1、2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),2,2.1 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
2、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，电器布置图，电气安装接线图） 电气原理图,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),3,2.1 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
3、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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),4,2.1 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 1、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、接触器和继电器的线圈及辅助
4、触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),5,2、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。 3、布局应根据便于阅读的原则安排，主电路安排在图面的左或者上，辅助电路右下，按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。 4、文字符号标注，通用电器元件的不同部件分散在不同位置，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。 5、图形符号表示要点，所有电器可动部分均按没有通电或没有外力作用使得状态画出。 6、减少线条、避免交叉，图形符号可旋转绘制，但文字符号不可倒置。 图区图纸上方的1、2
5、、3。等数字是图区的编号。图区编号下方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),6,符号位置的索引 当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。接触器、继电器的线圈、触点的索引方法 接触器继电器,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),7,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),8,电气安装接线图 什么是电气安装接线图？
6、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。,2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyrigh
7、t by Wang Yonghua (),9,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。,2.1 电气控
8、制线路的图形、文字符号及绘制原则,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),10,概述 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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),11,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua
9、(),12,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),13,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 失压和欠压保护: QA,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),14,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） 正停反 重要概念：互锁 正反停,电气控制线路基础,2.
10、2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),15,点动控制线路 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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),16,多点控制线路 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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),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
11、控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),18,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),19,2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路,补充练习：,控制要求：按下启动按钮SF2，平面工作台实现向左运行，运行过程中碰触左限位开关BG1后停止左行，3秒后工作台实现向右运行，运行过程中碰触到右限位开关BG2后停止右行，5秒后又实现左行，以此方式循环工作。按下停止按钮SF1后，工作台失电停行。,原控制电路,2008.1,Copy
12、right by Wang Yonghua (),20,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 自耦变压器 延边三角形 使用软启动器 使用变频器,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),21,星形三角形降压启动控制线路 降压启动原理 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。当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使
13、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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),22,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),23,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,200
14、8.1,Copyright by Wang Yonghua (),24,自耦变压器降压启动控制线路 降压启动原理 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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),25,自耦变压器降压启动控制线路 特点及适用场合 优点：启动时对电网的电流冲击小，功率损耗小。 缺点：自耦变压器相对结构复杂，价格较高。 这种线路主要用于较大容量的电动机，以减小启动电流对电网的影响。,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),26,
15、概述 为什么要进行制动控制？ 制动方法 机械的 电气的 反接制动 能耗制动 使用软启动器或变频器中的制动功能,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),27,反接制动控制线路 工作原理 切断电源并加入反相序的电源 注意事项 限制冲击电流 及时切除反向电源 特点及适用场合 特点：制动迅速，效果好，冲击大。 适用场合：通常仅适用于10 kW以下的小容量电动机。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),28,反接制动控制线路
16、 单向运行反接制动控制线路 工作过程讲解,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),29,能耗制动控制线路 工作原理 所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。 实现方法 根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制； 也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),30,能
17、耗制动控制线路 单向运行能耗制动控制线路 以时间控制原则进行控制； 以速度原则进行控制。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),31,能耗制动控制线路 能耗制动和反接制动的比较 能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能耗制动的制动效果不及反接制动明显，同时还需要一个直流电源，控制线路相对比较复杂。 能耗制动一般适用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场合。反接制动一般适合于电动机容量较小和不频繁制动的场合。,电气控制线路基础,2.4 三相笼型异步电动机制动控制线路,2008.
18、1,Copyright by Wang Yonghua (),32,概述 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。 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,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),33,变极调速控制线路 变极方法,电气控制线路基础,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),34,变极调速控制线路 双速电动机调速控制
19、线路 主电路的连接 低速启动 高速启动 问题：想一想QA3的作用？,电气控制线路基础,2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),35,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，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
20、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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),36,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),37
21、,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。 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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),38,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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),39,简单设计法介绍 逻辑设计法中继电器开关逻辑
22、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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),40,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开控制对象的开启信号，选取在开启边界线上发生状态改变的逻辑变量，为短信号。 X关控制对象的关断信号，选取在关断边界线上发生状态改变的逻辑变量，为短信号。 K输出对象本身的常开触点。,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),41,
23、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,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),42,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,2008.1,Copyright by
24、 Wang Yonghua (),43,简单设计法介绍 简单设计法 定义：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,2008.1,Copy
25、right by Wang Yonghua (),44,简单设计法应用举例 三台电动机的顺序启停控制 题目分析,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),45,简单设计法应用举例 三台电动机的顺序启停控制 设计过程（用白板亲自设计）,电气控制线路基础,2.7 电气控制线路的 简单设计法,2008.1,Copyright by Wang Yonghua (),46,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 作业:P96 3, 5, 12, 13, 15,电气控制线路基础,本章小结,
