第2章电气控制线路基础

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1、2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()1本章内容本章内容 电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则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制动控制线路三相笼型异步电动机速度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变频调速与变频器的使用电气控制线路的简单设计法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典型生产机械电气控制线路分析2008.1 Copyrigh

2、t by Wang Yonghua ()22.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 什么是电气控制线路？什么是电气控制线路？n用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起用导线将电机、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。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？什么是电气控制系统图？n为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，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

3、元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这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。就是电气控制系统图。电气控制系统图的种类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）电气原理图电气原理图2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()32.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 E. 常用电气图形和文字符号常用电气图形和文字符号n电气图形符号和文字符号的国家标准电气图形符号和文字符号的国家标准l演化历史演化历史l 现状现状图形符号基本上是统一的国家标准图形符号基本上是统一的国家标准文字

4、符号还在使用已废止的文字符号还在使用已废止的GB 71591987电气技术中的文字符电气技术中的文字符号制订通则号制订通则 n目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍l参考教材上的讲解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 ()42.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 F. 电气控制线路图的绘制原则电气控制线路图的绘制原则n绘制电气原理图时应遵循的原则绘制电气原

5、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。、电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路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。点、热继电器的热元件和电动机等组成。辅助电路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。小。辅助电路包括控制电路、照明

6、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触点、热其中控制电路是由按钮、接触器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。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、电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一 规定的规定的图形符号和文字符号表示。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，、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

7、序从上到下，从左辅助电路右下，按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。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、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。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、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。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、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。置。l 图区图区 图纸上方的图纸上

8、方的1、2、3。等数字是图区的编号。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。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电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()6n符号位置的索引符号位置的索引l当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。l接触器、继电器的线圈、触点的索引方法接触器、继电器的线圈、触点的索引方法接触器接触器继电器继电器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的图形、

9、文字符号及绘制原则 .图号页号图区号2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()72.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()8G. 电气安装接线图电气安装接线图n什么是电气安装接线图？作用？什么是电气安装接线图？作用？n一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。n绘制电气安装图应遵循的主要原则如下：绘制电气安装图应遵循的主要原则如下：l必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。必须遵循相关国家标准绘制电气安装

10、接线图。l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，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。画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。l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。过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。l走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示

11、。画连接线时，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。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电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()9H. 电器元件布置图电器元件布置图n什么是电器元件布置图？作用？什么是电器元件布置图？作用？n电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：l必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。l相

12、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。或面板的下方。l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。一般安装在接触器的下面，以方便与电机和接触器的连接。l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，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。其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。l强电、弱电应该分开走线，注意屏蔽

13、层的连接，防止干扰的窜入。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。l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。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 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()10概述概述n 三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大。三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大。n 其电气控制线路图大都由继电器接触器和按钮等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。有触点的电器组成。电气控制线路电气控制线路基

14、础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()11B.全压启动控制线路全压启动控制线路n这是最基本的电动机控这是最基本的电动机控制线路。是任何一个电制线路。是任何一个电气工程师需要熟记于心气工程师需要熟记于心的电路。的电路。n组成：组成：l主电路主电路l控制线路控制线路电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()12B.全压启动控制线路全压启动控制线路n工作原理工作

15、原理l启动过程启动过程l操作过程操作过程l重要概念：重要概念：自锁自锁自锁触点自锁触点l停止过程停止过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()13B. 全压启动控制线路全压启动控制线路n 控制线路的保护环节控制线路的保护环节l 短路保护：短路保护：FAl 过载保护：过载保护：BBl 失压和欠压保护失压和欠压保护: QA电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by

16、Wang Yonghua ()14C.正反转控制线路正反转控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n工作原理工作原理n工作过程工作过程l基本控制线路（不能使用）基本控制线路（不能使用）l正停反正停反 重要概念：重要概念：互锁互锁l正反停正反停电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()15D. 点动控制线路点动控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n工作过程工作过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路

17、2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()16E.多点控制线路多点控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n工作过程工作过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()17F.顺序控制线路顺序控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n类型类型l基于动作先后顺序基于动作先后顺序l基于时间控制基于时间控制n工作过程工作过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copy

18、right by Wang Yonghua ()18G.自动循环控制线路自动循环控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n工作过程工作过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()192.2 三相笼型异步电动机的基三相笼型异步电动机的基本控制线路本控制线路补充练习补充练习：控制要求控制要求：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

19、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SF2 QA1KF1BG1QA2QA1BG2QA1QA2SF3KF2QA2BG1QA2BG2QA1KF2KF12008.1 Copyright by Wang Yonghua ()20概述概述n 为什么要进行降压启动控制？为什么要进行降压启动控制？n 降压启动的过程降压启动的过程n 降压启动方法降压启动方法l 定子电路串电阻（或电抗）定子电路串电阻（或电抗）l 星形星形三角形三角形l 自耦变压器自耦变压器l 延边三角形延边三角形l 使用软启动器使用软启动器l 使用变频器使用变频器 电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步

20、电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()21B.星形星形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路n降压启动原理降压启动原理l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形连接时，加在电动机定子绕组上的电流是连连接时的接时的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，使电动机在额定电

21、压下正常运转。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。n工作过程工作过程 l主电路为什么像这样连接？主电路为什么像这样连接？l工作过程工作过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路32008.1 Copyright by Wang Yonghua ()22电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()23B. 星形星形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路n特点和适用场合

22、特点和适用场合l优点：启动电流特性好，结构简单，价格低；优点：启动电流特性好，结构简单，价格低；l缺点：由于启动转矩也降低到了原来的缺点：由于启动转矩也降低到了原来的1/3，所以转矩特性差。，所以转矩特性差。l适合于轻载或空载启动的场合。适合于轻载或空载启动的场合。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()24C. 自耦变压器降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路n降压启动原理降压启动原理n工作过程工作过程 电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型

23、异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()25C. 自耦变压器降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路n特点及适用场合特点及适用场合l优点：启动时对电网的电流冲击小，功率损耗小。优点：启动时对电网的电流冲击小，功率损耗小。l缺点：自耦变压器相对结构复杂，价格较高。缺点：自耦变压器相对结构复杂，价格较高。l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。响。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降

24、压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()262.3 三相笼型异步电动机降压启动三相笼型异步电动机降压启动控制线路控制线路 补充练习：三相异步电动机补充练习：三相异步电动机Y-降压启动控制降压启动控制1 控制要求：按下正转启动按钮控制要求：按下正转启动按钮SF2，三相异步电动机，三相异步电动机MA实现正实现正转转Y型降压启动，型降压启动，5秒后电动机秒后电动机MA实现正转实现正转型全压运行；按型全压运行；按下反转启动按钮下反转启动按钮SF3，三相异步电动机，三相异步电动机MA实现反转实现反转Y型降压启型降压启动，动，3秒后电动机秒后电动机

25、MA实现反转实现反转型全压运行；在正转运行过程型全压运行；在正转运行过程中，反转控制失效；在反转运行过程中，正转控制失效；按下中，反转控制失效；在反转运行过程中，正转控制失效；按下停止按钮停止按钮SF1，三相异步电动机，三相异步电动机MA失电停转。失电停转。2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()272.3 三相笼型异步电动机降压启动三相笼型异步电动机降压启动控制线路控制线路L1 L2 L3QA0QA1BBA B CX Y ZQAQAYM3MAQA2QA1QAYKF1KF2QAQA2QA1BBSF1SF2QA1 QA2SF3SF3SF2QA2KF1QAQA2 QA

26、1KF1QAYQA(5s)(3s)KF2KF22.3 三相笼型异步电动机降压启动三相笼型异步电动机降压启动控制线路控制线路BBSF1SF2KFQA2QA1QA1QA2QA1SF3QA2QA2QA1QAQAYKFQAKFQAYQAwhjclt2.3 三相笼型异步电动机降压启动三相笼型异步电动机降压启动控制线路控制线路QA0QA1M3MAL1 L2 L3QA3L1 A1 L2 B1 L3 C1T1 A2 T2 B2 T3 C2KF1KF2SF1SF2STOPRUNPLL+400CQA2FA1FA1SF3KF1KF2QA2QA1sF4QA32008.1 Copyright by Wang Yongh

27、ua ()30D. 软启动器及其使用软启动器及其使用n使用场合及特点使用场合及特点l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。动方法。l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、缺相、断相等保护功能和实时检测并显流冲击、三相电源不平衡、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

28、能。示如电流、电压、功率因数等参数的功能。n原理：原理：利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通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。启动转矩。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()31D. 软启动器及其使用软启动器及其使用n软启动器的控制功能软启动器的控制功能l斜坡升压启动方式斜坡升压启动方式此种启动方式一般可设定启动初始电压

29、此种启动方式一般可设定启动初始电压Uqo和启动时间和启动时间t1。这种启动方。这种启动方式关闭电流反馈，属式关闭电流反馈，属开环控制方式开环控制方式，在电动机启动过程中，电压线性逐，在电动机启动过程中，电压线性逐渐增加，在设定的时间内达到额定电压。渐增加，在设定的时间内达到额定电压。l转矩控制及启动电流限制启动方式转矩控制及启动电流限制启动方式此种启动方式一般可设定启动初始力矩此种启动方式一般可设定启动初始力矩Tqo、启动阶段力矩限幅、启动阶段力矩限幅TLI、力、力矩斜坡上升时间矩斜坡上升时间t1和启动电流限幅和启动电流限幅ILI。这种启动方式引入电流反馈，通。这种启动方式引入电流反馈，通过计

30、算间接得到负载转矩，属过计算间接得到负载转矩，属闭环控制方式闭环控制方式。由于控制目标为转矩，故。由于控制目标为转矩，故软启动器输出电压为非线性上升。软启动器输出电压为非线性上升。 此种控制方式可以使电动机以最佳的启动加速度、以最快的时间完成平此种控制方式可以使电动机以最佳的启动加速度、以最快的时间完成平稳的启动，是应用最多的启动方式。稳的启动，是应用最多的启动方式。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()32D. 软启动器及其使用软启动器及其使用n软启动器

31、的控制功能软启动器的控制功能l电压提升脉冲启动方式电压提升脉冲启动方式此种启动方式一般可设定电压提升脉冲限幅此种启动方式一般可设定电压提升脉冲限幅ULI。升压脉冲宽度一般为。升压脉冲宽度一般为5个电源周波，即个电源周波，即100ms。在启动开始阶段，晶闸管在极短时间内按设定。在启动开始阶段，晶闸管在极短时间内按设定升压幅值启动，可得到较大的启动转矩，此阶段结束后，转入转矩控制升压幅值启动，可得到较大的启动转矩，此阶段结束后，转入转矩控制及启动电流限制启动。该启动方法适用于重载并需克服较大静摩擦的启及启动电流限制启动。该启动方法适用于重载并需克服较大静摩擦的启动场合。动场合。l转矩控制软停车方式

32、转矩控制软停车方式 能耗制动方式能耗制动方式电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()33D. 软启动器及其使用软启动器及其使用n使用举例：使用举例：TE的的Altistart46l具有通用软启动器的各种功能具有通用软启动器的各种功能l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线路 端子功能端子功能L1/L2/L3,A1/A2/A3,T1/T2/T3,A2/B2/C2PLSTOP,R

33、UNC,400KF1,KF2输出继电器的作用输出继电器的作用电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()34电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()35D. 软启动器及其使用软启动器及其使用n使用举例：使用举例：TE的的Altistart46l单台软启动器启动多台电机举例单台软启动器启动多台电机举例注意外部旁路的区别注意外部旁

34、路的区别KF1,KF2输出继电器的作用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，所以不正常状态，所以KF1和和KF2都断开。都断开。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()36电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()37概

35、述概述n为什么要进行制动控制？为什么要进行制动控制？n制动方法制动方法l机械的机械的l电气的电气的反接制动反接制动能耗制动能耗制动使用软启动器或变频器中的制动功能使用软启动器或变频器中的制动功能电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()38B. 反接制动控制线路反接制动控制线路n工作原理工作原理l切断电源并加入反相序的电源切断电源并加入反相序的电源l注意事项注意事项限制冲击电流限制冲击电流及时切除反向电源及时切除反向电源n特点及适用场合特点及适用场合l特点：特点：制动

36、迅速，效果好，冲击大。制动迅速，效果好，冲击大。l适用场合：适用场合：通常仅适用于通常仅适用于10 kW以下的小容量电动机。以下的小容量电动机。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()39B. 反接制动控制线路反接制动控制线路n单向运行反接制动控制线路单向运行反接制动控制线路l工作过程讲解工作过程讲解 电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua

37、 ()40B.反接制动控制线路反接制动控制线路n具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路l正向启动正向启动 SF2KF3QA1QA1电动机降压启动电动机降压启动转速上升到一定值时转速上升到一定值时BS1BS1KF1KF1QA3QA3RARA被短接被短接电动机全压下升速到额定值。电动机全压下升速到额定值。l正向停止正向停止SF1KF3KF3、QA1QA1、QA3QA3QA2QA2在接有在接有RARA的情况下制动的情况下制动转速下降到一定值转速下降到一定值KF1KF1QA2QA2制动结束制动结束电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制

38、三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2.4 2.4 三相笼型异步电动机制动控制三相笼型异步电动机制动控制线路线路QA1QA1QA3QA2QA3QA3QA2QA1QA2KFKFSF1SF1nSF2BBBS课后题3：主电路见P732008.1 Copyright by Wang Yonghua ()42C. 能耗制动控制线路能耗制动控制线路n工作原理工作原理l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

39、以达到制动的目的。的作用以达到制动的目的。n实现方法实现方法l根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制；根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制；l也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()43C.能耗制动控制线路能耗制动控制线路n单向运行能耗制动控制线路单向运行能耗制动控制线路 l以时间控制原则进行控制；以时间控制原则进行控制；l以速度原则进行控制。

40、以速度原则进行控制。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()44电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 2.4 三相笼型异步电动机制动三相笼型异步电动机制动控制线路控制线路电动机可逆运行的能耗制动控制线路电动机可逆运行的能耗制动控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()45C.能耗制动控制线路能耗制动控制线路n能耗制动和反接制动的比较能耗制动和反接制动的比较l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能耗制动比反接

41、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。要一个直流电源，控制线路相对比较复杂。l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。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。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。电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路2008.1 Copyright by Wang Y

42、onghua ()46概述概述n电气调速方法电气调速方法l三相笼型异步电动机转速公式：三相笼型异步电动机转速公式：l调速方法调速方法改变改变p：变极调速有级调速，简单，适用于要求不高的一般场合。：变极调速有级调速，简单，适用于要求不高的一般场合。改变改变s：滑差电机已淘汰。：滑差电机已淘汰。改变改变f：变频调速调速性能最好，使用广泛的调速方法。：变频调速调速性能最好，使用广泛的调速方法。电气控制线路电气控制线路基础基础2.5 三相笼型异步电动机速三相笼型异步电动机速度控制线路度控制线路psfsnn)1 (60)1 (102008.1 Copyright by Wang Yonghua ()47

43、B.变极调速控制线路变极调速控制线路n变极方法变极方法电气控制线路电气控制线路基础基础2.5 三相笼型异步电动机速三相笼型异步电动机速度控制线路度控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()48B.变极调速控制线路变极调速控制线路n双速电动机调速控制线路双速电动机调速控制线路l主电路的连接主电路的连接l低速启动低速启动l高速启动高速启动问题：想一想问题：想一想QA3的作用？的作用？电气控制线路电气控制线路基础基础2.5 三相笼型异步电动机速三相笼型异步电动机速度控制线路度控制线路2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()49变频调速

44、的基本概念变频调速的基本概念n什么是变频调速？什么是变频调速？改变供电电压的频率，以实现对交流电动机的速度控制。改变供电电压的频率，以实现对交流电动机的速度控制。n上世纪上世纪80年代前，什么因素制约了变频调速的发展？年代前，什么因素制约了变频调速的发展？n变频调速的特点变频调速的特点电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()50B. 变频器的类型变频器的类型n工具变流环节分类工具变流环节分类l交直交变频器交直交变频器大多数变频器都属于交直交型大多数变频器都属于交直交型 l交交变频

45、器交交变频器n根据直流电路的滤波方式分类根据直流电路的滤波方式分类 l电压型变频器电压型变频器l电流型变频器电流型变频器电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()51B.变频器的类型变频器的类型n根据控制方式分类根据控制方式分类lV/f控制控制基本概念基本概念开环控制开环控制原因：原因：仅改变频率，将会产生由弱励磁引起的转矩不足或由过励仅改变频率，将会产生由弱励磁引起的转矩不足或由过励磁引起的磁饱和现象，使电动机功率因数和效率显著下降。磁引起的磁饱和现象，使电动机功率因数和效率显著

46、下降。 控制机理：改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的控制机理：改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，在较广范围内调速运转时，电动机的功率因数磁通保持一定，在较广范围内调速运转时，电动机的功率因数和效率不下降。这就是控制电压与频率之比，所以称为和效率不下降。这就是控制电压与频率之比，所以称为V/F控制。控制。特点特点它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在在1 10左右的调速

47、范围内使用。左右的调速范围内使用。急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限。急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限。不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合。不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合。电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()52B. 变频器的类型变频器的类型n根据控制方式分类根据控制方式分类l矢量控制矢量控制基本概念基本概念产生原因：按照直流电动机电枢电流控制思想，使交流异步电产生原因：按照直流电动机电枢电流控制思想，使交流异步电动机

48、达到与直流电动机相同的调速性能。动机达到与直流电动机相同的调速性能。机理：即将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：机理：即将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。机的磁场电流、电枢电流相当。 特点特点需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。调速范围在调速范围在1 100以上。以上。速度响应性极高，适合

49、于急加速、减速运转和连续速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，象限运转，能适用于任何场合。能适用于任何场合。电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()53B. 变频器的类型变频器的类型n根据输出电压调制方式分类根据输出电压调制方式分类lPAM方式方式脉冲幅值调制（脉冲幅值调制（PAM，Pulse Amplitude Modulation） lPWM方式方式脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation） n根据输入电源的相数分类根

50、据输入电源的相数分类l单相变频器单相变频器l三相变频器三相变频器电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()54C. 变频器的组成变频器的组成n主电路主电路n控制电路控制电路n输入信号接口有输入信号接口有n频率信号设定端，频率信号设定端，n输入控制信号端；输入控制信号端；n输出接口有输出接口有n状态信号端，状态信号端，n报警信号端，报警信号端，n测量信号端。测量信号端。n保护电路保护电路电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1

51、 Copyright by Wang Yonghua ()55D. 变频器的主要技术参数变频器的主要技术参数n输入侧主要额定数据输入侧主要额定数据 n输出侧主要额定数据输出侧主要额定数据 n对变频器设置和调试时的主要参数对变频器设置和调试时的主要参数 电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()56F.变频器的选择变频器的选择n种类选择种类选择n容量选择容量选择G.变频器的主要功能变频器的主要功能n频率给定功能频率给定功能面板设定方式，外接给定方式，通讯接口方式面板设定方式，外接给定

52、方式，通讯接口方式n升速、降速和制动控制升速、降速和制动控制线性方式，线性方式，S形方式，半形方式，半S形方式。设定下降曲线；直流制动。形方式。设定下降曲线；直流制动。n控制功能控制功能外部控制信号或可编程序控制器控制；自身按预先设定好的程序完成控制。外部控制信号或可编程序控制器控制；自身按预先设定好的程序完成控制。n保护功能保护功能过流，过电压，欠电压，过载，失速，报警等等。过流，过电压，欠电压，过载，失速，报警等等。H.变频器的操作方式变频器的操作方式n数字操作器和数字显示器数字操作器和数字显示器 n远程操作远程操作 n端子操作端子操作电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频

53、调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()57I.变频调速与变频器的使用变频调速与变频器的使用n 应用举例：应用举例：Micromaster 440l 应用举例应用举例电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()58概述概述n一般设计法：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。用各种典型的线路环节，直接设计控制电路。n逻辑

54、设计法：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。控制线路。n为什么要对设计方法进行改进？为什么要对设计方法进行改进？简单设计法介绍简单设计法介绍n一般设计法的几个主要原则一般设计法的几个主要原则l最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。l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。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，以减少备尽量选用相同型号的电器和标准件，以

55、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。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，以省去尽可能直接采用电网电压，以省去控制变压器。控制变压器。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()59B.简单设计法介绍简单设计法介绍n一般设计法的几个主要原则一般设计法的几个主要原则l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。在满足生产要求的前提下，控制线

56、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，应考虑各个元设计控制线路时，应考虑各个元件之间的实际接线。件之间的实际接线。电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()60B.简单设计法介绍简单设计法介绍n一般设计法的几个主要原则一般设计法的几个主要原则l在满足生产要求的前提下，控制线路力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。求简单、经济、安全可靠。正确连接触点正确连接触点 正确连接电器的线圈正确连接电器的线

57、圈 电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()61B.简单设计法介绍简单设计法介绍n一般设计法的几个主要原则一般设计法的几个主要原则l在满足生产要求的前提下，控制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。线路力求简单、经济、安全可靠。元器件的连接元器件的连接 要注意电器之间的联锁和其他安要注意电器之间的联锁和其他安全保护环节全保护环节 电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by W

58、ang Yonghua ()62B.简单设计法介绍简单设计法介绍n逻辑设计法中继电器开关逻辑函逻辑设计法中继电器开关逻辑函数数l电气控制线路中的典型控制对电气控制线路中的典型控制对象象继电器逻辑开关函数继电器逻辑开关函数表达式：表达式：电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2)1(SFKFSFFKF2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()63B.简单设计法介绍简单设计法介绍n逻辑设计法中继电器开关逻辑函数逻辑设计法中继电器开关逻辑函数l电气控制线路中的典型控制对象电气控制线路中的典型控制对象一般形式：一般形式： X

59、开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。电气控制线路电气控制线路基础基础关开XKXFK)(2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()64B.简单设计法介绍简单设计法介绍n逻辑设计法中继电器开关逻辑函数逻辑设计法中继电器开关逻辑函数l电气控制线路中的典型控制对象电气控制线路中的典型控制对象X开开和和X关关的选择的选择 X开开和和X关关一般要选短信号，这样可以有效防止启一般

60、要选短信号，这样可以有效防止启/停信号波动的影响，保停信号波动的影响，保证了系统的可靠性。证了系统的可靠性。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()65B.简单设计法介绍简单设计法介绍n逻辑设计法中继电器开关逻辑函数逻辑设计法中继电器开关逻辑函数l电气控制线路中的典型控制对象电气控制线路中的典型控制对象更进一步的表达式：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在某些实际应用中，为进一步增加系统的可靠性和安全性，性，X开和开和X关往往带有约束条件。关往

61、往带有约束条件。对约束条件的说明对约束条件的说明）（关约关开约开XXKXXFK)(电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()66B.简单设计法介绍简单设计法介绍n简单设计法简单设计法l 定义：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。关逻辑函数就组成了简单设计法。 l 设计步骤设计步骤 找出控制对象的开启信号、关断信号；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

62、应的开启约束条件和关断约束条件；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）；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。线路图。 最后根据工艺要求做进一步的检查工作。最后根据工艺要求做进一步的检查工作。l 关键：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）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）。和关断条件（短信号）

63、。电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()67C. 简单设计法应用举例简单设计法应用举例n三台电动机的顺序启停控制三台电动机的顺序启停控制l 题目分析题目分析电气控制线路电气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()68C. 简单设计法应用举例简单设计法应用举例n三台电动机的顺序启停控制三台电动机的顺序启停控制l 设计过程设计过程（用白板亲自设计）（用白板亲自设计）电气控制线路电

64、气控制线路基础基础2.7 电气控制线路的电气控制线路的简单设计法简单设计法2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()69电气控制线路分析基础电气控制线路分析基础n电气控制线路分析的内容与要求电气控制线路分析的内容与要求l设备说明书设备说明书设备工作原理，技术性能指标；设备工作原理，技术性能指标；各操作元器件的用途即功能；各操作元器件的用途即功能；电气控制要求；电气控制要求；与机械部分的联锁。与机械部分的联锁。l电气控制原理图电气控制原理图n阅读分析电气原理图的方法与步骤阅读分析电气原理图的方法与步骤l分析主电路；分析主电路；l分析控制电路分析控制电路l分析辅助电路；

65、分析辅助电路；l分析联锁与保护环节；分析联锁与保护环节；l总体检查。总体检查。电气控制线路电气控制线路基础基础2.8 典型生产机械典型生产机械 电气控制线路分析电气控制线路分析2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()70B.C650车床电气控制线路车床电气控制线路分析分析n卧式车床的用途卧式车床的用途l卧式车床是一种应用极为广卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削加工机床，主泛的金属切削加工机床，主要用来加工各种回转表面、要用来加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔和攻螺纹等进行钻孔、铰孔和攻螺纹等切削加工。切削加工。n组成

66、组成l床身床身l主轴主轴l刀架刀架l溜板箱溜板箱l尾架尾架 电气控制线路电气控制线路基础基础2.8 典型生产机械典型生产机械 电气控制线路分析电气控制线路分析2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()71B.C650车床电气控制线路分析车床电气控制线路分析n车床的主要结构和运动形式车床的主要结构和运动形式l主运动主运动l进给运动进给运动l电气制动电气制动l正反转正反转l速度调节（机械方法）速度调节（机械方法）l冷却液供给电动机冷却液供给电动机l快速移动电动机快速移动电动机电气控制线路电气控制线路基础基础2.8 典型生产机械典型生产机械 电气控制线路分析电气控制线路分析2008.1 Copyright by Wang Yonghua ()72B.C650车床电气控制线路分析车床电气控制线路分析n电力拖动及控制要求电力拖动及控制要求l主电动机主电动机MA1完成主轴主运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机完成主轴主运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方