电气控制与PLC-电气控制系统的基本电路

图2-15 绕线式电动机转子串接电阻启动的控制电路
2.4.5 转子绕组串接频敏变 阻器启动
绕线转子异步电动机除转子串接电阻 启动的控制方式外，还可转子串接频敏变 阻器启动。
图2-16所示为绕线式电动机转子串接 频敏变阻器的控制电路，其电路的工作过 程如下。
图2-16 绕线式电动机转子串接频敏变阻器的控制电路
2.1.1 图形符号和文字符号
1．图形符号
图形符号由符号要素、限定符号、一 般符号以及常用的非电操作控制的动作符 号（如机械控制符号等）根据不同的具体 器件情况组合构成，如表2-1所示。
2．文字符号
电气工程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。
图2-1所示为电动机正反转的电气原 理图。
图2-1 电动机正反转的电气原理图
图中接触器线圈下方的触头表是用来 说明线圈和触头的从属关系的，其含义如 下：
对未使用的触头用“×”表示。
4．电路图中技术数据的标注
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。
（1）主回路的检查 （2）控制回路的检查
7．通电试车 8．实训思考
① 用数字万用表检查二极管与用指针 式万用表检查二极管有何区别？
② 若去掉图2-9中KM2的常闭触头， 则电路有什么缺陷？并说出其在电路中的 作用？
③ 二极管开路或短路时，会出现什么 现象？
④ 轻按SB时，电动机能制动吗？
2.4 电动机降压启动控制电路
2.5 电动机的调速控制电路 2.6 电动机的其他基本控制电路 2.7 直流电动机的控制电路
2.1 电气控制系统基础知识
常用的电气控制系统图有3种：电路 图（电气系统图、原理图、线路图）、接 线图和元件布置图。
电气工程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。
对于10 kW以下小容量电动机，且对 制动要求不高的场合，常采用半波整流能 耗制动，其电路图及电路分析参见实训2。 对于10 kW以上容量较大的电动机，多采 用有变压器全波整流能耗制动的控制电路。
实训2 电动机的能耗制动控制
1．实训目的 2．实训电路
电动机能耗制动的控制电路如图2-9 所示。
图2-9 电动机能耗制动的控制电路
实训3 电动机的Y/△降压启动控制
1．实训目的 2．实训电路
电动机Y/△降压启动的控制电路如图 2-17所示。
图2-17 电动机Y/△降压启动的控制电路
3．电路工作原理
（1）电动机Y降压启动 （2）电动机△全压运行 （3）电动机停止运行
4．元件选择和检查 5．电路装接
主回路的接线比较复杂，可按图2-18 所示进行接线
这两种接法都能使电动机产生的磁极 对数减少一半，即使电机的转速提高一倍。
图2-20 双速电动机的控制电路
2.5.2 三速电动机的控制
图2-21所示为三速电动机的控制电路， 其工作过程如下。
图2-21 三速电动机的控制电路
（1）低速运行 （2）中、高速运行 （3）停止运行
2.6 电动机的其他基本控制电路
（3）零位操作的手动控制开关在零 位状态，不带零位的手动控制开关在 图中规定位置。
（4）机械操作开关和按钮开关在非 工作状态或不受力状态。
（5）保护类元器件处在设备正常工 作状态，特别情况在图上说明。
3．图区和触点位置索引
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。
3．电路工作原理
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。
图2-10 制动时电动机定子绕组的连接图
4．元件选择和检查
5．电路装接
由图2-10可知，其主电路的接线可以 按图2-11所示。其他线路及控制回路则按 电路图接线。
图2-11 半波整流能耗制动主电路实物接线图
6．电路检查
开）按钮，会有什么现象？
③ 若将控制回路的380 V电源误接成 220 V，会有什么现象？
④ KM的自锁触头不接，会有什么后 果？
2.3 电动机的制动控制电路
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转动方向相 反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。
降压启动的方法有定子绕组串电阻 （或电抗）、星形-三角形（Y/△）、自耦 变压器和使用软启动器等。常用的方法是 Y/△降压启动和使用软启动器。
2.4.1 Y/△降压启动
Y/△降压启动是笼型三相异步电动机 降压启动方法之一。
Y/△降压启动控制是指电动机启动时， 使定子绕组接成Y，以降低启动电压，限制 启动电流；电动机启动后，当转速上升到 接近额定值时，再把定子绕组改接为△，
图2-3 电动机正反转的接线图
2.2 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。
2.2.1 电动机的点动控制
电动机的点动控制电路是用按钮开关、 接触器来控制电动机运转的，是最简单的 控制电路，其控制电路如图2-4所示。
2.4.2 定子串接电阻降压启 动
图2-13所示为定子串接电阻降压启动 控制电路，其工作过程如下。
图2-13 定子串接电阻降压启动控制电路
2.4.3 定子串接自耦变压器 降压启动
在自耦变压器降压启动的控制电路中， 电动机启动电流的限制是靠自耦变压器的 降压作用来实现的。
图2-14所示为定子串接自耦变压器降 压启动的控制电路，其电路的工作过程如下。
三相交流异步电动机常用的制动方法 有能耗制动、反接制动和发电反馈制动。
2.3.1 反接制动
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。
反接制动控制电路的工作过程如下。
图2-8 相序互换的反接制动控制电路
2.3.2 能耗制动
2.1.3 元件布置图
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。
图2-2 电动机正反转的元件布置图
2.1.4 接线图
接线图主要用于安装接线、线路检查、 线路维修和故障处理。图2-3所示为电动机 正反转的接线图。
图2-14 定子串接自耦变压器降压启动控制电路
2.4.4 转子绕组串接电阻启 动
转子回路串接启动电阻，一般接成Y 且分成若干段，启动时电阻全部接入，启 动过程中逐段切除启动电阻。
切除电阻的方法有三相平衡切除法及 三相不平衡切除法。三相平衡切除法，即 每次每相切除的启动电阻相同，图2-15所 示为绕线式电动机转子串接电阻启动的控 制电路，其工作过程如下。
（1）控制电路通电 （2）启动过程 （3）停止过程 （4）控制电路断电
使电动机在额定电压下运行。
Y/△启动控制分为手动和自动两种， 手动Y/△启动控制电路图如图2-12所示。 其工作过程如下。
图2-12 手动Y/△启动控制电路图
（1）控制电路通电 （2）电动机Y接法降压启动 （3）电动机△接法全压运行 （4）电动机停转 （5）控制电路断电
若想实现自动Y/△启动控制，可在控 制回路加时间继电器，启动时电动机绕组Y 连接，启动完成后，由时间继电器实现电 动机绕组由Y连接自动转换成△连接，其电 路图及电路分析参见实训3。
图2-18 电动机Y/△降压启动主电路的接线图
6．电路检查
（1）主电路的检查 （2）控制回路的检查
7．通电试车 8．实训思考
① Y/△启动适合什么样的电动机？并 分析电动机绕组在启动过程中的连接方式。
② 电源缺相时，为什么Y启动时电动 机不动，到了△连接时，电动机却能转动 （只是声音较大）？
电气控制系统除了上述基本电路外， 常用的还有电动机的多地控制、正反转控 制、行程控制、顺序控制等。
2.6.1 电动机的多地控制
电动机的多地控制是指在多个地方对 电动机进行启动和停止的控制，其中两地 控制和三地控制是应用最多的控制方式。 图2-22所示为两地控制的控制电路，其工 作过程如下。
图2-22 电动机的两地控制电路
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。
2.1.2 电路图
电路图用于表达电路、设备、电气控 制系统的组成部分和连接关系。
1．概述
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，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。
③ Y/△启动时的启动电流为直接启动 时的多少倍？若是重载启动，则启动时间 一般为多少？
④ 当按下SB1后，若电动机能Y启动， 而一松开SB1，电动机即停转，则故障可 能出在哪些地方？
⑤ 若按下SB1后，电动机能Y启动， 但不能△运转，则故障可能出在哪些地方 ？
2.5 电动机的调速控制电路
由电动机原理可知，改变极对数可改 变电动机的转速n =(1−s) 60f/p，多速电动 机就是通过改变电动机定子绕组的接线方 式而得到不同的极对数，从而达到不同速 度的目的。双速、三速电动机是变极调速 中最常用的两种形式。