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电气控制系统基本控制电路

发布时间:2019-07-09 15:23 来源:未知 编辑:admin

  电气控制系统基本控制电路_电脑基础知识_IT/计算机_专业资料。电气控制系统基本控制电路

  第二章 电气控制线路基础 ? 电气控制线路图的图形、文字符号及绘制 原则 ? 三相笼型异步电动机的基本控制 ? 三相笼型异步电动机降压启动控制线路 ? 三相笼型异步电动机制动控制线路 ? 三相笼型异步电动机速度控制线路 ? 电气控制线路简单设计方法 ? 典型生产机械电气控制线路分析 第二章 电气控制线路基础 ? 电气控制线路:以各类电动机或其他执行 元件为被控制对象,以继电器、接触器、 行程开关、保护元件等器件组成的自动控 制线路称为电气控制线路。 ? 电气控制线路图: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。 第一节电气控制线路图的图形、文 字符号及绘制原则 电气控制系统图: 电气控制原理图 电器元件布置图 电气安装接线图 电气控制原理图 电器元件布置图 ?电 器 元 件 布 置 图 : 用来表示成套装置、 设备中各个项目位置 的一种图。例如,左 图为某工厂电器位置 图,图中详细地绘制 出了电气设备中每个 电器元件的相对位置, 图中各电器元件的文 字代号必须与相关电 气图中电器元件的代 号相同。 320 FU1 FU2 线 电器元件布置图 FU4 360 KM FU3 电气安装接线图 电气安装接线图是电气装备进行施工配线、 敷线和校线工作时所应依据的图样之一。 它必须符合电器装备的电气原理图的要求, 并清晰地表示出各个电器元件和装备的相 对安装与敷设位置,以及它们之间的电连 接关系。它是检修和查找故障时所需的技 术文件。 电气安装接线 1 1 SB1 3× 1mm2 3× 2.5mm2 3× 0.75mm2 Q S Q 1 5× 0.75mm2 3× 2.5mm 2 M M PE 电气安装接线图 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 电气控制原理图内容: 主电路 辅助电路 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 主电路:是电气控制线路中大电流通过的部 分,是由电动机以及与它相连的电器元件 (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。 辅助电路包括:控制电路、照明电路、信号 电路。 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 图面布置 : 1、主电路和控制电路在图面上上下排列 主电路一般安排在图面的上方;辅助电 路安排在图面的下方。 2、主电路和控制电路在图面上左右排列 主电路一般安排在图面的左方;辅助电 路安排在图面的右方。 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 图中所用的电器元件的电器符号的画法: 1、电器原理图中,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。 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 2、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。 3、对于同类电器元件,要在其文字符号后加 数字序号来区别。 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 电气图中连接线 、电器原理图中尽量减少交叉,个各导线之 间有电的联系时,在导线 、另外在画电器元件的图形符号时,可以旋 转绘制,一般是逆时针旋转90度,但文字符号 不可倒置。 电气控制原理图的绘制内容和绘制 原则 图面区域的划分、符号位置索引: 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 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 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 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。 区域号:指前面页次中的图区号。 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 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。 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 接触器触点的索引格式: 左栏 中栏 右栏 主触点所在的图区号 辅助常开触点所在的图区号 辅助常闭触点所在的图区号 电气控制原理图的绘制内容 和绘制原则 继电器触点的索引格式: 左栏 常开触点所在的图区号 右栏 常闭触点所在的图区号 第二节三相笼型异步电动机的基本 控制电路 ? ? ? ? ? ? 全压启动控制线路 正反转控制线路 点动控制线路 多点控制线路 顺序控制线路 自动循环控制线路 一、全压启动控制线路 ? 依靠接触器自身辅 助触点而使其线圈 保持通电的现象 ----自锁 ? 为什么加自锁? ? 3。2。1 工作过程 合上QS,按下SB2,KM线 圈得电,KM 主触点闭合, 电动机运转。 KM辅助常开触点闭合,自 锁。 按下SB1,KM线圈断电,主 触点、辅助触点断开,电动 机停止。 自锁另一作用:实现欠压和 失压保护 ? 3。2。1 全压启动控制线路的保护环节 短路保护 过载保护 欠压和失压保护 二、正反转控制线路 ? 控制要求: 正、反转; ? 如何实现? ? 缺点? ? 3。2。2 解决 ? 加互锁----将其 中一台接触器的 常闭触点串入另 一台接触器的线 圈电路中,在同 一一时间里两个 接触器只允许一 个工作.这种控 制规律称为互锁。 ? 缺点? ? 3。2。3 解决 ? 复合联锁正、 反转控制 ? 3。2。4 互锁控制规律 ? 当要求甲接触器工作时,乙接触器就不能 工作,此时应在乙接触器的线圈电路中串 入甲接触器的常闭触点。 ? 当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作, 而乙接触器工作时甲接触器不能工作,此 时应在两个接触器的线圈电路中互串入对 方的常闭触点。 三、点动控制线路 ? ? ? ? 控制要求 电动机点动 图a的缺点? 图b的缺点? 四、多点控制线路 ? 结论:多点 地控制规律: 所有启动按 钮并联,所 有停止按钮 串联。 ? 两点控制 ? 三点控制如 何实现? 五、顺序控制线路 ? 控制要求: 两台电动机 按顺序启动。 ? 改变控制要 求:两台电 动机按时间 顺序自动启 动。 连锁控制规律 ? 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 中串入甲接触器的常开触点。 按时间顺序自动启动 ? 控制要求: 两台电动机 按时间顺序 自动启动。 六、自动循环控制线路 控制要求:电动机带动工作台往复自动运动。 自动循环控制电气控制原理图 三相笼型异步电动机全压启动的特点 ? 优点:控制线路简单,设备投资小, 故障率低。 ? 缺点:启动电流仍较大,对电网造成 一定的冲击,严重时会影响其他设备 的正常运行。 第三节 三相笼形异步电动机降压 启动控制线路 ? ? ? ? 定子串电阻降压起动控制线路 星形—三角形降压起动控制线路 自耦变压器降压起动控制线路 软启动器 一、定子串电阻降压起动控制线路 ? 设计思想:按时间原则控制启动过程。 ? 定子串电阻启动的特点: ? 优点:控制线路简单;启动过程平滑;不受 定子绕组的接法的限制。 ? 缺点:启动转矩下降大;电能损耗大。 工作过程 ? 表2-4 二、星—三角降压起动 ? 使用范围:只适 用于正常运行时 电动机的定子绕 组为三角形接法 的笼型异步电动 机的空载或轻载 启动。 星—三角降压起动控制线路图 工作过程 ? 表2-3 设计思想:采用时间继电器完成电动机从启动 到正常运行的自动切换。 星—三角降压起动的特点 优点:启动电流特性好;结构简单;价格 低。 缺点:启动转矩下降大。 三、自耦变压器降压起动控制线 KT T KT KM2 KT KM1 KM3 FR KM2 KM2 M M ~ 3 KT KM1 KM3 KM2 图2-10 定子串自耦变压器降压启动控制线路 设计思想:采用时间继电器完成电动机由 启动到运行的自动切换。 自耦变压器降压起动的特点 优点:启动电流较小;不受定子绕组接法 的限制。 缺点:启动设备体积大,笨重。价格高, 维修不方便。 四、软启动器及其应用 1、软启动器的工作原理 ? ? ? ? 结构: 三相调压电路 控制电路 控制原理:利用 晶闸管的移相控 制原理,通过控 制晶闸管的导通 角,改变输出电 压,达到通过调 压方式来控制启 动电流和启动转 矩的目的。 C 400 L1 A1 L2 B1 L3 C1 T1 A2 T2 B2 T3 C2 M M 3 ~ 图2-11 软启动器原理示意图 电流负反馈的作用 ? 1、将主回路的电流反馈到控制回路,根据不同的 启动方式,通过微处理器改变软启动器的输出电 压,实现不同的启动特性。 ? 2、通过电流负反馈,检测主回路的电流,对电动 机和软启动器起到过载、缺相、断相等保护。 ? 3、实时监测负载电流。 软启动器的特点 ? 具有软启动和软停车功能,启动电流 和启动转矩可调节,另外,还具有电 动机过载保护等功能。 2、软启动器的控制功能 ? 斜坡升压启动方式 ? 转矩控制及启动电流限制启动方式 ? 电压提升脉冲启动方式 ? 转矩控制软停车方式 ? 制动停车方式 1)斜坡升压启动方式 设定参数: 初始电压Uq0 启动时间t1 适用范围:一台 软启动器控制多 台电动机启动或 电动机的功率比 软启动器的额定 功率小得多电动 机的启动 特性曲线 t 特点:电动机电压线性逐渐增加,在设定时间内达到额定电压。 2)转矩控制及启动电流限制启动方式 参数设定: 启动初始力 矩 Tq 0 启动阶段 力矩限幅 TL1 力矩斜坡上 升时间 t1 启动电流限 幅 I L1 T .n.U .I 特性曲线 t 特点:启动时间短,启动过程平稳。在多种场合使用。 3)电压提升脉冲启动方式 ? 设定参数: ? 电压提升脉冲UL1 ? 升压脉冲宽度t1 特性曲线 U n I ? 特点:启动转 ? 矩大。适用 ? 于重载启动 t1 t 4)转矩控制软停车方式 ? 参数设定: ? 电动机的 减速时间t1 n,T n 特性曲线)制动停车方式 ? ? ? ? ? 参数设定 : 制动电流加 入的幅值IL1 制动电流加 入的时间t1 n,I 特性曲线、软启动器的应用举例 ? ? ? 软启动器接线:软启动器主电源进线:连接电动机的出线:启动结 束短接可控硅 C、400:软启动器控制电源进线端 PL:软启动器为外部信号提供的 +24V的电源 L+:软启动器逻辑输出部分的外接 输入电源 STOP:接软停车信号 RUN:接软启动信号 L1 A1 L2 B1 L3 C1 STOP RUN ? ? ? T1 A2 T2 B2 T3 C2 PL ? ? 400 L+ C STOP、RUN的接线方式 STOP、RUN ? 三线制:脉冲型信号,直 的接线方式: 接与启动按钮和停止按钮 相连。 ? 三线制 ? 二线制:信号为电平输入 ? 两线制 型,要求有一个高电平输 ? 通信远程控 入信号 。 制 ? 远程控制 :PL与STOP 端 短接 。 软启动器内部输出继电器定义 ? KA1:可编程 输出继电器 ? KA2:启动结 束继电器 KA1的功能设置: ? 故障继电器:软启动器控制电源接通。 KA1的常开触点就闭合,当软启动器 发生故障KA1常开触点断开。 ? 隔离继电器:软启动器接收到软启动 信号,KA1闭合,当软启动器软停车 结束时,或在自由停车模式下接受到 了停车信号或在软启动器发生故障时, KA1才断开。 KA2的功能: ? 启动结束KA2闭合。 ? 软启动器出现故障或接收到停车信号 KA2断开。 1)电动机单向运行带旁路接触器、软启动、 软停车或自由停车控制线:启动结束继电器 (1)电动机单向运行、软启动、软停车控制线 FU3 SB3 KA1 KA2 L1 A1 L2 B1 L3 C1 KM2 STOP 400 C RUN T1 A2 T2 B2 T3 C2 PL L+ KA1 KA2 KM1 KM2 SB1 SB2 M M 3 ~ 图2-17 电动机单向运行、软启动、软停车或自由停车控制线)单台软启动器启动多台电动机控制线 B FU2 KM1 FR1 FR2 SB11 KM21 KM21 KA4 KM22 SB22 KA3 KM21 KA1 KA2 KM11 KM21 KM11 KA4 KM12 SB12 kA3 kM11 SB1 400 C L1 A1 L2 B1 L3 C1 SB2 L+ C2 B2 T2 A2 T3 T1 KM1 KM21 KM11 PL KA1 KA2 STOP RUN KA5 SB1 KM1 KM11 KM12 KM21 KM22 KM11 kM12 KM21 KM22 KA3 KA4 KA5 FR1 FR2 M2 M1 M ~ 3 M ~ 3 图2-18 一台软启动器对2台电动机进行软启动、自由停车控制 第四节三相笼型异步电动机制动控制电路 常用的制动方法:机械制动、电气制动 电气制动:当电动机需要停车时给电动机 加上一个与原来旋转方向相反的电磁制动转 矩,迫使电动机转速迅速下降。 机械制动:利用机械装置强迫电动机迅速 停车。 一、机械制动 机械制动的方法: ? 电磁抱闸制动 ? 电磁离合器制动 1、电磁抱闸制动 电磁抱闸的组成: ?闸瓦 ?闸轮 ?电磁铁 电磁抱闸 的类型: ? 断电制动型 ? 通电制动型 (1)断电制动电磁抱闸电气控制电路 ? 断电制动型工 作原理:当线 圈得电时,闸 瓦与闸轮分开, 无制动作用, 当线圈失电时, 闸瓦将紧抱闸 电气控制原理图 轮进行制动。 (2)通电制动电磁抱闸电气控制电路 ? 通电制动型工 作原理:当线 圈断电时,闸 瓦与闸轮分开, 无制动作用, 当线圈通电时, 闸瓦将紧抱闸 ~380V 电气控制原理图 轮进行制动。 2、电磁离合器 电磁离合器组成: ? 电磁铁 ? 静摩擦片 ? 动摩擦片 ? 制动弹簧 动摩擦片 静摩擦片 制动弹簧 连接轴 电磁铁 电磁离合器的结构示意图 二、电气制动 电气制动方法:反接制动 能耗制动 回馈制动 电容制动 1、反接制动 ? 定义:通过改变电动机电源的相序, 使定子产生相反方向的旋转磁场, 因而产生制动转矩,迫使电动机迅 速停止转动。这种制动方式称为反 接制动。 实现反接制动的关键: ? 如何改变电动机电源相序。 ? 当电动机转速接近与零时,如何将电 源切除。 (1)电动机的单向运行反接制动控制电路 ? 控制电路的设计思想: 按速度原则控制,串 限流电阻制动。 L1 L2 L3 Qs FU1 FR KM1 SB1 KM2 KM2 KM1 R R R SB2 n KS KM2 KM1 FR M M 3 ~ KS KM1 KM2 图2-19 单向反接制动的控制线)具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制电路 L1 L2 L3 Qs FU1 FR KA2 KM1 KM2 SB1 KA3 SB2 KA3 KA2 SB3 KA4 KA4 KA1 n KM1 KS1 KA1 n KM2 KS2 KA2 KA1 KA3 KA4 KM3 R R R SB3 SB2 KM2 KA3 KM1 KA4 FR M M ~ 3 KS KA3 KM1 KA4 KM2 KA1 KA2 KM3 图2-20 具有反接制动电阻的可逆运行反接制动的控制线)具有反接制动电阻的可逆运行反接 制动控制电路 ? 控制电路的设计思想:按速度原则控制, 串限流电阻制动。 ? 电阻R的作用:串电阻降压启动;限制反接 制动电流。 2、能耗制动控制电路 ? 能耗制动:是指当电动机脱离 电源后,立即在它的定子绕组 的任意两相上通入直流电流, 利用转子感应电流受静止磁场 的作用使电动机迅速停机。 实现能耗制动的关键: ? 如何加入直流电源 ? 当电动机转速接近与零时,直流电源 将如何切除 1)电动机单向运行能耗制动控制电路 (1)按时间原则控制的能耗控制电路 L1 L2 L3 Qs FU1 FR KM2 KT KM1 TC SB1 KM2 KM1 FR KT SB2 R VC KM2 KM1 KM2 M M ~ 3 KM1 KM2 KT 图2-21 以时间原则控制的单向能耗制动线)按速度原则控制的单相能耗制动控制线 KM1 FR SB2 R KM2 VC n KS KM2 KM1 KM2 M M ~ 3 KM1 KS KM2 图2-22 以速度原则控制的单向能耗制动控制线)电动机可逆运行的能耗制动控制电路 L1 L2 L3 Qs FU1 FR KM2 KT KM1 KM3 TC SB1 FR KM3 KM1 SB3 KM1 KT SB2 R KM2 VC SB2 KM2 KM1 KM1 KM2 KM2 M M ~ 3 KM1 KM2 KM3 KT 图2-23 电动机可逆运行的能耗制动控制线路 第六节 三相笼型异步电动机速度 控制线路 改变生产机械工作速度的方法: ? 机械调速 ? 电气调速 ? 机械调速:电动机的转速不变、利 用变速器调速 。 ? 电气调速:改变电动机的转速。 电气调速的基本概念 ? 电动机的转速: 60 f ?1 ? s ? n? p 改变电动机转速的方法 : 1、改变极对数 P —变极调速 2、改变转差率 S —串级调速 3、改变电源频率 f —变频调速 变极调速的原理 N A1 X1 S A2 N S X2 A1 N X1 A2 S X2 (a)四极绕组展开图 (b)二级绕组展开图 1 FR 4 6 1 2 2 5 (c) 三角形--双星形展开图 1 4 4 3 5 6 2 4 1 3 3 5 6 2 3 5 6 (d) 星形--双星形展开图 图2-24 双速电动机改变极对数的原理 变极调速电气控制线 KM1 KM2 KM1 SB2 SB3 KT KT KM2 KM3 1 KM3 FR KT KM2 6 KM3 KM1 4 KM3 2 5 3 KM1 KT KM2 KM3 图2-25 双速电动机调速控制线路 第七节 电气控制线路的设计方法 电气控制系统的设计内容: ? 确定拖动方案 ? 选择电动机容量 ? 设计电气控制线路 电气控制线路的设计内容: ?设计主电路 ?设计控制电路 电气控制线路的设计方法 逻辑设计法 经验设计法 经验设计法设计原则 ? 最大限度地实现生产机械和工艺对电 气控制线路的要求。 ? 在满足生产要求的前提下,控制线路 应力求简单、经济、安全可靠。 保证控制线路应力求简单、经济、安全可靠的条件 1 )尽量减少电器的数量,尽量选用同型号的电器和标准件,以减少备 品量、尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线)尽量减少控制线路中电源的种类 尽可能直接采用电网电压,以省去 控制变压器。 3)尽量缩短连接导线 )如果控制线路水平绘制,触点都在线圈的左边;如果控制线路垂直 绘制,触点都在线)正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,两个电器元件的线)电器元件的连接 应尽量减少多个元件依次通电后才接通另一电器原 件的情况。 7)要注意电器之间的连锁和安全保护环节。 8) 防止电路中存在寄生电路。 9)尽量减少电器元件不必要的通电时间。 三、经验设计法设计步骤 1.分析工艺要求; 2.根据工艺要求找出控制对象的开启信号、 关断信号; 3.如果有约束条件找出开启信号约束条件和 关断约束条件; 4.根据典型的控制环节设计控制线.最后根据工艺要求做进一步的查找工作, 如加上保护和互锁环节。 四、 经验设计发举例 1、工艺要求:三台电动机按时间原则顺序启动,并按时间 原则顺序停止。 2、通过分析工艺要求找出开启信号和关断信号 开启信号:M1 启动信号为启动按钮, M2启动信号为时间继电器延时闭合常开触点。 M3启动信号为另一时间继电器延时闭合常开 触点。 关断信号:M3关断信号为停止按钮 M2关断信号为时间继电器延时断开常闭触点。 M1关断信号为另一时间继电器延时断开常闭 触点。 3、找出启动约束条件和关断约束条件。(无) 4、根据我们前面所学的典型的控制线 、最后根据工艺要求做进一步的查找工作, 如加上保护和互锁环节。 三台电动机顺序启、停控制电路原理图 FR1 FR2 SB2 FR3 KT4 KT3 KT3 KM1 SB1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT4 KM2 KM3 KT3 KT4 KT3 KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KT4 图2-35 三台电机顺序启/停控制电路原理图 八、典型生产机械电气控制线路分析 电气控制线路分析内容: ? 仔细阅读设备说明书 ? 阅读电气控制原理图 阅读电气原理图的规则与步骤 方法: ? 查线阅读法 (也叫跟踪 阅读法或直 接阅读法) 规则: ? 先主后辅 ? 化整为零 ? 顺藤摸瓜 ? 集零为整 ? 安全检查 ? 全面检查。 C650卧式车床电气控制线路 首先仔细阅读设备说明书,掌握 车床的结构和工作原理 ? 车床的结构:床身、主轴、刀架、 滑板箱、尾架 ? 运动形式:主运动、进给运动 机床对控制系统提出的要求 冷却泵电机: 刀架快速横移电机 ? 直接启动 ? 直接启动 ? 单向运行 ? 正反转运转 ? 连续单向运 ? 手动控制启动、 行 停止 ? 正反向制动 ? 点动 安全局部照明,照明电压采用36V安全电压。 主轴电动机 电气控制线路分析 主电路的组成: ? 主电机主回路 ? 冷却泵电机主回 路 ? 快速移动电机主 回路 控制电路 ? 主电机控制 ? 冷却泵电机控制 ? 快速移动电机控制 ? 安全照明 C650车床控制线路 本章到此结束 谢谢观看!

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