第02章电气线路的基本控制原则和基本控制环节.ppt

2019年9月4日2时10分,1,第二章 电气线路的基本控制原则 和基本控制环节,第二节 三相笼型异步电动机的全压起动和正反转控制,第七节 直流电动机的控制,第八节 电气控制系统的保护环节,第一节 电气控制系统图的类型及有关标准,第三节 三相笼型异步电动机的减压起动控制,第四节 三相绕线转子异步电动机的起动控制,第五节 三相异步电动机的制动控制,第六节 三相笼型异步电动机的有级调速控制,第九节 其他典型的控制电路（增）,2019年9月4日2时10分,2,学习目的,电气控制电路的作用是实现对被控对象的控制和保护 电气控制电路多种多样，千差万别 任何复杂的电器控制电路都是由基本控制电路按照一定的控制规律和逻辑规则有机地组合而成的,2019年9月4日2时10分,3,学习内容,了解电气制图国家标准的有关内容 掌握基本控制电路 掌握组成电气控制电路的基本控制规律 掌握电动机控制的保护环节,2019年9月4日2时10分,4,学习要求,从实际应用角度出发 以方法论为手段进行学习 掌握电路的工作原理和电路结构,2019年9月4日2时10分,5,§2.1 电气控制系统图的类型及有关标准,一、电气控制系统图 将电器元件及其联接用图形表达出来的图称电气控制系统图 用统一的图形符号及文字符号绘制 接线端子标记符合国家标准,2019年9月4日2时10分,6,常用的电气制图国家标准,1.GB/T 4728-19962000电气简图用图形符号 -图形符号国家标准 2.GB/T 7159-1987电气技术中的文字符号制定通则 -文字符号国家标准 3.GB4026-1992电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的通则 -接线端子标记国家标准 4.GB6988-19932002电气制图 -电气控制系统图绘制国家标准,2019年9月4日2时10分,7,电气控制系统图,电气原理图 电器布置图 电气安装接线图,电气控制系统图,2019年9月4日2时10分,8,二、电气原理图,电气原理图是用图形符号并按主电路和辅助电路相互分开并依据工作顺序排列、详细表示电路或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑电气元件的形状、大小和安装方式的一种简图。 其目的是便于详细理解作用原理。 为测试和寻找故障提供信息。 作为编制接线图的依据。,2019年9月4日2时10分,9,1.电气原理图组成 根据通过电流的大小电路图可分为： 主电路（用粗线绘制在图面的左侧或上方） 辅助电路：包括控制、照明、信号和保护电路。（用细线绘制在图面的右侧或下方）,大电流,小电流,（一）绘制电气原理图的原则,2019年9月4日2时10分,10,2.电器元件的画法 电器元件的不同组成部分可不画在一起 文字符号应标注一致 对于几个同类电器，在表示名称的文字符号后加上一个数字序号,（一）绘制电气原理图的原则,2019年9月4日2时10分,11,3.电源线的画法 多相电源电路集中画在图纸上方，相序依次排列(L1、L2、L3） 控制电路和信号电路画在两条电源线之间 耗电元件直接与一条电源线相连 控制触点连接在另一条电源线和耗电元件之间,（一）绘制电气原理图的原则,2019年9月4日2时10分,12,4.电气触头的画法 电气图中所有电器元件触点，都按没有通电和没有外力作用时的状态画出 电气触头的图形符号垂直放置时，按“左开右闭”原则绘制 电气触头的图形符号水平放置时，按“上闭下开”原则绘制,（一）绘制电气原理图的原则,2019年9月4日2时10分,13,5.电路图的布局 电路图按功能布置 按动作顺序或信号流的方向自左向右、自上而下依次平行排列。 尽可能减少线条和避免交叉线,（一）绘制电气原理图的原则,2019年9月4日2时10分,14,（二）原理图区域的划分,某机床的电气控制原理图,2019年9月4日2时10分,15,（三）符号位置的索引,符号位置的索引用图号、页次和图区号的组合索引法，索引代号组如下：,当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图纸时，索引代号可简化成：,当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图纸的不同图区时，索引代号可简化成：,2019年9月4日2时10分,16,（三）符号位置的索引,在原理图中，接触器、继电器的线圈与触头的从属关系用附图表示。在图中相应线圈的下方，给出触头的文字符号，并在其下面注明相应触头的索引代号，对未使用的触头用“×”表明，有时也可采用上述省去触头的表示法。,对继电器，上述表示法各栏的含义如下：,对接触器，上述表示法各栏的含义如下：,2019年9月4日2时10分,17,（四）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。,2019年9月4日2时10分,18,布置图用来表示成套装置、设备中各个电器的实际位置的一种图。,布置图,三、电器元件布置图,2019年9月4日2时10分,19,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路图的要求，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。,四、电气安装接线图,2019年9月4日2时10分,20,接线图,返回本节,2019年9月4日2时10分,21,系统图,系统图用于描述系统或成套装置，如下图所示。框图用于描述分系统或设备。国家标准GB6988.386电气制图 系统图和框图中，具体规定了绘制系统图和框图的方法，并阐述了它的用途。,2019年9月4日2时10分,22,系统图,2019年9月4日2时10分,23,异步电动机（感应电动机）,转子转速恒比磁场旋转速度小,2019年9月4日2时10分,24,异步电动机（感应电动机）,星型(Y) 三角型(),定子绕组,定子绕组接线盒内接线图,星型 三角型,2019年9月4日2时10分,25,异步电动机（感应电动机）,图1 铜条鼠笼式转子结构（大功率） (a) 铜条转子绕组；(b) 铜条转子外形,图2 铸铝鼠笼式转子结构（中小功率） (a) 铸铝转子绕组；(b) 铸铝转子外形,图3 绕线式转子外形,鼠笼型 绕线型,转子绕组,2019年9月4日2时10分,26,§2.2 三相笼型异步电动机 全压起动和正反转控制,起、停控制就是最基本、最主要的控制方式,静止,转动,正转/反转,运动形式,电气控制的目的是使电动机能按照要求进行运转，驱使机械作合乎工艺要求的运动,连动/点动,慢速/快速,制动控制,正反转控制,起动控制,调速控制,全压起动,降压起动,2019年9月4日2时10分,27,§2.2 三相笼型异步电动机 全压起动和正反转控制,全压起动：起动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上，适合10KW以下电机。,起动电流为额定电流的4-7倍,2019年9月4日2时10分,28,合上开关QS接通三相电源 按下SB常开触点闭合 KM线圈得电吸合 KM常开主触点闭合 M起动运转。 松开SB常开触点断开 KM线圈失电释放 KM常开主触点断开M失电停止。 按钮SB兼作停止按钮。,一按（点）就动，一松（放）就停,一、 电动机单向全压直接起动控制电路,1.单向点动控制电路,2019年9月4日2时10分,29,通过接触器自身的辅助触点而保持线圈通电的现象称为自锁。,自锁 触点,连动,点动,2.单向连动控制电路,2019年9月4日2时10分,30,按下SB2KM线圈得电吸合KM主触点闭合M起动运转。,按下SB1KM线圈断电KM的主触点断开M停止运转。,停止按钮,起动按钮,电机如何停止,2019年9月4日2时10分,31,热继电器的热元件,如何实现电机的过载保护,热继电器的常闭触点,2019年9月4日2时10分,32,保护环节,短路保护FU1、FU2 过载保护-FR 欠压和失压保护接触器自锁触头和点动按钮,失压(零压)保护： 在电网断电后，为防止恢复供电时电动机突然自行起动运转造成设备和人身事故的保护。,U85%U，KM衔铁由于电磁吸力不足自行释放,2019年9月4日2时10分,33,思考,停止按钮串在自锁回路中能否实现起停功能？ 该电路与单向连动控制电路的起停功能有何不同？,2019年9月4日2时10分,34,点动与连动控制电路的区别,不设自锁触点 不另设停止按钮 不设FR,必设自锁触点 另设停止按钮 应设FR,2019年9月4日2时10分,35,3单向点动、连动混合控制电路,点动,点动+连动,2019年9月4日2时10分,36,3单向点动、连动混合控制电路,（1）采用复合按钮,连续控制： 欲起动，按SB2线圈KM吸合、自锁主触点KM闭合电机M起动。,欲停机，按SB1线圈KM失电主触点KM断开电机M停止转动。,点动：SB3,连动：SB2,停止：SB1,2019年9月4日2时10分,37,3单向点动、连动混合控制电路,采用复合按钮实现点动与连动混合工作的电路不可靠。点动毕，可能引起自锁。,2019年9月4日2时10分,38,3单向点动、连动混合控制电路,（2）采用中间继电器 KA线圈与点动按钮串联 优点：点动与连动工作相对独 立，工作可靠,连续控制： 欲起动，按SB3线圈KA吸合、自锁线圈KM吸合主触点KM闭合电机M起动。,欲停机，按SB1 线圈KM KA失电主触点KM断开电机M停止转动。,点动：SB2,连动：SB3,停止：SB1,2019年9月4日2时10分,39,二、电动机正反转控制电路,机械部件作正、反两个方向的运动，均可通过控制电动机的正、反转来实现。,2019年9月4日2时10分,40,电动机旋转方向 电源的相序,由KM1、KM2主触点分别送入正、负序电源,改变电动机旋转方向,三相交流电动机：,改变电源的相序,将三相电源线中任意两相对调即可改变电机转向,改变旋转磁场方向,L1、L2、L3 - 三相交流电源相序 U、V、W - 三相电动机的相序,2019年9月4日2时10分,41,思考,主电路中，电源相序这样调换，电机能反向吗？,2019年9月4日2时10分,42,1正一停一反控制电路,主电路：,断路器,注意： 为避免电源相间短路，KM1和KM2主触点不可同时闭合,断路器QF作为电源开关，它具有短路保护、过载保护、失压保护的功能。,2019年9月4日2时10分,43,控制电路,无互锁电路,按SB2，电机正转 按SB1，电机停转,按SB3，电机反转 按SB1，电机停转,该电路任何时候只允许一个接触器通电工作。 若由于误操作会引起电源两相短路，致使QF自动跳闸，电动机无法工作。,该电路 工作不可靠！ 不能用！,该控制电路由两个单向旋转电路组合而成。,2019年9月4日2时10分,44,控制电路,具有电气互锁电路,利用两个接触器的常闭辅助触点KM1、KM2分别串接在对方接触器的线圈电路中以达到相互制约的方法称为互锁(电气互锁)。 这两个常闭辅助触点称为互锁触点。,互锁 触点,正停反： 按SB2，电机正转 按SB1，电机停转 按SB3，电机反转,互锁 触点,前述电路如何改进,2019年9月4日2时10分,45,自锁与互锁的区别,2019年9月4日2时10分,46,2正一反一停控制电路,电气互锁：KM1、KM2 机械互锁：SB2、SB3,正反向切换： 按下SB3KM1失电 KM2吸合M由正转切换为反转。,具有双重互锁电路,利用正反转起动按钮的常闭辅助触头分别串接在对方接触器的线圈电路中，这种互锁称为按钮互锁(机械互锁)。,2019年9月4日2时10分,47,思考,请分析如左图示电路的工作原理？该电路如何实现电机正反转？,2019年9月4日2时10分,48,3自动往返行程控制电路,按SB2KM1吸合、自锁M正转拖动运动部件前进压下SQ1KM1断电，KM2得电 M正转变反转拖动运动部件后退压下SQ2KM2断电，KM1得电 M反转变正转拖动运动部件前进 按下SB1 M停转,SQ1-正向变反向行程开关 SQ2-反向变正向行程开关,没有限位 工作不可靠！,2019年9月4日2时10分,49,3自动往返行程控制电路,按SB2KM1吸合、自锁M正转拖动运动部件前进移至右极限位置压下SQ3KM1线圈失电M停转,SQ1-正向变反向行程开关 SQ2-反向变正向行程开关 SQ3-正向极限保护用行程开关 SQ4-反向极限保护用行程开关,前述电路如何改进,应用运动部件的行程作为控制参量的控制方法称为行程原则,2019年9月4日2时10分,50,思考,左图中，极限开关SQ的常闭触点放在自锁回路中行吗？,2019年9月4日2时10分,51,思考,分析左图电路与前页电路，功能上有何不同？,2019年9月4日2时10分,52,§2.3 三相笼型异步电动机 降压起动控制电路,定子串电阻(或电抗器)减压起动 星一三角(丫-)减压起动 自耦变压器减压起动 延边三角形减压起动,降压起动：起动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动后再将电压升高到额定值，使之在额定电压下运行。适合10KW以上，空载或轻载起动电机。,三相笼型异步电动机常用的减压起动方法:,2019年9月4日2时10分,53,一、定子串电阻减压起动控制,控制原理 三相笼型异步电动机定子绕组串电阻时，起动时利用电阻分压，定子绕组起动电压降低，起动结束后（即电机转速接近额定值时）将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，以减小起动电流. 特点 设备简单、经济，在中小型生产机械中应用较广,2019年9月4日2时10分,54,主电路,起动时:KM1通 串入R,起动结束:KM2通 短接R,延时,起动 电阻,2019年9月4日2时10分,55,控制电路,SA置自动 同a图,SA置手动 KT被切除 SB2串电阻起动 SB3短接电阻,用KT实现 Y的 自动切换,控制过程中选择时间作为控制参量进行控制的方式称为时间原则。,通电 延时,2019年9月4日2时10分,56,起动电阻选用,由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻 电阻功率大，能够通过较大电流， 但能耗较大 降低能耗 可采用电抗器代替电阻,2019年9月4日2时10分,57,二、星一三角(丫)减压起动控制,使用条件 正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机。 控制原理 起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，将定子绕组的接线由星形接成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。 特点 方法简单、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，适用于空载或轻载。,2019年9月4日2时10分,58,二、星一三角(丫)减压起动控制,两种情况 用于13kW以下电动机的起动电路 两个接触器和一个时间继电器实现 用于13kW以上电动机的起动电路 三个接触器和一个时间继电器实现,2019年9月4日2时10分,59,1.13kW以下电动机的起动电路,主电路,KM1-线路接触器 KM2-星-三角形 变换接触器,起动：KM2断电， 星形起动 运行：KM2得电， 三角形运行,2019年9月4日2时10分,60,1.13kW以下电动机的起动电路,KM1得电-KM1断电-KM2得电-KM1得电 该电路中，在KM1瞬时断开和接通时，产生一定的浪涌电流，因容量有限，故该电路仅适用于413kW的电动机的起动控制。,控制电路,2019年9月4日2时10分,61,213kW以上电动机的起动电路,KM1 KM2() KM3(Y) KM2、KM3不能 同时吸合,主电路,2019年9月4日2时10分,62,按SB2KM1得电,自锁 电机丫起动 KM3得电 KT得电 KM3断电KM2得电,自锁电动机运行,延时毕,用KT实现 Y的 自动切换,控制电路,213kW以上电动机的起动电路,KM1、KM3得电-KM3断电-KM2得电,2019年9月4日2时10分,63,思考,分析左图电路控制过程。,KM3先吸合 KM1后吸合,互锁保护措施,电机绕组由Y形形后，随着KM3失电，KT失电复位,2019年9月4日2时10分,64,三、自耦变压器减压起动控制电路,控制原理： 使用带抽头的自耦变压器提供起动电压。起动时，定子绕组电压是自耦变压器二次电压U2。起动完毕时，自耦变压器变被脱开，定子绕组的电压变为变压器一次电压，电机进入全压工作状态。 电压变比为 K=U1U21 自耦变压器减压起动时的电压为额定电压的1K，起动电流减小到1K2，由于TU2，此时的起动转矩降为直接起动时的1K2。 自耦变压器减压起动常用于空载或轻载起动。,2019年9月4日2时10分,65,三、自耦变压器减压起动控制电路,起动时，合QS，按SB2,KMl、KT同时得电并自锁，电机经变压器二次侧降压起动; 当电动机转速接近于额定转速时，延时到,KT动作,KM1断电,KM2得电,电机全压运行。 该方法适用于正常工作时接成星形或三角形的较大容量电动机，起动转矩可以通过改变自耦变压器抽头的连接位置而改变，缺点是自耦变压器价格较贵，且不允许频繁起动。,2019年9月4日2时10分,66,四、延边三角形减压起动控制电路,比较： 星三角形减压起动控制：不增加专用起动设备实现减压起动，虽然星形联接时起动电流小，但起动转矩却只有额定电压时起动转矩的1/3。 适用于空载或轻载的状态下起动。 延边三角形减压起动：是一种既不增加起动设备，即能减小起动电流，又能提高起动转矩的起动方法。 适用于定子绕组特别设计的异步电动机，这种电动机共有9个或12个出线端。,2019年9月4日2时10分,67,四、延边三角形减压起动控制电路,使用条件 正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机。 控制原理 起动时，电动机定子绕组联接为延边三角形减压起动，当电动机转速接近额定电压时，定子绕组联接为三角形正常运转。 电动机定子绕组作延边三角形连接时，每相绕组承受的电压比三角形连接时低，此时定子绕组相电压与线电压的关系取决于每相定子绕组两部分的匝数比。 改变延边部分与三角形连接部分的匝数比就可以改变电动机绕组相电压的大小，从而达到改变起动电流和起动转矩的目的。,2019年9月4日2时10分,68,四、延边三角形减压起动控制电路,KM2和KM1得电，KM3断电-延边三角形起动 KM2和KM3得电,KM1断电-三角形运行,2019年9月4日2时10分,69,绕线式异步电动机,线绕转子异步电动机的转子绕组不是铸铝，而是用导线绕制而成，通过滑环和电刷连接外部电阻。调节外部电阻，可以改变电动机机械特性的硬度，从而调节速度。 是最早投入使用的交流电机调速方法。它起动转矩大，机械特性软，在起重设备、卷绕设备、传送带驱动等场合获得了广泛应用。,2019年9月4日2时10分,70,§2.4 三相绕线转子异步电动机起动控制,在一般要求起动转矩较高的场合，绕线转子异步电动机得到了广泛的应用。 三相绕线转子异步电动机起动控制方法： 三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接起动电阻以达到减小起动电流、提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。 起动控制分类：按起动时转子绕组串接装置不同 串电阻起动 串频敏变阻器起动,2019年9月4日2时10分,71,一、转子串电阻起动控制电路,控制原理 串接在三相转子绕组中的起动电阻一般都接成星形。起动前，起动电阻全部接入，起动过程中将电阻依次短接，起动结束时，转子电阻全部被短接。 短接起动电阻的方式 三相电阻不平衡短接法 三相电阻平衡短接法,2019年9月4日2时10分,72,转子串电阻起动按时间原则控制,合QS，按SB2 吸合 KT1吸合延时到 KM2吸合短接R1 KT2吸合延时到 KM3吸合短接R2 KT3吸合延时到 KM4吸合短接R3,2019年9月4日2时10分,73,转子串电阻起动按时间原则控制,注意： （1）电路中只有KMl、KM4长期通电，而KTl、KT2、KT3、KM2、KM3线圈的通电时间均被压缩到最低限度; 作用：a）节省电能，延长电器寿命 b）减少电路故障，保证电路可靠工作。 （2）一旦时间继电器损坏，电路将无法实现电动机正常起动和运行; （3）采用逐段短接电阻，会使电流及转矩突然增大，产生较大的机械冲击。,2019年9月4日2时10分,74,转子串电阻起动按电流原则控制,合QS，按SB2 KMl吸合 KI1KI2KI3吸合 转速升电流降 KI1释放 KM2吸合短接R1 KI2释放 KM3吸合短接R2 KI3释放 KM4吸合短接R3,KI吸合电流同，但释放电流不同。 释放电流：KI1KI2KI3,2019年9月4日2时10分,75,二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路,三相绕线转子异步电动机转子串电阻起动缺点 存在一定的机械冲击，同时串接电阻起动线路复杂，工作不可靠，而且电阻本身比较笨重、能耗大、控制箱体积大。 频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的减小而自动减小 转子等效阻抗和转子回路感应电动势由大到小的变化，使串频敏变阻器起动实现了近似恒转矩的起动特性。,2019年9月4日2时10分,76,二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路,RF为频敏变阻器 “自动”位置：按SB2、KMl、KT得电，KT延时到 KA得电 KM2得电 KM2主触头将频敏变阻器短接，完成电动机的起动。 “手动”位置 ：按SB2 电动机达到额定转速时，按SB3,2019年9月4日2时10分,77,§2.5 三相异步电动机的制动控制,制动原因 三相异步电机自脱离电源，由于惯性，转子经一段时间才停止，会造成运动部件停位不准、工作不安全等现象。 制动方法两类 机械制动：电磁抱闸等产生机械力强迫电机迅速停车 电气制动：产生与电动机旋转方向相反的电磁转矩， 使电动机工作在制动状态 电气制动控制电路分类 反接制动 能耗制动 再生制动 电容制动,2019年9月4日2时10分,78,一、反接制动控制电路,定子电源反接制动控制原理 即改变电动机电源的相序，使定子绕组产生反向旋转磁场，从而产生制动转矩，使电动机转子迅速降速。 注意 （1）为防止转子降速后反向起动，当电动机转速接近于零时应迅速切断电源。 （2）为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中串反接制动电阻(对称法和不对称法)来限制反接制动电流。 反接制动特点：制动迅速，效果好，但冲击大 适用范围：10kW以下的小容量电动机,2019年9月4日2时10分,79,1电动机单向运转的反接制动控制电路,采用速度继电器来检测电动机转速的变化。 当转速高于120r/min时触头动作； 当转速低于100r/min时触头复位，切除反向电源。,控制过程中选择速度（转速）作为控制参量进行控制的方式称为速度原则。,反接制动电阻,速度继电器,2019年9月4日2时10分,80,2电动机可逆运行的反接制动控制电路,KM1正转接触器 KM2反转接触器 KS1正转速度继电器 KS2反转速度继电器,主电路未设置限流电阻，冲击电流大。,该常闭触点有什么作用？,2019年9月4日2时10分,81,2电动机可逆运行的反接制动控制电路,正向： KM1正转降压起动接触器 KM3正转全压起动接触器 KM2正转制动接触器,定子串电阻降压起动+反接制动,反接制动电阻和降压起动限流电阻,2019年9月4日2时10分,82,二、能耗制动控制电路,控制原理 在电动机脱离三相交流电源之后，迅速在定子绕组上加一个直流电压，利用转子感应电流与静止磁场的作用来达到制动的目的。 特点 制动力强、制动平稳、无大的冲击，能使生产机械准确停车，但需要直流电源、低速时制动力矩小。电动机功率较大时，制动的直流设备投资大。 控制方法 可以采用时间或速度控制原则，分别由时间继电器和速度继电器完成。,2019年9月4日2时10分,83,1单向能耗制动控制电路时间原则,KT瞬动触点作用： 当KT线圈断线或其它故障，使KT触点不起作用时，只要按下停止按钮SBl，可以点动能耗制动。若无此触点，发生故障时，按下SB1将使KM2线圈长期通电吸合，从而使电机定子绕组长期接入直流电源。,KT瞬动触点,制动结束时，利用时间继电器KT的延时常闭触点断开制动电路。,调节制动电流,2019年9月4日2时10分,84,1单向能耗制动控制电路速度原则,制动快结束时，利用速度继电器KS的常开触点断开制动电路。,2019年9月4日2时10分,85,2电动机可逆运行能耗制动控制电路 时间原则,2019年9月4日2时10分,86,2. 电动机可逆运行能耗制动控制电路 速度原则,2019年9月4日2时10分,87,反接制动 能耗制动,2019年9月4日2时10分,88,§2.6 三相笼型异步电动机的有级调速控制,三相异步电动机的调速原理 电机调速的方法： 变极对数调速(P） 变频调速(f1) 变转差率调速(s) ： 改变S可通过调定子电压、改变转子电路中的电阻(只适合绕线式异步电机)、采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。,2019年9月4日2时10分,89,§2.6 三相笼型异步电动机的有级调速控制,变极对数调速 要求：必须选用双速或多速电动机。 特点：有级调速方法 适用：三相笼型异步电动机 改变极对数P的方法： 改变定子绕组的连接方法 在定子上设置具有不同极对数的两套互相独立的绕组,2019年9月4日2时10分,90,一、三相笼型异步电动机的有级调速控制原理,图a 三角形连接，电动机四极运行，为低速 图b 双星形连接，电动机两极运行，为高速,改变定子绕组的连接方法双速电机,2019年9月4日2时10分,91,二、接触器控制的双速电动机控制电路,KM1得电，KM2和KM3断电 -三角形，4极，低速 KM2和KM3得电,KM1断电 - 双丫，2极，高速,KM1 与 KM2和KM3不能同时得电，需要互锁。,SB2 低速按钮 SB3 高速按钮,2019年9月4日2时10分,92,三、时间继电器自动控制的双速电动机控制电路,SA在低速档时，电机低速运行 SA在高速档时，电机先低速起动，一段时间后（KT），电机高速运转。,2019年9月4日2时10分,93,§2.7 直流电动机的控制,直流电动机优点 具有优良的调速特性，调速平稳、方便，调速范围广，过载能力大，能快速起动、制动和反转，能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。虽然其制造成本和维护费用比交流电动机大，但在对电动机的调速性能和起动性能要求高的生产机械上仍得到广泛应用。,2019年9月4日2时10分,94,§2.7 直流电动机的控制,直流电动机根据定子磁场产生方式不同可分为：电磁式和永磁式。 电磁式励磁绕组有四种连接方式（他励、串励式、并励式、复励式）。,串励,并励,复励,他励,永磁式,2019年9月4日2时10分,95,一、直流电动机的基本控制方法,1直流电动机的起动控制 特点 起动冲击电流大，一般不允许直接起动 起动过程 起动电流要小，起动转矩要大 在接通电枢绕组电源时同时或提前接上额定的励磁电压。 他励、并励直流电动机起动时，在接通电枢绕组电源时，必须同时或提前接上额定的励磁电压。 串励直流电动机的励磁电流和电枢电流是同时接通的。,2019年9月4日2时10分,96,一、直流电动机的基本控制方法,2直流电动机的正反转控制 由电磁转矩： 改变直流电动机的转向有两个方法： （1）电动机的励磁绕组两端电压的极性不变时，改变电枢绕组两端电压的极性，使电枢电流反向 （2）电枢绕组两端电压极性不变，而改变励磁绕组两端电压的极性，使励磁电流反向。 反向过程： （1）防止造成“飞车” 改变励磁电流的同时要切断电枢绕组电源。 （2）消除励磁绕组因断开触头产生的感应电动势 加设阻容吸收装置。,2019年9月4日2时10分,97,一、直流电动机的基本控制方法,3调速控制 突出优点 在很大的范围内具有平滑、平稳的调速性能。 调速方法： 电枢回路串电阻调速、改变电枢电压调速、改变励磁调速和混合调速。 4制动控制 直流电动机电气制动方法：能耗制动、反接制动和再生发电制动等几种方式。,2019年9月4日2时10分,98,二、他励(包括并励)直流电动机的控制电路,1电枢回路串电阻的起动与调速控制电路,2019年9月4日2时10分,99,§2.8 电气控制系统的保护环节,常用的保护环节 短路保护 过电流保护 过载保护 零电压保护及欠电压保护 弱磁和失磁保护,电流型保护,电压型保护,2019年9月4日2时10分,100,§2.8 电气控制系统的保护环节,一、短路保护 产生短路现象原因： 绝缘损坏、负载短接、接线错误等故障。 短路的后果： 短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的几倍到几十倍，使电气设备因过热损坏，甚至因电弧引起火灾。 短路保护要求: 瞬动特性：即发生短路故障时，控制电路能迅速地切除电源 短路保护常用方法：采用熔断器FU、断路器QF,2019年9月4日2时10分,101,§2.8 电气控制系统的保护环节,二、过载保护 过载：电动机的运行电流大于额定电流，但在1.5倍额定电流以内。 引起电动机过载原因： 负载的突然增加，电网电压降低，缺相运行等。 过载后果: 长期处于过载运行，也将引起电动机的过热，使其温升超过允许值而损坏绝缘，寿命缩短，严重时还会使电动机损坏。 过载保护要求： 具有反时限特性，且不会因为电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作。 常用的过载保护元件:热继电器FR,2019年9月4日2时10分,102,§2.8 电气控制系统的保护环节,三、过电流保护 过电流保护：电动机或电器元件超过其额定电流的运行状态，但不超过2.5倍额定电流。 过电流现象产生原因： 由于不正确的起动和过大的负载引起的。 过电流后果： 在过电流情况下，电器元件一般不是马上损坏，只要在达到最大温升之前，电流值能恢复正常还是运行的。 常用的过电流保护元件：过电流继电器KI 过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机中，对于三相笼型异步电动机，其短时过电流不会产生严重后果，故可不设置过电流保护。,2019年9月4日2时10分,103,§2.8 电气控制系统的保护环节,四、零电压及欠电压保护 零电压保护:为了防止电网失电后恢复供电时，电动机自行起动的保护。 零电压保护原因： 电动机在运行中，电源电压因某种原因消失后，当电源电压恢复时，如果电动机自行起动，可能使生产设备损坏或造成人身事故。 常用的零电压保护元件：自动复位按钮和接触器自锁电路，零电压继电器。,2019年9月4日2时10分,104,§2.8 电气控制系统的保护环节,四、零电压及欠电压保护 欠电压保护：在电动机的运行过程中，由于电源电压降低到UN的6080时，要求能自动切断电源而停止工作的保护。 欠电压保护原因： 电动机运转时，电源电源过分降低引起电磁转矩下降，在负载转矩不变的情况下，电机转速下降，电流增大。此外，由于电压的降低会引起控制电器的释放，造成电路不正常工作。 常用的欠电压保护元件：欠电压继电器KV，利用接触器本身的欠电压保护作用,2019年9月4日2时10分,105,§2.8 电气控制系统的保护环节,五、弱磁和失磁保护 弱磁和失磁保护的原因： 直流电动机只有在一定强度的磁场下才能起动，同时正在运行时磁场突然减弱或消失，电动机转速就会迅速升高，甚至发生“飞车”。 常用的弱磁和失磁保护元件： 电流继电器KI（串入直流电动机励磁回路）,2019年9月4日2时10分,106,§2.8 电气控制系统的保护环节,短路保护：FU1和FU2 过载保护：FR 过电流保护：过电流继电器KI1和KI2 零电压保护：中间继电器KA 欠电压保护：欠电压继电器KV 互锁保护：KM1和KM2互锁触头,2019年9月4日2时10分,107,§2.9 其他典型的控制电路（增）,(一) 多地点控制电路,控制规律： 起动按钮常开触点要并联，即逻辑或关系。 停止按钮常闭触点要串联，即逻辑与关系。,在一些大型生产机械和设备上，要求操作人员在不同方位能进行操作和控制，即多地点控制。,2019年9月4日2时10分,108,(二) 顺序控制电路,§2.9 其他典型的控制电路（增）,在生产实际中，有些设备往往要求其上的多台电动机的起动与停止必须按照一定的先后顺序进行，即电动机的顺序控制。,顺序控制即可在主电路实现，也可在控制电路中实现。,1.主电路中实现两台电动机顺序起动,两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头(KM1)的负荷过重。,2019年9月4日2时10分,109,(二) 顺序控制电路,§2.9 其他典型的控制电路（增）,2.控制电路中实现顺序控制,图a)M1先起动，M2后起动 图b)M1先起动，M2后起动；M2先停止，M1再停止,2019年9月4日2时10分,110,(二) 顺序控制电路,§2.9 其他典型的控制电路（增）,3.时间继电器实现顺序控制,2019年9月4日2时10分,111,总结： 顺序控制电路控制规律,§2.9 其他典型的控制电路（增）,当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则将甲接触器的常开触点串入乙接触器的线圈电路中。 当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的常开触点并联在甲接触器的停止按钮两端。,2019年9月4日2时10分,112,工作原理,按SB1KA4失电工作结束。,§2.9 其他典型的控制电路（增）,(三) 步进控制电路,2019年9月4日2时10分,113,组成电气控制电路的基本规律,(一) 按联锁控制的规律,联锁：电器之间互相制约、互相配合的关系，包括自锁、互锁控制。,按联锁进行控制是组成电气控制电路的基本规律之一,2019年9月4日2时10分,114,1.顺序控制电路中,KM1先得电 KM2后得电 KM2控制线圈的电源从KM1的自锁触点后引入。 KM1的常开触点串接在KM2线圈的控制电路中,先,后,先,后,2019年9月4日2时10分,115,2. 电动机正、反转控制电路中,接触器KM1、 KM2不能同时得电吸合。 常闭触点分别串接在对方线圈电路中，这种联锁关系称为互锁,2019年9月4日2时10分,116,3.单向点动、长动混合控制电路中,复合按钮作点动控制按钮 其常闭触点串接在自锁回路中,2019年9月4日2时10分,117,4.具有极限保护的正反转控制电路中,行程控制,极限保护,2019年9月4日2时10分,118,按联锁控制的规律,实现联锁控制的基本方法是采用反应某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁控制的要求。,关键,正确选择联锁触点,2019年9月4日2时10分,119,(二) 按控制过程的变化参量 进行控制的规律,选择某些能反映生产过程的变化参数作为控制参量进行控制是组成电气控制电路的基本规律之一。 变化参数： 电流、电压、压力、行程、速度、时间,2019年9月4日2时10分,120,1. 星形三角形降压起动控制电路,选择时间作为控制参量-时间原则 采用时间继电器,2019年9月4日2时10分,121,2.自动往返控制电路,选择行程作为控制参量-行程原则 采用行程开关,2019年9月4日2时10分,122,3.反接制动控制电路,选择速度作为控制参量-速度原则 采用速度继电器,2019年9月4日2时10分,123,4. 绕线式异步电动机的控制电路,选择电流作为控制参量-电流原则 采用电流继电器,欠电流 继电器,2019年9月4日2时10