基于繼電器接觸器的電力拖動控制電路.ppt

第三章 基于繼電器接觸器的電力拖動控制電路,本章要求： 1. 掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法。 2. 掌握過載、短路和失壓保護的作用和方法。 3. 掌握基本控制環(huán)節(jié)的組成、作用和工作過 程。能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設(shè)計簡單的控制電路。,第一節(jié) 電氣控制圖紙、圖形及文字符號,常用的電氣控制系統(tǒng)圖紙：電氣原理圖、電氣元件布置圖、電氣安裝接線圖。,一、常用的電器圖形符號和文字符號 電氣控制系統(tǒng)是由電動機和各種控制電器組成。為了準(zhǔn)確表達設(shè)計意圖，分析系統(tǒng)工作原理，也便于電氣元件的安裝和調(diào)試，必須采用電氣工程界的語言國家統(tǒng)一頒布的圖形符號和文字符號來表達。用不同的圖形符號表示不同的電氣元件，用不同的文字符號表示各元件的用途、功能和類別。為便于掌握引進的先進技術(shù)和先進設(shè)備，國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布了GB4728-84電氣圖用圖形符號及GB6988-86電氣制圖和GB7159-87電氣技術(shù)中的文字符號制定通則。國家規(guī)定從1990年1月1日起，電氣系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號必須符合新的國家標(biāo)準(zhǔn)。,二、 電氣原理圖 電氣原理圖是根據(jù)控制線路工作原理繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明、便于研究和分析線路工作原理的特性。在電氣原理圖中只包括所有電氣元件的導(dǎo)電部件和接線端點之間的相互關(guān)系，不按各電氣元件的實際布置位置和實際接線情況來繪制，也不反映電氣元件的大小。,繪制電氣原理圖應(yīng)遵循以下原則： 1、原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。 主電路包括從電源到電動機的電路，是強電流通過的部分，用粗線條畫在原理圖的左邊。 輔助電路：控制電路、照明電路、信號電路及保護電路。 控制電路是通過弱電流的電路，一般由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器的觸頭等組成，用細線條畫在原理圖的右邊。,(2) 各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來畫，文字符號也采用國家標(biāo)準(zhǔn)。 (3) 各電器元件和部件在控制線路中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排，同一電器元件的各部件根據(jù)需要可不畫在一起，但文字符號要相同。,(4) 所有電器的觸點狀態(tài)，都應(yīng)按沒有通電和沒有外力作用時的初始開、關(guān)狀態(tài)畫出。例如繼電器、接觸器的觸點，按吸引線圈不通電時的狀態(tài)畫，控制器按手柄處于零位時的狀態(tài)畫，按鈕、行程開關(guān)觸點按不受外力作用時的狀態(tài)畫出等等。 (5) 無論是主電路還是控制電路，各電氣元件一般按動作順序從上到下，從左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置。,(6) 原理圖上應(yīng)盡可能減少線條和避免線條交叉。有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線的連接點，要用黑圓點表示，無直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線，交叉處不能畫黑圓點。,CA6140型普通車床電氣控制,CA6140型車床的控制線路,CA6140型車床的控制線路,圖中M1為主軸及進給電動機，拖動主軸和工件旋轉(zhuǎn)，并通過進給機構(gòu)實現(xiàn)車床的進給運動；M2為冷卻泵電動機，拖動冷卻泵輸出冷卻液；M3為溜板快速移動電動機，拖動溜板實現(xiàn)快速移動。 1、主軸及進給電動機M1的控制 由啟動按鈕SBl、停止按鈕SB2和接觸器KM1構(gòu)成電動機單向連續(xù)運轉(zhuǎn)啟動一停止電路。 按下SB1 線圈通電并自鎖 M1單向全壓啟動，通過磨擦離合器及傳動機構(gòu)拖動主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以及刀架的直線進給。 停止時，按下SB2 KM1斷電 M1自動停車。,2、冷卻泵電動機M2的控制 M2的控制由KM2電路實現(xiàn)。 主軸電動機啟動之后，KM1輔助觸點(911)閉合，此時合上開關(guān)SA1 KM2線圈通電 M2全壓啟動。停止時，斷開SA1或使主軸電動機M1停止，則KM2斷電，使M2自由停車。,3、快速移動電動機 M3的控制 由按鈕SB3來控制接觸器KM3，進而實現(xiàn)M3的點動。操作時，先將快、慢速進給手柄扳到所需移動方向，即可接通相關(guān)的傳動機構(gòu)，再按下SB3，即可實現(xiàn)該方向的快速移動。,4、保護環(huán)節(jié) (1)電路電源開關(guān)是帶有開關(guān)鎖SA2的斷路器QS。機床接通電源時需用鑰匙開關(guān)操作，再合上QS，增加了安全性。當(dāng)需合上電源時，先用開關(guān)鑰匙插入SA2開關(guān)鎖中并右旋，使QS線圈斷電，再扳動斷路器QS將其合上，機床電源接通。若將開關(guān)鎖SA2左旋，則觸頭SA2(0313)閉合，QS線圈通電，斷路器跳開，機床斷電。 (2)打開機床控制配電盤壁龕門，自動切除機床電源的保護。在配電盤壁龕門上裝有安全行程開關(guān)SQ。當(dāng)打開配電盤壁龕門時，安全開關(guān)的觸頭SQ2(0313)閉合，使斷路器線圈通電而自動跳閘，斷開電源，確保人身安全。,（3）機床床頭皮帶罩處設(shè)有安全開關(guān)SQ1，當(dāng)打開皮帶罩時，安全開關(guān)觸頭SQ1（031）斷開，將接觸器KM1、KM2、KM3線圈電路切斷，電動機將將全部停止旋轉(zhuǎn)，確保了人身安全。 （4）為滿足打開機床控制配電盤壁龕門進行帶電檢修的需要，可將SQ2安全開關(guān)傳動桿拉出，使觸頭（0313）斷開，此時QS線圈斷電，QS開關(guān)仍可合上。帶電檢修完畢，關(guān)上壁龕門后，將SQ2開關(guān)傳動桿復(fù)位，SQ2保護作用照常起作用。,（5）電動機M1、M2由FU熱繼電器FR1、FR2實現(xiàn)實現(xiàn)電動機長期過載保護；斷路器QS實現(xiàn)電路的過流、欠壓保護；熔斷器FU、FU1至FU6實現(xiàn)各各部分電路的短路保護。此外，還設(shè)有EL機床照明燈和HL信號燈進行刻度照明。,三、電器元件布置圖 電氣元件布置圖主要是用來表明電氣設(shè)備上所有電機、電器的實際位置，是機械電氣控制設(shè)備制造、安裝和維修必不可少的技術(shù)文件。布置圖根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度或集中繪制在一張圖上，或?qū)⒖刂乒衽c操作臺的電器元件布置圖分別繪制。繪制布置圖時機械設(shè)備輪廓用雙點劃線畫出，所有可見的和需要表達清楚的電器元件及設(shè)備，用粗實線繪制出其簡單的外形輪廓。電器元件及設(shè)備代號必須與有關(guān)電路圖和清單上的代號一致。,四、電氣安裝接線圖 電氣安裝接線圖是按照電器元件的實際位置和實際接線繪制的，根據(jù)電器元件布置最合理、連接導(dǎo)線最經(jīng)濟等原則來安排。,繪制安裝接線圖應(yīng)遵循以下原則： 1.各電器元件用規(guī)定的圖形、文字符號繪制，同一電器元件各部件必須畫在一起。各電器元件的位置，應(yīng)與實際安裝位置一致。 2.不在同一控制柜或配電屏上的電器元件的電氣連接必須通過端子板進行。,3.各電器元件的文字符號及端子板的編號應(yīng)與原理圖一致，并按原理圖的接線進行連接。 4.走向相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。 5.畫連接線時，應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸。,第二節(jié) 繼電器接觸器控制系統(tǒng)及其單元電路,繼電器接觸器控制系統(tǒng)指以接觸器為主要開關(guān)電路，配以繼電器及其他電器連接的，具有特定控制功能的電路。 單元電路指其接線規(guī)律或技巧可以在各類電路 中反復(fù)使用的基本電路。,一、點動及連續(xù)運轉(zhuǎn),二、自鎖及互鎖 自鎖和互鎖統(tǒng)稱為電器的聯(lián)鎖控制。,接觸器自鎖控制,自鎖觸點,熱繼電器 熱元件,熱繼電器 常閉觸點,三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)控制電路,工作原理,通電延時型時間繼電器控制線路,應(yīng)用：,正、反轉(zhuǎn)的實現(xiàn)：,生產(chǎn)上往往要求運動部件能夠向正反兩個方向運動，如：機床工作臺的前進、后退；夾具的夾緊與松開；起重機的提升、下降等。,把接入電源的任意兩根接線對調(diào)。,用兩個交流接觸器 實現(xiàn)兩根電源線的調(diào)換。,三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制,三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制,三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制,三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制（接觸器聯(lián)鎖控制）,三、多地控制,多地點控制的接線原則是：啟動按鈕應(yīng)并聯(lián)連接，停止按鈕應(yīng)串聯(lián)連接。,四、順序控制,實際生產(chǎn)中，有些設(shè)備常常要求按一定的順序?qū)崿F(xiàn)多臺電動機的啟動和停止，如磨床上要求先啟動油泵電動機，再啟動主軸電動機。,順序啟動,控制電路,順序控制,順序啟動順序停止控制,主電路,控制電路,FR,M 3,KM1,KM2,FR,M 3,五、自動循環(huán),生產(chǎn)中，某些機床的工作臺需自動往復(fù)運行。自動往復(fù)運行通常是利用行程開關(guān)來檢測往復(fù)運動的相對位置，控制電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)生產(chǎn)機械的往復(fù)運動。,工作臺自動往返控制,第三節(jié) 三相異步電動機控制電路,一、三相異步電動機啟動控制電路 三相籠型電動機直接起啟動時，電流一般可達額定電流的47倍，過大的啟動電流會減低電動機的壽命，還會引起電源電壓波動，所以對于容量較大的電動機來說必須采用降壓啟動的方法，以限制啟動電流。 降壓啟動雖然可以減小起動電流，但也降低了起動轉(zhuǎn)矩，因此僅適用于空載或輕載起動。 三相籠型電動機的降壓啟動方法有定子繞組串電阻（或電抗器）啟動、自耦變壓器減壓啟動、星-三角形減壓啟動、延邊三角形啟動等。,1. 星-三角形減壓啟動電路 電動機繞組接成三角形時，每相繞組所承受的電壓是電源的線電壓（380V）；而接成星形時，每相繞組所承受的電壓是電源的相電壓（220V）。,2.定子串電阻起動,原理：電動機在起動時在三相定子繞組中串接電阻，使電動機定子繞組電壓降低，起動結(jié)束后再將電阻短接。 主電路：KM1實現(xiàn)串電阻起動，KM2實現(xiàn)全壓運行。,圖2-8（a） 起動完成后KM1不退出， 不足之處：運行損耗大,圖2-8（b-1） KM1退出而KT 不退出 問題：KT延時觸點切換是否可行？ 切換要求：起動過程平穩(wěn)，減少沖擊。對于主觸點要求：KM2 先閉合 KM1 后斷開,圖2-8（b-1） KM1退出而KT 不退出 KT延時觸點切換帶來KM1、KM2線圈瞬時斷電，切換過程帶來沖擊,SB2按下，KM1動作電機降壓起動；KT繞組上電開始計時， KT延時時間到，KT延時閉合的常開觸點閉合KM2線圈上電， KM2主觸點閉合電機全壓起動。 KM2延時斷開的常閉觸點斷開KM1線圈失電KM主觸點斷開降壓起動回路斷開。,問題：如果要求切換時確保KM2先斷開KM1后閉合，圖2-8（b-1）是否可靠，為進一步增加可靠性應(yīng)怎樣做？,方法：用KM1的常閉觸點替代KT延時常開觸點。,圖2-8（b-1） KM1退出而KT 不退出KT延時觸點切換帶來KM1、KM2線圈瞬時斷電，切換過程帶來沖擊,切換順序比較,KM2先通電,KM1后斷電； KM1,KM2同時切換； KM1先斷電,KM2后通電,圖2-8（b-2）KM1退出帶來的自鎖回路的改變， 采用KA觸點擴展 采用KT瞬時動作觸點,自鎖回路的轉(zhuǎn)換,圖2-8（c） 退出KT,圖2-8（b-3）KM1退出帶來的自鎖回路的改變， 采用KM1、KM2觸點切換,3. 自耦變壓器降壓啟動的控制 啟動時電動機定子串入自耦變壓器，定子繞組得到的電壓為自耦變壓器的二次電壓，啟動完畢，自耦變壓器被切除，額定電壓加于定子繞組，電動機以全電壓投入運行。,XJ101型自動補償降壓起動控制線路,二、三相異步電動機調(diào)速控制電路,三相異步電動機的幾種調(diào)速方式 ： n=60f/p(1-s) n：同步轉(zhuǎn)速；f：供電頻率；P：極對數(shù)；s：轉(zhuǎn)差率,1.改變定子繞組極對數(shù)的多速控制電路 改變電動機的磁極對數(shù)調(diào)速是一種有級調(diào)速方式，需使用專門的裝有多套繞組的變極調(diào)速電動機。 使用范圍：不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風(fēng)機、水泵等。,、雙速電機的變極方法 U1V1W1端接電源， U2V2W2開路，電動機為接法（低速） U1V1W1端短接，U2V2W2端接電源為YY接法（高速）,1、主電路 ： KM1主觸點構(gòu)成接的低速接法。 KM2、KM3用于將U1V1W1端短接，并在UVW端通入三相交流電源，構(gòu)成YY接的高速接法。 2、控制電路：按鈕SB1實現(xiàn)低速起動和運行。按鈕SB2使KM2、KM3線圈通電自鎖，用于實現(xiàn)YY變速起動和運行。,2.繞組轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速電路,時間原則繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動控制線路,電流原則繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動控制線路,三、三相異步電動機制動控制電路,當(dāng)三相籠型異步電動機斷開電源時，由于慣性的作用，轉(zhuǎn)子要經(jīng)過一段時間才能完全停止旋轉(zhuǎn)，這就不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機械工藝的要求，如對萬能銑床、臥式鏜床、組合機床等，會造成運動部件停位不準(zhǔn)、工作不安全等現(xiàn)象，同時也影響生產(chǎn)效率。為此，應(yīng)對電動機進行有效的制動，使之能迅速停車。一般采取的制動方法有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動是利用電磁抱閘等機械裝置來強迫電動機迅速停車；電氣制動是使電動機工作在制動狀態(tài)，使電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起到制動作用。電氣制動控制線路電路包括反接制動和能耗制動。,1. 反接制動控制線路 反接制動有兩種情況： a、在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，使電動機反轉(zhuǎn)但電磁轉(zhuǎn)矩方向為正的倒拉反接制動，如起重機下放重物的情況； b、電源反接制動，即改變電動機電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使電動機轉(zhuǎn)子迅速降速。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時，則斷開反向電源，使電動機停止。這里討論第二種情況。,1電動機單向運轉(zhuǎn)的反接制動控制線路,2.可逆運行反接制動控制電路,具有限流電阻的可逆反接制動控制線路,3.單向運行全波整流能耗制動控制電路,能耗制動是在電動機脫離三相交流電源之后，向定子繞組內(nèi)通入直流電流，利用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與靜止磁場的作用產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，達到制動的目的。,可逆能耗制動控制線路,補充：機械制動控制,第四節(jié) 直流電動機控制電路,直流電動機按勵磁方式分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵。 他勵：電樞電源和勵磁電源分別獨立的直流電機。 并勵：電樞電源和勵磁電源由一個電源供電的直流電機。,一、單向運轉(zhuǎn)啟動控制電路,直流電動機電樞串電阻單向旋轉(zhuǎn)起動電路,二、直流電機可逆運轉(zhuǎn)啟動控制電路,直流電機可逆運轉(zhuǎn)啟動控制電路,三、單向運轉(zhuǎn)能耗制動控制電路,直流電動機單向運轉(zhuǎn)能耗制動電路,四、可逆運轉(zhuǎn)反接制動控制電路,第五節(jié) 電氣原理圖的讀圖分析方法,分析電氣線路工作原理常用的方法有查線讀圖法和邏輯代數(shù)法。,1、查線讀圖法 查線讀圖法以分析各個執(zhí)行元件、控制元件和附加元件的作用、功能為基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)機械的生產(chǎn)工藝過程，分析被控對象的動作情況和電氣線路的控制原理。 查線讀圖法的注意事項： （）了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系 在分析電氣線路前，充分了解機械設(shè)備的動作及工藝加