1、1,本章内容,电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则 三相笼型异步电动机的基本控制线路 三相笼型异步电动机降压启动控制线路 三相笼型异步电动机制动控制线路 三相笼型异步电动机速度控制线路 变频调速与变频器的使用 电气控制线路的简单设计法 典型生产机械电气控制线路分析,2,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,什么是电气控制线路？ 用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路。 什么是电气控制系统图？ 为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出
2、来，这就是电气控制系统图。 电气控制系统图的种类 电气原理图,3,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,常用电气图形和文字符号 电气图形符号和文字符号的国家标准 演化历史现状 图形符号基本上是统一的国家标准 文字符号还在使用已废止的GB 71591987电气技术中的文字符号制订通则 目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍 参考教材上的讲解 本教材是第一本全面采用电气文字符号新国家标准的教材,4,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,电气控制线路图的绘制原则 绘制电气原理图时应遵循的原则 电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包
3、括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器线圈和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。,5,绘制电气原理图时应遵循的原则 电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。 布局 文字符号标注 图形符号表示要点 线条交叉及图形方向 图区,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,6,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,7,电气安装
4、接线图 什么是电气安装接线图？作用？ 一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。 绘制电气安装图应遵循的主要原则如下： 必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。 各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致，同一个电器元件的各部件（如同一个接触器的触点、线圈等）必须画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。 不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。 走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,
5、8,电器元件布置图 什么是电器元件布置图？作用？ 电器元器件布置图的设计应遵循以下原则： 必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。 相同类型的电器元件布置时，应把体积较大和较重的安装在控制柜或面板的下方。 发热的元器件应该安装在控制柜或面板的上方或后方，但热继电器一般安装在接触器的下面，以方便与电机和接触器的连接。 需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。 强电、弱电应该分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干扰的窜入。 电器元器件的布置应考虑安装间隙，并尽可能做到整齐、美观。,7.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,9,概述
6、 三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大。 其电气控制线路图大都由继电器接触器和按钮等有触点的电器组成。,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,10,全压启动控制线路 这是最基本的电动机控制线路。是任何一个电气工程师需要熟记于心的电路。 组成： 主电路 控制线路,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,11,全压启动控制线路 工作原理 启动过程 操作过程 重要概念： 自锁 自锁触点 停止过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,12,全压启动控制线路 控制线路的保护环节 短路保护：FA 过载保护：BB 电机过载时会发热，温度到一
7、定程度热继电器跳开 失压和欠压保护: QA 当电源电压降低到一定程度或失电时，接触器的电磁吸力小于范例，电磁机构会释放，主触点把电源断开。,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,13,正反转控制线路 生产实际的需要 工作原理 工作过程 基本控制线路（不能使用，正反按纽同时按下，短路） 正停反 重要概念：互锁 正反停 电动机电源进线中任意两相对调，电动机即可反向运转，接触器改变相序实现反转 (c)SF3打开时,SF3低电平,常闭通,QA2未带电,QA2低电平,常闭通,SF2按下,正启动; 正转时,QA1为高,常闭断开,SF3按下时,SF3的常闭断开,QA1断开,QA1常闭闭
8、合.,QA2通,反转,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,14,(c)SF3打开时,SF3低电平,常闭通,QA2未带电,QA2低电平,常闭通,SF2按下,正启动;正转时,QA1为高,常闭断开,SF3按下时,SF3的常闭断开,QA1断开,QA1常闭闭合.,QA2通,SF2松开,常闭通,反转,15,点动控制线路（点动：按下启动，松开停止） 生产实际的需要（B中SF3 转换开关 自保持时合上SF3按下SF2一直运行按停止按纽时停下 点动时跳开SF3） 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,16,多点控制线路 生产实际的需要 工作过程两个地方放置
9、两对按纽，启动按纽两个，停止按纽两个，可放在不同的地方如发电厂，一对放在发电机层，另一对放在水轮机层，都可启停电机,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,17,顺序控制线路 生产实际的需要 类型 基于动作先后顺序 基于时间控制 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,18,19,自动循环控制线路 生产实际的需要 工作过程,电气控制线路基础,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,20,21,概述 为什么要进行降压启动控制？ 降压启动的过程 降压启动方法 定子电路串电阻（或电抗） 星形三角形（成本低，广泛使用，适合于轻载或空载启动） 自耦变压
10、器 延边三角形 使用软启动器（成本高，大功率电机，不变速） 使用变频器（成本高，大功率电机，变频调速，节能）,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,22,星形三角形降压启动控制线路 降压启动原理 1）启动时将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定值的1/ ，Y形连接时，加在电动机定子绕组上的电流是连接时的1/3，从而减小了启动电流对电网的影响。 2）当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。 工作过程 主电路为什么像这样连接？ 工作过程,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,23,电气控制线路基础
11、,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,启动时定子绕组接成星形 用三个接触器,启动后定子绕组接成三角形,24,星形三角形降压启动控制线路 特点和适用场合 优点：启动电流特性好，结构简单，价格低； 缺点：由于启动转矩也降低到了原来的1/3，所以转矩特性差。 适合于轻载或空载启动的场合。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,25,软启动器及其使用 使用场合及特点 在一些对启动要求较高的场合，可选用软启动装置，它采用电子启动方法。 主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡
12、、缺相、断相等保护功能和实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数的功能。 原理：利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩（具体原理见电力电子相关课程）。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,26,软启动器及其使用 使用举例：TE的Altistart46 具有通用软启动器的各种功能 电动机单向运行，带旁路接触器、软启动、软停车或自由停车控制线路 端子功能 L1/L2/L3,A1/A2/A3,T1/T2/T3,A2/B2/C2 PL STOP,RUN C,400 KF1,KF2输出继电器的作用,电气控制线
13、路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,27,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,28,软启动器及其使用 使用举例：TE的Altistart46 单台软启动器启动多台电机举例 注意外部旁路的区别 KF1,KF2输出继电器的作用 在一台电动机启动结束后，软启动器被外部旁路。对它来说，这是不正常状态，所以KF1和KF2都断开。,电气控制线路基础,2.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路,29,概述控制转速，可控制水泵的出水流量，变流量调节，达到节能 电气调速方法 三相笼型异步电动机转速公式：调速方法 改变p：变极调速有级调速，简单，适用于要求不高的一般场合。
14、 改变s：滑差电机已淘汰。 改变f：变频调速调速性能最好，使用广泛的调速方法。,电气控制线路基础,2.4三相笼型异步电动机速度控制线路,30,变频调速与变频器的使用 应用举例：Micromaster 440 应用举例,电气控制线路基础,2.6 变频调速与 变频器的使用,31,概述 一般设计法：又称为经验设计法。它主要是根据生产工艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制电路。 逻辑设计法：它根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计控制线路。 为什么要对设计方法进行改进？ 简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。 在满足生产要求的前提下，
15、控制线路力求简单、经济、安全可靠。 尽量减少电器的数量 尽量选用相同型号的电器和标准件，以减少备品量，尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节。 尽量减少控制线路中电源的种类 尽可能直接采用电网电压，以省去控制变压器。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,32,简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 尽量缩短连接导线的长度和数量 设计控制线路时，应考虑各个元件之间的实际接线。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,33,简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 在满足生产要求的前提下，控制
16、线路力求简单、经济、安全可靠。 正确连接触点 正确连接电器的线圈,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,34,简单设计法介绍 一般设计法的几个主要原则 在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 元器件的连接 要注意电器之间的联锁和其他安全保护环节,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,35,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 继电器逻辑开关函数表达式：,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,36,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 一般形式：X开
17、 X关 K,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,37,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 X开和X关的选择 X开和X关一般要选短信号，这样可以有效防止启/停信号波动的影响，保证了系统的可靠性。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,38,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑函数 电气控制线路中的典型控制对象 更进一步的表达式：在某些实际应用中，为进一步增加系统的可靠性和安全性，X开和X关往往带有约束条件。对约束条件的说明,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,39,简单设计法介绍 简单设计法 定义
18、：一般设计法中的重要设计原则和逻辑设计法中的控制对象的开关逻辑函数就组成了简单设计法。 设计步骤 找出控制对象的开启信号、关断信号； 如果有约束条件，则找出相应的开启约束条件和关断约束条件； 把各种已知信号带入公式中，写出控制对象的逻辑函数（熟练后可省去该步）； 结合一般设计法的设计原则和逻辑函数，画出该控制对象的电气线路图。 最后根据工艺要求做进一步的检查工作。 关键：简单设计法的核心内容是找出控制对象的开启条件（短信号）和关断条件（短信号）。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,40,电气控制线路分析基础 电气控制线路分析的内容与要求 设备说明书 设备工作原理，技术性能指标； 各操作元器件的用途即功能； 电气控制要求； 与机械部分的联锁。 电气控制原理图 阅读分析电气原理图的方法与步骤 分析主电路； 分析控制电路 分析辅助电路； 分析联锁与保护环节； 总体检查。,电气控制线路基础,2.8 典型生产机械 电气控制线路分析,41,主要内容回顾 要求 掌握典型控制环节的设计和使用 自锁 互锁 点动 顺序控制 约束条件的使用 时间继电器的使用 三相笼型异步电动机基本控制线路 变频调速以及变频器的基本概念 会使用简单设计法设计简单的控制线路,电气控制线路基础,本章小结,
