起动 KT1延时时间到 KM2线圈通电 切除电枢R1 KT 延时时间到 KM3线圈通电 切除R2 电动机电枢全压运行 2 正 反转控制电路 电枢电源反接改变转向 正反向起动过程分析 在QS合上状态下 按动正转按钮SB2 KM1线圈通电自锁 M串R1 R2正向起动 KT1 KT2线圈断电延时 KT1延时时间到 KM3线圈通电 切除电枢电阻R1 KT 延时时间到 KM4线圈通电 切除电枢电阻R2 M电枢全压正向运行 反向起动过程 在QS合上状态下 按动反向按钮SB3 KM2线圈通电自锁 电动机M串R1 R2反向起动 KT1 KT2线圈断电延时 KT1延时时间到 KM3线圈通电 切除电枢电阻R1 KT 延时时间到 KM4线圈通电 切除电枢电阻R2 M电枢全压反向运行 3 并励电动机能耗制动 停车 图2 8 3 原理 停车制动时 切除电枢直流电源电压 并用制动电阻R制将电枢电路短接 能耗制动过程分析 在电动状态下 KM1 KM3 KM4线圈通电 按动停车按钮SB1 KM1线圈断电 切除电枢直流电源 KT1 KT2线圈断电 继电器KA3线圈在电枢电势作用下通电 KM2线圈通电 制并在电枢端进行能耗制动 n a 继电器KA3线圈电压过低而复位 KM2线圈断电 切除R制 能耗制动过程结束 图2 2 1手动起 停控制电路 图2 2 2自动起 停控制电路 图2 2 3正 反转控制电路 图2 2 4按钮联锁正 反转控制电路 图2 2 5工作台往复运动示意图 图2 2 6工作台自动循环控制电路 图2 2 7点动控制电路 图2 2 8两地控制电路 图2 2 9多条件控制电路 图2 2 10主电路顺序控制电路 图2 2 11控制电路的顺序控制 图2 3 1定子绕组Y形和 形接线图 图2 3 2Y 起动控制电路 图2 3 3自耦变压器绕组示意图 图2 3 4自耦变压器起动控制电路 图2 3 5延边绕组示意图 图2 3 6延边三角形起动控制电路 图2 4 1电磁抱闸控制电路 图2 4 2电磁离合器的动作原理图 图2 4 3半波整流能耗制动控制电路 图2 4 4单向运行的反接制动控制电路 图2 5 1 YY双速电动机定子绕组接线图 图2 5 24 2极的双速交流异步电动机控制电路 图2 5 3三速电动机定子绕组连接图 图2 5 4三速电动机变极调速控制电路 图2 6 1电流控制三级起动控制电路 图2 6 2时间控制转子串电阻起动电路 图2 6 3转子串频敏变阻器起动控制电路 图2 6 4绕线转子三相交流异步电动机能耗制动控制电路 图2 7 1液压系统常见的图形及文字符号 图2 7 2液压动力滑台的液压系统图 图2 7 3液压动力滑台的自动循环控制图 图2 8 1并励直流电动机二级起动控制线路 图2 8 2改变电枢绕组端电压极性的并励直流电动机正反转控制电路 图2 8 3并励直流电动机能耗制动控制线路