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1、第2章 基本电气控制电路,2.1 电气图的绘制 2.2 基本控制电路 2.3 典型机床控制电路,电气控制系统是由若干的电器元件按照一定的要求连接而成的。将这些电器元件及其连接用一定的图形表达出来，这种图就是电气控制线路图或称为电气图。 只有正确识别和使用电气图形符号和文字，才能阅读电气图和绘制出标准的电气图。,2.1 电气控制线路的绘制方法,电气图中的图形符号及文字符号 (P122 表4.4）,电气原理图 电路图是用图形符号并按工作顺序排列，详细表示电路或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。 将同一电器上各个零部件均集中在一起，按照其实际位置画出的电路结构图。,常用
2、的电气图包括： 电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。,结构图的画法比较容易识别电器，便于安装和检修。但是，当线路比较复杂和使用的电器比较多时，线路便不容易看清楚。因为同一电器的各个部件在机械上虽然联在一起，但是电路上并不一定相互关联。,全压起动控制线路结构图,根据工作原理把主电路和控制电路清楚地分开画出，虽然同一电器的各部件是分散画在各处的，但它们的动作是相互关联的，为了说明它们在电气上的联系，也为了便于识别，同一电器的各个部件均用相同的文字符号来标注。,全压起动控制电气原理图,电气原理图绘制的原则,在绘制电气原理图时，一般应遵循以下原则： (1) 表示导线、信号通路、连接导线等图线都
3、应是交叉和折弯最少的直线；可以水平布置，也可以垂直布置。 (2) 电路或元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排列，对因果次序清楚的简图，其布局顺序应该是从左到右和从上到下。,(3) 为了突出和区分某些电路、功能等，导线符号、信号通路、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。 (4) 元件、器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。 (5) 所用图形符号应符合国家标准规定。如果采用了国家标准中未规定的图形符号，则必须加以说明。 (6) 同一电器元件不同部分的线圈和触点均应采用同一文字符号标明。,某机床电气原理图,电器元件布置图,绘制电器元件布置图应遵循的原则： (1)体积大和较重的
4、电器应安装在控制柜的下方； (2)安装发热元件时，要注意控制柜内所有元件的温升保持在它们允许极限内； (3)为提高电子设备的抗干扰能力，弱电部分应加屏蔽和隔离；,(4)元件安装必须遵循规定的间隔和爬电距离； (5)需要经常维护检修的电器，安装位置不宜过高或过低； (6)尽量将外形及结构尺寸相同的元件安装一起； (7)电器布置应考虑对称。,图 某机床电气元件布置图,电气安装接线图的绘制（P128 图4.26）,它是按电气原理图及各电器元件安装的位置来绘制的。电气安装接线图是安装电气设备或检查线路故障的依据。在电气安装图里要表示出各电气元器件的相对位置及各元器件之间的相互接线关系。所以接线图中各电
5、气元器件的相对位置与电器位置图中的位置一致，并且与电气原理图不同的是同一个电器的元件必须画在一起，而且各电气元器件的文字符号与原理图一致。电气安装图中对外部的接线应通过端子板进行，并注明外部接线的去向,某机床电气安装接线图,在三相电动机启动时，将电源电压全部加在定子绕组上的启动方式称为全压启动，也称为直接启动。 全压启动时，电动机的启动电流可达到电动机额定电流的4倍。容量较大的电动机的启动电流对电网具有很大的冲击，将严重影响其他用电设备的正常运行。因此，直接启动方式主要应用于小容量电动机的启动。,2.2.1 三相电机全压启动控制,2.2 基本控制电路,采用刀开关直接启动电动机的控制线路图。 刀
6、开关直接启动电动机的控制线路主要应用于小容量电动机的启动控制。冷却泵、小型台钻、砂轮机等小容量电动机的启动一般都采用这种启动控制方式。,直接启动控制自锁、自由停车,主电路,控制电路,在生产实践过程中，常常要求一些生产机械既有能持续不断的连续运行方式（长动），又有可在人工干预下实现手动控制的点动运行方式。 连续正常运行方式与点动运行方式的主要区别就是在控制过程中实施控制的控制电器能否自锁。 点动控制方式的应用：起重机械中吊钩的精确定位操作过程、机械加工过程中的“对刀”操作过程、自动加工机床“起始点”的定位操作过程等方面。,正常工作与点动的联锁控制,在一些大型的机床设备中，为了操作方便，常常要求能
7、够在不同的地点对该设备进行相同的控制。例如： 大型龙门刨床的操作者有时是在固定的操作台上对机械设备进行控制，有时则需要在机械设备四周用悬挂的控制盒进行控制；,多点控制启动、停止基本规律,欲使几个控制电器都能控制同一个接触器通电使得被控设备长动，则这几个控制电器的动合触点均应并联; 欲使几个控制电器都能控制同一个接触器断电，则这几个控制电器的动断触点应串联。,按顺序工作时的联锁控制,在生产实践中，常要求各种机械运动部件之间或生产机械之间能够按照设定的时间先后次序或者启动的先后顺序工作。这种工作形式简称为按顺序工作。 例如车床主轴转动时，要求油泵先输送润滑油，主轴停止运转后油泵方可停止润滑。 其控
8、制线路主要有：顺序启动、同时停止；顺序启动、顺序停止；顺序启动、逆序停止等几种控制线路。,顺序启动、同时停止控制线路,工作原理： 接触器KM1、KM2分别控制电动机M1和M2。由于KM2的线圈接在KM1的自锁触点后面，因此，只有KM1得电，即M1启动之后，M2才可以启动。 当按下停止按钮SB1时，KM1、KM2均断电，M1、M2同时停止运行。,工作原理： KM1、KM2分别控制电动机M1和M2。 KM1的一个常开触点串联在KM2线圈的供电线路上。KM2的一个常开触点并联在KM1的停止按钮SB1上。 因此启动时，必须KM1先得电，KM2才能得电。 停止时，必须KM2先断电，KM1才能断电。 故：
9、启动顺序为：先M1后M2；停止时：先M2后M1。,顺序启动、停止控制线路,时间控制顺序启动同时停止,时间控制顺序启动顺序停止,KM1运行时： L1-U L2-V L3-W KM2运行时: L1-V L2-U L3-W 若KM1、KM2同时运行： L1、L2-U、V,电动机正反转控制,互锁控制： 在同一时间里只允许两个或多个接触器（继电器）其中的一个接触器（继电器）工作的控制方式称为互锁或联锁控制。 在生产实践中，常常要求各种生产机械具有上、下，左、右、前、后等运动方向相反的可逆动作，这就要求电动机能够正、反向运转。对于三相交流电动机可借助正、反向接触器改变定子绕组的相序就可以实现。,不足之处：
10、 在正转过程中要求反转时必须先按下停止按钮SB1，让KM1线圈断电，使其联锁触点KM1闭合。这样，才能按反转按钮使电动机反转，这便给操作带来了不便。 为了解决这个问题，在生产上常采用复式按钮和触点联锁的控制线路。,该线路既能实现电动机直接正反转的要求，又保证了电路可靠地工作，常用在电力拖动控制系统中。,2.2.2 降压启动控制,降压启动就是在启动电动机时，将电源电压适当降低以后，再加到电动机的定子绕组上，经过一定的启动所需时间或者是启动完毕后，再将电源电压恢复到额定值保持电动机正常运行的一种启动方式。 其目的是：借以减少启动电流过大对电网和电动机本身造成的冲击和损坏。,常用的电动机降压启动的方
11、法主要有以下几种： 1、定子绕组串电阻（或电抗器）降压启动； 2、星（）三角（）换接降压启动； 3、自耦变压器降压启动； 4、延边三角形降压启动。,无论哪种方法，对控制的要求都是相同的，即给出起动指令后，先降压，当电动机接近额定转速时再加全压，这个过程是以启动过程中的某一变化参量为控制信号自动进行的。,定子绕组串电阻降压起动控制线路,启动时，在电动机主电路三相定子电路中以串连的形式串接入电阻R，使加在电动机绕组上的电压降低。启动完成后，再将这个串接的电阻“短路”也就是用导线（或触点机构）将这个电阻两端的接点在跨过电阻后直接“跨接”，使电动机获得额定电压后正常运行。,* 所应用的“启动电阻”一般
12、采用“铸铁电阻”或者用电阻丝绕制而成的“板式电阻”。所允许通过的电流值较大。 * 各相电源中所串接电阻的电阻值要相等。 * 优点：使用的设备简单并且不受定子绕组形式的限制；缺点：启动时降压用电阻所消耗的电能极大。,降压电阻实物图片,铸铁板式电阻,电 阻 丝 绕 制 式,星（）三角（）换接降压启动,星三角降压起动（星形）（三角形）控制线路也是“按时间原则控制”的对电动机进行降压启动的一种控制方法。也称为“降压启动方式”。 降压启动方式只适用于正常工作时电动机定子绕组呈“三角形”连接形式的电动机，即： “”型连接。,星（）角（）降压启动原理,星三角降压起动控制工作原理： 在起动过程中，将电动机定子
13、绕组接成星形，使电动机每相绕组承受的电压为额定电压的1/3，起动电流为三角形接法时起动电流的1/3。,Y,星三角降压启动控制线路,星三角降压起动的优、缺点,1、普遍应用于功率较小（4-13KW）电动机的降压启动控制过程中，通用元器件选材范围广、设计过程相对简单； 2、承担 接线方式转换的继电器触点系统基本上是在无负载的状态下进行吸合转换，因此，其触点系统的电寿命相对较长； 3、所需控制电器数量相对较少，投资少、成本低；方法简单、易于操作和维护。 4、不足之处：启动转矩只是额定转矩的1/3，只适用于启动状态为空载或轻微负载的启动环境。,2.2.3 异步电动机制动控制电路,制动停车的方式主要有机械
14、制动和电气制动两种。 电气制动是产生一个与原来转动方向相反的制动力矩。笼型异步电动机与直流电动机和绕线型异步电动机一样，在电器制动方式的使用过程中可采用反接制动和能耗制动两种方法。 无论哪种制动方式，在制动过程中，电流、转速、时间三个参量都在变化，因此可以取某一变化参量作为控制信号，但，要在制动结束时及时取消制动转矩。,电动机断电后，由于惯性作用，自由停车时间较长。而某些生产工艺、过程则要求电动机在某一个时间段内能迅速而准确地停车。这时，就要对电动机进行相应的制动控制，使之迅速停车。,单向反接制动控制线路,思考题： 1、在本例中对制动过程起着重要作用的元器件是什么？其动作原理是什么？ 2、电阻
15、在本电路中的作用是什么？,可逆运行反接制动控制线路,能耗制动就是在运行中的三相异步电动机停车时，在切除三相交流电源的同时，将一直流电源接入电动机定子绕组中的任意两个绕组中，以获得大小和方向都不变化的恒定磁场，从而产生一个与电动机原来的转矩方向相反的电磁转矩以实现制动。当电动机转速下降到零速时，再切除直流电源。 根据制动控制的原则，一般分为： 时间继电器控制与速度继电器控制两种形式。,能耗制动,1、按时间原则控制的单向能耗制动电气制原理图,2、按速度原则控制的单向能耗制动电气制原理图,异步电动机的调速方法,变频调速 (无级调速),应用最广，可构成高性能的交流调速系统，最具有发展前途。,f=50H
16、z,逆变器,M 3 ,整流器,f1、U1可调,+,频率调节范围：0.5几百赫兹,频率f下调，转速n降低。,2.2.4 异步电动机调速控制电路,变极调速 (有级调速),采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。,变转差率调速,变转差率调速，绕线式电动机转子回路串电阻。其优点是调速方法简单、设备简单投资少，缺点是能耗较大。轻载时调速范围小。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。对泵类也能应用,改 变 级 对 数 调 速 控 制,在利用加工机床进行生产实践的过程中，为了获得较宽的调速范围，均采用“双速电机”或者多速电机。双速电机与多速电机其基本原理和控制方法基本相同。以双速电机为例进行分析。,改变级对数调速控制按钮控制,改变级对数调速控制时间继电器,1. 在机床电力拖动系统中要求油
