《建筑設(shè)備電氣控制》PPT課件.ppt

1、第五章 建筑設(shè)備電氣控制,常用控制電器的類型； 設(shè)備電氣控制的一般規(guī)律； 電動機(jī)的常用控制圖形； 建筑設(shè)備電氣控制（各種）,一.常用低壓電器種類及應(yīng)用,1）分類 作用(控制、保護(hù)、轉(zhuǎn)換和通斷)分：控制電器（刀開關(guān)、接觸器）、保護(hù)電器、執(zhí)行電器（電磁鐵、電磁閥）和輔助電器等。 組成 安裝 自動與否,1.分類和基本保護(hù)措施,2）保護(hù)措施,2.1）過載保護(hù):電機(jī)起動太長或自起動；電網(wǎng)電壓太低；機(jī)械故障；機(jī)械負(fù)荷增加；三相電機(jī)作單相運(yùn)行； 2.2）短路保護(hù)：絕緣損壞，直接 2.3）欠電壓或失電壓保護(hù) 2.4）斷相保護(hù) 2.5）漏電保護(hù),2.常用的控制與保護(hù)電器,按鈕主要用于遠(yuǎn)距離操作繼電器、接觸器接通

2、或斷開控制電路，從而控制電動機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。 按鈕的觸點分常閉觸點（動斷觸點）和常開觸點（動合觸點）兩種。常閉觸點是按鈕未按下時閉合、按下后斷開的觸點。常開觸點是按鈕未按下時斷開、按下后閉合的觸點。按鈕按下時，常閉觸點先斷開，然后常開觸點閉合；松開后，依靠復(fù)位彈簧使觸點恢復(fù)到原來的位置。按鈕內(nèi)的觸點對數(shù)及類型可根據(jù)需要組合，最少具有一對常閉觸點或常開觸點。,1）按鈕,2）接觸器,是利用電磁吸力進(jìn)行工作的電磁開關(guān)，用來頻繁地遠(yuǎn)距離接通或斷開主電路或大中容量的用電設(shè)備。基本類型為交流和直流兩種。 線圈通電時產(chǎn)生電磁吸引力將銜鐵吸下，使常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 線圈斷電后電磁吸引力消失，

3、依靠彈簧使觸點恢復(fù)到原來的狀態(tài)。,根據(jù)用途不同，交流接觸器的觸點分主觸點和輔助觸點兩種。主觸點一般比較大，接觸電阻較小，用于接通或分?jǐn)噍^大的電流，常接在主電路中；輔助觸點一般比較小，接觸電阻較大，用于接通或分?jǐn)噍^小的電流，常接在控制電路（或稱輔助電路）中。有時為了接通和分?jǐn)噍^大的電流，在主觸點上裝有滅弧裝置，以熄滅由于主觸點斷開而產(chǎn)生的電弧，防止燒壞觸點。 接觸器是電力拖動中最主要的控制電器之一。在設(shè)計它的觸點時已考慮到接通負(fù)荷時的起動電流問題，因此，選用接觸器時主要應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的額定電流來確定。如一臺Y112M-4三相異步電動機(jī)，額定功率4kW，額定電流為8.8A，選用主觸點額定電流為10A的

4、交流接觸器即可。除電流之外，還應(yīng)滿足接觸器的額定電壓不小于主電路額定電壓。,3）繼電器,繼電器是一種根據(jù)特定輸入信號而動作的自動控制電器，其種類很多，有中間繼電器、熱繼電器、時間繼電器等類型。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的繼電器種類繁多，按繼電器動作的構(gòu)成原理可分為；電磁型、感應(yīng)型、磁電型、 整流型、 極化型、半導(dǎo)體型和熱力型等， 按繼電器反應(yīng)的物理量性質(zhì)可分為電流、電壓、功率、方向、阻抗、周波等繼電器。 （1）中間繼電器 中間繼電器通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可用來直接控制小容量電動機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與交流接觸器基本相同，與交流接觸器的主要區(qū)別是觸點數(shù)目多些，且觸點

5、容量小，只允許通過小電流。在選用中間繼電器時，主要是考慮電壓等級和觸點數(shù)目。,（2）熱繼電器,下層金屬膨脹系數(shù)大，上層的膨脹系數(shù)小。當(dāng)主電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時，雙金屬片的自由端便向上彎曲超出扣板，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸點斷開。觸點是接在電動機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開便使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機(jī)的主電路。,（3）時間繼電器,通電延時空氣式時間繼電器利用空氣的阻尼作用達(dá)到動作延時的目的。吸引線圈通電后將銜鐵吸下，使銜鐵與活塞桿之間有一段距離。在釋放彈簧作用下，活塞桿向下移動。在傘形活塞的表面固定有一層橡皮膜，活塞向下移動時，膜上面會造成空氣稀薄的空間，活塞受到下面空

6、氣的壓力，不能迅速下移。當(dāng)空氣由進(jìn)氣孔進(jìn)入時，活塞才逐漸下移。移動到最后位置時，杠桿使微動開關(guān)動作。延時時間即為從電磁鐵吸引線圈通電時刻起到微動開關(guān)動作時為止的這段時間。通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔的大小就可調(diào)節(jié)延時時間。 吸引線圈斷電后，依靠復(fù)位彈簧的作用而復(fù)原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。此時間繼電器有兩個延時觸點：一個是延時斷開的常閉觸點，個是延時閉合的常開觸點，此外還有兩個瞬動觸點。,二.電氣控制原理線路的邏輯設(shè)計法,利用邏輯代數(shù)這一工具進(jìn)行電路設(shè)計。 1.基本思路 1、首先將控制系統(tǒng)的輸入、輸出電器元件的狀態(tài)用狀態(tài)變量進(jìn)行表示。 2、然后根據(jù)控制要求列出狀態(tài)變量的邏輯表達(dá)式。 3、簡化邏輯表達(dá)

7、式。 4、最后根據(jù)邏輯表達(dá)式繪制控制線路。,2.預(yù)備知識 2.1狀態(tài)變量的假定 輸入量： 觸點A=1，表示觸點動作（常開觸點閉合、常閉觸點斷開）。 觸點A=0，表示觸點復(fù)位（常開觸點斷開、常閉觸點閉合）。 輸出量： 線圈K=1，表示線圈上電。 線圈K=0，表示線圈失電。,3.基本邏輯表達(dá)式與控制電路,3.1“與”電路 1）電路圖,2）真值表,3）狀態(tài)表,4）邏輯表達(dá)式 K=AB,注：只把K=1的狀態(tài)列出,3.2、“或”電路,1）電路圖,2）真值表,3）狀態(tài)表,4）邏輯表達(dá)式 K=AB,3.3、“非”電路,1）電路圖,2）真值表,3）狀態(tài)表,4）邏輯表達(dá)式 K=A,3.4、時序電路,1）電路圖,

8、2）真值表,3）狀態(tài)表,注： 1*表示短信號，1表示長信號。,1、交換率 AB=BA 2、結(jié)合率 A（BC）=（AB）C A+（B+C）=（A+B）+C 3、分配率 A（B+C）=AB+AC A+（BC）=（A+B）（B+C） 4、重迭率 AA=A，A+A=A,4.邏輯代數(shù)定理,6、非非率 A=A 7、反演率 A+B=AB， AB=A+B,5.組合邏輯電路設(shè)計,組合邏輯電路：執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時刻控制元件的狀態(tài)有關(guān)。即輸出對輸入無影響。 電路設(shè)計方法： 1、確定狀態(tài)變量 2、列出狀態(tài)表滿足控制要求 3、寫出執(zhí)行元件的邏輯表達(dá)式 4、簡化邏輯表達(dá)式 5、繪制控制線路,設(shè)計舉例,某電路只有

9、在繼電器KA1，KA2，KA3中任何一個或兩個動作時，才能運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其他條件下都不運(yùn)轉(zhuǎn)，試設(shè)計其控制線路。 解： 1、確定狀態(tài)變量 2、列狀態(tài)表 輸入：KA1、KA2、KA3； 輸出：KM,2、狀態(tài)表,4、繪制控制線路,5.時序邏輯電路設(shè)計,時序邏輯電路的輸出狀態(tài)不僅與同一時刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及其組合順序有關(guān)，即輸出量通過反饋作用，對輸入狀態(tài)產(chǎn)生影響。 這種邏輯電路的設(shè)計要設(shè)置中間記憶元件（如中間繼電器等），記憶輸入信號的變化，以達(dá)到各程序兩兩區(qū)分的目的。,設(shè)計方法,1、根據(jù)工藝要求確定邏輯變量、列出狀態(tài)變量表（主令元件、檢測元件、執(zhí)行元件）。 2、為區(qū)分所有狀態(tài)，而增

10、設(shè)必要的中間記憶元件（中間繼電器）。 3、根據(jù)狀態(tài)表，列出執(zhí)行元件的邏輯表達(dá)式。 4、簡化邏輯表達(dá)式，據(jù)此繪出控制線路。 5、檢查、完善所設(shè)計的電路。,三. 三相異步電動機(jī)的制基本環(huán)節(jié),通過開關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器等電器觸點的接通或斷開來實現(xiàn)的各種控制叫做繼電-接觸器控制，這種方式構(gòu)成的自動控制系統(tǒng)稱為繼電-接觸器控制系統(tǒng)。典型的控制環(huán)節(jié)有點動控制、單向自鎖運(yùn)行控制、正反轉(zhuǎn)控制、行程控制、時間控制等。 電動機(jī)在使用過程中由于各種原因可能會出現(xiàn)一些異常情況，如電源電壓過低、電動機(jī)電流過大、電動機(jī)定子繞組相間短路或電動機(jī)繞組與外殼短路等等，如不及時切斷電源則可能會對設(shè)備或人身帶來危險，因此必須采

11、取保護(hù)措施。常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路保護(hù)、過載保護(hù)、零壓保護(hù)和欠壓保護(hù)等。,5.2.1 簡單起停控制,1、點動控制,合上開關(guān)S，三相電源被引入控制電路，但電動機(jī)還不能起動。按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開主觸點接通，電動機(jī)定子接入三相電源起動運(yùn)轉(zhuǎn)。松開按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開，常開主觸點斷開，電動機(jī)因斷電而停轉(zhuǎn)。,2、直接起?？刂?（1）起動過程。按下起動按鈕SBl，接觸器KM線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開觸點閉合，以保證松開按鈕SBl后KM線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KM的主觸點持續(xù)閉合，電動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。 （2）停止過程。按下停止

12、按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，與SBl并聯(lián)的KM的輔助常開觸點斷開，以保證松開按鈕SB2后KM線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KM的主觸點持續(xù)斷開，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。,與SBl并聯(lián)的KM的輔助常開觸點的這種作用稱為自鎖。 圖示控制電路還可實現(xiàn)短路保護(hù)、過載保護(hù)和零壓保護(hù)。 起短路保護(hù)的是串接在主電路中的熔斷器FU。一旦電路發(fā)生短路故障，熔體立即熔斷，電動機(jī)立即停轉(zhuǎn)。 起過載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過載時，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點斷開，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KM的主觸點斷開，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。同時KM輔助觸點也斷開，解除自鎖。故障排除后若要重新起動，需按下FR的復(fù)位按鈕，

13、使FR的常閉觸點復(fù)位（閉合）即可。 起零壓（或欠壓）保護(hù)的是接觸器KM本身。當(dāng)電源暫時斷電或電壓嚴(yán)重下降時，接觸器KM線圈的電磁吸力不足，銜鐵自行釋放，使主、輔觸點自行復(fù)位，切斷電源，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，同時解除自鎖。,3、正反轉(zhuǎn)控制,（1）正向起動過程。按下起動按鈕SBl，接觸器KM1線圈通電，與SBl并聯(lián)的KM1的輔助常開觸點閉合，以保證KMl線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KM1的主觸點持續(xù)閉合，電動機(jī)連續(xù)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。 （2）停止過程。按下停止按鈕SB3，接觸器KMl線圈斷電，與SBl并聯(lián)的KM1的輔助觸點斷開，以保證KMl線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KMl的主觸點持續(xù)斷開，切斷電動機(jī)定子

14、電源，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。 （3）反向起動過程。按下起動按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電，與SB2并聯(lián)的KM2的輔助常開觸點閉合，以保證KM2線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KM2的主觸點持續(xù)閉合，電動機(jī)連續(xù)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。,特別注意KM1和KM2線圈不能同時通電，因此不能同時按下SBl和SB2，也不能在電動機(jī)正轉(zhuǎn)時按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，或在電動機(jī)反轉(zhuǎn)時按下正轉(zhuǎn)起動按鈕。如果操作錯誤，將引起主回路電源短路。,4.帶電氣聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,將接觸器KM1的輔助常閉觸點串入KM2的線圈回路中，從而保證在KMl線圈通電時KM2線圈回路總是斷開的；將接觸器KM2的輔助常閉觸點串入KM1的線圈回路中，從而保證在KM2

15、線圈通電時KMl線圈回路總是斷開的。這樣接觸器的輔助常閉觸點KMl和KM2保證了兩個接觸器線圈不能同時通電，這種控制方式稱為聯(lián)鎖或者互鎖，這兩個輔助常開觸點稱為聯(lián)鎖或者互鎖觸點。,存在問題：電路在具體操作時，若電動機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)要反轉(zhuǎn)時必須先按停止按鈕SB3，使聯(lián)鎖觸點KMl閉合后按下反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2才能使電動機(jī)反轉(zhuǎn)；若電動機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)要正轉(zhuǎn)時必須先按停止按鈕SB3，使聯(lián)鎖觸點KM2閉合后按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SBl才能使電動機(jī)正轉(zhuǎn)。,同時具有電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,采用復(fù)式按鈕，將SB1按鈕的常閉觸點串接在KM2的線圈電路中；將SB2的常閉觸點串接在KMl的線圈電路中；這樣，無論何

16、時，只要按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，在KM2線圈通電之前就首先使KM1斷電，從而保證KM1和KM2不同時通電；從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的情況也是一樣。這種由機(jī)械按鈕實現(xiàn)的聯(lián)鎖也叫機(jī)械聯(lián)鎖或按鈕聯(lián)鎖，,5. 行程控制,5.1、限位控制,當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動部件到達(dá)預(yù)定的位置時壓下行程開關(guān)的觸桿，將常閉觸點斷開，接觸器線圈斷電，使電動機(jī)斷電而停止運(yùn)行。,5.2、自動往返控制,按下正向起動按鈕SB1，電動機(jī)正向起動運(yùn)行，帶動工作臺向前運(yùn)動。當(dāng)運(yùn)行到SQ2位置時，擋塊壓下SQ2，接觸器KMl斷電釋放，KM2通電吸合，電動機(jī)反向起動運(yùn)行，使工作臺后退。工作臺退到SQl位置時，擋塊壓下SQl，KM2斷電釋放，KM1通電吸合，電動機(jī)

17、又正向起動運(yùn)行，工作臺又向前進(jìn)，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時按下SB3，KMl和KM2線圈同時斷電釋放，電動機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動。,6. 時間控制,星形-三角形換接起動控制,按下起動按鈕SBl，時間繼電器KT和接觸器KM2同時通電吸合，KM2的常開主觸點閉合，把定子繞組連接成星形，其常開輔助觸點閉合，接通接觸器KMl。KMl的常開主觸點閉合，將定子接入電源，電動機(jī)在星形連接下起動。KMl的一對常開輔助觸點閉合，進(jìn)行自鎖。經(jīng)一定延時，KT的常閉觸點斷開，KM2斷電復(fù)位，接觸器KM3通電吸合。KM3的常開主觸點將定子繞組接成三角形，使電動機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。與按鈕SBl串聯(lián)的KM3的常閉輔助

18、觸點的作用是：當(dāng)電動機(jī)正常運(yùn)行時，該常閉觸點斷開，切斷了KT、KM2的通路，即使誤按SB1，KT和KM2也不會通電，以免影響電路正常運(yùn)行。若要停車，則按下停止按鈕SB3，接觸器KMl、KM2同時斷電釋放，電動機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動。,四.三相鼠籠式異步電機(jī)的啟動、制動和控制,1.三相鼠籠式異步電動機(jī)的起動及其控制 1）直接起動的控制線路 IQ/Ied=3/4+變壓器容量/(4*電動機(jī)容量),2.減壓起動,不滿足直接起動，必須采用減壓起動。 串電阻減壓起動 自耦變壓器起動 星-三角減壓起動,1）串自耦變壓器起動,1.1線路構(gòu)思 起動時的定子得到電壓為自耦變壓器的二次電壓，一般為額定電壓的6080%，

19、起動結(jié)束后切除。 1.2工作情況 合上閘刀QS,按下按鈕SB1，接觸器KM1和KT線圈同時通電，電動機(jī)串接自耦變壓器TM減壓起動，時間繼電器的瞬時常開觸頭閉合形成自鎖，起動結(jié)束后，時間繼電器的延時觸頭動作，使失電釋放，TM被切除，而接觸器KM2通電吸合，電動機(jī)在全壓下穩(wěn)定運(yùn)行。,用中間繼電器代替時間繼電器后的線路圖如圖5-7示,工作思路： 起動過程： 合上閘刀QS,按下按鈕SB1，接觸器KM1通電，KM2通電，KM3常閉觸點閉，電動機(jī)串接自耦變壓器TM減壓起動，起動結(jié)束后，按下SB2，KA線圈通電，KA常閉斷，KM1失電，KM1常開開，KM2失電，TM被切除，而接觸器KM3通電吸合，KM3常閉

20、斷，KA斷電，電動機(jī)在全壓下穩(wěn)定運(yùn)行。,2）星-角減壓起動,工作思路 星220V，角380V， 工作情況 按下起動按鈕SBl，接觸器KM通電，時間繼電器KT和KMy同時通電吸合，把定子繞組連接成星形，KMy常開輔助主觸點閉合，將定子接入電源，電動機(jī)在星形連接下起動。KM的一對常開輔助觸點閉合，進(jìn)行自鎖。經(jīng)一定延時，KT的常閉觸點斷開，常開觸點延時閉合，接觸器KM通電吸合。KM的常開主觸點將定子繞組接成三角形，使電動機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行，同時切斷KT。若要停車，則按下停止按鈕SB2，接觸器同時斷電釋放，電動機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動,QX3-13型自動星-角起動，由三個接觸器、1個時間繼電器、一個熱繼

21、電器組成。 工作過程略,2.鼠籠式異步電機(jī)的制動用其控制,機(jī)械制動與電氣制動。 反接制動 反接限制電阻，速度繼電器（KA） 能耗制動 單向和雙向能耗制動，可以按速度和時間原則進(jìn)行控制,1）反接制動,速度繼電器控制原理略,單向反接制動的控制線路,構(gòu)思 工作情況： SB1-KM1-運(yùn)轉(zhuǎn)，KA的轉(zhuǎn)子-速度高時，KA閉合，SB2-KM1失電-KM2-反接制動開始-速度低時，KA復(fù)位，KM2失電，制動結(jié)束，按鈕SB2才可抬起。,單向反接制動的控制線路2,加入1 只中間繼電器 SB1-KM1-運(yùn)轉(zhuǎn)，KA的轉(zhuǎn)子-速度高時，KA閉合，KA1閉合，SB2-KM1失電-KM2-反接制動開始-速度低時，KA復(fù)位，KA1失電， KM2失電，制動結(jié)束。,2）.能耗制動,單向能耗控制的時間原則控制線路 QSSB1KM1主觸頭閉合，運(yùn)轉(zhuǎn)；SB2KM2，KT，能耗制動，停機(jī)KT延時觸頭打開，使KM2失電，切除直流電。,3.鼠籠式異步電機(jī)的調(diào)速及其控制,方法：變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、電磁耦合調(diào)速、液力耦合調(diào)速、變頻調(diào)速等。 變極調(diào)速： 每相只有一套中間抽頭的繞組，可實現(xiàn)2：1和3：2的雙速變化，如24，48和46，812