CH2电气控制系统的基本控制电路

1第二章电气控制系统的基本控制电路§2.1电气制图及电路图§2.2电气控制线路的逻辑分析法§2.3异步电动机的起动和运行控制§2.4笼型异步电动机的制动控制§2.5双速异步电动机控制电路§2.6异步电动机的其它基本控制电路2§2.1电气制图及电路图一、概述■电气图作用（电气工程图、电气控制系统图）表达电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求。■电气图特点●表达了电气设备、元件及其连接关系●根据国家电气制图标准，采用规定文字图形符号及规定画法来描述3■电气图种类●电路图●接线图●元件布置图■相关标准●GB6988-97电气制图标准●GB4728-1996~2000电气简图用图形符号标准●GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则§2.1电气制图及电路图一、概述4■图形符号●组成：由符号要素、限定符号、一般符号、动作符号组合●例：P:26图2-1P:180附录C●特点：可根据具体器件由以上几项适当组合而派生§2.1电气制图及电路图一、概述5■文字符号●组成：基本文字符号、辅助文字符号●基本文字符号▲类型：单字母符号：表示电气设备、装置、元器件大类双字母符号：由一表示大类单字母与一表示器件某些特性的字母组成▲例：K—继电器类元件KM—接触器KT—时间继电器KA—中间继电器KS—速度继电器●辅助文字符号进一步表示电气设备、装置、元器件的功能、状态、特征●例：P:179附录B§2.1电气制图及电路图一、概述6二、电路图（电气原理图）■作用●用于表达电路、电气控制系统组成及逻辑连接关系●在测试和故障诊断时提供信息●是编制接线图的依据■绘制规则●电路绘制▲电路图按主电路、控制电路、辅助电路分别画出主电路：为设备（负载）驱动电路。控制电路：由低压电器线圈触头按控制逻辑要求连接辅助电路：信号指示、照明、保护电路▲电路可水平布置或垂直布置。见下图：§2.1电气制图及电路图7§2.1电气制图及电路图二、电路图8§2.1电气制图及电路图二、电路图●元器件绘制▲元器件按展开形式绘制（不按实际外形图，而采用国标统一符号）▲同一电器各部件可画在不同地方，但标注相同文字符号▲元器件通常表示在电器非激励或不工作状态及位置★继电器和接触器的线圈处在非激励状态★断路器和隔离开关在断开位置★零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定位置★机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态★保护类元器件处在设备正常工作状态9§2.1电气制图及电路图二、电路图●图区划分▲目的：便于检索电气线路、阅读电路图▲划分方法★按各部分电路功能将图面划分为若干区域★图下方用数字标注图区，上方设用途栏标明该区电路功能★举例：见P:28电路图10●元件触点位置索引▲用图号/页次/区号组合表示▲继电器、接触器触点位置采用附图方式表示（触头索引表），可放在电路图中相应线圈下方●技术数据标注▲元器件的数据和型号标注在电器代号下面▲导线截面积标注§2.1电气制图及电路图二、电路图11三、元件布置图■作用●标明所用电气设备和电器元件实际安装位置●是机电设备制造、安装、维修必不可少的技术文件■绘制方法●根据设备复杂程度可集中绘制，也可分成几部分画●机械设备轮廓用双点划线绘出，电器元件和设备用粗实线绘出简单轮廓●例：见下图§2.1电气制图及电路图12§2.1电气制图及电路图三、元件布置图13四、接线图■作用●表示电气控制系统各单元和元器件的接线关系●用于安装接线、线路检查、线路维修、故障处理■绘制方法●标明各单元和元器件间连线关系●标注所需数据（接线端子号、连线参数）●例：见下图§2.1电气制图及电路图14§2.1电气制图及电路图四、接线图15§2.1电气制图及电路图四、接线图例：三相笼型异步电动机正、反转控制电气原理图:16§2.1电气制图及电路图四、接线图例：笼型电动机正、反转控制电气元件布置图:17§2.1电气制图及电路图四、接线图例：笼型电动机正、反转控制接线图:18§2.2电气控制线路的逻辑分析法一、概述■所讨论的电气控制线路为继电接触器控制电路■该类电路是一种开关量顺序控制电路■是由各种低压电器元件按一定控制逻辑功能组成■可采用逻辑代数（布尔代数、开关代数）描述、分析和设计这类电路19二、逻辑代数基本性质■基本逻辑关系：逻辑“与”、“或”、“非”§2.2电气控制线路的逻辑分析法ABA·BA+B00001010111001011110A20§2.2电气控制线路的逻辑分析法二、逻辑代数基本性质■基本运算法则：P:190附录D21■基本运算法则：P:190附录D§2.2电气控制线路的逻辑分析法二、逻辑代数基本性质22三、电器元件的逻辑表示为便于运用逻辑函数表达式描述电路状态，需对电器元件及其状态的逻辑表达作如下三点规定：■逻辑变量●用KA、KM等分别表示继电器、接触器等的常开触头●用等分别表示其常闭触头。■逻辑状态：●逻辑状态“0”：触头断开，线圈断电●逻辑状态“1”：触头闭合，线圈通电§2.2电气控制线路的逻辑分析法KMKA、23■逻辑表达式●线圈处于非激励状态f(KM)=0接触器线圈处于断电状态●线圈处于激励状态f(KM)=1接触器线圈处于通电状态●触头处于非激励或非工作的原始状态KM=0接触器常开触头处于断开状态接触器常闭触头处于闭合状态●触头处于激励或工作状态KM=1接触器常开触头处于闭合状态接触器常闭触头处于断开状态§2.2电气控制线路的逻辑分析法三、电器元件的逻辑表示1KM0KM状态取值一致24四、基本逻辑关系的电路表示假设以大写字母表示逻辑变量■逻辑“与”●触头串联●逻辑函数表达式：f(K)=A•B■逻辑“或”●触头并联●逻辑函数表达式：f(K)=A＋B■逻辑“非”●相反关系●例：§2.2电气控制线路的逻辑分析法ABKABK1A0A25§2.2电气控制线路的逻辑分析法五、基本电路环节的逻辑表示■概述●在继电接触器控制电路中常用到自锁、联锁、禁止、记忆、延时等控制功能，可由基本控制电路环节反映。●实际控制电路可由各种基本电路环节组合而成。●以电器元件及状态的逻辑表达基本规定及基本逻辑关系为基础，可采用逻辑代数描述电路。方法：以某一控制电器线圈为对象，写出与其有关的各触头间互联关系的逻辑函数表达式。26■基本电路环节●自锁电路（自保持电路）▲利用自身输出信号保持输出动作▲f(K)=SB＋K▲SB=1→f(K)=1→K=1→K自锁§2.2电气控制线路的逻辑分析法五、基本电路环节的逻辑表示KSBK27●禁止电路▲▲●联锁电路▲是两个禁止电路组合▲▲SQSBKf)(动作禁止K0Kf0SQ)(KSBSQK1SB1K2K2SB2K1联锁触头1K2SB2Kf2K1SB1Kf)()(0f(K1)0K21f(K2)12SB02Kf01K11Kf11SB)()(§2.2电气控制线路的逻辑分析法五、基本电路环节的逻辑表示28●记忆电路（起停电路）▲是自锁、禁止电路的组合▲▲▲反映了输入SB2与输出K之间的关系，K记忆了SB2动作★自锁电路实现记忆功能，禁止电路解除记忆功能★SB2用于起动电路，SB1用于停止电路KSB2KSB1§2.2电气控制线路的逻辑分析法五、基本电路环节的逻辑表示)()(K2SB1SBKf0K0f(K)01SB1K1)K(f12SB自锁29六、电路化简的逻辑法■用逻辑函数表达的电路可运用逻辑代数的基本运算法则进行化简■例：KA3•2KA3KA•1KAKA2•1KAKMf)(3KA•1KAKA2•1KAKMf)(§2.2电气控制线路的逻辑分析法30§2.3异步电动机的起动和运行控制电路分析过程：功能基本原理特点用途逻辑函数表达式元器件作用工作过程31一、笼型异步电动机的起动控制■三相异步电动机类型按转子绕组类型分为笼型、绕线转子式§2.3异步电动机的起动和运行控制32一、笼型异步电动机的起动控制■三相异步电动机类型按转子绕组类型分为笼型、绕线转子式■笼型异步电动机结构§2.3异步电动机的起动和运行控制1-散热筋2-吊环，3-转轴，4-定子铁心，5-定子绕组，6-转子，7-风扇，8-罩壳，9-转子铁心，10-鼠笼绕组，11-轴承，12-机座，13-接线盒，14-端盖，15-轴承盖33一、笼型异步电动机的起动控制■起动方式●全压直接起动●降压起动■方式选择准则●电动机起动电流较大（4~7IN），对较大容量电动机采用降压起动，减小起动电流●若满足经验公式则可直接起动其中Ist：启动电流，IN：额定电流，PS：电源容量PN：电动机额定功率●若不满足公式，则采用降压起动§2.3异步电动机的起动和运行控制PPIINSNst44334■全压直接起动控制●手动开关直接起动▲特点用于简单控制的小容量电动机（小型台钻、砂轮机、冷却泵电机）▲工作动态演示§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制35■全压直接起动控制●接触器起动▲用于中小型机床主电机控制。▲起停电路＋禁止电路▲▲SB1：停止按钮SB2：起动按钮FR：过载保护FR•KM2SB•1SBKMf)()(§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制36■全压直接起动控制●接触器起动▲工作过程§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制停止运行启动运行自锁M0KM0f(KM)01SBM1KM1)KM(f12SB37■全压直接起动控制●接触器起动▲工作过程动态演示1§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制38■全压直接起动控制●接触器起动▲工作过程动态演示2§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制39§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制■降压起动控制●概述▲降压起动指在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动过程结束后再将电压恢复到额定值▲特点★起动电流减小，起动转矩减小（T∝U2）★适用于对起动转矩要求不高或空载、轻载下起动的设备▲方式：星形－三角形降压起动定子串电阻降压起动自耦变压器降压起动40§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制■降压起动控制●Y－△降压起动控制▲原理起动时定子绕组为星形连接，正常运行时为三角形连接。▲特点★仅适用于正常运行时定子绕组为△连接电动机。★利用KT按时间原则控制定时自动完成Y－△切换41§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制■降压起动控制●Y－△降压起动控制▲控制逻辑函数表达式由上式可分析各线圈通断电控制条件。例：KM1线圈断电条件：KM1线圈通电条件:SB2=1或KM1=12KM•1KM2SB•1SB•FRKTfKT•2KM•1KM2SB•1SB•FR3KMf2KMKT•3KM•1KM2SB•1SB•FR2KMf1KM2SB•1SB•FR1KMf)()()()()()()()()(0SB10FR或42§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制■降压起动控制●Y－△降压起动控制▲元器件作用SB1:停止按钮SB2:起动按钮KM1/KM3动作:绕组呈Y形KM1/KM2动作:△形KT:起动时间控制联锁触头：和KM32KM43■降压起动控制●Y－△降压起动控制▲工作过程§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制形连接自锁延时形连接自锁0KTf02KM12KM12KMf13KM03KM03KMf0KT1KTY02KMf03KM13KM11KM13KMf1KTf11KMf12SB)()()()()()()(44■降压起动控制●Y－△降压起动控制▲工作过程动态演示1§2.3异步电动机的起动和运行控制一、笼型异步电动机的起动控制45■降压起动控制●Y－△降压起动控制▲工作过程动态演示2§2.3异步电动机的起动和运