电路的基本环节

关于电路的基本环节第1页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第二章控制电路的基本环节电力拖动控制过程：电气控制装置→电动机→传动控制机构→机械设备根据机械设备的生产工艺不同设计不同的控制电路。任何复杂的控制电路都是由一些简单的基本控制环节按需组合而成。第2页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五主要内容1、电路图的基本概念及电气控制线路的绘制；2、三相异步电动机的起动控制与正反转控制；3、三相异步电动机的减压起动控制；4、三相异步电动机的制动控制；5、三相异步电动机的有级变速控制；6、电液组合控制电路；7、其他典型控制环节。第3页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第一节电路图的基本概念及绘制由低压控制电器所组成的控制线路叫做电气控制线路。电气控制线路的基本单元：低压电气电气工程图绘制原则：必须用统一的图形符号和文字符号来表达，按国家标准绘制。第4页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五一、电气控制图中的常用图形，文字符号现行的标准是参照国际电工委员会IEC60617制定的根据GB/T4728.7-2000《电气简图用图形符号》；GB6988-1987《电气制图》；GB7195-1987《电气技术的文字符号制定通则》。第5页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五1、电气用图形符号图形符号的意义：提供了一类设备或元件的共同符号。用于电气图的图形符号可分为：一般符号和框形符号。一般符号的组成：（1）、符号要素：具有确定意义的简单图形；（2）、限定符号：提供附加信息的一种加在其他图形符号上的符号。第6页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第7页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五框形符号：用以表示元件、设备等的组合及其功能，它既不给出元件、设备的细节，也不考虑所有连接的一种简单的图形符号，如正方形、长方形、圆形图形符号。通常应用在电气接线图中。第8页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五2、文字符号作用：表示该类设备的功能。文字符号包括：基本文字符号、辅助符号和数字。（1）基本文字符号用以表示电气设备装置、元器件以及线路的基本名称，特征。第9页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五分类：1）单字母表示电器元件的大类，例如K表示接触器或继电器。2）双字母表示该元件是哪类功能元件，例如“KM,KT,KA”分别表示接触器，时间继电器和中间继电器。第10页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五（2）辅助文字符号进一步表示元器件的功能状态和特性。通常用英文字母的前一两个字母表示。例如:“ON”表示接通，“AC”表示交流。（3）文字符号的组合基本符号+数字符号例如：KT1表示第一个时间继电器；FU1表示第一组熔断器KT2表示第二个时间继电器；FU2表示第二组熔断器第11页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五（4）特殊用途文字符号例：L1,L2,L3,N表示三相交流电源第一、二、三相及中性线；U,V,W表示交流系统设备第一、二、三相；PE表示保护接地3、接线端子标记按国家GB4026-1983规定统一表示。三相交流电源引入用L1,L2,L3,N,PE标记直流电源正、负、中间线用L+,L-与M标记。第12页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五

主电路标号：由文字符号和数字组成，如：电源引入线用L1,L2,L3标号；电源开关后用U,V,W标号（对不同节点可在字母下加数字下标）；用下标数字表示哪一相，哪一接点（如有多台电机可用双下标表示）

控制电路标号：由三位或三位以下的数字表示。交流控制电路负载左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路按奇数标号，负极按偶数标号。第13页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五二、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工作原理等优点。绘制电气原理图的绘制原则：1、主电路和控制电路分开画。主电路包括从电源到电动机的电路，大电流通过的部分，用粗线条画在原理图左边。控制电路通过小电流。由按钮、触头和线圈等组成。用细线条画在原理图的右边。2、电器元件的图形，文字符号采用国家统一标准。3、同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。4、全部触头都按“平常”状态画出。5、控制电路的分支线路，按动作的先后顺序排列，交叉连接点用黑点标出。第14页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第15页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五三、电气安装接线图电气接线图是按照电器元件的实际位置和实际接线绘制的。根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排，它为安装电器设备，电器元件之间进行配线及检修电气故障等提供了必要的依据。第16页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五绘制电气安装接线图应遵循以下原则：1、各电器元件用规定的图形，文字符号绘制，同一电器元件各部件必须画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。2、不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须通过端子排进行。各电器元件的文字符号及端子排的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。3、走向相同的多根导线可用单线表示。4、画连接导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸第17页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第18页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第19页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五四、电器位置图第20页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第二节三相异步电动机的直接起动控制

起动主要考虑起动电流，起动转矩问题。在电网容量足够大的条件下，一般30KW以下电机允许直接起动，30KW以上的电机应采用降压起动等措施。一、直接起动控制电路（一）、采用开关直接起动控制电路工作原理：第21页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五应用范围：小型台钻、砂轮机、冷却泵电动机第22页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五（二）用接触器直接起动控制电路1、点动控制工作原理：应用于：机床对刀调整、电动葫芦第23页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五2、连续控制定义：在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，这种控制叫做连续控制。工作过程：可实现的各种保护功能：（1）短路保护；（2）过载保护；（3）欠电压保护；（4）失电压保护、零压保护。第24页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第25页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五3、既能点动又能连续控制第26页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第三节电动机的正反转控制电路

生产机械往往需要实现两个相反方向运行。方法：将电动机定子三相绕组中任意两相对调。1、用按钮控制的电动机正反转电路控制原理：第27页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第28页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第29页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五2、用行程开关控制的电动机正反转电路按钮控制属于手动控制；行程开关控制属于自动控制。（1）结构（2）工作原理第30页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五SQ3第31页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第四节三相异步电动机减压起动控制电路减压起动的目的：对于容量较大的电动机来说，起动电流大，会引起较大的电网压降，所以必须采用减压起动的方法，以限制起动电流。减压起动适用于电机轻载或空载起动。第32页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五一、定子串电阻减压起动控制电路原理：工作过程：按下SB1→KM1得电并自锁第33页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第34页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五上图a)存在一些缺点：1）KT,KM1始终带电，对电路的可靠性不利。不利于节能及减少了电器的使用寿命。2）KM1与KT并联有可能出现全电压起动的可能。KM1线圈如存在断线故障时→SB2长按→全压起动第35页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五图b）弥补了两个缺点：1）电动机运行时，KM1,KT都失电，仅有KM2得电。2）KT线圈电路中串联了KM1的动合触点。第36页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五二、星—三角（Y-△）减压起动控制电路

电机正常工作时是△接法，电机起动时采用Y型连接。△型接法电路加在电机每个线圈绕组上的相电压为线电压。例如电源电压为380V，绕组电压等于380V。Y型接法电路加在电机每个线圈绕组上的相电压为线电压的倍，转矩降低了3倍，起动电流降低了3倍。第37页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五星型连接三角型连接第38页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五U1V1W1U2V2W2第39页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五U1V1W1U2V2W2第40页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五图a）缺陷：如果KM3线圈断线则会造成全电压直接起动。图b）电路避免压全压起动的可能。应用范围：适合于正常运行时定子绕组做三角形联结的三相笼型异步电动机。工厂现场中常采用此种起动方式。第41页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五三、自耦变压器减压起动控制电路起动方式：利用变压器变压原理，实现降压起动。工作过程：第42页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第43页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五三种变压器的应用：应用最为广泛的是Y-△起动和自耦变压器减压起动，不常用的是定子串电阻减压起动。原因分析：第44页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第五节三相笼型异步电动机的制动控制电路主要解决迅速停车和准确定位的问题。举例：机床加工工件；电梯。制动方法分为两类：机械制动和电气制动一、机械制动（电磁抱闸制动）1、（轴抱住）起动→轴松开→运行→停止（轴抱住）应用于有位能负载的机械设备中（电梯、吊车）2、（轴松开）起动→运行→停止→轴抱住→延时（轴松开）应用于不同位置的尺寸测量（机床）缺点：抱闸易磨损，制动效果下降，需经常维护。第45页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五二、电气制动（一）、反接制动控制电路1、控制原理：停车制动时，将电动机上三相电源相序切换，使电机产生与转子惯性转动方向相反的转矩，控制电动机转速迅速下降，当零时，切除电源。转速接近转速靠速度继电器检测。第46页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五2、单向运行的三相异步电动机反接制动控制结构分析：(1)主电路电阻R的作用：限制反接制动电流。(2)控制电路组成：工作过程：应用：一般只适用于系统惯性较大，制动要求迅速，操作不频繁的场合。第47页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五3、可逆运行的三相异步电动机反接制动控制第48页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五（二）能耗制动控制电路1、控制原理：对电动机停止控制时，在电动机的定子绕组上加入直流电源，以产生恒定的磁场，惯性运转的转子绕组切割恒定磁力线，产生与惯性转动方向相反的电磁转矩，对转子起制动作用，当转速降为零时切断直流电源。第49页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五a）方案缺点：没有对KM2的控制，制动需要靠人的经验操作，时间短制动效果差，时间长对定子绕组寿命不利。b）方案可弥补不足。KT常开动合触点的作用：第50页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五应用：一般应用用于制动要求平稳、准确的场合。因为制动转矩随电动机的惯性转速下降而减小，所以制动较平稳。第51页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五两种方法的优缺点反接制动电路：优点：制动力大，制动效果好，停车迅速。缺点：反接制动电流大，电机容量大时应考虑限流；对电机轴有较大的冲击，增加疲劳程度。能耗制动电路：优点：制动平稳（转速大时反向转矩大，转速小时反向转矩小）。缺点：需要加入直流制动装置。第52页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第六节三相异步电动机的有级变速控制电路在机械加工时常需要输出多种速度。调速分类：机械和电气调速两种。三相异步电动机的转速公式：

n=60f1(1-s)/p

改变电动机转速有三种方法：改变频率，改变磁极对数，改变转差率。第53页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五三相笼型异步电动机的变极调速控制改变定子绕组极对数的方法：1、装有一套定子绕组，改变它的联结方式，得到不同的极对数。2、定子槽里装有两套极数不一样的独立绕组。3、定子槽里装有两套极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，得到不同的极对数。第54页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五一、双速电动机定子绕组的连接双速电动机三角形/双星形变换、星形/双星形变换绕组连接图。△-Y:（1）U1,V1,W1接电源，U2,V2,W2悬空。P=2电机低速运行。结构特点：每项绕组两个线圈串联。（2）U2,V2,W2接电源U1,V1,W1短接，P=1电机高速运行。结构特点：每相绕组两个线圈并联。第55页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五根据负载特性的不同可选择不同的连接方式：三角形/双星形变换适用恒功率负载；星形/双星形变换适用于恒转矩负载。第56页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五二、双速电动机控制电路1、结构分析(1)主电路；(2)控制电路。2、工作过程第57页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五第58页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五电液组合控制：是通过电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部件完成规定动作。广泛应用于组合机床、自动化设备及自动化生产线上。第七节电液组合控制电路第59页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五一、电液组合控制电路图主要由液压传动系统图与电气控制电路图组成。1、液压传动系统图液压传动系统：动力元件；执行元件；控制调节元件；辅助元件。液压传动系统图：2、电气控制电路图电气控制电路图常由按钮、行程开关、时间继电器、压力继电器等组成，按工作循环要求控制电磁铁的得失电情况。电液组合控制电路的分析步骤：（1）阅读液压系统图；（2）分析电气控制电路图；（3）机电液有机结合分析机械设备。第60页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五二、液压动力滑台控制电路液压动力滑台：是组合机床实现进给运动的通用部件，其运动靠液压缸进行驱动；滑台上可放置动力箱、对轴箱及各种专用切削头等工作部件，以完成多种工序机械加工；按多种进给方式完成自动循环过程。第61页，共73页，2022年，5月20日，12点12分，星期五液压动力滑台