电工电子技术基础第七章.ppt

第一节 三相交流电动机基本控制电路,本章小结,第二节生产机械控制电路,第七章三相异步电动机基本控制电路,一、三相异步电动机之间起动控制电路,二、三相异步电动机降压起动控制电路,第一节三相交流电动机基本控制电路,三、三相异步电动机调速控制电路,为了使电动机能够按照设备的要求运转，需要对电动机进行控制。传统的电动机控制系统主要由各种低压电器组成，称为继电器-接触器控制系统。图示为一个最简单的三相电动机控制电路。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（1）“电器”是指可以根据控制指令，自动或手动接通和断开电路，实现对用电设备或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备如各种开关、继电器、接触器、熔断器。,（2）“低压电器”是指工作电压在交流 1 200 V 或直流 1 500 V 以下的电器。,分类：,本节将结合电器的型号、功能和使用方法来介绍电动机的控制电路。,根据其动作原理的不同,根据其功能的不同,第一节三相交流电动机基本控制电路,一、三相异步电动机之间起动控制电路,（一）三相异步电动机的起动,1起动：是指电动机通电后转速从零开始逐渐加速到正常运转的过程。,2起动过程：,（1）异步电动机起动瞬间，定子绕组接通电源，转子未转动起来，此刻 n=0，s=1。,（2）转子绕组感应出很大的电流，定子绕组的起动电流也可达到额定电流的 5 7 倍。因为转子功率因数却最低，起动转矩并不大。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（3）起动的主要问题是：,起动电流大而起动转矩并不大。,（4）异步电动机起动的基本要求是：,在保证足够的起动转矩的前提下尽量减小起动电流，并尽可能采取简单易行的起动方法。,3直接起动：把电动机直接接到电网上进行起动。,要求：电动机的容量不超过供电变压器容量的 20%30%，电动机起动所造成的电网电压降控制在许可范围以内。一般 20 kW 以下的电动机允许直接启动。,第一节三相交流电动机基本控制电路,4降压起动：在起动时采用各种方法先降低电动机定子绕组的电压，减小起动电流，待电动机升速后再加上额定电压运行。,主要问题是造成起动转矩的减小，所以应考虑保证有足够的起动转矩。,（二）用刀开关控制电动机单向起动的电路,1图用刀开关控制三相异步电动机直接起动电路电气原理图。,第一节三相交流电动机基本控制电路,2工作原理：,合上电源开关 QS 三相异步电动机通电 电动机起动；断开 QS 电动机断电停转。,（1）电气原理图的构成和读图方法。电气原理图主要反映电气设备和线路的工作原理，读图时应注意：,电气原理图分主电路、控制电路和辅助电路。,电器的元（部）件是按其功能画在一起的。,主电路画在左侧；控制电路和其他辅助电路画在右侧，且电路按动作顺序和信号流程自左至右排列。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（三）用接触器控制电动机单向起动的电路,图中各电器应是未通电时的状态，二进制逻辑元件应是置零的状态，机械开关应是循环开始前的状态。即按电路的“常态”画出。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（2）工作原理和操作过程如下：,合上电源开关 QS；,起动：,停机：,第一节三相交流电动机基本控制电路,自锁（或自保护）：,电路中，接触 KM 的辅助动合触点与起动按钮 SB2 并联，当松开 SB2 后，KM 的电磁线圈仍能依靠其辅助动合触点保持通电，使电动机能连续运行。,自锁触点：KM 的辅助动合触点。,“点动”控制：,按下 SB2 时电动机运行，一旦松手电动机即停转。,第一节三相交流电动机基本控制电路,保护功能：,a短路保护 由熔断器 FU1、FU2 分别对主电路和控制电路实行短路保护。,b过载保护 由热继电器 FR 实现。,c施压保护或零压 每次都必须按下起动按钮 SB2，电动机才能起动运行。,d欠压保护 如果电源电压过低（如降至额定电压的 85%以下），则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器会在复位弹簧的作用下释放，切断电动机电源。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（1）三对主触点串联在电动机的主电路中，合闸后，主触点闭合，电动机通电起动运行。,（2）扳动手柄于“分”的位置（或按下“分”的按钮），主触点在复位弹簧的拉力作用下断开，切断电动机电源。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（四）用空气断路器控制电动机单向起动的电路,（五）三相异步电动机的正反转控制电路,1正反转控制：将电动机电路三根电源线的其中两根对调，图示为使用两个交流接触器控制电动机正反转的电路。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（1）电路分析：,接触器 KM1 和 KM2 的主触点使三相电源的其中两相调换，KM1 和 KM2分别控制电动机的正、反转，SB2 和 SB3 分别为正反转控制按钮，SB1 为停机按钮。,第一节三相交流电动机基本控制电路,存在的问题：,按下 SB2 电动机正转后，如需要电动机反转，若未按 SB1 而直接按 SB3，则将使 KM1 和 KM2 同时接通，造成电动机主电路两相电源短路。其中一个之后就要设法保证另一个不能接通。,解决办法：,“互锁”（或联锁）控制。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（2）图示意为互锁控制电路。,电路中采取的方法是：将 KM1、KM2 的辅助动断触点分别串联在对方线圈的支路之中。其中一个接触器通电后，另一个接触器不能再通电。两个实现互锁控制的动断触点称为“互锁触点”。,存在问题,但控制电路在起动电动机运行后，若改变电动机的转向，必须先按下SB1，操作不方便。如果互锁触点损坏而无法断开，同样可能会造成 KM1 和 KM2 同时通电。,第一节三相交流电动机基本控制电路,解决办法,图示的电路串入了正、反转起动按钮 SB2、SB3 的各一对动断触点，起双重保险作用，因此称为“双重联锁”控制电路。可实现电动机的直接正反转，但应注意不要使电动机的反转过于频繁（特别是大容量的电动机）。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（六）行程位置控制电路,1主要是行程开关：实现行程位置控制电器。,2外形和符号，如图。,第一节三相交流电动机基本控制电路,3原理：,靠机械的运动部件撞击其推杆或滚轮，使内部的触点动作，从而对控制电路发出位置控制的信号。,4分类：,5行程开关因经常受机械撞击而容易损坏，常用于干簧管继电器或电子接近开关代替。,常用的型号 LX19、LX21、LX23、JLXK1 等系列。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（一）三相笼型异步电动机降压起动控制电路,二、三相异步电动机降压起动控制电路,1串电阻（电抗）降压起动控制电路,降压起动方法有：串电阻（电抗）降压起动、星-三角降压起动和自耦变压器降压起动。,第一节三相交流电动机基本控制电路,串电阻降压起动控制电路如图所示。,起动时，电动机定子绕组先串入三相电阻（或电抗）降压。,升速后，用刀开关将电阻短接，使电动机全压运行。,适用于容量较小的电动机。,第一节三相交流电动机基本控制电路,2星-三角降压起动控制电路,（1）起动原理,星-三角降压起动不需要附加设备，且没有串电阻的能量损耗。适用于空载或轻载起动的电动机。,三相异步电动机在正常运行时定子绕组为三角形接法，在起动时将定子绕组接成星形，则定子相电压仅为额定电压的，因此起动电流和起动转矩均降至全压起动时的1/3。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（2）星-三角降压起动自动控制电路,控制电路组成：3 个交流接触器、1 个热继电器、2 3 个按钮开关和 1 个时间继电器组成，如图所示。,第一节三相交流电动机基本控制电路,该电路已有定型产品。,时间继电器：也称延时继电器，图示电路使用了时间继电器 KT 作电动机起动延时控制。,第一节三相交流电动机基本控制电路,时间继电器分类：,有空气式、电动式、电子式，其外形如图所示。,符号：,第一节三相交流电动机基本控制电路,应用,注意：适当调节时间继电器延时时间，如过短，会使电动机未升到额定转速就加上全压，达不到降压起动的目的；如过长，会造成电动机长时间星形联结运行，易过载。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（一）三相异步电动机的调速,1机械设备在运行时要求能根据需要调节转速。,2调节的方法：,机械调速,三、三相异步电动机调速控制电路,电气调速,采用电气调色方法具有调速精度高、平滑性好、以及扩音监护机械传动系统等优点。,第一节三相交流电动机基本控制电路,3异步电动机的转差率公式，可知异步电动机的转速为,调速方法如下三种,改变异步电动机定子绕组磁极对数 p 的变极调速。,改变异步电动机转差率 s 的调速。,改变电源频率 f1 的变频调速。,第一节三相交流电动机基本控制电路,（二）变极调速控制电路,1基本原理,电源频率恒定，异步电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比。改变异步电动机旋转磁场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。,第一节三相交流电动机基本控制电路,2变极调速是有极调速，只能由二至四种同步转速，调速范围有限。,例如：图示一台双速电动机的控制电路，电动机的定子绕组有两种接法：,三角形联结时：,p=2，n1=1 500 r/min，低速运行。,星形联结时：,p=1，n1=3 000 r/min，高速运行。,第一节三相交流电动机基本控制电路,第一节三相交流电动机基本控制电路,一、生产机械设备电器控制电路图的读图方法,知识拓展生产机械控制电路,二、CA6140 型普通车床的电气控制电路,三、Z535 型立式钻床的电气控制电路,（2）阅读主电路，了解电力拖动系统由几台拖动电动机组成，各用什么电器进行控制。,1电器控制电路图读图的基本方法,（1）了解设备的基本结构、运行情况、工艺要求、操作方法以及设备对电力拖动的要求，电气控制和保护的具体要求，对设备总体有一个总体了解，为阅读电气图做好准备。,一、生产机械设备电器控制电路图的读图方法,知识拓展生产机械控制电路,（3）看控制电路，分析各个控制环节的工作原理和工作过程。,（6）再看电气原理图的其他辅助电路，如检测、信号指示、照明电路等。,（4）根据电气的控制和保护要求，分析各环节之间的联系、工作程序、和联锁关系。“化整为零看电路，积零为整看全部。”,（5）统观整个电路，看有哪些保护环节。,知识拓展生产机械控制电路,1CA6140 型车床外形和结构,二、CA6140 型普通车床的电气控制电路,知识拓展生产机械控制电路,2三台电动机拖动,电气控制电路,知识拓展生产机械控制电路,（1）M1 为主轴电动机，拖动车床的主轴旋转，并通过进给电动机实现车床的进给运动。,（2）M2 为冷却泵电动机，拖动冷却泵在切割过程中为刀具和工件提供冷却液。,（3）M3 为刀架快速移动电动机。,知识拓展生产机械控制电路,3主电路,（3）冷却泵电动机 M2 和刀架快速移动电动机 M3 分别由熔断器 FU1、FU2 实现短路保护。,（1）电源采用三相 380 V交流电源，由漏电保护断路器 QF引入，总熔断器 FU 由用户提供。,（2）主轴电动机 M1 的短路保护由 QF 的电磁脱扣器来实现。,（4）三台电动机均直接起动，单向运转，分别由交流接触器 KM1、KM2、KM3 控制运行。,（5）M1 和 M2 分别由热继电器 FR1、FR2 实现过载保护，M3 由于是短时工作制，所以不设过载保护。,知识拓展生产机械控制电路,4控制电路,（1）主轴电动机控制：按下 SB1，KM1 接通并自锁，M1起动运行；停机时，按下 SB2，KM1 断电，M1 停止转动；按下 SB2 自行锁住，右旋复位。,TC 提供 110 V 电源，由 FU3 作短路保护。电气控制盘装在床身左下部后方的壁龛内，电源开关锁 SA2 和冷却泵开关SA1 均安装在床头挂轮保护罩的前侧面。开机前用钥匙右旋SA2，合上 QF 接通电源，即可操作了。,知识拓展生产机械控制电路,（2）冷却泵控制电路：通过开关 SA1 操纵，由 KM2 控制。M1 运行后 M2 才能起动，M1 停止 M2 也停止。,TC 提供电源，EL 为 24 V 车床照明灯，FU5 做其短路保护；HL 为 6 V 电源指示灯 FU4 做其短路保护。,（3）刀架快速移动电动机的控制：通过 SB3 控制开关，由十字形手柄控制刀架快速移动的方向。,5照明与信号指示电路,知识拓展生产机械控制电路,6电气保护环节,SQ1挂轮箱安全行程开关，当箱罩被打开后 SQ1 断开，使主轴电动机停止。,行程开关 SQ1、SQ2 组成断电保护环节。,SQ2电气箱安全行程开关，当 SA2 左旋锁上或电气控制盘的壁龛门被打开，SQ2 闭合，使 QF 自动断开，即使出现误合，QF 也可在 0.1 s 内再次自动跳闸。,知识拓展生产机械控制电路,Z535 型钻床属于立式钻床，外形和结构如图。,三、Z535 型立式钻床的电气控制电路,知识拓展生产机械控制电路,电气控制图如图。,知识拓展生产机械控制电路,M1主轴电动机。,1主电路,三相电源由 QS1 引入，FU1 作电路的短路保护。,KM1、KM2热继电器，分别 M1 的控制整反转。,FR作过载保护。,M2冷却泵电动，QS2 控制其运行。,FQ2作 M2 及控制、照明电路的短路保护。,知识拓展生产机械控制电路,2控制电路,由操纵手柄压动三个微动开关 SQ1、SQ2、SQ3 来控制KM1、KM2，实现 M1 的正反转控制：,（1）手柄置于中间位置时，SQ1 的动合触点（1-3）断开，M1停机。,知识拓展生产机械控制电路,（2）M1正转控制：手柄置于向下位置压动 SQ1 与SQ2 SQ1 与 SQ2 的动合触点（1-3）、（3-5）闭合 KM1通电 M1 正转。手柄松开，SQ2 的动合触点（3-5）断开，但 KM1 由妻子所触点（15-5）经 SQ3 的动断触点（3-5）支路自锁而保持通道。,知识拓展生产机械控制电路,（3）M1 反转控制：手柄置于向上位置则压动 SQ1 与 SQ3 SQ1 与 SQ3 的动合触点（1-3）、（3-11）闭合 KM2 通电 M1反转。松开手柄 Sq3 的动合触点（3-11)断开时，KM2由自锁触点（9-11）经 SQ2 的动断触点（3-9）支路保持通电。,知识拓展生产机械控制电路,（4）自动进给控制：预先调节好自动进给的速度和进给深度，按照正转控制的方法将操纵手柄向下压 M1正转完成攻丝加工后，装在刻度盘上的撞块碰撞凸轮，通过杠杆作用而压住SQ3SQ3 的动断触点（3-15）断开使 KM1 断电，而 SQ3 的动合触点（3-11）闭合 KM2 通电，M1 反转 使丝锥推出工件。,知识拓展生产机械控制电路,（5）继续加工，将手柄再向下压 SQ2 动作 SQ2的动断触点（3-9）断开而动合触点（3-5）闭合 KM2 断电而 KM1 通电 M1 由反转转为正转。,照明变压器 TC 为钻床照明灯 EL 提供电源，SA 为照明灯开关，FU3 作短路保护。,3照明电路,知识拓展生产机械控制电路,1三相异步电动机起动方法分为直接起动和降压起动。常用的起动方法有定子绕组串电阻（电抗）降压起动和星三角降压起动，常用的调速方法有变极、变频和变压调速。,本章小结,2生产机械设备电器控制电路图的读图方法,（1）了解设备的基本结构、运行情况、工艺要求、操作方法以及设备对电力拖动的要求，电气控制和保护的具体要求。,（2）了解主电路。,（3）分析控制电路。,（4）化整为零看电路，积零为整看全部。,（5）查看保护环节。,（6）再看其他辅助电路。,本章小结,