电气控制系统基本控制电路

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第二章电气控制线路基础•电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则•三相笼型异步电动机的基本控制•三相笼型异步电动机降压启动控制线路•三相笼型异步电动机制动控制线路•三相笼型异步电动机速度控制线路•电气控制线路简单设计方法•典型生产机械电气控制线路分析第二章电气控制线路基础•电气控制线路:以各类电动机或其他执行元件为被控制对象,以继电器、接触器、行程开关、保护元件等器件组成的自动控制线路称为电气控制线路。•电气控制线路图:为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图,便于电气系统的安装、调试、使用和维修,将电气控制系统各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来。第一节电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则电气控制系统图:电气控制原理图电器元件布置图电气安装接线图电气控制原理图电器元件布置图•电器元件布置图:用来表示成套装置、设备中各个项目位置的一种图。例如,左图为某工厂电器位置图,图中详细地绘制出了电气设备中每个电器元件的相对位置,图中各电器元件的文字代号必须与相关电气图中电器元件的代号相同。FU1FU2KMFRTCFU3FU4线槽50505050320360电器元件布置图电气安装接线图电气安装接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备的电气原理图的要求,并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置,以及它们之间的电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术文件。电气安装接线图QSMM8078ELSB305121U12SB2SB1HLPEXT3×0.75mm25×0.75mm23×1mm2Q13×2.5mm23×2.5mm2电气安装接线图电气控制原理图的绘制内容和绘制原则电气控制原理图内容:主电路辅助电路电气控制原理图的绘制内容和绘制原则主电路:是电气控制线路中大电流通过的部分,是由电动机以及与它相连的电器元件(如:刀开关、热继电器、自动空气开关、接触器主触点等)所组成的线路。辅助电路包括:控制电路、照明电路、信号电路。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则图面布置:1、主电路和控制电路在图面上上下排列主电路一般安排在图面的上方;辅助电路安排在图面的下方。2、主电路和控制电路在图面上左右排列主电路一般安排在图面的左方;辅助电路安排在图面的右方。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则图中所用的电器元件的电器符号的画法:1、电器原理图中,所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于接触器、继电器的触点,按其线圈不通电的状态画出;控制器手柄处于零位时的状态画出;对于按钮、行程开关等触点,按未受外力作用时的状态画出。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则2、在电气原理图中,当电器元件的不同部件(如接触器的线圈和触点)分散在不同的位置时,为了表明是同一电器元件,要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。3、对于同类电器元件,要在其文字符号后加数字序号来区别。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则电气图中连接线路的画法:1、电器原理图中尽量减少交叉,个各导线之间有电的联系时,在导线交叉处画实心圆点。2、另外在画电器元件的图形符号时,可以旋转绘制,一般是逆时针旋转90度,但文字符号不可倒置。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则图面区域的划分、符号位置索引:电气控制原理图的绘制内容和绘制原则符号位置索引:指出继电器或接触器的线圈位置和触点的位置图号页次图区号电气控制原理图的绘制内容和绘制原则图号:某台设备的电器原理图不一定是一本,按照功能不同可能分为几本。每本的标号,就是图号,一般用数字表示。页次:说明电器符号在这本图号中的第几页。区域号:指前面页次中的图区号。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则索引代号所标位置接触器或继电器相应线圈的索引:在接触器或继电器触点旁标上索引代号,指出它所对应的线圈的位置。继电器或接触器相应触点的索引:索引代码标在继电器或接触器的线圈下方。电气控制原理图的绘制内容和绘制原则接触器触点的索引格式:左栏中栏右栏主触点所在的图区号辅助常开触点所在的图区号辅助常闭触点所在的图区号电气控制原理图的绘制内容和绘制原则继电器触点的索引格式:左栏右栏常开触点所在的图区号常闭触点所在的图区号第二节三相笼型异步电动机的基本控制电路•全压启动控制线路•正反转控制线路•点动控制线路•多点控制线路•顺序控制线路•自动循环控制线路一、全压启动控制线路•依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象----自锁•为什么加自锁?•3。2。1工作过程合上QS,按下SB2,KM线圈得电,KM主触点闭合,电动机运转。KM辅助常开触点闭合,自锁。按下SB1,KM线圈断电,主触点、辅助触点断开,电动机停止。自锁另一作用:实现欠压和失压保护•3。2。1全压启动控制线路的保护环节短路保护过载保护欠压和失压保护二、正反转控制线路•控制要求:正、反转;•如何实现?•缺点?•3。2。2解决•加互锁----将其中一台接触器的常闭触点串入另一台接触器的线圈电路中,在同一一时间里两个接触器只允许一个工作.这种控制规律称为互锁。•缺点?•3。2。3解决•复合联锁正、反转控制•3。2。4互锁控制规律•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常闭触点。•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常闭触点。三、点动控制线路•控制要求•电动机点动•图a的缺点?•图b的缺点?四、多点控制线路•结论:多点地控制规律:所有启动按钮并联,所有停止按钮串联。•两点控制•三点控制如何实现?五、顺序控制线路•控制要求:两台电动机按顺序启动。•改变控制要求:两台电动机按时间顺序自动启动。连锁控制规律•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常开触点。按时间顺序自动启动•控制要求:两台电动机按时间顺序自动启动。六、自动循环控制线路控制要求:电动机带动工作台往复自动运动。自动循环控制电气控制原理图三相笼型异步电动机全压启动的特点•优点:控制线路简单,设备投资小,故障率低。•缺点:启动电流仍较大,对电网造成一定的冲击,严重时会影响其他设备的正常运行。第三节三相笼形异步电动机降压启动控制线路•定子串电阻降压起动控制线路•星形—三角形降压起动控制线路•自耦变压器降压起动控制线路•软启动器一、定子串电阻降压起动控制线路•设计思想:按时间原则控制启动过程。•定子串电阻启动的特点:•优点:控制线路简单;启动过程平滑;不受定子绕组的接法的限制。•缺点:启动转矩下降大;电能损耗大。工作过程•表2-4二、星—三角降压起动•使用范围:只适用于正常运行时电动机的定子绕组为三角形接法的笼型异步电动机的空载或轻载启动。星—三角降压起动控制线路图工作过程•表2-3设计思想:采用时间继电器完成电动机从启动到正常运行的自动切换。星—三角降压起动的特点优点:启动电流特性好;结构简单;价格低。缺点:启动转矩下降大。三、自耦变压器降压起动控制线路M3~FU1QsML1L2L3KM1图2-10定子串自耦变压器降压启动控制线路KM2SB2KM1KM2FRSB1KM2KM3KM2KTKM3KTKM2KTKTKM1TFR设计思想:采用时间继电器完成电动机由启动到运行的自动切换。自耦变压器降压起动的特点优点:启动电流较小;不受定子绕组接法的限制。缺点:启动设备体积大,笨重。价格高,维修不方便。四、软启动器及其应用•结构:•三相调压电路•控制电路•控制原理:利用晶闸管的移相控制原理,通过控制晶闸管的导通角,改变输出电压,达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩的目的。M3~T3C2L1A1L2B1L3C1T1A2T2B2MC400图2-11软启动器原理示意图1、软启动器的工作原理电流负反馈的作用•1、将主回路的电流反馈到控制回路,根据不同的启动方式,通过微处理器改变软启动器的输出电压,实现不同的启动特性。•2、通过电流负反馈,检测主回路的电流,对电动机和软启动器起到过载、缺相、断相等保护。•3、实时监测负载电流。软启动器的特点•具有软启动和软停车功能,启动电流和启动转矩可调节,另外,还具有电动机过载保护等功能。2、软启动器的控制功能•斜坡升压启动方式•转矩控制及启动电流限制启动方式•电压提升脉冲启动方式•转矩控制软停车方式•制动停车方式1)斜坡升压启动方式设定参数:初始电压Uq0启动时间t1适用范围:一台软启动器控制多台电动机启动或电动机的功率比软启动器的额定功率小得多电动机的启动特性曲线特点:电动机电压线性逐渐增加,在设定时间内达到额定电压。2)转矩控制及启动电流限制启动方式参数设定:启动初始力矩启动阶段力矩限幅力矩斜坡上升时间启动电流限幅0qT1LT1t1LI特性曲线0qT1LIU0TnIt1t特点:启动时间短,启动过程平稳。在多种场合使用。TL13)电压提升脉冲启动方式•设定参数:•电压提升脉冲UL1•升压脉冲宽度t1•特点:启动转•矩大。适用•于重载启动n,U,ItUnIUL1特性曲线:t14)转矩控制软停车方式•参数设定:•电动机的减速时间t1n,TtTnt1特性曲线5)制动停车方式•参数设定:•制动电流加•入的幅值IL1•制动电流加•入的时间t1n,ItnIL1t10I特性曲线:3、软启动器的应用举例软启动器接线端子的作用:•L1、L2、L3:软启动器主电源进线端•T1、T2、T3:连接电动机的出线端•A1、A2、B1、B2、C1、C2:启动结束短接可控硅•C、400:软启动器控制电源进线端•PL:软启动器为外部信号提供的+24V的电源•L+:软启动器逻辑输出部分的外接输入电源•STOP:接软停车信号•RUN:接软启动信号L1L2A1B1L3C1C400T1A2T2B2T3C2STOPPLL+RUNSTOP、RUN的接线方式STOP、RUN的接线方式:•三线制•两线制•通信远程控制•三线制:脉冲型信号,直接与启动按钮和停止按钮相连。•二线制:信号为电平输入型,要求有一个高电平输入信号。•远程控制:PL与STOP端短接。软启动器内部输出继电器定义•KA1:可编程输出继电器•KA2:启动结束继电器KA1的功能设置:•故障继电器:软启动器控制电源接通。KA1的常开触点就闭合,当软启动器发生故障KA1常开触点断开。•隔离继电器:软启动器接收到软启动信号,KA1闭合,当软启动器软停车结束时,或在自由停车模式下接受到了停车信号或在软启动器发生故障时,KA1才断开。KA2的功能:•启动结束KA2闭合。•软启动器出现故障或接收到停车信号KA2断开。1)电动机单向运行带旁路接触器、软启动、软停车或自由停车控制线路KA1:离继电器;KA2:启动结束继电器(1)电动机单向运行、软启动、软停车控制线路M3~KA1KA2KM1KM2FU1QsL1TML1L2L3FU2FU2FU3FU3SB3KA1KA2SB1SB2KM1KM2L2A1B1L3C1C400T1A2T2B2T3C2STOPPLL+RUN图2-17电动机单向运行、软启动、软停车或自由停车控制线路2)单台软启动器启动多台电动机控制线路M3~FU1QsL1M1L1L2L3KA1KA2SB1KM1L2A1B1L3C1C400T1A2T2B2T3C2STOPPLL+RUN图2-18一台软启动器对2台电动机进行软启动、自由停车控制TFU2FU2FU3FU3BAM3~M2FR1FR2KM11KM12KM21KM22KA5SB2KM1KM11FR2KM11KA2KA1FR1SB11SB12KM11KA4KM12kA3kM11KM21KM11SB22KM21KM21KA4KM22KA3KM21kM12KM21KM22KA3KA4KA5SB1KM1KM21第四节三相笼型异步电动机制动控制电路常用的制动方法:机械制动、电气制动电气制动:当电动机需要停车时给电动机加上一个与原来旋转方向相反的电磁制动转矩,迫使电动机转速迅速下降。机械制动:利用机械装置强迫电动机迅速停车。一、机械制动机械制动的方法:•电磁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