《电气控制与PLC应用-教学ppt课件--第2章-电气控制系统的基本电路.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制与PLC应用-教学ppt课件--第2章-电气控制系统的基本电路.pptx（52页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第2章章 电气控制系统电气控制系统的基本的基本电路电路全国高等职业教育规划教材机械工业出版社2.1 电气制图及电路图电气制图及电路图2.1.1 电气的图形符号和文字符号电气的图形符号和文字符号1图形符号图形符号是用于表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号，是电气制图中不可缺少的要素。图形符号通常由一般符号、符号要素、限定符号等组成。2.1.2 常用电气工程图常用电气工程图1电气控制原理图电气控制原理图是依据简单、清晰的原则，采用图形符号和文字符号表示电路中电器元件连接关系和电气工作原理的图。电气控制原理图一般包括主电路、控制电路和辅助电路。主电路是设备的驱动电路，是指从电源到电动
2、机大电流所通过的路径；控制电路是由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、控制变压器等电器元件组成的逻辑电路，实现所要求的控制功能；辅助电路包括照明电路、信号电路及保护电路等。三相异步电动机可逆运行的电气原理图。电源开关与保护主电路控制电路1232电器元件布置图三相异步电动机可逆运行电器元件布置图3电气安装接线图在绘制电气安装接线图时 的原则（1）在接线图中，各电器元件均按其在安装底板中的实际位置绘出。各电器元件按实际外形尺寸以统一比例绘制。（2）电器元件按外形绘制，并与布置图一致，偏差不能太大。绘制电气安装接线图时，一个元件的所有部件绘在一起，并用点划线框起来，表示它们是
3、安装在同一安装底板上的。（3）所有电器元件及其引线标注与电气控制原理图相一致的文字符号及接线回路标号。（4）接线图中标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积、连接导线根数及穿管的种类、规格等，并标明电源引入点。（5）安装在电气板内外的电器元件之间需通过接线端子板连线。2.2 三相异步电动机直接起动控三相异步电动机直接起动控制电路制电路三相异步电动机按其容量大小起动方式可以分为直接起动和减压起动。所谓直接起动就是将三相笼型异步电动机的定子绕组加上额定电压的起动方式，也称为全压起动。直接起动电路结构比较简单，易于安装与维修；但直接起动时的起动电流为电动机额定电流的47倍，过大的起动电流将会造成电网
4、电压明显下降，会影响在同一电网工作的其它负载的正常工作，所以直接起动电动机的容量受到一定的限制，一般用于空载或轻载启动。2.2.1三相异步电动机启停控制电三相异步电动机启停控制电路路1电动机点动控制电路点动控制是指按下按钮，电动机得电运转；松开按钮，电动机失电停转的控制方式。2电动机单向连续运行控制电动机单向连续运行控制又称接触器自锁控制，在要求电动机启动后能连续运转时，为实现连续运转，可采用如图2-6所示的接触器自锁控制电路。2.2.2三相异步电动机正、反转控三相异步电动机正、反转控制电路制电路1接触器控制三相异步电动机正、反转电路3接触器联锁的正、反转控制电路4按钮、接触器双重互锁的正、反
5、转控制电路2.2.3 工作台自动往返控制电路工作台自动往返控制电路工作台自动往返控制电路自动往复控制线路里设有两只带有常开、常闭触点的行程开关SQ1和SQ2，分别装置在设备运动部件的两个规定位置上，以发出返回信号，控制电动机换向。为保证机械设备的安全，在运动部件的极限位置还设有限位保护用的行程开关SQ3和SQ4。其电气原理图如图2-10所示。2.2.4其他控制线路电路其他控制线路电路1电动机的两地控制电路2顺序控制电路在实际的多电动机控制中，根据各电动机的作用不同，有时需要按照一定的顺序起动或者停车，才能保证操作过程合理和工作的安全可靠。2.3 三相异步电动机的减压启动三相异步电动机的减压启动
6、控制电路控制电路减压启动是指在启动时，通过某种方法，降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机启动后，再将电压恢复到额定值。降压启动的目的是限制启动电流，因为电动机在启动时的电流为电动机额定电流的47倍，过大的启动电流将会造成电网电压明显下降，直接影响在同一电网工作的其它负载的正常工作。因此对大容量的电动机，尤其是容量10kW以上的三相笼型异步电动机常采用降压动启动。降压启动的方法很多，常用的有定子串电阻降压启动、Y-降压启动、自耦变压器降压启动等。2.3.1定子串电阻减压启动控制电定子串电阻减压启动控制电路路电动机定子串电阻减压起动是电动机起动时，在三相定子绕组中串接电阻分压，使定子绕组上的电
7、压降低，起动后再将电阻短接，电动机即可在全压下运行。2.3.2 丫-减压启动控制电路当三相笼型异步电动机定子绕组为三角形接法且不允许直接起动时，可以采用星形三角形（丫-）减压起动方式。即起动时，电动机定子绕组接成星形联接，接入三相电源；起动结束时，电动机定子换接成三角形接法运行。时间继电器控制的丫-降压启动线路，图中使用了三个接触器KM1、KM2、KM3和一个通电延时型的时间继电器KT，当接触器KM1、KM3主触点闭合时，电动机成星形连接；当接触器KM1、KM2主触点闭合时，电动机成三角形连接。丫-降压启动控制电路丫-降压启动电路（两接触器）本线路的主要特点如下：（1）主电路中使用了接触器KM
8、2的动断辅助触点；如果工作电流过大就会烧坏触点；因此这种控制线路只适用于功率较小的电动机。（2）由于该线路使用了两个接触器和一个时间继电器，因此线路简单。另外，在由星形连接转换为三角形连接时，KM2是在不带负载的情况下吸合的，这样可以延长其使用寿命。2.3.3自耦变压器减压启动电路自耦变压器减压启动电路自耦变压器降压启动方法适用于正常工作时电动机定子绕组接成星形或三角形、电动机容量较大、启动转矩可以通过改变变压器抽头的连接位置得到改变的情况。它的缺点是不允许频繁启动，价格较贵，而且只用于10kW以上的三相异步电动机。自耦变压器减压起动是利用自耦变压器来降低起动时的电压，达到限制起动电流的目的。
9、电路结构2.4 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制电路电路在有些生产过程中要求电动机能迅速而准确地停车，但三相异步电动机切断电源后，由于惯性作用，总要经过一段时间才能完全停止，这就要求对电动机进行强迫制动，这种使电动机在切断电源后能迅速停车的措施，称为电动机的制动。电动机的制动方法有电磁机械制动和电气制动两种。电磁机械制动是用电磁铁操纵机械进行制动的，如电磁抱闸制动器，电磁铁离合制动器等。电气制动是用电气的方法，使电动机在切断电源后，产生一个与原来转动方向相反的制动转矩来迫使电动机迅速停止转动。2.4.1 反接制动控制电路反接制动控制电路反接制动是将运动中的电动机电源两相反接，以
10、改变电动机定子绕组中的电源相序，从而使旋转磁场的方向变为和转子的旋转方向相反，转子绕组中的感应电动势、感应电流和电磁转矩的方向都发生了改变，电磁转矩变成了制动转矩。制动过程结束，如需停车，应立即切断电源，否则电动机将反向启动。所以在一般的反接制动电路中常利用速度继电器来反映速度，以实现自动控制。电路结构2.4.2 能耗制动控制电路能耗制动控制电路所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相电源之后，在定子绕组上加一个直流电压，通入直流电流，产生一个恒定的磁场，转子因惯性继续旋转而切割该恒定的磁场，转子导条中便产生感应电动势和感应电流，同时将运动过程中存储在转子中的机械能转变为电能，又消耗在转子电阻上的一
11、种制动方法。能耗制动的特点是制动电流较小，能量损耗小，制动准确，但它需要直流电源，制动速度较慢，所以它适用于要求平稳制动的场合。按时间原则控制的能耗制动控制电路2按速度原则控制的能耗制动控制电路2.5 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制电路电路采取一定的方法，使电动机转动速度改变的过程称为调速。实际生产中，对机械设备常有多种速度输出的要求，根据电工学中所学知识，交流电动机转速公式：式中，n：电动机的转速，单位r/min；p：电动机极对数；f：供电电源频率，单位Hz；s：异步电动机的转差率。2.5.1改变磁极对数的调速变换异步电动机定子绕组磁极对数从而改变同步转速进行调速的方式称为
12、变极调速。其转速只能按阶跃方式变化，不能连续变化。变极调速的基本原理是：在电网频率不变，电动机的同步转速与它的磁极对数成反比。因此，变更电动机定子绕组的接线方式，使其在不同的磁极对数下运行，其同步转速便会随之改变。异步电动机的磁极对数是由定子绕组的联接方式来决定，这样就可以通过改换定子绕组的联接来改变异步电动机的磁极对数。对笼型异步电动机一般采用改变磁极对数的调速方法。双速电动机、三速电动机是变极调速中最常用的两种形式。双速电动机的定子绕组的联接方式常有两种：一种是绕组从三角形改成双星形（/YY），如图2-21 a）所示，另一种是绕组从单星形改成双星形（Y/YY），如图2-21 b）所示。这两
13、种接法都能使电动机产生的磁极对数减少一半即电动机的转速提高一倍。双速电动机的控制电路2.5.2改变转差率的调速改变转差率的调速1变压调速改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定输出转矩下的转速。目前主要采用的晶闸管交流调压器变压调速，是通过调整晶闸管的触发角来改变异步电动机端电压进行调速的一种方式。这种调速方式调速过程中的转差功率损耗在转子里或其外接电阻上效率较低，仅用于小容量电动机。2转子串电阻调速转子串电阻调速是在绕线转子异步电动机转子外电路上接入可变电阻，通过对可变电阻的调节，改变电动机机械特性斜率来实现调速的一种方式。电机转速可以按阶跃方式变化，即有级调速。其
14、结构简单，价格便宜，但转差功率损耗在电阻上，效率随转差率增加等比下降，故这种方法目前较少采用。3串级调速绕线转子异步电动机的转子绕组能通过集电环与外部电气设备相连接，可在其转子侧引入控制变量如附加电动势进行调速。在绕线转子异步电动机的转子回路串入不同数值的可调电阻，从而获得电动机的不同机械特性，以实现转速调节。电气串级调速的基本原理是在绕线转子异步电动机转子侧通过二极管或晶闸管整流桥，将转差频率交流电变为直流电，再经可控逆变器获得可调的直流电压作为调速所需的附加直流电动势，将转差功率变换为机械能加以利用或使其反馈回电源而进行调速的一种方式。2.5.3变频调速变频调速变频调速是利用电动机的同步转
15、速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。在异步电动机诸多的调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围广，效率高，稳定性好。采用通用变频器对笼型异步电动机进行调速控制，通常分基频（电源额定频率）以下调速和基频以上调速。变频调速1基频以下的调速在基频以下调速时，速度调低。在调节过程中，必须配合电源电压的调节，否则电动机无法正常运行。2基频以上的调速在基频以上调速时，速度调高。但此时也按比例升高电压是不行的，出为往上调U将超过电动机额定电压，从而超过电动机绝缘耐压限度，危及电动机绕组的绝缘。因此，频率上调时应保持电压不变，即U常数（即为额定电压），此时，f升高，m应下降，相当于直流
16、电动机弱磁调速。2.6.1 实训 三相异步电动机点三相异步电动机点动与单向旋转控制电路动与单向旋转控制电路1实训目的实训目的1）掌握三相异步电动机点动与单向旋转控制电路工作原理。2）会根据电气原理图绘制元件布置图及控制电路接线图3）学会用万用表检测电路是否正确。4）会进行三相异步电动机控制线路的安装与调试。2实训器材实训器材1）万用表 1块2）尖嘴钳、老虎钳、剥线钳、一字螺丝刀、十字螺丝刀等 各1只3）小功率电动机 1台4）三相异步电动机点动与单向旋转控制电路安装盘及元器件 1套。三相异步电动机点动与单向旋转控制电路电器元件和器材的选择序号器件名称字母符号型号规格数量1三相异步电机M2组合开关
17、QS3熔断器FU4接触器KM5按钮SB6热继电器FR7接线端子排XT8转换开关SA2.6.2三相异步电动机正反转控制电路 1实训目的实训目的1）掌握三相异步电动机正反转控制电路工作原理。2）会根据电气原理图绘制元件布置图及控制电路接线图。3）会进行三相异步电动机正反转控制线路的安装与调试。4）学会用万用表检测电动机正反转电路。2实训器材实训器材1）万用表 1块2）尖嘴钳、老虎钳、剥线钳、一字螺丝刀、十字螺丝刀 各1只3）小功率电动机 1台4）三相异步电动机正反转控制电路安装盘及元器件 1套。三相异步电动机正反转控制电路电器元件和器材的选择序号器件名称字母符号型号规格数量1三相异步电机M2组合开
18、关QS3熔断器FU4接触器KM5按钮SB6热继电器FR7接线端子排XT绘制电路元件布置图及电路接线图2.6.3 丫丫-转换减压起动控制电转换减压起动控制电路路1实训目的实训目的1）掌握丫-转换减压起动控制电路工作原理。2）会根据电气原理图绘制元件布置图及控制电路接线图。3）会进行丫-转换减压起动控制电路的安装与调试。4）学会用万用表检测丫-转换减压起动控制电路。2实训器材实训器材1）万用表、交流电流表、兆欧表 1块2）尖嘴钳、老虎钳、剥线钳、一字螺丝刀、十字螺丝刀 各1只3）小功率电动机 1台4）丫-转换减压起动控制电路安装盘及元器件 1套。丫-转换减压起动控制电路电器元件和器材的选择序号器件
19、名称字母符号型号规格数量1三相异步电机M2组合开关QS3熔断器FU4接触器KM5按钮SB6热继电器FR7时间继电器KT8接线端子排XT3）绘制电路元件布置图及电路接线图绘制丫-转换减压起动控制电路元件布置图，按布置图绘制电路安装接线图，将电气元件的符号画在规定的位置，对照原理图的线号标出各端子的编号。4）配置电路板根据元件布置图和接线图，在配电板上安装电器元件，各个元件的位置应排列整齐、均匀，间隔合理，便于更换元件。紧固时要用力均匀，紧固程度适当，防止用力过猛而损毁元器件。5）接线在配电板上根据原理图和接线电路图，并按接线图编号在各元件和连接线两端做好编号标志，根据接线工艺要求，在电路板上完成导线连接。6）线路检测与调试谢谢！