江南体育第2章电气控制的基本电路

2023-08-22 13:33:44

　　江南体育app电气控制系统是由电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接而成。各类电气控制设备有着各种各样的控制电路，这些控制电路不管是简单还是复杂，一般来说都是由基本控制电路组成，在分析控制电路原理和判断故障时，一般都是从这些基本控制电路着手。因此，掌握电气控制系统的基本控制电路，对整个电气控制系统工作原理分析及维修会有很大的帮助。

　　电气控制系统中的基本电路包括电机（电动机和发电机）的启动、调速和制动等控制电路。本章主要介绍这些基本控制电路的组成、工作原理、作用以及必要的保护措施。

　　为了清晰地表达生产机械电气控制系统的工作原理，便于系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中的各电气元器件用一定的图形符号和文字符号来表示，再将其连接情况用一定的图形表达出来，这种图形就是电气图。

　　电气图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制的江南体育。常用的电气图有3种：电路图（原理图、线图形符号和文字符号

　　电气图中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号有单字母符号和双字母符号，单字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类，如K为继电器类元件；双字母符号由一个表示大类的单字母与另一个表示器件某些特性的字母组成，例如，KA表示继电器类元件中的中间继电器（或电流继电器），KM表示继电器类元件中的接触器。辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元器件功能、状态和特征。

　　本书附录A列出了电气图中部分常用图形符号和文字符号，实际使用时需要更多更详细的资料，请查阅国家有关标准。

　　电路图一般包括主电路和控制电路。主电路是用电设备的驱动电路，在控制电路的控制下，根据控制要求由电源向用电设备供电。控制电路由接触器和继电器线圈以及各种电器的动合、动断触点组合构成控制逻辑，实现所需要的控制功能。主电路、控制电路和其他的辅助电路、保护电路一起构成电气控制系统。

　　电路图中的所有电器元件一般不是实际的外形图，而采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示，同一电器的各个部件可根据需要出现在不同的地方，但必须用相同的文字符号标注。电路图中所有电器元件的可动部分通常表示电器非激励或不工作的状态和位置，常见的器件状态有如下几种。

　　工程图样通常采用分区的方式建立坐标，以便于阅读查找。电路图常采用在图的下方沿横坐标方向划分成若干图区，并用数字标明图区，同时在图的上方沿横坐标方向划区，分别标明该区电路的功能。图2-1所示为电动机正反转的电气原理图，图中接触器线圈下方的触点表示用来说明线圈和触点的从属关系的，其含义如下：

　　电路图中元器件的数据和型号（如热继电器动作电流和整定值的标注、导线截面积等）可用小号字体标注在电器文字符号的下面。

　　电器元件布置图主要是表明机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，是电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。图2-2所示为电动机正反转的元件布置图。

　　接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。它表示了设备电控系统各单元和各元器件间的接线关系，并标注出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等，实际应用中通常与电路图、位置图一起使用。图2-3所示为电动机正反转的接线电动机正反转的接线电动机直接启动控制电路

　　电动机通电后由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程称为电动机的启动，三相笼型异步电动机的启动有降压和全压启动两种方式。若将额定电压全部加到电动机定子绕组上使电动机启动，称为全压启动或直接启动。全压启动所用的电气设备少，电路简单，但启动电流大，同时会造成电网电压降低而影响同一电网下其他用电设备的稳定运行。因此，容量小的电动机才允许采取直接启动。

　　在图2-4中，主电路由三相空气开关QF、交流接触器主触点KM、热继电器的热元件FR以及三相电动机M组成。

　　当松开SB2时，虽然它恢复到断开位置，但由于有KM的辅助动合触点（已经闭合了）与之并联，因此KM线圈仍保持通电。这种利用接触器本身的动合触点使接触器线圈保持通电的作法称为自锁或自保，该动合触点就叫自锁（或自保）触点。正是由于自锁触点的作用，所以在松开SB2时，电动机仍能继续运行，而不是点动运行。

　　装接电路应遵循“先主后控，先串后并；从上到下，从左到右；上进下出，左进右出”的原则进行接线。其意思是接线时应先接主电路，后接控制电路，先接串联电路，后接并联电路；并且按照从上到下，从左到右的顺序逐根连接；对于电气元件的进出线，则必须按照上面为进线，下面为出线，左边为进线，右边为出线的原则接线，以免造成元件被短接或接错。

　　以电动机为原动机的机械设备，当须迅速停车或准确定位时，则需对电动机进行制动，使其转速迅速下降。制动可分为机械制动和电气制动：机械制动一般为电磁铁操纵抱闸制动；电气制动是电动机产生一个和转子运行方向相反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。三相交流异步电动机常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动和发电反馈制动。

　　异步电动机反接制动是改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序，实现反接制动。 图2-8所示为相序互换的反接制动控制电路，当电动机正常运行需制动时，将三相电源相序切换，然后在电动机转速接近零时将电源及时切掉。控制电路是采用速度继电器来判断电动机的零速点并及时切断三相电源的。速度继电器KS的转子与电动机的轴相连，当电动机正常运行时，速度继电器的动合触点闭合；当电动机停车，转速接近零时，动合触点打开，切断接触器KM2的线反接制动控制电路

　　图2-9中的主电路有两个交流接触器，其中，KM1用来控制电动机的启动和停止，而KM2则用来接通直流电使电动机制动。能耗制动的原理如下：当按下启动按钮SB1时，KM1线圈得电，交流接触器KM1主触点闭合，电动机定子绕组接通三相交流电，电动机开始运行；在电动机运行过程中，当按下制动按钮SB时，KM1线圈失电，交流接触器KM1主触点断开，切断三相交流电源，与此同时，交流接触器KM2主触点闭合，将经过二极管VD整流后的直流电通入定子绕组，使电动机制动。此时电动机绕组V1V2和绕组W1W2并联后与绕组U1U2串联，其定子绕组的连接如图2-10所示。能耗制动控制电路的工作过程如下。

　　容量小的电动机才允许直接启动，那么容量较大的电动机采取什么样的启动方式呢？容量较大的笼型异步电动机（一般大于4 kW）因启动电流较大，直接启动时启动电流为其额定电流的4～8倍。所以一般都采用降压启动方式，即启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再恢复到额定电压下运行。由于电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小启动电流，不至于在启动瞬间由于启动电流大而产生过大的电压降，从而造成对电网电压的影响。

　　接法；当接触器KM和KM△主触点闭合时，U1与W2相连，V1与U2相连，W1与V2相连，三相绕组首尾相接，即△接法。热继电器FR对电动机实现过载保护，其工作过程如下。

　　绕线型异步电动机除转子绕组串电阻启动的控制方式外，还有转子绕组串频敏变阻器启动。频敏变阻器实质上是一个铁芯损耗很大的三相电抗器，将其串接在转子电路中，它的等效阻抗与转子的电流频率有关。启动瞬间，转子的电流频率最大，频敏变阻器的等效阻抗最大，转子电流受到抑制，定子电流也不致很大；随着转速的上升，转子的频率逐渐减小，其等效阻抗也逐渐减小；当电动机达到正常转速时，转子的频率很小，其等效阻抗也变得很小。因此，绕线式异步电动机转子绕组串频敏变阻器启动时，随着启动过程中转子电流频率的降低，其阻抗自动减小，从而实现了平滑的无级启动。图2-16所示为绕线式电动机转子绕组串频敏变阻器启动的控制电路，其电路的工作过程如下。

　　图2-19双速电动机的定子绕组的接线所示为双速电动机的控制电路，当按下启动按钮，主电路接触器KM1的主触点闭合，电动机△连接，电动机以低速运行；同时，KA的常开触点闭合使时间继电器线圈通电，经过一段时间（时间继电器的整定时间），KM1的主触点释放，KM2、KM3的主触点闭合，电动机的定子绕组由△变双

　　在生产过程中，常遇到一些生产机械运动部件的行程或位置要受到限制，如在摇臂钻床、万能铣床、桥式起重机及各种自动或半自动控制机床设备中就经常要使用行程控制。行程控制，就是当运动部件到达一定位置时，通过行程开关的动作来对运动部件的运动进行控制，又称位置控制。行程开关是由装在运动部件上的挡块来撞动的，并使其触点动作来接通或断开电路。行程控制可分为手动行程控制和自动行程控制。

　　在图2-23中的控制电路中设置了SQ1、SQ2、SQ3和SQ4四个行程开关，并把它们安装在工作台需限位的地方。其中，SQ1、SQ2被用来实现电动机的正反转控制，实现工作台的自动往返行程控制；SQ3、SQ4被用来作终端保护，以防止SQ1、SQ2失灵，工作台越过限定位置而造成事故。控制电路中SB1、SB2分别作为电动机正、反转启动按钮，当工作台在左端时，按下SB1，电动机正转，工作台右移；当工作台在右端时，则按下SB2，电动机反转，工作台左移。其电路的工作过程如下。

　　在装有多台电动机的生产机械上，各电动机所起的作用是不相同的，有时需要顺序启动，才能保证操作过程的合理性和工作的安全可靠性。控制电动机顺序动作的控制方式叫顺序控制，顺序控制可分为手动顺序控制和自动顺序控制。下面介绍如何实现手动顺序控制，手动顺序控制电路如图2-24所示。

　　在手动顺序控制电路的主电路中，自动空气开关QF用于接通和分断三相交流电源，两个交流接触器KM1和KM2分别控制两台电动机M1和M2，热继电器FR1和FR2对电动机实现过载保护。在手动顺序控制电路中，熔断器FU1和FU2起短路保护的作用，常开按钮SB1和SB3用于控制电动机的启动，常闭按钮SB和SB2用于控制电动机的停止运行。其工作过程如下。

　　从电气控制柜中选出如图2-25所示的电气元件，并对电气元件进行检查，元件清单如下：低压断路器（1个）、交流接触器（2个）、热继电器（1个）、熔断器（2个）、启动按钮（2个）、停止按钮（1个）、电动机（1台）。

　　（2）控制电路的检查。未按任何按钮时读数应为无穷大；分别按下SB1、SB2、KM1、KM2时，读数均应为KM1或KM2线圈的电阻值；再同时按下SB，此时读数应为无穷大。

　　从电气控制柜中选出如图2-26所示的电气元件，并对电气元件进行检查，元件清单如下：低压断路器（1个）、交流接触器（2个）、热继电器（2个）、熔断器（2个）、启动按钮（1个）、停止按钮（1个）、电动机（2台）。

　　在按图2-26所示装接电路时，注意主电路要接两台电动机，如果条件有限，则第2台电动机可以不接，即只需要接到FR2为止。另外，控制电路要注意KT的引脚分配。

　　10．设计一个控制电路，要求第1台电动机启动5s后第2台自行启动，第2台运行5s后第1台停止，同时第3台启动运行，第3台运行5s后电动机全部停止。

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