电气控制系统基本控制电路课件.ppt

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1、第二章 电气控制线路基础,电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则三相笼型异步电动机的基本控制三相笼型异步电动机降压启动控制线路三相笼型异步电动机制动控制线路三相笼型异步电动机速度控制线路电气控制线路简单设计方法典型生产机械电气控制线路分析,1,ppt课件,第二章 电气控制线路基础,电气控制线路：以各类电动机或其他执行元件为被控制对象，以继电器、接触器、行程开关、保护元件等器件组成的自动控制线路称为电气控制线路。电气控制线路图：为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来。,2,ppt课件,第

2、一节电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则,电气控制系统图：电气控制原理图 电器元件布置图 电气安装接线图,3,ppt课件,电气控制原理图,4,ppt课件,电器元件布置图,电器元件布置图：用来表示成套装置、设备中各个项目位置的一种图。例如，左图为某工厂电器位置图，图中详细地绘制出了电气设备中每个电器元件的相对位置，图中各电器元件的文字代号必须与相关电气图中电器元件的代号相同。,电器元件布置图,5,ppt课件,电气安装接线图,电气安装接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备的电气原理图的要求，并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置，以及

3、它们之间的电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术文件。,6,ppt课件,电气安装接线图,电气安装接线图,7,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,电气控制原理图内容：主电路 辅助电路,8,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,主电路：是电气控制线路中大电流通过的部分，是由电动机以及与它相连的电器元件（如：刀开关、热继电器、自动空气开关、接触器主触点等）所组成的线路。辅助电路包括：控制电路、照明电路、信号电路。,9,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,图面布置：1、主电路和控制电路在图面上上下排列 主电路一般安排在图面的上方；辅助电 路安排在图面的下方。2、主

4、电路和控制电路在图面上左右排列 主电路一般安排在图面的左方；辅助电 路安排在图面的右方。,10,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,图中所用的电器元件的电器符号的画法：1、电器原理图中，所有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。对于接触器、继电器的触点，按其线圈不通电的状态画出；控制器手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点，按未受外力作用时的状态画出。,11,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,2、在电气原理图中，当电器元件的不同部件（如接触器的线圈和触点）分散在不同的位置时，为了表明是同一电器元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号

5、。3、对于同类电器元件，要在其文字符号后加数字序号来区别。,12,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,电气图中连接线路的画法：1、电器原理图中尽量减少交叉，个各导线之间有电的联系时，在导线交叉处画实心圆点。2、另外在画电器元件的图形符号时，可以旋转绘制，一般是逆时针旋转90度，但文字符号不可倒置。,13,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,图面区域的划分、符号位置索引：,14,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,符号位置索引：指出继电器或接触器的线圈位置和触点的位置,15,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,图号：某台设备的电器原理图不一定是 一

6、本，按照功能不同可能分为几 本。每本的标号，就是图号，一 般用数字表示。页次：说明电器符号在这本图号中的第 几页。区域号：指前面页次中的图区号。,16,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,索引代号所标位置接触器或继电器相应线圈的索引：在接触器或继电器触点旁标上索引代号，指出它所对应的线圈的位置。继电器或接触器相应触点的索引：索引代码标在继电器或接触器的线圈下方。,17,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,接触器触点的索引格式：,左栏,中栏,右栏,主触点所在的图区号,辅助常开触点所在的图区号,辅助常闭触点所在的图区号,18,ppt课件,电气控制原理图的绘制内容和绘制原则,

7、继电器触点的索引格式：左栏 右栏 常开触点所在的图区号 常闭触点所在的图区号,19,ppt课件,第二节三相笼型异步电动机的基本控制电路,全压启动控制线路正反转控制线路点动控制线路多点控制线路顺序控制线路自动循环控制线路,20,ppt课件,一、全压启动控制线路,依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象-自锁为什么加自锁？,3。2。1,21,ppt课件,工作过程,合上QS，按下SB2，KM线圈得电，KM 主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。自锁另一作用：实现欠压和失压保护,3。2。1,22,ppt课件,全压启动控制线

8、路的保护环节,短路保护过载保护欠压和失压保护,23,ppt课件,二、正反转控制线路,控制要求：正、反转；如何实现？缺点？,3。2。2,24,ppt课件,解决,加互锁-将其中一台接触器的常闭触点串入另一台接触器的线圈电路中,在同一一时间里两个接触器只允许一个工作.这种控制规律称为互锁。缺点？,3。2。3,25,ppt课件,解决,复合联锁正、反转控制,3。2。4,26,ppt课件,互锁控制规律,当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方

9、的常闭触点。,27,ppt课件,三、点动控制线路,控制要求电动机点动图a的缺点？图b的缺点？,28,ppt课件,四、多点控制线路,结论：多点地控制规律：所有启动按钮并联，所有停止按钮串联。两点控制三点控制如何实现？,29,ppt课件,五、顺序控制线路,控制要求：两台电动机按顺序启动。改变控制要求：两台电动机按时间顺序自动启动。,30,ppt课件,连锁控制规律,当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。,31,ppt课件,按时间顺序自动启动,控制要求：两台电动机按时间顺序自动启动。,32,ppt课件,六、自动循环控制线路,控制要求：电动机带动工作台往复

10、自动运动。,33,ppt课件,自动循环控制电气控制原理图,34,ppt课件,三相笼型异步电动机全压启动的特点,优点：控制线路简单，设备投资小，故障率低。缺点：启动电流仍较大，对电网造成一定的冲击，严重时会影响其他设备的正常运行。,35,ppt课件,第三节 三相笼形异步电动机降压启动控制线路,定子串电阻降压起动控制线路星形三角形降压起动控制线路自耦变压器降压起动控制线路软启动器,36,ppt课件,一、定子串电阻降压起动控制线路,37,ppt课件,设计思想：按时间原则控制启动过程。定子串电阻启动的特点：优点:控制线路简单；启动过程平滑；不受定子绕组的接法的限制。缺点：启动转矩下降大；电能损耗大。,

11、38,ppt课件,工作过程,表2-4,39,ppt课件,二、星三角降压起动,使用范围：只适用于正常运行时电动机的定子绕组为三角形接法的笼型异步电动机的空载或轻载启动。,40,ppt课件,星三角降压起动控制线路图,41,ppt课件,工作过程,表2-3,42,ppt课件,设计思想:采用时间继电器完成电动机从启动到正常运行的自动切换。星三角降压起动的特点优点：启动电流特性好；结构简单；价格 低。缺点：启动转矩下降大。,43,ppt课件,三、自耦变压器降压起动控制线路,44,ppt课件,设计思想：采用时间继电器完成电动机由启动到运行的自动切换。自耦变压器降压起动的特点 优点：启动电流较小；不受定子绕组

12、接法的限制。缺点：启动设备体积大，笨重。价格高，维修不方便。,45,ppt课件,四、软启动器及其应用,结构：三相调压电路控制电路控制原理：利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通角，改变输出电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩的目的。,1、软启动器的工作原理,46,ppt课件,电流负反馈的作用,1、将主回路的电流反馈到控制回路，根据不同的启动方式，通过微处理器改变软启动器的输出电压，实现不同的启动特性。2、通过电流负反馈，检测主回路的电流，对电动机和软启动器起到过载、缺相、断相等保护。、实时监测负载电流。,47,ppt课件,软启动器的特点,具有软启动和软停车功能，启动电流和启动

13、转矩可调节，另外，还具有电动机过载保护等功能。,48,ppt课件,2、软启动器的控制功能,斜坡升压启动方式 转矩控制及启动电流限制启动方式电压提升脉冲启动方式转矩控制软停车方式制动停车方式,49,ppt课件,1）斜坡升压启动方式,设定参数：初始电压Uq0启动时间t1适用范围：一台软启动器控制多台电动机启动或电动机的功率比软启动器的额定功率小得多电动机的启动,特性曲线,特点：电动机电压线性逐渐增加，在设定时间内达到额定电压。,50,ppt课件,2）转矩控制及启动电流限制启动方式,参数设定：启动初始力矩 启动阶段力矩限幅力矩斜坡上升时间 启动电流限幅,特性曲线,t1,t,特点：启动时间短，启动过程

14、平稳。在多种场合使用。,TL1,51,ppt课件,3）电压提升脉冲启动方式,设定参数：电压提升脉冲UL1 升压脉冲宽度t1 特点：启动转矩大。适用于重载启动,UL1,特性曲线：,t1,52,ppt课件,4）转矩控制软停车方式,参数设定：电动机的减速时间t1,特性曲线,53,ppt课件,5）制动停车方式,参数设定：制动电流加入的幅值IL1制动电流加入的时间t1,IL1,t1,0,I,特性曲线：,54,ppt课件,3、软启动器的应用举例,软启动器接线端子的作用：L1、L2、L3：软启动器主电源进线端T1、T2、T3：连接电动机的出线端A1、A2、B1、B2、C1、C2：启动结束短接可控硅C、400

15、：软启动器控制电源进线端 PL：软启动器为外部信号提供的+24V的电源 L+：软启动器逻辑输出部分的外接输入电源STOP：接软停车信号 RUN：接软启动信号,55,ppt课件,STOP、RUN的接线方式,STOP、RUN的接线方式：三线制两线制通信远程控制,三线制：脉冲型信号，直接与启动按钮和停止按钮相连。二线制：信号为电平输入型，要求有一个高电平输入信号。远程控制：PL与STOP 端短接。,56,ppt课件,软启动器内部输出继电器定义,KA1：可编程输出继电器KA2：启动结束继电器,KA1的功能设置：故障继电器：软启动器控制电源接通。KA1的常开触点就闭合，当软启动器发生故障KA1常开触点断

16、开。隔离继电器：软启动器接收到软启动信号，KA1闭合，当软启动器软停车结束时，或在自由停车模式下接受到了停车信号或在软启动器发生故障时，KA1才断开。KA2的功能：启动结束KA2闭合。软启动器出现故障或接收到停车信号KA2断开。,57,ppt课件,1）电动机单向运行带旁路接触器、软启动、软停车或自由停车控制线路,KA1:离继电器；KA2：启动结束继电器,58,ppt课件,（1）电动机单向运行、软启动、软停车控制线路,59,ppt课件,2）单台软启动器启动多台电动机控制线路,60,ppt课件,第四节三相笼型异步电动机制动控制电路,常用的制动方法：机械制动、电气制动 电气制动：当电动机需要停车时给

17、电动机加上一个与原来旋转方向相反的电磁制动转矩，迫使电动机转速迅速下降。机械制动：利用机械装置强迫电动机迅速停车。,61,ppt课件,一、机械制动,机械制动的方法：电磁抱闸制动电磁离合器制动,62,ppt课件,1、电磁抱闸制动,电磁抱闸 的类型：断电制动型通电制动型,电磁抱闸的组成：闸瓦闸轮电磁铁,63,ppt课件,（1）断电制动电磁抱闸电气控制电路,断电制动型工作原理：当线圈得电时，闸瓦与闸轮分开，无制动作用，当线圈失电时，闸瓦将紧抱闸轮进行制动。,电气控制原理图,64,ppt课件,（2）通电制动电磁抱闸电气控制电路,通电制动型工作原理：当线圈断电时，闸瓦与闸轮分开，无制动作用，当线圈通电时

18、，闸瓦将紧抱闸轮进行制动。,电气控制原理图,380V,65,ppt课件,2、电磁离合器,电磁离合器组成：电磁铁静摩擦片动摩擦片制动弹簧,电磁离合器的结构示意图,动摩擦片,静摩擦片,制动弹簧,电磁铁,连接轴,66,ppt课件,二、电气制动,电气制动方法：反接制动 能耗制动 回馈制动 电容制动,67,ppt课件,1、反接制动,定义：通过改变电动机电源的相序，使定子产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩，迫使电动机迅速停止转动。这种制动方式称为反接制动。,68,ppt课件,实现反接制动的关键：如何改变电动机电源相序。当电动机转速接近与零时，如何将电源切除。,69,ppt课件,（1）电动机的单向运行

19、反接制动控制电路,控制电路的设计思想：按速度原则控制，串限流电阻制动。,70,ppt课件,（2）具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制电路,71,ppt课件,（2）具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制电路,控制电路的设计思想：按速度原则控制，串限流电阻制动。电阻R的作用：串电阻降压启动；限制反接制动电流。,72,ppt课件,2、能耗制动控制电路,能耗制动：是指当电动机脱离电源后，立即在它的定子绕组的任意两相上通入直流电流，利用转子感应电流受静止磁场的作用使电动机迅速停机。,73,ppt课件,实现能耗制动的关键：如何加入直流电源当电动机转速接近与零时，直流电源将如何切除,74,ppt课件,1）

20、电动机单向运行能耗制动控制电路,（1）按时间原则控制的能耗控制电路,75,ppt课件,（2）按速度原则控制的单相能耗制动控制线路,76,ppt课件,2）电动机可逆运行的能耗制动控制电路,77,ppt课件,第六节 三相笼型异步电动机速度控制线路,改变生产机械工作速度的方法：机械调速电气调速,78,ppt课件,机械调速：电动机的转速不变、利用变速器调速。电气调速：改变电动机的转速。,79,ppt课件,电气调速的基本概念,电动机的转速：,改变电动机转速的方法：1、改变极对数 变极调速 2、改变转差率 串级调速3、改变电源频率 变频调速,80,ppt课件,变极调速的原理,81,ppt课件,变极调速电气

21、控制线路,82,ppt课件,第七节 电气控制线路的设计方法,电气控制系统的设计内容：确定拖动方案选择电动机容量设计电气控制线路,83,ppt课件,电气控制线路的设计内容：设计主电路设计控制电路,84,ppt课件,电气控制线路的设计方法,逻辑设计法经验设计法,85,ppt课件,经验设计法设计原则,最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。在满足生产要求的前提下，控制线路应力求简单、经济、安全可靠。,86,ppt课件,保证控制线路应力求简单、经济、安全可靠的条件,1）尽量减少电器的数量，尽量选用同型号的电器和标准件，以减少备品量、尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节。2）尽量

22、减少控制线路中电源的种类 尽可能直接采用电网电压，以省去控制变压器。3）尽量缩短连接导线的长度和数量。4）如果控制线路水平绘制，触点都在线圈的左边；如果控制线路垂直绘制，触点都在线圈的上端。5）正确连接电器的线圈 在交流控制电路中，两个电器元件的线圈不能串联。6）电器元件的连接 应尽量减少多个元件依次通电后才接通另一电器原件的情况。7）要注意电器之间的连锁和安全保护环节。8）防止电路中存在寄生电路。9）尽量减少电器元件不必要的通电时间。,87,ppt课件,三、经验设计法设计步骤,1.分析工艺要求；2.根据工艺要求找出控制对象的开启信号、关断信号；3.如果有约束条件找出开启信号约束条件和关断约束

23、条件；4.根据典型的控制环节设计控制线路；5.最后根据工艺要求做进一步的查找工作，如加上保护和互锁环节。,88,ppt课件,四、经验设计发举例,1、工艺要求：三台电动机按时间原则顺序启动，并按时间 原则顺序停止。2、通过分析工艺要求找出开启信号和关断信号 开启信号：M1 启动信号为启动按钮，M2启动信号为时间继电器延时闭合常开触点。M3启动信号为另一时间继电器延时闭合常开 触点。关断信号：M3关断信号为停止按钮 M2关断信号为时间继电器延时断开常闭触点。M1关断信号为另一时间继电器延时断开常闭 触点。,89,ppt课件,3、找出启动约束条件和关断约束条件。（无）4、根据我们前面所学的典型的控制

24、线路进行设计。5、最后根据工艺要求做进一步的查找工作，如加上保护和互锁环节。,90,ppt课件,三台电动机顺序启、停控制电路原理图,91,ppt课件,八、典型生产机械电气控制线路分析,电气控制线路分析内容:仔细阅读设备说明书阅读电气控制原理图,92,ppt课件,阅读电气原理图的规则与步骤,规则：先主后辅化整为零顺藤摸瓜集零为整安全检查全面检查。,方法：查线阅读法（也叫跟踪阅读法或直接阅读法）,93,ppt课件,C650卧式车床电气控制线路,首先仔细阅读设备说明书，掌握车床的结构和工作原理 车床的结构：床身、主轴、刀架、滑板箱、尾架 运动形式：主运动、进给运动,94,ppt课件,机床对控制系统提出的要求,主轴电动机 直接启动正反转运转正反向制动点动,冷却泵电机：直接启动连续单向运行,刀架快速横移电机 单向运行手动控制启动、停止,安全局部照明，照明电压采用36V安全电压。,95,ppt课件,电气控制线路分析,主电路的组成：主电机主回路冷却泵电机主回路快速移动电机主回路,控制电路主电机控制冷却泵电机控制快速移动电机控制安全照明,96,ppt课件,C650车床控制线路,97,ppt课件,本章到此结束谢谢观看！,98,ppt课件,