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1、1,第2章 电气控制电路基础,2,第2章 电气控制电路基础,图样是工程界交流的语言电气图：根据国家电气制图标准GB4728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。,分类： 电路图（电气原理图）（设计、分析用）电气元件布置图电气接线图,3,第2章 电气控制电路基础,2.1电气控制系统 2.1.1电气原理图根据电气控制系统的工作原理，将电气控制系统中各电气元件及其连接关系用电气元件展开的形式绘制出来，不按电气元件实际布置和形状大小来绘制，用于分析研究系统的组成和工作原
2、理。,电气原理图包括： 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：由各种电器的线圈、常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，是弱电流通过的部分。 信号、照明电路 保护电路,SB1,SB1,KM,KM,FR,M,FU,L1L2L3,4,第2章 电气控制电路基础,绘制电气原理图的基本规则,5,第2章 电气控制电路基础,a b,图2.2 区位图号含义及触点位置表示含义,图区、触点位置索引,区位图号含义及触点位置表示含义,6,第2章 电气控制电路基础,2.1.2电气元件布置图 电器设备和元器件的布置应注意以下几个方面：,（1）体积大和较重的电器设备、元器件应安
3、装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在上方。 （2）强电、弱电应分开，弱电要加以屏蔽防止外界干扰。 （3）需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不宜过高或过低。 （4）电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器应安装在一起，以利安装和配线。 （5）布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作台的电气元件布置图也可以分别绘出。,7,第2章 电气控制电路基础,2.2 电路的逻辑关系,电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因 此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。,系统的逻辑函数描述：器件描述、电路描述 器件描述 a）触点表达 动作状态 不动
4、作状态常开触点 KM、KA、SQ 1 0常闭触点 KM、KA、SQ 0 1b）线圈 通电 断电KM、KA 1 0,8,第2章 电气控制电路基础,2. 电路描述,触点连接逻辑函数描述： 并联状态-逻辑加（“或”） 串联状态-逻辑乘（“与”） 电路逻辑函数描述： 每个耗能元件，均有自己的逻辑函数表达式 举例：,9,第2章 电气控制电路基础,2.3三相异步电动机的启动控制,三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用 等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电器、 接触器、按钮等有触点电器组成。,异步电动机的启动有两个特点： 1、启动电流大一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的47
5、倍。 2、启动转矩小 对电动机启动的主要要求 （1）有足够大的启动转矩 （2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。,不同类型与容量的异步电动机可采取,减压启动,直接启动,10,第2章 电气控制电路基础,1、开关控制直接启动 电路保护措施：FU短路保护 优点：控制方法简单、经济、实用。 缺点：操作不方便、不安全，无过载、零压等保护措施，不能实现远距离控制和自动控制 适用于不频繁启动的小容量电动机,如小型台钻、砂轮机、冷却泵等。,2.3.2三相异步电动机的全压启动（直接启动控制电路）,满足下列关系则可直接启动：,11,第2章 电气控制电路基础,、接触器控制直接启动 主电路：三相电源经QS
6、、FU2、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。 控制电路：用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。 启停过程：合上QS，按动启动按钮SB2KM线圈通电并自锁M通电工作。KM自锁触点，是指与SB2并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB2闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定。停止按钮SB1，用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作。,自锁-依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。,13,第2章 电气控制电路基础,2.3.3三相异步电动机的降压启动 定子串电阻降压启动控制电路,原理：电动机在
7、启动时在三相定子绕组中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，以限制启动电流。启动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。 主电路：KM1实现串电阻启动KM2实现全压运行,14,第2章 电气控制电路基础,低速运行(三角形接线)： KM1闭合，KM2 、KM3 断开 高速运行（双星形接线）： KM2 、KM3 闭合，KM1断开,注意：定子绕组极数改变后，其相序方向和原来相序相反。因此在变极时，主电路中必须保证电动机任意两个出线端同时对调，以保持高速和低速时的转向相同。,Y 降压启动,15,第2章 电气控制电路基础,自耦变压器降压启动,在自耦变压器减压起 动的控制线路中，电动机 启动电流的限
8、制是依靠自 耦变压器的降压作用来实 现的。启动时，电动机定 子绕组得到的电压是自耦 变压器的二次电压，待电 动机转速接近额定转速时， 自耦变压器便被短接，此 时电源电压即额定电压直 接加于定子绕组，电动机 进入全电压正常工作。,16,第2章 电气控制电路基础,2.4三相异步电动机的运行控制,2.4.2 多台电动机顺序控制对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同方位进行操作与控制，这时就需要组成多地点控制线路。,对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都发出命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要多条件控制电路,(a)多地点,(b)多条件,17,
9、第2章 电气控制电路基础,2.4.3电动机的正、反转控制,工作原理将接至电动机的 三相电源进线中的 任意两相对调，即 可使电动机反转。 主电路KM1，KM2换相序。 互锁KM1，KM2若同时 动作，将引起电源 相间短路，要加互 锁。,18,第2章 电气控制电路基础,2.4.4双速异步电动机的控制,实际生产中的机械设备，往往有调速的要求。,电动机转速：,电动机转速调节的三个参数：f-调频、s-转差调速、p-变级调速 f、s调速为无级调速，p 为有级调速,变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速电动机的定子备有一套或多套绕组，改变接法就可改变电动机的磁极对数，进而改变转速
10、。双速电动机三相绕组连接图如下：,19,第2章 电气控制电路基础,2.5三相异步电动机的制动控制,用于迅速停车或准确定位，实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。常用制动方式：机械制动：机械抱闸、液压或气压制动电气制动：反接制动、能耗制动等2.5.1机械制动机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止转动的一种方法。应用较多的机械制动装置是电磁制动器，它主要由电磁铁和制动器两部分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分组成。,20,第2章 电气控制电路基础,电磁抱闸断电制动控制,21,
11、第2章 电气控制电路基础,断电制动控制方式在起重机械上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还可防止突然停电时重物自行坠落。缺点：不经济；停止时手动调整工件困难。,1、反接制动 制动原理：,切断三相电源-接通反向启动电源（产生反向启动力矩） -制动-转速为零时切断电源,制动手段：利用接触器的主触点接入 反向电路；利用速度继电器判定零速，切断电源；（可用时间继电器吗？）,定子,转子,动触点,n,当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。电气制动有反接制动、能耗制动、反馈制动等，鼠笼式异步电动机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。 2.5.2电气制动,22,第2章 电气控制电路基础,复
12、合停止按钮SB1动合触点上并联KM2的自锁触点。停车期间，用手转动机床主轴调整工件位置时，速度继电器的转子 随着转动，若不按停止按钮SB1，KM2就不会得电，电动机就不会反接于电源。 反接制动电流约为启动电流的两倍，主电路制动回路中串入限流电阻R，防止制动时对电网的冲击和电动机绕组过热。电动机容量较小且制动不是很频繁的正反转控制电路中，可以不加限流电阻。,23,第2章 电气控制电路基础,2、能耗制动 制动原理： 切断三相电源-定子绕组接入直流电源（产生磁场）-惯性转动的转子切割磁力线（产生电磁转矩）-制动 这种制动方法是将在运动过程中储存在转子中的机械能转变成电能，又消耗在转子的制动上，因此称
13、为能耗制动。,能耗制动控制电路：三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，定子绕组接通直流电源，转子原来储存的机械能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，转速为零时再将其切除。 主电路：变压器TC和整流器提供制动直流电源，KM2为制动接触器。,控制电路(a)：手动控制：停车时按下SB1按钮，制动结束时放开。电路简单，操作不便。,控制电路(b)：根据电动机带负载制动过程时间长短设定时间继电器KT的定时值，实现制动过程的自动控制。,制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。 一般取直流电流为电动机空载电流的34倍，过大会使定子
14、过热。 可调节整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。,24,2.6 电液控制系统,液压传动系统由于其特有的优点，如易获得较大力矩、运动传递平稳均匀、调节控制方便等，在机械制造、工程、建筑、矿山等领域具有广泛的应用。当液压传动系统与电气控制系统相结合组成电液联合控制系统时，即用电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部件完成规定动作，这样就能很方便地实现由多种工作程序组合的自动工作循环控制，广泛应用于组合机床、自动化机床、机械加工自动线、数控机床等设备上。电磁阀,25,第2章 电气控制电路基础,26,第2章 电气控制电路基础,液压系统的组成部分,动力部件：液压泵执行部件：
15、液压缸 液压马达控制部件:压力控制阀流量控制阀方向控制阀 辅助装置：油箱，油管，过滤器,控制对象 -油泵电动机、电磁换向阀,27,第2章 电气控制电路基础,液压动力滑台是典型的电液控制装置，它是组合机床上实现进给运动的 一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、 刮端面、倒角、铣削以及攻螺纹等加工工序。动力滑台由液压缸驱动，该电液控制系统的分析可分为三步： （1）工作循环图分析，确定工步顺序、每步的工作内容以及各工步转换主令； （2）液压系统分析，对照液压系统原理图，确定每工步中应通电的电磁阀线 圈，结合分析结果和工作循环图中给出的条件列出电磁铁动作顺序表。 （3）控制电路分析，对照电磁铁动作顺序表，逐步分析电路如何在转换主令 的控制下完成电磁阀线圈通、断电的控制。,液压动力滑台,28,第2章 电气控制电路基础,电磁阀动作顺序表,29,第2章 电气控制电路基础,控制电路,30,第2章 电气控制电路基础,2.7电气控制系统中的保护环节,选择和设置保护环节是所有电气控制系统不可缺少的组成部分，保护人身安全、电网、电动机、以及电气控制设备等。电气控制系统中常见的保护环节有电压保护、电流保护、过载保护及弱磁保护等。,31,第2章 电气控制电路基础,电气控制电路中常用的保护电路,32,第2章 电气控制电路基础,
