建筑電氣控制技術(shù)：第2章 電氣控制的基本環(huán)節(jié)和基本規(guī)律

1、第二章 電氣控制的基本環(huán)節(jié)和基本規(guī)律 由于生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，所要求的電氣控制線路也是千變?nèi)f化、多種多樣的。但無論是比較簡單的，還是很復(fù)雜的電氣控制線路，都是由一些基本環(huán)節(jié)組合而成。本章著重闡明組成這些電氣控制線路的基本規(guī)律和典型線路環(huán)節(jié)。這樣，再結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝要求，就不難掌握電氣控制線路的分析和設(shè)計(jì)方法。 第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 電氣控制系統(tǒng)中用國家規(guī)定的統(tǒng)一符號、文字和圖形的形式來表示各電器元件及其相互連接關(guān)系，這就是電氣控制系統(tǒng)的電路圖。 電氣原理圖 電氣安裝圖 根據(jù)電氣設(shè)備的工作原理繪制而成，它具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明；便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)。 按照電器實(shí)

2、際位置和實(shí)際接線線路，用給定的符號畫出來的，這種電路圖用于電氣設(shè)備的安裝和維修。 電氣控制系統(tǒng)的電路圖繪制規(guī)律如下： 1元件、器件和設(shè)備的圖形符號和文字符號應(yīng)符合 國家規(guī)范。2主電路和輔助電路分開。 3用平行線繪制，少交叉，并盡可能按照動作順序先后排列。 4原理圖中各電氣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。 5元器件和設(shè)備的可動部分在圖中通常應(yīng)表示成： 觸點(diǎn)為非激勵(lì)狀態(tài)，即電器沒有通電和沒有外力作用時(shí)觸點(diǎn)的狀態(tài)；接觸器和電磁式繼電器等系指線圈不加電壓時(shí)的觸點(diǎn)狀態(tài)；按鈕、行程開關(guān)等指未被壓合時(shí)觸點(diǎn)狀態(tài)，也就是動合觸點(diǎn)開啟、動斷觸點(diǎn)閉合的狀態(tài)。 6為安裝和維護(hù)方便，各接線端子應(yīng)

3、編號，規(guī)則見GB4026電器接線端子的識別和用字母數(shù)字符號標(biāo)志接線端子的通則。一般主電路用字母加數(shù)字來表示接線端子；輔助電路用數(shù)字編號，以單雙數(shù)區(qū)分電源極性（以每一回路中電壓降為最大的元件為界，如以接觸器的線圈為界）。 舉例：電路原理圖圖2-1a為三相交流電動機(jī)的起?？刂齐娐吩韴D 圖2-1a三相交流電動機(jī)的起?？刂齐娐冯娫韴D 返回圖2-1b三相交流電動機(jī)的起停控制電路安裝接線圖 第二節(jié)、 電氣控制的基本環(huán)節(jié) 1、點(diǎn)動控制環(huán)節(jié) 圖2-2 用表示有驅(qū)動力，表示無驅(qū)動力；X=1表示動合觸點(diǎn)X閉合，X=0表示動合觸點(diǎn)X斷開。SBKMKM =1M 起動 SBKMKM =0M 停止 小結(jié):通過分析，可

4、看出圖2-2所示電路，只有在按下按鈕SB時(shí)電動機(jī)M才能通電起動運(yùn)行，故稱為點(diǎn)動控制電路。按鈕SB和接觸器KM的這種組合稱為點(diǎn)動控制環(huán)節(jié)。 2、起保?？刂骗h(huán)節(jié) 圖2-1 SB1KMKM=1M 起動SB2KMKM=0M 停止 接觸器KM的輔助動合觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn) 圖2-1線路設(shè)有以下幾種保護(hù):1短路保護(hù) 熔斷器FU1 2過載保護(hù) 熱繼電器FR 3欠壓保護(hù)和失壓保護(hù) 自鎖觸點(diǎn) 實(shí)現(xiàn) 返回結(jié)束返回第三節(jié) 電氣控制的基本控制規(guī)律一、聯(lián)鎖控制規(guī)律（一）、互斥聯(lián)鎖電動機(jī)正反轉(zhuǎn) 圖2-3SB1KM1KM1=1M 正轉(zhuǎn) SB3KM1KM1=0M 停止 SB2KM2KM2=1M 反轉(zhuǎn) L1、L3 線路短路KM1K

5、M2SB2SB3SB1KM1FRKM2KM1KM2互斥聯(lián)鎖SB1KM1KM1=1M 正轉(zhuǎn) =0 (互鎖)SB2 KM2 不會通電 機(jī)械互鎖電器互鎖（二）、順序聯(lián)鎖1.起動聯(lián)鎖2.停止聯(lián)鎖 M1先起動，M2后起動，將KM1常開觸頭串入KM2線圈回路中。 M2先停止，M1后停止，將KM2常開觸頭并在M1停止按鈕旁。（三）、長動與點(diǎn)動聯(lián)鎖 長動與點(diǎn)動聯(lián)鎖是既能正常起保停控制，又能進(jìn)行點(diǎn)動控制。方法二：加中間繼電器（KA） 長動與點(diǎn)動的區(qū)別就在于有無自鎖觸點(diǎn)的作用。 例如：甲、乙兩地同時(shí)控制一臺電機(jī)。方法：兩起動按鈕并聯(lián)；兩停車按鈕串聯(lián)。(四)、多地點(diǎn)控制甲地乙地KMSB1甲SB2甲KMSB3乙SB4

6、乙KMSB1甲SB2甲KMSB3乙SB4乙KMSB1甲SB2甲KMSB3乙SB4乙SB4乙電器互鎖規(guī)律：欲使兩接觸器不能同時(shí)工作，只需將兩接觸器的常閉觸點(diǎn)互相串入對方的線圈電路中即可。順序控制規(guī)律：要求甲接觸器得電后，乙接觸器方可得電，只需將甲的常開觸點(diǎn)串在乙的線圈電路中；要求乙接觸器失電后，甲接觸器方可失電，只需將乙的常開觸點(diǎn)并在甲的停車按鈕上。實(shí)現(xiàn)多地控制的原則：控制按鈕的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。小結(jié) 聯(lián)鎖控制的關(guān)鍵是正確地選擇聯(lián)鎖觸點(diǎn)。 二、參量控制規(guī)律 控制過程的變化參量很多，通過測量元件反應(yīng)參量的變化，并將這一變化參量反饋回來作用與控制裝置，實(shí)現(xiàn)自動控制，這就是參量控制規(guī)律。 常

7、用的變化參量有行程、時(shí)間、速度、電流等 （一）行程控制 利用行程開關(guān)（極限開關(guān)）實(shí)現(xiàn)限位控制 。SB1KM1KM1=1M右移，至右終端位置，SQ2KM1M，停止。（二）時(shí)間控制 利用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)由降壓起動至全壓運(yùn)行的切換，即用時(shí)間繼電器的延時(shí)來控制降壓起動時(shí)間。（三）速度控制 圖2-10所示為單向運(yùn)行電動機(jī)反接制動控制電路。利用速度繼電器實(shí)現(xiàn)對反接制動的控制。 （四）電流控制 圖2-11所示為繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻起動控制電路。 利用電流繼電器實(shí)現(xiàn)對電阻逐段切除的控制，三個(gè)電流繼電器KI1、KI2和KI3的吸合電流值相同，但釋放電流值不同，KI1釋放電流值最大，KI2次之，KI3最小。 S

8、B1KMKM=1KA、KI1、KI2、KI3nIKI1KI1=0 KM1KM1=1短接R1. （五）液位控制 圖2-12所示為建筑物生活水箱水位自動控制電路。通過水位控制器實(shí)現(xiàn)水泵的起停控制。 （六）壓力控制 圖2-13所示為建筑物消防噴淋系統(tǒng)中恒壓泵的控制電路。利用壓力繼電器實(shí)現(xiàn)對泵的自動啟停。 第四節(jié) 三相異步電動機(jī)控制電路1.起動性能起動時(shí)定子起動電流與額定電流之比值大約57。起動電流大對線路有影響，將造成較大的電壓降落，影響其他負(fù)載正常工作。2.起動方法直接起動-小(輕)負(fù)載降壓起動一、降壓起動控制電路（一）自耦降壓起動控制電路 1按鈕操作的自耦降壓控制電路圖2-14 圖2-15 2時(shí)

9、間繼電器延時(shí)自動切換的自耦降壓起動控制電路3自耦降壓起動控制電路的基本要求 （1）不允許存在全電壓直接起動的可能。（2）降壓起動完畢后，不允許在自耦變壓器二次側(cè)電壓或經(jīng)自耦變壓器部分繞組降壓后的電壓下起動。 （3）投入全電壓運(yùn)轉(zhuǎn)后，不得存在自耦變壓器再次接入主電路的可能，以防止自耦變壓器部分繞組短路而另一部分繞組過電壓運(yùn)行。（4）在可能的情況下，盡量減少和避免電動機(jī)二次涌流（指第二次接入交流電網(wǎng)時(shí)過渡過程所產(chǎn)生的沖擊電流）的沖擊。（二）Y-起動控制電路電動機(jī)在工作時(shí)其定子繞組是聯(lián)接成三角形的，那么在起動時(shí)可把它聯(lián)成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換成三角形。這樣，在起動時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降

10、到正常工作電壓的 。星形三角形1按鈕操作的Y-起動控制電路2時(shí)間繼電器延時(shí)自動切換的Y-起動控制電路 圖2-17 圖2-16 圖2-16 圖2-17時(shí)間繼電器延時(shí)自動切換的Y-起動控制電路 3Y-起動控制電路基本要求 （1）不得存在全電壓起動的可能。（2）Y形與形接法接觸器之間必須有互鎖以防短路現(xiàn)象的發(fā)生。（3）對有可能長期處于輕載的電動機(jī)，控制電路應(yīng)考慮電動機(jī)能長期在Y形接法下工作的可能。（三）延邊形起動控制電路 這一電路的設(shè)計(jì)思想是兼取星形連接與三角形連接的優(yōu)點(diǎn)，以期完成更為理想的啟動過程。其轉(zhuǎn)換過程仍按照時(shí)間原則來控制。如前所述，星形啟動有很多優(yōu)點(diǎn)，但不足的是啟動轉(zhuǎn)矩太小。設(shè)想如果能兼取

11、星形接法啟動電流小，而三角形接法啟動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，可在啟動時(shí)將電動機(jī)定子繞組的一部分接成星形，而另一部分接成三角形，在啟動結(jié)束以后，再換接成三角形接法，這就是所謂延邊三角形啟動方式。 延邊三角形/三角形電動機(jī)繞組連接圖2-19 時(shí)間繼電器延時(shí)自動切換的延邊形起動控制電路圖2-18 延邊形起動控制電路（四）定子串電阻降壓起動控制電路（五）轉(zhuǎn)子串電阻或頻繁變阻器起動控制電路二、制動控制電路 因?yàn)殡妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)動部分有慣性，所以把電源切斷后，電動機(jī)還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定時(shí)間而后停止。為了縮短輔助工時(shí)，提高生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)效率，并為了安全起見，往往要求電動機(jī)能夠迅速停車和反轉(zhuǎn)。這就需要對電動機(jī)制動。對電動機(jī)制動，

12、也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相反。這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為制動轉(zhuǎn)矩。（一）機(jī)械制動控制電路 1斷電抱閘 如圖2-22所示。注意:本圖中電磁抱閘裝置應(yīng)為斷電抱閘型2通電抱閘 如圖2-23所示。 （二）反接制動控制電路 1單向運(yùn)行的反接制動控制電路 如圖2-10所示。 2可逆運(yùn)行的反接制動控制電路 如圖2-24所示。圖2-25為具有限流電阻的反接制動控制電路。圖2-26所示為限流電阻在起動過程和制動過程中都起作用的反接制動控制電路。 （三）能耗制動控制電路 1按時(shí)間整定控制的能耗制動控制電路，如圖2-27所示。2按速度整定控制的能耗制動控制電路，如圖2-28所示。 能耗制動的控制線路的設(shè)計(jì)思想是制動時(shí)在定子繞組中任意兩相通入直流電流，形成固定磁場，它與旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。三、雙速電動機(jī)控制電路 由三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有變極對數(shù)調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速及變頻調(diào)速三種。 其中變轉(zhuǎn)差率的方法可通過調(diào)定子電壓、改變轉(zhuǎn)子電路中的電阻以及采用串級調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等來實(shí)現(xiàn)。改變轉(zhuǎn)子電路電阻的調(diào)速