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1、第二章 電氣控制線路基礎(chǔ)n培訓(xùn)要求與內(nèi)容n了解常用控制線路基本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和工作原理；理解軟啟動(dòng)器和新型變頻器的應(yīng)用；理解傳統(tǒng)電氣控制線路的分析基礎(chǔ)；掌握電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、正反轉(zhuǎn)、自動(dòng)循環(huán)和調(diào)速等基本控制線路的特點(diǎn)以及各種電器與控制觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系；掌握電氣控制線路中常用的保護(hù)環(huán)節(jié)、實(shí)現(xiàn)方法及簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)原理。第二章 電氣控制線路基礎(chǔ)n內(nèi)容n2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n2.4 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路n2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n2.6 電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法n2
2、.7 典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路分析2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n電氣控制線路是由許多電器元件按一定的要求連接而成的。為了表達(dá)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計(jì)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用一定的圖形表達(dá)出來(lái)，這就是電氣控制系統(tǒng)圖。n電氣控制系統(tǒng)圖一般有三種：電氣原理圖、電器布置圖和電氣安裝接線圖。n各種圖有其不同的用途和規(guī)定畫(huà)法，應(yīng)根據(jù)簡(jiǎn)明易懂的原則，采用統(tǒng)一的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)法來(lái)繪制。n2.1.1 常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)n電氣控制系統(tǒng)圖、電氣元件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2.1 電氣控制線
3、路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局參照國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布的標(biāo)準(zhǔn)，制定了我國(guó)電氣設(shè)備有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB4278-1984電氣圖用圖形符號(hào)及GB6988-1987 電氣制圖和GB7159-1987 電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則。n規(guī)定從1990年1月1日起，電氣控制線路中的圖形和文字符號(hào)必須符合最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。n一些常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)如表2-1所示。教材的P3840頁(yè)。2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n2.1.2 電氣控制線路的繪制原則n重點(diǎn)介紹電氣原理圖n電氣原理圖的目的是便于閱讀和分析控制線路,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明清晰的原則，采用電器元件展開(kāi)形式繪
4、制。它包括所有電器元件的導(dǎo)電部分和接線端子，但并不按照電器元件的實(shí)際布置位置來(lái)繪制，也不反映電器元件的實(shí)際大小。n下面來(lái)舉例說(shuō)明電氣原理圖的規(guī)定畫(huà)法和應(yīng)注意的事項(xiàng)。n1. 繪制電氣原理圖時(shí)應(yīng)遵循 的原則n（1）電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分。主電路是電氣控制線路中大電流通過(guò)的部分，包括從電源到電機(jī)之間相連的電器元件，一般由組合開(kāi)關(guān)、主熔斷器、接觸器主觸點(diǎn)、2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n熱繼電器的熱元件和電動(dòng)機(jī)等組成。輔助電路是控制線路中除主電路以外的電路，其流過(guò)的電流比較小。輔助電路包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路和保護(hù)電路。其中控制電路是由按鈕、接觸器和繼電器的
5、線圈及輔助觸點(diǎn)、熱繼電器觸點(diǎn)、保護(hù)電器觸點(diǎn)等組成。n（2）電氣原理圖中所有電器元件都應(yīng)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。n（3）電氣原理圖中電器元件的布局，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。主電路安排在圖面左側(cè)或上方，輔助電路安排在圖面右側(cè)或下方。無(wú)論主電路還是輔助電路，均按功能布置，盡可能按動(dòng)作順序從上到下、從左到右排列。2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n（4）電氣原理圖中，當(dāng)同一電器元件的不同部件（如線圈、觸點(diǎn)）分散在不同位置時(shí)，為了表示是同一元件，要在電器元件的不同部件處標(biāo)注統(tǒng)一的文字符號(hào)。對(duì)于同類器件，要在其文字符號(hào)后加數(shù)字序號(hào)來(lái)區(qū)別。如兩個(gè)接觸器，可用KM1、KM2
6、文字符號(hào)區(qū)別。n（5）電氣原理圖中，所有電器的可動(dòng)部分均按沒(méi)有通電或沒(méi)有外力作用時(shí)的狀態(tài)畫(huà)出。對(duì)于繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按其線圈不通電時(shí)的狀態(tài)畫(huà)出；控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫(huà)出；對(duì)于按鈕、行程開(kāi)關(guān)等觸點(diǎn)，按未受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫(huà)出。n（6）電氣原理圖中，應(yīng)盡量減少線條和避免線條交叉。各導(dǎo)線之間有電聯(lián)系時(shí)，在導(dǎo)線交點(diǎn)處畫(huà)實(shí)心圓點(diǎn)。根據(jù)圖面布置2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n需要，可以將圖形符號(hào)旋轉(zhuǎn)繪制，一般逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90，但文字符號(hào)不可倒置。2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n2. 圖面區(qū)域的劃分n圖紙上方的1、2、3、等數(shù)字是圖區(qū)的編號(hào)，它是為了便于檢索
7、電氣線路，方便閱讀分析從而避免遺漏設(shè)置的。n圖區(qū)編號(hào)下方的文字表明它對(duì)應(yīng)的下方元件或電路的功能，使讀者能清楚地知道某個(gè)元件或某部分電路的功能，以利于理解電路的工作原理。n3. 符號(hào)位置的索引n符號(hào)位置的索引用圖號(hào)、頁(yè)次和圖區(qū)的組合索引法，組成如下 2.1 電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則n圖號(hào)是指當(dāng)某設(shè)備的電氣原理圖按功能多冊(cè)裝訂時(shí)，每?jī)?cè)的編號(hào)，一般用數(shù)字表示。n當(dāng)某一元件相關(guān)的各符號(hào)元素出現(xiàn)在只有一張圖紙的不同圖區(qū)時(shí)，索引代號(hào)只用“圖區(qū)”表示。n圖2-1中接觸器KM線圈及繼電器KA線圈下方的文字是接觸器KM和繼電器KA相應(yīng)觸點(diǎn)的索引。2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.2.
8、1 全壓?jiǎn)?dòng)控制線路n1. 控制線路原理2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2. 控制線路的保護(hù)環(huán)節(jié)n（1）短路保護(hù)nFU1：主電路的短路保護(hù)；FU2：控制線路的短路保護(hù)。n（2）過(guò)載保護(hù)n過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR完成。一般來(lái)說(shuō)，熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流按電動(dòng)機(jī)額定電流來(lái)選取。n（3）欠壓和失壓保護(hù)n圖中，依靠接觸器本身實(shí)現(xiàn)欠壓和失壓保護(hù)。以上三種保護(hù)對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)正常安全運(yùn)行是非常重要的。2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.2.2 正反轉(zhuǎn)控制線路2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.2.3 點(diǎn)動(dòng)控制線路2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.2.4 多點(diǎn)控制線路
9、n常開(kāi)按鈕要并聯(lián),常閉按鈕要串聯(lián).2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.2.5 順序控制線路n順序控制線路包括一般順序和時(shí)間順序啟動(dòng)的控制線路2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路n2.2.6 自動(dòng)循環(huán)控制線路n象利用行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制-行程控制2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n較大容量的籠型異步電動(dòng)機(jī)(大于10KW)直接啟動(dòng)時(shí),電流為其標(biāo)稱額定電流的48倍,啟動(dòng)電流較大,會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生巨大沖擊,所以一般采用降壓方式來(lái)啟動(dòng).n降壓?jiǎn)?dòng)的方式有:定子電路串電阻(或電抗)、星形三角形、自耦變壓器，軟啟動(dòng)器等方式。n常用的方法是星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)和使用軟啟動(dòng)器。2.3 三相籠
10、型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n2.3.1 星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n優(yōu)點(diǎn):啟動(dòng)電流小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格底低.缺點(diǎn):啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小.2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n2.3.2 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n啟動(dòng)時(shí)串入自耦變壓器,啟動(dòng)結(jié)束時(shí)自動(dòng)將其切除.n優(yōu)點(diǎn):啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊小,功率損耗小.缺點(diǎn)是:自耦變壓器相對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格較高.2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n2.3.3 軟啟動(dòng)及其使用n在一些對(duì)啟動(dòng)要求較高的場(chǎng)合,可選用軟啟動(dòng)裝置,它采用了電力電子啟動(dòng)方法.其主要特點(diǎn)是:具有軟啟動(dòng)和軟停車功能,啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)，另外還具有電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)等功能。n1. 軟啟動(dòng)器
11、的工作原理2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n主要由三相交流調(diào)壓電路和控制電路構(gòu)成.n其基本原理是利用晶閘管的移相控制原理,通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)角,改變其輸出電壓,達(dá)到通過(guò)調(diào)壓方式來(lái)控制啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的.n控制電路按預(yù)定的不同啟動(dòng)方式,通過(guò)檢測(cè)主電路的反饋電流,控制其輸出電壓,可以實(shí)現(xiàn)不同的啟動(dòng)特性.最終軟啟動(dòng)器輸出全壓,電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行.n由于軟啟動(dòng)器為電子調(diào)壓并對(duì)電流實(shí)時(shí)檢測(cè),因此還具有對(duì)電動(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)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，并可實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示如電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)。n2. 軟啟動(dòng)器的控制功能n(1) 斜坡升壓?jiǎn)?dòng)方式n
12、在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中,電壓從初始值線性逐漸增加,在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定電壓.電流屬于開(kāi)環(huán)控制.2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n(2) 轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制啟動(dòng)方式n特性曲線如圖所示。n這種啟動(dòng)方式一般可設(shè)定初始力矩Tqo、啟動(dòng)階段力矩限幅Tli、力矩斜坡上升時(shí)間t1和啟動(dòng)電流限幅Ili。它引入電流反饋，通過(guò)計(jì)算間接得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩，屬閉環(huán)控制方式。n這種啟動(dòng)方式可以使電動(dòng)機(jī)以最佳的啟動(dòng)加速度、以最快的時(shí)間完成平穩(wěn)的啟動(dòng)，是應(yīng)用最多的啟動(dòng)方式。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n（3）電壓提升脈沖啟動(dòng)方式n此方式的啟動(dòng)特性曲線如圖所示。n此種啟動(dòng)方式一般可設(shè)定電壓提升脈沖限幅Ul
13、i。升壓脈沖寬度一般為5個(gè)電源周波，即100ms。在啟動(dòng)開(kāi)始階段，晶閘管在極短時(shí)間內(nèi)按設(shè)定升壓幅值啟動(dòng)，可得到較大的啟動(dòng)力矩，此階段結(jié)束后，轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制啟動(dòng)。n此啟動(dòng)方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的啟動(dòng)場(chǎng)合。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n（4）轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式n當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要停車時(shí)，立即切斷電源，屬自由停車。n但有些場(chǎng)合不允許電動(dòng)機(jī)瞬間停機(jī)，如高層建筑、樓宇的水泵系統(tǒng)，要求電動(dòng)機(jī)逐漸停機(jī)，采用軟啟動(dòng)器可滿足這一要求。n軟停車方式通過(guò)調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)器的輸出電壓逐漸降低而切斷電源，這一過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)且大于自由停車時(shí)間，故稱為軟停車方式。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制
14、線路n（5）制動(dòng)停車方式n當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要快速停機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)器具有能耗制動(dòng)功能。n一般可設(shè)定制動(dòng)電流加入的幅值Ili和時(shí)間t1,但制動(dòng)到停車時(shí)間不能設(shè)定。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n3. 軟啟動(dòng)器的應(yīng)用舉例n產(chǎn)品型號(hào)很多，代表性的有：ABB公司的PSA、PSD和PSDH型，法國(guó)TE公司的Altistart46、Altistart48型；德國(guó)SIEMENS公司的3RW22型；英國(guó)CT公司的SX型等。n以Altistart46為例：其主要特點(diǎn)有：具有斜坡升壓、轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制、電壓提升脈沖三種啟動(dòng)方式；具有轉(zhuǎn)矩控制軟停車、制動(dòng)停車、自由停車三種停車方式；具有對(duì)電動(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)器本身
15、的熱保護(hù)、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊、三相電源不平衡、缺相、斷相和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中過(guò)流等保護(hù)功能并提供故障輸出信號(hào)；具有實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示如電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)的功能，并提供模擬輸出信號(hào)；提供本地端子控制接口和遠(yuǎn)程控制RS-485通信接口。n通過(guò)人機(jī)對(duì)話操作盤(pán)或通過(guò)PC機(jī)與通信接口連接，可顯示和修改系統(tǒng)配置、參數(shù)。其主要參數(shù)設(shè)置范圍如下：2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n啟動(dòng)電流可調(diào)節(jié)范圍：額定值的25倍之間；n啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)范圍：額定值的0.151.0倍之間；n加速力矩斜坡時(shí)間可調(diào)節(jié)范圍：160s；n減速力矩斜坡可調(diào)節(jié)范圍：160s；n制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)范圍：0100%；n電壓提升脈沖幅值可調(diào)節(jié)
16、范圍：50%100%；n電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)過(guò)流跳閘值可調(diào)節(jié)范圍：50%300%。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n(1) 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行帶旁路接觸器、軟啟動(dòng)、軟停車或自由停車控制線路2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n圖中虛線框所示為軟啟動(dòng)器，其中C和400為軟啟動(dòng)器控制電源進(jìn)線端子；L1、L2、L3為軟啟動(dòng)器主電源進(jìn)線端子；T1、T2、T3為連接電動(dòng)機(jī)的出線端子；A1、A2、B1、B2、C1、C2端子有軟啟動(dòng)器三相晶閘管兩端分別直接引出。當(dāng)相對(duì)端子短接時(shí)，相當(dāng)于KM2的主觸點(diǎn)閉合時(shí)，將軟啟動(dòng)器內(nèi)部晶閘管短接，但此時(shí)軟啟動(dòng)器內(nèi)部的電流檢測(cè)環(huán)節(jié)仍起作用，即此時(shí)軟啟動(dòng)器對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能
17、仍起作用。nPL是軟啟動(dòng)器為外部邏輯輸入提供的+24V電源；L+為軟啟動(dòng)器邏輯輸出部分的外接輸入電源，在圖中直接由PL提供。nSTOP、RUN分別為軟停車和軟啟動(dòng)控制信號(hào)，接線方式分為：三線制控制、二線制控制和遠(yuǎn)程控制。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n三線制控制，要求輸入信號(hào)為脈沖輸入型；二線制控制，要求輸入信號(hào)為電平輸入型；通信遠(yuǎn)程控制時(shí)，將PL與STOP端子短接，啟停要使用通信口遠(yuǎn)程控制。n圖2-17所示控制線路為三線控制方式接線。nKA1和KA2為輸出繼電器。KA1為可編程輸出繼電器，可設(shè)置成故障繼電器或隔離繼電器。若KA1設(shè)置為故障繼電器，則當(dāng)軟啟動(dòng)器控制電源上電時(shí)，KA1
18、閉合；當(dāng)軟啟動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，KA1斷開(kāi)。若KA1設(shè)置成隔離繼電器，則當(dāng)軟啟動(dòng)器接收到啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，KA1閉合；當(dāng)軟啟動(dòng)器軟停車結(jié)束時(shí)，或軟啟動(dòng)器在自由停車模式下接收到停車信號(hào)時(shí)，或在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，KA1斷開(kāi)。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路nKA2為啟動(dòng)結(jié)束繼電器，當(dāng)軟啟動(dòng)器完成啟動(dòng)過(guò)程后，KA2閉合；當(dāng)軟啟動(dòng)器接收到停車信號(hào)或出現(xiàn)故障時(shí)，KA2斷開(kāi)。n由于帶有旁路接觸器，該電路有如下優(yōu)點(diǎn)：在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可以避免軟啟動(dòng)器產(chǎn)生的諧波；軟啟動(dòng)器僅在啟動(dòng)和停車時(shí)工作，可以避免長(zhǎng)期運(yùn)行使晶閘管發(fā)熱，延長(zhǎng)了使用壽命。n（2）單臺(tái)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)n可以降低成本。n通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娐房梢詫?shí)
19、現(xiàn)對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)、軟停車控制，但不能同時(shí)啟動(dòng)或停機(jī)，只能一臺(tái)臺(tái)分別啟動(dòng)或停機(jī)。n下面介紹用一臺(tái)軟啟動(dòng)器對(duì)2臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)、自由停車控制的電路。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n采用二線制控制方式，KA5閉合，為高電平表示啟動(dòng)信號(hào)；斷開(kāi)，為低電平表示停車信號(hào)。n主電路的接線方式將整個(gè)軟啟動(dòng)器短接，因此軟啟動(dòng)器的各種保護(hù)對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú)效，故每臺(tái)電動(dòng)機(jī)要各自增加過(guò)載保護(hù)的熱繼電器。n工作原理：KA1設(shè)置為隔離繼電器。按下SB2按鈕，KM1帶電，軟啟動(dòng)器的進(jìn)線電源上電。n若啟動(dòng)M1，按啟動(dòng)按鈕SB12，K
20、M11帶電，KA5帶電，啟動(dòng)信號(hào)加入軟啟動(dòng)器，KA1帶電，KA3自鎖KM11，電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)開(kāi)始。n當(dāng)啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，KA2帶電，KA4帶電，KM12帶電并自鎖，此時(shí)KM11和KM12均接通。軟啟動(dòng)器旁路后，使KA1和KA2均斷電，KA3和KA4均斷電，KM11斷電。第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)從軟啟動(dòng)器上切除。2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)控制線路n若使第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停機(jī)，按停止按鈕SB11，則KM12斷電，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)自由停車。n第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟、?？刂七^(guò)程分析與上述類似。n為防止軟啟動(dòng)器帶兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，KM11和KM21線圈回路增加有互鎖觸點(diǎn)。2.4 三相籠型電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路n電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制方
21、法:機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng).n電氣制動(dòng)線路:反接制動(dòng)和能耗制動(dòng).n2.4.1 反接制動(dòng)控制線路n反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)電源的相序,使定子繞組產(chǎn)生反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),因而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種制動(dòng)方法.n僅適用于10KW以下的小容量電動(dòng)機(jī).n為了減小沖擊電流,通常要求串接一定的制動(dòng)電阻以限制反接制動(dòng)電流.n在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí),要及時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電源,以防止電動(dòng)機(jī)反向再啟動(dòng).2.4 三相籠型電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路n1. 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行反接制動(dòng)線路n使用了速度繼電器,當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/min時(shí),其觸點(diǎn)恢復(fù)原位.2.4 三相籠型電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路n2. 具有反接制動(dòng)電阻的可逆運(yùn)行反接制動(dòng)控制線路n圖中電阻R是
22、反接制動(dòng)電阻,同時(shí)也限制了啟動(dòng)電流.nKS1和KS2分別是速度繼電器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn).2.4 三相籠型電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路n能耗制動(dòng)是在定子繞組上加上一個(gè)直流電壓,使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力矩.可以根據(jù)時(shí)間或速度的原則進(jìn)行控制.n1. 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線路2.4 三相籠型電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路2.4 三相籠型電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路n2. 電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線路2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n2.5.1 基本概念n三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為n式中：n0為電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，p為極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f1為供電電源頻率。n三相籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有三種：改變極對(duì)數(shù)p的變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)
23、差率s的降壓調(diào)速和改變電動(dòng)機(jī)供電電源頻率f1的變頻調(diào)速。n2.5.2 變極調(diào)速控制線路n雙速電機(jī)（略）psfsnn)1(60)1(102.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n2.5.3 變頻調(diào)速與變頻器的使用n變頻調(diào)速的特點(diǎn)：可以使用標(biāo)準(zhǔn)的不需維護(hù)的籠型電動(dòng)機(jī)，可以連續(xù)調(diào)速，改變轉(zhuǎn)速方向可通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)。n其優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)電流小，加減速度可調(diào)節(jié)，電機(jī)可以高速化和小型化，防爆容易，保護(hù)功能齊全（如過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)）等。n應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)、精紡機(jī)和壓縮機(jī)等，節(jié)能效果顯著；應(yīng)用于機(jī)床如車床、機(jī)械加工中心、鉆床、銑床、磨床等，可以提高生產(chǎn)率和質(zhì)量；也廣泛應(yīng)用
24、于其他領(lǐng)域如傳送帶的多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步、調(diào)速，電梯，起重機(jī)和提升機(jī)等。應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。n1. 變頻調(diào)速的基本概念n由轉(zhuǎn)速公式可知，改變電源頻率f1就可改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。變頻時(shí)，需要電壓頻率協(xié)調(diào)控制。2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n變頻器的控制方式可分為兩種，即開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制有V/F控制方式，閉環(huán)控制有矢量控制等方式。n（1）V/F控制 V/F之比為常數(shù)。n（2）矢量控制n矢量控制是這樣的一種控制方式，即將供給異步電動(dòng)機(jī)的定子電流在理論上分成兩部分：產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量（磁場(chǎng)電流）和與磁場(chǎng)相垂直、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）。該磁場(chǎng)電流、轉(zhuǎn)矩 電流與直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)電流、
25、電樞電流相當(dāng)。在直流電動(dòng)機(jī)中，利用整流子和電刷機(jī)械換向，使兩者保持垂直，并且可分別供電。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)講，其定子電流在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，利用電磁感應(yīng)作用，可在電氣上分解為磁場(chǎng)電流和垂直的轉(zhuǎn)矩電流。矢量控制就是根據(jù)上述原理，將定子電流分解成磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流，任意進(jìn)行控制。兩者合成后，決定定子電流大小，然后供給異步電動(dòng)機(jī)。2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n2. 各種控制方式的變頻器特性比較n(1) V/F控制變頻器特點(diǎn)n1)它是最簡(jiǎn)單的一種控制方式,不用選擇電動(dòng)機(jī),通用性優(yōu)良.n2)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)速范圍窄,通常在1:10左右的調(diào)速范圍內(nèi)使用.n3)急加速、減速或
26、負(fù)載過(guò)大時(shí)，抑制過(guò)電流能力有限。n4）不能精密控制電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度，不適合同步運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合。n（2）矢量控制變頻器特點(diǎn)n1）需要使用電動(dòng)機(jī)參數(shù)，一般用做專用變頻器。n2）調(diào)速范圍在1：100以上。n3）速度響應(yīng)的快速性極高，適合于急加速、減速運(yùn)轉(zhuǎn)和連續(xù)4象限運(yùn)轉(zhuǎn)，能適用任何場(chǎng)合。2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n3. 變頻器的操作和顯示n通用變頻器的操作方式一般有三種：數(shù)字操作器，遠(yuǎn)程操作器和端子操作方式。n（1）數(shù)字操作器和數(shù)字顯示器 n數(shù)字操作器可以對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)定操作。如設(shè)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，運(yùn)行方式、V/F類型、加減速時(shí)間等。有4個(gè)按鍵是必不可少的，即運(yùn)行鍵、停止鍵、上升鍵和下降鍵。n
27、數(shù)字顯示器可以顯示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，如電流、頻率、轉(zhuǎn)速等。n（2）遠(yuǎn)程操作器n利用通信功能，可以組網(wǎng)或集中控制。n（3）端子操作n包括電源接線端子和控制端子兩大類。2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n4. 變頻器調(diào)速應(yīng)用舉例n以SIEMENS的MICROMASTER 440變頻器為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明變頻器的使用。nMICROMASTER 440是一種集多種功能于一體的變頻器，它適用于電動(dòng)機(jī)需要調(diào)速的各種場(chǎng)合。它可通過(guò)數(shù)字操作面板或者通過(guò)遠(yuǎn)程操作器方式，修改其內(nèi)置參數(shù)，即可工作于各種場(chǎng)合。n主要特點(diǎn)是：內(nèi)置多種運(yùn)行控制方式；快速電流限制，實(shí)現(xiàn)無(wú)跳閘運(yùn)行；內(nèi)置式制動(dòng)斬波器，實(shí)現(xiàn)直流注入制動(dòng)；具有PI
28、D控制功能的閉環(huán)控制，控制器參數(shù)可自動(dòng)整定；多組參數(shù)設(shè)定且可相互切換，變頻器可用于控制多個(gè)交替工作的生產(chǎn)過(guò)程；多功能數(shù)字、模擬輸入/輸出口，可任意定義其功能和具有完善的保護(hù)功能。n（1）控制方式n7種控制方式2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n1）線性V/F控制n2）帶磁通電流控制（FCC）的線性V/F控制n變頻器能根據(jù)電動(dòng)機(jī)特性實(shí)時(shí)計(jì)算所需要的輸出電壓，以此來(lái)保持電動(dòng)機(jī)的磁通處于最佳狀態(tài)。n3）平方V/F控制n變頻器輸出電壓平方與頻率為線性關(guān)系，用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如風(fēng)機(jī)和泵類。n4）特性曲線可編程的V/F控制n變頻器的輸出電壓與頻率為分段線性關(guān)系，此種控制方式可應(yīng)用于在某一特定頻率下為電動(dòng)
29、機(jī)提供特定的轉(zhuǎn)矩。n5）帶“能量?jī)?yōu)化控制（ECO）”的線性V/F控制n6）無(wú)傳感器矢量控制n用固有的滑差補(bǔ)償對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制。2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路2.5 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)速度控制線路n（4）應(yīng)用舉例n此線路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反向運(yùn)行、調(diào)速和點(diǎn)動(dòng)功能。2.6 電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法n2.6.1 概述n電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括確定拖動(dòng)方案、選擇電動(dòng)機(jī)容量和設(shè)計(jì)電氣控制線路。n電氣控制線路的設(shè)計(jì)：又包括主電路設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)。n電氣控制線路的設(shè)計(jì)通常有兩種方法：一般設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。n一般設(shè)計(jì)法：又稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)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)
30、計(jì)控制電路。n邏輯設(shè)計(jì)法：是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)來(lái)分析、設(shè)計(jì)控制線路。用這種方法設(shè)計(jì)出來(lái)的線路比較合理，特別適合完成較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝所要求的控制線路設(shè)計(jì)。但難度較大。n下面介紹簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法2.6 電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法n2.6.2 簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法介紹n1. 一般設(shè)計(jì)法的幾個(gè)主要原則n(1)最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制線路的要求.n(2)在滿足生產(chǎn)要求的前提下,控制線路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全可靠。n1）盡量減少電器的數(shù)量。n2）盡量減少控制線路中電源的種類。n3）盡量縮短控制導(dǎo)線的長(zhǎng)度和數(shù)量。n4）正確連接觸點(diǎn) 應(yīng)盡量將所有觸點(diǎn)接在線圈的左端或上端，而線圈的右端或下端直接接到電源的另一根母線上。n5）正確連接電器的線圈。n6）元器件的連接 應(yīng)盡量減少多個(gè)元件依次通電后才接通另一電器元件的情況。2.6 電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法2.6 電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法n2. 邏輯設(shè)計(jì)法中的繼電器開(kāi)關(guān)邏輯函數(shù)n3. 簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法n2.6.3 簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)舉例2.7 典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路分析
第二章 電氣控制線路基礎(chǔ)
