第二章繼電接觸器控制系統(tǒng)的基本電路

第二章繼電接觸器控制系統(tǒng)的基本電路§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路§2-3三相籠型異步電動機的降壓啟動控制線路§2-4三相籠型異步電動機制動控制線路§2-5電氣控制線路的設計2/6/20231西南科技大學信息工程學院§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則關鍵詞：◆電氣控制◆順序控制◆電氣控制線路◆電氣圖形符號2/6/20232西南科技大學信息工程學院§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則一、常用電氣設備圖形符號及文字符號1、圖形符號及文字符號1990年1月1日開始執(zhí)行的，由國家標準局頒布的GB4728-1984《電氣圖用符號》及GB6988-1987《電氣制圖》和GB7159-1987《電氣技術中的文字符號制訂細則》。常用電氣圖形符號和文字符號如P38的表2.1所列。2、接線端子標記符合國家標準GB4026-1983《電器接線端子的識別和用字母數字符號標記接線端子的通則》。2/6/20233西南科技大學信息工程學院§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則二、電氣控制圖繪制原則電氣控制線路的定義以各類電機或其他執(zhí)行電器為被控對象，以繼電器、接觸器、按鈕、行程開關、保護元件等器件組成的自動控制線路，通稱為電氣控制線路。電氣控制線路的表示方法電氣原理圖、安裝接線圖和電器布置圖三種2/6/20234西南科技大學信息工程學院動作電流范圍整定值CW6132型普通車床電氣原理圖2/6/20235西南科技大學信息工程學院1、電氣原理圖◆繪制電氣原理圖應遵循的原則◆圖面區(qū)域的劃分◆符號位置的索引◆電氣原理圖中技術數據的標注2、電氣元件布置圖3、電氣設備安裝布置圖4、電氣安裝接線圖§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則2/6/20236西南科技大學信息工程學院◆繪制電氣原理圖應遵循的原則①所有電器元件的圖形、文字符號必須采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標準。②電器控制線路根據電路通過的電流大小可分為主電路和控制電路。③采用電器元件展開圖的畫法，即同一電器元件的各部件可以不畫在一起，但需用同一文字符號標出。④所有按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時的原始狀態(tài)畫出。⑤控制電路的分支線路，原則上按照動作先后順序排列，兩線交叉連接時的電氣連接點須用黑點標出。◆圖面區(qū)域的劃分按被控對象和控制功能的不同進行劃分?！?-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則2/6/20237西南科技大學信息工程學院◆符號位置的索引符號位置的索引用圖號、頁次和圖區(qū)編號的組合索引法，索引代號的組成如下：§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則當某圖中僅有一頁圖樣時，只寫圖號和圖區(qū)的行、列號，在只有一個圖號多頁圖樣時，則圖號可省略，而元件的相關觸點只出現(xiàn)在一張圖樣上時，只標出圖區(qū)號。電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點的從屬關系應用附圖表示。附圖中各欄的含義如下：2/6/20238西南科技大學信息工程學院接觸器KM左欄中欄右欄主觸點所在區(qū)號輔助常開觸點所在圖區(qū)號輔助常閉觸點所在圖區(qū)號繼電器KA或KT左欄右欄常開觸點所在圖區(qū)號輔助常閉觸點所在圖區(qū)號§2-1電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則2/6/20239西南科技大學信息工程學院CW6132型車床控制盤電器布置圖◆電器元件的布置應注意以下幾方面：①體積大和較重的電器元件應安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元件應安裝在電器安裝板的上面。②強電、弱電應分開，弱電應屏蔽，防止外界干擾③需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低。④電器元件的布置應考慮整齊、美觀、對稱。外形尺寸與結構類似的電器安裝在一起，以利安裝和配線。⑤電器元件布置不宜過密，應留有一定間距。如用走線槽，應加大各排電器間距，以利布線和維修。2/6/202310西南科技大學信息工程學院CW6132型車床電氣設備安裝布置圖2/6/202311西南科技大學信息工程學院CW6132型車床電氣互連圖2/6/202312西南科技大學信息工程學院三相籠型異步電動機的控制線路大都由繼電器、接觸器和按鈕等有觸點的電器組成。其基本的控制線路有：全壓啟動控制線路、正反轉控制線路、點動與連續(xù)運動的控制線路、多地點控制線路、順序控制線路和自動循環(huán)控制線路。一、全壓啟動控制線路三相異步電動機起動方法有兩種：直接起動和減壓起動。直接起動控制用于小容量籠型電動機。減壓起動用于容量較大的電動機，且僅適用空載或輕載起動。全壓啟動控制有刀開關直接起動控制及接觸器直接起動控制兩種方式?！?-2三相籠型異步電動機的基本控制線路2/6/202313西南科技大學信息工程學院§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路接觸器控制的單向運轉全壓起動控制電路刀開關直接起動控制電路SAQS2/6/202314西南科技大學信息工程學院§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路2/6/202315西南科技大學信息工程學院§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路二、正反轉控制線路觀察右圖三種控制電路，回答：◆三種控制電路是否都能實現(xiàn)電機的正反轉運行？◆如果可以，哪種運行的可靠性較高？三相籠型異步電動機正反轉控制電路a)無互鎖電路b)具有電氣互鎖電路c)具有雙重互鎖電路QS2/6/202316西南科技大學信息工程學院2/6/202317西南科技大學信息工程學院三、點動與連續(xù)運動的控制線路§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路a)基本點動控制電路b)開關選擇運行狀態(tài)的電路c)兩個按扭控制的電路QS2/6/202318西南科技大學信息工程學院四、多地點控制線路把一個起動按鈕和一個停止按鈕組成一組，并把兩組起動、停止按鈕分別放置兩地，即能實現(xiàn)兩地點控制。§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路2/6/202319西南科技大學信息工程學院五、順序控制線路電動機順序控制的接線規(guī)律◆要求接觸器KM1動作后接觸器KM2才能動作，故將接觸器KM1的常開觸頭串接于接觸器KM2的線圈電路中。§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路兩臺電動機順序起動控制線路圖QS2/6/202320西南科技大學信息工程學院§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路時間繼電器控制的順序起動電路QS2/6/202321西南科技大學信息工程學院五、自動循環(huán)控制線路§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路機床工作臺自動往復運動示意圖2/6/202322西南科技大學信息工程學院§2-2三相籠型異步電動機的基本控制線路自動往復循環(huán)控制電路QS2/6/202323西南科技大學信息工程學院較大容量的籠型異步電動機（大于10kw）直接啟動時，電流為其額定電流的4—8倍，過大的啟動電流會對電網產生巨大的沖擊，所以一般采用降壓方式來啟動。采用降壓起動的條件：◆電動機起動時，機械不能承受全壓起動的沖擊轉矩◆電動機起動時，其端電壓不能滿足規(guī)范要求◆電動機起動時，影響其他負荷的正常運行降壓起動的方式：◆“Y-Δ”起動器和自藕降壓起動器◆磁控式軟啟動器◆目前最先進最流行的電子軟啟動器§2-3三相籠型異步電動機的降壓啟動控制線路2/6/202324西南科技大學信息工程學院幾種方法的造價比較：“Y-Δ”起動器須六根出線而且故障率太高，維修費也高，自藕方式每個千瓦80元左右，磁控的每千瓦150元左右，自藕和磁控的體積較大且故障率較高，維修費較高；電子軟啟動器每個千瓦在100元到200元之間，一般情況下，一臺開關柜能放多臺電子軟啟動器，節(jié)省工程造價，且故障率較低，維修費也低。所以，電子軟啟動器應是首選的目標?！?-3三相籠型異步電動機的降壓啟動控制線路電子軟啟動器一般都是采用16位單片機進行智能化控制，他既能保證電動機在負載要求的起動特性下平滑起動，又能降低對電網的沖擊，同時，還能實現(xiàn)直接計算機通訊控制，為自動化智能控制打下良好的基礎。2/6/202325西南科技大學信息工程學院一、星-三角形減壓起動控制線路定子繞組星形連接狀態(tài)下起動電壓為三角形連接直接起動電壓的。起動轉矩為三角形連接直接起動轉矩的，起動電流也為三角形連接直接起動電流的。2/6/202326西南科技大學信息工程學院2/6/202327西南科技大學信息工程學院二、自耦變壓器減壓起動控制線路電動機起動電流的限制是依靠自耦變壓器的降壓作用來實現(xiàn)的。電動機起動時，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，一旦起動完畢，自耦變壓器便被甩開，額定電壓即自耦變壓器的一次電壓直接加于定子繞組，電動機進入全電壓正常工作。2/6/202328西南科技大學信息工程學院§2-4三相籠型異步電動機制動控制線路◆三相異步電動機的制動方法：機械制動和電氣制動◆電氣制動方法：反接制動、能耗制動、發(fā)電制動等。一、三相籠型異步電動機反接制動控制反接制動是利用改變電動機電源相序，使定子繞組產生的旋轉磁場與轉子旋轉方向相反，因而產生制動力矩的一種制動方法。應注意的是，當電動機轉速接近零時，必須立即斷開電源，否則電動機會反向旋轉。另外，由于反接制動電流較大，制動時需在定子回路中串入電阻以限制制動電流。反接制動電阻的接法有兩種：對稱電阻接法和不對稱電阻接法，如下圖所示。2/6/202329西南科技大學信息工程學院三相異步電動機反接制動電阻接法對稱電阻接法不對稱電阻接法§2-4三相籠型異步電動機制動控制線路2/6/202330西南科技大學信息工程學院電動機單向反接制動控制線路2/6/202331西南科技大學信息工程學院二、三相籠型異步電動機能耗制動控制三相異步電動機能耗制動時，切斷定于繞組的交流電源后，在定于繞組任意兩相通入直流電流形成一固定磁場，與旋轉著的轉子中的感應電流相互作用產生制動力矩。制動結束必須及時切除直流電源?！?-4三相籠型異步電動機制動控制線路電動機單向運行時間原則能耗制動控制電路2/6/202332西南科技大學信息工程學院2/6/202333西南科技大學信息工程學院§2-5電氣控制線路的設計一、電氣控制設計的一般原則二、電氣控制設計的基本任務和內容三、電氣控制原理圖設計的基本步驟四、電氣控制原理圖的設計方法2/6/202334西南科技大學信息工程學院§2-5電氣控制線路的設計一、電氣控制設計的一般原則◆最大限度地滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求，這些生產工藝要求是電氣控制設計的依據?！粼跐M足控制要求前提下，設計方案力求簡單、經濟、合理，不要盲目追求自動化和高指標?！粽_、合理地選用電器元件，確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作?！魹檫m應生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇控制設備時，設備能力留有適當裕量。2/6/202335西南科技大學信息工程學院二、電氣控制設計的基本任務和內容電氣控制系統(tǒng)設計的基本內容是根據控制要求，設計和編制出電氣設備制造和使用維修中必備的圖樣和資料等。包括電氣原理圖設計和電氣工藝設計兩部分。1、電氣原理圖設計內容◆擬定電氣設計任務書◆選擇電氣拖動方案和控制方式◆確定電動機類型、型號、容量、轉速◆設計電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關系，擬訂各部分技術指標與要求§2-5電氣控制線路的設計2/6/202336西南科技大學信息工程學院§2-5電氣控制線路的設計◆設計并繪制電氣控制原理圖，計算主要技術參數◆選擇電氣元件，制定元件目錄清單◆編寫設計說明書2、電氣工藝設計內容◆依據電氣原理圖，繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖及總接線圖◆對總原理圖進行編號，繪制各組件原理電路圖，列出各部件的元件目錄表◆設計組件電器裝配圖、接線圖，圖中應反映元件的安裝方式和接線方式◆編寫使用維護說明書2/6/202337西南科技大學信息工程學院§2-5電氣控制線路的設計三、電氣控制原理圖設計的基本步驟◆根據選定的拖動方案和控制方式設計系統(tǒng)的原理框圖，擬訂出各部分的主要技術要求和主要技術參數?！舾鶕鞑糠值囊螅O計出原理框圖中各部分的具體電路。對于每一部分電路的設計都是按照主電路→控制電路→聯(lián)鎖與保護→總體檢查，反復修改與完善的步驟來進行?！衾L制系統(tǒng)總原理圖。按系統(tǒng)框圖結構將各部分電路聯(lián)成一個整體，完善輔助電路，繪成系統(tǒng)原理圖?！艉侠磉x擇電氣原理圖中每一電器元件，制訂出元器件目錄清單。2/6/202338西南科技大學信息工程學院四、電氣控制原理圖的設計方法經驗設計法和邏輯設計法兩種1、經驗設計法

經驗設計法是根據生產機械的工藝要求和加工過程，利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)加以修改補充、完善，最后得出最佳方案。若沒有典型的控制環(huán)節(jié)可采用，則按照生產機械的工藝要求逐步進行設計。采用經驗設計法，一般應注意以下幾個問題：§2-5電氣控制線路的設計2/6/202339西南科技大學信息工程學院（1）保證控制線路工作的安全和可靠性電器元件要正確連接，電器的線圈和觸頭連接不正確，會使控制線路發(fā)生誤動作，有時會造成嚴重的事故?！艟€圈的連接在交流控制線路中，線圈不能串聯(lián)接入兩個電器線圈，如下圖。兩個電器需要同時動作時，線圈應并聯(lián)連接。KAKM1KM2§2-5電氣控制線路的設計2/6/202340西南科技大學信息工程學院

◆電器觸頭的連接同一個電器的常開觸頭和常閉觸頭位置靠得很近，不能分別接在電源的不同相上。如下圖所示不正確正確§2-5電氣控制線路的設計2/6/202341西南科技大學信息工程學院

◆線路中應盡量減少多個電器元件依次動作后才能接通另一個電器元件，如下圖所示?！?-5電氣控制線路的設計2/6/202342西南科技大學信息工程學院

◆應考慮電器觸頭的接通和分斷能力，若容量不夠，可在線路中增加中間繼電器，或增加線路中觸頭數目。增加接通能力用多觸頭并聯(lián)連接；增加分斷能力用多觸頭串聯(lián)連接。§2-5電氣控制線路的設計（5）應考慮電器觸頭“競爭”問題。2/6/202343西南科技大學信息工程學院（2）控制線路力求簡單、經濟◆盡量減少觸頭的數目◆盡量減少連接導線◆盡量減少電器元件的帶電時間減少觸頭數目§2-5電氣控制線路的設計減少連接導線不合理合理2/6/202344西南科技大學信息工程學院（3）防止寄生電路控制電路在正常工作或事故情況下，發(fā)生意外接通的電路叫寄生電路。若控制電路中存在寄生電路，將破壞電器和線路的工作順序，造成誤動作：如圖所示電路在正常工作時能完成正、反向起動，停止時信號指示，但當熱繼電器FR動作時，線路出現(xiàn)了寄生電路，圖中虛線所示，使正向接觸器KM1不能釋放，起不了保護作用?！?-5電氣控制線路的設計2/6/202345西南科技大學信息工程學院（4）應具有必要的保護環(huán)節(jié)

◆短路保護◆過流保護◆欠電壓◆過載保護◆零電壓保護§2-5電氣控制線路的設計2/6/202346西南科技大學信息工程學院電氣控制線路常用保護環(huán)節(jié)§2-5電氣控制線路的設計2/6/202347西南科技大學信息工程學院2、邏輯設計法邏輯設計法是把電器控制線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電和斷電、觸頭的閉合和斷開看成是邏輯變量，線圈的通電狀態(tài)和觸頭的閉合狀態(tài)設定為“1”態(tài)；線圈的斷電狀態(tài)和觸頭的斷開狀態(tài)設定