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1、第二章 电器控制线路的基本规律,第一节 电器控制线路的绘制原则第二节 电气控制电路基本环节第三节 三相异步电动机的启动控制第四节 三相异步电动机的制动控制第五节 电气控制线路中的保护环节,第一节 电器控制线路的绘制原则,电气控制线路：由低压控制电器所组成的控制线路叫做电气控制线路.,相关国家标准：,GB472885电气图常用图形符号GB715987电气技术中的文字符号制定通则GB698886电气制图,一、电气控制线路图常用的图形符号和文字符号,部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号,一般三极电源开关,低压断路器,常开触点 常闭触点 复合触点行程开关,QS,QF,SQ,熔断器,常开 常闭 复合
2、按钮,FU,SB,线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点接触器,KM,线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点得电延时 时间继电器 失电延时,KT,部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号,常开触点 常闭触点速度继电器,热元件 常闭触点热继电器,线圈 常开触点 常闭触点中间继电器,KS,FR,KA,电磁铁,YA,线圈 常开触点 常闭触点电压继电器,KU,线圈 常开触点 常闭触点电流继电器,KI,信号灯,HL,直流电动机,M,变压器,三相异步电动机,M,转换开关,SA,T,电器原理图电器元件布置图电器安装接线图,电气控制线路图有三种：,电器原理图：根据电气控
3、制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的电气图。,方法：不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上。作用：用于分析研究系统的组成和工作原理，为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气安装接线图的依据。特点：结构简单，层次分明，便于研究和分析电路的工作原理。,二、电气原理图,1、电气原理图的绘制原则,1)原理图一般分主电路和辅助电路两部分：主电路用粗线条画在原理图的左边；辅助电路用细线条画在原理图的右边。2)原理图中各电器元件不画出实际的外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。3)同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注，如KM、KT等。,1
4、、电气原理图的绘制原则（续）,4)原理图中所有电器触点，都按没有通电和没有外力作用时的状态画出。5)原理图中，各电器元件一般按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。6)原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑色圆点表示。,2、图区划分下图为CW6132型普通车床电气原理图,3.符号位置的索引,三、电器元件布置图：表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。,电器元件的布置原则：1.体积大和较重的电器元件应装在元件安装板的下方，发热元件应装在上方2.强弱电分开，弱电应屏蔽3.需经常维护、检修、调整的元件的安装位置不
5、宜过高4.布置应整齐、美观、对称5.元件之间应留有一定间距,电器元件布置图举例,CW6132型车床控制盘电器布置图,四、电器安装接线图,电器安装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提供了必要的基础。,四、电器安装接线图,原则：1、各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电气原理图为准，并保持一致，同一电器元件各部件必须画在一起。2、不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接，必须经接线端子板进行。3、走向相同的多根导线可用单线表示，连接导线应注明导线规格（数量、截面积）以
6、及穿线管的尺寸。,电气安装接线图举例,CW6132型车床电气安装接线图,1、点动控制,工作原理：,一、点动、长动和停止控制,启动：按下起动按钮SB接触器KM线圈得电KM主触头闭合电动机M启动运行。停止：松开按钮SB接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。,电气原理图：,第二节 电器控制线路中的基本环节,1、点动控制,应用：,（1）常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速移动的电机控制。（2）生产设备的调整,保护环节：,短路保护、过载保护,控制电路短路保护,主电路短路保护,电气原理图,2、单向全压启动控制,自锁触点,热继电器热元件,热继电器常闭触点,自锁：由接触器（继电器）自身的常开触点来使其
7、线圈长期保持通电的控制称为“自锁”,电气原理图,工作原理,保护环节,短路保护：FU1、FU2,2、单向全压启动控制,短路保护：FU1、FU2,过载保护：FR,工作原理,保护环节,电气原理图,2、单向全压启动控制,短路保护：FU1、FU2,工作原理,保护环节,欠压、失压保护：KM,电气原理图,过载保护：FR,2、单向全压启动控制,工作原理,开关切换,3长动与点动混合控制,按钮切换,利用中间继电器,(1)开关切换,点动控制：SA断开,3长动与点动混合控制,(1)开关切换,主电路,点动控制：SA断开,连续控制：SA闭合,控制电路,3长动与点动混合控制,(2)按钮切换,工作原理：,连续控制：松开按钮S
8、B3,点动控制：按下按钮SB3,主电路,控制电路,3长动与点动混合控制,(3)利用中间继电器,工作原理：,连续控制：按下按钮SB2,点动控制：按下按钮SB3,3长动与点动混合控制,二、可逆控制和互锁环节,电路形式:,电动机原理：,改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向,按钮、接触器控制的正反转位置控制,1.按钮控制正反转控制电路,主电路：,KM2,控制电路：,正转按钮,反转按钮,工作原理：,缺点：,(1)基本控制电路,易产生故障,1.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,(2)接触器互锁控制,互锁：利用辅助触点互相制约工作状态的控制称为互锁,优点：,工作安全可靠,缺点：,操
9、作不便,1.按钮控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,优点：,（3）接触器、按钮双重互锁控制,安全可靠，操作方便,接触器互锁正反转控制电路,2.位置开关控制,有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。,工作台自动往返控制,三、顺序控制环节,电路的构成,两台电动机顺序控制电路,要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式,要求：M1启动后，M2才能起动，M1、M2同时停车,1、顺序启动同时停止控制,要求：M1启动后，M2才能启动；M2停车后，M1才能停车。,2、顺序启动逆序停止控制,还有其他方法吗?,顺序控制,四、多点控制
10、：,控制电路1：三个地点均可单独启动和停止。控制电路2：启动时需三个地点同时按启动按钮。停止时任何一处均可停车。,在两地或多地控制同一台电动机的控制方式,三地控制,5、试设计两台电动机的控制。要求：M1启动后，M2才能启动；M1停车后，M2才能停车,第三节 三相异步电动机的启动控制,降压启动的方法,定子绕组串电阻（电抗）启动,自耦变压器降压启动,Y降压启动,固态降压启动器启动,降压启动的实质：,启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。,启动方式：直接启动和降压启动,一、定子串电阻降压启动控制线路,优点：动作可靠，结构简单。缺点：电阻上
11、功率损耗大。,二、星形三角形降压启动控制,指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。,星-三角形降压启动控制线路：,KM1,优点：启动电流小，投资少，线路简单。缺点：启动转矩小。启动转矩为接法直接启动的1/3启动电流为接法直接启动的1/3适用于小容量电动机轻载启动，且正常运转时定子为三角形接法。,Y降压启动控制,三、自耦变压器降压启动控制线路,优点：对电网的电流冲击小，功率损耗小，启动转矩可调节。缺点：结构复杂，价格较贵。主要用较大容量电动机。,四、固态降压启动器,固态
12、降压启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖的电机控制装置。它可以实现交流异步电动机的软启动、软停止功能，同时还具有过载、缺相、过压、欠压、过热等多项保护功能。,固态降压启动器由电动机的启停控制装置和软启动控制器组成，其核心部件是软启动控制器。启动时，使晶闸管的导通角从0开始，逐渐前移，电机的端电压从零开始，按预设函数关系逐渐上升，直至达到满足启动转矩而使电动机顺利启动，再使电机全电压运行。,软起动的工作原理 软起动器实际上是一个晶闸管交流调压器。改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中，软起动器的输出是一个平滑的升压过程（且可具有限流
13、功能），直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作。,西诺克Sinoco-SS2系列软启动控制器的外形图,ABB公司PST/PSTB,PST系列是应用微处理器的软起动器，该设计应用了最新技术，为电动机提供软起动和软起动功能。PST软起动器标配有多个先进的电动机保护功能。四个按键的键盘和逻辑结构的菜单，使安装、调试以及操作都变得简单：还有10种语言可供选择。PST软起动器可使用或不使用旁路接触器，在大规格的PSTB370PSTB1050软启动器内置有旁路接触器。,ABB软起动器的主要控制功能：1.起动时升压时间的设定和控制 PSS型软起动器的起动时升压时间设定范围为：130S；PSD型软起动器的起动
14、时升压时间设定范围为0.560S。2.起动时初始电压的设定和控制 PSS型软起动器的起动时初始电压设定范围为：3070%电源电压（PSS型软起动器在运用限流功能后，起动时初始电压被固定在40%电源电压）；PSD型软起动器的起动时初始电压设定范围为：1060%电源电压。3.限流功能的设定和控制 PSS型软起动器的限流设定范围：1.54倍电机额定电流。PSD型软起动器的限流设定范围：25倍电机额定电流。4.停止时降压时间的设定和控制 PSS型软起动器的停止时降压时间设定范围为：030S；PSD型软起动器的停止时降压时间设定范围为：5240S。ABB软起动器在得到停止信号后，按照设定的降压时间，输出
15、端由电源电压（PSD型软起动器由设定的级落电压，10030%电源电压）降至初始电压，然后即刻降到零电压。,典型应用,复习练习题：,为什么要降压启动？哪些电动机采用降压启动？星/三角启动时定子绕组的电压为接法直接启动的_倍星/三角启动时启动转矩为接法直接启动的_倍星/三角启动时启动电流为接法直接启动的_倍星/三角启动时，启动转矩是固定的。（）自耦变压器降压启动时，启动转矩是固定的。（）,第四节 三相异步电动机的制动控制,电动机制动目的：主要使电动机迅速停车或准确定位。一、机械制动用机械装置产生机械力来强迫电动机迅速停车。主要有：机械抱闸、液压或气压制动。二、电气制动使电动机的磁场转矩方向与电动机
16、旋转方向相反，从而达到制动目的，实质是产生反向制动转矩。主要有：反接制动、能耗制动。,1.反接制动控制,反接制动：利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。,二、电气制动：,主电路：控制电路：,电路的工作过程：起动：,制动：按下复合按钮SBlKMl线圈失电，KM2线圈由于KS的动合触点在转子惯性转动下仍然闭合而得电并自锁，电动机进入反接制动；当电动机转速接近零时，KS的触点复位断开KM2线圈失电制动结束，停机。,反接制动控制特点：,1、制动转矩大、制动迅速、冲击大，常用于10KW以下的电机。2、当电动机转速接近零时，必须及时切断反相序电源，以防
17、止电机反向再起动，常用速度继电器来检测电动机转速并控制电动机反相序电源的断开。,2.能耗制动控制,三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，定子绕组接通直流电源转子旋转产生感应电流感应电流使转子产生反向的电磁转矩(即制动转矩)转速为零时再将其切除。,电路的构成：主电路：变压器T和整流器UR提供制动直流电源，KM2为制动接触器。控制电路：,电路的工作过程：起动：制动：,思考题：采用能耗制动若不及时断开制动回路，电动机会反转吗？,能耗制动控制电路特点：制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。一般取直流电流为电动机空载电流的
18、34倍，过大会使定子过热。可调节整流器输出端的可变电阻R，得到合适的制动电流。,能耗制动：制动准确、平稳、能量消耗小。制动力较弱，需要直流电源。反接制动：制动显著，有冲击，能量消耗较大。,第五节 电气控制线路中的保护环节,一、短路保护:常用熔断器和低压断路器.二、过载保护:常用热继电器.三、过电流保护:常用过电流继电器与接触器配合 使用、低压断路器四、零电压保护:常用接触器和中间继电器五、欠电压保护:常用欠电压继电器.,保护目的：消除有害因素;保障设备和人身安全.保护环节：短路、过载、过电流、欠电压与零电压等.,1.短路保护短路保护应具有瞬动特性。图a为采用熔断器作短路保护的电路。图b为采用断
19、路器作为短路保护的电路。若主电动机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护。若主电动机容量较大，则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。,2.过载保护电动机长期超载运行的危害，使其绕组的温升将超过额定值而损坏，常采用热继电器作为过载保护元件。,单相、两相、三相过载保护,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。但当有810倍额定电流通过热继电器时，有可能使热继电器的发热元件烧坏。,在使用热继电器作过载保护时，还必须装有熔断器或过流继电器配合使用。,原因,3.过电流保护不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过电流。过电流的危害，导致电机损坏，引起过大
20、的电动机转矩，使机械的转动部件受到损坏。,4.失电压保护失电压保护：是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。失压保护方式：两种方式,（a）,5.欠电压保护 欠电压保护:当电动机正常运转时，由于电压过分降低，将引起一些电器释放，造成控制电路工作失调，可能产生事故。因此，必须在电源电压降到一定值以下时切断电源，即为欠电压保护。一般常用电磁式电压继电器实现欠电压保护。当电源电压过低或消失时，电压继电器就释放，从而切断控制回路，电压再恢复时，要重新起动才能工作。,交流电动机常用保护类型示意图,短路保护熔断器FU1、FU2过载保护热继电器FR过流保护过电流继电器KI1、KI2失压保护按钮SB2、SB3并接KM1、KM2常开辅助触点欠压保护欠压继电器KV互锁保护接触器KM1和KM2互锁,本章小节,1.熟悉电气控制系统图的组成2.掌握电气控制电路的基本控制环节3.掌握三相异步电动机的起动、制动等典型控制电路4.掌握电气控制系统常用的保护环节,
