第二章_电气控制线路的基本环节.ppt
2020/1/29,1,第一篇 电器控制技术,第一章：常用低压控制电器 第二章：电气控制线路的基本环节 第三章：生产机械的电气控制,2020/1/29,2,第二章:电气控制线路的基本环节,1.电气控制线路的绘制 2.三相异步机的起动控制 3.三相异步机的正反转控制 4.三相异步机的调速控制 5.三相异步机的制动控制 6.其他典型环节 7.电气控制线路的设计方法的总结,2020/1/29,3,1.1.1电气控制线路的绘制,定义： 由按钮，开关，接触器，继电器等低压电器所组成的控制线路电气控制线路。 常用符号： GB4728-1984«电气图用图形符号»、GB6988-1987 «电气制图»、GB7159-1987 «电气技术中的文字符号制订通则»,2020/1/29,4,1.1.2 基本原则和表示方法,基本原则： 分为主电路，控制电路； 图形，符号，文字采用标准画法； 按钮，触点按原始状态画出其触点； 电气控制线路包括： 电气原理图、安装接线图、电器布置图,2020/1/29,5,1.2.1电气原理图,电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。 原则： 主电路、控制电路分开； 图形、文字符号符合标准； 方法：轴坐标标注法，横坐标标注法。,2020/1/29,6,1.2.1电气原理图2,主电路：包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。 控制电路：是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。,返 回,2020/1/29,7,2.1三相异步电动机的 起动控制,不同型号、不同功率相不同负载的电动机往往有不同的起动方法，因而控制线路也不同。三相异步电动机一般有直接起动和减压起动（降压起动）两种方法。 选择时考虑的因素： 电源容量，负载的特性，电动机功率，控制成本，运行成本，维修难易等。,返 回,2020/1/29,8,2.1.1三相笼型电动机的 直接起动控制,背景： 在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动机可直接起动。 特点： 直接起动的优点是电气设备少，线路简单。缺点是起动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。,2020/1/29,9,2.1.2采用刀开关直接起动控制,适用于对象： 小容量，起动不频繁的笼型电动机。 动作描述及组成 特点：简单，具有短路保护,图 例,2020/1/29,10,2.1.3采用接触器直接点动控制,点动控制： 按下按钮，电动机运行； 松开按钮，电动机停机，一般在调试时使用。 动作描述及组成 特点：实现电动机短时转动。,图 例,2020/1/29,11,2.1.4采用接触器直接连续控制,连续控制： 按下起动按钮，电动机运行；松开起动按钮，电动机继续运行；按下停机按钮后，电动机才停止运行。 动作描述及组成 特点：实现电动机长时转动。,图 例,2020/1/29,12,2.1.4采用接触器直接连续控制自锁及保护,自锁（自保） 电磁起动器 保护环节： 过载，欠压保护，断路保护。,图 例,2020/1/29,13,2.1.5采用接触器直接复合控制,点动的作用 长动（连续）的作用 点动及长动（连续）的复合控制电路。,图 例,返 回,2020/1/29,14,2.2三相笼型电动机的 减压起动控制,直接起动的优点及缺点： 减压起动的特点： 减压起动可以减小起动电流，但也降低了起动转矩。 适用场合： 空载或轻载起动,2020/1/29,15,2.2.1三相笼型电动机 减压起动控制分类,三相笼型电动机的减压起动方法： 1.定子绕组串电阻(或电抗器)起动 2.星三角形减压起动 3.自耦变压器减压起动 4.延边三角形起动,2020/1/29,16,2.2.2定子绕组串电阻 (或电抗器)起动,控制线路按时间原则实现控制。依靠时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后顺序动作。 控制原理图： 特点： 耗能，需要较大容量的电阻柜等。,2020/1/29,17,2.2.3星三角形减压起动,动作原理： 起动时定子绕组联结为星型，起动完毕后改为三角型。 控制原理图： 特点： 起动转矩特性差，适合低压轻载起动。,2020/1/29,18,2.2.4自耦变压器减压起动,动作原理： 起动时定子串入自耦变压器，起动完毕后切除自耦变压器。 控制原理图： 特点： 对电网的电流冲击小，损耗低；用于大容量的电动机。,2020/1/29,19,2.2.5延边三角形起动,动作原理： 起动时定子联结成延边三角型，起动完毕接成三角型。 控制原理图： 特点： 起动转矩大，定子绕组复杂。 总结： 以上方法按时间原则实现减压起动，线路可靠，结构简单，应用广泛。,2020/1/29,20,2.3三相绕线转子电动机的 起动控制,绕线式电动机与笼型电动机： 在要求起动转矩较大的场合，绕线式异步电动机得到广泛的应用。,2020/1/29,21,2.3.1三相绕线转子电动机的 起动控制分类,常用的起动方法： 1.转子电路中串接电阻 2.转子电路中串接频敏变阻器,2020/1/29,22,2.3.2 转子绕组串接起动电阻控制,原理： 起动时三相转子串入起动电阻，起动的过程中按时间或按速度或按电流原则，分相、分段切除电阻；起动结束后应完全切除电阻。 分类： 电阻被短接的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法。 原理图：,模 拟,2020/1/29,23,2.3.2转子绕组串接 起动电阻控制特点,特点：按电流原则切除电阻 分段、不平衡切除的方法；能耗大。 注意事项： 时间继电器的作用 电流继电器的作用 切除时电流的变化 切除时速度的变化及影响,2020/1/29,24,2.3.3转子绕组串接频敏变阻器 起动控制,频敏电阻的特点： 阻抗随转子电流的频率的下降自动减小 原理： f2=s*f1 R=f(f2) L=f(f2) 原理图：,返 回,2020/1/29,25,3.1三相异步电动机的 正反转控制,正转、反转的原理： 改变供电电源相序 带来的问题：短路 解决办法： 机械互锁，电气互锁,2020/1/29,26,3.1.1 三相异步电动机的 正反转控制互锁,电气互锁 两者复合 主令电器互锁,返 回,2020/1/29,27,4.1三相异步电动机的调速控制1,根据三相异步电动机的转速公式： 三相异步电动机的调速方法有： 1.改变电动机定子绕组的磁极对数p 2.改变电源频率f1 3.改变转差率s。,2020/1/29,28,4.1三相异步电动机的调速控制2,改变转差率s调速的方法： 1.绕线转子电动机在转子电路串接电阻调速 2.绕线转子电动机串级调速 3.异步电动机交流调压调速 4.电磁离合器调速,2020/1/29,29,4.1.1三相笼型电动机的 变极对数调速控制,三相笼型电动机采用改变磁极对数调速，改变定子极数时，转子极数也同时改变。笼型转子本身没有固定的极数它的极数随定子极数而定。 改变定子绕组极对数的方法有： 1）装有一套定子绕组，改变它的联结方式； 2）定子槽里装有两套极对数不一样的独立绕组； 3）定子槽里装有两套极对数不一样的独立绕组，而 每套绕组本身又可以改变它的联结方式。,2020/1/29,30,4.2绕线转子电动机转子串电阻的调速控制,原理： 随着转子所串电阻的增加，电动机的转速降低，转差率增大，使电动机工作在不同的人为特性上，以获得不同的转速，实现调速的目的。 控制原理图：,2020/1/29,31,4.3电磁调速异步电动机的控制,原理： 电磁调速异步电动机由异步电动机、电磁离合器、控制装置三部分组成，通过改变电磁离合器的励磁电流实现调速。 原理图：,返 回,图 例,2020/1/29,32,5.1三相异步电动机的制动控制,制动：从动到静或从高速到低速 注意事项： 制动能力，制动时间，电流，负载要求等 三相异步电动机的制动方法： 1.机械制动 2.电气制动,2020/1/29,33,5.1.1三相异步电动机的 机械制动控制,原理： 机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。 方法： 常用的的机械装置是电磁抱闸。抱闸装置由制动电磁铁和闸瓦制动器组成。 分类： 断电制动、通电制动,2020/1/29,34,5.1.2三相异步电动机的 电气制动控制,原理及方法： 1.反接制动 2.能耗制动 3.发电制动 4.电容制动 注意事项： 电流的限制，防止电动机反转等。,2020/1/29,35,5.1.3三相异步电动机的 反接制动控制,反接制动原理： 利用改变电动机电源相序。使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反。因而产生制动力矩的一种制动方法。 原理图： 可逆的反接制动原理图,模 拟,2020/1/29,36,5.1.4三相异步电动机的 能耗制动控制,三相异步电动机能耗制动时，切断定子绕组的交流电源后，在定子绕组任意两相通入直流电流，形成一固定磁场，与旋转着的转子中的感应电流相互作用产生制动力矩。 注意：制动结束后必须及时切除直流电源。,2020/1/29,37,5.1.5三相异步电动机的 电容制动控制,电容制动是在切断三相异步电动机的交流电源后，在定子绕组上接入电容器，转子内剩磁切割定子绕组产生感应电流，向电容器充电，充电电流在定子绕组中形成磁场，这磁场与转子感应电流相互作用，产生与转向相反的制动力矩，使电动机迅速停转。,返 回,2020/1/29,38,6.1.1 其他典型控制环节1,多地点控制：有些电气设备，如大型机床、起重运输机等，为了操作方便，常要求能在多个地点对同一台电动机实现控制。这种控制方法叫做多地点控制。 多地点控制的接线原则是：起动按钮应并联连接，停止按钮应串联连接。,2020/1/29,39,6.1.2 其他典型控制环节2,多台电动机先后顺序工作的控制 在生产实践中，有时要求一个拖动系统中多台电动机实现先后顺序工作。例如机床中要求润滑电动机起动后，主轴电动机才能起动。,2020/1/29,40,6.1.3 自动循环控制,在机床电气设备中，有些是通过工作台自动往复循环工作的，例如龙门刨床的工作台前进、后退。 电动机的正、反转是工作台自动往复循环的基本环节。 通常采用限位开关来实现生产机械运动的行程位置。,返 回,2020/1/29,41,7.1电气控制线路的设计方法,设计方法： 经验设计法、逻辑设计法。,2020/1/29,42,7.1.1经验设计法,经验设计法是根据生产机械的工艺要求和加工工程，利用各种典型的基本控制环节，加以修改、补充、完善，最后得出最佳方案。 若没有典型的控制环节可采用，则按照生产机械的工艺要求逐步进行设计。,2020/1/29,43,7.1.1经验法注意问题1,要保证控制线路工作的安全和可靠性 线圈的连接 电器触点的连接 尽量避免多触点的串联使用 避免“竞争”,2020/1/29,44,7.1.1经验法注意问题2,控制线路力求简单 尽量减少触点的数目， 尽量减少连接的导线的数目， 尽量延长电器的使用寿命，减少通电时间。,2020/1/29,45,7.1.1经验法注意问题3,防止寄生电路 具备必要的保护环节 短路保护 过流保护 过载保护 漏电保护,2020/1/29,46,7.1.2逻辑设计法,逻辑设计法是利用逻辑代数来设计电气控制线路，同时也可以用于线路的简化。 电气控制线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电和断电、触点的闭合和断开看成是逻辑变量。 线圈的通电状态和触点的闭合状态设定为“1”态；线圈的断电状态和触点的断开状态设定为“0”态。,2020/1/29,47,7.1.2逻辑设计法与、或、非,返 回,2020/1/29,48,本章小结,任何简单的、复杂的电气控制线路，都是按照一定的控制原则，由基本的控制环节组成的。掌握仅些甚本的控制原则和控制环节。是学习电器控制的基础，特别是对生产机械整个电气控制线路工作原理的分析与设计有很大的帮助。本章着重阐明组成电器控制线路的基本原则和基本环节。 作业：10，12，18。,返 回,2020/1/29,49,B2-1:常用的图形、文字符号例,2020/1/29,50,图23,2020/1/29,51,图25,2020/1/29,52,图26,2020/1/29,53,图27,2020/1/29,54,图28C,2020/1/29,55,图29,2020/1/29,56,图210,2020/1/29,57,图211,2020/1/29,58,图212,2020/1/29,59,图214,2020/1/29,60,图216,2020/1/29,61,图217A,2020/1/29,62,图217B,2020/1/29,63,图217C,2020/1/29,64,图217D,2020/1/29,65,图219,2020/1/29,66,图220,2020/1/29,67,图223,2020/1/29,68,图224,2020/1/29,69,图225,2020/1/29,70,图222,2020/1/29,71,图226,2020/1/29,72,图227,2020/1/29,73,图229,2020/1/29,74,图230a,2020/1/29,75,图230b,2020/1/29,76,图231,2020/1/29,77,图232,2020/1/29,78,图233,34,35,2020/1/29,79,图236,
