电气控制线路的基本原则和基本环节课件.ppt
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1、第二章第二章 电气控制线路的基本原则电气控制线路的基本原则和基本控制环节和基本控制环节重点:重点: 电气控制工程图的内容,鼠笼式三相交流异步电气控制工程图的内容,鼠笼式三相交流异步电电动机动机起起、停,正反转,多地、多条件控制电路的基本原理停,正反转,多地、多条件控制电路的基本原理;降压降压起动控制电路起动控制电路;制动控制电路制动控制电路;变极调速变极调速。绕线式异绕线式异步电动机的控制电路步电动机的控制电路;电液控制技术电液控制技术;难点:读懂电气控制线路原理图,能够应用基本的控制环难点:读懂电气控制线路原理图,能够应用基本的控制环节。节。“机床电气控制技术”电子课件第第2章章 电气控制线
2、路的基本原则和基本控制环节电气控制线路的基本原则和基本控制环节2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准2.2 2.2 三相异步电动机起动控制三相异步电动机起动控制2.3 2.3 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制2.4 2.4 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制2.5 2.5 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制2.6 2.6 其它典型控制环节其它典型控制环节2.7 2.7 液压系统控制液压系统控制 2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 电气控制系统是由电气元件按照一定要求联
3、接而成的。电气控制系统是由电气元件按照一定要求联接而成的。电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电气元件及其联接关系,图中采用不同的图形符号表示各种电气元件及其联接关系,图中采用不同的图形符号表示各种电器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号或线路的功能、状况和特征,采用不同的线号或接点编号来或线路的功能、状况和特征,采用不同的线号或接点编号来表示导线与连接等。电气控制系统图表达了生产机械电气控表示导线与连接等。电气控制系统图表达了生产机械电气控制系统的结构、原理等设
4、计意图,是电气系统安装、调整、制系统的结构、原理等设计意图,是电气系统安装、调整、使用和维修的重要资料。使用和维修的重要资料。2.1.1 电气控制线路图中的图形符号和文字符号电气控制线路图中的图形符号和文字符号 电气控制系统图中,电气元件的图形符号和文字符号都电气控制系统图中,电气元件的图形符号和文字符号都有统一的国家标准。近年来,我国采用有统一的国家标准。近年来,我国采用GB4728-84“GB4728-84“电气图电气图用图形符号用图形符号”、GB6988-87“GB6988-87“电气制图电气制图”和和GB7159-87“GB7159-87“电气电气技术中的文字符号制定通则技术中的文字符
5、号制定通则”等新标准,在绘制电气控制系等新标准,在绘制电气控制系统图时必须严格遵循。(见教材表统图时必须严格遵循。(见教材表2-12-1) 2.1.2 电气控制工程图电气控制工程图 1. 1. 电气原理图(电气原理图(图图2-12-1、图图2-22-2) 用规定的图形符号,按主电路和辅助电路相互分开用规定的图形符号,按主电路和辅助电路相互分开并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图,称并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图,称为电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线为电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线端点,不表示电气元件的形状、大小和安装方式。端点,不表示电气元件
6、的形状、大小和安装方式。2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准电气原理图电气原理图电器位置图电器位置图电气安装接线图电气安装接线图 2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 绘制电气原理图的原则绘制电气原理图的原则 1)电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。)电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。 2)电气原理图中,所有电元件都应采用国家统一规定)电气原理图中,所有电元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。的图形符号和文字符号来表示。 3)电气原理图中,各个电器元件和部件在控制线路中)电气原理图中,各个电
7、器元件和部件在控制线路中的位置,应根据便于阅读的原则安排,同一电器元件的各的位置,应根据便于阅读的原则安排,同一电器元件的各个部件可以不画在一起。个部件可以不画在一起。 4)电气原理图中,所有电器的触头都按没有通电和没)电气原理图中,所有电器的触头都按没有通电和没有受外力作用时的状态绘制。有受外力作用时的状态绘制。 2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 5)电气原理图中,无论是主电路还是铺助电路都垂直布)电气原理图中,无论是主电路还是铺助电路都垂直布置,电源电路绘成水平线,主电路绘制在图的左侧,控制电置,电源电路绘成水平线,主电路绘制在图的左侧,控制电路
8、绘制在图的右侧。控制电路中的耗能元件画在电路的最下路绘制在图的右侧。控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。端。 6)电气原理图中,有直接电联系的交叉导线连接点,要)电气原理图中,有直接电联系的交叉导线连接点,要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。 原理图区域划分原理图区域划分 图区编号可以设置在图的上方或下方,对应图区编号下图区编号可以设置在图的上方或下方,对应图区编号下方或上方表明它对应电路的功能。方或上方表明它对应电路的功能。 符号位置的索引符号位置的索引 符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法,符号位置的索引用
9、图号、页次和图区编号的组合索引法,索引代号组如下:索引代号组如下: 当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上,当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上,而当每个图号仅有一页图纸时,索引代号可简化成:而当每个图号仅有一页图纸时,索引代号可简化成:2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 在原理图中相应线圈的下方,给出触头的文字符号,在原理图中相应线圈的下方,给出触头的文字符号,并在其下面注明相应触头的索引代号,对未使用的触头用并在其下面注明相应触头的索引代号,对未使用的触头用“”表明,有时也可采用上述省去触头的表示法。表明,有时也可采用上述省去
10、触头的表示法。 对接触器,上述表示法中各栏的含义如下:对接触器,上述表示法中各栏的含义如下: 左栏左栏 中栏中栏 右栏右栏 主触头所主触头所 辅助常开触头辅助常开触头 辅助常闭触头辅助常闭触头在图区号在图区号 所在图区号所在图区号 所在图区号所在图区号 2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 对继电器,上述表示法各栏的含义如下:对继电器,上述表示法各栏的含义如下: 左栏左栏 右栏右栏 辅助常开触头辅助常开触头 辅助常闭触头辅助常闭触头 所在图区号所在图区号 所在图区号所在图区号是接触器是接触器KM相应触头的索引。相应触头的索引。KM12226例图中例图中
11、KM1KM1线圈下方的线圈下方的2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 电器元件布置图电器元件布置图 电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置,为电气控制设备的制造、安装、维修提供器的实际位置,为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。必要的档案资料。 图图2-3 某机床的电器元件布置图某机床的电器元件布置图2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及有关标准 电气安装接线图(电气安装接线图(图图2-42-4) 电气安装接线图是用规定的图形符号,按各电器元件相
12、对位置电气安装接线图是用规定的图形符号,按各电器元件相对位置绘制的实际接线图。在具体施工和检修中能起到原理图所起不到的绘制的实际接线图。在具体施工和检修中能起到原理图所起不到的作用,在生产现场得到了广泛的应用。作用,在生产现场得到了广泛的应用。 安装接线图是实际接线安装的准则和依据,它清楚地表示安装接线图是实际接线安装的准则和依据,它清楚地表示各电各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接器元件的相对位置和它们之间的电气连接,安装接线图不仅要把同,安装接线图不仅要把同一个电器的各个部件画在一起,而且各个部件的布置要尽可能符合一个电器的各个部件画在一起,而且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情
13、况。各电器元件的表示要与原理图一致,以便核对该电器的实际情况。各电器元件的表示要与原理图一致,以便核对。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行,。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行,不在同一不在同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接,必须通过接线端子进行个控制柜内的各电器元件之间的导线连接,必须通过接线端子进行。 安装接线图中,分支导线必须在各电器元件接线端上引出。还安装接线图中,分支导线必须在各电器元件接线端上引出。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。 2.1 2.1 电气控制工程图的内容及有关标准电气控制工程图的内容及
14、有关标准 对于起动频繁,允许直接起动电动机容量不大于变压器容对于起动频繁,允许直接起动电动机容量不大于变压器容量的量的20%。 对于不经常起动者,直接起动电动机容量不大于变压器容对于不经常起动者,直接起动电动机容量不大于变压器容量的量的30%。全压起动全压起动 额定电压直接加到电动机的定子绕组。额定电压直接加到电动机的定子绕组。优点:电路简单优点:电路简单缺点:起动电流大缺点:起动电流大通常对容量小于通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接起动方法。的笼型异步电动机采用直接起动方法。2.2 2.2 三相异步电动机起动控制三相异步电动机起动控制 图图2-52-5为三相笼型异步电动机为三相笼
15、型异步电动机单向全压直接起动控制电路。单向全压直接起动控制电路。 2.2.1 单向全压直接起动控制电路单向全压直接起动控制电路1.1.工作原理工作原理合合QSQS按下按下SB2SB2KMKM线圈得电自锁线圈得电自锁M起动起动起动过程:起动过程:停车过程:停车过程:按下按下SB2SB2KMKM线圈断电线圈断电M停车停车自自锁锁KM1MFU1L1 L2 L3QSFRKM1FRSB1SB2KM1FU23图图2-5 三相笼型异步电动机单向全压直接起动控制线路三相笼型异步电动机单向全压直接起动控制线路 2 2、电路的保护环节、电路的保护环节 (1 1)短路保护)短路保护 由熔断器实现电路短路保护。由熔断
16、器实现电路短路保护。 (2 2)过载保护)过载保护 通过热继电器实现通过热继电器实现电动机长期过载电动机长期过载保护保护。 (3 3)欠压和失压保护)欠压和失压保护 由接触器本身的电磁机构实由接触器本身的电磁机构实现。现。 2.2.1 单向全压直接起动控制电路单向全压直接起动控制电路 2.2.2 电动机的点动、长动控制电路电动机的点动、长动控制电路 点动:操作者按下起动按钮后,点动:操作者按下起动按钮后,电动机起动运转,松开起动按钮时、电动机起动运转,松开起动按钮时、电动机就停止转动。电动机就停止转动。右图为几种点动控制电路。右图为几种点动控制电路。图图2-6是是最基本的点动控制线路最基本的点
17、动控制线路。合合QSQS按下按下SB2SB2KMKM线圈得电线圈得电M起动起动主触头闭合主触头闭合松开松开SB2SB2KMKM线圈失电线圈失电主触头断开主触头断开M停车停车图图2-6 电动机点动控制线路电动机点动控制线路1 KMMFUL1 L2 L3QSFRFRSB2KM)a3 图图2-7 是是既可以实现点动既可以实现点动又可以实现连续运行的控制线路又可以实现连续运行的控制线路。点动:手动开关点动:手动开关SA打开打开连续工作:连续工作:合上合上SA, 自锁触头接入,自锁触头接入,即可实现连续控制。即可实现连续控制。KMFRSB1SB2KMSA)b2.2.2 电动机的点动、长动控制电路电动机的
18、点动、长动控制电路图图2-7 2-7 电动机点动控制电路电动机点动控制电路2 2 图图 2-8 复合按钮复合按钮SB3来实现点动控制来实现点动控制 按钮按钮SB2实现连续控制实现连续控制合合QSQS按下按下SB2SB2KMKM得电自锁得电自锁M起动起动主触头闭合主触头闭合连续运行:连续运行:点动运行:点动运行:合合QSQS按下按下SB2SB2KMKM得电得电M起动起动主触头闭合主触头闭合松开松开SB2SB2KMKM失电失电M停车停车SB3KMFRSB1SB2KM)c2.2.2 电动机的点动、长动控制电路电动机的点动、长动控制电路图图2-8 2-8 电动机点动控制电路电动机点动控制电路2 2 图
19、图 2-9 是是利用中间继电器利用中间继电器 实现点动实现点动的控制线路。的控制线路。 点动运行:点动运行:连续运行:连续运行:按下按下SB3SB3KMKM得电自锁得电自锁M起动起动按下按下SB2SB2KAKA得电得电M起动起动KMKM得电得电松开松开SB2SB2KMKM断电断电M停车停车KAKA断电断电SB3KMFRSB1SB2KMKAKAKA)d2.2.2 电动机的点动、长动控制电路电动机的点动、长动控制电路图图2-9 电动机点动控制电路电动机点动控制电路4 较大容量的笼型异步电动机(大于较大容量的笼型异步电动机(大于10kW10kW)因起动电流)因起动电流较大,不允许用全压直接起动,应采
20、用降压起动控制。有时较大,不允许用全压直接起动,应采用降压起动控制。有时为了减小起动时对机械设备的冲击,即便是允许采用直接起为了减小起动时对机械设备的冲击,即便是允许采用直接起动的电动机,也往往采用降压起动。动的电动机,也往往采用降压起动。 降压起动时,先降低加在电动机定子绕组上的电压,待降压起动时,先降低加在电动机定子绕组上的电压,待起动后再将电压升高到额定值,使之在正常电压下运行。由起动后再将电压升高到额定值,使之在正常电压下运行。由于电枢电流和电压成正比,所以降低电压可以减小起动电流,于电枢电流和电压成正比,所以降低电压可以减小起动电流,这样不致在电路中产生过大的电压降,减少对线路电压的
21、影这样不致在电路中产生过大的电压降,减少对线路电压的影响。响。 三相笼型异步电动机常用的降压起动方法有:定子串电三相笼型异步电动机常用的降压起动方法有:定子串电阻(或电抗器)降压起动、星阻(或电抗器)降压起动、星- -三角(三角(Y-Y-)降压起动、自)降压起动、自耦变压器降压起动及延边三角形降压起动。耦变压器降压起动及延边三角形降压起动。 2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路三相笼型异步电动机的降压起动控制电路 1、定子串电阻降压起动控制、定子串电阻降压起动控制 三相笼型异步电动机定子绕阻串接起动电阻三相笼型异步电动机定子绕阻串接起动电阻时,由于起动电阻的分压,使定子绕组起动电压时
22、,由于起动电阻的分压,使定子绕组起动电压降低,起动结束后再将电阻短接,使电动机在额降低,起动结束后再将电阻短接,使电动机在额定电压下正常运行,可以减小起动电流。这种起定电压下正常运行,可以减小起动电流。这种起动方式不受电动机接线形式的限制,设备简单、动方式不受电动机接线形式的限制,设备简单、经济,在中小型生产机械中应用较广。经济,在中小型生产机械中应用较广。 2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路三相笼型异步电动机的降压起动控制电路自动切换的降压起动电路原理(图自动切换的降压起动电路原理(图2-10) 合上电源开关合上电源开关QS,接入三相电源,按下,接入三相电源,按下SB2,KM1、
23、KT线圈得线圈得电吸合并自锁,电动机串电阻电吸合并自锁,电动机串电阻R降压起动,当电动机转速接近额定值降压起动,当电动机转速接近额定值时,时间继电器时,时间继电器KT动作,其延时闭合的常开触点闭合,动作,其延时闭合的常开触点闭合,KM2线圈得线圈得电并自锁。电并自锁。KM2主触点短接电阻主触点短接电阻R,KM2的常闭触点断开,使的常闭触点断开,使KM1、KT线圈断电释放,电动机经线圈断电释放,电动机经KM2主触点在全压下进入稳定正常运转。主触点在全压下进入稳定正常运转。 2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路三相笼型异步电动机的降压起动控制电路图图2-10 自动切换的降压起动控制线路自
24、动切换的降压起动控制线路自动自动/手动短接电阻降压起动电路原理手动短接电阻降压起动电路原理(图(图2-11) SA为自动为自动/手动选择开关,当手动选择开关,当SA置于自动时,电路与图置于自动时,电路与图2-10相同。若相同。若SA置于手动时,置于手动时,KT被切除,此时按下起动按钮被切除,此时按下起动按钮SB2后,电动机串电阻后,电动机串电阻R降压起动。再按下加速按钮降压起动。再按下加速按钮SB3,电阻,电阻R被被短接,电动机全压运行。短接,电动机全压运行。 2.2.3三相笼型异步电动机的降压起动控制电路三相笼型异步电动机的降压起动控制电路图图2-11 自动自动/手动短接电阻降压起动控制线路
25、手动短接电阻降压起动控制线路 2、星、星-三角(三角(Y-)降压起动控制)降压起动控制 正常运行时,定子绕组接成三角形运转的三相笼型异步电动机,正常运行时,定子绕组接成三角形运转的三相笼型异步电动机,可采用星可采用星- -三角降压起动三角降压起动。 起动时,每相绕阻的电压下降到正常工作电压的,故起动时,每相绕阻的电压下降到正常工作电压的,故起动电流下起动电流下降到全压起动时的降到全压起动时的1/31/3,电动机起动旋转,当转速接近额定转速时,电动机起动旋转,当转速接近额定转速时,将电动机定子绕组改接成三角形,电动机进入正常运行状态。将电动机定子绕组改接成三角形,电动机进入正常运行状态。 这种降
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