电气运行与控制--教学.ppt

电工技术与应用课程教学资源建设,建设院校：,成都航空职业技术学院,基础教研室,电工技术与应用,基础教研室,项目七 电气运行与控制,项目六 电气运行与控制,工作任务,1、三相电动机的启动与停止控制电路的安装与维护,2、三相电动机制动与调速控制电路安装与维护,技能实训 三相电动机点动正转及接触器自锁正转控制电路的安装与维护 三相电动机正反转控制电路的安装与维护 三相电动机顺序控制电路的安装与维护 三相电动机星形三角形降压启动控制电路的安装与维护,技能实训 三相电动机反接制动控制电路的安装与维护 三相异步电动机的调速控制电路的安装与维护,3、单相异步电动机调速与正反转的控制实现,技能实训 单相异步电动机正反转、调速控制的实现,第一章 电路的基本知识,第七章 电动机的联锁控制 继电-接触器控制,学习要点,7.1 常用低压电器,7.2 三相笼型电动机的基本控制电路,7.3 开关自动控制,7.4 基本电气识图,第一节、几种常见低压电器,电力拖动应用电动机拖动生产机械。,继电-接触器控制采用由继电器、接触器、按钮等有触点电器组成的控制电路，对电动机进行起动、停止、正反转、制动以及行程、时间、顺序等控制。,低压电器工作在直流1200V、交流1000V以下的各种电器。,按工作性质分：,第一节 常用低压电器,一、刀开关,二、组合开关,三、熔断器,四、按钮,五、接触器,第一节、常用低压电器,一、刀开关,(一)结构：一种最简单的手动电器。,(三)作用：用在不频繁接通和分断的电路中，也用于隔离电路和电源（又称为隔离开关）,(二)分类：单极(单刀)、双极(双刀)、三极(三刀),二、组合开关,（一）结构：也是一种刀开关，刀片可转动，由装在同一轴上的单个或多个单极旋转开关叠装组成。转动手柄，可使动触片与静触片接通与断开。,（二）分类：单极、双极、三极、多极。,（三）作用：生产机械的电源引入、局部照明等。,常用的HZ10系列,第一节、常用低压电器,（一）作用：最常用的短路保护电器。熔体由电阻率较高而熔点较低的合金制成，正常工作时熔体不熔断，短路时熔体立即熔断，及时切断电源。,三、熔断器,第一节、常用低压电器,（二）分类：,第一节、常用低压电器,实用中，常把熔断器和刀开关组合在一起，分为闸刀开关和铁壳开关。,第一节、常用低压电器,四、按钮,(一)作用：发出操作信号、接通和断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机运行。,(二)结构：钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等。,一种最简单的手动电器。,第一节、常用低压电器,动断触点,动静触点,动断触点：动触点与上面的静触点接通。,动合触点：动触点与下面的静触点断开。,按钮未按下时：,按下按钮时：上面的动断触点断开，下面的 动合触点接通。,当松开按钮时：动触点在复位弹簧作用下复位，动断触点和动合触点都恢复原态。,第一节、常用低压电器,五、接触器,一种依靠电磁力作用使触点闭合或分离的自动电器。,(一)作用：用于接通和断开电动机或其它用电设备电路。,第一节、常用低压电器,（二）结构：磁铁分静铁心和动铁心，触点分主触点和辅助触点。,主触点,辅助触点,静铁心,动铁心,线圈,结构示意图,符号,主触点接电动机主电路，辅助触点用于控制电路。,弹簧,第一节、常用低压电器,（三）工作原理：利用线圈的通电或断电，控制触点闭合或分开。,静铁心固定不变，动铁心与动触点连在一起，可左右移动。,当线圈通电时，静、动铁心间产生电磁吸力，动铁心带动动触点右移，动断触点断开，动合触点闭合。,当线圈断电时，电磁力消失，动铁心在弹簧作用下带动动触点复位，使动断触点和动合触点恢复原状。,第一节、常用低压电器,当线圈通电时：主触点闭合，电动机旋转。,当线圈断电时：主触点分开，电动机停转。,利用线圈中小电流的通断来控制主电路中大电流的通断。,第一节、常用低压电器,第二节 三相笼型电动机的基本控制线路,一、点动控制,二、起、停控制,三、三相异步电动机的保护,四、三相异步电动机的正反转控制,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,一、点动控制,即按下按钮电动机转动，松开按钮电动机停转。,（一）组成,接触器,按钮,电源开关,熔断器,电动机,（二）工作过程,接触器,按钮,电源开关,熔断器,电动机,按下按钮（SB）线圈 （KM）通电 主触头（KM）闭合 电机转动。,松开按钮（SB）线圈 （KM）断电 主触头（KM）打开 电机停转。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（三）原理图：为了方便，一般画成下图。,主电路图：电动机的工作电路,控制电路图：控制主电路通或断的电路,主电路,控制电路,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,二、起、停控制,要使电动机在按下按钮后能保持连续运转，则需要用接触器的一辅助动合触点与按钮并联。,（一）组成,起动按钮,停止按钮,起动按钮SBst 使电动机起动。,停止按钮 SBstp 使电动机停转。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,按下起动按钮（SBst）线圈 （KM）通电 KM主触头闭合，动合辅助触点自锁 电动机连续运转。,按下停止按钮（SBstp）线圈 （KM）断电 KM 主触头/辅助触头均打开 电动机停转。,（二）工作过程,起动按钮,停止按钮,自锁,主电路,控制电路,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,按下SBst，接触器线圈KM通电，主触点KM闭合的同时辅助触点KM也闭合，它给线圈KM另外提供了一条通路，所以按钮松开后线圈能保持通电，电动机连续运转。,电路中接“起动按钮” SBst ，需要电动机停转时，再按下SBstp ，使动断触点断开，KM失电，主触点和自锁触点断开，电动机停转。,接触器用自己的动合辅助触点“锁住”自己的线圈电路，称为“自锁”。该触点称为“自锁触点” 。,自锁触点除了自锁功能外，还起失压保护作用 。,自锁就是指松开按钮电路也能通。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（三）QS可作隔离开关用,注意：隔离开关一般不能带负载切断或接通电源。 起动时，应先合上QS，再按起动按钮SBst。 断电时先按起动按钮SBst，再断开QS。,当需要对电动机或电路检查、维修时。用它隔离电源，确保操作安全。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,三、三相异步电动机的保护,短路保护,过载保护,失压、欠压保护,熔断器,热继电器,接触器,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（一）短路保护,1.用熔断器来实现短路保护。短路时熔体立即熔断，切断电源，电动机停转。,2.熔体额定电流计算,熔体额定电流电动机起动/(1.52.5),保护一组电动机：先估算出最大容量电动机的熔体额定电流，再加上其余电动机的额定电流，就是所选熔体的额定电流。,熔体额定电流设备额定电流,照明和电热电路中：,电动机中：,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（二）过载保护,1.通常用热继电器来实现过载保护。当电动机负载过大，电压过低或一相断路时，电流增大，超过额定电流，熔断器不一定熔断，但时间长了影响寿命。,2.结构,发热元件,双金属片,发热元件动断触点,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,3.工作原理：利用膨胀系数不同的双金属片遇热后弯曲变形，去推动触点，断开电动机控制电路。,电动机正常工作时：双金属片不起作用。,当电动机过载时：流过发热元件的电流超过其整定电流，使双金属片因受热而有较大弯曲，向左推动导板，动触点离开静触点，接触器线圈KM断电，断开电动机电源。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,原理图：,发热元件串在主电路中,发热元件动断触点串在控制电路中,过载保护,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,主电路,热继电器 动断触点,控制电路,热继电器,过载保护,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,整定电流：长期通过发热元件而不动作的最大电流。电流超过整定电流越大，发生动作的时间越短。所以，选用热电器时应取其整定电流等于电动机的额定电流。,5.与熔断器的区别,热继电器：只能对电动机作过载保护，不能作短路保护。,熔电器：只能对电动机作短路保护。不能作过载保护。,在一个较完善的控制电路中，特别是对容量较大的电动机，两种保护都应具备。,4.主要技术数据,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（三）失压保护,电源停电时，使电动机与电源断开，以防止电源恢复供电时电动机自动起动。,工作原理：保护元件是接触器。,接触器还具有欠压保护作用。当电源电压降低过多时，接触器内电磁吸力不足，也会切断电动机电源，解除自锁；当恢复通电时，也必须按起动按钮，电动机才能重新起动。,失压保护是“自锁触点”的一个重要功能。,停电时，接触器内电磁力消灭，主触点断开，切断电源，也解除了自锁；恢复通电，必须再按起动按钮，电动机才能起动。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,主电路,接触器 动合触点,控制电路,失压保护,接触器,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,许多设备需要正反两个方向的运动。,(一)结构,只需将接到电源的三根连线中的任意两根对调，改变旋转磁场的方向，达到反转的目的。,正转接触器,反转接触器,正转按钮,反转按钮,停止按钮,KMF的3对主触点把电动机按相序与电源相接,KMR的3对主触点把电动机按反相序与电源相接,2个接触器和3个按钮,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,正转： KMF为正转接触器，SBF为正转按钮，KMF的3对主触点把电动机按相序L1U1、L2V1、L3W1与电源相接，当按下SBF，KMF接通并自锁，电动机正转。,（二）工作过程,正转动断触点,反转动断触点,正转线圈,反转线圈,控制电路,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,反转： KMR为反转接触器，SBR为反转按钮，KMR的3对主触点把电动机按相序L3U1、L2V1、L1W1与电源相接，当按下SBR，KMR接通并自锁，电动机反转。,停转：按下SBstp，接触器释放，电动机停转。,正转动断触点,反转动断触点,正转线圈,反转线圈,控制电路,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（三）互锁环节,目的：为避免两个接触器同时通电，防止相间短路，还要加入互锁环节。,办法：在各自的控制电路中串接入对方的动断辅助触点。当正转时，KMF通电，其动断触点断开，即使按下SBR也不能使KMR通电;当反转时:同理。,互锁：两个接触器利用各自的触头,封锁对方的控制电路。两个动断触点称为互锁触点。,互锁是指一个接触器动作牵制另一个接触器的动作。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,（四）正反转的控制,1.对于功率较大电动机：不允许直接正反转转换。,在正反转转换时，在换接瞬间，旋转磁场已经反向，而转子因惯性仍按原方向旋转，会引起很大电流冲击，造成相当大的机械冲击，所以，一般要先按下停止按钮，待转速下降后再行反转。,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,2.对于功率较小电动机电动机：允许直接正反转的转换。,复合按钮互锁的控制电路,复式按钮,复式按钮使动断触点和动合触点同时动作,例：当电动机正转时，按下反转按钮，动断触点断开，正转接触器KMF断电；动合触点闭合，反转接触器KMR通电。直接由正转变为反转,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,机械互锁:利用复合按钮的触点,实现同一时间里两个接触器,只允许一个工作。,正转按钮,反转按钮,正转线圈,反转线圈,第二节、三相笼型电动机的基本控制线路,第三节 开关自动控制,一、行程控制,二、时间控制,三、速度控制,第三节、开关自动控制,概述：,前面介绍的异步电动机起动、停止和正反转控制都是由人通过按钮发布命令的。,开关自动控制种类: 通过把不同的物理量转换为开关命令。,开关自动控制：在现代生产中,常用一些能自动发布命令的开关来实施各种自动控制。,一、行程控制,对生产机械的某一运动部件的行程或位置变化进行控制。通常用行程开关来实现。,（一）行程开关（限位开关）：,是利用机械部件位移来切换电路的自动电器。,直线式,单滚轮式,双滚轮式,第三节、开关自动控制,(c)符号,第三节、开关自动控制,工作原理：同按钮相似，只是变手动为撞块撞击。撞块安装在机械部件的位移的工作台上。,当撞块压着行程开关时：（如按下按钮）动断触点断开，动合触点闭合。,挡块,行程开关,工作台,当撞块离开时：（如松开按钮）靠弹簧作用使触点复位。,双滚轮式需两个方向的撞块来回撞击,第三节、开关自动控制,（二）限位控制,吊车上下限位控制电路，能按要求的空间限位使电动机自动停车。,行程开关,行程开关,1.结构：安装撞块和行程开关SQF和SQR，将它们动断触点串接在正反接触器KMF和KMR的线圈回路中。,挡块,行程开关,第三节、开关自动控制,2.工作原理：,下降：按下反转按钮SBR，反转接触器KMR通电，电动机反转,吊车下降，到下端终点时，吊车撞行程开关SQR，电动机停转不再下降。,上升：按下正转按钮SBF，正转接触器KMF通电，电动机正转，吊车上升，到顶点时，吊车撞行程开关SQF，其触点断开，KMF断电，电动机停转不再上升，即使再按SBF，KMF也不会通电。,第三节、开关自动控制,（三）自动往复行程控制,万能铣床要求工作台在一定距离内自动往复运动。,1.结构：将SQF的动合触点与反转按钮SBR并联，将SQR的动合触点与正转按钮SBF并联。,第三节、开关自动控制,2.工作原理,当移动到左面极限位置时：撞块b碰到SQR，既使其动断触点断开，电动机停转，又使其动合触点闭合，相当于按下正转按钮SBF，使电动机正转带动工作台向右运动。,当电动机带动工作台向右运动到极限位置时：撞块a撞SQF，既使其动断触点断开，电动机停转，也使其动合触点闭合，相当于自动按了反转按钮SQR，使电动机反转带动工作台向左运动。,如此往复，直至按下停止按钮SBstp才会停止。,撞块a离开SQF，其触点自动复位，接触器KMR自锁，电动机继续带动工作台向左运动。,第三节、开关自动控制,二、时间控制,按一定时间间隔对机械进行控制。,（一）时间继电器：,按所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。有空气式、电动式、电子式等。,是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制。,第三节、开关自动控制,气室,1.组成：电磁系统、触点、气室和传动机构。,空气式时间继电器,第三节、开关自动控制,通电延时闭合,通电延时断开,（1）通电延时继电器,（2）断电延时继电器,断电延时断开,断电延时闭合,图形符号,第三节、开关自动控制,触点符号：,第三节、开关自动控制,当吸引线圈通电时：动铁心被吸下，使铁心与活塞杆之间有一段距离，在释放弹簧的作用下，活塞杆向下移动。由于活塞上固定有一层橡皮膜，活塞下移，橡皮膜上方空气变稀薄，压力减小，而下方的压力加大，限制了活塞下移速度。只有当空气从进气孔进入，活塞才继续下移，直至压下扛杆，使微动开关动作。,可见：从线圈通电到触点动作需要一段时间，这就是继电器的延时时间。改变进气孔大小，即可调节延时时间的长短。,2.工作原理：利用空气的阻尼作用获得动作延时。,当线圈断电后：复位弹簧使橡皮膜上升，空气从进气孔迅速排出，不产生延时作用。,第三节、开关自动控制,（二）笼型异步电动机Y-换接起动控制,把正常运行时应作形联结的电动机在起动时接成Y形，以减小起动电流，待转速上升后再改接成形，投入正常运行。,交流接触器,交流接触器,交流接触器,时间继电器,KMY与KM互锁,第三节、开关自动控制,起动时，按起动按钮SBst，接触器KM和KM Y线圈通电，其主触点闭合，电动机定子绕组接成星形，电动机降压起动。这时与SBst并联的动合辅助触点KM闭合自锁。,在按下SBst的同时，时间继电器线圈KT也通电，经过一定时间，其延时断开的动断触点和延时闭合的动合触点同时动作，使接触器KMY断电，而KM通电，于是电动机定子接成形进入全电压正常运行状态。,停机时，只要按下停机按钮SBstp,使KM和KM的线圈断电，其主触点断开，电动机停转。,工作原理,第三节、开关自动控制,三、速度控制,（一）速度继电器,是利用转轴的一定转速来切换电路的自动电器。,转子是永久磁铁，与电动机转轴联在一起。转子外环装有笼型绕组，可以转动一定角度,按电动机或生产机械的转轴的转速变化来对电动机进行控制。通常利用速度继电器来实现。,第三节、开关自动控制,工作原理：,如永久磁铁逆时针转动，则定子靠向右边，使右边动断触点断开，动合触点接通。反之，左边触点改变状态。当电动机转速较低时触点复位。,当转轴带动永久磁铁旋转时，定子外环中的笼型绕组因切割磁力线而产生感应电动势和感应电流，该电流在转子磁场作用下产生电磁力和电磁转矩，使定子外环跟随转子转动一个角度。,第三节、开关自动控制,（二）笼型异步电动机反接制动自动控制,串入电阻减少制动电流,速度继电器KV,电动机在正向转速接近于零时脱离电源停转。,第三节、开关自动控制,按下起动按钮SBst，正向接触器KMF的线圈通电，主触点闭合并自锁，电动机正向运转。同时，KMF的动断辅助触点断开，将反接制动接触器KMR的线圈断路，速度继电器KV的转子随着转轴转动，其动合触点闭合，为反接制动作准备。,工作原理：,按下停止按钮SBstp，KMF的线圈断电，其动断辅助触点复位闭合，接通KMR的线圈，其主触点将电动机反接于电源，进行反接制动。,当转轴的转速下降到速度继电器的复位转速时，动合触点KV复位断开，使KMR断电释放，电动机就在正向转速接近于零时脱离电源停转。,第三节、开关自动控制,四、按顺序先后起动,五、按顺序先后停转,六、不许单独工作,七、不许同时工作,第三节 开关自动控制,四、按顺序先后起动,联锁：一台生产机械或一条自动线往往有多台电动机，反映制约这些电动机关系的控制电路。,先起动的电动机M1,KM1控制M1,后起动的电动机M2,KM2控制M2,以两台电动机为例,KM1的动合辅助触点串在KM2的线圈回路中,第三节、开关自动控制,工作原理:,按下SBst1KM1通电并自锁，主触点接通M1电源，使其起动，同时KM1的动合辅助触点闭合，为KM2线圈通电作好准备。,这时按下SBst2，KM2才能通电，M2起动。在M1起动前，由于KM1的动合辅助触点不通，即使按下SBst2，也不能起动M2。,停转:,在两台电动机工作时，如果按SBstp1，则KM1失电，其辅助触点断开，使KM2也失电，故M1、M2同时停转。,如果按SBstp2则KM2失电，电动机M2单独停转。,第三节、开关自动控制,五、按顺序先后停转,两台电动机按顺序先后停转。,主电路图中未画，M1为先停转的电动机，M2为后停转的电动机。,KM1的动合辅助触点并联在M2的停止按钮SBstp2的两端,第三节、开关自动控制,工作原理：,起动时，按下复式起动按钮SBst，KM1、KM2同时通电，两台电动机同时起动。,停车时，先按下SBstp1，切断KM1，使电动机M1先停转；再按下SBstp2，切断KM2，使电动机M2再停转。,如果先按SBstp2，由于与其并联的KM1动合触点闭合，则不能使KM2断电，所以无法使M2先停转。,第三节、开关自动控制,六、不许单独工作,两台或几台电动机必需运转，不许单独工作。任一台电动机由于过载或其它原因断电时，另一台电动机也必然停电。,两个接触器的自锁触点相串联,只有两个接触器线圈都通电才能自锁，任一台电动机的接触器不吸合，另一台电动机也不能自锁。,第三节、开关自动控制,七、不许同时工作,两台电动机只能单独工作、不许同时工作。,两个接触器的动断辅助触点串在对方的线圈回路中,这种联锁方式也称“互锁”,其中任一电动机的接触器吸合后，其动断触点就将另一台电动机的接触器线圈回路切断，使之不能通电。,第三节、开关自动控制,第四节 基本电气识图,一、读图的方法和步骤,二、读图举例,第四节、基本电气识图,一、读图的方法和步骤,（一）明确主要由几部分组成,1.主电路：即电动机的通路。,2.控制电路：接触器吸引线圈的通路。,3.辅助电路：信号电路、照明电路等。,阅读前，必须对控制对象有所了解，尤其对于机、液（或气）、电配合密切的生产机械。单凭电气线路图往往不能完全看懂控制原理。,（二）明确同一电器不同部件的画法和表示方法,1.常常不画在一起，画在电路不同地方。,2.都用相同的文字符号标明。,（三）同种电器一般用相同的字母表示,但在字母的后边加上数码或其它字母下标，以示区别。,（四）全部触点都按常态给出。,对接触器和各种继电器是指未通电时的状态，对按钮、行程开关等是指未受外力作用时的状态。,第四节、基本电气识图,读图的步骤,先主电路后控制电路辅助电路,电动机个数有无正反转怎样起动有无调速、制