电气控制电路基本环节.ppt

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1、电气控制电路基本环电气控制电路基本环节节教学目的教学目的v1.熟悉电气控制系统图的组成熟悉电气控制系统图的组成v2.掌握电气控制电路的基本控制规律掌握电气控制电路的基本控制规律v3.掌握三相异步电动机的起动、制动、掌握三相异步电动机的起动、制动、调速方法和典型控制电路调速方法和典型控制电路v4.掌握直流电动机的起动、制动、调速掌握直流电动机的起动、制动、调速方法和典型控制电路方法和典型控制电路v5.掌握电气控制系统常用的保护环节掌握电气控制系统常用的保护环节重点与难点重点与难点v（一）重点：（一）重点：v1.电气控制电路基本控制规律电气控制电路基本控制规律v2.电动机的起动、制动、调速方法和典

2、电动机的起动、制动、调速方法和典型控制电路型控制电路v3.电气控制系统常用的保护环节电气控制系统常用的保护环节v（二）难点：（二）难点：v电动机的调速控制电动机的调速控制思思 考考 题题v1.电气系统图包括哪几个部分？电气系统图包括哪几个部分？v2.电气控制系统的基本规律有哪些？电气控制系统的基本规律有哪些？v3.试说出两种电动机的起动和制动方法。试说出两种电动机的起动和制动方法。v4.电动机的调速方法有那些？电动机的调速方法有那些？v5.什么是直流电动机的什么是直流电动机的“飞车飞车”现象？现象？v6.电气控制系统常用的保护环节有那些？分电气控制系统常用的保护环节有那些？分别是如何实现的？别

3、是如何实现的？第一节第一节 电气控制系统图电气控制系统图v定义：定义：25v常用电气系统图：电路图（电气原常用电气系统图：电路图（电气原理图）、电器布置图、安装接线图理图）、电器布置图、安装接线图v一、电气图常用的图形符号、文字一、电气图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记：必须采用相符号和接线端子标记：必须采用相应国家标准应国家标准P25二、电气原理图二、电气原理图v定义：定义：用来表示电路中各电气元件中导电部用来表示电路中各电气元件中导电部件的连接关系和工作原理的图。见图件的连接关系和工作原理的图。见图2-1v（一）绘制电气原理图的原则：（一）绘制电气原理图的原则：主：粗实线辅：细实线见

4、见P25v（二）电气原理图图面区域的划分二）电气原理图图面区域的划分v（三）继电器、接触器触头位置的索引三）继电器、接触器触头位置的索引v（四）电气图中技术数据的标注（四）电气图中技术数据的标注三、电器布置图三、电器布置图v电器元件的布置图见图电器元件的布置图见图2-2电气设备安装图用来表示各种电器在生产设备和电器控制柜电气设备安装图用来表示各种电器在生产设备和电器控制柜中的实际安装位置。中的实际安装位置。1.主要有控制柜、控制板、操纵台等电气设备具体布置图。主要有控制柜、控制板、操纵台等电气设备具体布置图。图中同一电气元件的各部件（如触点与线圈）必须画在图中同一电气元件的各部件（如触点与线圈

5、）必须画在一起。一起。2.各电气元件的位置，应与实际安装位置一致。安装位置各电气元件的位置，应与实际安装位置一致。安装位置是由生产设备的结构和工作要求决定的，如电动机要和是由生产设备的结构和工作要求决定的，如电动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，操作元件放在便于操作的地方，一般电气元件的地方，操作元件放在便于操作的地方，一般电气元件应放在控制柜内。应放在控制柜内。3.电气设备安装图是电气设备安装和维修时的必备资料。电气设备安装图是电气设备安装和维修时的必备资料。在绘制时均用粗实线画出简单轮廓，留出线槽和备用面在绘制时均

6、用粗实线画出简单轮廓，留出线槽和备用面积。积。四、安装接线图四、安装接线图v接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。v电气接线图的绘制原则：电气接线图的绘制原则：（1）同一电气元件的各个部件应画在一起。）同一电气元件的各个部件应画在一起。（2）不在同一控制柜或配电屏上的电气元件的电气连接必）不在同一控制柜或配电屏上的电气元件的电气连接必须通过端子板进行，端子板的编号应与原理图一致，并须通过端子板进行，端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。按原理图的接线进行连接。（3）图中文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须）图中文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电

7、气原理图一致。与电气原理图一致。（4）走向相同的多根导线可用单线表示。画连接导线时，）走向相同的多根导线可用单线表示。画连接导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。v电气安装接线图举例见图电气安装接线图举例见图2-3第二节第二节 电气控制电路基本控制规律电气控制电路基本控制规律v自锁与互锁控制自锁与互锁控制v点动与连续运转控制点动与连续运转控制v多地联锁控制多地联锁控制v顺序控制顺序控制v自动循环控制自动循环控制一、自锁与互锁控制一、自锁与互锁控制v自锁：依靠接触器自身辅助触头而自锁：依靠接触器自身辅助触头而保持接触器线圈通电的现象保持接

8、触器线圈通电的现象v互锁：利用正反转接触器常闭辅助互锁：利用正反转接触器常闭辅助触头作为相互制约的控制关系触头作为相互制约的控制关系自锁电路自锁电路v为什么用自锁？为什么用自锁？v工作过程：合上工作过程：合上Q，按下，按下SB2，KM线圈吸合，线圈吸合，KM 主触点闭合，主触点闭合，电动机运转。电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。辅助常开触点闭合，自锁。v按下按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。断开，电动机停止。v见图见图2-4v自锁另一作用：实现欠压和失压保护自锁另一作用：实现欠压和失压保护v见图见图2-5互锁电路互锁电路v图图2-6vB

9、)电气互锁电气互锁vC)机械互锁机械互锁vD)为何要互锁？为何要互锁？常见故障及处理方法常见故障及处理方法v按下启动按钮，接触器不工作：按下启动按钮，接触器不工作：检查检查熔断器是否熔断，检查热继电器是否熔断器是否熔断，检查热继电器是否动作，检查电源电压是否正常，检查动作，检查电源电压是否正常，检查按钮触点是否接触不良，检查接触器按钮触点是否接触不良，检查接触器线圈是否损坏线圈是否损坏二、点动与连续运转的控制二、点动与连续运转的控制 见图见图2-7v不能自锁：不能自锁：检查启动按钮是否有损坏，检查启动按钮是否有损坏，检查接触器常开辅助触点是否未闭合或检查接触器常开辅助触点是否未闭合或被卡住（触

10、点损坏）被卡住（触点损坏）v不能互锁：不能互锁：检查启动按钮是否有损坏，检查启动按钮是否有损坏，检查接触器常闭辅助触点是否未断开或检查接触器常闭辅助触点是否未断开或被卡住（触点粘连）被卡住（触点粘连）小小 结结v1、电气控制系统图的组成：、电气控制系统图的组成：原理图、原理图、元件布置图、安装接线图元件布置图、安装接线图v2、电气控制基本控制规律：、电气控制基本控制规律：v1）自锁与互锁的控制）自锁与互锁的控制v2）点动与连续运转控制）点动与连续运转控制习习 题题vP53：v2-1、2-2、2-3、2-5、2-6三、多地联锁控制三、多地联锁控制v见图见图2-8v当需要多处控制同一设备时使用当需

11、要多处控制同一设备时使用四、顺序控制四、顺序控制v当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。v当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。止按钮两端。v见图见图2-9、图、图2-10 五、自动往复循环控制五、自动往复循环控制v见图见图2-11第三节第三节 三相异步电动机的起动控制三相异步电动机的起动控制v10KW以下的三相异

12、步电动机，通常采用以下的三相异步电动机，通常采用全压起动，即起动时电动机的定子绕组直全压起动，即起动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。接接在额定电压的交流电源上。v10KW以上的电动机，因起动电流大，线以上的电动机，因起动电流大，线路压降大，负载端电压降低，影响起动电路压降大，负载端电压降低，影响起动电动机附近电气设备正常运转，故采用减压动机附近电气设备正常运转，故采用减压起动。起动。v减压起动：起动时，降低加在电动机定子减压起动：起动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机起动后再将电压绕组上的电压，待电动机起动后再将电压恢复到额定值，使之在额定电压下运转。恢复到额定值，使

13、之在额定电压下运转。一、单向全压起动控制线路l单向全压起动控制线路l l点动的控制电路l l既能长期工作又能点动的控制电路l l电机的顺序控制：电机的顺序起动与顺序停止l两地控制线路常用减压起动方法常用减压起动方法v星形星形三角形减压起动三角形减压起动v自藕变压器减压起动自藕变压器减压起动v软起动（固态减压起动）软起动（固态减压起动）v延边三角形减压起动延边三角形减压起动v定子串电阻减压起动定子串电阻减压起动v星形星形三角形减压起动三角形减压起动v图图2-12v技术数据见表技术数据见表2-1v自藕变压器减压起动自藕变压器减压起动v图图2-13v技术数据见表技术数据见表2-2常见故障现象及处理方

14、法常见故障现象及处理方法v1、按下起动按钮，电机不工作：、按下起动按钮，电机不工作：检查检查熔断器是否熔断，检查热继电器是否动熔断器是否熔断，检查热继电器是否动作，检查按钮触点是否接触不良，检查作，检查按钮触点是否接触不良，检查电源是否正常，检查接触器是否工作或电源是否正常，检查接触器是否工作或损坏损坏v2、时间继电器延时已到，而电路无切、时间继电器延时已到，而电路无切换动作：换动作：检查时间继电器是否有故障，检查时间继电器是否有故障，检查检查KM3的常闭辅助触点是否未断开或的常闭辅助触点是否未断开或被卡住，被卡住，KM3线圈是否损坏线圈是否损坏v3、方式工作时，主电路短路：方式工作时，主电路

15、短路：检查检查电机线路故障，相序是否搞错电机线路故障，相序是否搞错三、三相饶线转子电动机的起动控制三、三相饶线转子电动机的起动控制v图2-14小小 结结v1、电气控制基本控制规律：、电气控制基本控制规律：v3）多地联锁控制）多地联锁控制v4）顺序控制）顺序控制v5）自动循环的控制）自动循环的控制v2、三相异步电动机的起动控制：、三相异步电动机的起动控制：星形星形-三角三角形减压起动控制、自藕变压器减压起动控形减压起动控制、自藕变压器减压起动控制、三相绕线转子电动机的起动控制制、三相绕线转子电动机的起动控制习习 题题vP54：v2-7、2-8、2-9、2-11、2-12、2-14、2-15、2-

16、16、2-18电动机的正反转控制线路 v电动机“正一停一反”控制线路如下图第四节第四节 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制v制动方法：机械制动、电气制动制动方法：机械制动、电气制动v机械制动：用机械装置产生机械力来强机械制动：用机械装置产生机械力来强迫电动机迅速停车迫电动机迅速停车v电气制动：使电动机的磁场转矩方向与电气制动：使电动机的磁场转矩方向与电动机旋转方向相反，从而达到制动目电动机旋转方向相反，从而达到制动目的的v电气制动方法：反接制动、能耗制动、电气制动方法：反接制动、能耗制动、再生制动、电容制动再生制动、电容制动一、电动机单向反接制动控制一、电动机单向反接制动控制v反

17、接制动：利用改变电动机电源的相序，反接制动：利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。而产生制动转矩的一种制动方法。v特点：制动转矩大、制动迅速、冲击大，特点：制动转矩大、制动迅速、冲击大，常用于常用于10KW以下的电机，当电动机转速接以下的电机，当电动机转速接近零时，必须及时切断反相序电源，以防近零时，必须及时切断反相序电源，以防止电机反向再起动，常用速度继电器来检止电机反向再起动，常用速度继电器来检测电动机转速并控制电动机反相序电源的测电动机转速并控制电动机反相序电源的断开。断开。v电路的工作过程见电路的

18、工作过程见P60 电路图见图电路图见图2-15常见故障现象及处理方法常见故障现象及处理方法v按下停止按钮按下停止按钮SB1，电机无制动：，电机无制动：检查接触检查接触器器KM2（主触点、线圈），检查（主触点、线圈），检查SB1常开常开触点是否接触不良或损坏，检查速度继电触点是否接触不良或损坏，检查速度继电器器KS是否损坏或常开触点是否接触不良是否损坏或常开触点是否接触不良v按下停止按钮按下停止按钮SB1，电机制动，但松开按钮，电机制动，但松开按钮后，制动又停止：后，制动又停止：检查检查KM2常开辅助触点常开辅助触点是否正常闭合或卡住是否正常闭合或卡住v按下停止按钮按下停止按钮SB1，电机制动，

19、但电机的转，电机制动，但电机的转速还很高时，制动就结束：速还很高时，制动就结束：检查检查KS的整定的整定转速是否正确或转速是否正确或KS损坏损坏二、电动机可逆运行反接制动控制二、电动机可逆运行反接制动控制v见图见图2-16v工作原理见工作原理见P60三、电动机单向运行能耗制动控制三、电动机单向运行能耗制动控制v能耗制动：在电动机脱离三相交流电源后，能耗制动：在电动机脱离三相交流电源后，向定子绕组内通入直流电源，建立静止磁向定子绕组内通入直流电源，建立静止磁场，转子以惯性旋转，转子导体切割定子场，转子以惯性旋转，转子导体切割定子恒定磁场产生转子感应电动势，从而产生恒定磁场产生转子感应电动势，从而

20、产生感应电流，利用该感应电流与静止磁场的感应电流，利用该感应电流与静止磁场的作用产生制动的电磁制矩，达到制动目的。作用产生制动的电磁制矩，达到制动目的。v图图2-17v工作原理：参见工作原理：参见P61常见故障现象及处理方法常见故障现象及处理方法v1、按下、按下SB1，电机无制动：，电机无制动：检查检查SB1常开触点，常开触点，KM1常闭辅助触点，常闭辅助触点，KM2线线圈和主触点，变压器圈和主触点，变压器T，整流桥，整流桥URv2、按下、按下SB1，电机制动，但松开，电机制动，但松开SB1后，制动立即停止：后，制动立即停止：检查检查KM2常开辅助常开辅助触点，触点，KT瞬动触点瞬动触点v3、

21、按下、按下SB1，电机制动，但电机在较，电机制动，但电机在较高转速时，制动就停止：高转速时，制动就停止：检查检查KT的延的延时是否太短或损坏时是否太短或损坏v4、按下、按下SB1，电机制动，但电机停转，电机制动，但电机停转时，转子中仍然有直流电：时，转子中仍然有直流电：KT延时太延时太长长四、电动机可逆运行能耗制动控制四、电动机可逆运行能耗制动控制v图图2-18v工作原理：参见工作原理：参见P62第五节第五节 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制v调速方法：调速方法：变极对数、变转差率、变频调速变极对数、变转差率、变频调速v变极对数：变极对数：通过接触器触头来改变电动机绕通过接触器

22、触头来改变电动机绕组的接线方式，以获得不同的极对数来达到组的接线方式，以获得不同的极对数来达到调速的目的调速的目的。v变转差率：变转差率：通过调节定子电压、改变转子电通过调节定子电压、改变转子电路中的电阻、采用串级调速来实现。路中的电阻、采用串级调速来实现。v变频调速：变频调速：改变电动机交流电源的频率而达改变电动机交流电源的频率而达到调速目的调速方法。到调速目的调速方法。一、三相笼型异步电动机变极调速控制一、三相笼型异步电动机变极调速控制v变极电机分类：双速、三速、四速变极电机分类：双速、三速、四速v连接图见图连接图见图2-19v电路图见图电路图见图2-20二、三相绕线转子电动机转子串电二、

23、三相绕线转子电动机转子串电阻调速控制阻调速控制v见图见图2-21三、三相异步电动机的三、三相异步电动机的变频调速控制变频调速控制1v（一）变频调速原理：（一）变频调速原理：v由电动机转速公式：由电动机转速公式：v n=(1-s)60f1/p1v可知，只要连续改变电动机交流电可知，只要连续改变电动机交流电源频率源频率f1，就可实现电动机的连续，就可实现电动机的连续调速调速三、三相异步电动机的三、三相异步电动机的变频调速控制变频调速控制2v1.额定频率以下的调速：额定频率以下的调速：v1）须保证）须保证m恒定不变，即始终保持恒定不变，即始终保持U1/f1=常数常数v2）调速过程中电磁转矩不变，属恒

24、转矩调速）调速过程中电磁转矩不变，属恒转矩调速v2.额定频率以上的调速：额定频率以上的调速：v随着随着f1升高升高m将下降，将下降，n上升，属于恒功率上升，属于恒功率调速调速三、三相异步电动机的三、三相异步电动机的变频调速控制变频调速控制3v（二）三相异步电动机变频调速时（二）三相异步电动机变频调速时的机械特性：参见的机械特性：参见P65v1.U1/f1=常数时的变频调速机械特常数时的变频调速机械特性性v2.U1=U1N时的变频调速机械特性时的变频调速机械特性v（三）变频器（略）（三）变频器（略）小小 结结v1、三相异步电动机的、三相异步电动机的电气制动方法电气制动方法：v1）反接制动）反接制

25、动v2）能耗制动）能耗制动v3）再生制动、电容制动）再生制动、电容制动v2、三相异步电动机的、三相异步电动机的调速控制方法调速控制方法：v1）变极对数）变极对数v2）变转差率）变转差率v3）变频调速）变频调速习习 题题vP79：v2-21、2-22、2-23、2-25第六节第六节 直流电动机的电气控制直流电动机的电气控制v直流电动机的励磁方法：串励、并励、复励、直流电动机的励磁方法：串励、并励、复励、他励他励v本节仅介绍直流他励电动机的起动、反转和本节仅介绍直流他励电动机的起动、反转和制动的电气控制方法制动的电气控制方法v他励直流电动机直接起动电流为额定电流的他励直流电动机直接起动电流为额定电

26、流的10-20倍，同时，在弱磁或零磁时会产生倍，同时，在弱磁或零磁时会产生“飞飞车车”现象，因此在接入电枢电压前，应先接现象，因此在接入电枢电压前，应先接入额定励磁电压，而且在励磁回路中应有弱入额定励磁电压，而且在励磁回路中应有弱磁保护磁保护一、直流电动机单向旋转起动控制一、直流电动机单向旋转起动控制v参见参见P72见图见图2-22v过流保护过流保护 v 弱磁保护弱磁保护v 过压保护过压保护vVD、R3的作用？的作用？二、直流电动机可逆运转起动控制二、直流电动机可逆运转起动控制v见图见图2-23 三、直流电动机单向运转能耗制动控制三、直流电动机单向运转能耗制动控制v参见参见P73v见图见图2-

27、24 四、直流电动机可逆旋转反接制动控制四、直流电动机可逆旋转反接制动控制v参见参见P74v见图见图2-25五、直流电动机调速控制五、直流电动机调速控制v调速方法：改变电枢电压或改变励磁电流调速方法：改变电枢电压或改变励磁电流vP75v图图2-26第七节第七节 电气控制系统常用的保护环节电气控制系统常用的保护环节v短路保护短路保护v过电流保护过电流保护v过载保护过载保护v失电压保护失电压保护v欠电压保护欠电压保护v过电压保护过电压保护v直流电动机的弱磁保护直流电动机的弱磁保护v其他保护：如超速保护、行程保护等其他保护：如超速保护、行程保护等小小 结结v直流电动机的电气控制直流电动机的电气控制v电气控制系统常用的保护环节电气控制系统常用的保护环节习习 题题vP79：v2-31、2-33、2-35