电气控制的基本线路

1现代电器与PLC技术第2章•第一讲讲解内容：第2章电气控制线路基础2.1电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则2.2三相笼型异步电动机的基本电气控制线路•学习说明：本讲是学习电气控制设计基础。重点掌握：1.电气控制线路的设计、绘制及分析；2.电气控制线路基本环节：(1)掌握电气控制原则：时间原则、速度原则与行程原则。(2)掌握电动机保护环节。(3)掌握三相异步电动机基本控制环节：起动、正反转电气控制电路。(4)掌握电气控制电路的连锁环节。22.1电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则2.1.1概述•电气控制线路：是用导线将电动机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路。•电气控制系统图：为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来。这就是电气控制系统图。•电气控制系统图包括：电气原理图电器元件布置图电气安装接线图3•电器元件布置图：用来表明电气设备或系统中所有电气元器件的实际位置。是设备制造、安装、维护的必要资料。FU1FU2KMFRTCFU3FU4线槽50505050320360电器元件布置图2.1.2电气控制原理图的绘制原则4•电器元件布置图的绘制原则：①必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图②相同类型的电器元件布置时，应将体积较大和较重的安装在控制柜或面板的下方。③发热的元器件应该安装在控制柜或面板的上方或后方，当热继电器一般安装在接触器的下方，以方便与电动机的接触器的连接。④需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。⑤强电、弱电应分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干扰的窜入。⑥电器元件的布置应考虑安装间隙，并尽可能作到整齐美观。2.1.2电气控制原理图的绘制原则(续)5电气安装接线图：按电器元件的布置位置和实际接线，用规定的图形符号绘制的图形称为电气安装接线图。（是电气装备和电器元件安装、配线、维护和检修电器故障的依据）绘制原则：①必须遵循相关国家标准。②各电器元件的位置、文字符号必须和电气原理图中标注的一致，同一电器元件的各部件必须画在一起，各电器元件的位置必须与实际安装位置一致。QSMM8078ELSB305121U12SB2SB1HLPEXT3×0.75mm25×0.75mm23×1mm2Q13×2.5mm23×2.5mm2电气安装接线图③不在同一安装板或控制柜中的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接。④走向相同、功能相同的多根导线可以用单线或线束表示。画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。2.1.2电气控制原理图的绘制原则(续)6电气原理图：是根据电路的工作原理用规定的图形符号,采用简明、清晰、易懂的原则并采用电器元件展开形式绘制的图形称为电气原理图。特点：具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等。电气控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家标准（见书2.1.1常用电器图形符号和文字符号)。2.1.2电气控制原理图的绘制原则(续)7•电气控制原理图的组成：根据电路通过的电流大小可分为主电路：是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件（如：刀开关、热继电器、自动空气开关、接触器主触点等）所组成的线路。辅助电路：是信号的传输通道。包括：控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。•电气控制原理图的图面布置：上下排列：主电路在上，控制电路在下；左右排列：主电路在左，控制电路在右。主电路用粗线条画控制电路用细线条画2.1.2电气控制原理图的绘制原则(续)8电气原理图的绘制原则：1、电气原理图一般分主电路和辅助电路。2、电气原理图中所有的电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。3、电气原理图中的电器元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。4、在电气原理图中，当电器元件的不同部件（如接触器的线圈和触点）分散在不同的位置时，为了表明是同一电器元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类电器元件，要在其文字符号后面加数字序号来区别。5、电气原理图中所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于接触器、继电器的触点，按其线圈不通电的状态画出；控制器手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点，按未受外力作用时的状态画出。6、电器原理图中尽量减少线条和避免交叉，各个导线之间有电的联系时，对“T”形连接的接点，在导线交叉处可以画实心圆点，也可以不画；“+”字交叉，必须画实点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针旋转900，但文字符号不可以倒置。2.1.2电气原理图的绘制原则(续)9图面区域的划分、符号位置索引：2.1.2电气原理图的绘制原则(续)10符号位置索引：指出继电器或接触器的线圈位置和触点的位置。图号页次图区号2.1.2电气原理图的绘制原则(续)图号：某台设备的电器原理图不一定是一本，按照功能不同可能分为几本。每本的标号，就是图号，一般用数字表示。页次：说明电器符号在这本图号中的第几页。图区号：指前面页次中的图区号。索引代号所标位置：接触器或继电器相应线圈的索引：在接触器或继电器触点旁标上索引代号，指出它所对应的线圈的位置。继电器或接触器相应触点的索引：索引代码标在继电器或接触器的线圈下方。索引代码的格式11接触器触点的索引格式：继电器触点的索引格式：2.1.2电气原理图的绘制原则(续)122.2三相笼型电动机的基本电气控制线路2.2.1、直接起动控制线路☞直接起动：在电源容量足够大时，小容量笼型电动机可直接起动。优点：是电气设备少，线路简单。缺点：是起动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。（一）点动控制控制要求：按下启动按钮电动机启动并运行，松开按钮电动机停止运行。注意：根据控制要求，分析需要的电气器件。主电路：由刀开关QS(QB)、熔断器FU(FA)、交流接触器的主触点KM(QA)、热继电器FR(BB)和笼型电动机MA组成；控制电路：由起动按钮SB(SF)和交流接触器线圈KM(QA)组成。13图2-1点动控制线路（一）点动控制最简单的点动控制：适合小功率电动机控制起动过程：先合上刀开关QS→按下起动按钮SB→接触器线圈KM通电→接触器主触点KM闭合→电动机M通电直接起动。停机过程：松开起动按钮SB→接触器线圈KM断电→接触器主触点KM断开→电动机M停电停转。点动控制：按下按钮，电动机转动，松开按钮，电动机停转，这种控制就叫点动控制，它能实现电动机短时转动，常用于机床的对刀调整和电动葫芦等。保护环节：短路保护FU；过载保护FR；欠、失电压保护KM。（QB）（QB）（FA）（QA）（QA）（BB）（BB）（SF）14•（二）长动（连续）控制•长动控制：在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。•控制要求：按下启动按钮，电动机启动并运行，当松开按钮后，电动机仍连续运行。•根据控制要求，分析需要的电气器件。•主电路：由刀开关QS（QB）、熔断器FU（FA）、接触器的主触点KM（QA）、热继电器发热元件FR（BB）、电动机M组成；•控制电路：由停止按钮SB2（SF1）、起动按钮SB1（SF2）、接触器的常开辅助触点和线圈KM（QA）、热继电器的常闭触点FR（BB）组成。15起动过程：合上刀开关QS→按下起动按钮SB2→接触器线圈KM通电→接触器主触点KM闭合和常开辅助触点闭合→电动机M接通电源运转；松开起动按钮SB2，利用接通的接触器常开辅助触点KM自锁、电动机M连续运转。自锁概念：这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。（二）长动（连续）控制长动控制：适合长时间连续转动电动机控制停机过程：按下停止按钮SB1→接触器线圈KM断电→接触器主触点KM和辅助常开触点KM断开→电动机M断电停转。保护环节：短路保护FU；过载保护FR；欠、失电压保护KM。图2-2长动控制线路（QB）（FA1）（QA）（BB）（QA）（BB）（QA）（SF2）（SF1）（FA2）16工作原理（演示）本控制线路具有如下三点优点：1）防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。2）防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故。3）避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。（QB）（FA1）（QA）（BB）（SF1）（QA）（BB）（QB）（FA1）（FA2）（SF1）（SF2）（QA）（BB）（QA）（BB）17开关切换点动控制：SA（SF）断开FU1KMM3～FRQSL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路（三）点动和长动混合控制连续控制：SA（SF）闭合图2-4采用选择开关控制的点动和长动控制线路1）采用选择开关SA（SF）实现点动和长动控制。（QB）（FA1）（FA2）（SF1）（BB）（QA）（BB）（BB）（SF2）（QA）（SF）（QA）18按钮切换工作原理：连续控制：按下按钮SB1点动控制：按下按钮SB3FU1KMM3～FRQSL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路（三）点动和长动混合控制图2-6点动长动混合控制电路2）采用复合按钮SB3实现控制。（QB）（FA1）（QA）（BB）（FA2）（SF1）（BB）（SF2）（QA）（QA）（SF3）19中间继电器KA(KF)控制工作原理：连续控制：按下按钮SB3点动控制：按下按钮SB2（三）点动和长动混合控制图2-7点动长动混合控制电路3）采用中间继电器KA(KF)实现控制20以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行思考KMSB1KMSB2FRSB21•概述：在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。•实现：对于三相异步电动机来说，可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。2.2.2正反转（可逆旋转）控制线路电路形式:电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向按钮、接触器控制位置控制22按钮、接触器控制正反转控制电路（续）主电路：KM2FU1KM1M3～FRQL1L3L2主电路控制电路：控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2正转按钮反转按钮工作原理：基本控制电路缺点：图2-8电动机正反转控制电路23控制电路：工作原理：电气互锁—接触器互锁控制互锁电气互锁机械互锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1接触器互锁新名词：电气互锁：将一个接触器的常闭触点串到另一个接触器的线圈电路中，则任一个接触器线圈先带电后，即使按下相反的按钮，另一接触器也无法得电按钮、接触器控制正反转控制电路（续）优点：工作安全可靠缺点：操作不便图2-9电动机正反转控制电路24按钮、接触器控制正反转控制电路（续）控制电路：工作原理：优点：机械互锁---按钮互锁控制操作方便控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2缺点：易产生故障联锁电气互锁机械互锁新名词：机械互锁图2-10电动机正反转控制电路25按钮、接触器控制正反转控制电路（续）控制电路：工作原理：优点：接触器、按钮双重互锁控制安全可靠，操作方便FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2KM2KM1控制电路图图2-11电动机正反转控制电路26正反转（电气机械互锁控制)演示27a）b）c）作业：分析下列a、b、c控制工作过程？解：图a、b、c是电动机正、反转控制线路a)无互锁控制电路b)具有电气互锁的控制电路c)具有复合互锁的控制电路（完美）28•概述：有些机械和生产设备,常常要求在两地或两地以上的地点进行操作。•实现：用多组按钮对电动机的启动或停止进行控制。2.2.3多点控制线路电路形式:多点地控制原则：启动按钮并联，停止按钮串联