现代电气控制第二章 基本电气控制线路及其逻辑表示

第二章基本电气控制线路及其逻辑表示主讲教师：郑海春西华大学电气与电子信息学院2.1电气控制线路的绘制及国标由低压控制电器所组成的控制线路叫做电气控制线路。电气控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成一、电气控制系统图主要分为电气原理图：根据电气设备的工作原理绘制而成，有便于研究和分析电路的工作原理等优点；电气元器件布置图：电器元件布置图主要是用来详细表明电气原理图中所有电器元件的实际安装位置，为生产机械电气设备的制造、安装提供必要的资料。电气安装接线图：按照电器实际位置和实际接线线路，用规定的符号画出来的，以便于实际接线安装为目的。本课程主要涉及绘制电气原理图，应按国家标准：《GB4728—85》（图形符号）、《GB7159—87》（文字符号）、《GB6988—86》（画法）二、电气控制原理图的绘制原则1、原理图采用电气元件展开的形式绘制，它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。2、电气原理图一般包含主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。绘制时，应分开绘制。3、所有电器触点，都按无激励（“常态”）状态画出。4、无论主电路还是辅助电路，各元件一般应按动作顺序从上倒下、从左到右依次排列。5、同一电气元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用同一文字符号标明。电源电路用水平线绘制其余垂直绘制三、图面区域的划分和符号位置的索引：图区功能划分主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等图区编号（也可设置在图样的上方）某机床电气原理图某机床电气元器件布置图某机床电气安装接线图2.2基本电气控制方法一、起保停电路：1、起动、运行、停止的自动控制；2、短路保护、过载保护、零压保护；3、自锁电路。系统基本环节：按钮发布命令信号接触器进行控制；热继电器测量控制二多地点控制在较大型的设备上，为了操作方便，常要求能在多个地点对电动机进行控制。按不同要求可设计成不同的多地点控制线路。P29页图2.3所示。三、长动与点动控制四异步电动机的正、反转电路五顺序起动控制2.3异步电机的基本电气控制电路一、异步电动机的起动控制电路1、直接起动全压直接起动的起动电流为电动机额定电流的4~7倍，若电动机额定功率过大，起动电流会非常大。电网电压会降低很多，影响其他设备正常工作。（是否应用取决于起动频率和电网容量）对不经常起动的异步电动机，其容量不超过电网变压器容量的30%；对于频繁起动的异步电动机，其容量不超过电网变压器容量的20%时可以直接起动；特点：控制最简单、经济的起动方法。相电流公式（1）相电流公式（2）因相电流正比于相电压结合（1）、（2）：即：所以：星形接法起动电流是原来三角形接法的1／3。因为异步电动机的转矩与加在定子绕组上的电压的平方成正比，所以起动转矩将为原来三角形接法的1/3，转矩特性差，适用于空载或轻载状态下起动，且只能用于正常运转时定子绕组接成三角形的鼠笼电动机。f:电动机定子电源频率s:电动机的转差率p:电动机定子磁极对数KM2总结：控制原则？？？按时间控制原则2）自耦变压器起动特点：复杂，价高。起动转矩小，轻载或空载起动。3）定子绕组串电阻（电抗）启动控制特点：在电动机起动时，把电阻串接在电动机定子绕组与电源之间，通过电阻的分压作用，来降低定子绕组上的起动电压，起动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，可以减小起动电流。由于电阻上有较大热能损耗，为了降低能耗可采用电抗器代替电阻。但电抗器体积大，成本高。二、制动电路目的：使停车时精确定位、尽可能缩短停车时间或者为了工作安全。分类：机械制动（用电磁铁操纵机械进行制动）；电气制动（用电气的方法产生反向力矩）。1、反接制动控制线路控制：当反接制动到转子转速接近于零时，必须及时切除电源，以防止反向再起动。特点：制动电流和力矩大，迅速，但对设备冲击大，适用于10KW以下的小容量电动机，而且不频繁起、制动、对停车位置无准确要求的场合。可在电动机定子电路中串接一定的电阻（反接制动电阻）来限制反接制动电流。电动机单向运转的反接制动控制电路电动机双向运转的反接制动控制电路正向反向2、能耗制动控制线路原理：电机切除交流电源，这时转子仍沿原方向惯性运转。随后在定子绕组任意两相中接入直流电源，使定子中产生一个恒定的静止磁场，转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感应电流，又因受到静止磁场力的作用，产生与电动机转向相反的电磁转矩，从而使电动机受制动迅速停车。由于这种方法是在定子绕组中通入直流电以消耗转子惯性运转的动能来制动的，所以叫能耗制动。控制：当转子转速为零时，应切除直流电源。特点：制动缓和、平稳、准确、能耗小，但制动能力较弱，低速时制动不十分迅速，需直流电源装置复杂。能耗制动作用的强弱与接入直流电流的大小及电动机转速有关，转速越高，电流越大，则制动越强，一般取直流电流为电动机空载电流的3~4倍，电流过大将使定子绕组过热。应用：适用于电动机容量较大，要求制动平稳、准确和起、制动频繁的场合。RP3、电磁抱闸制动原始状态：拉力弹簧（通电制动）：制动闸平时一直处于“松开”状态（如机床）；压力弹簧（断电制动）：制动闸平时一直处于“抱住”状态（如电梯）。特点：体积较大，简单。通电制动电磁抱闸：断电制动电磁抱闸：三、双速异步电动机调速控制电路转速表达式：其中——n:转子转速n0:同步转速（旋转磁场的转速）)1(60)1(0spfsnn调速方法：改变电源频率f（变频调速）改变转差率s（变转差率调速）改变磁极对数p（变极调速）改变电动机的磁极对数，通常由改变电动机定子绕组接线方式来实现，且只适用于笼型异步电动机。凡磁极对数可改变的电动机称为多速电动机，常见的多速电动机有双速、三速、四速等几种类型，属于有级调速。三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极，每个电机每相含有的磁极个数就是极数。例：电机的铭牌Y180M2-4Y:异步电动机4:磁极数这台电机的极对数是2△/YY接法，恒功率调速，是调速时的输出功率能力不变，输出转矩能力随转速升高而减小。U1、V1、W1接电源，U2、V2、W2悬空→Y低速U2、V2、W2接电源，U1、V1、W1短接→YY高速Y/YY接法，恒转矩调速双速异步电动机按钮控制调速电气原理图：SB1、KM1：控制电动机△低速SB2、KM2、KM3：控制电动机YY高速P40页：低高速自动转换的控制电路四、位置控制电路往复运动电路应注意的问题？？？作业：P452.52.62.72.82.10