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1、第2章 电气控制线路基础,2.1 基本电气控制电路2.2 常用机床的电气控制,1,2.1 基本电气控制电路,电气控制系统：把各种有触点的接触器，继电器，按钮，行程开关等电气元件，用导线按一定方式连接起来组成电气控制电路。电气控制系统用于实现对电力拖动系统的控制和过程控制。电气控制系统也称继电器接触器控制系统。,电气图：表达设备的电气控制系统的组成、分析控制系统工作原理以及安装、调试、检修控制系统。常用的电气图：电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。,2,1.电气原理图 电气原理图是表达所有电器元件的导电部件和接线端子之间的相互关系。,电动机正反向运行控制电路,3,2.电器元件布置图 电气
2、元件布置图主要用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，为机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。,4,3.电器安装接线图 电气安装接线图是用规定的图形符号，根据原理图，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图，它清楚地表明了各电器元件的相对位置和它们之间的电路连接的详细信息。,5,6,机床电气控制,继电器控制,PLC控制系统,低压电器,控制电路,硬件,软件,7,继电器控制系统与PLC控制系统,实现自动控制所采用的两种不同手段。它们的联系是：两种方法基本上都可以实现同一种功能。它们的运用都需要“门电路”的知识。门电路就是“与门”、“非门”、“或门”之类的知识。采用PL
3、C控制，往往在采集输入信号时，可能需要用到继电器。在输出控制信号时，还要用继电器做“功率放大”-PLC控制系统可能包括继电器接触控制系统。,8,继电器控制系统与PLC控制系统,区别：两种系统的最大差别，是实现控制逻辑所用的硬件不同。继电器控制系统，其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间，就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关。PLC是可编程控制器，它是基于各种“门电路”的一种集成式的控制器。其式作状况与计算机更接近些。对于已经接好的线路，可以通过改变PCL的程序来改变控制逻辑和参数，具有更灵活的运用方式。继电器控制系统适用于简单一些的逻辑控制，而PLC可以实现更复杂的逻辑控制
4、。,9,鼠笼式异步电动机控制,图1 继电器控制系统,图2 PLC控制的输入输出接线图,图3 PLC控制的梯形图,主回路（动力回路）:大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件。,控制回路：接触器和继电器线圈等小电流线路；,启动按钮,停止按钮,10,2.1.1 看懂继电器-接触器原理图1,1）基本原则是按电路画图同一电路中串联的各部件都展开地画在一条线上。全部控制线路分为主回路、控制回路和辅助回路。主回路:是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件，一般由QS,FU,FR的热元件(QF)，KM主触点和电动机组成。控制回路:接触器和继电器线圈等小电流线路；辅助回
5、路:其他如信号、保护、测量等小电流线路。,11,2.1.1 看懂继电器-接触器原理图 2,2）所有的主回路（或称动力回路）在图上都用粗线画出，并且一般都画在图纸的上方或左方。控制和辅助回路用细线表示，画在同一张图纸的下方或右方。3）图中各电器元件均应用国标规定的图形符号和文字符号同一电器的各部件（如继电器的线圈和触点）可以画在不同的位置，但必须采用相同的文字符号表示。为了区分同一电器的各触点或同一类型的各电器，可以用辅助符号或数字序号加以区别。,12,2.1.1 看懂继电器-接触器原理图3,4）线路图中的所有触点都按其“正常”位置画出所谓正常位置是指各电器在没有通电或受外力作用时的状态。例如接
6、触器线圈未通电，主令控制器手柄在零位，按钮未按下时的情况等。5）尽可能减少线条和避免线条交叉 各导线之间有电的联系时，在导线的交点处画一个实心圆点。根据图面布置的需要，可以将图形符号旋转90度，但文字符号不可倒置。,13,2.1.2 常用控制电路,1.电动机单向点动、自锁控制电路2.电动机正反向运行控制电路自动停止控制电路自动往返控制电路自动延时往返控制电路3.三相笼型异步电动机减压起动控制电路星-三角4.三相绕线转子异步电动机起动控制电路5.三相异步电动机的制动控制电路6.典型控制电路,14,1.单向点动、自锁,“一按（点）就动，一松（放）就停”的电路称为点动控制电路。点动控制电路常用于调整
7、机床，对刀操作等。因短时工作，电路中不设热继电器,单向点动控制电路,15,单向自锁控制电路,依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的辅助触点，则称为自锁触点,单向自锁控制电路,16,单向点动、自锁混合电路,（1）,（2）,SB1-停止按钮SB2-连续起动按钮SB3-点动按钮,（1）中存在不足：点动时，若KM触头释放时间按钮恢复时间，点动结束，SB3常闭触点复位时，KM常开触点未及时断开，KM继续通电，无法实现点动。,17,2.电动机正反向运行控制电路 1.2.,接触器KM1和KM2触点不可同时闭合，以免发生相间短路故障。互锁：利用接触器常闭辅助触点互相制约的方法称为
8、互锁。而这两个常闭辅助触点(KM1,KM2)称为互锁触点。,2正一反一停控制电路,1.正停反控制电路,18,2.电动机正反向运行控制电路 3自动停止控制电路,19,2.电动机正反向运行控制电路 4自动往返控制电路,20,2.电动机正反向运行控制电路 5自动延时往返控制电路,21,3.三相笼型异步电动机减压起动控制电路星-三角减压启动,减少启动电流。异步电动机减压起动方法:星-三角减压启动、定子绕组串电阻减压起动、自耦变压器减压启动,Y:每相绕组220V,:每相绕组380V,22,三相笼型异步电动机减压起动控制电路星-三角减压启动,SB2闭合；KM3主触点闭合，星形起动；KM2主触点闭合，三角形
9、运行。,23,4.三相绕线转子异步电动机起动控制电路-定子绕组串电阻减压起动,原理：起动时三相定子绕组串接电阻R，降低定子绕组电压，以减小起动电流。起动结束应将电阻短接。,刚起动SB2电流继电器KA1，KA2线圈得电控制电路中的常闭触点KA1，KA2断开KM2，KM3不得电，R1，R2接入转子电路中。,转速升高电流减小 KA1释放 KM2得电，主触点闭合，切除R1 电流增大转速升高电流减小 KA2释放 KM3得电，主触点闭合，切除R2。,24,5.三相异步电动机的制动控制电路,电气制动：反接制动、能耗制动、回馈制动,原理：制动时使电动机产生与转子原转向相反的制动转矩。1、反接制动原理：改变电动
10、机任意两相电源相序以产生制动转矩。特点：设备简单，制动力矩较大，冲击强烈，准确度不高。适用场合：要求制动迅速，制动不频繁（如各种机床的主轴制动）。启动时，按SB2制动时，按SB1,25,6.典型控制电路,（一）多地点控制,（二）顺序启动(手动),KM,SB1,SB2：停止按钮,SB3,SB4：启动按钮,M1M2SB2:M1启动SB4:M2启动,26,步进控制电路,液压控制回路,27,2.1.3组成电气控制电路的基本规律（）,(一)按联锁控制的规律,联锁控制：电气控制电路中，各电器之间的互相制约、互相配合的控制,如：顺序控制，电动机正，反转控制电路，单相点动、自锁混合控制电路,正确选择联锁触点,
11、关键,28,组成电气控制电路的基本规律（二）,(二)按控制过程的变化参量进行控制的规律,星形三角形降压起动控制电路时间作为控制参量。,在自动往返控制电路中，选择运动部件的行程作为控制参量。,反接制动控制电路中，选择速度作为控制参量。,绕线式异步电动机的控制电路，选择电流作为控制参量。,控制过程中选择电压、压力、温度等控制参量进行控制的方式分别称为电压原则、压力原则、温度原则。,按控制过程的变化参量进行控制的关键是正确选择控制参量、确定控制原则，并选定能反映该控制参量变化的电器元件。例如按时间原则控制时应选定时间继电器来反映时间参量的变化,如：,29,电气控制的保护环节非常多，在电气控制线路中：
12、最为常用的是熔断器及断路器，应用方法是串联在回路中，其分断作用是当线路电流超过其允许最大电流时熔断或跳保护。（自动空气开关/断路器作用：可实现短路、过载、失压保护）（熔断器作用：用于短路保护）第二类较常用的保护环节是电动机保护，如热保护继电器，当电动机过载、缺相及三相电流不平衡时跳保护。电气控制线路常设有以下保护环节：1)短路保护 当电路发生短路时，短路电流会引起电器设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电机和电路中的各种电器设备产生机械性损坏，因此当电路出现短路电流时，必须迅速而可靠的断开电源。,电气控制常用的保护环节,30,图(a)为采用熔断器作短路保护的电路。当主电机容量较小，其控制电路不需
13、另设熔断器，主电路中熔断器也作为控制电路的短路保护。当主电机容量较大，则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。图(b)为采用自动开关作短路保护的电路。既作为短路保护，又作为过载保护，其过流线圈用做短路保护。线路出故障时，自动开关动作，事故处理完重新合上开关，线路则重新运行工作。,低压断路器（自动空气断路器、自动空气开关、自动开关）,QS,QF,31,2)过电流保护 不正确的启动和过大负载，常常引起电动机产生很大的过电流，特别是对频繁启动和正反转重复短时工作的电动机，在其运行过程中产生过电流的可能性更大，尽管由此引起的过电流一般比短路电流要小，但对电机的影响比较大，常常会引起电机的内部部件损坏，
14、因此，要进行过电流保护。过电流保护一般采用过电流继电器。,过流保护分为定时限过流保护和反时限过流保护。1)继电保护的动作时间固定不变，与短路电流的大小无关，成为定时限过流继电保护。定时限过流继电保护的时间是由时间继电器设定的，时间继电器在一定的范围内连续可调，使用时可根据给定时间进行整定。2)继电保护的动作时间与短路电流的大小成反比，称为反时限过流继电保护。短路电流越大，这种保护动作的时间越短；短路电流越小，保护动作的时间越长。,32,定时限过电流保护的动作原理：当流过系统的电流值超过过电流保护装置整定的动作值，且经过一定的时间延时后使保护装置动作，切断故障电路。,保护过程：当电动机启动时，延
15、时继电器KT的常闭触点闭合着，过电流继电器的过电流线圈不接入电路，这时，虽然启动电流很大，但过电流保护不动作，启动结束后，KT的常闭触点经过延时已经断开，过电流继电器开始起保护作用。,33,3)过载保护 电动机长期超载运行，其绕组的温升将超过允许值而损坏，所以应设过载保护环节。过载保护一般采用热继电器作为保护元件。热继电器具有反时限特性，由于热惯性的关系，热继电器不会受短路电流的冲击而瞬时动作；当有8-10倍额定电流通过热继电器时，需经1s-3s动作，这样，在热继电器动作前，热继电器的发热元件可能已烧坏。所以，在使用热继电器做过载保护时，还必须装有熔断器或过流继电器配合使用。,34,图(a)所
16、示为两相保护，适用于保护电动机任一相断线或三相均衡过载时。但当三相电源发生严重不平衡或电动机内部短路、绝缘不良等，有可能使某一相电流比其他两相高，则上述两电路就不能可靠进行保护。图(b)为三相保护，可以可靠的保护电动机的各种过载情况。,QS,QS,35,4)失压保护 在电动机正常工作时，如果因为电源的关闭而使电动机停转，那么，在电源电压恢复时，电动机就会自行启动。电动机的自启动可能造成人身事故或设备事故。防止电压恢复时电动机自启动的保护称失压保护。它是通过并联在启动按钮上的接触器的常开触头来实现失压保护的，即自锁控制，如图所示。,采用继电器、接触器控制后，电源电压85%时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。,36,5)弱磁保护 直流并励电动机、复励电动机在磁场减弱或磁场消失时，会引起电动机“飞车”。因此，要加强弱磁保护环节。弱磁继电器的吸合值，一般整定为额定励磁电流的0.8倍。对于调磁调速的电机，弱磁继电器的释放值为最小励磁电流的0.8倍。6)极限保护 某些直线运动的生产机械常设极限保护，该保护是由行程开关来实现的。如龙门刨床的刨台，设有前后极限保护；矿井提升机，设上、下极限保护。温度、压力、液位等在生产过程中可根据生产机械和控制系统的不同要求，设置相应的极限保护环节。,37,
