现代电气控制第二章(XXXX)

第2章常用电气控制线路2.1电气控制线路的绘制方法2.8电气控制线路的分析与设计2.2三相鼠笼式异步电动机直接起动控制2.3三相鼠笼式异步电动机减压起动控制2.4三相鼠笼式异步电动机的正反转控制2.5三相鼠笼式异步电动机的制动控制2.6三相鼠笼式异步电动机的变频器控制2.7其它典型控制环节常用电气控制电路的工作原理重点：2.1电气控制线路的绘制方法由按钮、开关、接触器、继电器、保护元件等有触点的低压控制电器，根据一定的控制要求所组成的控制线路叫做电气控制线路。电器控制线路属于有触点控制。电器控制线路有电气原理图、电气安装接线图和电器布置图三种表示方法。一.电气控制线路常用的符号电气控制线路图是工程技术的通用语言，必须符合国际（家）标准。我国电气设备有关标准：GB/T4728—1996~2000《电气简图用图形符号》GB/T6988.1~4—2002《电气技术文件的编制》GB/T6988.6—1993“控制系统功能图表的绘制”GB/T7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》GB/T6988—1997“电气制图”要求；。。。。。。二.电气原理图为了便于阅读和分析控制线路，电气原理图采用电器元件展开形式，层次分明清晰的绘制。图中应包括所有导电部件和接线端子。不必按照电气元件的实际布置来绘制，也不必反映电器元件的实际大小。(1)分为主电路和辅助电路。主电路一般由电源开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机组成。辅助电路由控制电路、照明电路、信号电路和保护电路组成。(2)图形、文字采用国标。(3)元件布局应便于阅读。一般主左(上)、辅右(下)(4)电器元件采用展开图画法，分散在不同位置的同一元件的不同部件，应标注同一的文字符号。同类元件在文字符号后加数字序号以示区别。(6)电器元件的可动部分均按没通电或没有外力作用时的状态画出。(7)应尽量减少线条和避免线条较叉。有电气连接的导线，应在连接处画实心原点。(5)在接触器、继电器电磁线圈的下方标注有相应触头所在图中位置的检索代号，检索代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在区号，右栏为常闭触头所在区数字。电气原理图绘制原则：三.电气安装接线图用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。三相异步电动机启动、停止电气原理和电气安装接线图（1）同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。各部件的位置尽量符合实际情况。（2）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。（3）不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。（4）应详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积及连接导线的根数。（5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。电气安装接线图绘制原则：四.电气元件布置图用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电气元件布置图绘制原则：1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。6）按电器元件外形尺寸绘出，并标明元件间距2.2三相鼠笼式异步电动机直接（全压）启动控制三相鼠笼式异步电动机结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点，占使用电动机的80％以上。根据功率大小，三相鼠笼式异步电动机有直接(全压)启动和启压起动两种方式。在供电变压器容量足够大时，小容量三相鼠笼式异步电动机可以直接启动，其优点是：电气设备少，线路简单。缺点是：启动电流大，易引起供电系统电压波动。干扰其他用电设备正常工作。一.采用刀开关直接启动控制L1L2L3QKFUL1L2L3QK1FU1KMLNFU2SBKMQK2M~3M~3适用于小容量，启动不频繁的三相鼠笼式异步电动机。熔断器起短路保护。二.采用接触器直接启动控制(1)点动控制启动：常用于机床：对刀调整和电动葫芦(2)连续(长动)控制器动：自锁(自保)环节保护环节：短路保护(熔断器FU)、长期过载保护(热继电器FR)、欠电压失电压保护(接触器的自锁环节)停止：停止：同书图2-2同书图2-4（a)(3)点长结合控制a.采用钮子开关SAb.采用复合按钮SB3点动：按复合按钮SB3长动：按起动按钮SB2缺点：在点动控制时，若KM的释放时间大于SB3的复位时间，则不能实现正常点动控制。c.采用中间继电器KA点动：按起动按钮SB3长动：按起动按钮SB2优点：可靠性提高同书图2-4（b)同书图2-4（c)2.3三相鼠笼式异步电动机减压起动控制对于大容量(10KW以上)三相鼠笼式异步电动机必须采用减压起动控制，减压起动控制减小了起动电流，同时也降低了电动机的起动转矩，只适用于电动机的空载或轻载起动。三相鼠笼式异步电动机的减压起动控制有定子绕组串电阻(电抗器)起动、自耦变压器起动、星－三角起动和使用软启动器等。一.定子绕组串电阻减压起动原理：起动时，三相定子绕组串入电阻，降低定子绕组上的电压；延迟整定时间后，电动机转速接近额定转速时，将电阻切除，电动机在额定电压下工作。优点：动作可靠、价格低廉、功率因素高。缺点：电阻功率损耗大。适用：中小容量且不经常起动的电动机。串电阻减压起动（对比，节能）二.星－三角减压起动原理：按时间原则，起动时，定子绕组接成星形，加在每相绕组上的电压为额定电压的1/√3，从而减小了起动电流。延迟整定时间后，将定子绕组接成三角形，电动机在全压运行。优点：起动电流约为电动机额定电流的2倍(三角形直接起动的1/3),起动电流特性好；结构简单、成本低。缺点：起动转矩下降为三角形直接起动的1/3，起动特性差。适用：电动机空载或轻载起动场合。Y-Δ减压启动（时间原则，自行分析）L1L2L3FU1FU2KMKM△SB1SB2KMUVWQSKMYKMKMYKM△KMYKTKM△KMYKTM3～FRFRY-Δ减压启动（时间原则，自行分析）特点：小功率电动机可利用角接接触器的辅助触点代替星接接触器三.自耦变压器减压起动原理：按时间原则，起动时，串入自耦变压器，定子绕组电压为自耦变压器二次侧电压，从而减小了起动电流。延迟整定时间后，自耦变压器被切除，定子绕组加入额定电压，电动机全压运行。优点：起动电流小，功率损耗小。缺点：自耦变压器价格贵。适用：较大容量电动机。自耦变压器减压启动（时间原则，自行分析，比前图多个接触器）四.延边三角形减压起动（自学）U1U2U3W3W1W2V2V3V1U1U2U3W3W1W2V2V3V1U1U2U3W3W1W2V2V3V1原始状态启动时正常运转时KTKM2SB2KM3KM1KTSB1KM2L1L2L3FU1FU2FRKM1KM2U1V1W1QSKM1KM2W3U3V3FR3W2U2V2KM3KTKM3KM3M3~延边三角形减压起动（时间原则，自行分析）五.软启动控制SMC(SmartmotorControllers)智能马达控制器是一种电子式降压起动控制器。除提供软启动控制外，根据型号不同还提供了诸如：限流起动、双斜坡起动、突跳起动、泵控制、全压起动和软停止等多种控制方式。还具有过载、过热和缺相等完善的保护功能。软启动软停止限流启动突跳启动泵控制全压启动ATS48单向运行、软启动、软停车或自由停车控制（ATS46三线制控制）一拖二、软启动、自由停车（ATS46两线制控制自行分析）一拖二、软启动、自由停车（ATS46两线制控制自行分析）六.绕线式转子电动机减压起动（自学）（1）绕线转子电动机串电阻启动启动时，在转子回路串入作Y形连接、分级切换的三相启动电阻器，以减小启动电流、增加启动转矩。随着电动机转速的升高，逐级减小可变电阻。启动完毕后，切除可变电阻器，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运行。在这种启动方式中，由于电阻是常数，所以为了获取较平滑的启动过程，将启动电阻分为几级，在启动过程中逐级切除。L1L2L3FU1KM1M3～3FU2FRSB5QSSB1KM2KM3KMKM1KM3KM2KM1KM3KM2KMR1R2R3FRSB2SB3SB4KMa.按钮操作FU2QSL1L2L3FU1KM1M3～3FRSB2SB1KM2KM3KMKMKT3KM3KM2KM1KM3KM2KM1KMR1KT1KT2KT3R2R3KMKM1KM2KM3KM3KT1KT2FRb.时间继电器自动控制FU2QSL1L2L3FU1M3～3FRSB2SB1KMKMKA1KM2KMR2R1KA2FRKA1KAKM3KA3R3KA3KM1KM1KM2KM3KA2KAKMKM1KM2KM3c.电流继电器自动控制电路(a)无互锁，必须有停止过程。误操作时引起相间短接。(b)电气互锁，必须有停止过程。(c)采用复合按钮，实现双重(电气机械)互锁，正反转控制无需停止过程，提高效率。2.4三相鼠笼式异步电动机正反转控制2.5三相鼠笼式异步电动机制动控制三相鼠笼式异步电动机有机械制动和电气制动两种制动方式。一.三相鼠笼式异步电动机机械制动（自学）机械制动：当电动机的定子绕组断电后，利用机械装置使电动机立即停转，常用的有电磁抱闸或液压装置制动。1－线圈2－衔铁3－铁心4－弹簧5－闸轮6－杠杆7－闸瓦8－轴电磁抱闸制动器结构图电磁抱闸制动器工作原理图L1L2L3FU1FU2KMFRSB2SB1KMYBQSKMFRM3～电磁抱闸断电制动控制线路L1L2L3FU1FU2KM1FRSB1SB2KM1YBQSKM1FRM3～KM2KM2KM1电磁抱闸通电制动控制线路三相鼠笼式异步电动机电气制动有反接制动、能耗制动等。1.三相鼠笼式异步电动机反接制动单向运行反接制动（同书图2-17）原理：改变电动机电源相序，产生制动转矩。特点：制动迅速，反接制动电流较大，适用于10KW的小容量电动机。反接制动电阻：对称和不对称两种接法。二.三相鼠笼式异步电动机电气制动串电阻减压起动和单相反接制动可逆运行反接制动1（自行分析）电动机正转:KM1、KS1动作电动机反转:KM2、KS2动作缺点：主电路无限流电阻，冲击电流大，适用于小容量电动机可逆运行反接制动2（自行分析）电动机正转:KM1、KSF动作电动机反转:KM2、KSR动作具有反接制动电阻的可逆运行反接制动（自行分析同书2-18）R为反接制动电阻同时具有限制启动电流的作用2.三相鼠笼式异步电动机能耗制动时间原则控制的单向能耗制动（比较书2-19无KT瞬动触点）原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组上加入直流电,利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。速度原则控制的单向能耗制动（同书图2-20）时间原则控制的可逆运行能耗制动（自行分析同书图2-21）采用速度原则控制的电动机可逆运行能耗制动控制电路（自行分析）2.6三相鼠笼式异步电动机变频器控制三相鼠笼式异步电动机的转速：60(1)fsnp一.变频调速的基本知识1.V/F(恒压频比)控制改变电动机供电电源频率就能改变电动机转速。但改变频率时，电动机的内部阻抗也改变，单改变频率将产生弱励磁或过励磁，降低电动机的功率因数和效率。因此在改变频率的同时控制变频器的输出电压(即电动机的供电电压)，保持压频比恒定，使电动机磁通保持一定，在较广的调速范围内，电动机的功率因数和效率不下降。V/F变频调速控制简单，但调速范围窄且精度较低，多用于调速要求不高的场合，如风机类节能，空调等。2.矢量控制（VC:VectorControl）直流电动机的电枢电流控制方式，使直流电动机的调速性能非常优良。矢量控制就是按照直流电动机电枢电流控制思想，在交流异步电动机上实现该控制方式，使交流异步电动机的调速性能能与直流电动机的调速性能相媲美。矢