基本工业电气系统.ppt

,基本工业电气系统,孙立坤(机电一体化专业实训楼216),绪 论,课程概述学习课程的要求,课程的主要内容：（1）电器元件的识别（第1章）（2）电气系统图的读识（第1、2章）（3）基本控制环节的原理分析与应用（第2、3章）（4）简单继电接触控制系统的设计应用（第2、4章）,第一篇 电气控制技术,时间继电器,熔断器,热继电器,接触器,刀开关,低压断路器,第一篇 电气控制技术,第1章常用低压电器元件,一、基本概念、电器、低压电器(定义3)、低压电器的分类(3),二、各种常用低压电器介绍,功能,元件符号,工作原理,使用与参数,第一篇 电气控制技术,二、各种常用低压电器介绍,（一）低压配电电器、功能、常用的元件（）、元件符号、工作原理,元件符号,低压断路器,熔断器,刀开关,刀开关：用于配电设备作隔离电源用，有时也用于小容量不频繁起动停止的电动机直接起动控制用。,闸刀开关,封闭式负荷开关,（入线在上，出线在下）,闸刀开关,封闭式负荷开关,正确,错误,错误,返回,低压断路器：又称自动空气断路器或称自动空气开关。是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器,低压断路器（自动空气开关）内部结构,主触点接线,低压断路器的工作原理,低压断路器的主要技术参数,额定电压 断路器长期工作时的允许电压。额定电流 脱扣器允许长期通过的电流。如果电路中通过的电流大于额定电流一定数量时，脱扣器动作，断开主触点。壳架等级额定电流 壳架中能安装的最大脱扣器的额定电流。通断能力 能够接通和分断短路电流的能力。保护特性 断路器动作时间与动作电流的函数曲线。,返回,熔断器：一种用于过载与短路保护的电器。熔断器是线路中人为设置的“薄弱环节”，要求它能承受额定电流，而当短路发生的瞬间，则要求其充分显示出薄弱性来，首先熔断，从而保护电器设备的安全。,按结构分有：半封闭瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式和有填料封闭管式熔断器。,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,有填料封闭管式熔断器,熔断器的分类：,螺旋式熔断器结构示意图1-瓷帽 2-金属螺管 3-指示器 4-熔管 5-瓷套 6-下接线端 7-上接线端 8-瓷座,RL6、RL7螺旋式 熔 断器结构示意图：,熔断器的主要技术参数,额定电压 熔断器长期工作时能够正常工作的电压。额定电流 熔断器长期工作时允许通过的最大电流。熔断器一般是起保护作用的，负载正常工作时，电流是基本不变的，熔断器的熔体要根据负载的额定电流进行选择，只有选择合适的熔体，才能起到保护电路的作用。极限分断能力 熔断器在规定的额定电压下能够分断的最大电流值。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体的额定电流无关。,返回,第一篇 电气控制技术,二、各种常用低压电器介绍,（二）低压控制电器、功能(P7)、常用的元件（接触器、热继电器、中间继电器、时间继电器、速度继电器）、元件符号、工作原理,电磁式低压电器,电磁式结构基本工作原理,结构:电磁机构、触头系统、灭弧,工作原理：当线圈得电时，铁芯线圈产生电磁吸力，将铁芯吸合，带动触头运动；当线圈断电时，吸力消失，依靠弹簧作用力，带动触头运动，控制电路通断。,电磁机构：线圈、铁心、衔铁组成。,触头的接触形式：,c-面接触,a-点接触,b-线接触,（4）高温游离,（1）强电场放射,（2）撞击电离,（3）热电子发射,电弧的产生,灭弧方法,（1）拉长电弧，从而降低电场强度；,（2）用电磁力使电弧在冷却介质中运动，降低弧柱周围的温度；,（3）将电弧挤入绝缘壁组成的窄缝中以冷却电弧；,（4）将电弧分成许多串联的短弧，增加维持电弧所需的临极电压降,（电动力吹弧）,（磁吹灭弧）,（栅片灭弧）,（窄缝灭弧）,、接触器的结构及工作原理,1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈 6-铁心 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧,一、接触器,2、接触器的符号,3、接触器的主要技术参数,接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率），额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功率，使用类别等。,常用的交流接触器有CJ20、CJX2、CJ12和CJ10、CJ0等系列，直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22和CZ10、CZ2等系列。,4、常用典型交流接触器简介,空气电磁式交流接触器,典型产品有：CJ20、CJ21、CJ26、CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB、STF系列交流接触器等。,CJ20系列型号含义：,B系列型号含义：,切换电容器接触器,真空交流接触器,专用于低压无功补偿设备中投入或切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因素。,常用产品有：CJ16、CJ19、CJ41、CJX2A、LC1-D、6C系列等。,以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关管内。适用于条件恶劣的危险环境中。,常用的真空交流接触器有：CKJ和EVS系列,直流接触器,应用于直流电力线路中，供远距离接通与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制，以及CD系列电磁操作机构合闸线圈或频繁接通和断开电磁铁、电磁阀、离合器和电磁线圈等。,常用直流接触器有：CZ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。,CZ18系列接触器型号含义：,5、接触器的选用,1接触器极数和电流种类的确定,2根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。,3根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。,6接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。,4根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。,5接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。,返回,二、热继电器,热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护,1、电气控制对热继电器性能的要求,热继电器保护特性与电动机过载特性的配合-电动机的过载特性 2-热继电器的保护特性,应具有合理可靠的保护特性,具有一定的温度补偿,具有手动复位与自动复位功能,热继电器动作电流可以方便地调节,2、双金属片热继电器的结构及工作原理,双金属片式热继电器结构原理图1-主双金属片 2-电阻丝 3-导板 4-补偿双金属片 5-螺钉 6-推杆7-静触头 8-动触头 9-复位按钮 10-调节凸轮 11-弹簧,具有断相保护的热继电器,电动机三角形联结时U相断线时的电流分析,差动式断相保护机构及工作原理a)通电前 b)三相正常电流 c)三相均匀过载 d)W相断路1-上导板 2-下导板 3-杠杆 4-顶头 5-补偿双金属片 6-主双金属片,3、热继电器的符号,4、热继电器典型产品及主要技术参数,常用的热继电器有：JR20、JRS1、JR36、JR21、3UA5、3UA6、LR1-D、T系列等,JR20系列型号含义:,5、热继电器的选用,1）热继电器有三种安装方式，应按实际安装情况选择其安装型式。,2）原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。,3）在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。,4）对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器,5）当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。,三、中间继电器,中间继电器实质上是一种电磁继电器，它的触点数量较多，容量较大，起到中间扩展（触点数量和容量）作用。,2、中间继电器的符号,3、常用典型电磁式继电器简介,直流电磁式通用继电器常用的有JT3、JT9、JT10、JT18等系列,电磁式中间继电器常用的有JZ7、JDZ2、JZ14 等系列,3电磁式交、直流电流继电器常用的有JL3、JL14、JL15等系列,4继电器返回系数的调节,5、电磁式继电器的选用,1使用类别的选用,2额定工作电流与额定工作电压的选用,3工作制的选用,四、时间继电器,继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。,分类：空气式、电动式、晶体管式及直流电磁式,延时方式：通电延时和断电延时两种。,a-通电延时型 b-断电延时型1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧 8-弱弹簧9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、16-微动开关 15-杠杆,1、时间继电器的结构及工作原理,2、时间继电器的符号,五、速度继电器,速度继电器是根据电磁感应原理制成的，它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联，用以接受转速信号。,1、速度继电器的结构和工作原理,速度继电器结构原理图1-调节螺钉 2-反力弹簧 3-常闭触头 4-动触头 5-常开触头6-返回杠杆 7-杠杆 8-定子导条 9-定子 10-转轴 11-转子,转轴与电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触头复位。一般速度继电器的动作转速为120r/min，触头的复位转速在100r/min以下，转速在30003600r/min以下能可靠工作。,速度继电器的工作原理,2、速度继电器的符号,交流电机,熔断器,交流接触器,热继电器,空气开关,二、各种常用低压电器介绍,（三）低压主令电器、功能（P24）、常用的元件（控制按钮、万能转换开关、组合开关、行程开关、接近开关）、元件符号、工作原理,一、控制按钮,控制按钮是一种接通或分断小电流电路的主令电器，其结构简单应用广泛。触头允许通过的电流较小一般不超过5A，主要用在低压控制电路中手动发出控制信号。,1-按钮 2-复位弹簧 3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头,控制按钮由按钮帽，复位弹簧，桥式动、静触头和外壳等组成。一般为复合式即同时具有常开、常闭触头。按下时常闭触头先断开，然后常干)f触头闭合。去掉外力后在复恢弹簧的作用下，常开触头断开，常闭秒久头复位,1、控制按钮的结构和原理,2、控制按钮的符号,二、行程开关,行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。,1、直动式行程开关,2、滚轮旋转式行程开关,3、微动开关,行程开关的符号,三、接近开关,应用于限位，检测，计数，测速，液面控制，自动保护等，可连接计算机，可编程序控制器等作传感头,、接近开关的结构框图,、接近开关的电路结构,、接近开关的符号,3、接近开关特点与分类,常用的接近开关有电涡流式（俗称电感接近开关，以下仅以电感接近开关称呼之）、电容式、磁性干簧开关、霍尔式、光电式、微波式、超声波式等。,接近开关与被测物不接触、不会产生机械磨损和疲劳损伤、工作寿命长、响应快、无触点、无火花、无噪声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安装、调整方便；缺点是 触点容量较小、输出短路时易烧毁。,1.动作（检测）距离:动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。2.设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定动作距离的0.8倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。3.复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，它略大于动作距离。4.回差值:动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。,4、接近开关的术语解释,5、接近开关的安装方式,齐平式安装,非齐平式安装,接近开关的安装方式：分齐平式和非齐平式。齐平式（又称埋入型）的接近开关表面可与被安装的金属物件形成同一表面，不易被碰坏，但灵敏度较低；非齐平式（非埋入安装型）的接近开关则需要把感应头露出一定高度，否则将降低灵敏度。,6、输出形式（14）,负载,负载,输出形式（58）,负载,负载,负载,四、万能转换开关,万能转换开关是具有更多操作位置和触点、能够换接多个电路的一种手动控制电器。由于它能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故有“万能”转换开关之称。,万能转换开关主要用作电气控制电路的换接。,LW6系列万能转换开关结构示意图,SA,五、组合开关,组合开关由若干动触片及静触片，它们分别装于数层绝缘体内，动触片装在附有手柄的转轴上，随转轴旋转而变更其通断位置,通用开关的符号,二、各种常用低压电器介绍,（四）低压保护电器、功能（P30）、常用的元件（电压继电器、电流继电器）、元件符号、工作原理,电压继电器是反映电压变化的控制电器。连接时线圈与负载并联，以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。,分类：过电压、欠电压、零电压继电器,1、电压继电器,1过电压继电器 在电路中用于过电压保护动作电压（105%120%）UN,2欠电压继电器 在电路中用于欠电压保护直流动作电压（30%50%）UN 放（7%20%）UN交流动作电压（60%85%）UN 放（10%35%）UN,3零电压继电器 在电路中用于失电压保护,电压继电器的符号,2、电流继电器,1过电流继电器：交流过电流继电器的吸合电流I0=（1.13.5）IN，直流过电流继电器的吸合电流I0=（0.753）IN。过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触头来切断电路，故过电流继电器无释放电流值。（正常工作时，继电器衔铁处于释放状态）,电流继电器是根据电流变化而动作的电器。连接时串联在电路中，其线圈匝数少而导线粗。,分类：过电流继电器、欠电流继电器,电气产品中只有直流欠电流继电器而无交流欠电流继电器，直流欠电流继电器的吸合电流与释放电流调节范围I0=（0.30.65）IN和Ir=（0.10.2）IN。,2欠电流继电器：当负载电流降低至继电器释放电流时，衔铁释放，带动触头动作。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。（正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作）,电流继电器的符号,二、各种常用低压电器介绍,（五）低压执行电器、功能（P31）、常用的元件（电磁阀、电磁离合）、元件符号、工作原理,图1-42 电磁阀,、电磁阀,电磁阀是用电磁铁推动滑阀移动来控制介质（气体、液体）的方向、流量、速度等参数的工业装置,分类：单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀,电磁阀职能符号,图形文字符号,电磁阀的符号,电磁离合的工作原理,主动轴与旋转动力源联结，主动轴转动后，主动摩擦片随同旋转。当线圈通电后，产生磁场，将摩擦片吸向铁心，衔铁也被吸住，紧紧压住各摩擦片。于是依靠主动摩擦片与从动摩擦片之间的摩擦力，使从动齿轮随主动轴转动，实现转矩的传递。线圈断电后，由于弹簧垫圈的作用，使摩擦片恢复自由状态，从动齿轮停止旋转,、电磁离合,电磁离合器又称电磁联轴节。它是利用表面磨擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩的执行电器,电磁离合的符号,电磁离合器的采用，使电动机避免了频繁起动和停止，可以始终处于运转状态时，负载迅速的频繁起停控制.,第2章 电气控制电路基本环节,电气控制系统实现的方法 继电-接触器逻辑控制、可编程逻辑控制、计算机控制,电气控制系统：对各类电动机或执行电器的起动、停止、正反转、调速和制动等运行方式进行控制，以满足生产加工工艺要求，实现生产过程自动化的控制系统；由电气设备和各种电器元件按照一定的控制要求联接而成。,电气控制系统图:为了表达设备的电气控制系统组成结构、设计意图，方便分析系统工作原理及安装、调试和检修控制系统等技术要求，采用统一的工程语言（图形符号和文字符号）根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制的。,常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与安装接线图。,电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。,（一）绘制电气原理图的原则：,1图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。,2电气原理图的组成 电气原理图由主电路、控制电路和辅助电路组成。,3电源线的画法,4原理图中电气元件的画法,5电气原理图中电气触头的画法,6原理图的布局,7线路连接点、交叉点的绘制,8原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。,（二）关于电气原理图图面区域的划分,为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，常在图纸上分区。用阿拉伯数字编号。,（三）继电器、接触器触头位置的索引,电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。,（四）电气图中技术数据的标注,电气图中各电气元器件和型号，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。,电气控制系统图中的图形符号包含符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号，必须按照国家标准绘制：符号尺寸大小、示出的符号方位、附加补充说明标记；电气控制系统图中文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号，应按电气名词术语国家标准中规定的英文术语缩写而成，基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母，可补充国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。电气控制系统图中电路各接点具有特定标记：三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记。电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标记电动机绕组首端分别用U、V、W标记，尾端分别用U、V、W标记。双绕组的中点则用U、V、W标记。在垂直绘制的电路中，标号顺序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。,电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在图的不同的部位上。电器位置图是用来详细表明电气设备、元器件的实际安装位置 以电器元件整体形式放置在图的同一部分。,电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适于研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等各方面得到广泛的应用,电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。,电器元件的布置应注意以下几方面：,1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。,2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。,3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。,4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。,5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。,安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。,安装接线图的绘制原则是：,1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。,2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。,3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。,4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。,5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。,2.1 电气控制系统图,1、什么是电气控制系统图？,2、简述电气控制系统图绘制中图形符号、文字符号 及标记的绘制要求？,3、使用电气原理图目的？,4、电气原理图中电器元件如何布局？,5、电器位置图与安装接线图的绘制原则是什么？,6、电气原理图与电器位置图的主要区别是什么？,7、请分析下图是什么图？请说明出图中各 组成电器元件？,三相异步电动机控制电路（正反转）,三相异步电动机正反转控制电路（原理图）,电气原理图的布局：,按便于阅读原则安排。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。同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）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KM1、KM2文字符号区别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（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；按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出）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90o，但文字符号不可倒置,电气控制电路基本控制规律,电气控制设备种类繁多，功能各异，但就其控制原理、基本线路、设计基础而言都是类似的，由继电器-接触器所组成的电气控制电路，其基本控制规律有：1、自锁与互锁的控制 2、点动与连续运转的控制 3、多地联锁控制 4、顺序控制 5、自动往复的控制,一、自锁与互锁的控制,自锁与互锁的控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。,自锁点：,互锁点：保护,二、点动与连续运转的控制,三、多地联锁控制,四、顺序控制,分析顺序起动与停止的控制电路,时间继电器控制的顺序起动电路,五、自动往复循环控制,1、分析下列对M1电机的控制电路的工作过程 并画出其主电路,练习：,2、请根据要求设计三台鼠笼式电动机 M1，M2，M3 的控制电路试绘出控制线路。,A、按照一定顺序起动，即 M1 起动后 M2 才可起动，M2 起动后,M3 才可起动。,B、起动后可能独立停车，即 M1、M2、M3 可任意停车。,分析控制电路工作过程,3、,4、用组合开关控制一个0.25KW的电机正反转运行,6、设计一个小车运行的电路图，动作如下：1）小车由原位开始前进，到终端后自动停止；2）在终端停留2min后自动返回原位停止；3）要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或再次起动。,5、设计一个控制电路，三台笼型感应电动机起动时M1先起动，经10s后M2自行起动，运行30s后M1停止并同时使M3自行起动，在运行30s后电动机全部停止,7、设计两台电机能同时启动和同时停止，并能分别启动和分别停止的电控系统。,分析工作过程:,找错:,分析工作过程:,1、分析控制要求，确定输入输出2、设计系统主电路（画出主电路图）3、设计控制电路（1）选择主要的控制环节并进行组合（2）统计触点数，简化设计线路（3）完善电路，设计电路保护4、描述电路工作过程，说明控制功能5、电器元件的选择、实现与调试运行,电气原理图经验设计方法的一般步骤:,首先正确连接电器线圈。,第二要合理安排电器元件及触头的位置。,第三要减少触点的用量,第四要减少电器元件的通电时间,第五要注意避免出现寄生电路。,存在寄生电路的控制电路,设计要求：某控制机床需要两台电动机拖动，电动机型号均为Y132M6，4KW，9.4A，接。该机床可以两地控制，其中一台电动机M1需拖动生产机械做往返运动，另一台电动机M2拖动生产机械旋转，要求M1启动3min后 M2才可以启动，而且逆序停止。并且要求要过载、短路、失压欠压保护。,1功能分析：两地控制、正反转控制、顺序控制、逆序停止。保护：还要求有过载、短路、失压欠压保护 无调速、制动和指示电路，属于基本控制电路组合。2主电路设计 M1正反转控制，选择接触器控制的正反转控制电路 顺序控制要求在控制电路中实现；主电路的短路保护由熔断器FU1来实现；过载保护分别由热继电器FR1、FR2实现；失压和欠压保护由接触器KM1、KM2、KM3来实现,短路保护,M1正反转,M1过载保护,M2连续运转,M2过载保护,主电路图,3.控制电路,1）电动机M1采用双重联锁正反转控制2）顺序控制采用延时时间继电器控制3）逆序停止采用停止按钮并接KM3常开辅助触头实施控制,双重联锁正反转,过载保护,短路保护,顺序控制,逆序停止,完整电路图,4控制电路的工作过程分析:SB2/3KM1/KM2线圈得电主触点闭合M1电机起动 M1电机连续工作辅助触点动作自锁互锁KT线圈得电延时时间到KM3线圈得电主触点闭合 M2 电机起动辅助触点动作自锁M2 电机连续工作SB 停停5电器元件的选择与调试 根据电动机型号Y132M6，4KW，9.4A，接”，选择电器元件；低压动力电路额定电压：380V。需选择控制电路的电器元件：低压断路器、熔断器、接触器、热继电器、按钮、时间继电器和连接导线。,按着安装工艺对所设计的电路进行安装，安装好以后通电试车检查是否能完全完成设计工艺要求，如果有不妥之处，立即修改，修改后再进行试车，直至达到要求为止,断路器的选择1）确定断路器的种类：初步确定选用DZ5一20型低压断路器。2）确定热脱扣器额定电流：电动机的额定电流9.4A，查电工手册选择热脱扣器的额定电流为15A，相应的电流整定范围为1015A。3）校验电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流：电磁脱扣器瞬时脱扣整定电流IZ=1015=150A，KIst=1.779.4=111.86A，满足IZKIst，符合要求。4）确定低压断路器的型号规格：根据以上分析计算，应选用DZ5一20/330型低压断路器。,熔断器的选择1）熔断器类型：选择RL1-60型熔断器；2）主电路熔体的选择：多台电动机的短路保护：IRN 1.52.5INmax+IN IRN23.532.9A，取30A，选用RL1-60/30熔断器三个；3）控制电路熔体的选择：控制电路电流较小，可选5A熔体，即选择RL1-60/5熔断器二个,接触器的选择 选CJX系列交流接触器，主触头电流20A，线圈电压380V。热继电器的选择 电动机额定电流9.4A，查电工手册热继电器技术数据，选额定电流为20A的热继电器，整定电流取11A，调节范围为6.8911A，由于电动机采用接，所以选带断相保护的热继电器。选型号为JR16B-20/3 D的热继电器。,按钮的选择M1的控制按钮选择红、绿、黑三色的三联按钮 M2的控制按钮选择黑、红双色两联按钮。时间继电器的选择 本任务要求延时3min，故选用通电延时的晶体管时间继电器。导线的选择 主电路通过的额定电流为9.4A，所以应选1.5mm2 铜芯硬塑导线，控制电路可选0.75 mm2铜芯软塑导线。,第三节 三相异步电动机的起动控制,一、异步电动机的起动控制,1、电动机起动的基本要求:A、起动转矩负载转矩 B、起动电流越小越好 C、起动平滑 D、结构简单、操作方便 E、起动过程功率损耗小,2、电动机起动的主要方法：直接起动、降压起动,B、没有独立变压器供电的，可根据式(1)判断，若不等式成立，则可直接起动，否则应降压起动。,（1）,IST:电机全压起动电流(A),IN:电机额定电流(A),PN:电机额定功率(KW),PS:电源容量(KVA),3、电动机起动方法的判断选择,A、有独立变压器供电的，电动机频繁起动则功率小于变压器容量的20%；电动机不频繁起动则功率小于变压器容量的30%。,C、一般容量小于10KW的常采用直接起动,4、直接起动的方法：A、采用开关直接起动控制线路采用闸刀开关、转换开关或铁壳开关控制电动机直接起动和停止的控制线路如图所示。,开关直接起动控制线路,B、采用接触器直接起动控制线路对于容量稍大或起动频繁的电动机，接通与断开电路应采用接触器。下图所示是采用接触器直接起动电动机的线路。,1、定子串电阻（或电抗器）降压起动电动机起动时在三相定子电路中串入电阻，使电动机定子绕组电压降低，限制了起动电流，待电动机转速上升到一定值时，将电阻切除，使电动机在额定电压下稳定运行。下图所示是定子串电阻降压起动控制线路，图中主电路由KM1、KM2两组接触器主触点构成串电阻接线和短接电阻接线。,5、异步电动机降压起动的方法:1、定子绕组电路串电阻电抗器降压起动 2、联接降压起动（延边三角形降压起动）3、使用自耦变压器降压起动 4、转子绕组电路串电阻降压起动,异步电动机降压起动的目的：限制起动电流，通过起动设备使定子绕组承受的电压小于额定电压，减小起动电流，待电动机转速达到某一数值时，再使定子绕组承受额定电压，使电动机在额定电压下稳定工作,定子串电阻降压起动控制线路,这种起动方式不受电动机接线方式的限制，设备简单，常用于中、小型设备，也用于限制机床点动调整时的起动电流。但是，串电阻降压起动时，一般允许起动电流为额定电流的23倍，加在定子绕组上的电压为全电压的1/2，起动转矩为额定转矩的1/4，起动转矩小。因此，串电阻降压起动仅适用于对起动转矩要求不高的生产机械上。另外，由于存在起动电阻，将使控制柜体积增大，电能损耗大。对于大容量电动机，往往采用串接电抗器来实现降压起动。,2、星形-三角形(-)降压起动额定运行为三角形接法且容量较大的电动机可以采用星形-三角形降压起动，即电动机起动时，定子绕组按星形连接，每相绕组的电压降低，起动电流为三角形接法时起动电流的1/3，在起动即将结束时再换接成三角形。图所示是星形-三角形降压起动控制线路。,即,可见，Y-D降压起动时，起动电流和起动转矩都降为直接起动时的1/3。Y-D降压起动操作方便，起动设备简单，应用较为广泛。但它仅适用于正常运行时定子绕组作三角形连接的电动机，因此一般用途的小型感应电动机，当容量大于4 kW时，定子绕组都采用三角形连接。由于起动转矩为直接起动时的1/3，因而这种起动方法多用于空载或轻载起动。,星形-三角形降压起动控制线路,3、延边三角形降压起动延边三角形降压起动是一种既不增加起动设备，又能适当增加起动转矩的一种降压起动方法，它适用于定子绕组特别设计的异步电动机，这种电动机的定子绕组共有9个出线端，如下图所示。电动机定子绕组作延边三角形接线时，每相绕组承受的电压比三角形接法时低，又比星形接法高，介于二者之间。这样既可实现降压起动，又可提高起动转矩。实际应用中可根据起动电流和起动转矩的要求，选用不同的抽头比，但电动机定子绕组制成后抽头就不能随意变动。,原始状态 起动时 正常运转,延边三角形降压起动控制线路如下图所示。起动时，按下起动按钮SB2后，KM1及KM3通电且自锁，把电动机定子绕组接成延边三角形起动，同时KT通电延时，经过一段延时后，KT动作使KM3断电，电动机接成三角形正常运转。,4、自耦变压器降压起动自耦变压器按星形接线，起动时将电动机定子绕组接到自耦变压器二次侧。电动机定子绕组得到的电压即为自耦变压器的二次电压，改变自耦变压器抽头的位置可以获得不同的起动电压。在实际应用中，自耦变压器一般有65%、85%等抽头。当起动即将结束时将自耦变压器切除，额定电压（即自耦变压器的一次电压）直接加到电动机定子绕组上，电动机全压正常运行。,下图所示是自耦变压器降压起动控制线路。图中接触器KM1主触点闭合时，将自耦变压器接入，电动机定子绕组经自耦变压器供电实现降压起动。当时间继电器KT延时时间到时，起动过程结束，KM1线圈断电，而KM2线圈得电，其主触点闭合，将自耦变压器切除，电动机全压运行。,自耦变压器降压起动控制线路,三相绕线式异步电动机的起动控制,转子绕组串电阻降压起动 转子回路串电阻起动控制是在三相转子绕组中分别串接几级电阻，并按星形方式接线。起动前，起动电阻全部接入电路限流；起动过程中，随转速升高，起动电流下降，起动电阻逐级短接；至起动完成时，全部电阻短接，电动机全压运行。,绕线式异步电动机转子串电阻起动控制可以采用时间继电器控制，也可以采用电流继电器控制。如图所示是时间继电器控制的起动线路。图中转子回路中的三组起动电阻由接触器KM2、KM3、KM4在时间继电器KT1、KT2、KT3的控制下顺序被短接，正常工作时，只有KM1和KM4两个接触器的主触点闭合。,时间继电器控制的起动线路,下图所示是由电动机转子电流大小的变化来控制电阻短接的起动控制线路，这种依据电流实现自动切换的控制方式叫做电流控制原则。图中转子绕组中除串接起动电阻外，还串接有电流继电器KA2、KA3、KA4的线圈。三个电流继电器的吸合电流都一样，但是释放电流不同，KA2释放电流最大，KA3次之，KA4最小。刚起动时，起动电流很大，电流继电器全部吸合，因此全部起动电阻接入。随着电动机转速升高，电流变小，电流继电器根据释放电流的大小等级依次释放，使接触器线圈依次得电，主触点闭合，逐级短接电阻，直到全部电阻都被短接，电动机起动完毕，进入正常运行。,电流继电器控制的起动线路,转子绕组串频敏变阻器起动频敏变阻器的结构类似于只有原绕组没有副绕组的三相变压器，绕组通常接成Y形，其铁心是由3050mm厚的铸铁片或钢板叠成。因此，频敏变阻器实际上是一个铁损很大的三相电抗器。它的阻值随着流过绕组的电流频率的变化而变化，电流频率越高，阻抗值越高。转子回路串接频敏变阻器刚起动时，转子电流频率最高，变阻器的阻抗值最大，限制了电动机的起动电流。随着电动机转速升高，转子电流频率逐渐降低，变阻器的阻抗也逐渐减少，正常转速时，其阻抗值接近于零。所以，频敏变阻器相当于无级变化的变阻器，控制线路如图所示。,转子串频敏变阻器起动线路,星形三角形减压起动控制,星形三角形减压起动控制,星形三角形减压起动控制,星形三角形减压起动控制,延边三角形减压起动控制,自耦变压器减压起动控制,三相绕线型异步电动机的起动控制,电机起动控制习题：（1）一台电机额定功率为20KW，起动电流与额定电流之比为6.5，若供电变压的容量为560KVA，有照明负载，问可否直接起动？若可以，同样条件下功率多大的电机不允许直接起动？（2）一台电机额定功率为40KW，额定转速为1465r/min，起动电流与额定电流之比为5.5，起动转矩与额定转矩之比为1.6，运行条件要求启动转矩必须大于额定转矩的倍，电网允许起动电流不得大于额定电流的3.5倍，试问选用何种起动方法？（3）请设计一个用两个交流接触器完成的星形-三角形减压起动控制电路,第四节 三相异步电动机的制动控制,一、制动控制的分类：机械制动和电气制动。,机械制动：采用机械装置产生机械力来强迫电动机迅速停车,电气制动：电动机产生的电磁转矩方向与电动机旋转方向相 反使电动机迅速停车,二、各种制动控制的说明：,机械制动常用的机械制动装置有电磁抱闸和电磁离合器两种，它们的制动原理基本相同。机械制动又分为断电制动和通电制动。1、电磁抱闸断电制动 图示是电磁抱闸的外形图，电磁抱闸主要由电磁铁和闸瓦制动器组成。当电磁抱闸线圈通电时，衔铁吸合动作，克服弹簧力推动杠杆，使闸瓦松开闸轮，电动机能正常运转。反之，当电磁抱闸线圈断电时，衔铁与铁心分离，在弹簧的作用下，闸瓦与闸轮紧紧抱住，电动机被迅速制动而停转。,电磁抱闸的外形结构图,电磁抱闸断电制动的控制线路。图中YA为电磁抱闸电磁铁的线圈。按下SB2，KM线圈通电吸合，YA得电，闸瓦松开闸轮，电动机起动。按下停止按钮SB1，KM断电释放，电动机和YA同时断电，电磁抱闸在弹簧作用下，使闸瓦与闸轮紧紧抱住，电动机被迅速制动而停转。,反接制动原理 电动机三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。反接制动特点 A 电动机转速降到接近零时必须切除电源，否则电动机仍有反向力矩可能会反向旋转，造成事故 B 制动迅速，但制动冲击大，能量消耗也大。故常用于不经常起动和制动的大容量电动机。,电气制动,1、电动机单向反接制动控制,2、电动机可逆运行反接制动控制,能耗制动原理 运转的电动机脱离三相交流电源的同时，给 定子绕组加一直流电源，以产生一个静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用，产生反向电磁力矩而制动 能耗制动特点 A 制动力矩大小与转速有关，转速越高，制动力矩越大，随转速的降低制动力矩也下降，转速为零时，制动