现代电气控制第二章(2015)

1、 第第2 2章章 常用电气控制线路常用电气控制线路 2. .1 电气控制线路的绘制方法电气控制线路的绘制方法 2. 8 电气控制线路的分析与设计电气控制线路的分析与设计 2. .2 三相鼠笼式异步电动机直接起动控制三相鼠笼式异步电动机直接起动控制 2. .3 三相鼠笼式异步电动机减压起动控制三相鼠笼式异步电动机减压起动控制 2. .4 三相鼠笼式异步电动机的正反转控制三相鼠笼式异步电动机的正反转控制 2. .5 三相鼠笼式异步电动机的制动控制三相鼠笼式异步电动机的制动控制 2. .6 三相鼠笼式异步电动机的变频器控制三相鼠笼式异步电动机的变频器控制 2. .7 其它典型控制环节其它典型控制环节

2、 常用电气控制电路的工作原理常用电气控制电路的工作原理 重点重点： 2.1 2.1 电气控制线路的绘制方法电气控制线路的绘制方法 由按钮、开关、接触器、继电器、保护元件等有触点的低由按钮、开关、接触器、继电器、保护元件等有触点的低压控制电器，根据一定的控制要求所组成的控制线路叫做电气压控制电器，根据一定的控制要求所组成的控制线路叫做电气控制线路。电器控制线路属于有触点控制。电器控制线路有电控制线路。电器控制线路属于有触点控制。电器控制线路有电气原理图、电气安装接线图和电器布置图三种表示方法。气原理图、电气安装接线图和电器布置图三种表示方法。一一. .电气控制线路常用的符号电气控制线路常用的符号

3、 电气控制线路图是工程技术的通用语言，必须符合国际电气控制线路图是工程技术的通用语言，必须符合国际（家）标准。（家）标准。 我国电气设备有关标准：我国电气设备有关标准： GB/T4728GB/T47281996200019962000电气简图用图形符号电气简图用图形符号 GB/T6988.14 GB/T6988.1420022002电气技术文件的编制电气技术文件的编制 GB/T6988.6 GB/T6988.619931993“控制系统功能图表的绘制控制系统功能图表的绘制” GB/T7159GB/T715919871987电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字符号制定通则 GB/T698

4、8 GB/T698819971997“电气制图电气制图”要求；。要求；。 二二. .电气原理图电气原理图 为了便于阅读和分析控制线路，电气原理图采用电器元件为了便于阅读和分析控制线路，电气原理图采用电器元件展开形式，层次分明清晰的绘制。图中应包括所有导电部件和展开形式，层次分明清晰的绘制。图中应包括所有导电部件和接线端子。不必按照电气元件的实际布置来绘制，也不必反映接线端子。不必按照电气元件的实际布置来绘制，也不必反映电器元件的实际大小。电器元件的实际大小。(1)(1)分为主电路和辅助电路。主电路一般由电源开关、主熔断分为主电路和辅助电路。主电路一般由电源开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器

5、的热元件和电动机组成。辅助电器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机组成。辅助电路由控制电路、照明电路、信号电路和保护电路组成。路由控制电路、照明电路、信号电路和保护电路组成。(2)(2)图形、文字采用国标。图形、文字采用国标。(3)(3)元件布局应便于阅读。一般主左元件布局应便于阅读。一般主左( (上上) )、辅右、辅右( (下下) )(4)(4)电器元件采用展开图画法，分散在不同位置的同一元件的电器元件采用展开图画法，分散在不同位置的同一元件的不同部件，应标注同一的文字符号。同类元件在文字符号后加不同部件，应标注同一的文字符号。同类元件在文字符号后加数字序号以示区别。数字序号以示区别。(

6、6)(6)电器元件的可动部分均按没通电或没有外力作用时的状态电器元件的可动部分均按没通电或没有外力作用时的状态画出。画出。(7)(7)应尽量减少线条和避免线条较叉。有电气连接的导线，应在应尽量减少线条和避免线条较叉。有电气连接的导线，应在连接处画实心原点。连接处画实心原点。(5)(5)在接触器、继电器电磁线圈的下方标注有相应触头所在图在接触器、继电器电磁线圈的下方标注有相应触头所在图中位置的检索代号，检索代号用图面区域号表示。其中左栏为中位置的检索代号，检索代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在区号，右栏为常闭触头所在区数字。常开触头所在区号，右栏为常闭触头所在区数字。电气原理图绘制原则

7、：电气原理图绘制原则：三三. .电气安装接线图电气安装接线图用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。三相异步电动机启动、停止电气原理和电气安装接线图三相异步电动机启动、停止电气原理和电气安装接线图 （1 1）同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要）同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。各部件的位置求，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。各部件的位置尽量符合实际情况。尽量符合实际情况。（

8、2 2）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。原理图为准，并且要保持一致。（3 3）不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件）不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。（4 4）应详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积）应详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积及连接导线的根数。及连接导线的根数。（5 5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一

9、股线。线。电气安装接线图绘制原则：电气安装接线图绘制原则：四四. .电气元件布置图电气元件布置图用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。 电气元件布置图绘制原则：电气元件布置图绘制原则：1 1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。发热元件应安装在电器安装板的上面。2 2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界

10、干扰。3 3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。或过低。4 4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5 5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。应加大各排电器间距，以利布线和维修。6 6）按电器元件外形尺寸绘出，并标明元件间距）按电器元件外形尺寸绘出，并标明元件间距 2.2

11、2.2 三相鼠笼式异步电动机直接（全压）启动控制三相鼠笼式异步电动机直接（全压）启动控制 三相三相鼠笼式异步电动机结构简单、价格便宜、坚鼠笼式异步电动机结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点，占使用电动机的固耐用等优点，占使用电动机的80以上。以上。 根据功率大小，三相根据功率大小，三相鼠笼式异步电鼠笼式异步电动机有直接动机有直接(全压全压)启动和启压起动两种启动和启压起动两种方式。在供电变压器容量足够大时，小方式。在供电变压器容量足够大时，小容量容量三相三相鼠笼式异步电动机可以直接启鼠笼式异步电动机可以直接启动，其优点是：电气设备少，线路简单。动，其优点是：电气设备少，线路简单。缺点是：启动电流

12、大，易引起供电系统缺点是：启动电流大，易引起供电系统电压波动。干扰其他用电设备正常工作。电压波动。干扰其他用电设备正常工作。一一. .采用刀开关直接启动控制采用刀开关直接启动控制L1 L2 L3QKFUL1 L2 L3QK1FU1KMLNFU2SBKMQK2M3M3 适用于小容量，启动不频繁的三适用于小容量，启动不频繁的三相相鼠笼式异步电动机。熔断器起短路鼠笼式异步电动机。熔断器起短路保护。保护。二二. .采用接触器直接启动控制采用接触器直接启动控制(1)(1)点动控制点动控制启动：启动： 常用于机床：对刀调常用于机床：对刀调整和电动葫芦整和电动葫芦(2)(2)连续连续( (长动长动) )控制

13、控制器动：自锁器动：自锁( (自保自保) )环节环节 保护环节：短路保护保护环节：短路保护( (熔断器熔断器FU)FU)、长期过载保、长期过载保护护( (热继电器热继电器FR)FR)、欠电压、欠电压失电压保护失电压保护( (接触器的自接触器的自锁环节锁环节) )停止：停止：停止：停止：同书图同书图2-22-2同书图同书图2-42-4（a)a)(3)(3)点长结合控制点长结合控制a.a.采用钮子开关采用钮子开关SASAb.b.采用复合按钮采用复合按钮SB3SB3点动：按复合按钮点动：按复合按钮SB3SB3长动：按起动按钮长动：按起动按钮SB2SB2缺点：在点动控制时，缺点：在点动控制时，若若KM

14、KM的释放时间大于的释放时间大于SB3SB3的复位时间，则的复位时间，则不能实现正常点动控不能实现正常点动控制。制。c.c.采用中间继电器采用中间继电器KA KA 点动：按起动按钮点动：按起动按钮SB3SB3长动：按起动按钮长动：按起动按钮SB2SB2优点：可靠性提高优点：可靠性提高同书图同书图2-42-4（b)b)同书图同书图2-42-4（c)c) 2.3 2.3 三相鼠笼式异步电动机减压起动控制三相鼠笼式异步电动机减压起动控制 对于大容量对于大容量(10KW(10KW以上以上) )三相三相鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机必须采用减压起动控制，减压起动控制减小了起动电必须采用减压起动控制，减

15、压起动控制减小了起动电流，同时也降低了电动机的起动转矩，只适用于电动流，同时也降低了电动机的起动转矩，只适用于电动机的空载或轻载起动。机的空载或轻载起动。 三相三相鼠笼式异步电动机的减压起动控制有定子绕鼠笼式异步电动机的减压起动控制有定子绕组串电阻组串电阻(电抗器电抗器)起动、自耦变压器起动、星三角起动、自耦变压器起动、星三角起动和使用软启动器等。起动和使用软启动器等。一一. .定子绕组串电阻减压起动定子绕组串电阻减压起动 原理原理：起动时，三相定子绕组串入电阻，降低定子绕组上：起动时，三相定子绕组串入电阻，降低定子绕组上的电压；延迟整定时间后，电动机转速接近额定转速时，将电的电压；延迟整定时

16、间后，电动机转速接近额定转速时，将电阻切除，电动机在额定电压下工作。阻切除，电动机在额定电压下工作。 优点优点：动作可靠、价格低廉、功率因素高。：动作可靠、价格低廉、功率因素高。 缺点缺点：电阻功率损耗大。：电阻功率损耗大。 适用适用：中小容量且不经常起动的电动机。：中小容量且不经常起动的电动机。串电阻减压起动（对比，节能）串电阻减压起动（对比，节能）二二. .星三角减压起动星三角减压起动 原理原理：按时间原则，起动时，定子绕组接成星形，加在每相：按时间原则，起动时，定子绕组接成星形，加在每相绕组上的电压为额定电压的绕组上的电压为额定电压的1/31/3，从而减小了起动电流。延迟，从而减小了起动

17、电流。延迟整定时间后，将定子绕组接成三角形，电动机在全压运行。整定时间后，将定子绕组接成三角形，电动机在全压运行。 优点优点：起动电流约为电动机额定电流的：起动电流约为电动机额定电流的2 2倍倍( (三角形直接起动三角形直接起动的的1/3),1/3),起动电流特性好；结构简单、成本低。起动电流特性好；结构简单、成本低。 缺点缺点：起动转矩下降为三角形直接起动的：起动转矩下降为三角形直接起动的1/31/3，起动特性差。，起动特性差。适用适用：电动机空载或轻载起动场合。：电动机空载或轻载起动场合。Y-减压启动（时间原则，自行分析）减压启动（时间原则，自行分析）L1L2L3FU1FU2KMKMSB1

18、SB2KMUVWQSKMYKMKMYKMKMYKTKMKMYKTM3FRFRY-减压启动（时间原则，自行分析）减压启动（时间原则，自行分析）特点：小功率电动机可利用角接接触器的辅助触点代替星接接触器特点：小功率电动机可利用角接接触器的辅助触点代替星接接触器三三. .自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动 原理：按时间原则，起动时，串入自耦变压器，定子绕原理：按时间原则，起动时，串入自耦变压器，定子绕组电压为自耦变压器二次侧电压，从而减小了起动电流。延组电压为自耦变压器二次侧电压，从而减小了起动电流。延迟整定时间后，自耦变压器被切除，定子绕组加入额定电压，迟整定时间后，自耦变压器被切除，定子绕组加

19、入额定电压，电动机全压运行。电动机全压运行。 优点：起动电流优点：起动电流小，功率损耗小。小，功率损耗小。 缺点：自耦变压缺点：自耦变压器价格贵。器价格贵。 适用：较大容量适用：较大容量电动机。电动机。自耦变压器自耦变压器减压启动（时间原则，自行分析，比前图多个接触器）减压启动（时间原则，自行分析，比前图多个接触器）四四. .延边三角形减压起动（自学）延边三角形减压起动（自学）U1U2U3W3W1W2V2V3V1U1U2U3W3W1W2V2V3V1U1U2U3W3W1W2V2V3V1原始状态原始状态启动时启动时正常运转时正常运转时KTKM2SB2KM3KM1KTSB1KM2L1L2L3FU1F

20、U2FRKM1KM2U1 V1W1QSKM1KM2W3U3 V3FR3W2U2V2KM3KTKM3KM3M3延边三角形减压起动（时间原则，自行分析）延边三角形减压起动（时间原则，自行分析）五五. .软启动控制软启动控制 SMC(SmartSMC(Smart motor Controllers) motor Controllers)智能智能马达控制器是一种电子式降压起动控制马达控制器是一种电子式降压起动控制器。除提供软启动控制外，根据型号不器。除提供软启动控制外，根据型号不同还提供了诸如：限流起动、双斜坡起同还提供了诸如：限流起动、双斜坡起动、突跳起动、泵控制、全压起动和软动、突跳起动、泵控制、

21、全压起动和软停止等多种控制方式。还具有过载、过停止等多种控制方式。还具有过载、过热和缺相等完善的保护功能。热和缺相等完善的保护功能。软启动软启动软停止软停止限流启动限流启动突跳启动突跳启动泵控制泵控制全压启动全压启动ATS48ATS48单向运行、软启动、软停车或自由停车控制（单向运行、软启动、软停车或自由停车控制（ATS 46 ATS 46 三线制控制）三线制控制）一拖二、软启动、自由停车（一拖二、软启动、自由停车（ATS 46 ATS 46 两线制控制两线制控制 自行分析）自行分析）一拖二、软启动、自由停车（一拖二、软启动、自由停车（ATS 46 ATS 46 两线制控制两线制控制 自行分析

22、）自行分析）六六. .绕线式转子电动机减压起动（自学）绕线式转子电动机减压起动（自学）（1 1）绕线转子电动机串电阻启动）绕线转子电动机串电阻启动 启动时，在转子回路串入作启动时，在转子回路串入作Y Y形连形连接、分级切换的三相启动电阻器，以减接、分级切换的三相启动电阻器，以减小启动电流、增加启动转矩。随着电动小启动电流、增加启动转矩。随着电动机转速的升高，逐级减小可变电阻。启机转速的升高，逐级减小可变电阻。启动完毕后，切除可变电阻器，转子绕组动完毕后，切除可变电阻器，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运被直接短接，电动机便在额定状态下运行。行。 在这种启动方式中，由于电阻是常在这种启动

23、方式中，由于电阻是常数，所以为了获取较平滑的启动过程，数，所以为了获取较平滑的启动过程，将启动电阻分为几级，在启动过程中逐将启动电阻分为几级，在启动过程中逐级切除。级切除。L1L2L3FU1KM1M33FU2FRSB5QSSB1KM2KM3KMKM1KM3KM2KM1KM3KM2KM R1R2R3FRSB2SB3SB4KMa.a.按钮操作按钮操作FU2QSL1L2L3FU1KM1M3 3FRSB2SB1KM2KM3KMKMKT3KM3KM2KM1KM3KM2KM1KMR1KT1KT2KT3R2R3KMKM1KM2KM3KM3KT1KT2FRb.b.时间继电器自动控制时间继电器自动控制 FU2Q

24、SL1L2L3FU1M3 3FRSB2SB1KMKMKA1KM2KMR2R1KA2FRKA1KAKM3KA3R3KA3KM1KM1KM2KM3KA2KAKMKM1KM2KM3c.电流继电器自动控制电路电流继电器自动控制电路(a)(a)无互锁，必须有停止过程。误操作时引起相间短接。无互锁，必须有停止过程。误操作时引起相间短接。(b)(b)电气互锁，必须有停止过程。电气互锁，必须有停止过程。(c)(c)采用复合按钮，实现双重采用复合按钮，实现双重( (电气机械电气机械) )互锁，正反转控制无需停互锁，正反转控制无需停止过程，提高效率。止过程，提高效率。 2.4 2.4 三相鼠笼式异步电动机正反转控

25、制三相鼠笼式异步电动机正反转控制 2.5 2.5 三相鼠笼式异步电动机制动控制三相鼠笼式异步电动机制动控制 三相三相鼠笼式异步电动机有机械制动和电气制动两种制动方式。鼠笼式异步电动机有机械制动和电气制动两种制动方式。一一. .三相三相鼠笼式异步电动机机械制动（自学）鼠笼式异步电动机机械制动（自学） 机械制动：当电动机的定子绕组断电后，利用机械装置使机械制动：当电动机的定子绕组断电后，利用机械装置使电动机立即停转，常用的有电磁抱闸或液压装置制动。电动机立即停转，常用的有电磁抱闸或液压装置制动。1 1线圈线圈 2 2衔铁衔铁 3 3铁心铁心 4 4弹簧弹簧 5 5闸轮闸轮 6 6杠杆杠杆 7 7闸

26、瓦闸瓦 8 8轴轴 电磁抱闸制动器结构图电磁抱闸制动器结构图 电磁抱闸制动器工作原理图电磁抱闸制动器工作原理图 L1L2L3FU1FU2KMFRSB2SB1KMYBQSKMFRM3电磁抱闸断电制动控制线路电磁抱闸断电制动控制线路L1L2L3FU1FU2KM1FRSB1SB2KM1YBQSKM1FRM3KM2KM2KM1电磁抱闸通电制动控制线路电磁抱闸通电制动控制线路 三相三相鼠笼式异步电动机电气制动有反接制动、能耗制动等。鼠笼式异步电动机电气制动有反接制动、能耗制动等。1.1.三相三相鼠笼式异步电动机反接制动鼠笼式异步电动机反接制动单向运行反接制动（同书图单向运行反接制动（同书图2-17）原理

27、：改变电动原理：改变电动机电源相序，产机电源相序，产生制动转矩。生制动转矩。特点：制动迅速，特点：制动迅速，反接制动电流较反接制动电流较大，适用于大，适用于10KW10KW的小容量电动机。的小容量电动机。反接制动电阻：反接制动电阻：对称和不对称两对称和不对称两种接法。种接法。二二. .三相三相鼠笼式异步电动机电气制动鼠笼式异步电动机电气制动串电阻减压起动和单相串电阻减压起动和单相反接制动反接制动可逆运行反接制动可逆运行反接制动1（自行分析）（自行分析）电动机正转电动机正转:KM1:KM1、KS1KS1动作动作 电动机反转电动机反转:KM2:KM2、KS2KS2动作动作缺点：主电路无限流电阻，冲

28、击电流大，适用于小容量电动机缺点：主电路无限流电阻，冲击电流大，适用于小容量电动机可逆运行反接制动可逆运行反接制动2（自行分析）（自行分析）电动机正转电动机正转:KM1:KM1、KSFKSF动作动作 电动机反转电动机反转:KM2:KM2、KSRKSR动作动作具有反接制动电阻的具有反接制动电阻的可逆运行反接制动（自行分析可逆运行反接制动（自行分析 同书同书2-18）R R为反接制动电阻同时具有限制启动电流的作用为反接制动电阻同时具有限制启动电流的作用2.2.三相三相鼠笼式异步电动机能耗制动鼠笼式异步电动机能耗制动时间原则控制的单向能耗制动（比较书时间原则控制的单向能耗制动（比较书2-19 无无K

29、T瞬动触点）瞬动触点）原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组上加入直流原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组上加入直流电电, ,利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。速度原则控制的单向能耗制动速度原则控制的单向能耗制动 （同书图（同书图2-20）时间原则控制的可逆运行能耗制动（自行分析时间原则控制的可逆运行能耗制动（自行分析 同书图同书图2-21）采用速度原则控制的电动机可逆运行能耗制动控制电路（自行分析） 2.6 2.6 三相鼠笼式异步电动机变频器控制三相鼠笼式异步电动机变频器控制三相鼠笼式异步电动机的转速：三相鼠笼式异步

30、电动机的转速：60 (1)fsnp一一.变频调速的基本知识变频调速的基本知识1.V/F(恒压频比恒压频比)控制控制 改变电动机供电电源频率就能改变电动机转速。但改改变电动机供电电源频率就能改变电动机转速。但改变频率时，电动机的内部阻抗也改变，单改变频率将产生变频率时，电动机的内部阻抗也改变，单改变频率将产生弱励磁或过励磁，降低电动机的功率因数和效率。因此在弱励磁或过励磁，降低电动机的功率因数和效率。因此在改变频率的同时控制变频器的输出电压改变频率的同时控制变频器的输出电压(即电动机的供电即电动机的供电电压电压)，保持压频比恒定保持压频比恒定，使电动机磁通保持一定，在较，使电动机磁通保持一定，在

31、较广的调速范围内，电动机的功率因数和效率不下降。广的调速范围内，电动机的功率因数和效率不下降。 V/F变频调速控制简单，但调速范围窄且精度较低，多变频调速控制简单，但调速范围窄且精度较低，多用于调速要求不高的场合，如风机类节能，空调等。用于调速要求不高的场合，如风机类节能，空调等。2.矢量控制（矢量控制（VC: Vector Control 直流电动机的电枢电流控制方式，使直流电动机的调速直流电动机的电枢电流控制方式，使直流电动机的调速性能非常优良。矢量控制就是按照直流电动机电枢电流控制性能非常优良。矢量控制就是按照直流电动机电枢电流控制思想，在交流异步电动机上实现该控制方式，使交流异步电思想

32、，在交流异步电动机上实现该控制方式，使交流异步电动机的调速性能能与直流电动机的调速性能相媲美。动机的调速性能能与直流电动机的调速性能相媲美。 矢量控制将供给异步电动机的定子电流矢量控制将供给异步电动机的定子电流在理论上在理论上分成：分成：磁场电流磁场电流(产生磁场的电流分量产生磁场的电流分量) 和与磁场相垂直的转矩电流、和与磁场相垂直的转矩电流、(产生转矩的电流分量产生转矩的电流分量)。该电流分别于直流电动机的磁场电。该电流分别于直流电动机的磁场电流和电枢电流相当。矢量控制中对这两个分量电流分别任意流和电枢电流相当。矢量控制中对这两个分量电流分别任意控制，再将二者合成后的定子电流，供给异步电动

33、机。控制，再将二者合成后的定子电流，供给异步电动机。 矢量控制调速方式较为复杂，但其调速性能非常优良，矢量控制调速方式较为复杂，但其调速性能非常优良，调速范围宽、速度响应快、实现四象限运行等，适用于任何调速范围宽、速度响应快、实现四象限运行等，适用于任何场合。但具有矢量控制功能的专用变频器的价格较只有场合。但具有矢量控制功能的专用变频器的价格较只有V/F控制的通用变频器的价格高。控制的通用变频器的价格高。M3频率调节器速度命令 频率控制(V/F)电流M3速度调节器速度命令 无传感器矢量(SVC)M3转矩调节器Torque Command电流和编码器 磁通矢量(VC)速度调节器速度命令交流电机转

34、速控制方式交流电机转速控制方式 交流输入电压：交流输入电压：单相或三相单相或三相 固定电压或频率，例如固定电压或频率，例如 400 V 400 V 交流变频器交流变频器可调输出电压和频率可调输出电压和频率控制电流控制电流 交流电机：交流电机：三相感应或同步三相感应或同步可变的可变的, , 可调的速度和转矩可调的速度和转矩二二.交流变频器交流变频器SSC160变频器内部原理框图变频器内部原理框图PF40变频器控制端子变频器控制端子MM440变频器端子变频器端子使用变频器的异步电动机可逆调速系统使用变频器的异步电动机可逆调速系统 MM440 2.7 2.7 其他典型控制环节其他典型控制环节一一.

35、.多点控制多点控制起动按钮并联，停止按钮串联起动按钮并联，停止按钮串联3 380VQS FR KM M1FU 2FU 3FUL12L22L32L13L23L33UVWL11L21L31L1L2L3FR4FUSB2 KM5FUKMSB1SB4SB3SB5SB621354L11L3167MB点点A点点C点点SB14FUSB21KMSB32KM1KM2KM1KM2KMFR5FU2SQ1SQM1QS2QS单行程控制（自动停止）单行程控制（自动停止）L11L3123647589101L12L22L32L13L23L33L3L1L2UV WL11 L21 L31QS3 380V1FU3FU FR M1KM

36、2KM二二. .自动循环控制自动循环控制L11L31236475891011KM2KM1KM2KMFR5FUSB14FUSB21KM2KMSB32SQ1SQ1SQ单循环控制单循环控制L12L22L32L13L23L33L3L1L2UV WL11 L21 L31QS3 380V1FU3FU FR M1KM2KMM1QS2QSL12L22L32L13L23L33L3L1L2UV WL11 L21 L31QS3 380V1FU3FU FR M1KM2KM2SQ2SQ1SQ1SQL11L31236475891011KM2KM1KM2KMFR5FUSB14FUSB21KM2KM自动循环控制自动循环控制M

37、1QS2QS3 380VQS FR KM M1FU 2FU 3FUL12L22L32L13L23L33UVWL11L21L31L1L2L3自动给水控制自动给水控制SQ1SB3KM4FUSB1FR5FU KMSASB221354L11L31678蓄水池蓄水池hl1l2SQ2SQ1高位水箱高位水箱SQ2三三. .顺序控制顺序控制主回路主回路控制回路控制回路简化控制回路简化控制回路按时间原则按时间原则(a)顺序控制主电路及按动作顺序控制电路顺序控制主电路及按动作顺序控制电路 (b) 按时间原则顺序控制电路按时间原则顺序控制电路 L317621354L11981KM7FUSB1SB22FR8FU1FR

38、1KM2KM1KMSB42KM2KMSB3M2 46 FU2KM 2FRQS3 380V13 FU1KM 1FRM1 1L12 1L221L32L3L1L21U 1V 1WL11L21L312U 2V 2W2L122L222L321L13 1L231L332L132L23 2L33逆序启动，顺序停止逆序启动，顺序停止M2 46 FU2KM 2FRQS3 380V13 FU1KM 1FRM1 1L12 1L221L32L3L1L21U 1V 1WL11L21L312U 2V 2W2L122L222L321L13 1L231L332L132L23 2L33逆序启动，顺序停止，故障急停逆序启动，顺序

39、停止，故障急停1KM7FUSB1SB22FR8FU1FR1KM2KMSBSB42KM2KMSB31KML31L1176213548910 2.8 2.8 电气控制线路分析与设计电气控制线路分析与设计一一. .电气原理图阅读分析的方法与步骤电气原理图阅读分析的方法与步骤 在掌握机械设备及电气控制系统的构成、运动方式、相在掌握机械设备及电气控制系统的构成、运动方式、相互关系，以及各电动机和执行电器的用途和控制等基本条件互关系，以及各电动机和执行电器的用途和控制等基本条件后，即可对设备控制线路进行具体的分析。分析电气原理图后，即可对设备控制线路进行具体的分析。分析电气原理图的一般原则是：化整为零、先

40、主后辅、集零为整、安全保护的一般原则是：化整为零、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。和全面检查。 电气原理图阅读分析的方法与步骤：电气原理图阅读分析的方法与步骤： 分析主电路分析主电路 分析控制电路分析控制电路 分析辅助电路分析辅助电路 分析联锁与保护环节分析联锁与保护环节 分析特殊控制环节分析特殊控制环节 总体检查总体检查 卧式车床结构示意图卧式车床结构示意图C650型卧式车床电气控制电路型卧式车床电气控制电路 C650型卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、挂轮箱、型卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、挂轮箱、丝杠、光杠刀架和溜板箱等组成。丝杠、光杠刀架和溜板箱等组

41、成。M1M1（主电动机）：（主电动机）： KM1KM1、KM2KM2实现正反转；实现正反转； KTKT与电流表与电流表PAPA用于检测用于检测运行电流；运行电流； KM3KM3用于点动和反接制用于点动和反接制动时串入电阻动时串入电阻R R限流；正限流；正反转电动运行时反转电动运行时R R旁路。旁路。 速度继电器速度继电器KSKS用于反接用于反接制动时，转速的过零检测。制动时，转速的过零检测。M2M2（冷却泵电机）：（冷却泵电机）： KM4KM4用用于起停控制。于起停控制。M3M3（快移电动机）：（快移电动机）：KM5KM5用用于起停（点动）控制。于起停（点动）控制。主电动机主电动机M1的控制：

42、的控制： 点动（正向）。点动（正向）。 按下点动按钮按下点动按钮SB2KM1SB2KM1线圈通电（无自锁）线圈通电（无自锁）M1M1串串R R全压正向点动，电流表全压正向点动，电流表PAPA不投入。不投入。 松开点动按钮松开点动按钮SB2KM1SB2KM1线圈断电，点动停线圈断电，点动停止。止。 正反转控制（正反转控制（SB3SB3、SB4SB4）。）。 按动正转按动正转SB3 KTSB3 KT线圈通电延时、线圈通电延时、KM3KM3线线圈通电圈通电主回路主回路R R被旁路被旁路KAKA线圈通电线圈通电 KM1KM1线圈通电自锁线圈通电自锁M1M1正向起动。启动完正向起动。启动完毕，毕，KTK

43、T延时时间到延时时间到PAPA投入检测运行电流。投入检测运行电流。反接制动（正转时反接制动（正转时n0n0触点闭合）。触点闭合）。 按动停车按钮按动停车按钮SB1KM1SB1KM1、KTKT、KM3KM3、KAKA线圈线圈断电，松开断电，松开SB1KM2SB1KM2线圈通电线圈通电M1M1串串R R反反接接n100r/minn100r/min时时KM2KM2线圈断电，切除线圈断电，切除反接电源，反接电源，M1M1停止转动。停止转动。 反转及反转的反接制动请自行分析。反转及反转的反接制动请自行分析。刀架的快速移动和冷却泵的控制。刀架的快速移动和冷却泵的控制。转动刀架手柄，行程开关转动刀架手柄，行

44、程开关SQSQ将被压下将被压下而闭合，而闭合，KM5KM5线圈通电。主电路中线圈通电。主电路中KM5KM5主触点闭合，驱动刀架快速移动电动主触点闭合，驱动刀架快速移动电动 机机M3M3启动。反向转动刀架手柄复位，启动。反向转动刀架手柄复位，SQSQ行程开关断开，则电动机行程开关断开，则电动机M3M3断电停断电停转。按下转。按下SB6SB6，KM4KM4线圈通电，并通过线圈通电，并通过KM4KM4常开辅助触点对常开辅助触点对SB6SB6自锁，主电路自锁，主电路中中KM4KM4主触点闭合，冷却泵电动机主触点闭合，冷却泵电动机M2M2转转动并保持。按下动并保持。按下SB5SB5，KM4KM4线圈断电

45、，线圈断电，冷却泵电动机冷却泵电动机M2M2停转。停转。辅助电路分析。辅助电路分析。照明电路和控制电源。照明电路和控制电源。电流表电流表A A的保护电路。的保护电路。二二. .电气控制线路设计方法：经验设计法、逻辑设计法（自学）电气控制线路设计方法：经验设计法、逻辑设计法（自学）1.1.经验设计法经验设计法 根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节本控制环节, ,加以修改、补充、完善，最后得出最佳方案。加以修改、补充、完善，最后得出最佳方案。 特点：试探的方法，无固定模式特点：试探的方法，无固定模式 ，设计结果不唯一，设计结

46、果不唯一遵循原则：遵循原则：(1)最大限度实现生产机械和工艺对控制线路的要求。最大限度实现生产机械和工艺对控制线路的要求。(2)保证控制线路工作的安全和可靠性保证控制线路工作的安全和可靠性线圈的连接：在交流控制电路中不能串联两个电气的线圈。线圈的连接：在交流控制电路中不能串联两个电气的线圈。交流线路中，不允许两个电器元件线圈串联交流线路中，不允许两个电器元件线圈串联 图图a a中，由于线圈的阻抗不相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。中，由于线圈的阻抗不相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因为电器即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和

47、，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大, ,该线圈上该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。电感量相差悬殊的两个直流线圈，不能并联连接电感量相差悬殊的两个直流线圈，不能并联连接 图图b b中，直流电磁铁中，直流电磁铁YAYA与继电器与继电器KAKA并联，在接通电源时可正常工作，但并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感

48、大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图接触器的触点来控制。如图c c所示。所示。 触点的连接：触点的连接：不适当不适当 适当适当 同一个电器的常开触同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的近，不能分别接在电源的不同相上。不同相上。 否则：易产生飞弧否则：易产生飞弧 元器件的连接：应尽量减少多个元件依次动作后才能

49、接通另元器件的连接：应尽量减少多个元件依次动作后才能接通另一个电器元件的情况。一个电器元件的情况。应考虑电器触点的接通、分断能力。应考虑电器触点的接通、分断能力。在频繁操作的可逆线路中，应考虑采用双重互锁。在频繁操作的可逆线路中，应考虑采用双重互锁。应考虑电气元件触点竞争问题。应考虑电气元件触点竞争问题。先断后合：通电时，常闭触点先断、常开触点后合；先断后合：通电时，常闭触点先断、常开触点后合； 断电时，常开触点先断、常闭触点后合。断电时，常开触点先断、常闭触点后合。先合后断：通电时，常开触点先合、常闭触点后断；先合后断：通电时，常开触点先合、常闭触点后断； 断电时，常闭触点先合、常开触点后断

50、。断电时，常闭触点先合、常开触点后断。 触点竞争：触点竞争：KAKA为先合后断型：自锁可行为先合后断型：自锁可行KAKA为先断后合型：自锁不行为先断后合型：自锁不行(3) 控制线路力求简单、经济控制线路力求简单、经济尽量减少触点数目。尽量减少触点数目。利用带转换触头的利用带转换触头的中间继电器将两对中间继电器将两对触头合并触头合并合理设计电路合理设计电路尽量减少连接导线。尽量减少连接导线。 按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都

51、将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图一次引出线，如图b所示。所示。 控制线路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余尽量控制线路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余尽量不通电。不通电。尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的线路合环节。尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的线路合环节。防止寄生电路防止寄生电路 寄生电路寄生电路: :控制线路在工作中出现意外接通的电路控制线路在工作中出现意外接通的电路寄生电路的缺点寄生电路的缺点: :破坏线路的正常工作，造成误动作破坏线路的正常工作，造成误动作正常工作时，正常工作时，能能完成正反

52、向起动、完成正反向起动、停止和信号指示。停止和信号指示。当热继电器当热继电器FR动作时，电动作时，电路就出现了寄生电路路就出现了寄生电路，如，如图中虚线所示，使正向接图中虚线所示，使正向接触器触器KM1不能有效释放，不能有效释放，起不了保护作用。起不了保护作用。如何解决？如何解决？寄生电路具有指示灯具有指示灯HLHL和热保护的正反向电路和热保护的正反向电路(4) 应具备必要的保护环节应具备必要的保护环节(5) 应尽量便于操作和维修。应尽量便于操作和维修。 常用保护措施：漏电流、短路、过载、过电流、过电压、常用保护措施：漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开

53、、事故、安全失电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。等必须的指示信号。2.2.逻辑设计法逻辑设计法接触器通电状态的真值表 KA1KA2KA3KM00000011010101111001101111011110例：某电动机只有在继电器例：某电动机只有在继电器KA1KA1、KA2KA2、KA3KA3中任何一个或中任何一个或任何两个继电器动作时才能任何两个继电器动作时才能运转，而在其它任何情况下运转，而在其它任何情况下都不运转。电动机的运转由都不运转。电动机的运转由接触器接触器KMKM控制控制三三. .电气控制线路设计（自学）电气控制线路设计（自学）u 电气控制系统设计

54、的基本内容：电气控制系统设计的基本内容： 拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书 确定电气传动控制方案，选择电动机确定电气传动控制方案，选择电动机 设计电气控制原理图设计电气控制原理图 选择电气元件，制定明细表选择电气元件，制定明细表 设计操作台、电气柜及非标准电气元件设计操作台、电气柜及非标准电气元件 设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图 编写电气说明书和使用操作说明书编写电气说明书和使用操作说明书u 电气控制系统设计的原则：电气控制系统设计的原则：1.1.电力拖动方案确定的原则：电力拖动方案确定的原则：无电气调速要求电力拖动方案确定无电

55、气调速要求电力拖动方案确定: : 笼型异步电动机：笼型异步电动机：起动不频繁的场合起动不频繁的场合 绕线转子异步电动机：绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置负载静转矩大的拖动装置 同步电动机：同步电动机：负载平稳、容量大、起制动次数少负载平稳、容量大、起制动次数少要求电气调速电力拖动方案确定要求电气调速电力拖动方案确定: :调速范围调速范围D D2 23 3、调速级数、调速级数2 24 4： 改变极对数的双速或多速笼型异步电动机改变极对数的双速或多速笼型异步电动机调速范围调速范围D D33，且不要求平滑调速：，且不要求平滑调速： 绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载绕线转子异步电动机，

56、短时或重复短时负载调运范围调运范围D D3 31010，且要求平滑调速：，且要求平滑调速： 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时，容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时，也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。调速范围调速范围D D1010100100：直流拖动系统或交流调速系统直流拖动系统或交流调速系统三相异步电动机：三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻电动机调速性质的确定电动机调速性质的确定: :与生产机械的负载特性相适应与生产机械的负载特性相适应双速笼型异步电动机，双

57、速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时，转当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时，转速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。由星形联结改速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。由星形联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。直流他励电动机，直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速为改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速为恒功率调速。恒功率调速。恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速，将使电动机恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速，

58、将使电动机额定功率增大额定功率增大D倍（倍（D为调速范围），部分转矩未得到充分利用。为调速范围），部分转矩未得到充分利用。2.控制方案确定控制方案确定:控制方式与拖动需要相适应控制方式与拖动需要相适应：以经济效益为标准。控制逻辑简单、以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本固定，采用继电器接点控制方式较为合理；经常改变加加工程序基本固定，采用继电器接点控制方式较为合理；经常改变加工程序或控制逻辑复杂，采用可编程序控制器较为合理。工程序或控制逻辑复杂，采用可编程序控制器较为合理。控制方式与通用化程度相适应控制方式与通用化程度相适应：加工一种或几种零件的专用设备，加工一种或几种零件的专用设备，

59、通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路；通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路；单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备，采用数字程序控制单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备，采用数字程序控制或可编程序控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序，或可编程序控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序，有较好的通用性和灵活性。有较好的通用性和灵活性。控制方式应最大限度满足工艺要求控制方式应最大限度满足工艺要求：自动循环、半自动循环、手动自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。调整、紧急快退、保护

60、性联锁、信号指示和故障诊断等功能。控制电路的电源应可靠控制电路的电源应可靠：简单控制电路可直接用电网电源；电路较简单控制电路可直接用电网电源；电路较复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率；自动化程复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率；自动化程度较高的生产设备，可采用直流电源，有助于节省安装空间，便于同度较高的生产设备，可采用直流电源，有助于节省安装空间，便于同无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。u 电气控制电路设计方法：电气控制电路设计方法：设设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等先设计主电