第二章電器控制線(xiàn)路的基本原則和典型控制線(xiàn)路分析

1、1,第二章 電器控制線(xiàn)路的基本原則和基本環(huán)節(jié)主要內(nèi)容,1 電器控制線(xiàn)路的繪制2 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制3 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制5 其它典型控制環(huán)節(jié)6 電器控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法,2,第一節(jié) 電器控制線(xiàn)路的繪制 由低壓控制電器所組成的控制線(xiàn)路叫做電氣控制線(xiàn)路。一、電氣控制線(xiàn)路常用的圖形、文字符號(hào) 根據(jù)GB4728-1984《電氣圖用圖形符號(hào)》；G

2、B6988-1987《電氣制圖》；GB7159-1987《電氣技術(shù)的文字符號(hào)制訂通則》。 主電路標(biāo)號(hào)由文字符號(hào)和數(shù)字組成，如：電源引入線(xiàn)用L1、L2、L3標(biāo)號(hào)；電源開(kāi)關(guān)后用U、V、W標(biāo)號(hào)；用下標(biāo)數(shù)字，表示哪一相、哪一接點(diǎn)。,3,控制線(xiàn)路由三位或三位以下的數(shù)字組成。交流控制電路負(fù)載左側(cè)用奇數(shù)標(biāo)號(hào)，右側(cè)用偶數(shù)標(biāo)號(hào)。直流控制電路正極按奇數(shù)標(biāo)號(hào)，負(fù)極按偶數(shù)標(biāo)號(hào)。二、電氣原理圖 電器原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的，

3、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、便于研究和分析電路工作原理等優(yōu)點(diǎn)。繪制電器原理圖應(yīng)遵循以下原則：1、主電路和控制電路分開(kāi)畫(huà)。主電路包括從電源到電動(dòng)機(jī)的電路，大電流通過(guò)的部分，用粗線(xiàn)條畫(huà)在原理圖左邊?？刂齐娐吠ㄟ^(guò)小電流，由按鈕、觸頭、線(xiàn)圈等組成，用細(xì)線(xiàn)條畫(huà)在原理圖的右邊。,4,4、全部觸頭都按“平常”狀態(tài)畫(huà)出。5、控制電路的分支線(xiàn)路，按動(dòng)作先后順序排列，交叉連接點(diǎn)用黑點(diǎn)標(biāo)出。,繪制電器原理圖應(yīng)遵循以下原則（續(xù)）：2、電器元件的圖形、文字符

4、號(hào)采用國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。3、同一電器元件的各部件可以不畫(huà)在一起，但需用同一文字符號(hào)標(biāo)出。,常見(jiàn)原理圖有：軸坐標(biāo)標(biāo)注法、橫坐標(biāo)標(biāo)注法,5,（一） 軸坐標(biāo)標(biāo)注法(一)軸坐標(biāo)標(biāo)注法 首先根據(jù)線(xiàn)路的繁簡(jiǎn)程度以及線(xiàn)路中各部分線(xiàn)路的性質(zhì)、作用和特點(diǎn)，將線(xiàn)路分為交、直流主電路，交、直流控制電路及輔助電路等。 為便于標(biāo)注坐標(biāo)，將線(xiàn)路各電器元件均按縱向畫(huà)法排列，每一條縱向線(xiàn)路為一個(gè)線(xiàn)路單元，而每一個(gè)線(xiàn)路單元給定一個(gè)軸坐標(biāo)，并用數(shù)碼表示。

5、這樣每一線(xiàn)路單元中的各電器元件具有同一軸坐標(biāo)。 在選定坐標(biāo)系統(tǒng)與給定坐標(biāo)后，下一步就是標(biāo)注圖示坐標(biāo)。為了閱讀，查找方便，可在線(xiàn)路圖下方標(biāo)注“正序圖示坐標(biāo)”和“逆序圖示坐標(biāo)”。,1、正序圖示坐標(biāo)法：以線(xiàn)圈為據(jù)找觸頭。2、逆序圖示坐標(biāo)法：以觸頭為據(jù)找線(xiàn)圈。,6,M7120平面磨床軸坐標(biāo)圖示電氣原理圖,交流主電路,直流控制電路,交流主電路軸坐標(biāo)標(biāo)號(hào)由100—110,直流控制電路軸坐標(biāo)標(biāo)號(hào)由301～312,正序圖示坐標(biāo)一般標(biāo)注在含

6、有接觸器或繼電器線(xiàn)圈的線(xiàn)路單元的下方。,在該線(xiàn)路單元的下方標(biāo)注該繼電器或接觸器各觸頭分布位置所在線(xiàn)路單元的軸坐標(biāo)號(hào)。,,線(xiàn)圈、元件,觸頭位置,熱保護(hù)器常閉觸電的位置,正序圖示坐標(biāo)法：以線(xiàn)圈為據(jù)找觸頭。,7,交流控制電路,交流輔助電路,,交流控制電路軸坐標(biāo)標(biāo)號(hào)由200～211,交流輔助電路軸坐標(biāo)標(biāo)號(hào)由402～410,接觸器KM5具有五對(duì)常開(kāi)觸頭、二對(duì)常閉觸頭，在線(xiàn)路中用上了四對(duì)常開(kāi)觸頭、一對(duì)常閉觸頭，它們分別位于210、308、309、4

7、09、211號(hào)線(xiàn)路單元中。,逆序圖示坐標(biāo)一般標(biāo)注在各線(xiàn)路單元的下方，用來(lái)標(biāo)注該線(xiàn)路單元中的觸頭的受控線(xiàn)圈所在的軸坐標(biāo)號(hào)。,201線(xiàn)路單元中含有觸頭SBl、SB2、FR，和KA，其中FRl觸頭的熱元件FRi在101線(xiàn)路單元中，KA控制線(xiàn)圈在307線(xiàn)路單元中(對(duì)于按鈕SB1、SB2因不受其它單元元件的控制，故無(wú)需標(biāo)注)。,觸頭,對(duì)應(yīng)元件線(xiàn)圈的位置,8,（二） 橫坐標(biāo)標(biāo)注法,采用橫坐標(biāo)標(biāo)注法，線(xiàn)路各電器元件均按橫向畫(huà)法排列。并。例如接觸器K

8、M1常開(kāi)觸頭在主電路有三對(duì)，控制回路2支路中有一對(duì)；常閉觸頭在控制電路3支路中有一對(duì)。此種表示法在機(jī)床電氣控制線(xiàn)路中普遍采用。,各電器元件線(xiàn)圈的右側(cè)，由上到下標(biāo)明各支路的序號(hào)1，2，…，,在該電器元件線(xiàn)圈旁標(biāo)明其常開(kāi)觸頭(標(biāo)在橫線(xiàn)上方)、常閉觸頭(標(biāo)在橫線(xiàn)下方)在電路中所在支路的標(biāo)號(hào),9,三、電氣安裝接線(xiàn)圖 電氣接線(xiàn)圖是按照電器元件的實(shí)際位置和實(shí)際接線(xiàn)繪制的，根據(jù)電器元件布置最合理、連接導(dǎo)線(xiàn)最經(jīng)濟(jì)等原則來(lái)安排

9、。它為安裝電器設(shè)備、電器元件之間進(jìn)行配線(xiàn)及檢修電氣故障等提供了必要的依據(jù)。,10,繪制電氣安裝接線(xiàn)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(hào)繪制，同一電器元件各部件必須畫(huà)在一起。各電器元件的位置，應(yīng)與實(shí)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(guò)端子排進(jìn)行。各電器元件的文字符號(hào)及端子排的編號(hào)應(yīng)與原理圖一致，并按原理圖的接線(xiàn)進(jìn)行連接。 3、走向相同的多根導(dǎo)線(xiàn)可用單線(xiàn)表示。4、畫(huà)連接導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，應(yīng)

10、標(biāo)明導(dǎo)線(xiàn)的規(guī)格、型號(hào)、根數(shù)和穿線(xiàn)管的尺寸。,11,U1,V1,W1,12,9,9,13,第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制 起動(dòng)主要考慮起動(dòng)電流，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩問(wèn)題。在電網(wǎng)容量足夠大的條件下，一般30KW以下電機(jī)允許直接起動(dòng)，30KW以上電機(jī)應(yīng)采用降壓起動(dòng)等措施。一、三相籠型電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)（一）采用刀開(kāi)關(guān)直接起動(dòng)控制,FU,14,（二）采用接觸器直接起動(dòng)控制1. 點(diǎn)動(dòng)控制,2. 連續(xù)控制 短路保護(hù)，

11、過(guò)載保護(hù)，欠電壓，失電壓保護(hù)。自鎖的概念。,SB2,15,3. 既能點(diǎn)動(dòng)又能長(zhǎng)動(dòng)控制,16,4. 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制(互鎖的概念),SB3,17,二、三相籠型電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng) 降壓起動(dòng)適用電機(jī)輕載或空載起動(dòng)。,18,（一）定子繞組串電阻降壓起動(dòng)控制（三相籠型電動(dòng)機(jī)）,KM1；KT通電?,定子繞組串電阻降壓起動(dòng)?,（延時(shí)）?,KM2通電?,電機(jī)正常運(yùn)行?,KM1；KT斷電。,按SB2?,,19,按SB2?,KM；

12、KMY；KT通電?,電機(jī)Y形降壓起動(dòng)?,（延時(shí)）?,KMY斷電?,KM? 通電?,電機(jī)?形正常運(yùn)行?,KT斷電。,（二）星—三角降壓起動(dòng)控制（三相籠型電動(dòng)機(jī)）,20,（三）自耦變壓器降壓起動(dòng)控制（三相籠型電動(dòng)機(jī)）,21,三、三相繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制（一）轉(zhuǎn)子繞組串接起動(dòng)電阻控制,KA1~KA3吸合電流值相同，但釋放電流值不同，KA1的釋放電流最大，KA2次之，KA3的釋放電流最小?？刂凭€(xiàn)路設(shè)置了中間繼電器KA，是為了保證轉(zhuǎn)子串入全

13、部電阻后，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)。,22,第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n=60f1（1-s）/p 改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有三種方法：改變頻率，改變磁極對(duì)數(shù)，改變轉(zhuǎn)差率。一、三相籠型電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速控制改變定子繞組極對(duì)數(shù)的方法：1、 裝有一套定子繞組，改變它的聯(lián)結(jié)方式，得到不同的極對(duì)數(shù)。2、定子槽里裝有兩套極數(shù)不一樣的獨(dú)立繞組。3、定子槽里裝有兩套極數(shù)不一樣的獨(dú)立繞組，而每

14、套繞組本身又可以改變它的聯(lián)結(jié)方式，得到不同的極對(duì)數(shù)。,23,上述利用變更定子繞組的連接來(lái)達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)極數(shù)的原理，可以利用電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象來(lái)加以說(shuō)明。圖 (a)和圖(b)表示定子一相繞組兩個(gè)線(xiàn)圈相互串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)的兩種不同磁場(chǎng)。如果電流方向如圖所示，應(yīng)用右螺旋定則就可以判斷磁場(chǎng)的方向，并且得出磁極的對(duì)數(shù)。由圖上看出，定子一相繞組的兩個(gè)線(xiàn)圈相互串聯(lián)時(shí)[相當(dāng)于圖 (a)接線(xiàn)]，磁場(chǎng)具有四個(gè)極：S、N、S、N，即兩對(duì)極。當(dāng)定子一相繞組的兩個(gè)線(xiàn)

15、圈相互并聯(lián)時(shí)[相當(dāng)于圖 (b)接線(xiàn)]，磁場(chǎng)具有兩個(gè)極：S、N，即一對(duì)極。,24,雙速電動(dòng)機(jī)三角形/雙星形變換、星形/雙星形變換繞組聯(lián)結(jié)圖。 1、2、3接電源，4、5、6懸空，P=2，電機(jī)低速運(yùn)行。 4、5、6接電源，1、2、3短接，P=1，電機(jī)高速運(yùn)行。 三角形/雙星形變換，適用恒功率負(fù)載，星形/雙星形變換適用恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。,25,上圖所示的另外一種常用的雙速電動(dòng)機(jī)繞組改接方法是星變雙星，

16、其繞組接線(xiàn)如圖所示。單星時(shí)每相繞組兩線(xiàn)圈串聯(lián)，電動(dòng)機(jī)為四極，改接雙星后每相繞組兩線(xiàn)圈并聯(lián)，電動(dòng)機(jī)變?yōu)槎O。,26,SC在低速?,KM3通電?,電機(jī)?聯(lián)結(jié)，低速運(yùn)行。,SC在高速?,KT通電?,KM3通電?,電機(jī)?聯(lián)結(jié)，低速運(yùn)行?,（延時(shí)）,?KM3斷電，KM2通電?,KM1通電?,電機(jī)雙Y聯(lián)結(jié)，高速運(yùn)行。,KM3閉合低速運(yùn)行,KM1，KM2閉合高速運(yùn)行,27,第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 主要解決迅速停車(chē)和準(zhǔn)確

17、定位問(wèn)題。一、機(jī)械制動(dòng)（電磁抱閘制動(dòng)）1.（軸抱?。┢饎?dòng)? 軸松開(kāi)? 運(yùn)行? 停止（ 軸抱?。?.（軸松開(kāi)）起動(dòng)? 運(yùn)行? 停止? 軸抱住? 延時(shí)（軸松開(kāi)）二、電氣制動(dòng)（一）三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制 1. 控制原理,28,2. 單向運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制,29,3. 可逆運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制,按起動(dòng)按鈕SB2 ?,KM1通電，電機(jī)正向運(yùn)行?,n>時(shí)?,KSF閉合?,按停鈕SB1 ?,K

18、M1斷電;KA通電;,KM2通電?,電機(jī)制動(dòng)?,n<時(shí)?,KSF斷電?,KM2斷電?,KA斷電? 電機(jī)停,正轉(zhuǎn)：KSF閉合,反轉(zhuǎn)：KSR閉合,30,（二） 三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制 1. 控制原理 2 . 單方向能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路,3. 正反向能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路,優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)較為平穩(wěn)缺點(diǎn)：制動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，增加能耗設(shè)備，電路復(fù)雜。,TC： 隔離、降壓,R：調(diào)節(jié)直流制動(dòng)電流。要求：I制動(dòng)＝1.5電機(jī)額定電流,31,第

19、五節(jié) 其它典型控制環(huán)節(jié)一、多地點(diǎn)控制 兩開(kāi)兩停或三開(kāi)三?？刂凭€(xiàn)路。,32,二、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)先后順序工作的控制1. 電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制線(xiàn)路,2. 電動(dòng)機(jī)順序停車(chē)控制線(xiàn)路,電動(dòng)機(jī)順序控制的接線(xiàn)規(guī)律是： 1)要求接觸器KM1動(dòng)作后接觸器KM2才能動(dòng)作，故將接觸器KM1的常開(kāi)觸頭串接于接觸器KM2的線(xiàn)圈電路中。 2)要求接觸器KM1動(dòng)作后接觸器KM2不能動(dòng)作，故將接觸器KM1的常閉輔助觸頭串接

20、于接觸器KM2的線(xiàn)圈線(xiàn)路中。,問(wèn)題：當(dāng)按SB1時(shí)，KM1停車(chē)，KM2也同時(shí)停止了。,冷卻水,刀具,33,改進(jìn)1：,改變KM2的自鎖開(kāi)關(guān)位置,改進(jìn)2：,要求停止時(shí)先停KM2，再停KM1。,冷卻水,刀具,當(dāng)KM1停止后，KM2不受影響，可單獨(dú)控制。,34,線(xiàn)路要求電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)T(s)后，電動(dòng)機(jī)M2自動(dòng)起動(dòng)?？衫脮r(shí)間繼電器的延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。,35,三、自動(dòng)循環(huán)控制,SQ2,SQ4,36,第六節(jié) 電器控制線(xiàn)路中的保護(hù)環(huán)節(jié),電器控制線(xiàn)

21、路中常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、零電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)等。,短路保護(hù)的常用方法是采用熔斷器、低壓斷路器或?qū)ｉT(mén)的短路保護(hù)裝置。在對(duì)主電路采用三相四線(xiàn)制或?qū)ψ儔浩鞑捎弥行渣c(diǎn)接地的三相三線(xiàn)制的供電電路中，必須采用三相短路保護(hù)。若主電路容量較小，電路中的熔斷器可同時(shí)作為控制電路的短路保護(hù)；若主電路容量較大，則控制電路一定要單獨(dú)設(shè)置短路保護(hù)熔斷器（FU2）。,一、短路保護(hù),37,二、過(guò)載保護(hù),過(guò)載是指電動(dòng)機(jī)在大于其額定電流的情

22、況下運(yùn)行，但過(guò)載電流超過(guò)額定電流的倍數(shù)要小些，通常在額定電流的1.5倍以?xún)?nèi)。,過(guò)載保護(hù)特性與過(guò)電流保護(hù)不同，故不能采用過(guò)電流保護(hù)方法來(lái)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。例如，負(fù)載的臨時(shí)增加而引起過(guò)載，過(guò)一段時(shí)間又轉(zhuǎn)入正常工作，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，只要過(guò)載時(shí)間內(nèi)繞組不超過(guò)允許溫升是允許的，不需要立即切斷電源。下圖為三相過(guò)載保護(hù)，和兩相過(guò)載保護(hù)。,38,三、過(guò)電流保護(hù),過(guò)電流保護(hù)是區(qū)別于短路保護(hù)的一種電流型保護(hù)。所謂過(guò)電流是指電動(dòng)機(jī)或電器元件在超過(guò)其額定電流的狀態(tài)下

23、運(yùn)行。引起電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)電流的原因，往往是由于不正確的啟動(dòng)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩過(guò)大。過(guò)電流一般比短路電流小；不超過(guò)額定電流的6倍。過(guò)電流保護(hù)可以采用過(guò)電流繼電器、低壓斷路器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器等,過(guò)電流繼電器是與接觸器配合 使用，實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)的。將過(guò)電流繼電器線(xiàn)圈 KI串聯(lián)在被保護(hù)電路中，電路電流達(dá)到其整定值 時(shí)，過(guò)電流繼電器動(dòng)作，串聯(lián)在控制回路中的常閉觸點(diǎn)KI斷開(kāi)，斷開(kāi)了接觸器KM線(xiàn)圈的控制支路，使得接觸器的主觸點(diǎn)脫開(kāi)釋放，以切斷電 源。這種控

24、制方法，既可用于保護(hù)，也可達(dá)到一 定的自動(dòng)控制目的。,39,四、零電壓(失壓)保護(hù)和欠電壓保護(hù),電動(dòng)機(jī)或電器元件都是在一定的額定電壓下才能正常工作，電壓過(guò)高、過(guò)低或者工作過(guò)程中非人為因素的突然斷電，都可能造成生產(chǎn)機(jī)械的損壞或人身事故，因此在電器控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)要求設(shè)置失壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)及欠電壓保護(hù)。,1．零電壓(失壓)保護(hù),如果是采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，其控制電路中的自鎖環(huán)節(jié)就具有失壓保護(hù)的作用。,如果不是采用按

25、鈕，而是用不能自動(dòng)復(fù)位的手動(dòng)開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等控制接觸器，必須采用專(zhuān)門(mén)的零壓繼電器。,主令控制器SA置于“零位”時(shí)，零電壓繼電器KA吸合并自鎖；當(dāng)SA置于“工作位置1”時(shí)，保證了對(duì)接觸器KM線(xiàn)圈的供電。當(dāng)電源斷電時(shí)，零電壓繼電器KA釋放；當(dāng)電網(wǎng)再接通時(shí)，必須先將主令控制器SA置于“零位”，使零電壓繼電器KA吸合后，才可以重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這樣就起到了失壓保護(hù)的作用。,40,2．欠電壓保護(hù),當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)在欠電壓下運(yùn)行，在負(fù)

26、載一定情況下，電動(dòng)機(jī)的主磁通下降，電流將增加。,能夠保證在電網(wǎng)電壓降到額定電壓以下，如額定電壓的60％～80％時(shí)，自動(dòng)切除電源，而使電動(dòng)機(jī)或電器元件停止工作的保護(hù)環(huán)節(jié)稱(chēng)為欠電壓保護(hù)。通常采用欠電壓繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。,方法是將欠電壓繼電器線(xiàn)圈跨接在電源上，其常開(kāi)觸點(diǎn)(KV)串接在接觸器控制回路中。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于欠電壓繼電器整定值時(shí)，欠電壓繼電器動(dòng)作使接觸器釋放,41,第七節(jié) 電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法一、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的一般內(nèi)

27、容（一）擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 包括以下內(nèi)容：機(jī)械設(shè)備的型號(hào)，用途，工藝過(guò)程，技術(shù)性能，傳動(dòng)參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)工作條件，用戶(hù)供電電網(wǎng)種類(lèi)，電壓，頻率及容量等。,42,（二）選擇電氣傳動(dòng)形式1．傳動(dòng)方式：?jiǎn)为?dú)拖動(dòng)，分立拖動(dòng)。2．調(diào)速性能：齒輪變速箱，液壓調(diào)速裝置（進(jìn)給），多速電機(jī)，無(wú)級(jí)調(diào)速。 無(wú)級(jí)調(diào)速適用于重型或大型設(shè)備，精密機(jī)械設(shè)備，自動(dòng)化程度較高的設(shè)備，可選用可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。

28、一般中小型設(shè)備選用液壓調(diào)速和齒輪箱調(diào)速。,43,選擇電氣傳動(dòng)形式（續(xù)）3．負(fù)載特性 恒功率負(fù)載，如機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)），△/YY變換，直流電機(jī)改變勵(lì)磁調(diào)速適應(yīng)于恒功率負(fù)載。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，Y/YY變換，直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速適應(yīng)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。4．起動(dòng)，制動(dòng)和反向要求,44,（三）確定電動(dòng)機(jī)的容量1．電動(dòng)機(jī)容量的選擇 （1）分析計(jì)算法 P =P1/η1η2

29、 P1 ─ 機(jī)械傳動(dòng)軸上的功率 η1 ─ 生產(chǎn)機(jī)械效率 η2─ 電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的效率 往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備η總 =η1η2 在0.6 ~0.7； 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備0.7 ~ 0.85,45,確定電動(dòng)機(jī)的容量（續(xù)）（ 2）調(diào)查統(tǒng)計(jì)類(lèi)比法 這種方法就是對(duì)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)測(cè)，分析，找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)械設(shè)備主要數(shù)據(jù)的關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系作為選擇電動(dòng)機(jī)容量的依據(jù)。例如：車(chē)床：P = 36

30、.5D１.54（KW）， D ─ 工件最大直徑（m）搖臂鉆床： P = 0.064D1.19 (KW)， D ─ 最大鉆孔直徑（mm)鏜床： P = 0.004D1.7 (KW)， D ─ 鏜桿直徑（mm）龍門(mén)銑床： P = B1.15/166 （KW），B ─ 工作臺(tái)寬度（mm）2. 電機(jī)轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)使用條件不同，選用不同類(lèi)型電機(jī)，如防塵式，防爆式，防水式等。,46,（四）選擇控制方案

31、 繼電接觸器控制（固定接線(xiàn)控制裝置），可編程控制器，數(shù)字程序控制，計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)等。（五）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖。（六）選擇電氣元件，并制定電氣元件明細(xì)表。（七）設(shè)計(jì)操作臺(tái)，電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電氣元件。（八）設(shè)計(jì)設(shè)備布置總圖，電氣安裝圖，電氣接線(xiàn)圖（九）編寫(xiě)電氣說(shuō)明書(shū)和使用操作說(shuō)明書(shū)。,47,二、電氣控制線(xiàn)路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法（一）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法原則 最大限度地滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備對(duì)電氣控制線(xiàn)路的要求。在滿(mǎn)足上述要求的前提下，應(yīng)力求

32、使控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，安全，可靠，便于操作和維修。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法就是在電氣控制方案確定后，根據(jù)各電動(dòng)機(jī)的控制任務(wù)不同，參照典型線(xiàn)路逐一分別設(shè)計(jì)局部線(xiàn)路，然后根據(jù)各部分的相互關(guān)系綜合而成完整的控制線(xiàn)路。,48,所有條件都具備時(shí)，線(xiàn)圈斷電。,4．常閉觸點(diǎn)并聯(lián),有一個(gè)條件具備時(shí)，線(xiàn)圈斷電。,3．常閉觸點(diǎn)串聯(lián),當(dāng)n 個(gè)條件中，一個(gè)條件滿(mǎn)足，線(xiàn)圈得電動(dòng)作。,2．常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián),1．常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián) 當(dāng)要求n 個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，

33、才使電器線(xiàn)圈動(dòng)作。,（二）控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)律,“與”,“或”,“或非”,“與非”,49,（三）控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的一般問(wèn)題 1．盡量減少觸點(diǎn)數(shù)量,50,2．盡量減少導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量,3．除必要的電器通電外，其它應(yīng)不通電 4．選擇可靠性高的元器件 選用機(jī)械和電氣壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作可靠，抗干擾性 能好的電器。,,操作臺(tái)安裝啟動(dòng)停止按扭，接觸器放在電氣柜中。,,,,,控制臺(tái),控制臺(tái),控制臺(tái),設(shè)備臺(tái),設(shè)備臺(tái),51,5．正確連接電磁式

34、繼電器的線(xiàn)圈,6．正確連接電路的觸點(diǎn) 常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)靠的很近，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生電弧，如果兩觸點(diǎn)間不等電位，可能造成弧光短路。,交流電路中不允許線(xiàn)圈串聯(lián)。,+,－,+,－,52,減少多個(gè)電器元件依次動(dòng)作后才能接通另一個(gè)電器元件的情況。,線(xiàn)圈KM3的接通要經(jīng)過(guò)KA、KAl、KA2三對(duì)常開(kāi)觸頭。若改為圖b，則每一線(xiàn)圈的通電只需經(jīng)過(guò)一對(duì)常開(kāi)觸頭，工作較可靠。,53,應(yīng)考慮電器元件觸頭“競(jìng)爭(zhēng)”問(wèn)題。,同一繼電器的常開(kāi)觸頭和常閉觸頭

35、有“先斷后合”型和“先合后斷”型。,通電時(shí)常閉觸頭先斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭后閉合；斷電時(shí)常開(kāi)觸頭先斷開(kāi)，常閉觸頭后閉合，屬于“先斷后合”型。而“先合后斷”型則相反：通電時(shí)常開(kāi)觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開(kāi)；斷電時(shí)常閉觸頭先閉合，常開(kāi)觸頭后斷開(kāi)。如果觸頭動(dòng)作先后發(fā)生“競(jìng)爭(zhēng)”的話(huà)，電路工作則不可靠。,若繼電器KA采用“先合后斷”型，則自鎖環(huán)節(jié)起作用，如果KA采用“先斷后合”型，則自鎖不能可靠起作用。,54,7．避免出現(xiàn)寄生電路 當(dāng)FR動(dòng)

36、作時(shí)線(xiàn)路就出現(xiàn)了寄生電路，如圖中虛線(xiàn)所示，使KM1不能可靠釋放，起不到保護(hù)作用。,55,8．完善的保護(hù)電路 過(guò)載，短路，過(guò)流，欠流，過(guò)壓，欠壓，失壓，互鎖等保護(hù)環(huán)節(jié)，必要時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)置合閘，斷路，事故，安全等指示信號(hào)。,56,,（四）電氣控制線(xiàn)路經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例1,[例1]鉆削加工刀架自動(dòng)循環(huán)控制,（1）全手動(dòng)控制,按下SB2，刀架由M控制正轉(zhuǎn)向左運(yùn)動(dòng)，到2位置，加工完，按SB1停止，再按SB3，M反轉(zhuǎn)刀架由2回到初始位置

37、1，結(jié)束。,57,（2）自動(dòng)循環(huán)。即刀架由位置1移動(dòng)到位置 2進(jìn)行鉆削加工后自動(dòng)退回位置1，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循 環(huán)。,加上兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2,58,（3）無(wú)進(jìn)給切削。即鉆頭到達(dá)位置2時(shí)不再進(jìn)給，但鉆頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行無(wú)進(jìn)給切削以提高工件加工精度。10秒鐘后,自動(dòng)退回。,59,（4）快速停車(chē)。停車(chē)時(shí)，要求快速停車(chē)以減少輔助工時(shí)。,對(duì)于異步電機(jī)而言，最簡(jiǎn)便的方法是采用反接制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)使電源反相序，制動(dòng)到接近零速時(shí)電動(dòng)機(jī)電源自動(dòng)切除。檢測(cè)接近零速

38、的信號(hào)以直接反映控制過(guò)程的轉(zhuǎn)速信號(hào)最為理想，通常采用速度繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。,按下起動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM1通電→ M正轉(zhuǎn)→速度繼電器正向常閉觸頭KSF斷開(kāi)，正向常開(kāi)觸頭閉合,制動(dòng)時(shí)，按下停止按鈕SBl →接觸器KMl斷電→接觸器KM2通電，進(jìn)行反接制動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，速度繼電器正向常開(kāi)觸頭KSF斷開(kāi)→接觸器KM2斷電，反接制動(dòng)結(jié)束。,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，速度繼電器的常開(kāi)觸頭KSF斷開(kāi)后，常閉觸頭KSF不是立即閉合，因而KM2有足夠

39、的斷電時(shí)間使鐵心釋放，自鎖觸頭斷開(kāi)，不會(huì)造成電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)。,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)過(guò)程與正向的反接制動(dòng)過(guò)程一樣，不同的是反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)速度繼電器反向觸頭KFR動(dòng)作。,60,電氣控制線(xiàn)路經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例２,小車(chē)可做左、右自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行。具體控制要求如下： (1)按下啟動(dòng)按鈕SB2，小車(chē)首先向右運(yùn)動(dòng)； (2)小車(chē)的撞塊碰到S1時(shí)停車(chē)，并開(kāi)始延時(shí)5s； (3)延時(shí)時(shí)間到，小車(chē)自動(dòng)改變運(yùn)行方向，改向左運(yùn)行； (4)小車(chē)

40、的撞塊碰到S2時(shí)停車(chē)，并開(kāi)始延時(shí)5s； (5)延時(shí)時(shí)間到，小車(chē)再次自動(dòng)改變運(yùn)行方向，改向右運(yùn)行；　(6)依此自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行，直至按下停止按鈕SBl，小車(chē)停止。試用電器控制線(xiàn)路一般設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行控制線(xiàn)路。,解：分析過(guò)程： (1)按上述控制要求，小車(chē)具有左、右兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，即要求其拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。,(2)小車(chē)的停止，跟小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的行程位置有關(guān)系，因此需要分別設(shè)置行程開(kāi)關(guān)S1和S2，引入行程作為控制參

41、量。,61,(3)小車(chē)換方向運(yùn)行的啟動(dòng)，跟時(shí)間有關(guān)系，需要引入時(shí)間作為控制參量。通常選用時(shí)間繼電器KT作為提供時(shí)間參量的器件。,62,存在問(wèn)題：,當(dāng)小車(chē)正好處于兩端的位置處，即S1或S2處于受壓的狀態(tài)，這時(shí)如果按下SBl停止按鈕，只要手抬起來(lái)，SBl復(fù)位，就會(huì)使KTl或KT2的線(xiàn)圈重新得電而開(kāi)始延時(shí)，最終使KMl或KM2線(xiàn)圈得電，而使小車(chē)?yán)^續(xù)運(yùn)行。因此，SBl停止按鈕只能在小車(chē)離開(kāi)兩個(gè)邊端位置時(shí)按下，才可以起到停止按鈕的作用。要使小車(chē)

42、處于任何位置處，都可以被停止，需對(duì)控制線(xiàn)船做進(jìn)一步的完善。,63,引人了一個(gè)中間繼電器KA，來(lái)作為小車(chē)停止?fàn)顟B(tài)的標(biāo)志繼電器，即按下停止按鈕SBl，KA就處于得電狀態(tài)，而且KA不會(huì)由于SBl的復(fù)位而失電。將KA的常閉觸點(diǎn)分別串人時(shí)間繼電器KTl、KT2的線(xiàn)圈控制支路，以KA的狀態(tài)作為時(shí)間繼電器線(xiàn)圈能否得電的約束條件，這樣小車(chē)即使處于兩個(gè)邊端位置時(shí)，按下停止按鈕SBl，使KA得電并自鎖，KA的常閉觸點(diǎn)脫開(kāi)，盡管S1或S2處于被壓狀態(tài)，常

43、開(kāi)觸點(diǎn)閉合，但由于KA常閉觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，故可保證KTl或KT2線(xiàn)圈失電，使小車(chē)無(wú)法啟動(dòng)。這樣無(wú)論小車(chē)處于任何位置處，都可以通過(guò)停止按鈕使其停下來(lái)，彌補(bǔ)了上一個(gè)線(xiàn)路存在的缺陷。,存在問(wèn)題：在S1處無(wú)法啟動(dòng)。,啟動(dòng)按鈕增加一組常閉觸點(diǎn)，串接于KA 支路中。,64,（四）電氣控制線(xiàn)路經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例 某箱體需加工兩側(cè)平面，加工的方法是將箱體夾緊在滑臺(tái)上，兩側(cè)平面用左右動(dòng)力頭銑削加工。加工前滑臺(tái)應(yīng)快速移動(dòng)到加工位置

44、，然后改為慢速進(jìn)給?？爝M(jìn)速度為慢進(jìn)速度的20倍，滑臺(tái)速度的改變是由齒輪變速機(jī)構(gòu)和電磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即電磁鐵吸合時(shí)為快進(jìn)，電磁鐵釋放時(shí)為慢進(jìn)。,65,滑臺(tái)從快速移動(dòng)到慢速進(jìn)給應(yīng)自動(dòng)變換，切削完畢要自動(dòng)停車(chē)，由人工操作滑臺(tái)快速退回。本專(zhuān)用機(jī)床共有三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，兩個(gè)動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)均為4.5KW，只需單向運(yùn)轉(zhuǎn)，而滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為1.1KW，需正反轉(zhuǎn)?；_(tái)起動(dòng)后，動(dòng)力頭自動(dòng)起動(dòng)。,66,[設(shè)計(jì)思路］ 幾十KW以下的電機(jī)都可以直接啟動(dòng)。

45、4.5KW、1.1KW都屬于小電機(jī)，允許直接啟動(dòng) 。停車(chē)、制動(dòng)未做要求，先不考慮。,[設(shè)計(jì)順序],1．主電路設(shè)計(jì) 2．控制電路設(shè)計(jì) 3．信號(hào)指示與照明電路設(shè)計(jì) 4．保護(hù)電路設(shè)計(jì)　　短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，零壓保護(hù)，欠壓保護(hù)。 5．線(xiàn)路的完善　 檢查一下是否有不合理的線(xiàn)路，接觸器的觸點(diǎn)數(shù)是否夠用等。,67,1、先畫(huà)出主電路：,M1：滑臺(tái)電機(jī)，要求正、反向。所以需要兩個(gè)接觸器KM1、KM2。先畫(huà)M1的正反向控制?？紤]到M2、M

46、3功率都不大，又因?yàn)閮膳_(tái)電機(jī)同時(shí)起停，所以用一個(gè)接觸器控制兩個(gè)電機(jī)（KM3）。,主電路,68,2、再畫(huà)控制電路：,先畫(huà)正反轉(zhuǎn)，再畫(huà)銑刀電機(jī)控制。,3、再畫(huà)SQ1、SQ2、SQ3，再畫(huà)保護(hù)電路FR1、FR2、FR3。反轉(zhuǎn)快進(jìn)。,因?yàn)镵M1一組觸點(diǎn)功率小，不能直接帶動(dòng)電磁鐵，所以加一個(gè)中間繼電器KA，由KA帶動(dòng)YB。,69,4、最后畫(huà)指示燈。,70,三、電氣控制線(xiàn)路的邏輯設(shè)計(jì)法 邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)設(shè)計(jì)電氣控制

47、線(xiàn)路，同時(shí)也可以用于線(xiàn)路的簡(jiǎn)化。,71,[例]某籠型異步電動(dòng)機(jī)正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求降壓?jiǎn)?dòng)，快速停車(chē)，試設(shè)計(jì)主電路與控制電路。,72,主電路,控制電路,KM1正轉(zhuǎn)，KM2反轉(zhuǎn)，KM3短接電阻，KS1正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)， KS2反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)，R啟動(dòng)制動(dòng)電阻,SB2：正轉(zhuǎn)；SB3：反轉(zhuǎn)；SB1：停止。,73,[例]現(xiàn)有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3，控制要求如下：M1啟動(dòng)10s后，M2自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行5s后，M1停止，同時(shí)M3自動(dòng)啟動(dòng)，再運(yùn)行15s后，M2、M3