电气控制基本电路

电气控制基本电路•2.0电气控制系统图的基本知识–2.0.1电气图的基本知识–2.0.2图纸规范•2.2三相交流异步电动机基本控制电路–2.2.1鼠笼型电动机直接起动控制电路–2.2.2鼠笼型电动机降压起动控制电路–2.2.3绕线型异步电动机起动控制电路–2.2.4异步电动机的制动控制电路–2.2.5异步电动机的调速控制电路1电气图：用电气图形符号绘制的工程图，是电气工程领域中提供信息的最主要方式，提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。电气图的命名：根据其所表达信息的类型和表达方式确定，包括系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。电气控制系统图：根据国家电气制图标准规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。电气控制系统图内容及类型：电路图（电气原理图）电气接线图电器元件布置图2.0.1电气图的基本知识2电气图形符号：符号要素限定符号一般符号非电操作动作符号电气文字符号：基本文字符号●表示电气设备、装置和元器件的类型、特性等。辅助文字符号●表示电气设备、装置和元器件的功能、状态和特征等。图形符号组合示例3部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号一般三极电源开关低压断路器常开触点常闭触点复合触点限位开关QKQFSQ熔断器常开常闭复合按钮FUSB线圈主触点常开辅助触点常闭辅助触点接触器KM线圈常开延时闭合触点常闭延时打开触点常开延时打开触点常闭延时闭合触点时间继电器KT4电气原理图：根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的电气图。方法：不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上。作用：用于分析研究系统的组成和工作原理，为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。特点：结构简单，层次分明。主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。控制电路：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。信号指示电路保护电路主电路用粗实线，控制电路和辅助的信号指示及保护电路用细实线。5水平布置：电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈）画在电路的最右端。垂直布置：电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端。电器元件不画出实际的外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注。多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。电器元件的可动部分以非激励或不工作的状态和位置的形式表示：●继电器和接触器的线圈在非激励状态；●断路器和隔离开关在断开位置；●零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置；●机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态；●保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况加以说明。元器件的数据和型号，用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。6电器元件布置图：表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。电气控制柜与操作台（箱）内部布置图电气控制柜与操作台（箱）面板布置图控制柜与操作台（箱）外形轮廓用细实线绘出电器元件及设备，用粗实线绘出外形轮廓，标明实际的安装位置电器元件及设备代号与有关电路图和设备清单上所用的代号一致电气接线图：表示电气设备或装置连接关系的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。根据电气原理图和电器元件布置图编制与电气原理图和电器元件布置图配合使用表示出电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况7图幅尺寸(mm)图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节；整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理；CAD绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。幅面A0A1A2A3A4长1189841594420297宽841594420297210幅面A3×3A3×4A4×3A4×4A4×5长89111896308411051宽4204202972972972.0.1图纸规范8图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。需要装订的图纸的图框线A0、A1、A2：a＝25mm，c＝10mm其它：a＝25mm，c＝5mm不需要装订的图纸的图框线A0、A1：e＝20mm其它：e＝15mm9图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在图上的位置，便于直观反映绘图的范围及确定相互之间的关系。分区数一般为偶数，每一分区的长度为25~75mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同；分区的编号，水平方向用阿拉伯数字，垂直方向用大写英文字母。编号从图纸的左上角开始，分区代号用行与列两个编号组合而成。10标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等。标题栏格式式样11图线：线型：粗实线、细实线、虚线、点划线、双点划线、加粗实线、较细实线、波浪线、双折线等。线宽：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。常用图线上加限定符号或文字符号可表示用途，形成新的图线符号。同一套图纸绘制时，应事先确定2~3种线宽及平行线距，平行线距不小于粗线宽的两倍，且不小于0.7mm。12字体：汉字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。汉字推荐用长仿宋简化汉字字体、斜体（右倾与水平线成75°角）等。字母、数字用直体。字体大小视幅面大小而定。字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。字宽为字高的2/3。汉字字粗为字高的1/5，数字及字母的字粗为字高的1/10。尺寸标记：设备制造加工和工程施工的重要依据，包括尺寸线、尺寸界限、尺寸起止点（实心箭头或45°斜短划线构成）及尺寸数字。比例：所绘图形与实物大小的比值。设备布置图、平面图、结构详图按比例绘制。电气图多不按比例画出。比例号：前面的数字通常为1，后面的数字为实物尺寸与图形尺寸的比例倍数。平面图常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等13注释：图示不够清楚时的补充解释。两种方式：直接放在说明对象附近；加标记，注释放在图面的适当位置。详图：表示装置中的部分结构、做法、安装措施的单独局部放大图，被放大部分加以索引标志，置于被放大部分的原图上。技术数据：元器件、设备等的技术参数。三种形式：标注在图形侧；标注在图形内；加序号以表格的形式列出。142.2三相交流异步电动机基本控制电路•2.2.1鼠笼型电动机直接起动控制电路15三相鼠笼型异步电动机的起动有两种方式：直接起动(即全压起动10KW以下)和降压起动。UVWML1L2L3KM1QSFUFRUVWML1L2L3KM1QFFRKMSB1SB2KMFRFU1FU1主电路之1主电路之2控制电路1.单向直接起动控制电路(1)电路的控制原理(2)电路的保护环节①短路保护：②过载保护：③失压与欠压保护图2-8单向直接起动控制电路另一种画法162.多地点起动停止控制•图2-9(a)为2个地点控制一台电动机的控制电路，每个地点各设一个起动按钮和一个停止按钮。由图可知，这是一个停止优先电路，各停止按钮为串联连接，各起动按钮为并联连接。•图2-9(b)为另一种多地点控制电路，其特点是各控制点之间的连接导线根数较少，但各控制点之间不存在停止优先的特点。17KMSB1SB2KMFRSB4SB3KMSB1SB2KMFRSB4SB3SB6SB5(a)(b)图2-9多地点起动停止控制电路3.点动控制•具有自锁接点的控制电路，称作连续动作控制，简称连动控制。•进行短时的操作调整控制，称为点动控制。18KMKAKASB1SB2SB3FRKAKMKMSB1SB2SB3FRSAKMKMSB1SB2FR(a)(b)(c)图2-10点动控制接点竞争•在开关电路中，一个开关原变量由0变为1或由1变为0时，其反变量则由1变为0或由0变为1有一个过渡过程。过渡过程的快慢将对时序电路的影响称为接点竞争。191234512345SB3SB3SB3SB3KM12345SB3SB3KMΔt1Δt2Δt3Δt4Δt1Δt2Δt3Δt4图2-11按钮的动作过程对时序电路的影响4.互锁控制•常用的互锁有输入互锁和输出互锁。互锁主要用于控制电路中有二路或多路输出时保证只有其中一路输出。20KM2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB1SB2KM2KM1(a)输入互锁(b)输出互锁(c)输入、输出互锁SB1SB2图2-12常用的互锁形式5.正反转直接起动控制电路21图2-13正反转控制电路UVWML1L2L3KM1KM2QSFUFRKM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3FRKM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3SB2SB3FRKM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3SB2SB3FRKM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1FRKM2SA(b)停止-反转控制电路1(e)开关选择正反转控制电路(c)停止-反转控制电路2(d)直接反转控制电路(a)主电路正反转自动循环控制电路:行程开关（ST1、ST3）（ST2、ST4）自动控制电机正反转22正反转自动循环控制电路工作过程：按下正向起动按钮SB2，接触器KM1得电动作并自锁，电动机正转使工作台前进。运行到ST2位置，撞块压下ST2，ST2动断触点使KM1断电，ST2的动合触点使KM2得电动作并自锁，电动机反转使工作台后退。工作台运动到右端点撞块压下ST1时，KM2断电，KM1又得电动作，电动机又正转使工作台前进，这样一直循环。SB1为停止按钮。SB2与SB3为不同方向的复合起动按钮，改变工作台方向时，不按停止按钮可直接操作。限位开关ST3、ST4限位保护作用：ST3与ST4安装在极限位置，由于某种故障，工作台到达ST1（或ST2）位置，未能切断KM1（或KM2），工作台将继续移动到极限位置，压下ST3（或ST4），此时最终把控制回路断开，使电动机停止，避免工作台由于越出允许位置所导致的事故。行程控制：用行程开关按照机械运动部件的位置或位置的变化所进行的控制，称作按行程原则的自动控制。23互锁接点的另外两种作用•一是减少或消除主触点在正反转互换时产生的电弧对触点的损坏。•二是可以防止主触点因电弧而熔焊在一起时再反向起动时正反转主触点同时闭合而造成短路。246.多路输出互锁控制SB2KM1SB3KM3SB1KM2KM3KM1KM2SB4KM2KM3KM3KM1KM2KM1(a)三互锁电路SB2KM1SB3SB1KM2KM1KM2SB4KM2KM3KM3KM1KM2KM3(b)变形的三互锁电路25图2-14三路输出互锁控制电路2.2.2鼠笼型电动机降压起动控制电路•三相鼠笼型异步电动机能否直接起动主要取决于电源变压器的容量和电动机的容量。•当鼠笼型电动机不满足直接起动条件时应采用降压起动控制。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，减少对线路电压的影响，起动后再将电压恢复到额定电压。•常用的降压起动控制电路有：•定子串电阻(或电抗)、•星形—三角形换接、•自耦变压器、•延边三角形起动。261.定子串电阻减压起动控制电路UVWL1L2L3KM1KM2FUQSFRMKM2FRKM1KM2KM1KTSB1SB2KTFRKM1KM2KM1K