第2章 电气控制线路基础

•第2章电器控制线路基础居中•1•第2章电器控制线路基础居中•2控制柜•第2章电器控制线路基础居中•3第二章电气控制线路基础•电器控制线路是用导线将电机、电器、仪表等元件联接起来，并实现特定的控制要求。电器控制线路应本着简单易懂、分析方便的原则，用规定的图形符号和文字符号进行绘制。•本章主要介绍应用广泛的三相笼型异步电动机的启动、制动的基本控制线路和一些典型控制线路。讲解新型的电气控制装置软启动器的使用，最后讲解电气控制线路的设计方法以及常用机床电气控制线路的分析。•第2章电器控制线路基础居中•4•2.1电器控制线路的符号及绘制原则•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线路•2.4三相笼型异步电动机的制动控制线路•2.5电器控制线路的设计方法及保护措施•2.6典型生产机械电气控制线路分析•第2章电器控制线路基础居中•5•电器控制线路包括：主电路和控制（辅助）电路两部分。电器控制线路的表示方法有：电气原理图、安装接线图两种。由于它们的用途不同，绘制原则也有差别。•电气原理图：根据电路工作原理用规定的图形符号绘制，能够清楚地表明电路功能。•（分析系统的工作原理时用）重点讲•2.1.1电器控制线路常用的图形、文字符号(47-54页）：•第1章中讲到的电器元件的图形、文字符号要记住。•2.1电器控制线路的符号及绘制原则•第2章电器控制线路基础居中•62.1.2绘制原理图应遵循的原则：①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。用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，用细线条画在原理图的右边。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。②电气原理图中，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。③若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标，如KM1、KM2等。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电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90∘，但文字符号不可倒置。•第2章电器控制线路基础居中•7•2.1.3电气原理图绘制规则举例•第2章电器控制线路基础居中•8•第2章电器控制线路基础居中•9•图M7120平面磨床轴坐标图示法电气原理图•第2章电器控制线路基础居中•102.2三相笼型异步电动机的基本控制线路•三相异步电动机的控制线路大多采用接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。由于三相异步电动机的结构不同，分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机，二者的构造不同，起动方法也不同，起动控制线路差别更大。•三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点获得了广泛的应用。在生产实际中，它的应用占到了使用电动机的80%以上。所以本章主要讲解三相笼型异步电动机的控制线路。本节先介绍其基本的控制线路。•第2章电器控制线路基础居中•112.2.1直接起动（全压起动）控制线路•1.用刀闸直接起动：如图示。•适用于一般小型台钻和砂轮机。•第2章电器控制线路基础居中•12KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头2.用接触器直接起动线路：•第2章电器控制线路基础居中•13KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头工作原理:按钮松开线圈（KM）由于自锁继续通电触头（KM）闭合按下按钮（SB2）线圈（KM）通电自锁电机转动触头（KM）打开电机停转按下按钮(SB1)线圈（KM)断电•用接触器直接起动线路：保护措施：失欠压、过载、短路保护。•第2章电器控制线路基础居中•142.2.2点动和长动控制图(a)中：在KM自锁触点处串了个钮子开关SA实现控制。点动时：打开SA→断开自锁电路→SB1↓→KM+→M点动；长动时：合上SA，与前面电路一致；•第2章电器控制线路基础居中•15图(c)中：加一个中间继电器实现控制•点动时：SB2↓→KM+→M点动•长动时：SB1↓→KA+闭合→KM+并自锁→M长动直接起动特点：优点：起动线路简单、起动力矩较大；缺点：起动电流大，一般达额定电流的5-7倍。适合于小容量的电机。•图(b)中：在KM自锁触点处加一复合按钮SB2点动时：SB2↓→KM+→M点动（同时断开自锁回路）长动时：SB1↓→KM+并自锁→M长动•第2章电器控制线路基础居中•16•2.2.3三相异步电动机的正反转控制线路反转的实现：改变相序，任意两相线对调。可由两个接触器来实现。FUFRABKM1QSM3~CKM2KM1FRKM2KM2SB3KM1SB1SB2主电路控制电路•第2章电器控制线路基础居中•17接触器正反转控制ABKM1QSM3~CKM2FUFRKM1KM1SB1SB2FRKM2KM2SB3主电路控制电路操作过程：按下SB2电机正转按下SB3电机反转停车按下SB1注意：该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB2和SB3不能同时按下，否则会造成短路！•第2章电器控制线路基础居中•18接触器正反转控制ABKM1QSM3~CKM2FUFRKM1KM1SB1SB2FRKM2KM2SB3主电路控制电路操作过程：按下SB2电机正转按下SB3电机反转停车按下SB1注意：该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路！保险熔断•第2章电器控制线路基础居中•19互锁：就是互相“锁住”对方，不让对方同时处于工作状态。一方处于工作时，另一方就被“锁住”不能再处于工作状态，除非处于工作状态的一方停止工作。互锁目的：避免同时工作，避免短路。互锁形式：电气、机械和多重互锁。正反转互锁控制•第2章电器控制线路基础居中•20接触器连锁正反转控制ABKM1QSM3~CKM2FUFRKM1KM1SB1SB2FRKM2KM2SB3主电路控制电路操作过程：按下SB2电机正转按下SB3电机反转停车按下SB1KM2KM1•此电路称为“正→停→反”控制•第2章电器控制线路基础居中•21•利用复合按钮组成“正→反→停”或“反→正→停”的互锁控制。如图示：复合按钮的常闭触头同样起到互锁的作用，这样的互锁叫机械互锁。该线路既有接触器常闭触头的电气互锁，也有复合按钮的常闭触头的机械互锁，即具有双重互锁。KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM2KM1SB3SB2SB3电气互锁机械互锁•第2章电器控制线路基础居中•22控制规律•当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的动断触点。•当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的动断触点。•第2章电器控制线路基础居中•232.2.4多地点控制线路•控制原则：起动（常开）按钮应并联连接，即逻辑“或”的关系；停车（常闭）按钮应串联连接，即逻辑“与非”的关系。•如图所示：为三地点控制线路：•第2章电器控制线路基础居中•24顺序控制线路控制规律当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。•当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。•第2章电器控制线路基础居中•252.2.5多台电动机先后顺序工作的控制•如图所示：油泵电机由KM1控制，主轴电机由KM2控制。•图(a)工作过程：•第2章电器控制线路基础居中•26在图(c)中两电机工作顺序：M1起动后M2才能起动，M2停车后M1才能停车•第2章电器控制线路基础居中•27如图示：采用时间继电器按时间顺序起动的控制线路：•工作过程：思考题：交流接触器能否串连使用？为什么？•第2章电器控制线路基础居中•282.2.6自动循环控制•如图示：钻削加工时刀架的自动循环过程。具体要求:①自动循环：刀架能自动地由位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回位置1。②无进给切削：即刀具到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度。③快速停车：当刀架退出后要求快速停车以减少辅助工时。•第2章电器控制线路基础居中•29•1.工艺要求刀架能自动循环，如图示：•第2章电器控制线路基础居中•302．实现无进给切削：•根据时间原则，采用时间继电器来实现无进给切削控制。如图示：•第2章电器控制线路基础居中•31•补充题：1.分析如图所示线路中，哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止，哪种不能？为什么？•第2章电器控制线路基础居中•322.交流接触器能否串连使用？为什么？不能。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总是有先有后，不可能同时吸合，先吸合的接触器磁路闭合，线圈的电感显著增加，电压降也相应增加，从而使另一个接触器的线圈电压达不到吸合电压而不能动作。•第2章电器控制线路基础居中•332.3三相笼型异步电动机降压起动控制线路•2.3.1星形—三角形降压起动控制线路：•条件：对于正常运转时定子绕组接成三角形的笼型异步机可采用星—三角形降压起动的方法，来达到限制起动电流的目的。•星—三角形起动过程优点是：起动电流小（为直接起动的1/3），结构简单，价格便宜。缺点是起动转矩也是原来三角形接法的1/3。它适合轻载或空载状态下起动。•第2章电器控制线路基础居中•34•工作过程：•第2章电器控制线路基础居中•35•第2章电器控制线路基础居中•36•2.3.2定子绕组串电阻减压起动控制线路•起动时在三相定子绕组中串入电阻R，从而减低了定子绕组上的电压，待起动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下投入正常运行。控制线路见下页：•串电阻起动的优点：提高了功率因数，改善了电网质量，电阻价格便宜，控制线路简单。缺点是：电阻上功率损耗大。只适用中小容量电机不经常起动、制动的场合。•第2章电器控制线路基础居中•37：•工作过程：•合上QS→SB2↓→KM1+并自锁→KM1主触头闭合→M串R起动，同时KT通电（延时t秒)→KT常开闭合→KM2+并自锁•→KM1-→KT-MKM全压运行常闭断开2•第2章电器控制线路基础居中•38•2.3.3自耦变压器减压起动控制线路：方法起动对电网的电流冲击小，损耗功率也小，但自耦变压器价格较贵。此法主要用于起动较大容量的电动机。•第2章电器控制线路基础居中•392.3.4软启动器及其使用•主要特点：采用电子启动的方法。具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。•原理：利用晶闸管的移相控制原理•第2章电器控制线路基础居中•40•应用范围：•★油田采油设备(注水泵、输油泵、磕头机、潜油电泵)。•★煤矿牵引车，输送带，石材机械，选矿机，排风机。•★广泛应用于机械配套，如吹膜机、制管机、型材押出机、包装机械、烟草机械、小型流水线、木材加工机械、循环水泵、纺织机械等配套。•★锅炉鼓引风机。•★补水泵、恒压供水、中央空调。•★挤出机、自动化生产线、吹瓶机。•第2章电器控制线路基础居中•412.4三相异步电动机的制动控制线路•2.4.1反接制动控制线路•反接制动原理是利用制动时使电源反相序,使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反,因而产生制动力矩快速停车。制动到转速接近零时,电动机电源自动切除,否则电动机会反方向旋转,检测元件采用直接反映转速信号的速度继电器.此外，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,如图：•第2章电器控制线路基础居中•421.电动机单向运行反接制动控制线路•起动：SB2↓→KM1+并自锁→M+运转→KS常开闭合•停车：SB1↓→KM1-→KM2+→电机反转串电阻制动→当n≈0时→KS常开断开→KM2-停车•存在问题：•第2章电器控制线路基础居中•43分析图(b):•起动：SB2↓→KM1+并自锁→M起动运行→KS+为制动准备•制动：SB1↓→KM1