第2章电气线路基本控制环节课件.ppt

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1、天行健，君子以自强不息。周易乾象,第2章 电气线路的基本控制环节,2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,2.2 三相笼型异步电动机全压直接起动和正反转控制,2.3 三相笼型异步电动机的减压起动控制,2.4 三相绕线转子异步电动机起动控制,2.5 三相异步电动机的制动控制,2.6 三相异步电动机的有级调速控制,本章小结,2.7 直流电动机的控制,2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,由电器元件按照一定要求联接而成的。 电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电器元件及其联接关系，图中采用不同的图形符号表示各种电器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号或线路的功能、状况和

2、特征，采用不同的线号或接点编号来表示导线与连接等。,电气控制系统：,2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。,电气控制线路：,电气控制线路：,电气控制线路的作用：,实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。,2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,电气控制线路：,电动机常见的基本控制线路：,点动控制线路,正转控制线路,正反转控制线路,位置控制线路,顺序控制线路,多地控制线路,降压启动控制线路,调速控制线路,制动控制线路,电气控制线路的作用：,2.1 电气控制系统图的类型及有关

3、标准,相关国家标准：,GB/T 47282000电气简图用图形符号GB/T 209392007技术产品及技术文件结构原则 字母代码 按项目用途和任务划分的主类和子类,2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,在该标准中，除按专业规定了各种图形符号外，还规定了符号要素、限定符号和常用的其他符号。文字符号用于电气技术领域中技术文件的编制，也可标注在电气设备装置和元器件上或旁边，表明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征等。,2.1.1 电气控制系统图：一般包含三种类型的图纸,电气原理图电器布置图电气安装接线图,2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,由于计算机的普及，现在的电气控制系统图一般

4、采用计算机绘图，常用的绘图软件有Auto CAD、orCAD、电子图版CAXA、微软的VISIO；三维图Solidwords、Pro/E、UG和mastercam等 。,2.1.2 绘制、识读电气控制系统图的原则,电气控制系统图,电气原理图,电气安装接线图,电气布置图,电器安装图,电气互连图,主电路,控制电路,照明和显示电路,电气控制系统图的结构,某车床电气原理图,某车床布置图,某车床安装接线图,2.1.2 绘制、识读电气控制系统图的原则,绘制原理图的原则：,1.电气原理图,用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图,主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。所有电元件都应采用

5、国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。各个电器元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排，同一电器元件的各个部件可以不画在一起。但文字要相同。,电气原理图中，所有电器的触头都按没有通电和没有受外力作用时的状态绘制。电气原理图中，无论是主电路还是铺助电路都可以垂直布置或水平布置，主电路和控制电路要清晰可辨。控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。电气原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。,绘制原理图的原则：,2.1.2 绘制、识读电气控制系统图的原则,2.电气原理图,主电路接点表示：,三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按

6、U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路一般用不多于3位的阿拉伯数字编号,2.1.2 绘制、识读电气控制系统图的原则,2.电气原理图,原理图区域的划分与索引,符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：,当只有一张图时可简化，如：,对接触器，含义如下：,对继电器，含义如下：,电气接线图：,原则：外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置尽可能 符合电器实际情况。各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电 气原理图为准，并保持一致。不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接， 必须经接线端子

7、板进行。互连图中的电气互连关系用 线束表示，连接导线应注明导线规格（数量、截面 积），一般不表示实际走线途径。对于控制装置的外部连接线应在图上或用接线表表示 清楚，并注明电源的引入点。,表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据,2.2 三相异步电动机全压启动和正反转控制,2.2.1 单向全压直接起动控制电路,1手动控制,开启式负荷开关控制,自动空气开关控制,控制方式简单,特点:,电气原理图：,第二节 三相异步电动机全压启动控制,1手动控制,开启式负荷开关控制,自动空气开关控制,特点:,电气原理图：,应用:,控制三相电风扇和砂轮机,2.2.1 单向全压直接起动控

8、制,2. 点动控制,工作原理：,启动：按下起动按钮SB接触器KM线圈得电KM主触头闭合电动机M启动运行。停止：松开按钮SB接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。,电气原理图：,2.2.1 单向全压直接起动控制,2. 点动控制,应用：,常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速 移动的电机控制,保护环节：,短路保护,控制电路短路保护,主电路短路保护,工作原理：,电气原理图：,2.2.1 单向全压直接起动控制,2. 点动控制,2.2.1 单向全压直接起动控制,（a） （b） （c） （d）,电气原理图,3. 接触器自锁控制,自锁触点,热继电器热元件,热继电器常闭触点,KM,L1,L3,L2,FU

9、1,KM,QS,SB2,FU2,KM,M,3,FR,SB1,2.2.1 单向全压直接起动控制,工作原理,电气原理图,3. 接触器自锁控制,工作原理,保护环节,短路保护 ：FU1、FU2,2.2.1 单向全压直接起动控制,短路保护 ：FU1、FU2,过载保护 ：FR,3. 接触器自锁控制,工作原理,保护环节,电气原理图,2.2.1 单向全压直接起动控制,短路保护 ：FU1、FU2,3. 接触器自锁控制,工作原理,保护环节,欠压、失压保护 ：KM,电气原理图,过载保护 ：FR,2.2.1 单向全压直接起动控制,主电路实现顺序控制,4 顺序控制,控制电路实现顺序控制,要求几台电动机的启动或停止按一定

10、的先后顺序来完成的控制方式,顺序启动同时停止控制,顺序启动逆序停止控制,2.2.1 单向全压直接起动控制,顺序启动同时停止控制,特点:,电气原理图：,控制电路,顺序控制,顺序启动逆序停止控制,电气原理图：,特点:,主电路,控制电路,多地控制,特点：,工作原理：,在两地或多地控制同一台电动机的控制方式启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联,2.2.1 单向全压直接起动控制,三地控制,2.2.3 正反转控制电路,电路形式:,电动机原理：,改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向,倒顺开关控制的正反转 按钮、接触器控制的正反转位置控制,1.倒顺开关控制正反转控制电路,5.5KW以下的电动

11、机电路直接控制电动机正反转,特点:,电气原理图：,应用:,主电路,控制电路,用倒顺开关实现电源调相,倒顺开关,2.按钮控制正停反控制电路,主电路：,KM2,控制电路：,正转按钮,反转按钮,工作原理：,缺点：,基本控制电路,控制电路：,工作原理：,接触器联锁控制,联锁,接触器联锁,按钮联锁,2.按钮控制正停反控制电路,接触器联锁正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,接触器联锁控制,联锁,接触器联锁,按钮联锁,2.按钮控制正停反控制电路,控制电路：,工作原理：,优点：,接触器联锁控制,联锁,接触器联锁,按钮联锁,工作安全可靠,缺点：,操作不便,2.按钮控制正停反控制电路,2.按钮控制正反停控制电

12、路,控制电路：,工作原理：,优点：,按钮联锁控制,操作方便,缺点：,易产生故障,控制电路：,工作原理：,优点：,接触器、按钮双重联锁控制,安全可靠，操作方便,2.按钮控制正反停控制电路,2.2.4 位置开关自动往复行程控制电路,有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。,工作台自动往返控制,2.3 三相笼型异步电动机的降压启动控制,降压启动的方法,定子绕组串电阻（电抗）启动,自耦变压器降压启动,Y降压启动,延边三角形降压启动,降压启动的实质：,启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态

13、。,2.3.1 定子绕组串电阻（电抗）启动控制,1.定子串电阻降压自动启动控制线路,电气原理图,工作原理,2.3.2 星形三角形降压启动控制,指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。,时间继电器控制Y降压起动二个接触器控制,2.3.2 星形三角形降压启动控制,电气原理图,工作原理,时间继电器控制Y降压起动三个接触器控制,2.3.2 星形三角形降压启动控制,电气原理图,工作原理,Y降压启动控制,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,2.3.3 自耦变压器降压启动控制,

14、电气原理图,2 启动补偿器实现的自耦变压器降压启动,2.3.3 自耦变压器降压启动控制,电气原理图,2.4 三相绕线式异步电动机启动控制,绕线异步电动机的优点：,可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小启动电流、增大启动转矩及平滑调速之目的。,绕线异步电动机降压启动原理：,起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。 起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。,2.时间原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,电气原理图：,问题：1、当启动结束后，时间继电器

15、是否保持吸合？2、KM1线圈支路中串联KM2KM3KM4的作用？,3.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,主电路,KM1,KM2,KM3,KM4,KA,控制电路,电气原理图：,三个欠电流继电器的线圈串接在转子回路中，电流继电器的吸合电流一样，但释放电流不同，KA1的释放电流最大，KA2其次，KA3最小。,3.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,工作原理：,电动机启动时转子电流最大，KA1、KA2、KA3都吸合，其常闭触头都打开，KM2、KM3、KM4主触头处于断开状态，全部启动电阻均串接在转子绕组中。 电动机转速逐渐升高，转子电流逐渐减小，当电流减小至KA1的释放电流时，K

16、A1首先释放，其常闭触头复位，使接触器KM1得电主触头闭合，切除第一级电阻R1。 R1被切除后，转子电流重新增大，电动机转速继续升高，转子电流又减小，当减小至KA2的释放电流时，KA2释放，KA2的常闭触头复位，KM2线圈得电主触头闭合，第二级电阻R2被切除，同理，切除第三级电阻，全部电阻被切除，电动机启动完毕，进入正常运行状态。,频敏变阻器,2.4.2 转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,铁心损耗很大的三相电抗器，由铸铁板或钢板叠成的三柱式铁心，在每个铁心上装有一个线圈，线圈的一端与转子绕组相连，另一端作星形连接。频敏变阻器的等效阻抗值与频率有关，电动机刚启动时，转速较低，转子电流的频率较高，

17、相当于在转子回路中串接一个阻抗很大的电抗器，随着转速的升高，转子频率逐渐降低，其等效阻抗自动减小，实现了平滑无级启动。,转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,主电路,控制电路,停机制动类型：,2.5 三相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,制动电阻的接线方法:,2.5.1 反接制动控制,原理：,要求：,对称接法,不对称接法,2.5 三相异步电动机电气制动控制,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，

18、转速接近于零时，及时切断反相序电源,防止反向再起动。,1.单向反接制动的控制,2.5.1 反接制动控制,电气原理图：,速度继电器,关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。,2.5.1 反接制动控制,1.单向反接制动的控制,工作原理：,电动机正常运转时，KM1通电吸合，KS的常开触点闭合，为反接制动作准备。 按下停止按钮SB1，KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转，KS常开触点仍保持闭合，将SB1按到底，使SB1常开触点闭合，KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电源，进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近10

19、0r/min时，KS常开触点复位，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。,2.可逆运行的反接制动控制,2.5.1 反接制动控制,3.带制动电阻的可逆运行的反接制动控制,2.5.1 反接制动控制,特点（与反接制动相比）：消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频 繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。,2.5.2 能耗制动控制,原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。,1.单向能耗制动控制,2.5.2 能耗制动控制,按时间原则控制,单向运行接触器,能耗制动接触器,整流变压器,桥式整流电路,1.单

20、向能耗制动控制,2.5.2 能耗制动控制,按速度原则控制,2.电动机可逆运行能耗制动控制,2.5.2 能耗制动控制,正转接触器,反转接触器,2.6 感应式双速异步电动机有级调速控制,转速表达式：,调速方法： 改变电源频率f 改变转差率s 改变磁极对数p,1. -YY连接,一、变极式电动机的接线方式,2.6 感应式双速异步电动机变速控制,低速接法（4极）,高速YY接法（2极）,悬空不接,Y点,电源相序反接,2. Y-YY连接,一、变极式电动机的接线方式,2.6 感应式双速异步电动机变速控制,低速接法（4极）,高速YY接法（2极）,悬空不接,Y点,电源相序反接,二、感应式双速异步电动机按钮控制调速

21、,2.6 感应式双速异步电动机变速控制,电气原理图：,SB1、KM1：控制电动机低速,SB2、KM2、KM3：控制电动机高速,二、感应式双速异步电动机按钮控制调速,2.6 感应式双速异步电动机变速控制,工作原理：,按下SB1，KM1吸合并自锁，电动机连接低速运行，按下SB2，KM1断电，KM2、KM3得电吸合并自锁，电动机YY连接高速运行。,三、感应式双速异步电动机时间继电器控制调速,2.6 感应式双速异步电动机变速控制,电气原理图：,KM2、KM3：控制电动机高速(YY）,KM1：控制电动机低速（）,2.7 直流电动机控制,直流电动机的特点：,良好的起动、制动与调速性能,直流电动机的分类：,

22、按励磁方式分：,他励直流电动机,并励直流电动机,串励直流电动机,复励直流电动机,2.7 直流电动机控制,2.7.1 直流电动机启动控制,启动特点：,启动冲击电流大，可达额定电流的1020倍。一般不允许全压直接起动。,1、单向运转启动控制,串二级电阻的启动与调速控制,电气原理图：,过电流继电器,欠电流继电器,电枢绕组,励磁绕组,断电延时时间继电器,放电电阻,启动接触器,改变直流电动机转动方向：,直流电动机的转动方向：,二、直流电动机正反转控制,取决于电磁转矩M=CMI的方向,改变电枢两端电压的方向,改变励磁电流的方向,电气原理图,2、直流电动机正反转控制,小结,1. 本章重点讲述了电动机的启动、制动、调速等控制线路。 2.掌握电动机的启动方法及其使用场合和特点。 3.掌握各种电动机的制动方法及其使用场合和特点。 4.掌握电动机的控制原则,即时间原则、速度原则、电流原则、电势原则、行程原则、频率原则。 5.掌握电力拖动系统中的保护环节 常用的联锁保护：电气联锁和机械联锁， 常用的互锁环节：动作顺序联锁环节、电气元件与机械动作的联锁。 电动机常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、失压和欠压保护，弱磁保护及超速保护等。,谢谢!,