低压电器控制系统维护-继电器部分.ppt

,第二章 继电-接触器控制电路基本环节 采用按钮、各种开关、继电器、接触器等有触点元件组成的电路对电动机实现控制的方式称为继电-接触器控制。实际中，不同的控制要求所用的控制电器种类、数量各不相同，控制电路的复杂程度也不同，但都可看成是由一些简单的、典型的、常用的控制电路（控制电路基本环节）的不同组合而成。第一节 电气图 用于描述电路组成、所用电气元件的种类、数量、安装、调试及电路工作原理等所绘制的图电气图。一、电气图的图形符号、文字符号、接线端子标记及项目代号（一）、图形符号 国家标准GB4728.1GB4728.13.参看附录表及相关手册。（二）、文字符号 为在图上或其他技术文件中表示电器元件、部件、组件，除了采用相应的图形符号外，还必须用一些其他符号和代号，以区别其名称、功能、状态、特征、相互关系、安装位置等，这些符号就是文字符号和项目代号。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。1、基本文字符号 包括单字母和双字母符号。单字母用拉丁字母（其中“I”、”O”易与“1”、“0”混淆及“J”未使用）将各种电器、装置和元件分为23大类。如：C-电容器、F-保护电器、H-信号元件、K-继电器，接触器、L-电感，电抗M-电动机、Q-电力电路的开关、R-电阻器、T-变压器、U-调制器，变换器、X-端子，插头，插座、S-控制电路的开关选择器（按钮、控制开关、限制开关）。,双字母符号：是由上述单字母符号与另一字母组成。组合形式以单字母符号在前，另一符号在后，用以具体表达设备、装置或元件的名称，如：FU-熔断器、FR-热继电器、HL-指示灯，信号灯、EL-照明灯、HR-红色指示灯、QF-断路器、QS-隔离开关、XT-端子板（排）。辅助文字符号 用于表示电气设备、装置和器件及线路的功能、状态和特征，通常用英文单词的前一两个字母组成。如：RD-红色、YE-黄色、AC-交流、DC-直流、PE-保护线、PEN-保护接地与中性线共用。（三）接线端子标记 图中各电器接线端子用字母、数字符号标记。按国家规定，三相交流电源引入线用L1、L2、L3、N、PE标记直流电源的正负极用L+、L-标记，三相电动机的引出线用U、V、W标记，多台电动机时可加数字角码标记。主电路采用字母加数字标记。控制电路中各线号采用纯数字标记，一般按从左向右，由上而下的顺序标记。凡是被线圈、触点等隔开的接线端点都应标以不同的线号。或者说，凡是需要接线的端子都得标以不同的线号，以便实际接线和检修维护的方便。(四)项目代号【项目代号】的含义：、高层代号，前缀符号为“=”，如=M3、位置代号，前缀符号为“+”，如+D123、种类代号，前缀符号为“-”，如-K6、端子代号，前缀符号为“：”，如：14 项目代号在图面中不致混淆的前提下，可以省略。比如：电气原理图中，-KA2表示“编号为2的继电器”，可以简化为KA2。1、项目代号：用以识别图、表图、表格中和设备上的项目种类，并提供项目的层次关系、实际位置等信息的一种特定的代码。,2、项目代号可以将不同的图或其他技术文件上的项目（软件）与实际设备中的该项目（硬件）一一对应和联系在一起。3、项目代号由拉丁字母、阿拉伯数字、特定的前缀符号，按照一定规则组合而成的代码。一个完整的项目代号含有四个代号段：高层代号段，其前缀符号为“=”；种类代号段，前缀符号为“-”；位置代号段，其前缀符号为“+”；端子代号段，其前缀符号为“：”。4、种类代号：用以识别项目种类的代号。有如下三种表示方法、由字母代码和数字组成。-KA 2 种类代号段的前缀符号+项目种类的字母代码+同一项目种类的序号-K 2 M 前缀符号+种类的字母代码+同一项目种类的序号+项目的功能字母代码、用顺序数字（1、2、3、）表示图中的各个项目，同时将这些顺序数字和它所代表的项目排列于图中或另外的说明中，如-1、-2、-3、对不同种类的项目采用不同组别的数字编号。如对电流继电器用11、12、13。如用分开表示法表示的继电器，可在数字后加“”5、高层代号是指系统或设备中任何较高层次（对给予代号的项目而言）项目的代号。如S2系统中的开关Q3，表示为:=S2-Q3，其中=S2为高层代号。6、位置代号指项目在组件、设备、系统或建筑物中的实际位置的代号。位置代号由自行规定的拉丁字母或数字组成。在使用位置代号时，就给出表示该项目位置的示意图。如+204+A+4可写为+204A4，意思为A列柜装在204室第4机柜。,7、端子代号通常不与前三段组合在一起，只与种类代号组合。可采用数字或大写字母，-KM1：1表示接触器KM1的1号端子，一XT：7表示端子板XT的7号端子。8、项目代号的应用：=高层代号段-种类代号段（空隔）+位置代号段 其中高层代号段对于种类代号段是功能隶属关系，位置代号段对于种类代号段来说是位置信息。如=A1-K1+C8S1M4表示A1装置中的继电器K1，位置在C8区间S1列控制柜M4柜中；=A1P2-Q4K2+C1S3M6表示A1装置P2系统中的Q4开关中的继电器K2，位置在C1区间S3列操作柜M6柜中二、电气图 常用的电气图包括系统图、框图、电路图（原理图）、位置图（安装图）和接线图等。(一）系统图或框图 系统图或框图是用符号或带注释的框概略表示系统组成、相互关系 及其主要特征的一种电气图。是在系统或分系统设计初期的产物，它对系统进行了总体的描述，也是后期设计的基础。（二）电路图（电气控制原理图）电路图是用来详细描述实际的电路、设备或成套装置的全部组成（元器件的种类、数量等）和连接关系的一种电气图。电路图的主要用途是：为详细理解电路或设备组成部分的作用原理；为测试或分析故障提供信息；为绘制接线图提供依据。电路图的绘制原则：1）在布局上采用功能布局法。即按功能把电路分成几个组。按因果关系从左到右或从上到下布置。,2）电路中的所有电气元件一律采用国标规定的图形符号绘出，用国标文字符号标记。所有元件均按未受激励或未受外力的自然状态绘制。3）电路图按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。主电路中三相电路导线按相序从上到下或从左到右排列，中性线绘在相线的下方或右方。并用L1、L2、L3、N标记。电路可水平布置或垂直布置。当水平布置时，相似元件（如线圈）要纵向对齐；垂直布置时相似元件要横向对齐。,第二节 三相笼型感应电动机全压起动控制电路,全压起动是指直接加额定电压起动.这种起动方式具有使用设备简单,运行维护方便.但因其起动电流可达到额定电流的4到7倍数值.会对电网造成冲击,可能会影响在同一电网下的其他设备的正常工作.一般小容量的电动机才允许直接起动.一、单向旋转控制电路（一）开关控制电路 图2-4 适用于小容量电动机的不频繁起动控制。,2-5 电动机单向运转控制电路,（二）接触器控制电路 图中Q为电源开关；FU1、FU2分别为主电路和控制电路的熔断器，担负主、辅电路的短路护；KM为接触器，用于实现电动机的起停控制；KR（FR）为热继电器，担负电动机的过载保护；SB1、SB2分别为起停按钮；M为三相笼型电动机。过程分析：1、起动控制；合上Q，按下起动按钮SB2，其常开触点闭合，使KM线圈通电吸合，KM的主触点闭合，使电机接通电源起动。同时，与起动按钮并联的KM的辅助常开点闭合，这种利用自己的触点给自身的线圈提供通电的回路称为自锁（自保持）。此触点称为自锁点。2、停止时，按下停止按钮SB1，KM1线圈断电，其主触点断开电动机的电源，自锁点同时断开，电机进入自然停车状态。,电路中保护环节：1、短路保护 2、过载保护 3、欠压与失压保护，以防止当电机失电后电源又重新恢复时在没有人操作的情况下自行起动，造成事故。具有自锁的接触器控制电路就具有这种保护功能。,2-6 电动机点动控制电路,二、点动控制与连续运转控制电路 点动控制就是按下(点住)控制按钮SB时,使KM线圈通电,其主触点闭合,电动机起动运转.松开SB时,电动机断电停转；连续运转是按下起动按钮SB，电动机就起动运转，松开SB时，由于自锁的作用，电动机保持运转状态，直到按下停止按钮，电动机才断电停转。图a是典型的点动控制电路，按住SB电动机得电运转，松开SB时，电动机失电停转。图b是既能实现点动，又能实现连续运转的控制电路。通过选择开关SA的闭合或断开实现两种控制的转换。图C也是一种既能实现点动，又能实现连续运转的控制电路。与图b不同的是增加了一个专用点动按钮，需要点动时，按下SB3，其常开点闭合将KM线圈通电，电动机运转，同时，其常闭点断开，将KM线圈的自锁回路切断，实现了点动控制。,三、可逆旋转控制电路（一）倒顺转换开关可逆旋转控制电路图a是直接用倒顺转换开关实现的可逆旋转控制电路,仅适用于5.5KW以下的电机的控制.图b是用倒顺开关加接触器实现的可逆旋转控制电路,通过对倒顺开关的不带负荷操作,实现电机的换向,由接触器控制电机的起停.,图2-8 按钮控制电动机正反转的电路,（二）按钮控制的可逆旋转控制电路图b和图c中都在KM1、KM2的线圈回路中串入了对方的常闭辅助触点，在一个线圈通电时，因其的常闭点断开，使另一个线圈不能同时通电。（实现了任何时候两个接触器都不会同时通电）这种将两个接触器的常闭点互串入对方的线圈回路的现象称为互锁，对应触点称为互锁触点。加互锁的目的是即便出现误操作，也不会造成电源短路事故。图c中除加了电气互锁（KM1、KM2的常闭点）又增加了机械互锁（SB2、SB3的常闭点）。要改变电机的转向时直接按下对应的起动按钮就可实现，操作更方便，但要注意图c的应用是有条件的。,2-9自动往返电动机可逆旋转控制电路,（三）具有自动往返的可逆旋转控制电路 图中ST1（SQ1）、ST2是起行程控制，而ST3、ST4是起限位保护的。,四、电磁起动器控制电磁起动器是一种成套的用于电动机正反转的控制装置.虚线框内的电路已连接好,用户只需将主电路电源进线、电动机的引出线及控制电源线与控制器的外部端子相连接后，即可进行操作控制。,第三节 三相笼型感应电动机减压起动控制电路 采用全压起动，控制电路简单、维护检修方便。但由于异步机起动电流较大，一般可达4-7倍的额定电流值。这样大的起动电流对正常起动的电动机本身不会产生不良影响，但大的起动电流会对电网造成冲击，尤其是大容量的交流异步电动机，其额定电流本身就较大，起动时更大的电流对电网造成的冲击更大，可能将影响到同一电网下的其他用电设备的正常工作。因此，实际中对大容量电动机的起动需要采用起动措施，如减压起动等。有时为了减少或限制起动时对机械设备的冲击，即便是容量不太大的电动机，也采用减压起动。三相笼型感应电动机减压起动方法有多种，如：定子串电阻或串电抗器减压起动、自耦变压器减压起动、星形三角形（YD）减压起动等。其基本思想是，起动时降低定子绕组的相电压，以达到限制起动电流的目的，当转速升高到接近额定转速时，再将其电压恢复到额定值下运行。一、定子绕组串电阻减压起动控制 电路中用了两个接触器，KM1是起动接触器，KM2是运行接触器。起动时由KM1线圈通电，其主触点闭合，将定子串电阻后与电源接通，实现降压起动。同时，时间继电器通电开始延时，当转速升高到一定值时（即KT延时到），KT的常开点闭合，将KM2线圈通电，KM2的主触点闭合，将起动电阻短接。同时，KM2的辅助常开点闭合自锁，其常闭点断开，将KM1线圈断电，进入运行状态。,KT-时间继电器、SA-自动/手动转换开关R-起动电阻、KM1-起动接触器、KM2-运行接触器,串电阻起动也可换成串电抗，其起动情况相同，但能耗可减小。适用于空载或轻载起动,二、自耦变压器减压起动控制（一）手动控制的自耦变压器减压起动控制器,65%,80%UN,欠压脱扣器线圈,（二）自动控制的自耦减压起动器,中间继电器,限流电阻,电源,起动,运行,问题:若将图中热继电器的发热元件改接在电动机定子出线端与图中所接有何不同?,电流互感器,三个接触器控制的自耦减压起动 SA自动/手动转换开关,问题:1、图中用了电流互感器,如果不用有何差别?2、为什么中间继电器的两对常开点与热继电器的发热元件并联？如果不并有什么不同？,三、星-三角变换的减压起动控制 其控制过程是：正常运行时是三角形接法的笼型电机，起动时，先将其定子绕组接成星形，使其每相绕组所加电压为0.707倍的额定电压，转速接近额定值时，再将其绕组恢复成三角形运行。,电动机三相定子绕组的接法,如下图所示：,三相绕组内部接线,问 题 1：以下接线图分别表示何种接法？,星形接法（Y型）,三角形接法（型）,电动机定子绕组做 星形 连接时，绕组的电压为 220 V。,电动机定子绕组做 三角形 连接时，绕组的电压为 380 V。,该控制电路中将热继电器的发热元件串在相绕组回路中，这样不仅可选容量小的KM1和FR（按额定电流的0.707倍选），且选普通热继电器即可实现断相保护。,N1,N2,U1,U2,若N1/N2=1、U1=380V，则U2=264V若N1/N2=1/2、U1=380V，则U2=290V,KM2、KM1接通时为延边三角形KM2、KM3接通时为三角形接法,起动时，按下SB2KM1、KM2线圈通电，接成延边三角形减压起动。同时，KT通电开始延时，当延时到时，KT将KM1线圈断电，使KM3线圈通电，将定子接成三角形运行。同时用KM3的辅助常闭点把KM1、KT的线圈从电源切除。起动过程中KR不起作用。,第四节 三相绕线转子感应电动机起动控制电路 绕线电机尽管结构比较复杂，但因其有起动转矩大、调速性能好；通过改变转子中的外串电阻既可限制起动电流，又可获得较大的起动转矩等特点，实际中也得到广泛应用。绕线电动机的起动可在其转子绕组中串入电阻或串入频敏变阻器。一、转子绕组串电阻起动控制电路 转子回路中串入电阻一般都接成星形，且分成多段，起动初始将电阻全部串入，随着转速的升高再逐段切除。图2-18、2-19都是绕线电动机转子绕组串电阻起动控制电路，不同的是：切除（或短接）转子外串电阻的原则不同。时间原则是，从起动开始计时，按事先整定的时间段进行分段短接转子外串电阻。直到将外串电阻全部短接进入运行。电流原则是，依据异步电动机在初始起动瞬间电流最大，随着转速的逐步升高，其电流逐渐减小的特点。将电流继电器的线圈直接串在转子回路，并把它们的吸合电流调为相同（数值一样），而释放电流各不相同。开始起动时，电流继电器全部吸合，然后，随着转速的升高（起动电流在减小），电流继电器分段将电阻切除。,转子串电阻起动控制电路一,时间原则是，从起动开始计时，按事先整定的时间段进行分段短接转子外串电阻。直到将外串电阻全部短接进入运行。,转子串电阻起动控制电路二,电流原则是，依据异步电动机在初始起动瞬间电流最大，随着转速的逐步升高，其电流逐渐减小的特点。将电流继电器的线圈直接串在转子回路，并把它们的吸合电流调为相同（数值一样），而释放电流各不相同。开始起动时，电流继电器全部吸合，然后，随着转速的升高（起动电流在减小），电流继电器分段将电阻切除。,绕线电机转子串频敏变阻器起动控制,第五节 三相感应电动机电制动控制电路 一般情况下，在电动机的定子绕组与电源脱离后，电动机就进入自然停车状态。但对某些生产机械，其工艺要求电动机能够迅速停止转动，或准确停在某一位置，也就是要求拖动电动机能快速减速。因此，需要对担负拖动的电机实施制动措施。实际中采用的制动方法有机械制动和电（气）制动。所谓机械制动就是利用外加的机械作用力直接作用于电动机的转轴上，迫使电动机迅速停止的一种方法。电气制动是使电动机工作在制动状态。也就是在电动机的转轴上所加的电磁转矩与转子转向相反，起制动作用。本节只讨论电制动。电制动有：反接制动、直流制动、超同步制动等。一、反接制动控制电路 反接制动就是在电动机要停止运行时，先将运行电源切除，然后再将电动机的定子绕组按与转子实际转向相反的相序接电源，产生制动。使电动机转速迅速下降。当转速接近零时，迅速把电源切除。反接制动具有制动转矩大，制动效果明显。但制动电流大（可达正常起动电流的两倍）；机械冲击力大；反接电源若切除不及时会造成反向起动。,R制动电阻 KS-速度继电器 KM1-运行接触器 KM2-制动接触器,（一）电动机单向运转反接制动控制电路,（二）可逆运行反接制动控制电路 KM1、KM2-正转、反转接触器 KM3-短接反转制动电阻接触器 KA1KA3-中间继电器 KS-速度继电器（KS-1为正转触点 1KS-2为反转触点）R-起动、制动电阻,二、直流制动控制电路（一）按速度原则控制的电动机单向运行直流制动控制电路,（二）按时间原则控制电动机可逆运行直流制动,KM断开瞬间（KM的常闭点还没有闭合时）利用电容器的放电建立磁场，与转子的感应电流相互作用产生制动。KM常闭点闭合后，将定子绕组短接形成短接制动。,反接制动电流中的交流分量产生反接制动转矩，直流分量产生直流制动转矩。故称为双流制动。,第六节 三相感应电动机调速控制电路 三相感应电动机的转速可通过改变电源频率、磁极对数或改变转差率得到调节。改变转差率调速可通过调定子电压、转子电阻或采用串级调速等方法实现。但后两种方法只能用于绕线电机。变频调速是较理想的方法，尤其是当今的变频器的广泛应用，使得实际中需要调速的场合几乎都采用变频调速。只有在只需在一两个转速之间进行切换，或起重机的调速中才使用变极或在转子中串电阻的调速方法。,PD=2PYY,小 结本章从实用的角度介绍了电气图的有关国家标准，着重介绍了三相异步电动机的起动、制动、调速等基本环节的电路构成，对各电路工作过程进行了较详细的分析，这些都是阅读、分析、设计控制电路的基础，因此必须掌握。关于电气图用图形符号和文字符号现有新标准与旧标准的差异，且还在不断的修订和补充当中，必须加强学习，迅速适应与贯彻。对于继电器-接触器控制电路，它们有着共同的本质，这就是继电器和接触器线圈的通电和断电，带动它们触点的闭合与断开，用这些触点又去控制另一些电器的线圈或电动机主电路的通和断，从而实现电动机的起动和停止。所以实际控制电路可能很复杂，但很大部分都是这些动合与动断触点的组合，掌握了这些触点的组合规律，将给分析电路提供一定的方便.,这些触点的组合规律是：1、在控制电路中，当几个条件中有一个条件满足控制要求时，接触器线圈就通电，可以采用将这几个常开按钮或触点并联联接。（逻辑或）2、在控制电路中，当几个条件都同时满足要求时，接触器线圈才通电，可采用将这几个常开按钮或触点串联联接。（逻辑与）3、当第一个接触器线圈通电后，第二个接触器线圈才能通电，则可把第一个接触器的动合（常开）触点串接在第二个接触器线圈回路中。当第一个接触器线圈通电时不允许第二个接触器工作，而第二个接触器线圈通电时不允许第一个接触器工作，这时可用各自接触器的动断（常闭）触点分别串接在对方的线圈回路中，这就是所说的互锁控制。4、连续控制与点动控制区别在于接触器的动合（常开）触点是否并联在起动按钮动合触点的两端。,对电动机的控制有时间原则、速度原则、行程原则和电流原则。采用哪一种应根据生产机械对控制的要求去选择，然后再选择相应的控制电器和控制电路。对于笼型电动机，采用直接起动，方法简单，无需专用的起动设备。但对大容量的笼型电动机，过大的起动电流会对电网造成冲击，影响同一电网下的其它设备正常工作，因此必须采取降压或其它起动措施。至于大容量为多大，有的书中给出了不同的容量值，如7.5KW以上就须采取降压起动，但在实际中，有些企业30KW的笼型电动机直接起动也很普遍。故应据所供电的变压器容量及企业用电的具体情况确定。对于笼型电动机来说，降压起动的方法有定子串电阻或电抗、星形-三角形变换、自耦变压器等每一种方法都有各自的特点，应据具体使用场合选择。为了缩短生产机械的辅助时间，提高生产率，以及使运动部件达到准确停车的目的，要求对电动机进行制动。对笼型电动机常用反接制动、能耗制动等。反接制动的优点是：设备简单，制动迅速，但制动冲击较大，制动能量损耗大，不宜频繁制动，且制动准确率不高。适用于制动要求不高，系统惯性较大，制动不频繁的场合；能耗制动的优点是：制动平稳，制动能量损耗小，但需用直流电源，设备费用高，适用于要求制动平稳的场合。常用的电动机保护有短路、过载、过流、欠压零压及工作联锁保护等，目的是为了保证电动机及控制电路的正常工作与运行。电动机及控制电路的短路保护一般由熔断器或空气开关来实现。电动机的过载保护通常用热继电器来实现。对于短时工作的电动机不需采用过载保护。欠压保护的目的是为防止电动机长期在低电压下工作致使电动机损坏；零电压保护的目的是为防止当电源电压消失后又重新恢复，电动机在无人操作的情况下自行起动，造成人身或设备事故。欠压与零电压保护可由接触器完成，因欠压与零电压时接触器本身释放，自锁触点断开，起到保护作用。,电动机及控制电路的联锁保护，包括多处控制、互锁保护及控制程序的联锁等。这些保护环节均应根据生产机械的要求来选用。对于电动机的调速，变频调速技术现已非常成熟，且市场上变频控制器的种类齐全，价格也能接受，操作也很方便。推荐选用。,