第1章 電氣控制系統(tǒng)

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1、第1章 電氣控制系統(tǒng)概述概述1.1常用低壓電器常用低壓電器1.2基本控制線路基本控制線路1.3三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路1.6電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制1.4三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路1.5 1.1 概 述發(fā)展歷程：繼電器接觸器（50年代80年代）順序控制器（70年代 ）1.2 常用低壓電器1.2.1 低壓電器的基本知識(shí)1低壓電器的分類(lèi)v按工作方式工作方式可分為手控電器和自控電器。v按用途用途可分為低壓控制電器和低壓保護(hù)電器。 v按種類(lèi)種類(lèi)可分為刀開(kāi)關(guān)、刀形轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、熔斷器、低壓斷路器、接觸器、繼電器、主令電器和自動(dòng)開(kāi)關(guān)

2、等。 2低壓電器的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)v 感受部分感受部分: 感受外界的信號(hào)，做出有規(guī)律的反應(yīng) . 由電磁系統(tǒng)組成。執(zhí)行部分執(zhí)行部分:根據(jù)指令進(jìn)行電路的接通或切斷. 如：觸點(diǎn)連同滅弧系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.2.2 電氣的圖形符號(hào)和文字符號(hào)v 1電氣中的圖形符號(hào) 符號(hào)要素。 一般符號(hào)。 限定符號(hào)。 組成 圖形符號(hào)的幾點(diǎn)問(wèn)題如下所述。v 所有符號(hào)均應(yīng)按無(wú)電壓、無(wú)外力作用的正常狀態(tài)。如按鈕未按下。v 在圖形符號(hào)中，某些設(shè)備元件有多個(gè)圖形符號(hào)，在選用時(shí)，應(yīng)該盡可能選用優(yōu)選形。在能夠表達(dá)其含義的情況下，盡可能采用簡(jiǎn)單形式，在同一圖中使用時(shí)，應(yīng)采用同一形式。圖形符號(hào)的大小和線條的粗細(xì)應(yīng)基本一致。v 為適應(yīng)不同需求，可將

3、圖形符號(hào)根據(jù)需要放大和縮小，但各符號(hào)相互間的比例應(yīng)該保持不變。圖形符號(hào)繪制時(shí)方位不是強(qiáng)制的，在不改變符號(hào)本身含義的前提下，可將圖形符號(hào)根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)或成鏡像放置。v 圖形符號(hào)中導(dǎo)線符號(hào)可以用不同寬度的線條表示，以突出和區(qū)分某些電路或連接線。一般常將電源或主信號(hào)線用加粗的實(shí)線表示。J2電氣圖中的文字符號(hào)J電氣圖中的文字符號(hào)用于標(biāo)明電氣設(shè)備、裝置和元器件的名稱、功能狀態(tài)和特征。（1）基本文字符號(hào)（2）輔助文字符號(hào)。 表示電氣設(shè)備裝置和元器件以及線路的功能、狀態(tài)和特征，由英文單詞前兩個(gè)字母組成。如 ：DC（Direct Current）代表直流 IN（Input）:輸入； 輔助文字符號(hào)放在文字符號(hào)的后

4、面組成雙字母符號(hào)。 單字母符號(hào)，如：R ：電阻器；M：電動(dòng)機(jī)雙字母符號(hào) 。如：RP：電位器；MD：直流電 動(dòng)機(jī)；1.2.3 電氣圖的分類(lèi)與作用v電氣圖包括電氣原理圖、電氣安裝和接線圖。v1電氣原理圖圖圖1-1 1-1 三相鼠籠交流電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行電氣原理圖三相鼠籠交流電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行電氣原理圖主電路：左側(cè)控制電路：右側(cè)原理圖刀開(kāi)關(guān)熔斷器接觸器觸點(diǎn)熱繼電器起動(dòng)按鈕接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)停止按鈕接觸器線圈v2電氣安裝圖v 一般電氣元件應(yīng)放在電氣控制柜中，圖一般電氣元件應(yīng)放在電氣控制柜中，圖1-21-2所示為三相鼠籠異所示為三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制線路安裝圖。步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制線路安裝圖。 圖圖1-21

5、-2三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行控制線路安裝圖三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行控制線路安裝圖在繪制電氣安裝圖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）按電氣原理圖的要求，應(yīng)將動(dòng)力、控制和信號(hào)電路分開(kāi)布置，并各自安裝在相應(yīng)的位置，以便于操作和維護(hù)。（2）電氣控制柜中各元件之間，上、下、左、右之間的連線應(yīng)保持一定的間距，并且應(yīng)考慮器件的發(fā)熱和散熱因素，應(yīng)便于布線、接線和檢修。（3）給出部分元器件型號(hào)和參數(shù)。（4）圖中的文字符號(hào)應(yīng)與電氣原理圖和電氣設(shè)備清單一致。1.2.4 按鈕及開(kāi)關(guān)1按鈕按鈕 作用：改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)。 包括：按鈕、刀開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)按鈕、刀開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān) 圖1-3所示為按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)。 圖圖1-3

6、1-3 按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)動(dòng)和觸點(diǎn)動(dòng)斷觸點(diǎn)v2刀開(kāi)關(guān)v又稱為閘刀，用于接通或斷開(kāi)長(zhǎng)期工作設(shè)備的電源，或又稱為閘刀，用于接通或斷開(kāi)長(zhǎng)期工作設(shè)備的電源，或小容量電動(dòng)機(jī)做頻繁啟動(dòng)。小容量電動(dòng)機(jī)做頻繁啟動(dòng)。v分類(lèi)：根據(jù)極數(shù)，分為單級(jí)、雙極和三極。分類(lèi)：根據(jù)極數(shù)，分為單級(jí)、雙極和三極。v刀開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖1-4所示。圖圖1-4 1-4 刀開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)刀開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)v 3組合開(kāi)關(guān)v 組合開(kāi)關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用于非頻繁接通斷開(kāi)電路v組合開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖1-5所示。圖圖1.5組合開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖形及符號(hào)組合開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖形及符號(hào)v 4自動(dòng)開(kāi)關(guān)（低壓斷路器、空氣開(kāi)關(guān)或空氣斷路

7、器）v頻繁通斷電路及其對(duì)電動(dòng)機(jī)控制；本身具有過(guò)載、短路、欠壓保護(hù)。v自動(dòng)開(kāi)關(guān)的外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖1-6所示。圖1-6 自動(dòng)開(kāi)關(guān)外形結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)選擇開(kāi)關(guān)時(shí)主要考慮：選擇開(kāi)關(guān)時(shí)主要考慮：1.額定工作電壓；2.電流；3.極數(shù)；4允許切斷及線電流v 5行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)）圖1-7 行程開(kāi)關(guān)的外形及圖形符號(hào)主要用于檢測(cè)工作機(jī)械的位置，發(fā)出命令以控制其運(yùn)動(dòng)方向和行程的長(zhǎng)短。做程序控制，自動(dòng)循環(huán)控制，定位，限位及終端保護(hù)。分類(lèi)：分類(lèi)：1.按結(jié)構(gòu)： 直動(dòng)式，滾動(dòng)式，微動(dòng)式；2.按工作速度：順動(dòng)式，慢動(dòng)式；3.按復(fù)位方式：自動(dòng)復(fù)位和非自動(dòng)復(fù)位式。行程開(kāi)關(guān)的選擇：1.主要是根據(jù)機(jī)械位置對(duì)結(jié)構(gòu)形式的要求

8、；2.常開(kāi)常閉觸點(diǎn)3.電壓種類(lèi)4.額定電壓5電流值v6熔斷器圖1-8 熔斷器的外形及圖形符號(hào)作用：短路保護(hù)。常用熔斷器有插入式、管式、螺旋式和填料式。選擇熔斷器：1.熔斷器種類(lèi)；2.額定電壓3.容體額定電流1.2.5 接觸器、繼電器1.接觸器作用：接通或斷開(kāi)交直流電路，分類(lèi)：a.根據(jù)電流性質(zhì)：直流和交流接觸器；b.按滅弧介質(zhì)：空氣式，油浸式，真空式；應(yīng)用最多的是空氣式電磁接觸器。圖圖1-9 接觸器結(jié)構(gòu)示意及圖形符號(hào)接觸器結(jié)構(gòu)示意及圖形符號(hào)接觸器觸點(diǎn)線圈主觸點(diǎn)： 3對(duì)；通斷大電流輔助觸點(diǎn)：2對(duì)；通斷小電流接觸器電磁機(jī)構(gòu)：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過(guò)電磁吸引力 吸引銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作。 包括鐵心，線圈，

9、銜鐵，彈簧；執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)電流較大時(shí)，分?jǐn)嚯娏魉查g，觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，造成觸點(diǎn)損壞。一般加電弧罩滅弧。接觸器選擇：1.主觸點(diǎn)的額定電壓； 2.輔助觸點(diǎn)的額定電流； 3.吸引線圈的電壓等級(jí)；圖1-10 中間繼電器的外形及圖形符號(hào)1.繼電器作用：控制信號(hào)動(dòng)作；分類(lèi)：電磁式繼電器：中間繼電器；電流繼電器；電壓繼電器時(shí)間繼電器；熱繼電器（1）電磁繼電器繼電器電磁觸點(diǎn)中間繼電器作用中間繼電器作用是在電路中進(jìn)行信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換傳遞與轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)多路控制多路控制，小功率控小功率控制信號(hào)轉(zhuǎn)換大容量信制信號(hào)轉(zhuǎn)換大容量信號(hào)。號(hào)。 KT KT KT KT KT 線圈 常開(kāi)延時(shí) 常閉延時(shí) 常開(kāi)延時(shí) 常閉延時(shí) 閉合觸點(diǎn) 斷開(kāi)

10、觸點(diǎn) 斷開(kāi)觸點(diǎn) 閉合觸點(diǎn) 圖圖1-11 1-11 時(shí)間繼電器圖形符號(hào)時(shí)間繼電器圖形符號(hào)（2）時(shí)間繼電器一種按時(shí)間原則動(dòng)作的繼電器，時(shí)間由人設(shè)定。分類(lèi)： 通電延時(shí)繼電器：線圈通電通電一段時(shí)間后，出點(diǎn)動(dòng)作 斷電延時(shí)繼電器： 斷電斷電圖1-12 熱繼電器結(jié)構(gòu)示意圖 圖1-13 熱繼電器的圖形符號(hào) 熱繼電器一般有兩個(gè)或3個(gè)發(fā)熱元件（電阻絲）。（3）熱繼電器作用：過(guò)載保護(hù)。根據(jù)兩種熱膨脹系數(shù)不一樣的金屬片壓捍而成。兩金屬片伸縮率不同而受熱彎曲不同，使觸點(diǎn)動(dòng)作。 圖1-14 速度繼電器圖形符號(hào)速度繼電器主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸點(diǎn)組成。一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸點(diǎn)復(fù)位轉(zhuǎn)速在100r/min以

11、下。（4）速度繼電器用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接控制。1.3 基本控制線路基本控制線路1.3.1 單向運(yùn)動(dòng)控制線路單向運(yùn)動(dòng)控制線路電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件沿著一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，稱為單向運(yùn)動(dòng)。圖1-15 單向運(yùn)動(dòng)控制線路點(diǎn)動(dòng)控制是指按下按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)就得電運(yùn)轉(zhuǎn)；松開(kāi)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)就失電停轉(zhuǎn)。按下SB1KM1線圈得電KM1主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)KM1常開(kāi)觸頭閉合自鎖 1.3.2 多地控制線路圖1-17 多地控制線路為使操作人員可以在不同的地方進(jìn)行啟停操作，設(shè)計(jì)了多地控制線路，如圖1-17.1.3.3 雙向（可逆）運(yùn)動(dòng)控制線路雙向控制及電動(dòng)機(jī)既可以正轉(zhuǎn)又可以反轉(zhuǎn)。 也就是改變電源相序。有兩種方法：a倒

12、順開(kāi)關(guān)改變相序；(不頻繁正反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)) b利用接觸器主觸點(diǎn)改變相序。（頻繁） v1 按鈕互鎖正、反轉(zhuǎn)控制按鈕互鎖正、反轉(zhuǎn)控制v互鎖互鎖：把常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在對(duì)方線圈回路，在自身線圈得電的同把常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在對(duì)方線圈回路，在自身線圈得電的同時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，阻止對(duì)方線圈得電，這種現(xiàn)象稱為互鎖。時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，阻止對(duì)方線圈得電，這種現(xiàn)象稱為互鎖。按鈕互鎖：按鈕互鎖：按下按鈕，切斷對(duì)方接觸器線圈支路，實(shí)現(xiàn)互鎖。v2接觸器互鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路接觸器互鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路v3雙重互鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路雙重互鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路機(jī)械互鎖電器互鎖雙重互鎖 1.3.4 順序控制線路v1同時(shí)啟動(dòng)、同時(shí)停止控制線路圖1-

13、19 同時(shí)啟動(dòng)同時(shí)停止控制線路按下SB2 KM1主觸點(diǎn)閉合KM1線圈得電KM2線圈得電KM2主觸點(diǎn)閉合 電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)動(dòng)KM1輔助觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)動(dòng)KM1、KM2觸點(diǎn)自鎖M1、M2連續(xù)運(yùn)行A 圖：v 2順序啟動(dòng)、同時(shí)停止的控制線路圖1-20順序啟動(dòng)、同時(shí)停止的控制線路M1啟動(dòng)后啟動(dòng)后M2再起動(dòng)。再起動(dòng)。A圖圖是通過(guò)KM1的自鎖自鎖來(lái)制約KM2線圈得電，只有KM1動(dòng)作之后，KM2才動(dòng)作。1圖是通過(guò)的常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互鎖，來(lái)制約線圈得電。自鎖自鎖互鎖v 3同時(shí)啟動(dòng)、順序停止的控制線路圖1-21同時(shí)啟動(dòng)、順序停止的控制線路閉閉合合線圈得電線圈得電自鎖自鎖得電得電v 4通電延時(shí)型時(shí)間繼電器控制線路圖圖1

14、-22 1-22 通電延時(shí)型時(shí)間繼電器控制線路通電延時(shí)型時(shí)間繼電器控制線路 KA線圈得電按下SB2 KA觸點(diǎn)動(dòng)作KA自鎖KT線圈得電延時(shí)tKM線圈得電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)v 5斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器控制線路 圖1-23 斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器控制線路按下SB1KA線圈失電KA觸點(diǎn)動(dòng)作（斷開(kāi)）KT線圈失電延時(shí)tKT觸點(diǎn)斷開(kāi)KM線圈失電時(shí)間繼電器線圈失電，延時(shí)時(shí)間繼電器線圈失電，延時(shí)T時(shí)間后，時(shí)間后，KT出點(diǎn)動(dòng)作，出點(diǎn)動(dòng)作，KM斷電斷電 1.3.5 行程開(kāi)關(guān)控制線路v 1限位斷電控制線路圖1-24限位斷電控制線路 原理：運(yùn)動(dòng)部件碰到SQ，SQ斷開(kāi)，KM線圈失電，電動(dòng)機(jī)停止。2限位通電控制線路 圖1-25 限位通電

15、控制線路原理：運(yùn)動(dòng)部件碰到SQ，SQ閉合，KM線圈得 電，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。v 3自動(dòng)往返循環(huán)控制線路v自動(dòng)往返循環(huán)控制線路如圖1-26所示。 圖1-26 行程開(kāi)關(guān)自動(dòng)往返循環(huán)控制線路工作臺(tái)在行程開(kāi)關(guān)SQ1和SQ2之間自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到按下停止按鈕SB1. 1.4 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制1.4.1 定子串電阻啟動(dòng)控制線路1.4.2 電動(dòng)機(jī)的Y啟動(dòng)控制線路1.4.3 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路1.4.4 三相交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制1.5 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路 1.5.1 反接制動(dòng)控制線路v 圖1-33 反接制動(dòng)控制線路1.6 三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路v1變極調(diào)速的工作原理v2三相交流異步電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速控制線路v 圖1-37為三相交流異步電動(dòng)機(jī)雙速定子繞組的結(jié)構(gòu)及接線。圖1-38為三相交流異步電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速控制線路。 圖圖1-37 1-37 雙速定子繞組的結(jié)構(gòu)及接線雙速定子繞組的結(jié)構(gòu)及接線圖圖1-38 1-38 三相交流異步電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速控制線路三相交流異步電動(dòng)機(jī)手動(dòng)控制變極調(diào)速控制線路