电气控制与PLC -第二章物联网楼物联网楼C409专业选修课（考试） 48学时 （包括16学时实验） 回顾-复习用来频繁的接通和分断交流主回路和大容量的控制电路用来频繁的接通和分断交流主回路和大容量的控制电路。主要控制对象：电机，远距离控制KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM 根据电路中负载电流的种类选择接触根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；器的类型； 接触器的接触器的额定电压额定电压额定电压额定电压应大于或等于负载应大于或等于负载回路的额定电压；回路的额定电压； 吸引吸引线圈的额定电压线圈的额定电压线圈的额定电压线圈的额定电压应与所接控制电应与所接控制电路的额定电压等级一致；路的额定电压等级一致； 额定电流额定电流额定电流额定电流应大于或等于被控主回路的应大于或等于被控主回路的额定电流。额定电流。试为一台交流380V，4KW，功率因数为0.88，三角形连接的三相笼型异步电机选择接触器。回顾-复习回顾-复习欠电压继电器KAU U KAKAKA欠电流继电器KAI I KAKAKA回顾-复习试为一台交流380V，4KW，功率因数为0.88，三角形连接的三相笼型异步电机选择热继电器。回顾-复习回顾-复习v作用：短路作用：短路 和和 严重过载严重过载 保护保护u对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流。等于或稍大于电路的工作电流。 u单台电动机，考虑到电动机受启动电流的冲击，可按下式选择：u保护多台电动机，可按下式选择：容量最大的一台电动机的额定电流 其余电动机额定电流之和 v 作用：主要是在电源切除后，将线路与电源作用：主要是在电源切除后，将线路与电源明显地隔开，以保障检修人员的安全明显地隔开，以保障检修人员的安全。 低压断路器：低压断路器：低压断路器：低压断路器：它相当于刀开关、熔断器、热继电器、它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护、动作值可调、分断能力高的电器。护、动作值可调、分断能力高的电器。 回顾-复习低压断路器选型低压断路器选型1.断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。2.断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。3.欠电压脱扣器的额定电压等于线路额定电压。4.过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。回顾-复习回顾-复习回顾-复习第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节掌掌握握阅阅读读电电气气原原理理图图的的方方法法，培培养养读读图图能能力力并并通通过过读读图图分分析析各各种种典典型型控控制制环环节节的的工工作作原原理理，为为电电气气控控制制线线路路的的设设计计、安安装装、调调试试、维维护护打打下良好基础下良好基础 。 主要内容：1、电气原理图基本知识2、电气控制线路分析基础3、常用电气控制线路设计方法 核心：2.1 电气控制线路的绘制 由按钮、开关、接触器、继电器等有触头的低压控制电器所组成的控制线路。 电气控制： 实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。作用： 2.1 电气控制线路的绘制 控制线路分为控制线路分为主回路主回路、控制回路控制回路和和辅助回路辅助回路。u 主回路是电气控制线路中大电流大电流大电流大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件，一般由（QK,FU, FR的热元件(QF)KM主触点和电动机）u 控制回路接触器和继电器线圈线圈线圈线圈等是小电流小电流小电流小电流线路属于控制回路；u 辅助回路其他如信号、保护、测量等也是小电流线路但属于辅助回路。u电气原理图u电器元件布置图u电气安装接线图 电气控制线路的表示方法2.1 电气控制线路的绘制 返回2.1 电气控制线路的绘制 返回2.1 电气控制线路的绘制 2.1 电气控制线路的绘制 电气控制线路图是工程技术的通用语言通用语言通用语言通用语言，为了便于交流与沟通，在电气控制线路中，各种电器元件的图形、文字符号必须符合国家的标准。 相关国家标准：相关国家标准：GB4728GB4728GB4728GB472885858585电气图常用图形符号电气图常用图形符号电气图常用图形符号电气图常用图形符号GB5226GB5226GB5226GB522685858585机床电气设备通用技术条件机床电气设备通用技术条件机床电气设备通用技术条件机床电气设备通用技术条件GB7159GB7159GB7159GB715987878787电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字符号制定通则GB6988GB6988GB6988GB698886868686电气制图电气制图电气制图电气制图GB5094GB5094GB5094GB509485858585电气技术中的项目代号电气技术中的项目代号电气技术中的项目代号电气技术中的项目代号 2.1 电气控制线路的绘制 2.1 电气控制线路的绘制 标准 图形符号和文字符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。图形符号：文字符号：文字符号文字符号文字符号文字符号基本文字符号基本文字符号基本文字符号基本文字符号辅助文字符号辅助文字符号辅助文字符号辅助文字符号补充文字符号补充文字符号补充文字符号补充文字符号单字母符号双字母符号2.1 电气控制线路的绘制 基本文字符号单单单单字字字字母母母母符符符符号号号号：表示电气设备、装置和元件的大类，例如K为继电器类元件这一大类；双双双双字字字字母母母母符符符符号号号号：由一个表示大类的单字母与另一个表示器件某些特性的字母组成，例如KT即表示继电器类器件中的时间继电器，KM表示继电器类器件中的接触器。文字符号：辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元件的功能、状态和特征。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。 补充文字符号当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。2.1 电气控制线路的绘制 电气控制系统图电气控制系统图电气原理图电气原理图电气元件布置图电气元件布置图电气安装接线图电气安装接线图主电路主电路控制电路控制电路照明和显示电路照明和显示电路绘制、识读电气控制系统图-各种类型2.1 电气控制线路的绘制 用图形符号和项目代号表示电路各电器元件连接关系和工作原理的图。1、电气原理图绘制原则：绘制原则： 主电路和控制电路分开画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和控制电路主电路和控制电路主电路和控制电路。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边。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、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。 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 采用电器元件展开图的画法同一电器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器元件，可在文字符号后加上数字序号，如KM1、KM2等。 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。 示 例2.1 电气控制线路的绘制 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。主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图面的右侧。由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字号或环节的名称。电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。绘制原则：绘制原则：示 例2.1 电气控制线路的绘制 绘制原则：绘制原则：为阅图方便，图中自左向右或自上而下表示操作顺序， 并尽可能减少线条和避免线条交叉。 电气控制线路图中的支路、节点，一般都加上标号。 主电路标号由文字符号文字符号和数字组成数字组成。文字符号用以标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不同线段。三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标号，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。如U1表示电动机的第一相的第一个接点代号，U2为第一相的第二个接点代号，依此类推。控制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降元件（如线圈）为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。 示 例2.1 电气控制线路的绘制 对照前述电气原理图绘制原则熟悉对照前述电气原理图绘制原则熟悉对照前述电气原理图绘制原则熟悉对照前述电气原理图绘制原则熟悉电气原理图的画法电气原理图的画法电气原理图的画法电气原理图的画法2.1 电气控制线路的绘制 当继电器、接触器在图上采用分开表示法（线圈与触头分开）绘制时，需要采用图或表格表明各部分在图上的位置； 较长的连接线采用中断画法，或者连接线的另一端需要画到另一张图上去时，除了要在中断处标记中断标记外，还需标注另一端在图上的位置； 在供使用、维修的技术文件（如说明书）中，有时需要对某一元件或器件作注释和说明，为了找到图中相应的元器件的图形符号，也需要注明这些符号在图上的位置； 在更改电路设计时，也需要表明被更改部分在图上的位置。 图上元器件位置表示法图上元器件位置表示法图上元器件位置表示法图上元器件位置表示法 电路编号法电路编号法 和和 横坐标图示法横坐标图示法2.1 电气控制线路的绘制 位置表示位置表示位置表示位置表示- -电路编号法电路编号法电路编号法电路编号法 适用于多分支电路； 每一编号代表一个支路； 自左至右或自上至下用数字编号， 编号对应支路位置； 图上方与电路编号对应的方框内 字样表明其下方元器件或线路功 能； 触头位置采用附加图表的方式表 示，此图表可以画在电路图中相 应线圈的下方。2.1 电气控制线路的绘制 位置表示位置表示位置表示位置表示- -横坐标图示法横坐标图示法横坐标图示法横坐标图示法 接触器KM1常开触头在主电路有三对，控制回路2支路中有一对；常闭触头在控制电路3支路中有一对。 线路各电器元件均按横向画法排列； 各电器元件线圈的右侧，由上到下标明各支路的序号1，2，并在该电器元件线圈旁标明其常开触头（标在横线上方）、常闭触头（标在横线下方）在电路中所在支路的标号，以便阅读和分析电路时查找。位置表示位置表示位置表示位置表示- -电路编号法电路编号法电路编号法电路编号法 实例实例实例实例2.1 电气控制线路的绘制 2.1 电气控制线路的绘制 布置图根据设备的复杂程度或集中绘制在一张图上，或将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制。绘制布置图时机械设备轮廓用双点划线画出，所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘制出其简单的外形轮廓。电器元件及设备代号必须与有关电路图和清单上的代号一致。2、电气元件布置图电气元件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，是机械电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU42.1 电气控制线路的绘制 电气安装接线图是按照电器元件的实际位置和实际接线实际位置和实际接线实际位置和实际接线实际位置和实际接线绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排。是电气设备安装、电气元件配线和检修电气故障的必要依据。 3、电气安装接线图 各电器元件用规定的图形、文字符号绘制； 同一电器元件各部件必须画在一起；画在一起；画在一起；画在一起； 各电器元件的位置，应与实际安装位置一致； 不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须通过端子板进行； 各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接； 走向相同的多根导线可用单线表示； 画连接线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。 电气安装接线图绘制原则2.1 电气控制线路的绘制 图：笼型电动机正反转控制安装接线图 1.RVVP：铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽聚氯乙烯护套软电缆，电压300V/300V 2-24芯；2.KVVP：聚氯乙烯护套编织屏蔽电缆用途：电器、仪表、配电装置的信号传输、控制、测量；3.RVV（227IEC52/53）聚氯乙烯绝缘软电缆用途：家用电器、小型电动工具、仪表及动力照明；4.BV、BVR 聚氯乙烯绝缘电缆用途：适用于电器仪表设备及动力照明固定布线用。2.1 电气控制线路的绘制 常用电缆型号表2.2 三相异步电动机的启动控制 不同型号、不同功率和不同负载的电动机，往往有不同的启动方不同型号、不同功率和不同负载的电动机，往往有不同的启动方法，因而控制线路也不同。法，因而控制线路也不同。电路设计考虑两个方面：电路设计考虑两个方面：启动电流启动电流启动电流启动电流 和和和和 启动转矩启动转矩启动转矩启动转矩。一般方法：有一般方法：有直接启动直接启动和和减压启动减压启动两种方法。两种方法。 应用最广、也是最基本的控制线路之一应用最广、也是最基本的控制线路之一应用最广、也是最基本的控制线路之一应用最广、也是最基本的控制线路之一2.2 三相异步电动机的启动控制 1. 1. 三相笼型电动机直接启动控制三相笼型电动机直接启动控制三相笼型电动机直接启动控制三相笼型电动机直接启动控制 适用条件适用条件适用条件适用条件：供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动机可直接 启动。优优优优 点：点：点：点：电气设备少，线路简单。缺缺缺缺 点：点：点：点：启动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。1）、刀开关直接启动控制 工作过程如下工作过程如下工作过程如下工作过程如下：合上刀开关QK，电动机M接通电源全电压直接启动。打开刀开关QK，电动机M断电停转。 2.2 三相异步电动机的启动控制 2）、采用接触器直接启动控制 电路结构：电路结构：主电路由刀开关QK、熔断器FU、交流接触器KM的主触头和笼型电动机M组成；控制电路由启动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。工作过程：工作过程：工作过程：工作过程： 启动过程：先合上刀开关QK按下启动按钮SB接触器KM线圈通电KM主触头闭合电动机M通电直接启动。 停机过程：松开SBKM线圈断电KM主触头断开M断电停转。点点点点 动动动动 控控控控 制制制制2.2 三相异步电动机的启动控制 连续控制（单方向）连续控制（单方向）电路结构：电路结构：电路结构：电路结构：主电路由刀开关QK、熔断器FU、接触器KM的主触头、热继电器FR的发热元件和电动机M组成，控制电路由停止按钮SB2、启动按钮SB1、接触器KM的常开辅助触头和线圈、热继电器FR的常闭触头组成。可以实现短路、过载、欠压、失电压保护可以实现短路、过载、欠压、失电压保护启动过程：启动过程：启动过程：启动过程：先合上刀开关QK按下启动按钮SB1接触器KM线圈通电KM主触头闭合（松开（松开（松开（松开SB1SB1）电动机通电启动。 KM辅助触头闭合（自锁、实现长动）。停机过程：停机过程：停机过程：停机过程：按下停止按钮SB2KM线圈断电KM主触头和辅助常开触头断开M断电停转。自锁或自保自锁或自保分析电路中元件的保护作用分析电路中元件的保护作用2.2 三相异步电动机的启动控制 既能点动又能连续控制既能点动又能连续控制点动按钮连续按钮点动按钮连续按钮电磁启动器手自动？指示灯？2.2 三相异步电动机的启动控制 1、多地启停？2、顺序启停，螺旋输送机？3、手自动？4、状态指示灯？5、节省空间，按钮改旋钮开关？2.2 三相异步电动机的启动控制 2 2、三相笼型电动机减压启动控制、三相笼型电动机减压启动控制、三相笼型电动机减压启动控制、三相笼型电动机减压启动控制 减压启动的方法减压启动的方法减压启动的方法减压启动的方法定子绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器降压启动 Y降压启动延边三角形降压启动减压启动的实质减压启动的实质减压启动的实质减压启动的实质启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小启动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。特特特特 点：点：点：点：减压启动虽然可以减小启动电流，但也降低了启动转矩（电机的启动转矩与U平方成正比），因此仅适用于空载或轻载启动。 2.2 三相异步电动机的启动控制 工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：启动时，在三相定子绕组中串入电阻，从而减低了定子绕组上的电压，待启动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下投入正常运行。依靠时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后顺序动作。1 1）. . 定子绕组串电阻减压启动控制定子绕组串电阻减压启动控制定子绕组串电阻减压启动控制定子绕组串电阻减压启动控制 图：定子绕组串电阻启动控制线路 分析启动过程2.2 三相异步电动机的启动控制 2 2）. . 星星星星-三角形减压启动控制三角形减压启动控制三角形减压启动控制三角形减压启动控制 图：星-三角形减压启动控制线路 分析工作过程作业1：电路实现，选型，器件图片，端子连接。2.2 三相异步电动机的启动控制 3 3）. . 自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动原理：原理：原理：原理：启动时电动机定子串入自耦变压器，定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压，启动完毕，自耦变压器被切除，额定电压加于定子绕组，电动机以全电压投入运行。图：定子串自耦变压器启动控制线路 分析工作过程回忆：回忆：回忆：回忆： 多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制 要求电动机M1起动后，电动机M2才能起动？图：两台电动机顺序起动控制线路 省去接触器KM1的常开触头，线路简化 时间继电器使用时间继电器使用要求电动机M1起动n秒后，电动机M2才能起动？1. 1. 多台电动机先后顺序启动多台电动机先后顺序启动多台电动机先后顺序启动多台电动机先后顺序启动 图：采用时间继电器实现顺序起动的控制线路 怎样实现按顺序停止怎样实现按顺序停止？时间继电器使用时间继电器使用2. 2. 多台电动机先后顺序停止多台电动机先后顺序停止多台电动机先后顺序停止多台电动机先后顺序停止 试分析工作过程时间继电器使用时间继电器使用2.2 三相异步电动机的启动控制 4 4）. . 延边三角形减压启动延边三角形减压启动延边三角形减压启动延边三角形减压启动采用延边三角形减压启动，可以兼取星形联结启动电流小，三角形联结启动转矩大的优点。图：延边三角形-三角形绕组联结 图：延边三角形减压启动控制线路 分析工作过程2.2 三相异步电动机的启动控制 在大、中容量电动机的重载启动时，增大启动转矩和限制启动电流两者之间存在矛盾。3 3、三相绕线、三相绕线、三相绕线、三相绕线转子转子转子转子电动机的启动控制电动机的启动控制电动机的启动控制电动机的启动控制 桥式起重机吊钩电机；卷扬机。2.2 三相异步电动机的启动控制 1 1）. . 转子绕组串接启动电阻启动控制转子绕组串接启动电阻启动控制转子绕组串接启动电阻启动控制转子绕组串接启动电阻启动控制 启动过程启动过程启动过程启动过程： 合上开关QK按下动启动按钮SB2接触器KM通电，电动机M串入全部电阻启动中间继电器KA通电，为接触器KM1KM3通电作准备随着转速的升高，启动电流逐步减小，首先KA1释放KA1常闭触头闭合KM1通电，转子电路中KM1常开触头闭合短接第一级电阻然后KA2释放KA2常闭触头闭合KM2通电、转子电路中KM2常开触头闭合短接第二级电阻KA3最后释放KA3常闭触头闭合KM3通电，转子电路中KM3常开闭合短接最后一段电阻，电动机启动过程结束。 图：转子绕组串电阻启动控制线路 中间继电器欠电流继电器欠电流继电器欠电流继电器分析工作过程2.2 三相异步电动机的启动控制 2 2）. . 转子绕组串接频敏变阻器启动控制转子绕组串接频敏变阻器启动控制转子绕组串接频敏变阻器启动控制转子绕组串接频敏变阻器启动控制图：频敏变阻器等效电路 转子电流频率变化过程：转子电流频率变化过程：转子电流频率变化过程：转子电流频率变化过程：刚启动时，转速等于0，转差率1，转子电流的频率与电源频率的关系为f2=sf1，此时频敏变阻器的电感和电阻均为最大，转子电流受到抑制。电动机转速升高，s减小，f2下降，频敏变阻器的阻抗也随之减小。此启动方式可实现平滑无级平滑无级平滑无级平滑无级启动。2.2 三相异步电动机的启动控制 图：转子绕组串接频敏变阻器的启动控制线路 手动控制手动控制自动控制自动控制分析工作过程手动切除电阻2.3 三相异步电动机的正、反转控制 改变电动机三相电源的改变电动机三相电源的改变电动机三相电源的改变电动机三相电源的相序，相序，相序，相序，可改变电动机的可改变电动机的可改变电动机的可改变电动机的旋转方向旋转方向旋转方向旋转方向图：电动机正、反转控制线路KM1：正向接触器KM2：反向接触器SB1：停止按钮SB2：正向启动按钮SB3：反向启动按钮只能实现“正停反”或者“反停正”控制，且无互锁保护。SB2和SB3不能同时闭合，否则将发生短路。分析工作过程同时按下SB2和SB3会发生什么？2.3 三相异步电动机的正、反控制 电电电电气气气气互互互互锁锁锁锁机机机机械械械械互互互互锁锁锁锁图：电动机正、反转控制线路操作上有不同吗？自动循环控制自动循环控制自动循环控制自动循环控制SQ3、SQ4分别为反、正向终端保护限位开关，防止限位开关SQ1和SQ2失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。 分析工作过程分析工作过程2.4 三相异步电动机的调速控制 转速表达式转速表达式调速方法调速方法：改变磁极对数改变磁极对数改变磁极对数改变磁极对数p p改变电源频率改变电源频率改变电源频率改变电源频率f f改变转差率改变转差率改变转差率改变转差率s s2.4 三相异步电动机的调速控制 1. 1. 三相笼型电动机的变极调速控制三相笼型电动机的变极调速控制三相笼型电动机的变极调速控制三相笼型电动机的变极调速控制 笼型转子本身没有固定的极数，改变定子极数时，转子极数也同时改变。当三角形或星形联结时（低速），各相绕组互为240电角度，当双星形联结时（高速），各相绕组互为120电角度。双速电动机三相绕组结联图 图a为三角形与双星形联结法图b为星形与双星形联结法2.4 三相异步电动机的调速控制 低速运行低速运行SCSC置于低速位置置于低速位置接触器接触器KMKM3 3通电通电KMKM3 3主触头主触头闭合闭合电动机电动机M M联结成三角形，联结成三角形，低速运行。低速运行。 高速运行高速运行SCSC置于高速位置置于高速位置时间继电器时间继电器KTKT通电通电接触器接触器KMKM3 3通电通电电动机电动机M M先联结成三先联结成三角形以低速启动角形以低速启动 KTKT延延时打开常闭触头时打开常闭触头KMKM3 3断电断电KTKT延时闭合常开触头延时闭合常开触头接接触器触器KMKM2 2通电通电接触器接触器KMKM1 1通电通电电动机联结成双星形投入高电动机联结成双星形投入高速运行。电动机实现先低速后速运行。电动机实现先低速后高速的控制，目的是限制启动高速的控制，目的是限制启动电流。电流。 图：双速电动机调速控制线路 分析工作过程2.4 三相异步电动机的调速控制 2. 2. 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线转子电动机转子串电阻的调速控制 转子串电阻增大，电动机的转速降低，转差率增大，电动机可工作在不同的人为特性上，以获得不同的转速，实现调速目的。 触头KT1KT5和转子电路串接的电阻相连接，用于短接电阻，控制电动机的启动和调速。 限位开关 SQ1、SQ2分别与触头KT11、KT12串接，起限位保护作用。 图示：采用凸轮控制器控制电动机正、反转和调速的线路 分析工作过程2.4 三相异步电动机的调速控制 凸轮控制器手柄置“0”，KT10、KT11、KT12三对触头接通合上刀开关QK按下启动按钮SB2KM接触器通电KM主触头闭合把凸轮控制器手柄置正向“1”位触头KT12、KT6、KT8闭合电动机M接通电源，转子串入全部电阻（R1+R2+R3+R4）正向低速启动KT手柄位置打向正向“2”位KT12、KT6、KT8、KT5四对触头闭合电阻R1被切除，电动机转速上升。当凸轮控制器手柄从正向“2”位依次转向“3” “4” “5”位时，触头KT4KT1先后闭合，电阻R2、R3、R4被依次切除，电动机转速逐步升高，直至以额定转速运转。 当凸轮控制器手柄由“0”位扳向反向“1”位时，触头KT10、KT9、KT7闭合，电动机M电源相序改变而反向起动。手柄位置从“1”位依次扳向“5”位时，电动机转子所串电阻被依次切除，电动机转速逐步升高。过程与正转相同。 2. 2. 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线转子电动机转子串电阻的调速控制 工作过程：3. 3. 电磁调速异步电动机的控制电磁调速异步电动机的控制电磁调速异步电动机的控制电磁调速异步电动机的控制2.4 三相异步电动机的调速控制 l电枢直接与异步电动机轴相连；l磁极的轴与生产机械相连接；l励磁线圈经集电环通入直流电励磁。l电磁离合器的磁极的转速与励磁电流的大小有关。l励磁电流越大，建立的磁场越强，在一定的转差率下产生的转矩越大。l对于一定的负载转矩，励磁电流不同，转速也不同，因此只要改变电磁离合器的励磁电流，就可以调节转速。 组成：异步电动机、电磁离合器、控制装置三部分组成。图：电磁离合器结构图1电枢 2磁极 3线圈 4集电环 2.4 三相异步电动机的调速控制 图：电磁调速异步电动机的控制线路 VC是晶闸管可控整流电源，提供电磁离合器的直流励磁电流，其大小可通过电位器R进行调节。 测速发电机取出的转速信号反馈给VC，起速度负反馈作用，以调节和稳定电动机的转速，改善异步电机的机械特性。分析工作过程2.5 三相异步电动机的制动控制 由于转动惯性，电机自由停转过程用时较长，为实现快速、准确停车，缩短时间，提高生产率，须采取制动措施。制动方法：机械制动机械制动 和 电气制动电气制动机械制动：机械制动：机械制动：机械制动：利用机械装置使电动机迅速停转。常用电磁抱闸制动。可分为断电制动和通电制动。制动时，将制动电磁铁的线圈切断或接通电源，通过机械抱闸制动电动机。电气制动电气制动反接制动能耗制动发电制动电容制动 2.4 三相异步电动机的制动控制 1. 1. 三相异步电动机反接制动控制三相异步电动机反接制动控制三相异步电动机反接制动控制三相异步电动机反接制动控制 原原原原 理：理：理：理：改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法。对称电阻接法对称电阻接法和和和和不对称电阻接法不对称电阻接法 注注注注 意意意意1 1 1 1：当电动机转速接近零时，必须立即断开电源，否则电动机会反向旋转。 注注注注 意意意意2 2 2 2：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。2.5 三相异步电动机的制动控制 图：单向运行的三相异步电动机反接制动控制线路 控制线路按速度原则实现控制，通常采用速度继电器。速度继电器与电动机同轴相连，在1203000r/min范围内速度继电器触头动作，当转速低于100r/min时，其触头复位。 启动按钮停止按钮制动电阻分析工作过程2.5 三相异步电动机的制动控制 2. 2. 三相异步电动机能耗制动控制三相异步电动机能耗制动控制三相异步电动机能耗制动控制三相异步电动机能耗制动控制图：能耗制动控制线路 三相异步电动机能耗制动时，切断定子绕组的交流电源后，在定子绕组任意两相通入直流电流，形成一固定磁场，与旋转着的转子中的感应电流相互作用产生制动力矩。制动结束必须及时切除直流电源。 分析工作过程2.5 三相异步电动机的制动控制 3. 3. 三相异步电动机电容制动控制三相异步电动机电容制动控制三相异步电动机电容制动控制三相异步电动机电容制动控制图：电容制动控制线路 u电容制动是在切断三相异步电动机的交流电源后，在定子绕组上接入电容器，转子内剩磁切割定子绕组产生感应电流，向电容器充电，充电电流在定子绕组中形成磁场，这磁场与转子感应电流相互作用，产生与转向相反的制动力矩，使电动机迅速停转。试分析工作过程断电延时上电闭合延时动作(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) （a a）线圈一般符号）线圈一般符号 (b) (b) 通电延时线圈通电延时线圈 (c) (c) 断电延时线圈断电延时线圈 (d) (d) 通电延时闭合动合（常开）触点通电延时闭合动合（常开）触点 (e) (e) 通电延时断开动断（常闭）触点通电延时断开动断（常闭）触点 （f f）断电延时断开动合（常开）触点）断电延时断开动合（常开）触点 （g g）断电延时闭合动断（常闭）触点）断电延时闭合动断（常闭）触点（h h）瞬动触点）瞬动触点 时间继电器符号回顾时间继电器符号回顾符号（符号（KT）2.6 其他典型控制环节 1. 1. 多地点控制多地点控制多地点控制多地点控制接线原则：启动按钮并联停止按钮串联 三个地点对同一台电机进行启动控制？图：三地电控制线路 2.6 其他典型控制环节 2. 2. 多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制 要求电动机M1起动后，电动机M2才能起动？图：两台电动机顺序起动控制线路 省去接触器KM1的常开触头，线路简化 试分析工作过程2.6 其他典型控制环节 要求电动机M1起动n秒后，电动机M2才能起动？2. 2. 多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制 图：采用时间继电器实现顺序起动的控制线路 怎样实现按顺序停止怎样实现按顺序停止？2.6 其他典型控制环节 2. 2. 多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制多台电动机先后顺序工作的控制 试分析工作过程2.6 其他典型控制环节 3. 3. 自动循环控制自动循环控制自动循环控制自动循环控制SQ3、SQ4分别为反、正向终端保护限位开关，防止限位开关SQ1和SQ2失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。 分析工作过程分析工作过程2.7 电气控制线路的设计方法 2.7.1 2.7.1 经验设计法经验设计法经验设计法经验设计法结合工艺要求在典型的基本控制环节 基础上修改、补充、完善，并加上适当的联锁与保护环节修改、补充、完善，并加上适当的联锁与保护环节修改、补充、完善，并加上适当的联锁与保护环节修改、补充、完善，并加上适当的联锁与保护环节采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：1. 保护控制线路工作的安全和可靠性保护控制线路工作的安全和可靠性 1）线圈的连接。在交流控制线路中，两个电器线圈不能串联。图：不能串联接入两个电器线圈 ？2.7 电气控制线路的设计方法 采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：2）电器触头的连接。同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上，以免切换中产生电弧，引起短路。 图： 电器触头的连接 1. 保护控制线路工作的安全和可靠性保护控制线路工作的安全和可靠性 2.7 电气控制线路的设计方法 采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：3）线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件。图a中，线圈KA3的接通要经过KA、KA1、KA2三对常开触头。图b中，每一线圈的通电只需经过一对常开触头，工作较可靠。图：减少多个电器元件依次通电 1. 保护控制线路工作的安全和可靠性保护控制线路工作的安全和可靠性 2.7 电气控制线路的设计方法 采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：1. 保护控制线路工作的安全和可靠性保护控制线路工作的安全和可靠性 4）应考虑电器触头的接通和分断能力，若容量不够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目。增加接通能力用多触头并联连接；增加分断能力用多触头串联连接。5）应考虑电器元件触头“竞争”问题。同一继电器的常开触头和常闭触头有“先断后合”型和“先合后断”型。“先断后合”型：通电时常闭触头先断开，常开触头后闭合；断电时常开触头先断开，常闭触头后闭合。“先合后断”型：通电时常开触头先闭合，常闭触头后断开；断电时常闭触头先闭合，常开触头后断开。如果触头动作先后发生“竞争”的话，电路工作则不可靠。2.7 电气控制线路的设计方法 采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：采用经验设计法的注意事项：2. 控制线路力求简单、经济控制线路力求简单、经济1）尽量减少触头的数目。尽量减少电器元件和触头的数目，所用的电器、触头越少，则越经济，出故障的机会也越少。 图： 减少触头数目 2.7 电气控制线路的设计方法 2. 控制线路力求简单、经济控制线路力求简单、经济2）尽量减少连接导线。将电器元件触头的位置合理安排，可减少导线根数和缩短导线的长度，以简化接线。 图： 减少连接导线 3）控制线路在工作时，除必要的电器元件必须长期通电外，其余电器应尽量不长期通电，以延长电器元件的使用寿命和节约电能。 2.7 电气控制线路的设计方法 3. 防止寄生电路防止寄生电路 控制线路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路。电动机正转时过载，则热继电器动作时会出现寄生电路，图中虚线所示，使接触器KM1不能断电，起不了保护作用。 图： 寄生电路 2.7 电气控制线路的设计方法 4. 应具有必要的保护环节应具有必要的保护环节 1）短路保护。 在电器控制线路中，通常采用熔断器 或断路器作短路保护。2）过流保护。 过电流一般比短路电流要小。采用过 电流继电器和接触器配合使用。3）过载保护。 通常采用热继电器作笼型电动机的长期过载保护。4）零电压保护。 零电压保护通常采用并联在起动按钮两端的接触器的自锁触头来实现。2.7 电气控制线路的设计方法 2.7.2 2.7.2 逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法设计线路设计线路设计线路设计线路 和和和和 简化线路简化线路简化线路简化线路1. 逻辑与逻辑与 2. 逻辑或逻辑或 3. 逻辑非逻辑非 2.7 电气控制线路的设计方法 2.7.2 2.7.2 逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法设计某电动机的启动控制线路，要求在继电器KA1、KA2、KA3中任何一个或任何两个继电器动作时才启动，其他任何情况都停止。KA1KA2KA3KM00000011010101111001101111011110电气控制电路举例2.7 电气控制线路的设计方法 有一小车由三相笼型异步电动机（3KW，380V）拖动，其动作过程如下： 小车由原位开始前进，到终端后自动停止； 在终端停留20s后自动返回原位停止； 要求能在前进或后退途中任意位置都能停止 或起动（前进或后退）。请根据要求完成：1. 设计相应的主电路；2. 设计继电控制电路。？举例2.7 电气控制线路的设计方法 2.7 电气控制线路的设计方法 举 例？思考题所示线路中，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？ 思考题简化下图所示控制电路简化下图所示控制电路 谢谢 谢谢2.1 电气控制线路的绘制 返 回2.1 电气控制线路的绘制 返 回2.1 电气控制线路的绘制 返 回此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！