第1章 電氣控制系統(tǒng)

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機(jī)調(diào)速控制線路三相交流異步電動機(jī)調(diào)速控制線路1.6電動機(jī)啟動控制電動機(jī)啟動控制1.4三相鼠籠式異步電動機(jī)制動控制電路三相鼠籠式異步電動機(jī)制動控制電路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1低壓電器的分類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按種類種類可分為刀開關(guān)、刀形轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、低壓斷路器、接觸器、繼電器、主令電器和自動開關(guān)等。 2低壓電器的基本結(jié)構(gòu)與特點v 感受部分感受部分: 感受外界的信號，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：觸點連同滅弧系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1.2.2 電氣的圖形符號和文字符號v 1電氣中的圖形符號 符號要素。 一般符號。 限定符號。 組成 圖形符號的幾點問題如下所述。v 所有符號均應(yīng)按無電壓、無外力作用的正常狀態(tài)。如按鈕未按下。v 在圖形符號中，某些設(shè)備元件有多個圖形符號，在選用時，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，盡可能采用簡單形式，在同一圖中使用時，應(yīng)采用同一形式。圖形符號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，可將圖形符號根據(jù)需要放大和縮小，但各符號相互間的比例應(yīng)該保持不變。圖形符號繪制時方位不是強(qiáng)制的，在不改變符號本身含義的前提下，可將圖形符號根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)或成鏡像放置。v 圖形符號中導(dǎo)線符號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線用加粗的實線表示。J2電氣圖中的文字符號J電氣圖中的文字符號用于標(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（2）輔助文字符號。 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，由英文單詞前兩個字母組成。如 ：DC（Direct Current）代表直流 IN（Input）:輸入； 輔助文字符號放在文字符號的后面組成雙字母符號。 單字母符號，如：R ：電阻器；M：電動機(jī)雙字母符號 。如：RP：電位器；MD：直流電 動機(jī)；1.2.3 電氣圖的分類與作用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 三相鼠籠交流電動機(jī)單向運行電氣原理圖三相鼠籠交流電動機(jī)單向運行電氣原理圖主電路：左側(cè)控制電路：右側(cè)原理圖刀開關(guān)熔斷器接觸器觸點熱繼電器起動按鈕接觸器常開觸點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機(jī)可逆運行控制線路安裝圖。步電動機(jī)可逆運行控制線路安裝圖。 圖圖1-21-2三相鼠籠異步電動機(jī)單向運行控制線路安裝圖三相鼠籠異步電動機(jī)單向運行控制線路安裝圖在繪制電氣安裝圖時應(yīng)注意以下幾點。（1）按電氣原理圖的要求，應(yīng)將動力、控制和信號電路分開布置，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和參數(shù)。（4）圖中的文字符號應(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、刀開關(guān)、行程開關(guān)按鈕、刀開關(guān)、行程開關(guān) 圖1-3所示為按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及符號。 圖圖1-3 1-3 按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及符號按鈕結(jié)構(gòu)示意圖及符號動和觸點動斷觸點v2刀開關(guān)v又稱為閘刀，用于接通或斷開長期工作設(shè)備的電源，或又稱為閘刀，用于接通或斷開長期工作設(shè)備的電源，或小容量電動機(jī)做頻繁啟動。小容量電動機(jī)做頻繁啟動。v分類：根據(jù)極數(shù)，分為單級、雙極和三極。分類：根據(jù)極數(shù)，分為單級、雙極和三極。v刀開關(guān)結(jié)構(gòu)及圖形符號如圖1-4所示。圖圖1-4 1-4 刀開關(guān)結(jié)構(gòu)及圖形符號刀開關(guān)結(jié)構(gòu)及圖形符號v 3組合開關(guān)v 組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于非頻繁接通斷開電路v組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)及圖形符號如圖1-5所示。圖圖1.5組合開關(guān)結(jié)構(gòu)圖形及符號組合開關(guān)結(jié)構(gòu)圖形及符號v 4自動開關(guān)（低壓斷路器、空氣開關(guān)或空氣斷路器）v頻繁通斷電路及其對電動機(jī)控制；本身具有過載、短路、欠壓保護(hù)。v自動開關(guān)的外形結(jié)構(gòu)及符號如圖1-6所示。圖1-6 自動開關(guān)外形結(jié)構(gòu)及圖形符號選擇開關(guān)時主要考慮：選擇開關(guān)時主要考慮：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行程開關(guān)（限位開關(guān)或位置開關(guān)）圖1-7 行程開關(guān)的外形及圖形符號主要用于檢測工作機(jī)械的位置，發(fā)出命令以控制其運動方向和行程的長短。做程序控制，自動循環(huán)控制，定位，限位及終端保護(hù)。分類：分類：1.按結(jié)構(gòu)： 直動式，滾動式，微動式；2.按工作速度：順動式，慢動式；3.按復(fù)位方式：自動復(fù)位和非自動復(fù)位式。行程開關(guān)的選擇：1.主要是根據(jù)機(jī)械位置對結(jié)構(gòu)形式的要求；2.常開常閉觸點3.電壓種類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；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：接通或斷開交直流電路，分類：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)示意及圖形符號接觸器結(jié)構(gòu)示意及圖形符號接觸器觸點線圈主觸點： 3對；通斷大電流輔助觸點：2對；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，通過電磁吸引力 吸引銜鐵帶動觸點動作。 包括鐵心，線圈，銜鐵，彈簧；執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)電流較大時，分?jǐn)嚯娏魉查g，觸點容易產(chǎn)生電弧，造成觸點損壞。一般加電弧罩滅弧。接觸器選擇：1.主觸點的額定電壓； 2.輔助觸點的額定電流； 3.吸引線圈的電壓等級；圖1-10 中間繼電器的外形及圖形符號1.繼電器作用：控制信號動作；分類：電磁式繼電器：中間繼電器；電流繼電器；電壓繼電器時間繼電器；熱繼電器（1）電磁繼電器繼電器電磁觸點中間繼電器作用中間繼電器作用是在電路中進(jìn)行信號的傳遞與轉(zhuǎn)換傳遞與轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)多路控制多路控制，小功率控小功率控制信號轉(zhuǎn)換大容量信制信號轉(zhuǎn)換大容量信號。號。 KT KT KT KT KT 線圈 常開延時 常閉延時 常開延時 常閉延時 閉合觸點 斷開觸點 斷開觸點 閉合觸點 圖圖1-11 1-11 時間繼電器圖形符號時間繼電器圖形符號（2）時間繼電器一種按時間原則動作的繼電器，時間由人設(shè)定。分類： 通電延時繼電器：線圈通電通電一段時間后，出點動作 斷電延時繼電器： 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 熱繼電器一般有兩個或3個發(fā)熱元件（電阻絲）。（3）熱繼電器作用：過載保護(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，使觸點動作。 圖1-14 速度繼電器圖形符號速度繼電器主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸點組成。一般速度繼電器的動作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸點復(fù)位轉(zhuǎn)速在100r/min以下。（4）速度繼電器用于籠型異步電動機(jī)的反接控制。1.3 基本控制線路基本控制線路1.3.1 單向運動控制線路單向運動控制線路電動機(jī)拖動運動部件沿著一個方向運動，稱為單向運動。圖1-15 單向運動控制線路點動控制是指按下按鈕時，電動機(jī)就得電運轉(zhuǎn)；松開按鈕時，電動機(jī)就失電停轉(zhuǎn)。按下SB1KM1線圈得電KM1主觸頭閉合電動機(jī)M1起動并連續(xù)運轉(zhuǎn)KM1常開觸頭閉合自鎖 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)計了多地控制線路，如圖1-17.1.3.3 雙向（可逆）運動控制線路雙向控制及電動機(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倒順開關(guān)改變相序；(不頻繁正反轉(zhuǎn)的電動機(jī)) b利用接觸器主觸點改變相序。（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：把常閉觸點串聯(lián)在對方線圈回路，在自身線圈得電的同把常閉觸點串聯(lián)在對方線圈回路，在自身線圈得電的同時，常閉觸點斷開，阻止對方線圈得電，這種現(xiàn)象稱為互鎖。時，常閉觸點斷開，阻止對方線圈得電，這種現(xiàn)象稱為互鎖。按鈕互鎖：按鈕互鎖：按下按鈕，切斷對方接觸器線圈支路，實現(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同時啟動、同時停止控制線路圖1-19 同時啟動同時停止控制線路按下SB2 KM1主觸點閉合KM1線圈得電KM2線圈得電KM2主觸點閉合 電動機(jī)M1轉(zhuǎn)動KM1輔助觸點閉合電動機(jī)M1轉(zhuǎn)動KM1、KM2觸點自鎖M1、M2連續(xù)運行A 圖：v 2順序啟動、同時停止的控制線路圖1-20順序啟動、同時停止的控制線路M1啟動后啟動后M2再起動。再起動。A圖圖是通過KM1的自鎖自鎖來制約KM2線圈得電，只有KM1動作之后，KM2才動作。1圖是通過的常開觸點實現(xiàn)互鎖，來制約線圈得電。自鎖自鎖互鎖v 3同時啟動、順序停止的控制線路圖1-21同時啟動、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通電延時型時間繼電器控制線路圖圖1-22 1-22 通電延時型時間繼電器控制線路通電延時型時間繼電器控制線路 KA線圈得電按下SB2 KA觸點動作KA自鎖KT線圈得電延時tKM線圈得電電機(jī)轉(zhuǎn)動v 5斷電延時型時間繼電器控制線路 圖1-23 斷電延時型時間繼電器控制線路按下SB1KA線圈失電KA觸點動作（斷開）KT線圈失電延時tKT觸點斷開KM線圈失電時間繼電器線圈失電，延時時間繼電器線圈失電，延時T時間后，時間后，KT出點動作，出點動作，KM斷電斷電 1.3.5 行程開關(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：運動部件碰到SQ，SQ斷開，KM線圈失電，電動機(jī)停止。2限位通電控制線路 圖1-25 限位通電控制線路原理：運動部件碰到SQ，SQ閉合，KM線圈得 電，電動機(jī)起動。v 3自動往返循環(huán)控制線路v自動往返循環(huán)控制線路如圖1-26所示。 圖1-26 行程開關(guān)自動往返循環(huán)控制線路工作臺在行程開關(guān)SQ1和SQ2之間自動往復(fù)運動，直到按下停止按鈕SB1. 1.4 電動機(jī)啟動控制1.4.1 定子串電阻啟動控制線路1.4.2 電動機(jī)的Y啟動控制線路1.4.3 自耦變壓器降壓啟動控制線路1.4.4 三相交流繞線式異步電動機(jī)的啟動控制1.5 三相鼠籠式異步電動機(jī)制動控制電路 1.5.1 反接制動控制線路v 圖1-33 反接制動控制線路1.6 三相交流異步電動機(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機(jī)手動控制變極調(diào)速控制線路v 圖1-37為三相交流異步電動機(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機(jī)手動控制變極調(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 三相交流異步電動機(jī)手動控制變極調(diào)速控制線路三相交流異步電動機(jī)手動控制變極調(diào)速控制線路