电气控制系统的基本控制环节

电气控制技术与技能训练电气控制技术与技能训练电子教案第2章电气控制系统的基本控制环节电气控制系统都是由一些比较简单的基本控制环节按一定的控制原则组成的。继电器—接触器控制系统仍是最基本的电器控制形式。2.1电气控制系统图的绘制原则电气控制系统图有三类：电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。2.1.1电器控制系统图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记电气控制系统图中，电器元件必须使用国家统一规定的图形符号和文字符号：GB/T4728—1996～2000《电气简图用图形符号》GB/T6988.1～4—2000《电气技术文件的编制》GB/T6988.6—1993《控制系统功能图表的编制》GB/T7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》（上述各表见附录）第2章电气控制系统的基本控制环节1.图形符号图形符号通常指用图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。运用图形符号绘制电气控制系统图应注意：①所有符号均以无电压，无外力作用的正常状态表示，如按钮未按下，继电器、接触器线圈未通电等。②同一图中的图形符号应形式相同，大小线条粗细应基本一致。③在不改变图形符号含义的前提下，可将其旋转或成镜像放置。④电源或主信号线用粗实线表示，控制电路、保护电路、照明电路用细实线表示。2.文字符号文字符号表示元器件的名称、功能、状态和特征，及用于技术文件的编制。第2章电气控制系统的基本控制环节3.接线端子标记(1)主电路各接线端子标记L1、L2、L3三相交流电源引入线。U、V、W电源开关后三相交流电源主电路1U、1V、1W、2U、2V、2W分级三相交流电源主电路。U1、V1、W1交流异步电动机定子绕组首端。(2)控制电路各电路连接点标记凡是被线圈、绕组、触点、电阻、电容等元件所间隔的线段，按由上而下，由左至右的原则，用数字编号，见图2-1。第2章电气控制系统的基本控制环节第2章电气控制系统的基本控制环节2.1.2电气原理图1.绘制电气原理图的原则(1)电气原理图绘制标准所有元器件采用国家统一规定的图形符号与文字符号。(2)电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。辅助电路包括控制电路、保护电路、照明电路和信号电路。主电路、控制电路与保护电路、照明与信号电路三者要分开绘出。(3)电源线的画法三相交流电源线水平画在图的上方，主电路垂直于电源线画在图的左侧；控制电路、保护电路、信号电路和两条水平电源线垂直，画在图的右侧；耗电元器件在下，控制触点在上。(4)电气元器件的画法电气元器件不按实际外形画图，同一元器件不同带电部件可以不画在第2章电气控制系统的基本控制环节一起，而画在其完成动作功能的地方，但要用同一文字符号表明。几个同功能的电器，在文字符号之后加上不同数字序号以示区别。如KM1、KM2。同一元器件的不同触点在文字符号之后加不同的数字下标加以区别。如KM11、KM12；或KM2-3（它表示在电路标号2-3之间接触器KM的常开辅助触点）(5)电气触点的画法各元器件触点状态均按没有外力或未通电时触点的原始状态画出。常开触点在垂直线左侧或水平线下方，常闭触点在垂直线右侧或水平线上方，即“左开右闭”或“上闭下开”。(6)电气原理图的布局按动作顺序从上到下，或从左到右绘制。(7)线路连接点、交叉点的绘制外部引线端子用空心圆，有电联系的连接点用实心圆。第2章电气控制系统的基本控制环节(8)标注电源的电压值、极性、频率、相数；电容、电阻值；人工操作电器的操作方式。2.电气原理图图面区域的划分3.符号的位置索引接触器触点的位置索引左栏：主触点图区号中栏：辅助常开触点图区号右栏：辅助常闭触点图区号继电器触点的位置索引左栏：常开触点图区号右栏：常闭触点图区号第2章电气控制系统的基本控制环节2.1.3电器元件布置图电器元件布置图用来表明电气原理图中各元器件的安装位置。主要由电器设备安装布置图、控制柜电器元件布置图等组成。第2章电气控制系统的基本控制环节2.1.4电气安装接线图电气安装接线图为电气控制系统各个单元之间的外部接线图。第2章电气控制系统的基本控制环节2.2交流三相笼型异步电动机全压启动控制电路启动时额定电压加于电动机定子绕组，称全压启动，或直接启动。但启动电流为额定电流4～7倍。符合下面经验公式允许全压其动：Ist、IN分别为启动电流和额定线电流Ki—启动电流倍数分析电路工作原理的符号：第2章电气控制系统的基本控制环节2.2.1单向运动控制电路1.手动正转控制电路2.点动正转控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节3.连续正转控制电路特点：自锁（自保）电路，自锁触点的作用。保护环节：短路保护、过载保护、欠压和失压保护。4.既能点动又能连续运行的正转控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节2.2.3正反转运动控制电路1.倒顺开关控制的正反转运动控制电路2.按钮控制的正反转运动控制电路(1)没有互锁的控制电路注意：先后按下正反转按钮出现两相电源短路现象。(2)具有电气互锁的控制电路电气互锁的作用(3)具有机械互锁的控制电路机械互锁的作用(4)具有电气机械双重互锁的控制电路。第2章电气控制系统的基本控制环节第2章电气控制系统的基本控制环节2.2.5多地点控制电路特点：启动按钮并联，停止按钮串联。2.2.7顺序控制电路1.主电路实现顺序控制特点：KM2主触点串于KM1主触点后第2章电气控制系统的基本控制环节2.控制电路实现顺序控制(1)顺序启动、同时停车特点：KM2的线圈接在KM1自锁触点后。(2)顺序启动、顺序停车特点：KM2的线圈电路串接KM1常开辅助触点。(3)顺序启动、逆顺停车特点：KM2线圈串接KM1常开辅助触点，M1停止按钮SB3并接KM2的常开辅助触点。第2章电气控制系统的基本控制环节2.2.9自动往返控制电路行程开关SQ1、SQ2的作用；SQ1、SQ2与SQ3、SQ4的区别。第2章电气控制系统的基本控制环节2.3交流三相笼型异步电动机减压启动控制电路减压启动限制了启动电流，但也使启动转矩大大下降，多用于空载轻载启动。2.3.1定子串电阻减压启动控制的电路此法虽然限制了启动电流，但在启动电阻上消耗了大量电能，显得不经济，故应用不广泛。第2章电气控制系统的基本控制环节2.3.2星形—三角形减压启动控制电路正常运行定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，启动时定子绕组接成星形。此减压启动方法启动电流降至全压启动时的1/3，但启动转矩只有额定转矩的1/3，用于空载或轻载启动。1.按钮、接触器控制星形—三角形减压启动控制电路。2.时间继电器控制星形—三角形减压启动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节2.3.3自耦变压器减压启动控制电路自耦电压器减压启动对电网的电流冲击小，能耗低，用于容量较大、正常运行星形接法的电动机启动中。1.按钮、接触器控制自耦变压器减压启动控制电路2.时间继电器控制自耦变压器减压启动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节2.3.4延边三角形减压启动控制电路此种启动方法适用于异步电动机定子每相绕组有首端、末端和中间抽头的特殊电动机中，其启动转矩比星形—三角形减压启动大。第2章电气控制系统的基本控制环节2.4交流三相绕线型异步电动机启动控制电路绕线型异步电动机转子串电阻或频敏变阻器可减少启动电流、增大启动转矩、提高功率因数。2.4.1转子绕组串电阻启动控制电路1.时间原则控制绕线型异步电动机转子绕组串电阻启动控制电路。第2章电气控制系统的基本控制环节2.电流原则控制绕线型异步电动机转子绕组串电阻启动控制电路特点：三个欠电流继电器吸合电流即启动最大电流一样。但释放电流即启动切换电流不同，I21＞I22＞I23且互相不能相差太大。第2章电气控制系统的基本控制环节2.4.3转子绕组串频敏变阻器启动控制电路1.频敏变阻器简介结构特点：三柱心铁心由钢板叠成的三相铁心电抗器x2=2πf2Lf2=sf1n小s大，f2大x2大，启动电流小，n↑→s↓→f2↓→x2↓相当转子串电阻起动，随着启动进行不断切除启动电阻。可实现平滑无级启动。2.绕线型异步电动机转子绕组串频敏变阻器启动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节2.5交流三相异步电动机制动控制电路自由停车停车机械制动停车（刹车）电磁抱闸制动停车能耗制动电气制动停车（电磁转矩与电动机转向相反）反接制动2.5.1机械制动控制电路1.机械制动装置第2章电气控制系统的基本控制环节2.控制电路2.5.2能耗制动控制电路1.能耗制动原理要点①定子两相通入直流，产生恒定磁场。②决定N、S极下转子导体切割磁力线方向，N极下导体向右，S极下导体向左。③按右手定则决定转子导体感应电势和电流的方向。④按左手定则决定转子导体受力方向，即可知电磁转矩T的方向，与转子转速n相反。第2章电气控制系统的基本控制环节2.单向能耗制动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节(1)时间原则控制的单向运动能耗制动控制电路(2)速度原则控制的单向运行能耗制动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节3.电动机可逆运行能耗制动控制电路4.单管能耗制动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节2.5.4反接制动控制电路特点：电源相序反接定子接入制动电阻限制制动电流，笼型电动机转子无法外接电阻，转子电流大故电动机每小时反接制动次数不能太多。当电动机转速接近零时，应及时切断电源，否则电动机反转。1.反接制动原理要点：①电动机产生的旋转磁场方向与转子转向相反。②按相对运动原理决定某一时刻N、S极下转子导体切割磁力线方向。N极下导体向右，S极下导体向左。③按右手定则决定转子导体感应电势和电流方向。④按左手定则决定导体受力方向，即可知电磁转矩T方向，与转子转速n相反。第2章电气控制系统的基本控制环节2.单向反接制动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节3.电动机可逆运行的反接制动控制电路第2章电气控制系统的基本控制环节2.6交流三相异步电动机调速控制电路异步电动机转速表达式n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p可见，改变电源频率f1、转差率s、极对数p，均可改变电动机的转速。2.6.1交流三相笼型异步电动机变极调速控制电路1.变极调速原理要点：按绕组流过电流方向，用右手螺旋定则决定电动机的磁极极性及极数。变极电动机定子绕组常用的连接方式有两种：Y变YY，△变YY。注意：为使电动机转向不变，变极时应把绕组相序改变。第2章电气控制系统的基本控制环节第2章电气控制系统的基本控制环节2.双速异步电动机变极调速△/YY控制电路2.6.3交流三相绕线型异步电动机转子串电阻调速控制电路绕线型异步电动机转子串的电阻越大，在同一负载下，其转速越低，但调速是有级的，转子损耗随着转速下降而增加，不经济。第2章电气控制系统的基本控制环节2.7电液控制2.7.1液压传动系统的液压元件及其图形符号液压元件图形符号按国标GB786—93绘制＊液压泵＊压力阀又称溢流阀＊节流阀＊换向阀第2章电气控制系统的基本控制环节2.7.2电液控制实例1.主轴移动和刀架纵向移动2.刀架横向移动3.刀架纵向和横向合成退回第2章电气控制系统的基本控制环节2.8直流电动机的控制电路2.8.1直流电动机的启动控制电路特点：不允许全压直接启动启动时，先接励磁电源再接电枢电源防止弱磁或零磁出现飞车现象停车时，先断电枢电源再断励磁电源1.电路的工作原理2.电路的保护2.8直流电动机的正反转控制电路改变直流电动机转向方法：保持励磁绕组端电压极性不变，改变电枢绕组端电压极性或保持电枢绕组端电压极性不变，改变励磁绕组端电压极性，前者多用。第2章电气控制系统的基本控制环节第2章电气控制系统的基本控制环节2.8.3直流电动机的制动控制电路制动停车：准确停车用能耗制动快速停车用电枢极性反接的反接制动，但转速接近零时要断开电枢电源。1.直流电动机的能耗制动控制电路(1)启动(2)停车2.直流电动机的电枢极性反接的反接制动控制电路(1)反接制动原理特点：反接制动电阻RZ=R1+R2+R4，大于启动电阻Rst=R1+R2。启动时只接入Rst，切除R4。反接制动时，接入RZ，即R1+R2+R4。第