第二章继电接触器控制系统的基本电路

第二章继电接触器控制系统的基本电路§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路§2-3三相笼型异步电动机的降压启动控制线路§2-4三相笼型异步电动机制动控制线路§2-5电气控制线路的设计2/6/20231西南科技大学信息工程学院§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则关键词：◆电气控制◆顺序控制◆电气控制线路◆电气图形符号2/6/20232西南科技大学信息工程学院§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则一、常用电气设备图形符号及文字符号1、图形符号及文字符号1990年1月1日开始执行的，由国家标准局颁布的GB4728-1984《电气图用符号》及GB6988-1987《电气制图》和GB7159-1987《电气技术中的文字符号制订细则》。常用电气图形符号和文字符号如P38的表2.1所列。2、接线端子标记符合国家标准GB4026-1983《电器接线端子的识别和用字母数字符号标记接线端子的通则》。2/6/20233西南科技大学信息工程学院§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则二、电气控制图绘制原则电气控制线路的定义以各类电机或其他执行电器为被控对象，以继电器、接触器、按钮、行程开关、保护元件等器件组成的自动控制线路，通称为电气控制线路。电气控制线路的表示方法电气原理图、安装接线图和电器布置图三种2/6/20234西南科技大学信息工程学院动作电流范围整定值CW6132型普通车床电气原理图2/6/20235西南科技大学信息工程学院1、电气原理图◆绘制电气原理图应遵循的原则◆图面区域的划分◆符号位置的索引◆电气原理图中技术数据的标注2、电气元件布置图3、电气设备安装布置图4、电气安装接线图§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则2/6/20236西南科技大学信息工程学院◆绘制电气原理图应遵循的原则①所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。②电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。③采用电器元件展开图的画法，即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所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。⑤控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。◆图面区域的划分按被控对象和控制功能的不同进行划分。§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则2/6/20237西南科技大学信息工程学院◆符号位置的索引符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则当某图中仅有一页图样时，只写图号和图区的行、列号，在只有一个图号多页图样时，则图号可省略，而元件的相关触点只出现在一张图样上时，只标出图区号。电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系应用附图表示。附图中各栏的含义如下：2/6/20238西南科技大学信息工程学院接触器KM左栏中栏右栏主触点所在区号辅助常开触点所在图区号辅助常闭触点所在图区号继电器KA或KT左栏右栏常开触点所在图区号辅助常闭触点所在图区号§2-1电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则2/6/20239西南科技大学信息工程学院CW6132型车床控制盘电器布置图◆电器元件的布置应注意以下几方面：①体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。②强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰③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。④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。⑤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。2/6/202310西南科技大学信息工程学院CW6132型车床电气设备安装布置图2/6/202311西南科技大学信息工程学院CW6132型车床电气互连图2/6/202312西南科技大学信息工程学院三相笼型异步电动机的控制线路大都由继电器、接触器和按钮等有触点的电器组成。其基本的控制线路有：全压启动控制线路、正反转控制线路、点动与连续运动的控制线路、多地点控制线路、顺序控制线路和自动循环控制线路。一、全压启动控制线路三相异步电动机起动方法有两种：直接起动和减压起动。直接起动控制用于小容量笼型电动机。减压起动用于容量较大的电动机，且仅适用空载或轻载起动。全压启动控制有刀开关直接起动控制及接触器直接起动控制两种方式。§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路2/6/202313西南科技大学信息工程学院§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路接触器控制的单向运转全压起动控制电路刀开关直接起动控制电路SAQS2/6/202314西南科技大学信息工程学院§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路2/6/202315西南科技大学信息工程学院§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路二、正反转控制线路观察右图三种控制电路，回答：◆三种控制电路是否都能实现电机的正反转运行？◆如果可以，哪种运行的可靠性较高？三相笼型异步电动机正反转控制电路a)无互锁电路b)具有电气互锁电路c)具有双重互锁电路QS2/6/202316西南科技大学信息工程学院2/6/202317西南科技大学信息工程学院三、点动与连续运动的控制线路§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路a)基本点动控制电路b)开关选择运行状态的电路c)两个按扭控制的电路QS2/6/202318西南科技大学信息工程学院四、多地点控制线路把一个起动按钮和一个停止按钮组成一组，并把两组起动、停止按钮分别放置两地，即能实现两地点控制。§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路2/6/202319西南科技大学信息工程学院五、顺序控制线路电动机顺序控制的接线规律◆要求接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，故将接触器KM1的常开触头串接于接触器KM2的线圈电路中。§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路两台电动机顺序起动控制线路图QS2/6/202320西南科技大学信息工程学院§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路时间继电器控制的顺序起动电路QS2/6/202321西南科技大学信息工程学院五、自动循环控制线路§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路机床工作台自动往复运动示意图2/6/202322西南科技大学信息工程学院§2-2三相笼型异步电动机的基本控制线路自动往复循环控制电路QS2/6/202323西南科技大学信息工程学院较大容量的笼型异步电动机（大于10kw）直接启动时，电流为其额定电流的4—8倍，过大的启动电流会对电网产生巨大的冲击，所以一般采用降压方式来启动。采用降压起动的条件：◆电动机起动时，机械不能承受全压起动的冲击转矩◆电动机起动时，其端电压不能满足规范要求◆电动机起动时，影响其他负荷的正常运行降压起动的方式：◆“Y-Δ”起动器和自藕降压起动器◆磁控式软启动器◆目前最先进最流行的电子软启动器§2-3三相笼型异步电动机的降压启动控制线路2/6/202324西南科技大学信息工程学院几种方法的造价比较：“Y-Δ”起动器须六根出线而且故障率太高，维修费也高，自藕方式每个千瓦80元左右，磁控的每千瓦150元左右，自藕和磁控的体积较大且故障率较高，维修费较高；电子软启动器每个千瓦在100元到200元之间，一般情况下，一台开关柜能放多台电子软启动器，节省工程造价，且故障率较低，维修费也低。所以，电子软启动器应是首选的目标。§2-3三相笼型异步电动机的降压启动控制线路电子软启动器一般都是采用16位单片机进行智能化控制，他既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击，同时，还能实现直接计算机通讯控制，为自动化智能控制打下良好的基础。2/6/202325西南科技大学信息工程学院一、星-三角形减压起动控制线路定子绕组星形连接状态下起动电压为三角形连接直接起动电压的。起动转矩为三角形连接直接起动转矩的，起动电流也为三角形连接直接起动电流的。2/6/202326西南科技大学信息工程学院2/6/202327西南科技大学信息工程学院二、自耦变压器减压起动控制线路电动机起动电流的限制是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。电动机起动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦起动完毕，自耦变压器便被甩开，额定电压即自耦变压器的一次电压直接加于定子绕组，电动机进入全电压正常工作。2/6/202328西南科技大学信息工程学院§2-4三相笼型异步电动机制动控制线路◆三相异步电动机的制动方法：机械制动和电气制动◆电气制动方法：反接制动、能耗制动、发电制动等。一、三相笼型异步电动机反接制动控制反接制动是利用改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法。应注意的是，当电动机转速接近零时，必须立即断开电源，否则电动机会反向旋转。另外，由于反接制动电流较大，制动时需在定子回路中串入电阻以限制制动电流。反接制动电阻的接法有两种：对称电阻接法和不对称电阻接法，如下图所示。2/6/202329西南科技大学信息工程学院三相异步电动机反接制动电阻接法对称电阻接法不对称电阻接法§2-4三相笼型异步电动机制动控制线路2/6/202330西南科技大学信息工程学院电动机单向反接制动控制线路2/6/202331西南科技大学信息工程学院二、三相笼型异步电动机能耗制动控制三相异步电动机能耗制动时，切断定于绕组的交流电源后，在定于绕组任意两相通入直流电流形成一固定磁场，与旋转着的转子中的感应电流相互作用产生制动力矩。制动结束必须及时切除直流电源。§2-4三相笼型异步电动机制动控制线路电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路2/6/202332西南科技大学信息工程学院2/6/202333西南科技大学信息工程学院§2-5电气控制线路的设计一、电气控制设计的一般原则二、电气控制设计的基本任务和内容三、电气控制原理图设计的基本步骤四、电气控制原理图的设计方法2/6/202334西南科技大学信息工程学院§2-5电气控制线路的设计一、电气控制设计的一般原则◆最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。◆在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。◆正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。◆为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。2/6/202335西南科技大学信息工程学院二、电气控制设计的基本任务和内容电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，设计和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料等。包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。1、电气原理图设计内容◆拟定电气设计任务书◆选择电气拖动方案和控制方式◆确定电动机类型、型号、容量、转速◆设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术指标与要求§2-5电气控制线路的设计2/6/202336西南科技大学信息工程学院§2-5电气控制线路的设计◆设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数◆选择电气元件，制定元件目录清单◆编写设计说明书2、电气工艺设计内容◆依据电气原理图，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图◆对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部件的元件目录表◆设计组件电器装配图、接线图，图中应反映元件的安装方式和接线方式◆编写使用维护说明书2/6/202337西南科技大学信息工程学院§2-5电气控制线路的设计三、电气控制原理图设计的基本步骤◆根据选定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。◆根据各部分的要求，设计出原理框图中各部分的具体电路。对于每一部分电路的设计都是按照主电路→控制电路→联锁与保护→总体检查，反复修改与完善的步骤来进行。◆绘制系统总原理图。按系统框图结构将各部分电路联成一个整体，完善辅助电路，绘成系统原理图。◆合理选择电气原理图中每一电器元件，制订出元器件目录清单。2/6/202338西南科技大学信息工程学院四、电气控制原理图的设计方法经验设计法和逻辑设计法两种1、经验设计法

经验设计法是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加以修改补充、完善，最后得出最佳方案。若没有典型的控制环节可采用，则按照生产机械的工艺要求逐步进行设计。采用经验设计法，一般应注意以下几个问题：§2-5电气控制线路的设计2/6/202339西南科技大学信息工程学院（1）保证控制线路工作的安全和可靠性电器元件要正确连接，电器的线圈和触头连接不正确，会使控制线路发生误动作，有时会造成严重的事故。◆线圈的连接在交流控制线路中，线圈不能串联接入两个电器线圈，如下图。两个电器需要同时动作时，线圈应并联连接。KAKM1KM2§2-5电气控制线路的设计2/6/202340西南科技大学信息工程学院

◆电器触头的连接同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。如下图所示不正确正确§2-5电气控制线路的设计2/6/202341西南科技大学信息工程学院

◆线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件，如下图所示。§2-5电气控制线路的设计2/6/202342西南科技大学信息工程学院

◆应考虑电器触头的接通和分断能力，若容量不够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目。增加接通能力用多触头并联连接；增加分断能力用多触头串联连接。§2-5电气控制线路的设计（5）应考虑电器触头“竞争”问题。2/6/202343西南科技大学信息工程学院（2）控制线路力求简单、经济◆尽量减少触头的数目◆尽量减少连接导线◆尽量减少电器元件的带电时间减少触头数目§2-5电气控制线路的设计减少连接导线不合理合理2/6/202344西南科技大学信息工程学院（3）防止寄生电路控制电路在正常工作或事故情况下，发生意外接通的电路叫寄生电路。若控制电路中存在寄生电路，将破坏电器和线路的工作顺序，造成误动作：如图所示电路在正常工作时能完成正、反向起动，停止时信号指示，但当热继电器FR动作时，线路出现了寄生电路，图中虚线所示，使正向接触器KM1不能释放，起不了保护作用。§2-5电气控制线路的设计2/6/202345西南科技大学信息工程学院（4）应具有必要的保护环节

◆短路保护◆过流保护◆欠电压◆过载保护◆零电压保护§2-5电气控制线路的设计2/6/202346西南科技大学信息工程学院电气控制线路常用保护环节§2-5电气控制线路的设计2/6/202347西南科技大学信息工程学院2、逻辑设计法逻辑设计法是把电器控制线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电和断电、触头的闭合和断开看成是逻辑变量，线圈的通电状态和触头的闭合状态设定为“1”态；线圈的断电状态和触头的断开状态设定