电气控制线路的基本环节

电气控制线路的基本环节1电气控制线路的绘制2三相异步电动机直接启动控制3三相笼型电动机降压启动控制4三相绕线转子电动机启动控制5三相异步电动机的正反转控制6三相异步电动机的制动控制7三相异步电动机的调速控制8其它基本环节电气控制线路的基本环节电气控制线路：将各种有触点的继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定方式连接起来组成的控制线路。作用：实现对电力拖动系统的启动、反向、制动和调速控制，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。本章内容：主要介绍组成电气控制线路的基本环节，电气控制线路的分析阅读方法。1电气控制线路的绘制表达电气控制系统的结构、原理，便于进行电器元件的安装、调整、使用和维修。使用统一规定的电气图形符号和文字符号。1．1常用电气图形、文字符号规定从1990年1月1日起，电气控制线路中的图形和文字符号必须采用新标准。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定通则》电气控制线路的基本环节1．2电气原理图表示电路的工作原理、各电器元件的作用和相互关系，而不考虑电路元器件的实际安装位置和实际连线情况。绘制原则：1．线路分为主电路和控制电路。主电路画在左侧，用粗实线绘出；控制电路画在右侧,用细实线绘出。2.同一电器元件的各导电部件（如线圈和触点）通常不画在一起，但需用同一文字符号标明;同种类电器元件，可在文字符号后面加数字序号下标表示.3．所有电器元件的触点均按“平常”状态绘出。如按钮、行程开关，是指没有受到外力作用时的触点状态.4．主电路标号由文字符号和数字组成。如三相交流电源引入线用L1、L2、L3标号，电源开关后的三相主电路分别标U、V、W。5．控制电路标号由三位或三位以下数字组成。交流控制电路一般以主要压降元件（如线圈）为分界，横排时，左侧用奇数，右侧用偶数；电气控制线路的基本环节竖排时，上面用奇数，下面用偶数。直流控制电路中，电源正极按奇数标号，负极按偶数标号。图1笼型电动机启动、停止控制线路1．3电气安装接线图表示电器元件在设备中的实际安装位置和接线情况。电气控制线路的基本环节绘制原则:1.同一电器元件的各部件必须画在一起.各电器元件在图中的位置，应与实际安装位置一致。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过端子排进行。电器元件的文字符号及端子排的编号应与原理图一致.3.走向相同的多根导线可用单线表示。4.连接导线应标明规格、型号、根数和穿线管的尺寸.图2笼型电动机启动、停止控制线路安装接线图电气控制线路的基本环节2三相异步电动机直接启动控制直接启动也称全压启动.启动时，电源电压全部加在定子绕组上。电动机的启动电流达到额定电流的4～7倍，对电网具有大的冲击，主要用于小容量电动机的启动。2．1采用刀开关直接启动控制适用于冷却泵、小型台钻、砂轮机电动机的启动.图3刀开关直接启动控制线路电气控制线路的基本环节2．2三相笼型电动机单向运转控制1.电路组成见图2-1示,具有自锁和过载保护功能的单向运转控制线路。主电路由电源隔离开关QS、熔断器FU1、接触器KM的主触头、热继电器FR的发热元件、电动机M组成。控制电路由熔断器FU2、接触器KM的常开辅助触头和线圈、停止按钮SB1、起动按钮SB2、热继电器FR的常闭触头组成。2.工作过程(1)启动KM自锁触头闭合；合上QS,按下SBKM线圈得电KM主触头闭合电动机M通电启动运行。(2)停止KM自锁触头断开按下SB1KM线圈断电主电路断电,电动机M停转。KM主触头断开电气控制线路的基本环节短路保护：由熔断器FU实现。过载保护：由热继电器FR实现。欠电压、失电压保护：通过接触器KM的自锁环节实现。3三相笼型电动机降压启动控制直接启动:控制线路简单、经济、操作方便。但对容量较大的电动机，起动电流大，电网电压波动大.降压启动:启动时将电源电压适当降低，启动完毕再将电压恢复到额定值运行，以减小启动电流对电网和电动机本身的冲击。分类:定子绕组串电阻降压启动；Y-Δ换接降压启动；自耦变压器降压启动、延边三角形降压启动等。3．1定子绕组串电阻降压启动启动时，在三相定子电路串接电阻R，使加在电动机绕组上的电压降低，启动完成后将电阻R短接，电动机加额定电压正常运行.按时间原则控制:利用时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后顺序动作.线路工作过程:电气控制线路的基本环节图4定子绕组串电阻启动控制线路1．启动KM1自锁触头闭合；合上电源开关QS,按下SB2KM1线圈得电KM1主触头闭合电动机串联电阻R后启动；KM1常开触头闭合KT线圈得电KM2线圈得电电气控制线路的基本环节KM2自锁触头闭合；KM2主触头闭合（短接电阻R）电动机M全压运行；KM2常闭触头断开KM1、KT线圈断电释放。2.停止按下SB1KM2线圈断电释放M断电停止。特点:不受电动机接线形式限制，线路简单。常用于中小型机床中限制点动调整电流，如C650型车床、T68型卧式镗床、T612型卧式镗床等.3．2Y（星形）－Δ（三角形）降压启动只适用于正常工作时定子绕组作三角形联接的电动机。方法:启动时，先将定子绕组接成星形，使每相绕组电压为额定电压的，启动完成再恢复成三角形接法，使电动机在额定电压下运行。特点:启动设备成本低，方法简单，容易操作，但启动转矩只有额定转矩的1／3.电气控制线路的基本环节图5Y-Δ降压启动控制线路线路工作过程：1．启动KM1自锁触头闭合;合上QS,按下SB2→KM1线圈得电KMY线圈得电，主触头闭合电动机M星形启动;KM1主触头闭合KMY线圈断电;KT线圈得电延时KMΔ线圈得电KM1线圈仍得电M接成三角形运行。电气控制线路的基本环节2.停止按下SB1KM1、KMΔ线圈断电释放M断电停止.图5是利用时间继电器实现自动控制,图2-6是手动控制的Y－Δ降压启动线路。图6手动Y－Δ启动器结构及控制线路特点:结构简单，操作方便。不需控制电路，直接用手动方式扳动手柄，切换主电路达到降压启动的目的.电气控制线路的基本环节3．3自耦变压器降压启动依靠自耦变压器的降压作用限制电动机的启动电流。方法:自耦变压器次级与电动机相联，启动时，定子绕组得到电压是自耦变压器二次电压，启动完毕将自耦变压器切除，电动机直接接电源，全电压运行。图7定子串自耦变压器降压启动控制线路电气控制线路的基本环节线路工作过程：1．启动合上电源开关QS.KM1线圈得电KM1主触头和辅助触头闭合M定子串自耦变压器降压启动；按下SB2KT延时断开的常闭触头断开KM1线圈断电切除自耦变压器；KT线圈得电延时KT延时闭合常开触头闭合KM2线圈得电KM2主触头闭合M加全电压运行。2．停止按下SB1KT和KM2线圈断电释放M断电停止。特点:在获取同样启动转矩情况下，从电网获取电流相对电阻降压启动要小得多，对电网冲击小，功率损耗小。但自耦变压器价格高，主要用于容量较大、正常运行为星形接法的电动机启动.3．4延边三角形降压启动比较:Y—△降压启动优点多，但启动转矩太小。延边三角形降压启动兼取星形联接启动电流小、三角形联接启动转矩大的优点.电气控制线路的基本环节适用于定子绕组特别设计的电动机。定子每相绕组有三个端子，整个定子绕组共有九个出线端，其端子联接方式如图8示。图8延边三角形—三角形端子的联接方式方法:启动时，将电动机定子绕组接成延边三角形，启动结束后，再换成三角形接法.线路工作过程:电气控制线路的基本环节图9延边三角形降压启动控制线路1．启动合上电源开关QS。电气控制线路的基本环节KM线圈得电并自锁KM主触点闭合M定子绕组端子1、2、3接电源；按下SB2KMY线圈得电KMY主触点闭合M绕组端子（4-8)、（5-9）、（6-7）联接，M接成延边三角形降压启动；延时断开的常闭触点断开KMY线圈断电KT线圈得电延时KM△线圈得延时闭合的常开触点闭合电KM△主触点闭合M绕组端子（1-6）、（2-4）、（3-5）相连接成三角形，全电压运行。2．停止按下SB1KM、KM△、KT线圈断电M断电停止。特点：启动转矩大于Y—△降压启动，不需专门启动设备，线路结构简单，但电动机引出线多，制造难度大。4三相绕线转子电动机启动控制鼠笼式异步电动机在容量较大且需重载启动场合，增大启动转矩与限制启动电流矛盾突出。绕线转子电动机可在转子绕组中串接外加电阻或频敏变阻器启动，达到减小启动电流、提高转子电路功率因数和增大启动转矩的目的。电气控制线路的基本环节4．1绕线转子电动机串电阻启动控制常用按电流原则和按时间原则二种控制线路。图10按电流原则控制的绕线转子电动机串电阻启动线路方法：启动电阻接成星形，串接于三相转子电路中。启动前，电阻全部接入电路。启动过程中，电流继电器根据电动机转子电流电气控制线路的基本环节大小的变化控制电阻的逐级切除。KA1~KA3为欠电流继电器，吸合电流值相同，但释放电流不一样。KA1释放电流最大，KA2次之，KA3释放电流最小。刚启动时，电流较大，KA1~KA3同时吸合动作，全部电阻接入。随着转速升高，电流减小，KA1~KA3依次释放，分别短接电阻，直到转子串接的电阻全部短接。线路工作过程：1．启动合上电源开关QS。KM主触点闭合M转子串接全部电阻启动；按下SB2KM线圈得电并自锁中间继电器KA得电，为KM1~KM3通电作准备随着转速升高，转子电流逐渐减小KA1最先释放，其常闭触点闭合KM1线圈得电，主触点闭合短接第一级电阻R1M转速升高，转子电流又减小KA2释放，其常闭触点闭合KM2线圈得电，主触点闭合短接第二级电阻R2M转速再升高，转子电流再减小KA3最后释放，常闭触点闭合KM3线圈得电，主触点闭合短接最后一段电阻R3，M启动过程结束。4．2绕线转子电动机串接频敏变阻器启动控制转子串电阻起动：电阻逐级切除，起动电流和转矩突变，产生机械冲击，且电阻本身粗笨，体积较大，能耗大，控制线路复杂。电气控制线路的基本环节频敏变阻器启动：阻抗随电动机转速上升而自动平滑地减小，使电动机平稳启动。结构和等效电路：图11频敏变阻器的结构和等效电路由铁心和绕组二个主要部分组成。一般做成三柱式，每个柱上有一个绕组，实际是一个特殊的三相铁心电抗器，通常接成星形。Rd为绕组直流电阻，R为铁损等效电阻，L为等效电感，R、L值与转子电流频率有关。启动过程中，转子电流频率随转速变化。刚启动时，转速为零，电气控制线路的基本环节转差率s=1，转子电流频率f2与电源频率f1的关系为f2=sf1=f1，频敏变阻器的电感和电阻均为最大，转子电流受到抑制。随着转速升高，s减小，f2下降，频敏变阻器的阻抗随之减小，实现平滑的无级启动。12绕线转子电动机串接频敏变阻器启动控制线路线路工作过程：1。启动电气控制线路的基本环节合上电源开关QS。按下SB2KM1线圈得电并自锁KM1主触点闭合M转子电路串入频敏变阻器启动；KT线圈得电延时闭合的常开触点闭合KA得电并自锁KM2得电KM2主触点闭合，短接频敏变阻器；同时，KM2辅助触点断开，KT断电，起动结束。2．停止按下SB1KM1、KM2、KA线圈断电释放M断电停止。电流互感器TA：将主电路中的大电流变换成小电流进行测量。KA的常闭触点：启动时将FR加热元件短接，启动结束才将FR的加热元件接入电路，避免因起动时间较长而使热继电器FR误动作。5三相异步电动机的正反转控制用于生产机械改变运动方向。如工作台的前进、后退，电梯的上升、下降等。方法：利用两个接触器改变电动机定子绕组的电源相序。5．1电动机的正、反转控制线路工作过程：电气控制线路的基本环节图13电动机正反转控制线路合上电源开关QS。1。正转