电气控制技术(第2章)

1、第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 1/66第二章第二章 电气控制的基本环节和基本规电气控制的基本环节和基本规律律第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 2/66 由于生产机械的种类繁多，所要求的电气控制线路也是千变万化、多种多样的。但无论是比较简单的，还是很复杂的电气控制线路，都是由一些基本环节组合而成。本章着重阐明组成这些电气控制线路的基本规律和典型线路环节。这样，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握电气控制线路的分析和设计方法。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 3/66第一节 电气控制系统的电路图及绘制原则 电气控制系统中用国家规定的统一符号、文字和图

2、形的形式来表示各电器元件及其相互连接关系，这就是电气控制系统的电路图。 电气原理图 电气安装图 根据电气设备的工作原理绘制而成，它具有结构简单、层次分明；便于研究和分析电路的工作原理等优点。 按照电器实际位置和实际接线线路，用给定的符号画出来的，这种电路图用于电气设备的安装和维修。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 4/66电气控制系统的电路图绘制规律如下： l1元件、器件和设备的图形符号和文字符号应符合 国家规范。l2主电路和辅助电路分开。 l3用平行线绘制，少交叉，并尽可能按照动作顺序先后排列。 l4原理图中各电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。 第2

3、章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 5/665元器件和设备的可动部分在图中通常应表示成： l触点为非激励状态，即电器没有通电和没有外力作用时触点的状态；l接触器和电磁式继电器等系指线圈不加电压时的触点状态；l按钮、行程开关等指未被压合时触点状态，也就是动合触点开启、动断触点闭合的状态。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 6/666为安装和维护方便，各接线端子应编号，规则见GB4026电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则。一般主电路用字母加数字来表示接线端子；辅助电路用数字编号，以单双数区分电源极性（以每一回路中电压降为最大的元件为界，如以接触器的线圈为界）

4、。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 7/66举例：电路原理图图2-1a为三相交流电动机的起停控制电路原理图 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 8/66FU2FRKM L3L2L1FU1QKFRKM SB1 KM SB22453L11L21L31L12L22L32L33L23L131UVWM3图2-1a三相交流电动机的起停控制电路电原理图 返回第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 9/66钢 管 BVR3 1mm钢 管 BVR3 1mm聚氯乙烯软管聚氯乙烯软管钢管BVR3 1mm图2-1b三相交流电动机的起停控制电路安装接线图 第2章电气控制的基本环节和基

5、本规律 Page: 10/66第二节、 电气控制的基本环节 小结:通过分析，可看出图2-2所示电路，只有在按下按钮SB时电动机M才能通电起动运行，故称为点动控制电路。按钮SB和接触器KM的这种组合称为点动控制环节。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 11/662、起保停控制环节 图2-1 SB1KMKM=1M 起动SB2KMKM=0M 停止 接触器KM的辅助动合触点称为自锁触点 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 12/66图2-1线路设有以下几种保护:l1短路保护 熔断器FU1 l2过载保护 热继电器FR l3欠压保护和失压保护 自锁触点 实现 第2章电气控制的基本

6、环节和基本规律 Page: 13/66FU2FRKM L3L2L1FU1QKFRKM SB1 KM SB22453L11L21L31L12L22L32L33L23L131UVWM3返回结束第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 14/66返回第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 15/66一、联锁控制规律（一）、互斥联锁电动机正反转 图2-3第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 16/66SB1KM1KM1=1M 正转 SB3KM1KM1=0M 停止 SB2KM2KM2=1M 反转 L L1 1、L L3 3 线路短线路短路路KMKM1 1KMKM2 2SBSB2

7、2SBSB3 3SBSB1 1KMKM1 1FRFRKMKM2 2KMKM1 1KMKM2 2互斥联锁互斥联锁SB1KM1KM1=1M 正转正转 =0 (互锁互锁)SB2 KM2 不会通电不会通电 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 17/66机械互锁机械互锁电器互锁电器互锁第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 18/66（二）、顺序联锁1.起动联锁2.停止联锁 M1先起动，M2后起动，将KM1常开触头串入KM2线圈回路中。 M2先停止，M1后停止，将KM2常开触头并在M1停止按钮旁。S SB B2 2K KM M1 1S SB B1 1S SB B3 3S SB B4

8、4K KM M2 2K KM M1 1K KM M2 2K KM M2 2K KM M2 2K KM M1 1S SB B1 1S SB B2 2K KM M1 1S SB B4 4S SB B3 3K KM M1 1K KM M2 2第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 19/66（三）、长动与点动联锁 长动与点动联锁是既能正常起保停控制，又能进行点动控制。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 20/66第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 21/66方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KAKA）第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 22/66

9、 长动与点动的区别就在于有无自锁触点的作用。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 23/66例如：甲、乙两地同时控制一台电机。例如：甲、乙两地同时控制一台电机。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。(四四)、多地点控制、多地点控制甲地甲地乙地乙地KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB3乙乙SB4乙乙KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB3乙乙SB4乙乙KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB3乙乙SB4乙乙SB4乙乙第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 24/66l电器互锁规律：欲使两接触器不能同时工作，只需将两接触器的常闭触点互相串入对方的线圈电路中即

10、可。l顺序控制规律：要求甲接触器得电后，乙接触器方可得电，只需将甲的常开触点串在乙的线圈电路中；要求乙接触器失电后，甲接触器方可失电，只需将乙的常开触点并在甲的停车按钮上。l实现多地控制的原则：控制按钮的常开触点并联，常闭触点串联。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 25/66 联锁控制的关键是正确地选择联锁触点。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 26/66二、参量控制规律 控制过程的变化参量很多，通过测量元件反应参量的变化，并将这一变化参量反馈回来作用与控制装置，实现自动控制，这就是参量控制规律。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 27/66控制装置

11、控制对象命令信号变化参量机械运动 常用的变化参量有行程、时间、速度、电流等 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 28/66（一）行程控制 利用行程开关（极限开关）实现限位控制 。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 29/66SB1KM1KM1=1M右移，至右终端位置，SQ2KM1M，停止。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 30/66（二）时间控制 利用时间继电器实现由降压起动至全压运行的切换，即用时间继电器的延时来控制降压起动时间。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 31/66KM2KM1FRL3L2L1FUQKKM1KM1KM2KTSB2SB

12、1KM2FRRKTKM2M3第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 32/66SB1KM1KTtKM1=1MKTt=1KM2KM2=102KM M全压运行KM1KM1=0切除RKTKTt=0串电阻R起动第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 33/66（三）速度控制 图2-10所示为单向运行电动机反接制动控制电路。利用速度继电器实现对反接制动的控制。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 34/66第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 35/66（四）电流控制 图2-11所示为绕线电动机转子回路串电阻起动控制电路。 利用电流继电器实现对电阻逐段切除的控制，三

13、个电流继电器KI1、KI2和KI3的吸合电流值相同，但释放电流值不同，KI1释放电流值最大，KI2次之，KI3最小。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 36/66SB1KMKM=1KA、KI1、KI2、KI3IKI1=0 KM1短接R1. 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 37/66（五）液位控制 图2-12所示为建筑物生活水箱水位自动控制电路。通过水位控制器实现水泵的起停控制。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 38/66SL1SL2浮标磁环高水位低水位NSSL1SL2给水SL1NSSL2排水第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 39/66

14、（六）压力控制 图2-13所示为建筑物消防喷淋系统中恒压泵的控制电路。利用压力继电器实现对泵的自动启停。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 40/66第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 41/661.起动性能起动时定子起动电流与额定电流之比值大约57。起动电流大对线路有影响，将造成较大的电压降落，影响其他负载正常工作。2.起动方法直接起动-小(轻)负载降压起动第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 42/66一、降压起动控制电路一、降压起动控制电路l（一）自耦降压起动控制电路 l1按钮操作的自耦降压控制电路图2-14 图2-15 n 2时间继电器延时自动切换的

15、自耦降压起动控制电路第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 43/66KM1KM2M3FRTKM3L1 L2 L3FUQKKAKM3KAKM1KM3KM2KM1SB1KM2SB2KM1KAKM3 FRSB2第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 44/66FUKM2KM3FRM3TKM1FRKM3KM1KTSB1SB2KM2KM1 KM2KTKM2KTKTKM3KM1KM3L1 L2 L3QK第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 45/663自耦降压起动控制电路的基本要求 l（1）不允许存在全电压直接起动的可能。l（2）降压起动完毕后，不允许在自耦变压器二次侧电压或经

16、自耦变压器部分绕组降压后的电压下起动。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 46/66n（3）投入全电压运转后，不得存在自耦变压器再次接入主电路的可能，以防止自耦变压器部分绕组短路而另一部分绕组过电压运行。n（4）在可能的情况下，尽量减少和避免电动机二次涌流（指第二次接入交流电网时过渡过程所产生的冲击电流）的冲击。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 47/66（二）Y-起动控制电路l电动机在工作时其定子绕组是联接成三角形的，那么在起动时可把它联成星形，等到转速接近额定值时再换成三角形。这样，在起动时就把定子每相绕组上的电压降到正常工作电压的 。31ZUIIlpYlY3Z

17、UIIlpl3331llYIIn星形n三角形第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 48/66l1按钮操作的Y-起动控制电路l2时间继电器延时自动切换的Y-起动控制电路 图2-17 图2-16 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 49/66FRKM2FUKM3L1L2L3QK2W1U1WKM12U1V2VKM2SB3KM1SB2SB1KM3FRKM1SB2KM3KM3KM2KM11U 1V 1W2W2U 2VM3图2-16 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 50/66QKFUFRKM2KM3KM1KM3KM1KM3KTKM2KTKM1KM2KTKM1KM3FR

18、SB1SB2L1L2 L3图2-17时间继电器延时自动切换的Y-起动控制电路 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 51/663Y-起动控制电路基本要求 l（1）不得存在全电压起动的可能。l（2）Y形与形接法接触器之间必须有互锁以防短路现象的发生。l（3）对有可能长期处于轻载的电动机，控制电路应考虑电动机能长期在Y形接法下工作的可能。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 52/66（三）延边形起动控制电路 这一电路的设计思想是兼取星形连接与三角形连接的优点，以期完成更为理想的启动过程。其转换过程仍按照时间原则来控制。如前所述，星形启动有很多优点，但不足的是启动转矩太小。设想

19、如果能兼取星形接法启动电流小，而三角形接法启动转矩大的优点，可在启动时将电动机定子绕组的一部分接成星形，而另一部分接成三角形，在启动结束以后，再换接成三角形接法，这就是所谓延边三角形启动方式。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 53/66 延边三角形/三角形电动机绕组连接图2-19 时间继电器延时自动切换的延边形起动控制电路图2-18 延边形起动控制电路第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 54/66（四）定子串电阻降压起动控制电路（五）转子串电阻或频繁变阻器起动控制电路第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 55/66二、制动控制电路二、制动控制电路 因为电动机

20、的转动部分有惯性，所以把电源切断后，电动机还会继续转动一定时间而后停止。为了缩短辅助工时，提高生产机械的生产效率，并为了安全起见，往往要求电动机能够迅速停车和反转。这就需要对电动机制动。对电动机制动，也就是要求它的转矩与转子的转动方向相反。这时的转矩称为制动转矩。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 56/66（一）机械制动控制电路 l1断电抱闸 如图2-22所示。l注意:本图中电磁抱闸装置应为断电抱闸型l2通电抱闸 如图2-23所示。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 57/66（二）反接制动控制电路 l1单向运行的反接制动控制电路 如图2-10所示。l 2可逆运行的

21、反接制动控制电路 如图2-24所示。l图2-25为具有限流电阻的反接制动控制电路。l图2-26所示为限流电阻在起动过程和制动过程中都起作用的反接制动控制电路。 第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 58/66（三）能耗制动控制电路 1按时间整定控制的能耗制动控制电路，如图2-27所示。2按速度整定控制的能耗制动控制电路，如图2-28所示。 能耗制动的控制线路的设计思想是制动时在定子绕组中任意两相通入直流电流，形成固定磁场，它与旋转着的转子中的感应电流相互作用，从而产生制动转矩。第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 59/66FRFRL L1 1QKQKFUFU1 1KMKM

22、2 2KMKM1 1FUFU3 3KMKM2 2KMKM2 2KTKTKMKM1 1KMKM2 2KMKM2 2KTKTSBSB1 1SBSB2 2KMKM1 1FRFRKTKTKMKM1 1T T M M3 3 VCVCFUFU2 2第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 60/66L3KMKM2 2KMKM1 1FUFU1 1QKQKFRFRL L2 2L L1 1FRFRVCVCT TKMKM2 2KMKM2 2FUFU3 3KMKM1 1KSKSSBSB2 2SBSB1 1KMKM2 2KMKM1 1KMKM1 1KMKM2 2KSKS M M3 3 FUFU2 2第2章电气控制的基本环节和基本规律 Page: 61/66三、双速电动机控制电路 )1(6010sPfn 由三相异步电动机的转速公式可知，三相异步电动机由三相异步电动机的转速公式可知，三相异步电动机的调速方法主要有的调速方法主要有变极对数调速变极对数调速、变转差率调速变转差率调速及及变频调速变频调速三种。三种。 其中变转差率的方法可通过调定子电压、改变转子电路其