電氣控制線路中的基本控制原理論述

1、電氣控制線路中的基本控制原理論述    摘要：本文首先講述了電氣控制線路圖的繪制原則，然后分別介紹了電氣控制的基本線路、異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制與異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制等問(wèn)題，最后通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了電氣控制線路的分析。 關(guān)鍵詞：電氣；控制線路；控制原理；注意問(wèn)題 中圖分類號(hào)：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： 一、電氣控制線路圖的繪制原則 電氣控制線路的表示方法有電氣原理圖、安裝接線圖和電氣布置圖三種。電氣控制線路圖是工程技術(shù)的通用語(yǔ)言，它將各電氣元件的連接用圖形來(lái)表達(dá)，各種電氣元件用不同的圖形符號(hào)表示，并用不同的文字符號(hào)來(lái)說(shuō)明其所代表電氣元件的名稱、

2、用途、主要特征及編號(hào)等。 1. 電氣控制線路常用的圖形、文字符號(hào) 在電氣控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號(hào)必須符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局參照國(guó)際電工委員會(huì) (1EC) 頒布的有關(guān)文件，制定了我國(guó)電氣設(shè)備有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用新的圖形和文字符號(hào)及回路標(biāo)號(hào)。 2. 電氣控制線路的繪制原則 電氣原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)。在各種生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制中，無(wú)論在設(shè)計(jì)部門，還是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，都得到廣泛的應(yīng)用。 二、電氣控制的基本線路 1. 互鎖控制和順序控制 互鎖控制是生產(chǎn)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線不同的運(yùn)動(dòng)部件之間相互聯(lián)系又相互制約的，又稱聯(lián)鎖控制?；ユi

3、可以起到順序控制的作用，稱為順序聯(lián)鎖控制。例如，磨床上要求先啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，然后才能啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)；龍門刨床在工作臺(tái)移動(dòng)前，導(dǎo)軌潤(rùn)滑油泵要先啟動(dòng)；銑床的主軸旋轉(zhuǎn)后，工作臺(tái)方可移動(dòng)等都是按順序聯(lián)鎖控制（可去掉）。順序聯(lián)鎖控制的原則如下：（1）要求甲接觸器動(dòng)作后，乙接觸器方能工作，則需將甲接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在乙接觸器的線圈電路中。（2）要求甲接觸器動(dòng)作后，乙接觸器不能工作，則需將甲接觸器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在乙接觸器的線圈電路中。 2. 多地點(diǎn)控制 有些電氣設(shè)備，如大型機(jī)床、起重運(yùn)輸機(jī)等，為了操作方便，常要求能在多個(gè)地點(diǎn)對(duì)同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，這種控制方法叫做多地點(diǎn)控制。三地點(diǎn)控制線路即由一個(gè)啟動(dòng)按鈕和

4、一個(gè)停止按鈕組成一組，把三組啟動(dòng)、停止按鈕分別放置三地，即能實(shí)現(xiàn)三地點(diǎn)控制。多地點(diǎn)控制的接線原則：?jiǎn)?dòng)按鈕應(yīng)并聯(lián)連接，停止按鈕應(yīng)串聯(lián)連接。 3. 自動(dòng)循環(huán)控制 在電氣設(shè)備中，有些是通過(guò)工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)工作的，如龍門刨床的工作臺(tái)前進(jìn)、后退。而電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)的基本環(huán)節(jié)，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)，通常采用限位開(kāi)關(guān) (或行程開(kāi)關(guān))，主要包括機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)與光電式限位開(kāi)關(guān)。自動(dòng)循環(huán)控制線路按照行程控制原則，利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的行程位置實(shí)現(xiàn)控制。一般的電氣控制線路時(shí)而簡(jiǎn)單，時(shí)而復(fù)雜。但是，任何復(fù)雜的控制線路都是由一些比較簡(jiǎn)單的基本環(huán)節(jié)按照需要組合而成的。只有通過(guò)基本環(huán)節(jié)、典型控制線路，

5、并由淺入深、由易到難地認(rèn)識(shí)它，才能打下閱讀電氣控制線路的良好基礎(chǔ)，掌握好電氣控制線路的設(shè)計(jì)技能。 三、異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制 1. 異步電動(dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)控制 在供電變壓器容量足夠大時(shí)，小容量異步電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)。直接啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是電氣設(shè)備少，線路簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大，引起供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)，干擾其他用電設(shè)備的正常工作。 2. 異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)控制 異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制線路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、操作方便。但對(duì)于容量較大的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，由于啟動(dòng)功率大，會(huì)引起較大的電網(wǎng)壓降，所以必須采用減壓?jiǎn)?dòng)的方法，以限制啟動(dòng)電流。減壓?jiǎn)?dòng)雖然可以減小啟動(dòng)電流，但也降低了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，此方法僅適用于空載或輕載啟動(dòng)

6、。異步電動(dòng)機(jī)的減壓?jiǎn)?dòng)方法包括自耦變壓器減壓?jiǎn)?dòng)和星三角形減壓?jiǎn)?dòng)兩種：（1）星三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制，它的線路是按時(shí)間原則實(shí)現(xiàn)控制。啟動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組連接成星形，加在電動(dòng)機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的 1 3，從而減小了啟動(dòng)電流；待啟動(dòng)后按預(yù)先整定的時(shí)間把電動(dòng)機(jī)換成三角形連接，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。該線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形連接的 l 3，轉(zhuǎn)矩特性差。因而本線路適用于電網(wǎng)電壓380V、額定電壓 660 380V、星三角形連接的電動(dòng)機(jī)輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合。（2）自耦變壓器減壓?jiǎn)?dòng)控制，它的線路在啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子串人自耦變壓器，定子繞組得到的電壓為自耦變壓器的二次電壓；啟

7、動(dòng)完畢，自耦變壓器被切除，額定電壓加于定子繞組，電動(dòng)機(jī)以全電壓投入運(yùn)行。該控制線路對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊小，損耗功率也小，但是它的缺點(diǎn)在于價(jià)格較高，主要用于啟動(dòng)較大容量的電動(dòng)機(jī)。 以上介紹的啟動(dòng)控制線路，均按時(shí)間原則采用時(shí)間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)減壓?jiǎn)?dòng)，這種控制方式線路工作可靠，受外界因素 ( 如負(fù)載、飛輪慣量以及電網(wǎng)波動(dòng) ) 的影響較小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，因而被廣泛采用。 四、異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可分為2類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是利用機(jī)械裝置來(lái)強(qiáng)迫電機(jī)迅速停車，常用的機(jī)械裝置是電磁抱閘，由制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器組成。而機(jī)械制動(dòng)又可分為斷電制動(dòng)和通電制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，將制動(dòng)電磁鐵的線圈

8、切斷或接通電源，通過(guò)機(jī)械抱閘制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 1. 異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制 反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)的電源相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種制動(dòng)方法。由于反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度接近于2倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過(guò)的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接啟動(dòng)時(shí)電流的 2倍。因此反接制動(dòng)的特點(diǎn)之一是制動(dòng)迅速、效果好，但沖擊效應(yīng)較大。為了減小沖擊電流，通常要求在電動(dòng)機(jī)主電路中串接一定的電阻以限制反接制動(dòng)電流，而反接制動(dòng)電阻有 2 種接線方法：對(duì)稱與不對(duì)稱。 2. 異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)控制 異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)，切斷定子繞組的交流電源后，在定子繞組通入直流電流，形成固

9、定磁場(chǎng)，與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩。制動(dòng)結(jié)束必須及時(shí)切除直流電源。該控制線路制動(dòng)效果好，但對(duì)于較大功率的電動(dòng)機(jī)還要采用三相整流電路，故所需設(shè)備多、投資成本高。 五、電氣控制線路設(shè)計(jì)的實(shí)例解析 下面是一個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制線路的例子。題目要求：按下按鈕SB，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；松開(kāi)按鈕SB，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn):1分鐘后電動(dòng)機(jī)M自動(dòng)停止，要求畫出其控制線路。 1.如圖1所示的控制圖。 圖一 對(duì)圖1中的線路，通過(guò)工作原理的分析，不難看出存在著較大的錯(cuò)誤。主電路基本上沒(méi)有什么問(wèn)題，主要問(wèn)題存在于控制電路上。該圖雖然似乎能完成題目規(guī)定的條件，主電路能完成正反轉(zhuǎn)，符合題目要求，但其控制電路在按鈕還沒(méi)按之前就已經(jīng)能開(kāi)始反轉(zhuǎn)了，這樣就不符合題目要求。 這種題目應(yīng)這樣分析：合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下按鈕SB時(shí)電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)通過(guò)交流接觸器KM1來(lái)控制；松開(kāi)按鈕SB時(shí)電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)通過(guò)交流接觸器KM2來(lái)控制。在正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的中間過(guò)程，應(yīng)使用一個(gè)中間繼電器KA來(lái)作過(guò)渡作用，在正轉(zhuǎn)時(shí)中間繼電器KA的常開(kāi)觸頭閉合為