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1、第二章 电气控制电路的基本规律,第一节、电气控制系统图的类型及有关标准第二节、电气控制电路的基本控制环节 第三节、三相异步电动机的启动控制第四节、三相绕线异步电动机的启动控制第五节、三相异步电动机的制动控制第六节、自动往返行程控制电路第七节、电气控制系统的保护环节,第一节 电气控制系统图的类型及有关标准,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。,一、电气控制系统图中的图形符号和文字符号 电气控制系统图中，我国采用GB4728-
2、84“电气图用图形符号”、GB6988-87“电气制图”和GB7159-87“电气技术中的文字符号制定通则”等新标准，在绘制电气控制系统图时必须严格遵循。,二、电气控制系统图,电气原理图,电器布置图,电气安装接线图,（一）电气原理图 用规定的图形符号，按主电路和控制电路相互分开并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图，称为电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线端点，不表示电气元件的形状、大小和安装方式。,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，同时也是编制电器布置图和电气接线
3、图的依据。特点：结构简单，层次分明。,1绘制电气原理图的原则,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。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
4、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。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。,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。,某机床的电气控制原理图,在原理图中相应线圈的下方，给出触头的文字符号，并在其下面
5、注明相应触头的索引代号，对未使用的触头用“”表明，有时也可采用上述省去触头的表示法。 对接触器，上述表示法中各栏的含义如下：,对继电器，上述表示法各栏的含义如下：,是接触器KM1相应触头的索引。,例图中 KM1线圈下方的,（二）电器元件布置图 电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。,某机床的电器元件布置图,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
6、致,（三）电气安装接线图 电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图。 安装接线图是实际接线安装的准则和依据，它清楚地表示各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接。各电器元件的表示要与原理图一致，以便核对。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，不在同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线端子进行。,第二节 电气控制电路的基本控制环节,一、自锁控制： 利用接触器本身的辅助常开触点来实现。,二、点动控制：按住按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作，常用于生产设备的调整。与长动的主要区别是控制电器能否自锁。,控制电路(a)：按钮实现点
7、动（SB3）和长动（SB2）；控制电路(b)：选择开关实现点动与长动切换；控制电路(c) ：中间继电器实现点动的控制电路。,(a) (b) (c),三、互锁控制：一种联锁关系，强调触点之间的互相作用。又称可逆控制,由主电路可知：KM1和KM2的主触点绝对不能同时接通，否则三相电源就短路了。 互锁：KM1动作后，它的辅助常闭触点就将KM2接触器的线圈通电回路断开，抑制了KM2再动作，反之也一样，KM1和KM2的两对动断触点，称做“互锁”触点。,生产机械要求具有上下、左右、前后、往返等相反方向的运动。因此要求电机能够实现正、反转。,四、联锁控制：,电动机有顺序的起动和停止，也就是说各台电机之间相互
8、制约,接触器KM2必须在接触器KM1工作后才能工作，保证了液压泵电动机工作后主电动机才能工作的要求。,五、多点控制：,需要在两地或两地以上的地点进行控制操作，如自动电梯，每层都需要能够控制电梯上下。,控制电路(a)：起动按钮并联连接，停止按钮串联连接，分别安置在三个地方，就可实现三地操作。控制电路(b) ：几个操作者都按起动按钮发出主令信号，设备才能起动，停止时则任一点都可以操作，,第三节 三相异步电机的启动控制,一、笼型异步电机的启动控制（降压启动）,三种方式：定子串电阻降压启动星-三角变换降压起动自耦变压器减压起动,1、定子串电阻降压启动,起动时，定子电路串接电阻降低绕组电压，限制起动电流
9、； 起动后，电阻短路，电动机全压下运行。 不受接线方式限制，设备简单。机械设备点动调整时也常采用，减轻对电网的冲击。,主电路(a)控制电路1： KM2得电，电动机正常运行。缺点：起动后，KM1与KT一直得电，浪费电能、影响KM1和KT的寿命。,控制电路2： KM2得电，KM1和KT失电，KM2自锁，节能实现控制要求。,2、星-三角变换降压起动,4KW以上的三相异步电机正常运行时一般采用三角形接法，电动机定子三相绕组6个端子均引出。,星形启动时：绕组承受的电压为额定电压的1/1.732 启动电流为三角形接法时的1/3,主电路：KM2与KM3的主触点同时闭合，会造成电源短路，控制电路必须能够避免这
10、种情况发生。 控制电路1 ：时间继电器KT的延时常闭触点和延时常开触点似乎不会使KM3和KM2的线圈同时得电，但是，接触器的吸合时间和释放时间的离散性使得电路的工作状态存在不确定性。,控制电路1：,控制电路1不确定性 ：存在电磁时间常数和机械时间常数，继电器和接触器从线圈得电或失电到触点完成动作需要时间，即吸合时间和释放时间（继电器：十几到几十ms，接触器：几十到数百ms）。假设KM2吸合时间是15ms，KM3释放时间是25ms，时间继电器KT的延时常闭触点和延时常开触点同时动作，星-三角变换时，KM3和KM2的主触点有约10ms的时间同时接通。,控制电路2 ：改进控制电路1，避免短路，节约电
11、能将KM3的常闭辅助触点串联在KM2的线圈控制电路中，只有当KM3的衔铁及触点释放完毕（常闭辅助触点接通）后才允许KM2得电。将KM2的常闭辅助触点串联在KM3的线圈控制电路中，只有当KM2的衔铁及触点释放完毕（常闭辅助触点接通）后才允许KM3得电，保证电路工作可靠。起动完成后时间继电器KT已无得电的必要，将KM2的常闭辅助触点串联在KT的线圈控制电路中， KT断电，节约能源。,控制电路3（主电路也改变）,KM2断电时，电动机绕组由KM2的常闭辅助触点连接成星形起动。KM2通电后，电动机绕组由KM2常开主触点连接成三角形正常运行。辅助触点容量较小，4-13kW的电动机可采用该控制电路。考虑KM
12、1的主触点承担分断时的大电流，KM2的辅助常闭触点只在空载或小电流的情况下断开，避免电弧的烧蚀缩短辅助触点寿命。,按下按钮SB2后电动机先进行星形起动。起动完成时，时间继电器动作，电动机进行星-三角变换、运行： 第一阶段：KT延时常闭触点首先使KM1线圈失电，KM1的主触点断开， KM1的主触点分断电流，KM2常闭辅助触点无电弧。 第二阶段：KM2线圈得电，主电路进行星-三角变换，当KM2两个常闭辅助触点断开，主触点及辅助常开触点吸合，变换完成。 第三阶段：KM2自锁闭合使KM1线圈再次得电。 第四阶段：KM1主触点再次接通三相电源时，电动机在三角形接法下全压运行。,3、自耦变压器降压启动,自
13、耦变压器通常有2个不同的抽头（60%Un和80%Un）启动时定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压启动完毕，自耦变压器便被短接，额定电压直接加于定子绕组一般用于启动较大容量的电动机,按下SB2，KM1、KT线圈同时得电并自锁，KM1主触点闭合，电动机定子绕组经自耦变压器二次侧供电开始降压起动。当KT动作，使接触器KM1线圈断电，KM1主触点断开，将自耦变压器从电网上切除；同时使接触器KM2线圈得电，电动机直接接到电网上，全压运行。,电动机经自耦变压器降压起动时，如自耦变压器的电压变比为K=U1/U21，利用自耦变压器降压起动时的电压为额定电压的1/K，电网供给的起动电流减小到1/K2，由于T
14、U2，此时的起动转矩降为直接起动时的1/K2。所以，自耦变压器降压起动常用于空载或轻载起动。,第四节 三相绕线转子异步电动机起动控制,三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接起动电阻以达到减小起动电流、提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。 绕线转子异步电动机转子绕组可以串电阻和串频敏变阻器两种装置进行起动。 这里只介绍转子串电阻起动方法。,串接在三相转子绕组中的起动电阻一般都接成星形。起动前，起动电阻全部接入，起动过程中将电阻依次短接，起动结束时，转子电阻全部被短接。短接起动电阻的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。仅介绍用接触器控制的平衡短接法起动控制。,按下SB2
15、，KM1、KT1线圈得电，电动机转子接入三段电阻起动； 当KT1延时到，KM2得电，短接电阻R1，KT2得电； 当KT2延时到，KM3得电，短接电阻R2，KT3得电； 当KT3延时到，KM4得电，短接电阻R3，电动机起动过程结束。,一、按时间原则控制的起动电路,二、按电流原则短接起动电阻的控制电路,按下起动按钮SB2，KM1得电，电动机起动，起动电流大，KI1、KI2、KI3同时吸合动作，KM2、KM3、KM4线圈全断电，电阻全部接入。 随着转子电流减小，KI1首先释放，短接第一段转子电阻R1，再KI2释放，短接R2，如此下去，直到将转子全部电阻短接，电动机起动过程结束。,*KI1、KI2、KI3欠电流继电器， 吸合电流相同，释放电流不同， KI1最大，KI2次之，KI3最小。,第五节 三相异步电动机的制动控制,当三相异步电动机脱离电源，由于惯性，转子要经过一段时间才能完全停止旋转，这不能适应某些生产机械工艺的要求，会造成运动部件停位不准、工作不安全等现象，同时也影响生产效率。 因此，电动机需要进行有效的制动，使之能迅速停车。,一般采取的制动方法有两大类：机械制动和电气制动。 机械制动是利用电磁抱闸等机械装置来强迫电动机迅速停车； 电气制动是使电动机工作在制动状态，使电动机的电磁转矩方向与电动机的旋转方向相反，从而起制动作用。 电气制动控制电路包括反接制动和能耗制动。,
