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1、物電學(xué)院電子信息工程教研室,1,第二章 電氣控制線路基礎(chǔ),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(shè)計法,物電學(xué)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(dǎo)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(dá)生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)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(dá)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(xué)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(xué)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(shè)備的安裝配線、線路檢查、線路維修和故障處理。,物電學(xué)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(biāo)準(zhǔn) 演化歷史 現(xiàn)狀 圖形符號基本上是統(tǒng)一的國家標(biāo)
3、準(zhǔn) 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(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的教材,物電學(xué)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(yīng)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(xué)院電子信息工程教研室,7,繪制電氣原理圖時應(yīng)遵循的原則 電氣原理圖中所有電器元件都應(yīng)采用國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(xué)院電子信息工程教研室,8,符號位置的索引 當(dāng)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(xué)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(xué)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(chǔ),2
5、.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,13,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(hù)環(huán)節(jié) 短路保護(hù) 過載保護(hù) 失壓和欠壓保護(hù),,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,16,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,18,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線
7、路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,19,正 | 反 | 停,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,20,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,22,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,23,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,25,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,,物電學(xué)院電子信息工程教研室,27,物電學(xué)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(chǔ),2.2 三相籠型異步電動機的基本控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,29,物電學(xué)院電子信息工程教研室,30,概述 為什么要進(jìn)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(chǔ),2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,31,物電學(xué)院電子信息工程教研室,32,物電學(xué)院電子信息工程教研室,33,,2. Y 起動(降壓啟動) ：,,,物電學(xué)院電子信息工程教研室,34,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,,物電學(xué)院電子信息工程教研室,35,物電學(xué)院電子信息工程教研室,36,,電氣控制線路基礎(chǔ),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(yīng)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(xué)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(chǔ),2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,物電學(xué)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(fù)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(chǔ),2.3 三相籠型異步
11、電動機降壓啟動控制線路,物電學(xué)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(hù)、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊、三相電源不平衡、缺相、斷相等保護(hù)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(chǔ),2.3 三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,40,,電氣控制線路基礎(chǔ),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(dǎo)通角，改變其輸出
12、電壓，達(dá)到通過調(diào)壓方式來控制啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩。,物電學(xué)院電子信息工程教研室,41,,電氣控制線路基礎(chǔ),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(xué)院電子信息工程教研室,42,概述 為什么要進(jìn)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(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,44,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,反接制動,物電學(xué)院電子信息工程教研室,45,物電學(xué)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(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學(xué)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(yīng)電流與靜止磁場的作用以達(dá)
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(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學(xué)院電子信息工程教研室,49,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,能耗制動,物電學(xué)院電子信息工程教研室,50,物電學(xué)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(fù)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(chǔ),2.4 三相籠型異步電動機制動控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,,物電學(xué)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(chǔ),2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,,物電學(xué)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(jì)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(chǔ),2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學(xué)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(yīng)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(fù)載能力(硬度)不變；,C. 需要專門的變頻調(diào)速設(shè)備，且成本較高。,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.5 三相籠型異步電動機速度控制線路,物電學(xué)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(chǔ),2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學(xué)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(fù)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(chǔ),2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學(xué)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(dá)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(dāng)。 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(yīng)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(chǔ),2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學(xué)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(chǔ),2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學(xué)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(hù)電路,,電氣控制線路基礎(chǔ),2.6 變頻調(diào)速與 變頻器的使用,,物電學(xué)院電子信息工程教研室,62,概述 一般設(shè)計法：又稱為經(jīng)驗設(shè)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(shè)計控制電路。 邏輯設(shè)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(shè)計控制線路。 為什么要對設(shè)計方法進(jìn)行改進(jìn)？ 簡單設(shè)計法介紹 一般設(shè)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(jì)、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(biāo)準(zhǔn)件，以減少備品量，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ),2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,,物電學(xué)院電子信息工程教研室,63,簡單設(shè)計法介紹 一般設(shè)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(jì)、安全可靠。 盡量縮短連接導(dǎo)線的長度和數(shù)量 設(shè)計控制線路時，應(yīng)考慮各個元件之間的實際接線。,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,64,簡單設(shè)計法介紹 一般設(shè)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(jì)、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(chǔ),,2.7 電氣
22、控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,65,簡單設(shè)計法介紹 一般設(shè)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(jì)、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(hù)環(huán)節(jié),,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,66,簡單設(shè)計法介紹 邏輯設(shè)計法中繼電器開關(guān)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(guān)函數(shù) 表達(dá)式：,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,67,簡單設(shè)計法介紹 邏輯設(shè)計法中繼電器開關(guān)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(guān)
23、 K,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,68,簡單設(shè)計法介紹 邏輯設(shè)計法中繼電器開關(guān)邏輯函數(shù) 電氣控制線路中的典型控制對象 X開和X關(guān)的選擇 X開和X關(guān)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(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,69,簡單設(shè)計法介紹 邏輯設(shè)計法中繼電器開關(guān)邏輯函數(shù) 電氣控制線路中的典型控制對象 更進(jìn)一步的表達(dá)式：在某些實際應(yīng)用中，為進(jìn)一步增加系統(tǒng)的可靠性和安全性，X開和X關(guān)往往帶有約束條件。 對約束條件的說明,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電
24、氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,70,簡單設(shè)計法介紹 簡單設(shè)計法 定義：一般設(shè)計法中的重要設(shè)計原則和邏輯設(shè)計法中的控制對象的開關(guān)邏輯函數(shù)就組成了簡單設(shè)計法。 設(shè)計步驟 找出控制對象的開啟信號、關(guān)斷信號； 如果有約束條件，則找出相應(yīng)的開啟約束條件和關(guān)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(shè)計法的設(shè)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(jìn)一步的檢查工作。 關(guān)鍵：簡單設(shè)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(guān)斷條件（短信號）。,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,71,簡單設(shè)計法應(yīng)用舉例 三臺電動機的順序啟?？刂?題目分析,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)院電子信息工程教研室,72,簡單設(shè)計法應(yīng)用舉例 三臺電動機的順序啟?？刂?設(shè)計過程,,電氣控制線路基礎(chǔ),,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計法,物電學(xué)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(shè)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(shè)計法設(shè)計簡單的控制線路,,電氣控制線路基礎(chǔ),本章小結(jié),,
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