基本的电气控制系统课件.ppt
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1、第2章 基本的电气控制系统,第2章 基本的电气控制系统 电气工程图及绘制 2.1电动机,异步电动机的制动控制线路 2.5异步电动机的调速控制线路2.,2.1 电气工程图及绘制,常用的电气工程图有3种:电路图(电气系统图、原理图)、接线图和元件布置图。,2.1 电气工程图及绘制 常用的电气工程图有,2.1.1图形符号和文字符号1图形符号 由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号(如机械控制符号等)根据不同的具体器件情况组合构成。,2.1.1图形符号和文字符号,2文字符号 基本文字符号、单字母符号和双字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类。3辅助文字符号 辅助文字符号用来进
2、一步表示电气设备、装置和元器件功能、状态和特征。,2文字符号,基本的电气控制系统课件,2.1.2电路图 电路图用于表达电路、设备、电气控制系统组成部分和连接关系。1电路绘制 电路的绘制一般包括主电路的绘制和控制电路的绘制。主电路是设备的驱动电路,在控制电路的控制下,根据控制要求由电源向用电设备供电。,2.1.2电路图,控制电路由接触器和继电器线圈、各种电器的动合、动断触点组合构成控制逻辑,实现所需要的控制功能。主电路、控制电路和其他的辅助电路、保护电路一起构成电控系统。,控制电路由接触器和继电器线圈、各种电器的动,2元器件绘制 电路图中所有电器元件一般不画出实际的外形图,而采用国家标准规定的图
3、形符号和文字符号表示,同一电器的各个部件可根据需要画在不同的地方,但必须用相同的文字符号标注。,2元器件绘制,3图区和触点位置索引 电路图常采用在图的下方沿横坐标方向划分的方式,并用数字标明图区。同时在图的上方沿横坐标方向划区,分别标明该区电路的功能。,3图区和触点位置索引,4电路图中技术数据的标注 电路图中元器件的数据和型号(如热继电器动作电流和整定值的标注、导线截面积等)可用小号字体标注在电器代号的下面。,4电路图中技术数据的标注,2.1.3 电器元件布置图 电器元件布置图主要是表明机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置,是电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。,2.1.3
4、电器元件布置图,2.1.4 接线图 接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。它表示了设备电控系统各单元和各元器件间的接线关系,并标注出所需数据,如接线端子号、连接导线参数等。实际应用中通常与电路图和位置图一起使用。,2.1.4 接线图,图2.2 某车床的电气原理图,图2.2 某车床的电气原理图,2.2 电气控制线路的分析方法,分析的一般原则是:化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。常用的分析电气线路图的方法有两种:查线读图法和逻辑代数法。,2.2 电气控制线路的分析方法 分析的一般原,2.2.1查线读图法 查线读图法(又称为直接读图法或跟踪追击法)是按照电气
5、控制线路图,根据生产过程的工作步骤依次读图,一般按照以下步骤进行。,2.2.1查线读图法,1了解生产工艺与执行电器的关系2分析主电路 3分析控制电路4分析辅助电路 5分析联锁和保护环节 6总体检查,1了解生产工艺与执行电器的关系,2.2.2 逻辑代数法 逻辑代数法(又称为间接读图法)是通过对电路的逻辑表达式的运算来分析电路的,其关键是正确写出电路的逻辑表达式。,2.2.2 逻辑代数法,1电器元件的逻辑表示2电路状态的逻辑表示 逻辑代数法读图的优点是各电气元器件之间的联系和制约关系在逻辑表达式中一目了然,通过对逻辑函数的运算,一般不会遗漏或看错电路的控制功能,而且为电气线路的计算机辅助分析提供方
6、便。逻辑代数法读图的主要缺点是对于复杂的线路,其逻辑表达式很烦锁。,1电器元件的逻辑表示,2.3 电动机直接起动控制线路,电动机通电后由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程称为电动机的起动,三相笼型异步电动机的起动有降压和全压起动两种方式。,图23 起动控制电路,2.3 电动机直接起动控制线路 电动机通电后,2.3.1 点动及单向连续运转控制 点动控制线路是用按钮开关、接触器来控制电动机运转的最简单的控制线路。所谓点动控制是指按下按钮时,电动机就得电运转;松开按钮时,电动机就失电停转。,2.3.1 点动及单向连续运转控制,2.3.1 点动及单向连续运转控制,图24电动机点动控制线路,2.3.1
7、 点动及单向连续运转控制图24,这种控制方法常用于如电动葫芦的起重电机控制和机床上的手动调校控制。 1主电路元器件2控制回路元器件3工作原理,这种控制方法常用于如电动葫芦的起重电机控制和,2.3.2正反转控制,电动机正反转控制电路原理图,2.3.2正反转控制电动机正反转控制电路原理图,顺序控制,图2.5 手动顺序控制线路图,2.3.3,电动机逆序停转,电动机M1、M2同时停转,控制线路断电,顺序控制图2.5 手动顺序控制线路图2.3.3电动机逆序停,2.3.4 行程控制(1)控制电路通电 合上空气开关QF指示灯EL亮,2.3.4 行程控制,2.4 电动机降压起动控制线路,降压起动的方法有定子电
8、路串电阻(或电抗)、星形-三角形、自耦变压器和使用软起动器等。常用的方法是星形-三角形降压起动和使用软起动器。,2.4 电动机降压起动控制线路 降压起动的方,2.4.1 Y/降压起动,2.4.1 Y/降压起动,2.4.2定子串接电阻降压起动 电动机起动时在三相定子绕组中串接电阻,使定子绕组上电压降低,起动结束后再将电阻短接,使电动机在额定电压下运行,这种起动方式不受电动机接线方式的限制。,2.4.2定子串接电阻降压起动,2.4.2定子串接电阻降压起动,2.4.2定子串接电阻降压起动,2.4.3定子串接自耦变压器降压起动 自耦变压器降压起动的控制线路,电动机起动电流的限制是靠自耦变压器的降压作用
9、来实现的。其线路的工作过程如下。,2.4.3定子串接自耦变压器降压起动,图2.9 定子串接自耦变压器降压起动控制线路,2.4.3定子串接自耦变压器降压起动,图2.9 定子串接自耦变压器降压起动控制线路 2.4.3,2.4.4转子绕组串接电阻起动 转子回路串接起动电阻,一般接成星形且分成若干段,起动时电阻全部接入,起动过程中逐段切除起动电阻。切除电阻的方法有三相平衡切除法及三相不平衡切除法,常用的接触器控制切除起动电阻多为三相平衡切除法,即每次每相切除的起动电阻相同。其工作过程如下。,2.4.4转子绕组串接电阻起动,2.4.4转子绕组串接电阻起动,2.4.4转子绕组串接电阻起动,频敏变阻器实质上
10、是一个铁芯损耗很大的三相电抗器,将其串接在转子电路中,它的等效阻抗是与转子的电流频率有关。起动瞬间,转子的电流频率最大,频敏变阻器的等效阻抗最大,转子电流受到抑制,定子电流也不致很大,随着转速的上升,转子的频率逐渐减小,其等效阻抗也逐渐减小,当电动机达到正常转速时,转子的频率很小,其等效阻抗也变的很小。,2.4.5转子绕组串接频敏变阻器起动,频敏变阻器实质上是一个铁芯损耗很大的三相电抗器,2.4.5转子绕组串接频敏变阻器起动,2.4.5转子绕组串接频敏变阻器起动,该电路KM1线圈通电需在KT、 KM2触点工作正常条件下进行,若发生KT KM2触点粘连、KT线圈故障时,KM1线圈无法得电,从而避
11、免了电动机直接起动和转子长期串接频敏变阻器的不正常现象发生。,该电路KM1线圈通电需在KT、 KM2触点工,2.5异步电动机的制动控制线路,制动可分为机械制动和电气制动,机械制动一般为电磁铁操纵抱闸制动,电气制动是电动机产生一个和转子转速方向相反的电磁转矩,使电动机的转速迅速下降。三相交流异步电动机常用的制动方法有能耗制动、反接制动和发电反馈制动。,2.5异步电动机的制动控制线路 制动可分为机,2.5.1反接制动 异步电动机反接制动有两种,一种是在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反转反接制动,这种方法不能准确停车。另一种是改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序,实现反接制动。,2.5.1反
12、接制动,(1)起动,速度继电器KS的转子与电动机的轴相连,当电动机正常运转时,速度继电器的动合触点闭合,当电动机停车转速接近零时,动合触点打开,切断接触器的线圈电路。,启动,反接制动,2.5.1,(1)起动速度继电器KS的转子与电动机的轴相连,当电动机正常,2.5.2能耗制动 能耗制动是在定子绕组断开三相交流电源的同时,在三相绕组中通入直流电,产生制动转矩。10kW以下小容量电动机,且对制动要求不高的场合,常采用半波整流能耗制动,其线路图及线路分析参见实训3。对于10kW以上容量较大的电动机,多采用有变压器全波整流能耗制动的控制线路。,2.5.2能耗制动,2.5.2能耗制动,电动机能耗制动控制
13、的电路,2.5.2能耗制动电动机能耗制动控制的电路,2.6 异步电动机的调速控制线路,由电动机原理可知改变极对数可改变电动机的转速(见公式:n=(1S) 60f/P),多速电动机就是通过改变电动机定子绕组的接线方式而得到不同的极对数,从而达到不同速度的目的。双速、三速电动机是变极调速中最常用的两种形式。,2.6 异步电动机的调速控制线路 由电动机原,2.6.1双速电动机的控制,图2-13 双速电动机的定子绕组的接线图,2.6.1双速电动机的控制 图2-13 双速电动机,电动机产生的磁极对数减少一半即电机的转速提高一倍。,电动机产生的磁极对数减少一半即电机的转速提高一倍。,三速电动机的控制,2.
14、6.2,三速电动机的控制2.6.2,合上电源开关QF(1)低速运行,合上电源开关QF,(2)中、高速运行,(2)中、高速运行,(3)停止运行,(3)停止运行,2.7 直流电动机的控制线路,如图2-16所示的直流电动机正反转调速及制动控制线路,具体的控制过程如下。 直流电动机正反转、调速及制动控制主要由三部分组成:第一部分是直流电源部分,如图2-16(a)所示, 第二部分是主电路部分,如图2-16(b)所示,,2.7 直流电动机的控制线路 如图2-16所,2.7 直流电动机的控制线路,图2-16 直流电动机正反转调速及制动控制线路,2.7 直流电动机的控制线路图2-16 直流电动机正反转,第三部
15、分是控制电路部分,通过控制电路的动作来控制直流电动机的正反转、调速及制动,其动作过程如下。(1)正转运行,第三部分是控制电路部分,通过控制电路的动作来控制直流电动机的,(2)调速 当需要加速时,,(2)调速, 当需要再加速时,, 当需要再加速时,, 制动 当需要制动时,电动机反转、调速及制动,请参照以上分析。, 制动,2.8 典型机械控制线路,1阅读设备说明书2电气控制线路的分析方法 分析电气控制系统应掌握的正确方法如下。(1)结合典型线路分析电路(2)结合基础理论分析电路(3)分析控制电路的步骤,2.8 典型机械控制线路1阅读设备说明书,第一,看电路图中的说明和备注,有助于了解该电路的具体作
16、用。第二,分清电气控制线路中的主电路、控制电路、辅助电路、交流电路和直流电路。第三,从主电路入手,根据每台电动机和执行器件的控制要求去分析控制功能。第四,将电气原理图、接线图和布置安装图结合起来,进一步研究电路的整体控制功能。,第一,看电路图中的说明和备注,有助于了解该电,2.8.1 车床电气控制线路 车床在机械加工中广泛使用,根据其结构和用途不同,分成普通车床、立式车床、六角车床、仿形车床等。车床主要用于加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥面、成形回转面等)和回转体的端面。下面以CA6140普通车床为例进行车床电气控制线路的分析,其结构示意图如图2-17所示。,2.8.1 车床电气控制线路,1
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