第2章电气控制线路基础.ppt
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1、2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),1,本章内容,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线路 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 变频调速与变频器的使用 电气控制线路的简单设计法 典型生产机械电气控制线路分析,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),2,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,什么是电气控制线路? 用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来,并实现某种特定控制要求的电路。 什么是电气控制系统图? 为
2、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,将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来,这就是电气控制系统图。 电气控制系统图的种类(电气原理图,电器布置图,电气安装接线图) 电气原理图,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),3,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,常用电气图形和文字符号 电气图形符号和文字符号的国家标准 演化历史 现状 图形符号基本上是统一的国家标准 文字符号还在使用已废止的GB 71591987电气技术中的文字符号制订通则 目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍
3、参考教材上的讲解 本教材是第一本全面采用电气文字符号新国家标准的教材,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),4,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,电气控制线路图的绘制原则 绘制电气原理图时应遵循的原则 1、电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。 主电路是电气控制线路中大电流通过的部分,包括从电源到电机之间相连的电器元件;一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。 辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路,其流过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈
4、及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),5,2、电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一 规定的图形符号和文字符号表示。 3、布局应根据便于阅读的原则安排,主电路安排在图面的左或者上,辅助电路右下,按功能布置,尽可能按动作顺序从上到下,从左到右排列。 4、文字符号标注,通用电器元件的不同部件分散在不同位置,要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。 5、图形符号表示要点,所有电器可动部分均按没有通电或没有外力作用使得状态画出。 6、减少线条、避免交叉,图形符号可旋转绘制,但文字符号不可倒置。 图区 图纸上方
5、的1、2、3。等数字是图区的编号。 图区编号下方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),6,符号位置的索引 当一个控制系统有多页图纸时,索引非常有用。 接触器、继电器的线圈、触点的索引方法 接触器 继电器,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),7,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),8,电气安装接线图 什么是电
6、气安装接线图?作用? 一般情况下,电气安装图和原理图需配合起来使用。 绘制电气安装图应遵循的主要原则如下: 必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。 各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致,同一个电器元件的各部件(如同一个接触器的触点、线圈等)必须画在一起,各电器元件的位置应与实际安装位置一致。 不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接,并按照电气原理图中的接线编号连接。 走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。画连接线时,应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,C
7、opyright by Wang Yonghua (),9,电器元件布置图 什么是电器元件布置图?作用? 电器元器件布置图的设计应遵循以下原则: 必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。 相同类型的电器元件布置时,应把体积较大和较重的安装在控制柜或面板的下方。 发热的元器件应该安装在控制柜或面板的上方或后方,但热继电器一般安装在接触器的下面,以方便与电机和接触器的连接。 需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表,其安装位置应高低适宜,以便工作人员操作。 强电、弱电应该分开走线,注意屏蔽层的连接,防止干扰的窜入。 电器元器件的布置应考虑安装间隙,并尽可能做到整齐、美观。,
8、2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),10,概述 三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大。 其电气控制线路图大都由继电器接触器和按钮等有触点的电器组成。,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),11,全压启动控制线路 这是最基本的电动机控制线路。是任何一个电气工程师需要熟记于心的电路。 组成: 主电路 控制线路,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Y
9、onghua (),12,全压启动控制线路 工作原理 启动过程 操作过程 重要概念: 自锁 自锁触点 停止过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),13,全压启动控制线路 控制线路的保护环节 短路保护:FA 过载保护:BB 失压和欠压保护: QA,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),14,正反转控制线路 生产实际的需要 工作原理 工作过程 基本控制线路(不能使用) 正停反 重要概念:互锁 正反停,电气控制
10、线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),15,点动控制线路 生产实际的需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),16,多点控制线路 生产实际的需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),17,顺序控制线路 生产实际的需要 类型 基于动作先后顺序 基于时间控制 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异
11、步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),18,自动循环控制线路 生产实际的需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),19,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,补充练习:,控制要求:按下启动按钮SF2,平面工作台实现向左运行,运行过程中碰触左限位开关BG1后停止左行,3秒后工作台实现向右运行,运行过程中碰触到右限位开关BG2后停止右行,5秒后又实现左行,以此方式循环工作。按下停止按钮SF1后,工作台失电停行。,原控制电路,2008
12、.1,Copyright by Wang Yonghua (),20,概述 为什么要进行降压启动控制? 降压启动的过程 降压启动方法 定子电路串电阻(或电抗) 星形三角形 自耦变压器 延边三角形 使用软启动器 使用变频器,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),21,星形三角形降压启动控制线路 降压启动原理 启动时将电动机定子绕组接成星形,加在电动机每相绕组上的电压为额定值的1/ ,Y形连接时,加在电动机定子绕组上的电流是连接时的1/3,从而减小了启动电流对电网的影响。当转速接近额定转速时,定子绕组改
13、接成三角形,使电动机在额定电压下正常运转。 工作过程 主电路为什么像这样连接? 工作过程,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),22,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),23,星形三角形降压启动控制线路 特点和适用场合 优点:启动电流特性好,结构简单,价格低; 缺点:由于启动转矩也降低到了原来的1/3,所以转矩特性差。 适合于轻载或空载启动的场合。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控
14、制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),24,自耦变压器降压启动控制线路 降压启动原理 工作过程,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),25,自耦变压器降压启动控制线路 特点及适用场合 优点:启动时对电网的电流冲击小,功率损耗小。 缺点:自耦变压器相对结构复杂,价格较高。 这种线路主要用于较大容量的电动机,以减小启动电流对电网的影响。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua
15、 (),26,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,补充练习:三相异步电动机Y-降压启动控制1 控制要求:按下正转启动按钮SF2,三相异步电动机MA实现正转Y型降压启动,5秒后电动机MA实现正转型全压运行;按下反转启动按钮SF3,三相异步电动机MA实现反转Y型降压启动,3秒后电动机MA实现反转型全压运行;在正转运行过程中,反转控制失效;在反转运行过程中,正转控制失效;按下停止按钮SF1,三相异步电动机MA失电停转。,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),27,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,L1 L2 L3,QA0,QA1,BB,A B C,
16、X Y Z,QA,QAY,M,3,MA,QA2,QA1,QA,Y,KF1,KF2,QA,QA2,QA1,BB,SF1,SF2,QA1,QA2,SF3,SF3,SF2,QA2,KF1,QA,QA2,QA1,KF1,QAY,QA,(5s),(3s),KF2,KF2,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,BB,SF1,SF2,KF,QA2,QA1,QA1,QA2,QA1,SF3,QA2,QA2,QA1,QA,QAY,KF,QA,KF,QAY,QA,whjclt,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,QA0,QA1,M,3,MA,L1 L2 L3,QA3,L1 A1 L2 B1 L3 C1
17、,T1 A2 T2 B2 T3 C2,KF1,KF2,SF1,SF2,STOP,RUN,PL,L+,400,C,QA2,FA1,FA1,SF3,KF1,KF2,QA2,QA1,sF4,QA3,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),30,软启动器及其使用 使用场合及特点 在一些对启动要求较高的场合,可选用软启动装置,它采用电子启动方法。 主要特点是:具有软启动和软停车功能,启动电流、启动转矩可调节,另外还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能和实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数的功能。 原理:利用晶闸
18、管的移相控制原理,通过控制晶闸管的导通角,改变其输出电压,达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),31,软启动器及其使用 软启动器的控制功能 斜坡升压启动方式 此种启动方式一般可设定启动初始电压Uqo和启动时间t1。这种启动方式关闭电流反馈,属开环控制方式,在电动机启动过程中,电压线性逐渐增加,在设定的时间内达到额定电压。 转矩控制及启动电流限制启动方式 此种启动方式一般可设定启动初始力矩Tqo、启动阶段力矩限幅TLI、力矩斜坡上升时间t1和启动电流限幅IL
19、I。这种启动方式引入电流反馈,通过计算间接得到负载转矩,属闭环控制方式。由于控制目标为转矩,故软启动器输出电压为非线性上升。 此种控制方式可以使电动机以最佳的启动加速度、以最快的时间完成平稳的启动,是应用最多的启动方式。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),32,软启动器及其使用 软启动器的控制功能 电压提升脉冲启动方式 此种启动方式一般可设定电压提升脉冲限幅ULI。升压脉冲宽度一般为5个电源周波,即100ms。在启动开始阶段,晶闸管在极短时间内按设定升压幅值启动,可得到较大的启动转矩,此阶段结束
20、后,转入转矩控制及启动电流限制启动。该启动方法适用于重载并需克服较大静摩擦的启动场合。 转矩控制软停车方式 能耗制动方式,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),33,软启动器及其使用 使用举例:TE的Altistart46 具有通用软启动器的各种功能 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 端子功能 L1/L2/L3,A1/A2/A3,T1/T2/T3,A2/B2/C2 PL STOP,RUN C,400 KF1,KF2输出继电器的作用,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步
21、电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),34,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),35,软启动器及其使用 使用举例:TE的Altistart46 单台软启动器启动多台电机举例 注意外部旁路的区别 KF1,KF2输出继电器的作用 在一台电动机启动结束后,软启动器被外部旁路。对它来说,这是不正常状态,所以KF1和KF2都断开。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yong
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