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1、物電學院電子信息工程教研室,1,第二章 電氣控制線路基礎,電氣控制線路圖的圖形、文字符號及繪制原則 三相籠型異步電動機的基本控制線路 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路 三相籠型異步電動機制動控制線路 三相籠型異步電動機速度控制線路 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,2,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,什么是電氣控制線路？ 用導線將電機、電器、儀表等元器件按一定的要求連接起來，并實現(xiàn)某種特定控制要求的電路。 什么是電氣控制系統(tǒng)圖？ 為了表達生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設計意圖，便于電氣系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、使用和維修，將電氣控制系統(tǒng)中各電器元件及其連接線路
2、用一定的圖形表達出來，這就是電氣控制系統(tǒng)圖。 三種：電氣原理圖，電器布置圖，電氣安裝接線圖,物電學院電子信息工程教研室,3,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,電器布置圖電器在電 柜中或者在工業(yè)現(xiàn)場的位置布置。,物電學院電子信息工程教研室,4,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,電氣安裝接線圖主要用于電氣設備的安裝配線、線路檢查、線路維修和故障處理。,物電學院電子信息工程教研室,5,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,3. 常用電氣圖形和文字符號 電氣圖形符號和文字符號的國家標準 演化歷史 現(xiàn)狀 圖形符號基本上是統(tǒng)一的國家標
3、準 文字符號還在使用已廢止的GB 71591987電氣技術(shù)中的文字符號制訂通則 目前電氣圖形符號和文字符號相關的國家標準介紹 參考教材上的講解 本教材是第一本全面采用電氣文字符號新國家標準的教材,物電學院電子信息工程教研室,6,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,4. 電氣控制線路圖的繪制原則 繪制電氣原理圖時應遵循的原則 電氣原理圖一般分主電路、輔助電路。 主電路是電氣控制線路中大電流通過的部分； 輔助電路是控制線路中除主電路以外的電路，其流過的電流比較小。,物電學院電子信息工程教研室,7,繪制電氣原理圖時應遵循的原則 電氣原理圖中所有電器元件都應采用國家標準中統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號
4、和文字符號表示。 布局 文字符號標注 圖形符號表示要點 線條交叉及圖形方向 圖區(qū),,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,物電學院電子信息工程教研室,8,符號位置的索引 當一個控制系統(tǒng)有多頁圖紙時，索引非常有用。 接觸器、繼電器的線圈、觸點的索引方法 接觸器 繼電器,,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,物電學院電子信息工程教研室,9,,2.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則,物電學院電子信息工程教研室,10,概述 三相籠型異步電動機在實際生產(chǎn)中用量最大。 80%以上 其電氣控制線路圖大都由繼電器、接觸器和按鈕等有觸點的電器組成。,,電氣控制線路基礎,2
5、.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,11,單向全壓啟動控制線路 這是最基本的電動機控制線路。是任何一個電氣工程師需要熟記于心的電路。 組成： 主電路 左 控制線路 右,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,12,單向全壓啟動 控制線路 工作原理 啟動過程 操作過程 重要概念： 自鎖 自鎖觸點 停止過程,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,13,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,14,單向全壓啟動控制線路
6、 控制線路的保護環(huán)節(jié) 短路保護 過載保護 失壓和欠壓保護,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,15,正反轉(zhuǎn)控制線路 生產(chǎn)實際的需要 工作原理 工作過程 基本控制線路（不能使用）,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,16,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,17,正停反重要概念：互鎖,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,18,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線
7、路,物電學院電子信息工程教研室,19,正 | 反 | 停,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,20,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,21,4.點動控制線路 生產(chǎn)需要 工作過程,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,22,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,23,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,24,多點控制線路 生產(chǎn)實際的
8、需要 工作過程,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,25,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,26,順序控制線路 生產(chǎn)實際的需要 類型 動作先后 時間控制 工作過程,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,,物電學院電子信息工程教研室,27,物電學院電子信息工程教研室,28,自動循環(huán)控制線路 生產(chǎn)實際的需要 工作過程,,電氣控制線路基礎,2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學院電子信息工程教研室,29,物電學院電子信息工程教研室,30,概述 為什么要進行降
9、壓啟動控制？ 降壓啟動的過程 降壓啟動方法 定子電路串電阻&電抗（不用） 星形三角形（常用） 自耦變壓器 延邊三角形（較少使用） 使用軟啟動器（常用） 使用變頻器,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,31,物電學院電子信息工程教研室,32,物電學院電子信息工程教研室,33,,2. Y 起動(降壓啟動) ：,,,物電學院電子信息工程教研室,34,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,,物電學院電子信息工程教研室,35,物電學院電子信息工程教研室,36,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,
10、,（2）,Y 起動應注意的問題：,（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電動機。,Y 起動時，起動電流減小的同時，起動轉(zhuǎn) 矩也減小了。,所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合,物電學院電子信息工程教研室,37,3. 自耦變壓器降壓啟動控制線路 降壓啟動原理 工作過程,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,38,自耦變壓器降壓啟動控制線路 特點及適用場合 優(yōu)點：啟動時對電網(wǎng)的電流沖擊小，功率損耗小。 缺點：自耦變壓器相對結(jié)構(gòu)復雜，價格較高。 這種線路主要用于較大容量的電動機，以減小啟動電流對電網(wǎng)的影響。,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步
11、電動機降壓啟動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,39,軟啟動器及其使用 使用場合及特點 在一些對啟動要求較高的場合，可選用軟啟動裝置，它采用電子啟動方法。 主要特點：具有軟啟動和軟停車功能，啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)，另外還具有對電動機和軟啟動器本身的熱保護、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊、三相電源不平衡、缺相、斷相等保護功能和實時檢測并顯示如電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)的功能。,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,40,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,原理：利用晶閘管的移相控制原理，通過控制晶閘管的導通角，改變其輸出
12、電壓，達到通過調(diào)壓方式來控制啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩。,物電學院電子信息工程教研室,41,,電氣控制線路基礎,2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,電源,繼電器 觸點,晶閘管 引出點,+24V 電源,物電學院電子信息工程教研室,42,概述 為什么要進行制動控制？ 制動方法 機械 電氣 反接制動 能耗制動 使用軟啟動器或變頻器中的制動功能,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,43,反接制動控制線路 工作原理 切斷電源并加入反相序的電源 注意事項 限制沖擊電流(沖擊電流如何產(chǎn)生的？) 及時切除反向電源 特點及適用場合 特點：制動迅速，效果好，沖擊
13、大。 適用場合：通常僅適用于10KW以下的小容量電動機。,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,44,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,反接制動,物電學院電子信息工程教研室,45,物電學院電子信息工程教研室,46,反接制動控制線路 具有反接制動電阻的可逆運行反接制動控制線路,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,47,能耗制動控制線路 工作原理 所謂能耗制動，就是在電動機脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓，即通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應電流與靜止磁場的作用以達
14、到制動的目的。 實現(xiàn)方法 根據(jù)能耗制動時間控制原則，用時間繼電器控制； 根據(jù)能耗制動速度原則，用速度繼電器控制。,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,48,能耗制動：停車時，斷開交流電源，定子接至直流 電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,49,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,能耗制動,物電學院電子信息工程教研室,50,物電學院電子信息工程教研室,51,能耗制動控制線路 能耗制動和反接制動的比較 能耗制動比反接制動消耗的能量少，其
15、制動電流也比反接制動電流小得多，但能耗制動的制動效果不及反接制動明顯，同時還需要一個直流電源，控制線路相對比較復雜。 能耗制動一般適用于電動機容量較大和啟動、制動頻繁的場合。反接制動一般適合于電動機容量較小和不頻繁制動的場合。,,電氣控制線路基礎,2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學院電子信息工程教研室,52,概述 電氣調(diào)速方法 三相籠型異步電動機轉(zhuǎn)速公式： 調(diào)速方法 改變p：變極調(diào)速有級調(diào)速 改變s：滑差電機已淘汰 改變f：變頻調(diào)速調(diào)速性能最好，使用廣泛,,電氣控制線路基礎,2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,物電學院電子信息工程教研室,53,2 變 極 調(diào) 速 控 制 線 路
16、,,電氣控制線路基礎,2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,,物電學院電子信息工程教研室,54,2.變極調(diào)速 雙速電動機調(diào)速 低速啟動 高速啟動 QA3的作用？,,電氣控制線路基礎,2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,,物電學院電子信息工程教研室,55,變頻調(diào)速的基本概念 什么是變頻調(diào)速？ 上世紀80年代前，什么因素制約了變頻調(diào)速的發(fā)展？ 變頻調(diào)速的特點,,電氣控制線路基礎,2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學院電子信息工程教研室,56,改變電源頻率 f1 調(diào)速,,,由 U1=4.44 f1N1K1,為保證不變，在調(diào)整 電源頻率 f1 時, 應同時 調(diào)整電源電壓U1。,A. 大
17、范圍無級平滑調(diào)速；,B. 調(diào)速后機械特性平行，帶負載能力(硬度)不變；,C. 需要專門的變頻調(diào)速設備，且成本較高。,,電氣控制線路基礎,2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,物電學院電子信息工程教研室,57,變頻器的類型 工具變流環(huán)節(jié)分類 交直交變頻器 大多數(shù)變頻器都屬于交直交型 交交變頻器 根據(jù)直流電路的濾波方式分類 電壓型變頻器 電流型變頻器,,電氣控制線路基礎,2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學院電子信息工程教研室,58,變頻器的類型 根據(jù)控制方式分類 V/f控制 特點 它是最簡單的一種控制方式，不用選擇電動機，通用性優(yōu)良。 與其他控制方式相比，在低速區(qū)內(nèi)電壓調(diào)整困難，故調(diào)
18、速范圍窄，通常在110左右的調(diào)速范圍內(nèi)使用。 急加速、減速或負載過大時，抑制過電流能力有限。 不能精密控制電動機實際速度，不適合用于同步運轉(zhuǎn)場合。,,電氣控制線路基礎,2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學院電子信息工程教研室,59,變頻器的類型 根據(jù)控制方式分類 矢量控制 基本概念 產(chǎn)生原因：按照直流電動機電樞電流控制思想，使交流異步電動機達到與直流電動機相同的調(diào)速性能。 機理：即將供給異步電動機的定子電流在理論上分成兩部分：產(chǎn)生磁場的電流分量（磁場電流）和與磁場相垂直、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）。該磁場電流、轉(zhuǎn)矩電流與直流電動機的磁場電流、電樞電流相當。 特點 需要使用電動機參
19、數(shù)，一般用做專用變頻器。 調(diào)速范圍在1100以上。 速度響應性極高，適合于急加速、減速運轉(zhuǎn)和連續(xù)4象限運轉(zhuǎn)，能適用于任何場合。,,電氣控制線路基礎,2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學院電子信息工程教研室,60,變頻器的類型 根據(jù)輸出電壓調(diào)制方式分類 PAM方式 脈沖幅值調(diào)制（PAM，Pulse Amplitude Modulation） PWM方式 脈沖寬度調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation） 根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類 單相變頻器 三相變頻器,,電氣控制線路基礎,2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學院電子信息工程教研室,61,3.變頻器的組成 主電路
20、 控制電路 保護電路,,電氣控制線路基礎,2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學院電子信息工程教研室,62,概述 一般設計法：又稱為經(jīng)驗設計法。它主要是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用各種典型的線路環(huán)節(jié)，直接設計控制電路。 邏輯設計法：它根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)來分析、設計控制線路。 為什么要對設計方法進行改進？ 簡單設計法介紹 一般設計法的幾個主要原則 最大限度地實現(xiàn)生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制線路的要求。 在滿足生產(chǎn)要求的前提下，控制線路力求簡單、經(jīng)濟、安全可靠。 盡量減少電器的數(shù)量 盡量選用相同型號的電器和標準件，以減少備品量，盡量選用標準的、常用的或經(jīng)過實際考驗過的線路和環(huán)節(jié)。 盡量
21、減少控制線路中電源的種類 盡可能直接采用電網(wǎng)電壓，以省去控制變壓器。,,電氣控制線路基礎,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,,物電學院電子信息工程教研室,63,簡單設計法介紹 一般設計法的幾個主要原則 在滿足生產(chǎn)要求的前提下，控制線路力求簡單、經(jīng)濟、安全可靠。 盡量縮短連接導線的長度和數(shù)量 設計控制線路時，應考慮各個元件之間的實際接線。,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,64,簡單設計法介紹 一般設計法的幾個主要原則 在滿足生產(chǎn)要求的前提下，控制線路力求簡單、經(jīng)濟、安全可靠。 正確連接觸點 正確連接電器的線圈,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣
22、控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,65,簡單設計法介紹 一般設計法的幾個主要原則 在滿足生產(chǎn)要求的前提下，控制線路力求簡單、經(jīng)濟、安全可靠。 元器件的連接 要注意電器之間的聯(lián)鎖和其他安全保護環(huán)節(jié),,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,66,簡單設計法介紹 邏輯設計法中繼電器開關邏輯函數(shù) 電氣控制線路中的典型控制對象 繼電器邏輯開關函數(shù) 表達式：,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,67,簡單設計法介紹 邏輯設計法中繼電器開關邏輯函數(shù) 電氣控制線路中的典型控制對象 一般形式： X開 X關
23、 K,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,68,簡單設計法介紹 邏輯設計法中繼電器開關邏輯函數(shù) 電氣控制線路中的典型控制對象 X開和X關的選擇 X開和X關一般要選短信號，這樣可以有效防止啟/停信號波動的影響，保證了系統(tǒng)的可靠性。,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,69,簡單設計法介紹 邏輯設計法中繼電器開關邏輯函數(shù) 電氣控制線路中的典型控制對象 更進一步的表達式：在某些實際應用中，為進一步增加系統(tǒng)的可靠性和安全性，X開和X關往往帶有約束條件。 對約束條件的說明,,電氣控制線路基礎,,2.7 電
24、氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,70,簡單設計法介紹 簡單設計法 定義：一般設計法中的重要設計原則和邏輯設計法中的控制對象的開關邏輯函數(shù)就組成了簡單設計法。 設計步驟 找出控制對象的開啟信號、關斷信號； 如果有約束條件，則找出相應的開啟約束條件和關斷約束條件； 把各種已知信號帶入公式中，寫出控制對象的邏輯函數(shù)（熟練后可省去該步）； 結(jié)合一般設計法的設計原則和邏輯函數(shù)，畫出該控制對象的電氣線路圖。 最后根據(jù)工藝要求做進一步的檢查工作。 關鍵：簡單設計法的核心內(nèi)容是找出控制對象的開啟條件（短信號）和關斷條件（短信號）。,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,71,簡單設計法應用舉例 三臺電動機的順序啟停控制 題目分析,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,72,簡單設計法應用舉例 三臺電動機的順序啟?？刂?設計過程,,電氣控制線路基礎,,2.7 電氣控制線路的簡單設計法,物電學院電子信息工程教研室,73,主要內(nèi)容回顧 要求 掌握典型控制環(huán)節(jié)的設計和使用 自鎖 互鎖 點動 順序控制 約束條件的使用 時間繼電器的使用 三相籠型異步電動機基本控制線路 變頻調(diào)速以及變頻器的基本概念 會使用簡單設計法設計簡單的控制線路,,電氣控制線路基礎,本章小結(jié),,
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