第2章__基本电气控制线路

第2章基本电气控制线路基本控制环节控制线路无论是简单的还是复杂的，一般是由一些基本控制环节组成。掌握基本电气控制线路，对生产机械整个电气控制线路的工作原理分析及维修有着重要的意义。要求熟练掌握。启动、停止正反转制动顺序控制行程控制多点控制2.1电气控制线路的绘图原则及标准电气控制线路：是由各种有触点电器，如继电器、接触器、行程开关、按钮等组成的具有一定功能的控制电路。电气控制系统图：为了表示电气控制线路的组成、工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表示，这种图就是电气控制系统图。电气原理图电器布置图电气安装接线图2.1.1图形符号、文字符号及接线端子标记1）图形符号、文字符号电气控制系统图中，各种电气元件的图形符号和文字符号必须符合统一的国家标准：GB4728-84“电气图用图形符号”GB6988-87“电气制图”GB7159-87“电气技术中的文字符号制订通则”表2.1新旧电气符号对照表（注重新符号的掌握）2）接线端子标记GB4026-83“电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则”2.1.2电气原理图电气原理图是根据控制线路图工作原理绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析线路工作原理的特性。在电气原理图中只包括所有电气元件的导电部件和接线端点之间的相互关系，不按各电气元件的实际布置位置和实际接线情况来绘制，也不反映电气元件的大小。1）绘制电气原理图的基本规则（1）原理图一般分主电路和辅助电路两部分画出。主电路用粗实线表示，画在左边（或上部）；辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）。主电路指从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。一般由电源开关QS、熔断器FU、热继电器FR的热元件、接触器KM主触点和电动机组成。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器的线圈和触点、接触器的线圈和辅助触点、按钮、照明灯、控制变压器等电气元件组成。（2）各电气元件不画实际的外形图。属于同一电器的线圈和触点，都采用同一文字符号表示。对同类型的电器，在文字符号后加注阿拉伯数字序号来区分。（3）各电气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，同一电器元件的各部件根据需要可不画在一起，但文字符号要相同。（4）所有电器的触点状态，都按没有通电和没有外力作用时的初始开、关状态画出。（5）各电气元件一般按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置。（6）有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示，无直接电联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。2）图面区域的划分电气原理图上方（或下方）的1、2、3、…数字为图区编号；图区编号下方（或上方）的“电源开关及保护……”等字样，表明对应区域元件或电路的功能。3）符号位置的索引电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系应用附图表示，注明索引代号，未使用的触点用“×”表明。4）技术数据的标注电气元件的技术数据，除在电气元件明细表中标明外，也可用小号字体注在其图形符号的旁边。2.1.3电气元件布置图电气元件布置图主要用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，为机械电气控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。各电气元件的安装位置是由机床的结构和工作要求决定的。如电功机要和被拖动的机械部件在一起；行程开关应放在要取得信号的地方；操作元件要放在操纵箱等操作方便的地方；一般电气元件应放在控制柜内。机床电气元件布置图主要由机床电气设备布置图、控制柜及控制板电气设备布置图、操作台及悬挂操纵箱电气设备布置图等组成。2.1.4电气安装接线图为了进行装置、设备或成套装置的布线或布缆，必须提供其中各个项目（包括元件、器件、组件、设备等）之间电气连接的详细信息，包括连接关系、线缆种类和敷设路线等。用电气图的方式表达的图称为安装接线图。安装接线图是检查电路和维修电路不可缺少的技术文件。根据表达对象和用途不同，接线图有单元接线图、互连接线图和端子接线图等。（GB6988.5-86）2.2交流电动机的基本控制线路交流电动机主要指交流笼型异步电动机和交流绕线式异步电动机。笼型异步电动机的数量占电力拖动设备总台数的85％左右。基本控制线路有：启动控制正反转控制降压启动控制制动控制2.2.1三相笼型异步电动机的启动控制线路直接启动直接启动是一种简单、可靠、经济的启动方法。一般容量小于10kW的电动机常采用直接启动。降压启动当电动机容量较大（大于10kW），启动时产生较大的启动电流，会引起电网电压下降，因此必须采取降压启动的方法，限制启动电流。1）单向直接启动控制线路（1）开关控制线路（2）接触器控制线路线路原理分析启动控制：合上QS→按下SB2→KM线圈得电并自锁→主KM闭合→电动机M启动自保电路（自锁电路）：依靠接触器自身辅助触点保持线圈通电的电路。停止控制：按下SB1→KM线圈断电→KM主触点断开→电动机M失电停转。线路的保护设置短路保护过载保护欠压保护失压保护2）电动机的点动控制线路点动——无自锁触点长动——有自锁触点自锁——电器元件利用自身的触点使其线圈保持通电状态的环节。2.2.2异步电动机的正反转控制线路正反转→可改变运动方向。应用：机床主轴的正、反转；工作台的前后运动；起重机的升降运动；电梯的上下运动等。电动机原理：改变电动机定子绕组的电源相序，就可实现电动机方向的改变。控制线路：利用两个接触器来改变电源相序，从而实现电动机的正反转控制。联锁（或互锁）：电器元件之间利用对方的常闭触点来使得二者不可以同时得电的相互制约关系，称为联锁（或互锁）。1）电动机“正—停—反”控制线路控制线路分析及说明（主电路、控制电路b）2）电动机“正—反—停”控制线路控制线路分析及说明（控制电路c、复合按钮）几个概念：电气互锁：由接触器常闭触点实现的互锁称为“电气互锁”。如图2.7(b)。机械互锁：由复合按钮常闭触点实现的互锁称为“机械互锁”。如图2.7(c)。双重互锁：既有“电气互锁”，又有“机械互锁”，称为“双重互锁”。如图2.7(c)。利用复合按钮可以实现正、反转的任意切换，但必须由手动来完成，对于很多场合不满足控制要求，如：磨床工作台的换向、牛头刨床的前后运动等，需要自动来完成正、反转的切换——行程开关。3）具有自动往返的正反转控制线路控制线路分析及说明（行程开关）图2.8控制线路工作原理分析：行程控制原则：用行程开关来控制运动部件的行程位置的方法。2.2.3其他控制线路1）顺序控制线路多电机拖动中需要按一定顺序启动时，要采用顺序启动控制线路，保证工作的合理性和安全性。2）多地控制线路多地控制：能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式称为电动机的多地控制。适用于较大型的设备，多点启动，多点停止，效率高、安全性好。作业P85：2.6、2.82.3交流异步电动机的降压启动控制线路2.3.1笼型异步电动机的降压启动降压启动的必要性：容量大的电动机启动时启动电流大，电网电压下降，电机寿命短，必须降压启动。降压启动：降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运行。电压低→电流小→限制启动电流；降压启动→启动转矩大大降低→轻、空载降压启动常用办法定子绕组串接电阻降压启动Y/△降压启动自耦变压器降压启动延边三角形降压启动1）定子绕组串接电阻降压启动控制线路这种启动方法不受电动机接线型式的限制。2）Y/△降压启动控制线路适用于正常运行为△接法的电动机。启动时Y型→延时→△型正常运转。3）自耦变压器降压启动控制线路自耦变压器降压→限制启动电流→切除自耦变压器→全压运行启动转矩比前二者大。4）延边三角形降压启动控制线路延边三角形降压启动是一种既不增加专用启动设备，又可提高启动转矩的降压启动方法。该方法适用于定子绕组特别设计的电动机，该电动机拥有九个端头，每相绕组有三个出线即U（U1、U2、U3）V（V1、V2、V3）、W(W1、W2、W3)，其中U3V3W3为绕组的中间抽头。2.3.2三相绕线式异步电动机的启动控制线路1）转子绕组串电阻启动控制线路串接于三相转子回路中的电阻，一般都连接成星形。在启动前，启动电阻全部接入电路中；在启动过程中，启动电阻被逐级地短接切除；正常运行时所有外接启动电阻全部切除。三相电阻平衡切除法、三相电阻不平衡切除法(1)时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路(2)电流原则控制绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路2）转子绕组串接频敏变阻器启动控制线路（不要求）2.4交流异步电动机的制动控制线路惯性→采取制动措施。制动：所谓制动就是指使电动机脱离正常工作电源后迅速停转的措施。机械制动：是利用机械装置使电动机迅速停转。电磁抱闸电气制动：是在电动机上产生一个与原转子转动方向相反的制动转距，迫使电动机迅速停转。反接制动、能耗制动、电容制动、双流制动、发电制动等。2.4.1反接制动控制线路反接制动：是改变异步电动机定子绕组中三相电源的相序，产生一个与转子惯性转动方向相反的反向启动转矩，进行制动。反接制动电阻：制动时冲击电流大，为减小冲击电流，需要在电动机主电路个串接一定的电阻以限制反接制动电流，这个电阻称为反接制动电阻。反接制动过程：切除正向电源→同时接入反向电源，串接反接制动电阻→当速度下降到接近零时，切断反向电源，以免反向启动。速度继电器（反接制动继电器）：转子与电动机同轴相联——测速装置。1）单向反接制动控制线路2）可逆运行反接制动控制线路正向启动时反接制动电器元件作用：电阻R、热继电器FR、接触器KM3反接制动的优点：制动力强，制动迅速。反接制动的缺点：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动部件，制动能量消耗大，不宜频繁制动。应用场合：反接制动一般适用于制动要求迅速，系统惯性大，不经常启动与制动的场合。如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动。2.4.2能耗制动控制线路能耗制动原理：能耗制动是在三相异步电动机脱离三相交流电源后，迅速给定子绕阻通入直流电流，产生恒定磁场，利用转子感应电流与恒定磁场的相互作用达到制动的目的。能耗制动：此制动方法是将电动机旋转的动能转变为电能，消耗在制动电阻上，故称为能耗制动。能耗制动过程：切除三相电源→同时接入直流电源→速度较低时切除直流电源。能耗制动的控制既可以按时间原则，由时间继电器来控制；也可以按速度原则，由速度继电器进行控制。1）单向运行能耗制动控制线路图2.23（b），时间原则——KMl为单向运行接触器；KM2为能耗制动接触器；KT为时间继电器；TC为整流变压器；VC为桥式整流电路，R为能耗制动电阻。图2.23（c），速度原则控制的单向运行制动能耗制动控制线路。——速度继电器的应用。适用场合：P81时间原则：负载转速比较稳定的生产设备。速度原则：负载转速经常因生产加工需要变化的生产机械。2）可逆运行能耗制动控制线路P82：控制线路工作原理分析3）无变压器单管能耗制动控制线路（不要求）2.4.3其他制动控制线路（自学内容）作业P85：2.12、2.15、2.16