低压电器基本控制环节.ppt

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1、第二章 基本控制环节,主要内容,第一节 电气控制系统图的基本知识,01,第二节 三相异步电动机全压启动控制,02,第四节 三相绕线式异步电动机启动控制,04,第五节 三相异步电动机电气制动控制,05,第三节 三相异步电动机降压启动控制,03,小结,06,第一节 电气控制系统图的基本知识,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：,第一节 电气控制系统图的基本知识,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。,第一节 电气控制系统图的基本知识,电气控制线路：,电动机常

2、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：,第一节 电气控制系统图的基本知识,相关国家标准：,GB472885电气图常用图形符号GB522685机床电气设备通用技术条件GB715987电气技术中的文字符号制定通则GB698886电气制图GB509485电气技术中的项目代号,第一节 电气控制系统图的基本知识,一、图形符号和文字符号,图形符号,文字符号,符号要素,一般符号,限定符号,基本文字符号,辅助文字符号,补助文字符号,通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念

3、的图形、标记或字符。,用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。,一、图形符号和文字符号,1.图形符号,符号要素：,具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。,一般符号：,表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。,限定符号：,提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。,一、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：,双字母符号,按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母

4、符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。,一、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：,双字母符号：,由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。,一、图形符号和文字符号,2.文字符号,基本文字符号：,辅助文字符号：,表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。,单字母符号：,双字母符号:,补充文字符号：,当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。,一、图形符号和文字

5、符号,2.文字符号,补充文字符号原则：,在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国 家标准中规定的电气文字符号。在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，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。使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术 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。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉 丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,电气控制系统图的结构,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,原则：,1.电气原理图,用图形符号和项目代号表示电路各个

6、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。表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图面的右侧，,同一电器的各元件采用同一文字符号表明。所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受 外力作用时的状态绘制。循环运动的机械设备，在电气原理图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注 出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。电路和元件完全相同并重复出现的环

7、节，可以只绘出其中一个环 节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字 号或环节的名称。,原则：,外购的成套电气装置，其详细电路与参数绘在电气原理 图上。电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。为阅图方便，图中自左向右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉。将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下 方为图区号。在继电器、接触器线圈下方列有触点表以 说明线圈和触点的从属关系。,原则：,二、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U、V、

8、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来标记控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号,电气原理图示例：,二、绘制、识读电气控制系统图的原则,2.电气安装图,电器安装图：,表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。,详细绘制出电器元件安装位置。,电气互连图：,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

9、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,电器互连图示例,第二节 三相异步电动机全压启动控制,一、单向旋转控制,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,一、单向旋转控制,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.点动控制,工作原理：,一、单向旋转控制,启动：按下起动按钮SB接触器KM线圈得电KM主触头闭合电

10、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.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：,一、单向旋转控制,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,一、单向旋转控制,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、FU2,一、单向旋转控制,短路保护：FU1、FU2,过载保护：FR,一、单向旋转控制,3.接触器自锁控制,工作原理,保护环节,电气原理图,短路保护：FU1

11、、FU2,一、单向旋转控制,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,开关切换,4连续与点动混合控制,按钮切换,一、单向旋转控制,开关切换,点动控制：SA断开,4连续与点动混合控制,一、单向旋转控制,一、单向旋转控制,开关切换,4连续与点动混合控制,主电路,点动控制：SA断开,连续控制：SA闭合,控制电路,按钮切换,4连续与点动混合控制,工作原理：,连续控制：松开按钮SB3,点动控制：按下按钮SB3,一、单向旋转控制,主电路实现顺序控制,5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的先后顺序来完成的控制方式,一、单向旋转控制

12、,顺序启动同时停止控制,顺序启动逆序停止控制,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,一、单向旋转控制,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,三地控制,二、可逆旋转控制,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

13、实现电源调相,倒顺开关,2.按钮控制正反转控制电路,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,2.按钮控制正反转控制电路,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,接触器联锁正反转控制电路,2.按钮控制正反转控制电路,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.按钮控制正反转控制电路,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.按钮控制正反转控制电路,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,2.按

14、钮控制正反转控制电路,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,3.位置开关控制,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,第三节 三相异步电动机降压启动控制,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。,一、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,一、定子绕组串电阻

15、（电抗）启动控制,2.手动、自动启动控制线路,电气原理图,工作原理,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,正常运行接触器,变压器星点接触器,变压器电源接触器,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,降压启动按钮,全压运行按钮,中间继电器,1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,工作原理,2.时间继电器控制自耦变压器降压启动,二、自耦变压器降压启动控制,电气原理图,工作原理,三、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

16、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降压起动三个接触器控制,三、星形三角形降压启动控制,电气原理图,电源接触器,星形接法接触器,三角形接法接触器,工作原理,Y降压启动控制,四、延边三角形降压启动控制,延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“Y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“”形全压运行。,定子绕组的连接方式：,延边形接法,形接法,四、延边三角形降压启动控制,电气原理图,第四节 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

17、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。,1.按钮操作控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,电气原理图：,工作原理：,用按钮逐级切除 启动电阻,启动电阻,缺点,操作不便,电源接触器,短接电阻接触器,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：,3.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线

18、路,工作原理：,KT1、KT2、KT3分别控制三个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻,2.电流原则控制,一、转子绕组串电阻启动控制线路,主电路,KM,KM1,KM2,KM3,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。,2.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，KM1、KM2、KM3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

19、，转子电流逐渐减小，当电流减小至KA1的释放电流时，KA1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,二、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

20、动机刚启动时，转速较低，转子电流的频率较高，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。,1.单向旋转转子串频敏变阻器启动控制,二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,控制电路,电源接触器,短接频敏变阻器接触器,2.转子串频敏变阻器正反转启动控制线路,二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路,停机制动类型：,第五节 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:,一、反接制动控制,原理：,

21、要求：,对称接法,不对称接法,第五节 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，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,一、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。,一、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

22、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100r/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,一、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。,二、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,二、能耗制动控制,按时间

23、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.单向能耗制动控制,二、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,二、能耗制动控制,正转接触器,反转接触器,3.单管能耗制动控制,二、能耗制动控制,单管半波整流,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。,好好学习天天向上,