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1、机电传动控制,西安工业大学 机电学院,第二章 继电器接触器基本控制系统,2.1 常用低压电器2.2 电气原理图的画法2.3 异步电动机的启动控制线路2.4 异步电动机的正反转控制线路2.5 异步电动机的制动控制线路2.6 电液控制2.7 其他基本控制线路,2.1 常用低压电器,2.1.1 低压电器分类2.1.2 低压电器的发展趋势2.1.3 常用低压电器 a.接触器 b.继电器 c.主令电器 d.熔断器 e.自动空气开关,低压电器是组成成套电气设备的基础配套元件。电器是一种能根据外界的信号（机械力、电动力和其它物理量），自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或
2、非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气元件或设备。低压电器：是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下，交流50Hz（或60Hz）的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。如：刀开关和刀型转换开关、熔断器、断路器、接触器、继电器、控制器、主令电器、位置开关、按钮、电磁铁和电磁离合器等。高压电器：用于交流电压1200V、直流电压1500V以上电路中的电器。如：高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。,2.1 常用低压电器,a.按作用分类：控制电器：用于各类控制电路和控制系统，实现特定控制目的的电器，例如接触器、继电器、电动机软起动器等。配电电器：用于电能的输送和分配
3、的电器，例如低压断路器、刀开关等。根据容量、规格为电气控制设备提供正常工作运转电源，是目前低压电器的主要应用领域。主令电器：控制系统用于发送动作指令、实现位置检测等功能的电器，例如按钮、主令控制器、行程开关等，它提供了人机交互的手段。保护电器：用于保护线路、电气设备和人身安全的电器，如熔断器、漏电保护器、热继电器等。,2.1.1 低压电器分类,b.按动作方式分类：自动电器：具有电磁铁等动力机构，在完成电路接通和断开操作时，依靠外界指令和信号或其本身参数的变化而自动地进行工作。如接触器、继电器、电磁阀。非自动电器：靠人力或其它外力直接操作来完成电路切换等动作。如：按钮开关、行程开关、转换开关、刀
4、开关等。c.按工作原理分类：电磁式电器：依据电磁感应原理工作非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作,2.1.1 低压电器分类,2.1.2 低压电器的发展趋势,a.低压电器小型化 先进的生产工艺、加工工艺和新材料为低压电器产品小型化提供了可能。b.低压电器智能化 智能化低压电器带有微处理器；能准确监测和显示配电线路的运行情况；能准确地切除过载、短路等各种故障；能按运行人员的设置要求进行各种操作；具有运行监测和内部故障自诊断及故障显示功能。目前，智能化低压电器的发展主要在万能式断路器、塑壳式断路器及电机起动控制、保护器等产品上。,2.1.2 低压电器的发展趋势,c.低压电器网络化Int
5、ernet协议、现场总线协议（如Profibus、DeviceNet、Modbus、ASI-bus等）、楼宇自动化总线协议（如EuropenInstalltionBUS、Lonwork、IQBUS、BACnet等）等协议在低压电器上的应用。具有通信功能和现场总线技术的智能化低压电器带有通信接口，能和系统通信，构成整个智能化控制系统。d.低压电器电子化 电力电子技术与微电子技术应用在低压电器产品中，如固态断路器、混合式接触器、接近开关、固态继电器等。尤其是电子式过载保护器，与传统双金属型过载保护继电器相比，具有安装方便、脱扣动作快而且准确、误差小、重复性好、参数调节方便、节能等优点，是一种更为理
6、想的电动机保护装置。e.低压电器模块化、组合化 产品结构上采用具有独立功能的组件进行装配，形成模块化的积木拼装式结构，每一种模块相对独立，便于功能分割和组合。,a.接触器接触器：远距离控制、频繁接通和切断交直流负载的控制电器。是继电器-接触器控制系统中最重要和常用的元件之一。(1)结构和工作原理结构：主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置组成。工作原理：当线圈通电后，铁心和衔铁中产生磁通，产生的电磁吸力大于弹簧弹力，吸引衔铁动作，并带动常开触点和常闭触点闭合和断开。当线圈断电或电压下降较多时，电磁吸力消失或变小，在恢复弹簧的作用下，衔铁带动触头动作。,2.1.3 常用低压电器,主触头,辅助触头,动
7、作过程,线圈通电,衔铁吸合,主触头闭合,电机动作,接触器,辅助常开触头闭合,辅助常闭触头断开,图形符号和文字符号,(1)结构和工作原理/电磁系统,1)电磁系统 用来操作触头闭合与分断。它包括铁芯、吸引线圈、衔铁。,1铁芯 2线圈3衔铁 4静触点5动触点 6触点弹簧7释放弹簧,电磁式电器工作原理示意图,(1)结构和工作原理/触点系统,2)触点系统 起着接通和分断电路的作用。它包括主触点和辅助触点。通常主触点用于通断电流较大的主电路，辅助触点用于通断小电流的控制电路。按形状分类：桥式触头和指形触头。桥式触头又分为点接触、桥式触头和面接触桥式触头a）点接触桥式 b）面接触桥式 c）线接触指式,(1)
8、结构和工作原理/触点系统,触头按位置可分为：静触头和动触头。静触头固定不动，动触头能由联杆带着移动。触头按其初始位置可分为：常闭触头和常开触头。常闭触头（又称动断触头）常态时动、静触头是相互闭合的。常开触头（又称动合触头）常态时动、静触头是分开的。,(1)结构和工作原理/灭弧装置,3)灭弧装置 起着熄灭电弧的作用。电弧的危害：使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断，会烧损触点，缩短电器的使用寿命。电弧产生的条件：当被分断电路的电流超过0.251 A，分断后加在触头间隙两端的电压超过1220 V（根据触头材质的不同取值）时，在触头间隙中会产生电弧。电弧的实质：电弧是一种气体放电现象，即触头间气
9、体在强电场作用下产生自由电子，正、负离子呈游离状态，使气体由绝缘状态转变为导电状态，并伴有高温、强光。,(1)结构和工作原理-灭弧装置,熄弧的主要措施有机械性拉弧、窄缝灭弧和栅片灭弧三种。机械性拉弧：分断触点时，迅速增加电弧长度，使单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而熄弧。窄缝灭弧：依靠磁场的作用，将电弧驱入耐弧材料制成的窄缝中，以加快电弧的冷却。这种灭弧装置多用于交流接触器。栅片灭弧：分断触点时，产生的电弧在电动力的作用下被推入彼此绝缘的多组镀铜薄钢片（栅片）中，电弧被分割成多组串联的短弧。,灭弧措施a）、b）机械性拉长电弧 c）双触点灭弧 d）磁吹灭弧e）纵缝灭弧 f）金属栅片灭弧 g）
10、纵缝陶土灭弧罩1 静触点 2动触点 3引弧角 v1动触点移动速度 v2电弧在磁场力作用下移动速度,(2)主要技术参数,1）额定电压接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。交流接触器的额定电压一般为220V、380V、660V及1140V；直流接触器一般为220V、440V及660V。辅助触头的常用额定电压：交流380V；直流220V。2）额定电流接触器的额定工作电流系指主触头的额定电流。接触器电流等级为：6A、10A、16A、25A、40A、60A、100A、160A、250A、400A、600A、1000A、1600A、2500A及4000A。3）操作频率交流接触器的操作频率一般为：30
11、0次/h1200次/h 直流接触器的额定操作频率比交流接触器的高,(2)主要技术参数,4）选用接触器的类型选择：根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型。额定电压的选择 接触器的额定电压不小于负载回路的电压。额定电流的选择：一般接触器的额定电流不小于被控回路的额定电流。对于电动机负载可按经验公式计算：吸引线圈的额定电压：吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。,(3)交流接触器,CJX1系列交流接触器,CJX2系列交流接触器,CJT1系列交流接触器,(3)交流接触器,特点：交流接触器为了减小因涡流和磁滞损耗造成的能量损失和温升，铁心和衔铁用硅钢片叠成。线圈绕在骨架上做成扁而厚的形状，与
12、铁心隔离，有利于铁心和线圈的散热。交流接触器的线圈匝数较少，当线圈通电而衔铁尚未吸合的瞬间，电流将达到工作电流的1015倍。如果衔铁卡住而不能吸合，或频繁动作，线圈将有可能被烧毁。频繁启停的场合不宜采用交流接触器。,(3)交流接触器,交流接触器线圈中电流产生交变磁通，因而铁心与衔铁间的吸力是变化的。这会使衔铁产生振动，发出噪声。更主要的是会影响到触头的闭合。为消除这一现象，在交流接触器的铁心两端各开一个槽，槽内嵌装短路铜环，如图所示。加装短路环后，当线圈通以交流电时，线圈电流产生的磁通一部分穿过短路环，环中感应出电流，又会产生一个磁通，两个磁通的相位不同，即、不同时为零，这样就保证了铁心与衔铁
13、在任何时刻都有吸力，衔铁将始终被吸住，这样就解决了振动的问题。,短路环,(4)直流接触器,(4)直流接触器,特点：线圈通以直流电，铁芯中不产生涡流和磁损，不会发热，由整块钢制成。但因电磁时间常数大，磁通的建立和消失均比较缓慢，导致吸合和释放也比较慢，所以直流接触器灭弧较难。大容量直流接触器通常采用铜制或镉铜制单断点触点，在闭合过程中能自动清除其表面的氧化物，防止接触电阻增大。小容量直流接触器通常采用双断点磁吹灭弧罩灭弧，熄弧能力强，适合于频繁操作。直流接触器由于铁心中不会产生涡流和磁滞损耗，因此不会发热。铁心和衔铁用整块电工软钢做成，为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成高而薄的圆筒状，且不设线圈
14、骨架，使线圈和铁心直接接触以利于散热。,(4)直流接触器,对于大容量的直流接触器，往往采用串联双绕组线圈，一个为启动线圈，另一个为保持线圈。接触器本身的一个常闭辅助触头与保持线圈并联连接。在电路刚接通的瞬间，保持线圈被常闭触头短接，可使启动线圈获得较大的电流和吸力。当接触器动作后，常闭触头断开，两线圈串联通电。由于电源电压不变，因此电流减小，但仍可保持衔铁吸合，因而可以减少能量损耗，延长电磁线圈的使用寿命。,b.继电器,继电器：是在控制、保护电路中起信号转换作用的一种低压控制电器。根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、亮度、声音、压力等）的变化自动接通和分断交直流小容量控制电路，以
15、完成控制或保护任务。继电器一般由3个基本部分组成：检测机构、中间机构和执行机构。,与接触器的区别 继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定 的电压信号下动作。继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），无主辅之分，且无灭弧装置。,按动作原理，继电器可以分为：电磁式、感应式、电子式、热效应式、气动式、电动式、机械式等；按动作时间，继电器可以分为：瞬时动作和延时动作（也叫时间继电器）等；按输入量的物理性质，继电器可以分为电压、电流、速度、时间、温度、压力、热继电器等。,继电器-分类,应用最广（90以上继电器为电磁式）,
16、JQX-10F通用型小型大功率电磁继电器,JQX-115F小型大功率电磁继电器,JTX通用型小型大功率电磁继电器,JZ7系列中间继电器,JZC-32F超小型中功率电磁继电器,JZX-22F小型中功率电磁继电器,MK通用型小型大功率电磁继电器,NRC6系列接触器式继电器,继电器-电磁继电器,(1)电磁式继电器,结构及工作原理与接触器大体相似。不同的是电磁式继电器一般用于接通、断开控制电路，触头容量较小，不需要专门的灭弧装置。常用的电磁继电器主要包括电压继电器、电流继电器、中间继电器电压继电器过电压继电器：电压小于额定电压时不动作，大于额定电压时动作。欠电压继电器：电压大于设定电压时继电器吸合，小
17、于设定电压时继电器释放。电流继电器过电流继电器：电流小于额定电流时不动作，大于整定电流时动作。欠电流继电器：电压大于整定电流时继电器吸合，小于整定电流时继电器释放。中间继电器将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大。,1）电压继电器：根据电压信号而动作，具有保护作用。一般并于电路中。特点：其线圈的匝数多而线径细。分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电压继电器，按吸合电压大小又可以分为过电压、欠电压和零电压继电器。,当电压小于某值时，衔铁释放。用于电压过小时切断电路。,当电压大于某值时，衔铁吸合。用于电压过大时切断电路。,2）电流继电器：根据电流信号而动作，具有保护作用。一般串于电路中。特
18、点：其线圈的匝数少而粗。分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电流继电器，按吸合电流大小又可以分为过电流和低电流继电器。,当电流小于某值时，衔铁释放。用于电流过小时切断电路。,当电流大于某值时，衔铁吸合。用于电流过大时切断电路。,3）中间继电器：本质上是电压继电器，但还具有触头多，触头承受电流大（510A）、动作灵敏（动作时间小于0.05S）使用目的：1、信号放大。2、扩展触头数目（分配控制信号）。特点：触点数目较多，一般在34对以上，触点形式常采用桥形触点（与接触器辅助触点相同），动作功率较大的中间继电器与小型接触器的结构相同。,JZ7系列中间继电器适用于交流50Hz，电压至380V及直流
19、电压220V的控制电器中，用来控制各种电磁线圈，以使讯号得到放大，或将讯号同时传给数个有关的控制元件,JZ744:中间继电器吸引线圈起动功率：75VA吸引线圈吸持功率：12VA,热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。,热继电器的选用：,（1）过载能力较差的电动机，热元件的额定电流IRT为电动机的额定电流IN的6080。,（2）在不频繁的启动场合，若电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6秒时，可按电动机的额定电流选取热继电器；（3）当电动机为重
20、复且短时工作制时，要注意确定热继电器的操作频率，对于操作频率较高的电动机不宜使用热继电器作为过载保护。,(2)热继电器,热(过载)继电器,用于电动机的过载保护。利用发热元件感受到的热量而动作。,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。,1主触头 2主双金属片 3热元件 4推动导板 5补偿双金属片 6常闭触头 7常开触头 8复位调节螺钉 9动触头 10复位按钮 11偏心轮 12支撑件 13弹簧,继电器-热继电器,时间继电器的特点是当得到控制信号后（如继电器线圈接通或断开电源），其触点状态并不立即改变，而是经过一
21、段时间的延迟之间，触点才闭合或断开，因此这种继电器又称为延时继电器。,(3)时间继电器,分类：电磁式、空气阻尼式、电动机式、电子式,延时方式：通电延时和断电延时两种。,1)直流电磁式时间继电器,原理：和通用电磁继电器相似，不同的是在铁心上增加了阻尼铜套。在线圈通断电过程中，阻尼铜套内感应出电涡流，电涡流产生的磁通总是阻止磁通的变化，导致衔铁延时吸合或释放，带动触头延时动作。特点：延时时间较短，延时整定精度较低。但是适应能力较强，长用于延时精度要求不太高或工作条件恶劣的场合。,2)空气阻尼式时间继电器,空气式时间继电器是利用空气阻尼的原理制成的,分类：通电延时、断电延时组成：电磁系统、延时机构、
22、工作触点,图1-16 JS7-A系列空气阻尼式时间继电器结构原理图a-通电延时型 b-断电延时型1-线圈 2-铁心 3-衔铁 4-反力弹簧 5-推板 6-活塞杆 7-塔形弹簧 8-弱弹簧9-橡皮膜 10-空气室壁 11-调节螺钉 12-进气孔 13-活塞 14、16-微动开关 15-杠杆,4）电子式时间继电器,3）电动机式时间继电器,时间继电器触头类型,通 电 式,瞬时动作,延时动作,常闭触点,常开触点,常开通电后延时闭合,常闭通电后延时断开,(4)速度继电器,速度继电器用来感受转速。它的感受部分主要包括转子和定子两大部分，执行机构是触头系统。当被控电机转动时，带动继电器转子以同样速度旋转而产
23、生电磁转矩，使定子克服外界反作用力转动一定角度，转速越高角度越大。当转速高于设定值时，速度继电器的触点发生动作，当速度小于这一设定值时，触点又复原。速度继电器常用于电机的降压起动和反接制动，,速度继电器结构原理,图 5.19 所示为速度继电器的结构原理图，由图可知，速度继电器主要由以下三部分组成：(1)转子：为圆柱形永久磁铁。(2)定子：为笼型空心绕组。(3)触点：包括动断、动合触点。,图 5.20 速度继电器的图形及文字符号(a)转子；(b)常开触点；(c)常闭触点,c.主令电器,主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接通或分断，从而达到
24、控制生产机械的目的。主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其它主令电器（如脚踏开关、钮子开关、紧急开关）等。,(1)按钮,SB,图形符号,常开,常闭,文字符号,按钮,又称开关或控制按钮，是一种接通或分断小电流电路的主令电器。触头允许通过的电流较小一般不超过5A，主要用在低压控制电路中手动发出控制信号以远距离控制接触器、继电器、电磁启动器等。,施加外力,1、2断开；3、4闭合,复位,撤消外力,按钮由按钮帽，复位弹簧，桥式动、静触头和外壳等组成。一般为复合式即同时具有常开、常闭触头。按下时常闭触头先断开，然后常开触头闭合。去掉外力后在恢
25、复弹簧的作用下，常开触头断开，常闭触头复位。,(2)行程开关（有触点）,行程开关又称限位开关或位置开关。是一种利用生产机械某些运动部件的撞击来发出控制信号的小电流主令电器。作用：机械位移信号电信号结构：推杠代替按钮帽主要用于:生产机械的运动方向、行程大小控制或位置保护等。行程开关的种类很多，它有动合触点和动断触点，由装在运动部件上的挡块来撞动。当运动部件到达一定行程位置时，其上的挡块撞动行程开关，使动合触点闭合，动断触点断开根据结构分为：直动式行程开关、滚轮样式行程开关、微动开关,动断触点,动合触点,行程开关符号 SQ,自动往返控制电路,（3）接近开关（无触点）,优点：无接触、定位精度高，使用
26、寿命长分类：有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中高频振荡型最为常用,（4）万能转换开关,万能转换开关是一种具有多个档位，多对触头、可以控制多个回路的控制电器，主要作电路转换之用。作用 1）低压断路机构的合闸与分闸；2）电压表、电流表的转换开关；3）小容量电动机的起动、调速和换向。（万能转换开关的通断能力不高，只能直接控制小容量电动机）,结构：触点座、凸轮、转轴、手柄（层）图形和文字符号 万能转换开关的真值表(触点接通用表示)和图形文字符号（“”表示手柄在该位置时触点接通）,（5）主令控制器（较为频繁的切换复杂的多回路控制电路的主令电器）,主令控制器的触头是按小电流设
27、计，尺寸小，不需要灭弧装置（不能直接控制电动机）。按结构型式可分为：1、凸轮非调整式主令控制器 凸轮不能调整，其触点只能按一定的触点开闭表动作。2、凸轮调整式主令控制器 凸轮片上开有孔和梢、装在凸轮盘上的位置可以调整，触点开合次序也可以调整。,d.熔断器,熔断器必须与被保护对象串联，其核心部分是熔体（俗称保护丝），一般由铅锡合金制成。,熔断器（俗称保险丝）担负的主要任务是为电线电缆作短路保护（有时也作严重过载保护），不论短路电流值有多高，它都能切断。其次，也适宜用作设备和电器的保护,从结构型式上分类：插入式熔断器 用于低压分支、民用照明螺旋式熔断器 配电线路、机床控制线路无填料封闭管式熔断器
28、容量小电网有填料封闭管式熔断器 工亚电器装置、配电设备 快速熔断器自恢复熔断器,d.熔断器,1.插入式熔断器1-动触头2-熔丝3-瓷盖4-静触头5-瓷座,插入式熔断器一般用于低压照明电路末端或分支电路中作短路保护及高倍过电流保护之用。特点：结构简单，更换方便，价格低廉。,2.螺旋式熔断器1-瓷帽2-熔管3-瓷套4-上接线端5-下接线端6-底座,螺旋式熔断器具有较大的热惯性和较小的安装面积，长用于机床电气控制。缺点：熔体一次性使用，成本较高,3.密闭管式熔断器,1-夹座 2-底座 3-熔管,（有填料）,主要用于要求分断较大电流的场合。,瓷质管体内部充满石英砂，起冷却和消弧的作用。,熔断器的选择：
29、熔断器的类型应满足电路要求；熔断器的额定电压应大于或等于电路的额定电压；熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。使用熔断器时，对于螺旋式熔断器，将带色标的熔断管一端插入瓷帽，再将瓷帽连同熔管一起拧入瓷套，负载端接到金属螺纹壳的上接线端，电源线接到瓷座上的下接线端，并保证各处接触良好。,还应当考虑熔体材料，铅锡锌为低熔点材料，所制成的熔体不易熄弧，一般用在小电流电路中；银、铜、铝为高熔点材料，所制成的熔体容易熄弧，一般用在大电流电路中，当熔体已熔断或已严重氧化，需要更换熔体时，还应注意使新换熔体和原来熔体的规格保持一致。熔断器上下级的配合：为满足选择性保护的要求，应注意熔断器上下级之间的
30、配合，一般要求上一级熔断器的熔断时间至少是下一级的3倍，不然将会发生越级动作，扩大停电范围。为此，当上下级采用同一种型号的熔断器时，其电流等级以相差两级为宜；若上下级所采用的熔断器型号不同时，则应根据保护特性上给出的熔断时间选取。,e.自动空气开关,又称断路器。它对线路、电器设备及电动机实行保护。是低压配电网中的一种重要保护电器。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，除能完成接通和分断电路外还能自动进行欠压、失压、过载和短路保护。结构：包括触头系统、灭弧系统、保护机构、传动机构等部分。由于灭弧能力强，能断开短路电流。特点：具有过载、短路、失压保护作用。跳闸后，不需
31、更换元件。,2.2 电器原理图的画法,2.2.1 电气原理图及其绘制原则2.2.2 图形符号和文字符号 a.图形符号 b.文字符号,2.2电气原理图的画法,电气原理图及其绘制原则电气原理图是根据电路工作原理绘制而成的，它采用规定的图形符号和文字符号，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有点，在电气设计和现场维护中都得到了广泛的应用。,电气原理图的绘制原则,1）电器控制线路原理图按所规定的图形符号、文字符号和回路标号进行绘制。2）电器应是未通电时的状态；二进制元件应是置零时的状态；机械开关应是循环开始前的状态；3）通常将主电路放在线路图的左边，垂直电源线路，控制电路电源线路绘成
32、水平线，控制电路应垂直地绘在水平电源线之间，耗能元件（如线圈、电磁铁，信号灯）直接连接在接地的水平电源线上，触点连接在上方水平线与耗能元件之间。,电气原理图的绘制原则,4）采用器件的各部件分别绘在它们完成作用的地方，并不按照其实际的布置情况绘在线路上。5）每个器件及它们的部件用一定的图形符号表示，且每个器件有一个文字符号。属于同一个器件的各个部件采用同一文字符号表示。6）为了看图方便，电路应按动作顺序和信号流自左向右的原则绘制。,电气控制原理图的绘制,7）应将图面分成着干区域，区域编号一般写在图的下部；图的上部要有标明每个电路用途的用途栏。8）尽可能减少线条和避免线条交叉。图中两条以上导线相通
33、的交接处要打一圆点。9）图中每个接点要按分区及节点顺序编号。10）万能转换开关和行程开关应绘出动作程序和动作位置。,电气控制原理图的绘制,11）原理图中应标出下列数据：各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。某些元件的特性（电阻、电容的量值等）。图中的全部电机、电器元件的型号、文字符号、用途、数量、技术数据，均应填写在一览元件明细表内。,2.2.2 图形符号和文字电气原理图中各个电器元件及其部件用一定的图形符号表示，并用一定的文字符号标明其名称，而且图形符号和文字必须复合国家标准。,2.3 异步电动机的启动控制线路,2.3.1 鼠笼式异步电动机启动控制线路 a.直接启动控制线路 b.降压启动控
34、制线路2.3.2 绕线式异步电动机启动控制线路2.3.3 软启动控制线路 a.软启控制动器及其工作原理 b.软启动器的工作特性 c.软启动控制线路2.3.4 异步电动机的正反转控制线路,2.3 异步电动机的启动控制线路,2.3.5 异步电动机的制动控制线路 a.反接制动控制线路 b.能耗制动控制线路 c.机械制动2.3.6 电液控制2.3.7 其他基本控制线路 a.点动控制和连续控制线路 b.多地点控制线路 c.顺序起停控制线路 d.自动循环控制线路,2.3 异步电动机的启动控制线路,鼠笼式异步电动机启动控制线路：1、直接启动，2、降压启动（Y-降压启动、自耦变压器降压启动、定子绕组串电阻降压
35、启动、延边三角形降压启动）绕线式异步电动机启动控制线：转子电路串电阻启动、转子电路串频敏变阻器启动软启动控制线路：斜坡恒流升压启动、脉动阶跃启动、减速软停控制、节能特性、制动特性,1,2,3,4,5,6,e2,i2,三相感应式电动机的工作模型,规定,电流从首端流入、末端流出时为正。,4、转子绕组在磁场中受力，产生电磁转矩，驱动转子旋转。,图1-2 三相异步电动机的结构图a）笼型绕组；b）转子外形,旋转磁场,1、在三相对称绕组中通入三相对称的电流会在气隙中形成一个旋转磁场。,2、旋转磁场的转速（同步速）:,3、改变通入电流的相序（对调任意两根电源线）就可以改变旋转磁场的转向，从而改变电机的转向。
36、,转差率,1、三相感应电动机的转速恒小于磁场转速，即n n1，故称异步电机。,2、转差,即转子与旋转磁场之间存在相对,运动，是感应电动机稳定运行的必要条件。,3、转差率定义为转差与同步速之比,其大小反映了电机的转速，即,2.3.1 鼠笼式电动机启动控制线路,a、直接启动（全压启动）b、降压启动c、软启动,KM,1,2,FR,FU,SB2,KM,FR,控制电路,主电路,S,闭合开关 S 接通电源,按 SB2 KM 线圈得电,KM 主触头闭合 M 运转,松 SB2 KM 线圈失电,KM 主触头恢复 M 停转,动作次序,a.(1)鼠笼式电动机点动控制线路,“一按（点）就动，一松（放）就停”的电路称为
37、点动控制电路。点动控制电路常用于调整机床，对刀操作等。因短时工作，电路中不设热继电器,(2)鼠笼式电动机直接起动的控制线路原理图,KM,1,2,FR,FU,SB1,SB2,KM,KM,FR,控制电路,主电路,S,也为单向自锁控制，电路若去掉自锁触点 KM，则可对电动机实行点动控制。,时间控制,时间控制是指采用时间继电器进行延时控制。例如电动机的 Y 起动。,在交流电路中常采用时间继电器进行延时控制。其结构及原理见动画。,KM,FU,QS,KH,A,x,B,y,C,z,降压启动：,主电路,（1）电机的Y起动,时间继电器触头类型,通 电 式,瞬时动作,延时动作,常闭触点,常开触点,常开通电后延时闭
38、合,常闭通电后延时断开,Y 转换完成,星形-三角形启动的特点在于星形启动电流只是原来三角形接法的1/3，启动电流特性好、结构简单、价格低。缺点：是启动转矩也相应下降为原来三角形接法的1/3，转矩特性差，因而本线路适用于电网电压380V，额定电压660/380V，用于Y/接法的电动机轻载启动的场合。,定子串电阻降压起动控制电路,自耦变压器降压起动控制电路,自耦变压器降压起动控制电路,降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。主电路：起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，K
39、M1主触点断开，自耦变压器被切除。讨论：KM2与KM1的控制要求；KM1主触点的容量。控制电路：起动过程分析按动SB2KM1线圈通电自锁电动机M自耦补偿起动；KT线圈通电延时-KA线圈通电自锁KM1、KT线圈断电-KM2线圈通电电动机M全压运行。,串自耦变压器降压启动的控制线路如图所示这一线路的设计思想和串电阻启动线路基本相同，也是采用时间继电器完成按时动作，所不同是启动时串入自耦变压器，启动结束时自动切除。串联自耦变压器启动和串电阻启动相比，其优点是在同样的启动转矩时，对电网的电流冲击小，功率损耗小。缺点是自耦变压器相对电阻结构复杂，价格较高。这种线路主要用于启动较大容量的电动机，以减小启动
40、电流对电网的影响。,2.3.2 三相绕线转子异步电动机启动控制线路,一、转子回路串接电阻起动的控制线路起动前，起动电阻全部接入电路，随着起动过程的结束，起动电阻被逐段短接。多段式，使得起动过程更加平滑。控制方式：1、按时间原则控制图2-152、按电流原则控制图2-16,（a）基本电路,图2-15时间原则控制转子电路串电阻起动控制线路,1、按时间原则控制,KT1 KT2 KT3,基本电路的动作时序,图2-15(b)-(a)电路之改进：,起动完成后退出KM2、KM3、KT1、KT2、KT3,(b)电路的动作时序,图2-15（c）,(b)电路之改进：逐步退出KT1、KM2、KT2、KM3、KT3,K
41、T1 KT2 KT3,(c)电路的动作时序,图2-16电流原则控制转子电路串电阻起动控制线路,2、按电流原则控制,二、转子串频敏变阻器启动控制电路,频敏变阻器的工作原理：随nf2，转子等效铁耗电阻自动减小，从而达到无级自动切除的目的。主电路：KM1引入电源。转子RF为频敏变阻器等效电阻，KM2用于起动结束后切除频敏变阻器RF。绕线式异步电动机通常采用过流继电器进行保护，本图采用热继电器做过载保护。电动机功率及电流很大，热继电器可经电流互感器接入。为提高保护精度，起动时将热元件FR短接，运行时投入。控制电路起动过程分析：按动SB2KM1线圈通电自锁M串RF起动。同时，KT通电延时时间到，KA线圈
42、通电自锁KM2线圈通电 KT线圈断电复位，转子切除RF，M进入运行状态。,（1）工频起动 缺点：起动过程很短，对某些负载将产生严重的后果；起动电流过大，虽然不足于使电动机发热而烧毁，但对电网却可能形成干扰。（2）软起动器（Soft Starter）软起动器实际上是一种电压自动连续上升的降压起动器。优点：起动时的动态转矩不大，传动机构之间的机械撞击大为减轻；转速的上升过程减慢了，且起动时间一般都可以设定，故可以应用于要求缓慢起动的场合。缺点：起动转矩较小，不能满足重载起动或满载起动的场合。,2.3.2 软启动控制线路,软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电动机控
43、制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。软启动器用于需降压启动和停止的场合。软启动只改变输出电压，不改变频率，也就是不改变电动机运行曲线上的n1，而是加大该曲线的陡度，使电动机特性变软。当n1不变时，电动机的各个转矩（额定转矩、最大转矩、堵转转矩）均正比于其端电压的平方，因此用软启动时大大降低了电动机的启动转矩，所以软启动并不适用于重载启动的电动机。,软启动器，主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，
44、控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不 同的要求而变化，就可实现不同的功能。,软起动器与变频器软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。,2.4笼型电动机正反转的控制线路,FR,FU,KMF,S,KMR,要使电动机给够实现反转，只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。为此用两个接触器来实现这一要求。,设 KMF 为实现电机正转的接触器，KMR 为实现电机反转的接触器。,A
45、,B,C,U,V,W,合上 S,接通电源,其主触点闭合,让 KMF 线圈通电,三相电源 ABC 分别通入电机三相绕组 UVW，电动机正转。,其主触点闭合,让 KMR 线圈通电,三相电源 ABC 通入电机三相绕组变为 A U 未变，但 B W，C V。,电动机将反转,KMF 线圈断电，主触点打开，电机停。,电机正转并自锁,主电路,笼型电动机正反转的控制线路,KMF,FR,FU,SB1,SBF,KMF,KMF,FR,S,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,控制电路,动作次序,按SBF,KMF通电,动合触点闭合,实现互锁功能,合上 S接通电源,动断触点打开,按SB1 KMF断电 电机停转
46、,按 SBR,KMR 通电,动合触点闭合,实现互锁功能,动断触点打开,电机反转并自锁,缺点：要想改变电机转向，必须先按停止按钮。,采用复式按钮笼型电动机正反转的控制线路,KMF,FR,FU,SB1,SBF,KMF,KMF,FR,S,KMR,KMR,SBR,KMR,KMF,KMR,此电路要想改变电机转向，可不必先按停止按钮。请自已分析线路的动作次序。,速度控制,速度继电器,2.5 异步电动机的制动控制线路,2.5.1 反接制动2.5.2 能耗制动2.5.3 机械制动,在切断电动机电源时，由于惯性，电动机不会马上停止，而是要继续转动一段时间后才能完全停下来。这样会延长非工作生产时间，影响劳动生产率
47、，还可能引发意外事故。因此需要快速操作，迅速停车、准确定位的生产机械需要对电动机进行制动控制。制动方式有机械制动和电气制动（分为反接制动，能耗制动）。1、反接制动控制线路 由于反接制动电流较大，当电机容量较大，制动时则需在定子回路中串人电阻降压以减小制动电流。当电动机容量不大时，可以不串制动电阻以简化线路。这时，可以考虑选用比正常使用大一号的接触器以适应较大的制动电流。由于反接制动采用了速度继电器，按转速原则进行制动控制，其制动效果较好，使用也较方便，鼠笼电动机制动常采用这一方式，如图2-15所示。,2.5 异步电动机的制动控制线路,图2-15 电动机可逆运行的反接制动控制线路,2、能耗制动的
48、控制线路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，制动时间由时间继电器来控制。能耗制动控制线路如图2-16所示。,能耗制动与反接制动相比，由于制动是利用转子中的储能进行的，转速快时制动力大，慢时制动力小。因此能量损耗小，制动电流较小，制动准确，适用于要求平稳制动的场合，但需要整流电源，制动速度也较反接制动慢一些。,电磁抱闸制动 在制动时，将制动电磁铁的线圈接通，通过机械抱闸制动电机，有时还可将电磁抱闸制动与能耗制动同时使用，以弥补能耗制动转矩较小的缺点，加强制动效果。,2.6 电液控制,重点：液压
49、系统的基础，电液控制的方法难点：液压部件的认识要求：了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要求，会简单设计液压控制电路。,1、液压系统基础,控制部件：电磁阀（YV）：二位二通液压电磁换向阀；三位五通电磁换向阀；YA：电磁线圈（直流）溢流阀（压力阀）；调速阀（节流阀）；单向阀动力部件：液压泵及电动机执行部件：液压缸（活塞），液压马达辅助装置：油箱，油管，过滤器,2、液压动力滑台,液压系统工作原理：滑台进给工步图 快进：YA1，YA3通电 工进：YA1通电 停止：YA1维通，溢流阀工作 快退：YA2通电,控制电路分析,选择开关SA合向自动工作位置的自动循环过程：按动SB1KA1线圈通电自锁YA1、Y
50、A3线圈通电，滑台快进；至压下SQ2KA2线圈通电自锁YA3线圈断电，滑台工进；压下SQ3滑台逗留；KT线圈通电延时KA3线圈通电自锁YA1，KA2线圈断电YA2线圈通电，滑台快退；压下SQ1KA3线圈断电YA2线圈断电，滑台在原位停止。循环过程结束。手动操作：SB2用于工作台手动退回。SA在手动位置时，SB1用于工作台手动进给。,2.7 其他控制线路,2.7.1 点动控制和连续控制线路 a.点动控制 b.连续控制线路 c.既能点动控制又能连续控制的控制线路2.7.2 多地点控制线路2.7.3 顺序起停控制线路2.7.4 自动循环控制线路,2.7.1 点动控制和连续控制线路,用途与功能：试车、
