第2章电气控制线路的基本原则和基本方法

第2章电气控制线路的基本原则和基本环节主要内容:电气图的基本知识；电气控制线路分析基础；电气控制线路设计方法；2.1电气控制线路的绘制电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。电气控制线路的作用:是实现对电力拖动系统的启动、换向、制动和调速等的控制；实现对拖动系统的保护；满足生产工艺要求，实现生产加工自动化。一、电气控制线路常用的图形、文字符号电气系统图有电气原理图、电气设备安装图和电气设备接线图三类。一、电气控制系统图中的图形符号和文字符号要符合国家标准的规定。GB4728-1984:电气图用图形符号GB6988-1987:电气制图GB7159-1987:电气技术中的文字符号制订通则二、电气原理图定义：电气原理图为了便于阅读与分析控制线路，根据简单清晰的原则，采用电气元件展开的形式绘制而成。特点：它仅表示电气控制线路的工作原理、以及各电器元件的作用和相互关系。二、电气原理图电气控制线路中的支路、接点，一般都加上标号。主电路标号由文字符号和数字组成。文字符号用以表明主电路中的元件或线路的主要特征；数字标号用以区别电路的不同线段。控制电路由3位或3位以下的数字组成，交流控制电路的标号左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路的标号正极按奇数标号，负极按偶数标号。（一）绘制电气原理图时应遵循的原则（1）电气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。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左侧。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电气元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成，用细线条画在原理图的右边。FRSB1SB2KMKMSB1KMFRKMM3～FUL1L2L3（一）绘制电气原理图时应遵循的原则（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）采用电器元件展开图的画法。同一电气元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电气元件，可在文字符号后加上数字序号。（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）控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。（一）绘制电气原理图时应遵循的原则（二）图上元器件的位置表示法图上位置表示法通常有3种：电路编号法、表格法和横坐标图示法。横边从左到右用阿拉伯数字编号。（三）符号位置索引（1）KM线圈及KA线圈下方的是接触器KM和继电器KA相应触头的索引。7×KM22214×对接触器，上述表示法各拦的含义如下：左栏：主触头所在区号中栏：辅助常开触头所在区号右栏：辅助常闭触头所在区号KA11×××7914×对继电器，上述表示法各栏的含义如下：左栏：常开触头所在区号右栏：常闭触头所在区号（四）电气原理图中技术数据的标注电气元件的数据和型号，一般用小号字体标注在电器代号下面，如图热继电器动作电流。三、电气元件布置图电气布置图：主要是用来表明电气设备上所有电机电器的实际位置，为生产机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。注意：位置合理，尺寸要准确，要求标注公差。例如：需经常更换（熔断器）或操作（开关）的电器，应安装在什么地方？变压器应安装在电气控制柜的什么地方？四、电气安装接线图电气控制线路安装接线图：是为了安装电气设备和电气元件、进行配线或检修电器故障服务的。在图中可显示出各电气设备中各元件的空间位置和接线情况，它可在安装或检修时对照原理图使用。原则：电器位置布置合理、经济。例：应考虑到如何走线最省线。QSMM8078ELSB305121U12SB2SB1HLPEXT3×0.75mm25×0.75mm23×1mm2Q13×2.5mm23×2.5mm2电气控制系统设计应用举例1、电气原理图原理设计时以起停控制电路原理为主，兼顾电路的工作状态指示和设备工作点的局部照明电路。图中标注了线号、导线截面积等参数。PE11.5mm2TSRQF电源开关7652M23~N342AFU12KM567HLHLEL2AFU2KMVUW3SB2KMSB11主电动机起停控制线路SA1mm2照明和信号2、电气安装位置图电气安装位置图用来表示元器件清单中所有电器元件的相对安装位置。通常，电器元件布置在主配电盘和操作面板上。电气安装位置图应考虑电器元件的实际安装方法和结构尺寸，最终确定主配电盘和操作面板、以及控制柜结构和外形尺寸。3、电气接线图按照电气安装位置图的设计思想，电气接线图也分为主配电盘接线图和操作面板接线图两部分。图中线侧数字表示线号（1~7），线端数字表示器件编号（10~25）。2320DZ2L1L2L322242424RR1221176423524ST242124QF232517317521761771724925212323321电源ST4NPE22125U242424M756UV8W2W25V255252010EL7206DZ32023L1N205252323L3L2320224FU12122KM12420241L32322FU2DZ1125637202012052020324206171511171410114SB1131311314131715141131011HL1101711HL2SB2175131711726SA12157R1*1.5mm（白）3*1.5mm（红）电源进线1*1.5mm（黄绿）2*1mm（红）包塑金属软管d10mm*2m照明灯接地螺栓包塑金属软管d20mm*1m包塑金属软管d20mm*2m控制面板9102222STNPEUVW123563*1.5mm（红）1*1.5mm（黄绿）配电盘底板22图4电气接线图4、电气互连图电气互连图表示电气控制柜配电盘之间、以及和外部器件之间的接线关系。图中用导线束将照明灯、操作面板、电动机、电源引入线与控制主盘连接起来，并注明了穿线管的规格、电缆线的参数等数据，安装无误后，接通三相电源，作空载实验，通过操作按钮，检验电气装置动作的准确性及指示的正确性，空载实验无误后，接上负载作负载试验，反复调试直至设备正常工作为止。5、安装调试2.2三相异步电动机的启动控制鼠笼型异步电动机常用直接启动和降压启动两种方式，另外还有软启动器、变频器启动等方式。2.2.1三相笼型电动机的直接启动控制优点：设备少，线路简单；缺点：启动电流大，易引起电压波动，干扰其它用电设备的正常工作；2.采用刀开关直接启动控制如：一般小型台钻和砂轮机等都直接用开关启动，如图所示：M3～FUL1L2L3QK用刀开关控制的启动控制线路M3～FUL1L2L3QK用刀开关控制的全压启动控制线路用刀开关控制的全压启动控制线路FUQKM3～L1L2L3用刀开关控制的全压启动控制线路FUQKM3～L1L2L3M3～FUL1L2L3QK用刀开关控制的全压启动控制线路2.采用接触器直接启动控制（1）点动控制FU2KMM3～FU1QSL1L2L3点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3F点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3F点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3F点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3F点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3点动控制线路FU2KMM3～FU1QSL1L2L3点动控制线路FRKMM3～FUL1L2L3SB1KM1QS（2）连续控制线路FRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQSFRKMM3～FUL1L2L3SB2SB1KM1KM1FRQS（2）连续控制线路线路的工作原理：自锁：这种依靠接触器自身的辅助触头而使其线圈保持通电的现象。逻辑连接关系：启动按钮（常开）与自锁触头并联连接；停止按钮（常闭）与线圈串联连接；电路的保护环节：①熔断器FU作为电路短路保护，但达不到过载保护的目的。②热继电器FR具有过载保护作用。③欠压保护与失压保护是依靠接触器本身的电磁机构来实现的。（2）连续控制线路（2）连续控制线路控制线路具备了欠压和失压保护能力之后，有如下三个方面的优点:第一，防止电压严重下降时电动机欠电压运行。第二，防止电源电压恢复时，电动机自行启动而造成设备和人身事故。第三，避免多台电动机同时启动而造成电网电压的严重下降。（3）点动连续混合控制线路SB1:停止按钮SB2:连续控制按钮SB3:点动控制按钮FRKMM3～FUL1L2L3SB1KM1QSFRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSA）简单控制线路FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3B）复合按钮控制线路FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3B）复合按钮控制线路FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3B）复合按钮控制线路FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3B）复合按钮控制线路（点动）FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3FRKMM3～FUL1L2L3SB1SB2KM1KM1FRQSSB3C)采用中间继电器控制线路2.2.2三相笼型异步电动机减压启动控制线路常用方法：减压启动有串电阻(或电抗)、星形一三角形换接、自藕变压器及延边三角形启动等启动方法。适用范围：空载启动或轻载启动的电动机1.定子串电阻减压启动控制线路原理：电动机启动时在三相定子电路中串接电阻，因此电动机定子绕组电压降低，启动结束后再将电阻短按，电动机在额定电压下正常运行。这种启动方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，因而在中小型生产机械中应用较广。机床中也常用这种串电阻降压方式限制点动及制动时的电流。FRKM1M3～FUL1L2L3KM2QSRSBSB1KM1KM1FRKM2KTKTKM2KM22.星形－三角形减压启动控制线路U1W2W1V2V1U2L1L2L3电动机定子绕组的星形连接Ua＝220V2.星形－三角形减压启动控制线路L1L2L3U1U2V1V2W1W2电动机定子绕组的三角形连接Ua＝380V2.星形－三角形减压启动控制线路电压：Y形为△的1/启动转矩：Y形为△的1/3启动电流：Y形为△的1/332222221xsRRsUKTst2.星形－三角形减压启动控制线路原理：对于正常运行时为三角形联接的电动机，在启动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，将定子绕组的接线由星形接成三角形，电动机进入全压正常运行状态。因功率在4KW以上的电动机均为三角形接法，故都可以采用该种接法启动。2.星形－三角形减压启动控制线路特点：投资少，线路简单，操作方便。缺点：但启动转矩小，适用于空载或轻载启动的电动机。只能用于正常运行时为三角形联接的电动机。1.按下启动按钮，首先接成星形连接，即KM和KMY同时通电。2.延时时间到，断开星形连接，换接到三角形连接。即KMY断电、KM△通电。3.完成换接后，应使KT也断电。4.要有互锁。KMY和KM△不能同时通电，否则电源短路