1、第2章基本的电气控制电路,2.1电气控制电路的绘制 2.2三相异步电动机的启动电路 2.3三相异步电动机的常用制动电路 2.4电气控制电路的保护,2.1电气控制电路的绘制,2.1.1电气控制系统图中的图形、文字符号电气控制系统图中，电气元件的图形符号和文字符号必须遵循统一的国家标准。我国在1990年以前采用国家科委1964年颁布的“电工系统图图形符号”的国家标准(即GB312-1964)和“电工设备文字符号编制通则” 的规定。为了适应新的发展需要，掌握先进的技术并便于进行国际交流，国家标准局相继颁布了“电气图用图形符号总则、第2部分一第13部分，及“电气制图” 和“电气技术中的文字符号制订通则
2、” 。,下一页,返回,2.1电气控制电路的绘制,2.1.2电气原理图电气原理图根据控制线图工作原理绘制，具有结构简单，层次分明的特点，主要用于研究和分析电路工作原理，无论在设计部门还是生产现场都得到了广泛应用。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按电气元件的实际位置来画，也不反映电气元件的形状、大小和安装方式。现以图2-1所示某机床电气原理图为例来说明电气原理图的画法和应注意的事项。,上一页,返回,下一页,2.1电气控制电路的绘制,2.1.2电气原理图 1.绘制电气原理图时应遵循的原则.电路图一般包含主电路和控制、信号电路两部分，为了区别主电路与控制电路，在绘制电路图时主电路(电机、
3、电器及连接线等)用粗线表示，控制、信号电路(电器及连接线等)用细线表示，习惯将主电路放在电路图的左边(或上部)，将控制电路放在右边(或下部);.在电气原理图中，所有电气元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准;,上一页,返回,下一页,2.1电气控制电路的绘制,.采用电气元件展开图的画法，应根据便于读图的原则，同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出，若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号，如KMl , KM2等;所有按扭、触点均按没有外力和没有通电的原始状态画出;.无论主电路还是控制电路，各元件一般按照动作顺序自上而下、从左到右依次排列;.原理图中，两线
4、交叉连接时的电气连接点要用黑圆点标出。,上一页,下一页,返回,2.1电气控制电路的绘制,2.主电路各接点的标记电气控制电路图中的支路、接点，一般都加上标号。主电路标号由文字符号和数字组成。文字符号用以标明主电路中的元件或电路的主要特征;数字标号用以区别电路不同线段。三相交流电源引入线采用L1,L2,L3标号，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U, V, W。如U11表示电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接点代号，依此类推。 控制电路由3位或3位以下的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降元件为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号，负极按
5、偶数标号。,上一页,下一页,返回,2.1电气控制电路的绘制,2.1.3 电气安装接线图 电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。它为安装电气设备、电气元件之间进行配线及检修电气故障等提供了必要的依据。图2-2所示为笼型异步电动机正反转控制的安装接线图。,上一页,返回,2.2三相异步电动机的启动电路,2.2.1三相笼型异步电动机全压启动控制电路 笼型异步电动机的全压启动(又称直接启动)就是把电源电压直接加到电动机的接线端。这种控制线路结构简单，成本低，启动力矩大，启动时间短，冲击电流可达额定电流的5 -7倍。 1.电动机的连续控制电路如图2 -3所示，是一
6、种常用的由控制电动机单方向启动运转的电路。由刀开关Q、熔断器FU、交流接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件与电动机M构成主电路。由启动按钮SB1、停止按钮SB2、接触器KM的动合辅助触点和线圈、热继电器FR的动断触点构成控制电路。,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,(1)电路的工作原理启动时，合上Q，引入三相电源。按下启动按钮SB1，接触器KM线圈通电，接触器主触点闭合，电动机接通电源启动运转。同时与SB1并联的动合触点KM闭合，使接触器的线圈经两条路径通电。这样，当SB1复位时，接触器KM的线圈仍可通过KM辅助触点继续通电，从而保持电动机的连续运行。要使电动机M停止运转，只要
7、按下停止按钮SB2，将控制电路断开即可。这时接触器KM断电释放，KM的动合主触点将三相电源切断，电动机停止旋转。当手松开按钮后，SB2的动断触点在复位弹簧的作用下，虽又恢复到原来的动断状态，但接触器线圈已不再能依靠自锁触点通电了，因为原来闭合的自锁触点已随着接触器的断电而断开。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,(2)电路的保护环节 .熔断器FU作为短路保护，但不能实现过载保护; .热继电器FR具有过载保护的作用; .欠压保护与失压保护是依靠接触器本身的电磁机构来实现的。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,2.电动机的点动控制电路图2 -4列出了实现点动
8、控制的几种控制电路。图2-4 (a)为点动控制电路的最基本形式，按下SB , KM线圈通电，动合主触点闭合，电动机启动旋转，松开SB , KM断电，主触点断开，电动机停止运转。所以点动控制电路的最大特点是取消了自锁触点。图2-4 (b)为采用开关SA断开自锁回路的点动控制电路。该电路可实现连续运转和点动控制，由开关SA选择，当SA合上时为连续控制;SA断开时为点动控制。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,图2-4 (c)为用点动按钮动断触点断开自锁回路的点动控制电路。SB2为连续运转启动按钮，SB1为连续运转停止按钮，SB3为点动按钮。当按下SB3时，动断触点先将自锁回路切
9、断，随后动合触点才闭合，使KM线圈通电，动合主触点闭合，电动机启动旋转;当松开SB3时，动合触点先断开，KM线圈断电，动合主触点断开，电动机停转。图2-4 (d)为采用中间继电器KA实现点动控制。按下启动按钮SB3 , KM线圈通电，电动机M实现点动控制。按下启动按钮SB2，中间继电器KA线圈通电并自锁，其动合触点闭合，KM线圈通电，电动机M实现长动控制。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,3.多地启停控制 如图2-5所示，把启动按钮并联起来，停止按钮串联起来，分别装在两个或多个地方，就可实现两地或多地起停控制。 4.顺序启停控制 图2 -6所示为两台电动机顺序启动控制电路
10、。图2-6 (a)中，接触器KM1控制电动机M1启动、停止;接触器KM2控制电动机M2的启动、停止。电动机M1启动后，电动机M2才能启动。其工作过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB2接触器KM1通电并自锁，其主触点闭合，电动机M1启动。KM1动合辅助触点闭合，按下启动按钮SB4，接触器KM2通电，主触点闭合M2启动运转。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,图2-6 (b)所示的电路接法，可以省去接触器KM1的动合触点，使电路得到简化。电动机顺序控制的规律是:.要求接触器KMl动作后接触器KM2才能动作时，将接触器KM1的动合触点串接在接触器KM2的线圈中;.要求接触器K
11、M1动作后接触器KM2不能动作时，将接触器KM1的动断辅助触点串接于接触器KM2的线圈电路中。 图2-6 (c)是采用时间继电器，按时间原则顺序启动的控制电路。电动机M1启动时间t后，电动机M2自行启动。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,5.可逆旋转控制电路由电动机的工作原理可知，改变电动机三相电源相序，就能改变电动机的转向。图2 -7所示为按钮控制电动机正反转控制电路。(1)手动按钮控制图2-7 (a)为由两组单相旋转控制电路组合而成，主电路由正反转接触器KMl , KM2的主触点来改变电源的相序，实现电动机的可逆旋转。当电动机已进行正转旋转后，又按下反转按钮SB3时，
12、由于正反转接触器KM1, KM2线圈同时通电，其主触点闭合，将造成电源两相短路，将烧毁电源。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,为此，将KM1, KM2正反转接触器的动断触点串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，如图2-7 (b)所示电路，从而避免发生电源短路的故障。这种利用接触器动断辅助触点相互制约的控制，称为电气互锁。在这一电路中，欲使电动机由正转变反转或由反转变正转控制都必须先按下停止按钮SBl，然后再进行正反转的启动控制。 图2-7 (c)是在图2-7 (b)的基础上增设了SB2,SB3的动断触点，构成按钮互锁电路，从而构成具有电气、按钮双重互锁的控制电路，此电
13、路在正反转控制操作时，不需再按停止按钮，即可直接实现电动机正反转切换控制。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,(2)自动循环控制通常情况下，自动往返是利用行程开关(光电开关)检测运动部件的相对位置，并发出正反向运动切换信号，这种控制称为行程控制。图2-8 (a)所示为机床工作台往复运动示意图。行程开关SQ1,SQ2固定在床身上，其中，SQ1为反向转正向行程开关并反映加工起点位置，SQ2为正向转反向行程开关并反映加工终点位置，SQ4,SQ3为正反向极限保护开关。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,图2 -8 (b)所示为自动循环的正反向控制电路，其工作过程
14、是:合上电源开关Q，按下正向启动按钮SB2，正向接触器线圈KM1通电并自锁，电动机M正转，工作台前进。当前进到位，挡块B压下SQ2，其动断触点断开，KM1断电，SQ2动合触点闭合，使反向接触器线圈KM2通电，M反转，工作台后退。当后退到位时，挡块A压下SQ1, KM2断电，SQ1动合触点闭合，又使KM1通电，M正转，如此周而复始地自动往返工作。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,2.2.2三相异步电动机减压启动控制电路降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运行。1. Y-减压启动控制正常运行时，
15、当负载对电动机启动力矩无严格要求，又要限制电动机启动电流，且定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，可以采用星一三角降压启动。电动机定子绕组为三角形接法时，其六个引线端接到星一三角启动器上。启动时，将定在接成星形，待电动机转速接近额定转速再改变为三角形。图2-9所示为时间继电器自动切换的Y-降压启动电路。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,其工作过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB2 , KM线圈通电并自锁，其主触点闭合，M接通电源。同时KMY线圈与KT时间继电器线圈通电，电动机按Y形连接启动。当时间继电器KT延时时间到，其动断延时触点断开，KM，断电，动合延时触点闭合，
16、使KM通电并自锁，电动机M按形连接运行。图中KMy,KM动断辅助触点构成电气互锁，防止主电路电源短路。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,2.自藕变压器减压启动控制自藕变压器减压启动不受电动机接线形式的限制。电动机启动时，定子绕组加上自藕变压器的二次电压;启动结束后，切除自藕变压器，定子绕组加上额定电压，使电动机全压运行。图2-10所示为自藕变压器减压启动控制电路。启动过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB2, KMl线圈通电，主触点闭合，电动机定子串自藕变压器减压启动。同时KT线圈通电延时，当M运行达到KT整定时间，其动断延时触点先断开，KM1线圈断电，自藕变压器T被切
17、除，KT的动合延时触点后闭合且KM1动断辅助触点复位时，KM2线圈通电并自锁，KM2主触点闭合，电动机M全压运行。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,3.延边三角形减压启动控制在Y-启动方式基础上加以改进的一种启动方式。电动机启动时，定子绕组一部分接成三角形，一部分接成星形，以减小启动电流，启动后接成三角形。从图形上看，好像是三角形的三条边延长了，故得名延边三角形。绕组连接情况如图2-11所示。如图2-12所示，启动时将电动机定子绕组的一部分连接成星形(接点1-7,2-8和3-9)，而另一部分连接成三角形(接点7-4,8-5和9-6)。启动结束后，再换成三角形连接，投入全压
18、运行。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,启动过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB2，接触器KM线圈通电并自锁,KM主触点闭合，定子绕组接点1,2,3接通电源。同时时间继电器KT线圈通电进行延时;接触器KMY线圈通电，KMY主触点闭合，绕组接点4-8,5-9,6-7连接使电动机成延边三角形启动。当时间继电器延时时间到，KT延时打开动断触点断开，使接触器KMY线圈断电;KT延时闭合动合触点闭合，接触器KM线圈通电，主触点闭合，绕组接点1-6,2-4,3-5连接成三角形投入运行。,上一页,返回,下一页,2.2三相异步电动机的启动电路,4.定子绕组串电阻减压启动在电动机启动时
19、，在三相定子电路中串入电阻，使加在电动机绕组上的电压低于电网电压，待启动后，再将电阻短路，电动机在额定电压下正常运行。此种方法适应于低压电动机。图2-13所示为串电阻减压启动控制电路，它按时间原则控制各电气元件的先后顺序动作。其启动过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB1，接触器KM1和时间继电器KT线圈通电，电动机M串电阻启动。当时间继电器KT延时到，其动合延时触点闭合，KM2线圈通电并自锁,KM2动断辅助触点断开使KM 1, KT线圈先后断电，电动机M全压运行。,上一页,返回,2.3三相异步电动机的常用制动电路,由于惯性的原因，三相异步电动机从切断电源到完全停止旋转，总需要一段时间。但实
20、际工业生产中，很多生产机械在运行过程中都要求安全和准确定位以及为了提高劳动生产率，都需要电动机能迅速停车，所以要求对电动机进行制动控制。制动的方式一般有机械制动和电气制动两种。机械制动是利用电磁铁或液压操纵机械抱闸机构，使电动机快速停转的方法。,返回,下一页,2.3三相异步电动机的常用制动电路,2.3.1反接制动控制反接制动是在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。反接制动的实质是使电动机欲反转而制动，因此当电动机的转速接近零时，应立即切断反接转制动电源，否则电动机会反转。实际控制中采用速度继电器来自动切除制动电源。图2-14所示为
21、电动机单向旋转反接制动控制电路。图中，KMl为单向旋转接触器，KM2为反接制动接触器，KS为速度继电器，R为反接制动电阻。,上一页,返回,下一页,2.3三相异步电动机的常用制动电路,其工作过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB2, KM1线圈通电并自锁，电动机M启动运转，当转速升高后，速度继电器的动合触点KS闭合，为反接制动做准备。停车时，按下停止复合按钮SB1, KM1线圈断电，同时KM2线圈通电并自锁，电动机反接制动，当电动机转速迅速降低到接近零时，速度继电器KS的动合触点断开，KM2线圈断电，制动结束。,上一页,返回,下一页,2.3三相异步电动机的常用制动电路,2.3.2能耗制动控制
22、能耗制动是指电动机切断交流电源的同时给定子绕组的任意二相加一直流电源，以产生静止磁场，依靠转子的惯性转动切割该静止磁场产生制动力矩的方法。能耗制动控制电路如图2-15所示。能耗制动的效果与通入直流电流的大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，其制动时间越短。,上一页,返回,下一页,2.3三相异步电动机的常用制动电路,其工作过程是:合上电源开关Q，按下启动按钮SB2 , KMl线圈通电并自锁，电动机M启动运行。当需要停车时，按下停止按钮SB1, KMl线圈断电，切断电动机电源;同时KM2, KT线圈同时通电并自锁，将两相定子接入直流电源进行能耗制动。转速迅速下降，当接近零时，KT延时到，
23、其延时动断触点动作，使KM2,KT先后断电，制动结束。,上一页,返回,2.4电气控制电路的保护,2.4.1短路保护 电动机、电器的绝缘、导线的绝缘损坏或电路发生故障时，都可能造成短路事故，使电器设备损坏或发生更严重的后果，因此要求一旦发生短路故障时，控制电路能迅速地切除电源的保护称为短路保护。常用的短路保护元件有熔断器和断路器等。,返回,下一页,2.4电气控制电路的保护,2.4.2过载保护过载保护是电流保护，如果超过额定电流时采取断路保护。常用的过载保护元件是热继电器。由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时，还必须有
24、短路保护。作短路保护的熔断器熔体的额定电流不能大于4倍热继电器发热元件的额定电流。,上一页,返回,下一页,2.4电气控制电路的保护,2.4.3过电流保护 过电流往往是由于电动机不正确的启动和过大的负载引起的，一般比短路电流要小，在电动机运行时产生过电流比发生短路的可能性更大，尤其是在频繁正反转启动的重复短时工作的电动机中更是如此。对于三相笼型异步电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故可不设置过电流保护。虽然短路、过载和过电流保护都是电流型保护，但由于故障电流、动作值以及保护特性、保护要求以及使用元件的不同，它们之间是不能互相取代的。,上一页,返回,下一页,2.4电气控制电路的保护,2.4
25、.4零电压及欠电压保护 在电动机运行中，当电源电压(因某种原因)消失后重新恢复时，如果电动机自行启动，将会损坏生产设备，也可能造成人身事故。为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行启动的保护叫做零压保护。 在电动机运行中，电源电压过低时，如果电动机负载不变，则会造成电动机电流增大，引起电动机发热，甚至烧坏电动机。还会引起电动机转速下降，甚至停转。因此，在电源电压降到允许值以下时，需要采取保护措施，及时切断电源，这就是欠电压保护。图2-16中的中间继电器KA就是起零压保护作用的，欠电压继电器KV是起欠电压保护作用的。,上一页,返回,下一页,2.4电气控制电路的保护,图中各电气元件所起的保护作用分别
26、是:.短路保护熔断器FU1和FU2;.过载保护热继电器FR;.过电流保护过电流继电器KI1,K12;.零压保护中间继电器KA;.欠电压保护欠电压继电器KV;.连锁保护通过KM1和KM2互锁点实现。图2-16所示电气控制电路常用保护环节的集中体现，当然，有时并不一定这些保护环节全部需要，但短路保护、过载保护和零压保护一般是不可缺少的。,上一页,返回,下一页,2.4电气控制电路的保护,2.4.5弱磁保护直流电动机在磁场有一定强度下才能启动，如果磁场太弱，电动机的启动电流就会很大;直流电动机正在运行时磁场突然减弱或消失，电动机转速就会迅速升高，甚至发生“飞车”。因此需要采取弱磁保护，弱磁保护是通过电
27、动机励磁回路串入欠电流继电器来实现的。在电动机运行中，如果励磁电流消失或降低太多，欠电流继电器就会释放，其触点切断主回路接触器线圈的电源，使电动机断电停车。,上一页,返回,下一页,2.4电气控制电路的保护,1.三相笼型异步电动机允许采用直接启动的容量大小是如何决定的? 2.什么是失压欠压保护?利用哪些电气元件可以实现失压欠压保护? 3.三相交流异步电动机反接制动和能耗制动各有何特点? 4.图2-17中的电路有什么错误?工作时会出现什么现象?应如何改正?,上一页,返回,图2-1电动机正反转控制原理图,返回,图2-2电动机正反转控制安装接线图,返回,图2-3电动机连续运行控制电路,返回,图2-4电动机点动控制的电路,返回,图2-5三地起停控制电路,返回,图2-6两台电动机顺序启动控制电路,返回,图2-7按钮控制的电动机正反转电路,返回,图2-8自动循环控制电路,( a)工作台往复循环示意图;(b)自动循环控制电路,返回,图2-9 Y一减压启动控制电路,返回,图2-10自祸变压器减压启动控制电路,返回,图2-11延边三角形一三角形绕组连接,返回,图2-12延边三角形减压启动控制电路,返回,图2-13串电阻减压启动控制电路,返回,图2-14反接制动控制电路,返回,图2-15能耗制动控制电路,返回,图2-16电气控制电路常用保护环节,返回,图2-17,返回,
