第2章电气控制线路的基本原则和基本环节.docx
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第2章电气控制线路的基本原则和基本环节
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第2章继电接触器与电动机的电气控制章
学习目标:
学习目标:
掌握阅读电气原理图的方法,培养读图能力并通过读图分析各种典型控制环节的工作原理,为电气控制线路的设计、原理,为电气控制线路的设计、安装、调试、安装、调试、维护打下良好基础。
第2章章
电器控制线路的基本原则和基本环节
教学内容:
教学内容:
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2.1电气控制系统的电路图及绘制原则自学电气控制系统的电路图及绘制原则(自学自学)2.2电气控制的基本环节及规律2.3三相异步电动机的启动控制2.4三相异步电动机的制动控制思考题与习题
2.1电气控制系统的电路图及绘制原则
定义-由按钮、开关、接触器、继电器等有触头定义-由按钮、开关、接触器、
的低压控制电器所组成的控制线路,的低压控制电器所组成的控制线路,叫做电气控制线路。
制线路。
?
电器控制通常又称为继电接触器控制,其优电器控制通常又称为继电—接触器控制接触器控制,点是电路图较直观形象装置结构简单,电路图较直观形象,点是电路图较直观形象,装置结构简单,价格便抗干扰能力强,宜,抗干扰能力强,它可以很方便地实现简单和复杂的、集中和远距离生产过程的自动控制。
复杂的、集中和远距离生产过程的自动控制。
?
电气控制线路的表示方法有:
电气原理图、电电气控制线路的表示方法有:
电气原理图、三种。
器元件布置图和电气安装接线图三种器元件布置图和电气安装接线图三种。
2.1.1电器控制线路常用的图形、电器控制线路常用的图形、文字符号
电气控制线路图是工程技术的通用语言,电气控制线路图是工程技术的通用语言,为了便于交流与沟通,在电器控制线路中,各种电器元件的图形、与沟通,在电器控制线路中,各种电器元件的图形、文字符号必须符合国家的标准。
符号必须符合国家的标准。
?
国家标准局参照国际电工委员会(国家标准局参照国际电工委员会(IEC)颁布的有关文件,)颁布的有关文件,制定了我国电气设备有关国家标准,制定了我国电气设备有关国家标准,采用新的图形和文字符号及回路标号。
符号及回路标号。
GB4728—1984《电气图用图形符号》《电气图用图形符号》GB6988—1987《电气制图》《电气制图》GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》《电气技术中的文字符号制订通则》?
规定从19901990年规定从1990年1月1日起,电器控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。
符号必须符合最新的国家标准。
2.1.1电器控制线路常用的图形、电器控制线路常用的图形、文字符号
国家标准GB71591987国家标准GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通GB71591987《则》规定了电气工程图中的文字符号,它分为基本文字符规定了电气工程图中的文字符号,号和辅助文字符号。
号和辅助文字符号。
基本文字符号有单字母符号和双字母符号有单字母符号和双字母符号。
基本文字符号有单字母符号和双字母符号。
单字母符号表示电气设备装置和元件的大类例如K电气设备、大类,表示电气设备、装置和元件的大类,例如K为继电器类元件一个表示大类的单字母与这一大类;双字母符号由一个表示大类的单字母与另一个这一大类;双字母符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某些特性的字母组成,KT即表示继电器类器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表示继电器类器件中的接触器。
件中的时间继电器,KM表示继电器类器件中的接触器。
辅助文字符号用来进一步表示电气设备、辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元件的用来进一步表示电气设备功能、状态和特征。
功能、状态和特征。
2.1.2电气原理图
电气原理图是根据工作原理而绘制的。
其特点是简单、电气原理图是根据工作原理而绘制的。
其特点是简单、清晰、元件展开绘制,便于阅读和分析。
元件展开绘制,便于阅读和分析。
1.电路绘制?
电气控制线路图中的支路、接点,一般都加上标号。
电气控制线路图中的支路、接点,一般都加上标号。
?
主电路标号由文字符号和数字组成。
主电路标号由文字符号和数字组成。
文字符号用以标明主电路中的元件或线路的主要特征;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L标号,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之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。
如U11表示电动机的第一相的第一个接点代号,机的第一相的第一个接点代号,U21为第一相的第二个接点代依此类推。
号,依此类推。
?
控制电路由三位或三位以下的数字组成,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(如电器元件线圈)为分界,标号一般以主要压降元件(如电器元件线圈)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用奇数标号,右侧用偶数标号。
标号,负极按偶数标号。
标号,负极按偶数标号。
返回
2.1.2电气原理图
主电路
控制电路
图2.1笼型电动机连续运转控制线路的电气原理图
2.1.2电气原理图?
绘制电气原理图应遵循以下原则:
绘制电气原理图应遵循以下原则:
包括控制电路、信号电路、保护电路等,包括控制电路、信号电路、保护电路等,用细线条画
在原理图的右边。
在原理图的右边。
简单系统可画在一起)1、主、辅电路分开画出(简单系统可画在一起)
从电源至电动机或其它电负载的大电流通过的电路,从电源至电动机或其它电负载的大电流通过的电路,用粗线
条画在原理图的左边。
条画在原理图的左边。
2、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、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,可在文字符号但需用同一文字符号标出。
若有多个同一种类的电器元件,后加上数字序号,后加上数字序号,如KM1、KM2等。
、等
3、采用新标符号遵循以下原则:
、采用新标符号遵循以下原则:
⑴采用优选形式⑵采用最简单的形式⑶同一图号中使用同一形式4、⑴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。
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。
、控制电路的分支线路,原则上按照动作先后顺序排列,⑵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。
黑点标出连接时的电气连接点须用黑点标出。
2.1.2电气原理图
2.图上元器件位置表示法
在绘制和阅读、使用电路时,往往需要确定元器件、连线等的图在绘制和阅读、使用电路时,往往需要确定元器件、形符号在图上的位置。
例如:
形符号在图上的位置。
例如:
当继电器、接触器在图上采用分开表示法(线圈与触头分开)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;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较长的连接线采用中断画法,张图上去时,除了要在中断处标记中断标记外,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;图上的位置;在供使用、维修的技术文件(如说明书)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,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;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。
在更改电路设计时,也需要表明被更改部分在图上的位置。
2.1.2电气原理图
⑴电路编号法:
电路编号法:
每一编号代表一个支路。
每一编号代表一个支路。
编制方法是对每个电路或分支电路按照一定顺序(自左至右或自上至下)用阿拉伯数字编号,定顺序(自左至右或自上至下)用阿拉伯数字编号,从而确定各支路项目的位置。
例如,个支路,项目的位置。
例如,图2-2(a)有8个支路,在各支路的下方顺序标有电路编号1图上方与电路编号对应的方框内的“电源开关”有电路编号1~8。
图上方与电路编号对应的方框内的“电源开关”等字样表明其下方元、器件或线路功能。
字样表明其下方元、器件或线路功能。
继电器和接触器的触头位置采用附加图表的方式表示,图表格式继电器和接触器的触头位置采用附加图表的方式表示,如图2所示。
此图表可以画在电路图中相应线圈的下方,此时,如图2-2(b)所示。
此图表可以画在电路图中相应线圈的下方,此时,可只标出触头的位置(电路编号)索引,可只标出触头的位置(电路编号)索引,也可以画在电路图上的其他地方。
以图中线圈KM下方的图表为例,地方。
以图中线圈KM1下方的图表为例,第一行用图形符号表示主辅触头种类,表格中的数字表示此类触头所在的支路的编号。
例如第2触头种类,表格中的数字表示此类触头所在的支路的编号。
例如第2列中的数字“表示的一个常开触头在第6支路内,表中的“表示KM列中的数字“6”表示KM1的一个常开触头在第6支路内,表中的“×”表示未使用的触头。
表示未使用的触头。
电路功能说明
2.1.2电气原理图
连接导线标注
控制电路图
电路编号
触头位置表示
某机床电气原理图(a)控制电路图)(b)触头位置表示
2.1.2电气原理图
横坐标标注法:
⑵横坐标标注法:
?
采用横坐标标注法,线路各电器元件均按横向画法排列;采用横坐标标注法,?
各支路序号由上到下标注在电器元件线圈的右侧,如1,各支路序号由上到下标注在电器元件线圈的右侧由上到下标注在电器元件线圈的右侧,,2,…。
并在该电器元件线圈旁标明其常开触头(标在横线常开触头(,。
并在该电器元件线圈旁标明其常开触头上方)、常闭触头(标在横线下方))、常闭触头上方)、常闭触头(标在横线下方)在电路中所在支路的标号。
标号。
2.1.2电气原理图
各支路序号
2.1.3电气元件布置图
作用-电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所作用-
有电机、电器的实际位置,是机械电气控制设备制造、有电机、电器的实际位置,是机械电气控制设备制造、安装和维修必不可缺少的技术文件。
安装和维修必不可缺少的技术文件。
?
绘制原则:
绘制原则:
布置图根据设备的复杂程度或集中绘制或集中绘制在一张图1、布置图根据设备的复杂程度或集中绘制在一张图将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制分别绘制。
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机械设备轮廓用双点划线画出,2、绘制布置图时机械设备轮廓用双点划线画出,所可见的和需要表达清楚的电器元件及设备电器元件及设备,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。
线绘制出其简单的外形轮廓。
3、电器元件及设备代号必须与有关电路图和清单上代号一致。
的代号一致。
2.1.4电气安装接线图
绘制原则1、按电器元件的实际位置和实
际接线绘制2、根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排。
2.1.4电气安装接线图
绘制安装接线图应遵循以下原则:
绘制安装接线图应遵循以下原则:
1、各电器元件按规定的图形、文字符号绘制,同一电、各电器元件按规定的图形、文字符号绘制,按规定的图形器元件各部件必须画在一起。
各电器元件的位置,器元件各部件必须画在一起。
各电器元件的位置,应与实际安装位置一致。
实际安装位置一致。
2、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。
通过端子板进行必须通过端子板进行。
各电器元件的文字符号及端子板编号应与原理图一致,并按原理图的接线进行连接。
与原理图一致的编号应与原理图一致,并按原理图的接线进行连接。
3、走向相同的多根导线可用单线表示。
、走向相同的多根导线可用单线表示。
可用单线表示4、画连接线时,应标明导线的规格、型号、根数和穿、画连接线时,应标明导线的规格型号、导线的规格、线管的尺寸。
线管的尺寸。
2.2
电气控制的基本环节及规律
任何简单或复杂的电气控制回路均由一系列基本环节所组成包括点动控制、连动控制所组成,点动控制控制、基本环节所组成,包括点动控制、连动控制、点动+连动控制、自锁控制互锁控制连动控制控制、控制、点动连动控制、自锁控制、互锁控制、多地连动控制顺序控制和自动循环控制等诸多环控制、连动控制、顺序控制和自动循环控制等诸多环节,下面就上述环节的结构及规律作详细介绍。
补充:
刀开关控制电动机启停补充:
刀开关控制电动机启/停
?
?
?
在供电变压器容量足够大时:
在供电变压器容量足够大时:
小容量笼型电动机可直接起动电气设备少,优点是电气设备少优点是电气设备少,线路简单缺点是起动电流大起动电流大,缺点是起动电流大,引起供电系统电压波动,系统电压波动,干扰其它用电设备1.采用刀开关直接起动控制?
工作过程如下:
合上,工作过程如下:
合上QS,M起动,断开,M停转起动,起动断开QS,停转思考:
电路保护环节?
思考:
电路保护环节?
QS
刀开关直接起动控制线路
2.2.1点动控制环节启动:
先合上空气开关QF→按下启动按钮按下启动按钮SB→接触器接触器KM线圈启动:
先合上空气开关按下启动按钮接触器线圈通电→KM主触头闭合电动机通电直接启动。
主触头闭合→电动机通电直接启动。
通电主触头闭合电动机M通电直接启动停机:
松开SB→KM线圈断电线圈断电→KM主触头断开主触头断开→M断电停转。
断电停转。
停机:
松开线圈断电主触头断开断电停转
图2.5电动机点动控制线路图
2.2.1三相笼型电动机直接起动控制
(2)连续控制(连动):
连续控制(连动)如图2所示。
如图2-7所示。
线路的工作过程如下:
作过程如下:
启动:
合上空气开关启动:
合上空气开关QF→按下启动按钮SB2→接触器按下启动按钮接触器KM线圈通电线圈通电→KM主触头线圈通电主触头闭合(KM常开辅助触头闭合常开辅助触头闭合)闭合常开辅助触头闭合→电动机接通电源运转松电动机M接通电源运转电动机接通电源运转(松开SB2)。
。
停机:
按下停止按钮SB1→停机:
按下停止按钮KM线圈断电线圈断电→KM主触头和线圈断电主触头和辅助常开触头断开→电动机辅助常开触头断开电动机M断电停转。
断电停转。
断电停转保护环节:
、短路、失压、保护环节:
FR、短路、失压、欠压
图2-7连动控制线路
QSQSQS
点动控制线路刀关直接起动控制线路
连续运行控制线路
刀开d
三相异步电动机的正、三相异步电动机的正、反转控制
⑴问题提出:
在实际应用中,往往要求生产机械改变运动方向,在实际应用中,往往要求生产机械改变运动方向,这就要求电动机能实现正、反转。
机能实现正、反转。
工作原理:
⑵工作原理:
改变电机旋转磁场的方向,即可改变电机转子的旋转方向。
改变电机旋转磁场的方向,即可改变电机转子的旋转方向。
实现方法:
⑶实现方法:
若要改变电机的旋转方向,若要改变电机的旋转方向,只需将接于电动机定子的三相电源线中的任意两相对调一下即可。
中的任意两相对调一下即可。
可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。
绕组的电源相序来实现。
起动过程:
⑷起动过程:
返回
三相异步电动机的正、三相异步电动机的正、反转控制
点动运行的另一典型电路一般为控制电动机正、反转的电路,点动运行的另一典型电路一般为控制电动机正、反转的电路,如图2.6所示。
以张紧类机构为例,其工作过程一般为:
若毛布较松弛,希所示。
所示以张紧类机构为例,其工作过程一般为:
若毛布较松弛,望张紧时按下SB1,电动机正转进行张紧,根据张紧程度,适时松开按望张紧时按下,电动机正转进行张紧,根据张紧程度,钮停止张紧;若希望停机检修或更换毛布时,需要松弛毛布,按下SB2钮停止张紧;若希望停机检修或更换毛布时,需要松弛毛布,按下电动机反转,毛布松弛。
此类电路应用灵活,,电动机反转,毛布松弛。
此类电路应用灵活,可根据实际需要随时调整装置状态。
整装置状态。
电动机点动点动正图2.6电动机点动正、反转控制线路图
2.3三相异步电动机的正反转控制
连动正、反转连动正、只能实现“只能实现“正→停→反”或者“反→停→或者“控制,正”控制,且无互锁保护。
保护。
SB2和SB3不能同时闭合,时闭合,否则将发生短路。
短路。
图电动机正、反转控制线路a)
非实用控制电路
三相异步电动机的正、三相异步电动机的正、反转控制
含电气互锁,含电气互锁,但仍不能直接换向增加机械互锁,增加机械互锁,且可直接换向
图电动机正、反转控制线路b)、c)
返回
2.2电气控制的基本环节及规律
(a)(b)(c)(a)图为典型具有自锁功能的控制线路,当按钮图为典型具有自锁功能的控制线路,当按钮SB1按下后,接触器按下后,按下后接触器KM线线圈得电,同时其常开辅助触点吸合,当按钮被松开后仍能保持接触器KM线圈圈得电,同时其常开辅助触点吸合,当按钮被松开后仍能保持接触器线圈得电,自锁功能得以实现。
得电,自锁功能得以实现。
(b)图为两路自锁电路,SB2起停止作用,按下图为两路自锁电路两路自锁电路,起停止作用,起停止作用按下SB1,KM1线圈自锁运行,线圈自锁运行按下SB3,KM2自锁运行。
自锁运行。
,按下,自锁运行(c)图为点动与连动同时实现的控制电路,图中用复合按钮实现点动控制图为点动与连动同时实现的控制电路,按下时,松开后,,当SB3按下时,实现电动机点动运行,SB3松开后,电动机停转;SB1实现按下时实现电动机点动运行,松开后电动机停转;实现自锁连续运行。
自锁连续运行。
图2.12自锁控制线路图
既能点动又能连动控制:
⑶既能点动又能连动控制:
SB2为长动,SB3点动QS
SA闭合为长动,SA断开为点动
SB2为长动,SB3点动
长动与点动控制
2.2电气控制的基本环节及规律
图2.8短路保护
图2.9欠压、过流保护欠压、
2.2电气控制的基本环节及规律
2.2.6多地联锁控制有些电气设备,如大型机床、起重运输机等,有些电气设备,如大型机床、起重运输机等,为了操作方便,常要求能在多个地点对同一台电动机实现控制多个地点对同一台电动机实现控制(如要求方便,常要求能在多个地点对同一台电动机实现控制如要求即可在现场控制运转状态,又可在控制室或其他远程场合现场控制运转状态控制室或其他远程场合控即可在现场控制运转状态,又可在控制室或其他远程场合控制运转状态)。
这种控制方法叫做多地控制。
制运转状态。
这种控制方法叫做多地控制。
所示为3地联锁控制线路图2.14所示为地联锁控制线路。
把一个启动按钮和一个所示为地联锁控制线路。
停止按钮组成一组,并把3组启动停止按钮分别放置3地组启动、停止按钮组成一组,并把组启动、停止按钮分别放置地,即能实现3地点控制地点控制。
即能实现地点控制。
图2.14中SB11、SB12,SB21、SB22中、,、构成3组分别放在控制室,操作间及现场。
,SB31、SB32构成组,分别放在控制室,操作间及现场。
、构成(a)图实现地点动控制,(b)图实现地连续运转控制。
图实现3地点动控制图实现3地连续运转控制图实现地点动控制,图实现地连续运转控制。
2.2电气控制的基本环节及规律
图2.14多地联锁控制线路图多地联锁控制的接线原则是启动按钮应并联连接,停止按钮应串联连接。
多地联锁控制的接线原则是启动按钮应并联连接,停止按钮应串联连接。
2.2.7多台电动机先后顺序工作的控制
在生产实践中,有时要求一个拖动系统中多台电在生产实践中,有时要求一个拖动系统中多台电动机实现先后顺序工作,动机实现先后顺序工作,例如机床中要求润滑电动机启动后,主轴电动机才能启动。
启动后,主轴电动机才能启动。
图2.15为两台电动机为两台电动机顺序启动控制线路图。
顺序启动控制线路图。
在图2.15中,接触器控制电动机M1的启动在图中接触器KM1控制电动机的启动,接控制电动机的启动,触器KM2控制电动机的启动停止。
现要求电启机控制电动机M2的启动停止触器控制电动机的启动停止。
M2启动后,电动机才能启动。
工作过程如下:
合启动后,才能启动。
启动后电动机M1才能启动工作过程如下:
上空气开关QF→按下启动按钮按下启动按钮SB2→接触器接触器KM2通上空气开关按下启动按钮接触器通电动机M2启动常开辅助触头闭合→按下启动电→电动机启动常开辅助触头闭合按下启动电动机启动→常开辅助触头闭合按钮SB1→接触器接触器KM1通电电动机启动。
通电→电动机启动。
按钮接触器通电电动机M1启动
图2.15多台电动机先后顺序工作的控制按下停止按钮SB,两台电动机同时停止。
按下停止按钮,两台电动机同时停止。
电动机顺序控制的接线规律如下。
电动机顺序控制的接线规律如下。
(1)要求接触器要求接触器KM2动作后接触器动作后接触器KM1才能动作,故将接触器才能动作,动作后接触器才能动作故将接触器KM2的常开的常开触头串接于接触器KM1的线路中。
的线路中。
触头串接于接触器的线路中
(2)要求电机及M2中有任何故障发生,控制回路均不能动作。
要求电机M1及中有任何故障发生控制回路均不能动作。
中有任何故障发生,
2.2.8自动循环控制在某些电气设备中,有些是通过设备自动往复循环工作的,在某些电气设备中,有些是通过设备自动往复循环工作的,例如造纸自动喷水管左右摆动喷水就是通过电动机的正、反转实现自动往造纸自动喷水管左右摆动喷水就是通过电动机的正、复循环的。
自动循环控制线路如图2.16所示。
所示。
复循环的。
自动循环控制线路如图所示
图2.16自动循环控制线路
2.3三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,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。
往往有不同的启动方法,因而控制线路也不同。
三相异步电动机一般有直接启动或减压启动直接启动或减压启动两种三相异步电动机一般
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- 电气控制 线路 基本原则 基本 环节