工厂电气与PLC原理

1、电气控制与电气控制与plc 第2章 电气控制线路基础 目的：目的： 学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机 起、停，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理；起、停，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理； 降压起动控制电路；制动控制电路；调速。降压起动控制电路；制动控制电路；调速。 要求：要求： 领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路 的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的 电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。电路结构及特点，并要求能

2、够熟练画出这些电路。 第2章 电气控制线路基础 o2.2 三相笼型异步电动机的基本控制线路 o2.3 三相笼型异步机降压起动控制线路 o2.4 三相笼型异步机制动控制线路 o2.5 三相笼型异步电动机速度控制线路 2.22.2三相笼型异步电动机的基本控 制线路 本节主要描述小型电动机的全压起动及其 主要控制环节（电动机的启动方法和原理已 由电机课程进行过理论研究）。 2.2.1 全压启动控制线路 2.2.2 正反转控制线路 2.2.3 点动控制线路 2.2.4 多点控制线路 2.2.5 顺序控制线路 2.2.6 自动循环控制线路 m m u uv vw w f fa a q qa a1 1 q

3、 qa a1 1 q qa a1 1 q qa a0 0 s sf f2 2 s sf f1 1 b bb b b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 u u1 11 1 v v1 11 1 w w1 11 1 v v1 12 2w w1 12 2u u1 12 2 m ma a 2.2.12.2.1 全压启动控制线路 o主电路主电路： 三相电源经三相电源经qa0qa0、qa1qa1的主触点，的主触点，bbbb的热的热 元件到电动机三相定子绕组。元件到电动机三相定子绕组。 控制电路控制电路： 用两个控制按钮，控制接触器用两个控制按钮，控制接触器qa1qa1线圈线圈 的的通、断电

4、，从而控制电动机（通、断电，从而控制电动机（mama）启动）启动 和停和停止。止。 起动过程分析起动过程分析： 合上合上qa0qa0，按动起动按钮，按动起动按钮sf2qa1sf2qa1线圈线圈 通电并通电并自锁自锁mama通电工作。通电工作。 qa1qa1自锁触点，是指与自锁触点，是指与sf2sf2并联的常开辅并联的常开辅 助触点，其作用是当按钮助触点，其作用是当按钮sf2sf2闭合后又断开，闭合后又断开， qa1qa1的通电状态保持不变，称为通电状态的的通电状态保持不变，称为通电状态的 自我锁定自我锁定。 停止过程停止过程：停：停止按钮止按钮sf1sf1，用于切断，用于切断qa1qa1线线

5、圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动 机机mama定子绕组断电停止工作。定子绕组断电停止工作。 m m u uv vw w f fa a q qa a1 1 q qa a1 1 q qa a1 1 q qa a0 0 s sf f2 2 s sf f1 1 b bb b b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 u u1 11 1 v v1 11 1 w w1 11 1 v v1 12 2w w1 12 2u u1 12 2 m ma a 全压启动控制电路的全压启动控制电路的保护环节保护环节 o过载保护：过载保护： 热继电器热继电器bbbb用于

6、电动机过载时，其在控制电路的用于电动机过载时，其在控制电路的 常闭触点打开，接触器常闭触点打开，接触器qa1qa1线圈断电，使电动机线圈断电，使电动机mama停止停止 工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可 以重新工作。以重新工作。 o短路保护：短路保护： 低压断路器用于主电路的短路保护，低压断路器用于主电路的短路保护，fafa用于控制用于控制 电路的短路保护。电路的短路保护。 o欠压和失压保欠压和失压保护：护： 零电压保护；零电压保护； 欠电压保护；欠电压保护； 由接触器本身实现欠压和失压保护由接触器本身实现欠压和失压保护 2.2.2 2

7、.2.2 正反转控制电路正反转控制电路 m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2 sf3 bb bb l1 l2 l3 u11 v11 w11 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 sf1 ma 2.2.2 2.2.2 正反转控制电路正反转控制电路 正反转实现的方法：改变电源相正反转实现的方法：改变电源相 序（两根火线对调）。序（两根火线对调）。 1 1、无互锁基、无互锁基本控制电路：本控制电路： 主电路：主电路： qa1qa1主触点接通正相序电源主触点接通正相序电源mm正转。正转。 qa2qa2主触点接通反相序电源主触点接通反相序电源mm反转。反转。 控制电路：控制电路：

8、sf2sf2控控制正转制正转，sf3sf3控控制反转制反转，sf1sf1 用于停止控制。用于停止控制。 缺点：缺点： 误操作时，误操作时，sf2sf2、sf3sf3同时按下，造成短路故障。同时按下，造成短路故障。 m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2 sf3 bb bb l1 l2 l3 u11 v11 w11 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 sf1 ma m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2 sf3 bb bb l1 l2 l3 u11 v11 w11 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 sf1 ma 如何改进如何改进 m uvw qa1

9、qa1 qa1 qa0 sf2 sf3 bb bb l1 l2 l3 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 qa2 qa1 sf1 ma 改进电路改进电路 2.2.2 2.2.2 正反转控制电路正反转控制电路 正反转实现的方法：改变电源相正反转实现的方法：改变电源相 序（两根火线对调）。序（两根火线对调）。 2 2、正、正- -停停- -反控反控制电路：制电路： 主电路：主电路： qa1qa1主触点接通正相序电源主触点接通正相序电源mama正正转。转。 qa2qa2主触点接通反相序电源主触点接通反相序电源mama反反转。转。 控制电路：控制电路： sf2sf2控控制正转制正转，sf3s

10、f3控控制反转制反转，sf1 sf1 演示演示 用于停止控制。用于停止控制。 qa1qa1、qa2qa2的的常闭触点用于互锁控制，即常闭触点用于互锁控制，即 使在接触器故障情况下使在接触器故障情况下，也，也 可可以保证不发生主电路短路现以保证不发生主电路短路现象。象。 电路也有不足之处电路也有不足之处: : 只能按正只能按正- -停停- -反或反反或反- -停停- -正正 m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2 sf3 bb bb l1 l2 l3 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 qa2 qa1 sf1 ma 正正- -反反- -停控制电路：停控制电路： o图图2-3

11、(b)2-3(b)的电气操作只能按正、停、反或反、停、的电气操作只能按正、停、反或反、停、 正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控 制，给设备的操作带来诸多不便。制，给设备的操作带来诸多不便。 m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2 sf3 bb bb l1 l2 l3 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 qa2 qa1 sf1 ma 如何改进如何改进 2 2、 按按 钮钮 联联 锁锁 功功 能能 m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2sf3 bb bb l1 l2 l3 v12 w12u12 qa2 qa2 qa

12、2 qa2 qa1 sf1 sf2 sf3 ma 2 2、按钮联锁功能、按钮联锁功能 3 3、正、正- -反反- -停控制电路：停控制电路： o图图2-3(b)2-3(b)的电气操作只能按的电气操作只能按 正、停、反或反、停、正的正、停、反或反、停、正的 方式进行操作。电路不能正方式进行操作。电路不能正 反、反正操作控制，给设备反、反正操作控制，给设备 的操作带来诸多不便。的操作带来诸多不便。 图图2-(c)2-(c)使用按钮连锁，首使用按钮连锁，首 先使用和常开触点联动的常先使用和常开触点联动的常 闭触点的断开对方支路线圈闭触点的断开对方支路线圈 电流，再利用常开触点的闭电流，再利用常开触点

13、的闭 合接通通电线圈电流。可以合接通通电线圈电流。可以 很方便地使电动机由正转进很方便地使电动机由正转进 入反转，或由反转进入正转。入反转，或由反转进入正转。 m uvw qa1 qa1 qa1 qa0 sf2sf3 bb bb l1 l2 l3 v12 w12u12 qa2 qa2 qa2 qa2 qa1 sf1 sf2 sf3 ma 2.2.3 2.2.3 点动控制线路点动控制线路 （在长动基础上的点动）在长动基础上的点动） 用途：适用于电动机短用途：适用于电动机短 时间调整的操作。时间调整的操作。 a a 基本电路基本电路 m m3 3 u uv vw w b bb b l l1 1 l

14、 l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 q qa a1 1 b bb b s sf f1 1 a a m ma a 2.2.3 2.2.3 转换开关点转换开关点动控制线路动控制线路 b b 转换开关控制：转换开关控制： sf3sf3合上，有自合上，有自 锁电锁电路，路， sf2sf2为长动操作按为长动操作按 钮；钮； sf3sf3断开，无自锁断开，无自锁 电电路，路， sf2sf2为点动操作按为点动操作按 钮。钮。 m m3 3 u uv vw w b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 q qa a1 1 q

15、qa a1 1 b bb b s sf f1 1 s sf f2 2 s sf f3 3 b b m ma a 2.2.3 2.2.3 按钮点按钮点动控制线路动控制线路 c c 按钮操作：按纽按钮操作：按纽sf3sf3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。常闭触点用来切段自锁电路实现点动。 m m3 3 u uv vw w b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 q qa a1 1 q qa a1 1 b bb b s sf f1 1 s sf f2 2 s sf f3 3 s sf f3 3 c c m ma a 2.2.3 2.2.3 中

16、间继电器点中间继电器点动动控制控制 d d 中间继电器中间继电器kfkf控制：按动控制：按动sf2sf2、kfkf通电自锁通电自锁，qa1qa1线线圈通电，圈通电， 此状态为长动；按动此状态为长动；按动sf3sf3、qa1qa1线线圈通电，但无自锁电路，为圈通电，但无自锁电路，为 点动操作。点动操作。 m m3 3 u uv vw w b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 k kf f k kf f b bb b s sf f1 1 s sf f2 2 k kf f s sf f3 3 q qa a1 1 d d m ma a 2.2.

17、3 2.2.3 点动控制线路点动控制线路 （在长动基础上的点动）（在长动基础上的点动） 用途：适用于电动机短时间调整的操作。用途：适用于电动机短时间调整的操作。 a a 基本电路基本电路 b b 转换开关控制：转换开关控制：sf3sf3合上，有自锁电路，合上，有自锁电路，sf2sf2为长动操作按钮；为长动操作按钮；sf3sf3断开，断开， 无自锁电路，无自锁电路，sf2sf2为点动操作按钮。为点动操作按钮。 c c 按钮操作：按纽按钮操作：按纽sf3sf3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。常闭触点用来切段自锁电路实现点动。 d d 中间继电器中间继电器kfkf控制：按动控制：按动sf2sf2、

18、kfkf通电自锁通电自锁，qa1qa1线线圈通电，此状态为长圈通电，此状态为长 动；按动动；按动sf3sf3、kfkf线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。 m m3 3 u uv vw w b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 q qa a1 1 q qa a1 1 b bb b s sf f1 1 s sf f2 2 s sf f3 3 q qa a1 1 q qa a1 1 b bb b s sf f1 1 s sf f2 2 s sf f3 3 s sf f3 3 q qa a1 1 b bb

19、b s sf f1 1 k kf f k kf f b bb b s sf f1 1 s sf f2 2 k kf f s sf f3 3 q qa a1 1 a a b bc cd d m ma a 2.2.4 2.2.4 多点控制线路多点控制线路 定定义：义： 多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备 的多个操作位置，故称多地控制。的多个操作位置，故称多地控制。 操操作：作： 无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操 作任意一个停止按钮都可以打断自锁电路，使电动机停作任意一个停止按钮都可

20、以打断自锁电路，使电动机停 止运行。止运行。 m m u uv vw w f fa a q qa a1 1 q qa a1 1 q qa a1 1 q qa a0 0 s sf f2 2 s sf f1 1 b bb b b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 u u1 11 1 v v1 11 1 w w1 11 1 v v1 12 2w w1 12 2u u1 12 2 m ma a 全压启动全压启动 2.2.4 2.2.4 多点控制线路多点控制线路 按钮连接原则：按钮连接原则： 起动按钮的起动按钮的 常开触点常开触点并联；并联； 停停止按钮的止按钮的 常闭触点串联。常闭触

21、点串联。 q qa a q qa a b bb b s sf f1 1 s sf f3 3 s sf f4 4 s sf f2 2 m m3 3 u uv vw w b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 m ma a 2.2.5 顺序控制线路 控制电路的顺序控制：控制电路的顺序控制： a a）将）将qa1qa1的常开触点串入控制主电机的常开触点串入控制主电机qa2qa2的线圈电路中，的线圈电路中， 实现按顺序工作。实现按顺序工作。 3 uvw bb1 l1 l2 l3 qa1 qa0 ma13 uvw bb2 qa2 ma2 qa1 q

22、a1 bb1 sf1 sf2 qa2 qa2 bb2 sf3 sf4 qa1 a a、按按动动作作顺顺序序 2.2.5 顺序控制线路 控制电路的顺序控制：控制电路的顺序控制： b b）按）按sf2sf2后，后，qa1qa1自锁，电机自锁，电机ma1ma1启动，同时时间继启动，同时时间继 电器电器kfkf延时延时t t秒后，常开触点闭合，启动秒后，常开触点闭合，启动ma2ma2。 3 uvw bb1 l1 l2 l3 qa1 qa0 ma13 uvw bb2 qa2 ma2 qa1 qa1 bb1 sf1 sf2 qa2 qa2 bb2 kf qa2 k kf f b b、按按时时间间顺顺序序

23、qa1 2.2.62.2.6 自动循环控制线路自动循环控制线路 o工作台工作台移动机构示意移动机构示意 在工作台的移动机在工作台的移动机 构和固定部件上分别构和固定部件上分别 装置的行程开关和档装置的行程开关和档 铁（压动行程开关铁（压动行程开关 用），当移行机构运用），当移行机构运 动到某一固定位置时，动到某一固定位置时， 压动行程开关，取代压动行程开关，取代 人手接动按钮的功能，人手接动按钮的功能， 实现自动循环控制。实现自动循环控制。 o右右图图bg1bg1用于正转控制用于正转控制， bg2bg2用于反转控制用于反转控制， bg3bg3、bg4bg4的常闭触点的常闭触点 用于极限位置的保

24、护。用于极限位置的保护。 b bb b s sf f2 2 s sf f1 1 b bg g1 1 b bg g3 3 q qa a2 2 s sf f3 3 b bg g2 2 b bg g4 4 q qa a1 1 q qa a2 2q qa a1 1 q qa a1 1q qa a2 2b bg g1 1b bg g2 2 m m u uv vw w q qa a2 2 q qa a0 0 b bb b l l1 1 l l2 2 l l3 3 v v1 12 2 w w1 12 2u u1 12 2 q qa a1 1 m ma a 综合综合 1 1、电气原理图中电器元件各部分符号与实

25、际位置无关，可根据原理，将、电气原理图中电器元件各部分符号与实际位置无关，可根据原理，将 电气符号画在任何需要的电路位置。电气符号画在任何需要的电路位置。 2 2、基本电路的结构特点：、基本电路的结构特点： 1 1）. .自锁自锁接触器常开触点与按钮常开触点相并联。接触器常开触点与按钮常开触点相并联。依靠接触器自身依靠接触器自身 辅助辅助 触点而使其线圈保持通电的现象。触点而使其线圈保持通电的现象。 2 2）. .互锁互锁两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。依靠两依靠两 个接触器（继电器）的辅助常闭触点起相互控制作用，即一个接通时，个接触器（

26、继电器）的辅助常闭触点起相互控制作用，即一个接通时， 利用其常闭辅助触头的断开来锁住对方线圈的电路。这种利用两个接利用其常闭辅助触头的断开来锁住对方线圈的电路。这种利用两个接 触器（继电器）的常闭触点互相控制的方法叫互锁象。触器（继电器）的常闭触点互相控制的方法叫互锁象。 3 3）. .点动点动无自锁环节。无自锁环节。 4 4）. .多地多地按钮的常开触点并联、常闭触点串联。按钮的常开触点并联、常闭触点串联。 2.32.3 三相笼型异步机降压起动控制 线路 o用途：用途： 三相交流异步电动机的降压起动，用于大容量三相交三相交流异步电动机的降压起动，用于大容量三相交 流异步电动机空载和轻载起动时

27、减小起动电流。流异步电动机空载和轻载起动时减小起动电流。 o降压启动控制电路：降压启动控制电路： y-y-起动、软启动器启动控制电路。起动、软启动器启动控制电路。 o要求：要求： 熟记熟记y-y-起动控制电路结构和工作原理，掌握软启动起动控制电路结构和工作原理，掌握软启动 器启动电路工作原理的分析方法器启动电路工作原理的分析方法 2.3.1 y-2.3.1 y- 降压起动降压起动 o 降压降压原理：原理： 起动时，电动机定子绕组起动时，电动机定子绕组y y连接，运行时连接。连接，运行时连接。 y-y- 降压起动控制电路降压起动控制电路 3 3 a ab bc c b bb b l l1 1l

28、l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 m ma a q qa a q qa ay y x xy yz z y-y- 降压起动控制电路降压起动控制电路 主电路分析主电路分析：qa1qa1、qaqay yyy起动起动，qa1qa1、qaqa 运行。运行。 y-y- 降压起动过程分析：降压起动过程分析： 按下起动按按下起动按钮钮sf2qa1sf2qa1线圈通电自锁线圈通电自锁 qa qay y线线圈通电圈通电-m-m作作y y接起动；接起动； kfkf线线圈通电延圈通电延时时 qaqay y线线圈断电圈断电 qaqa 线 线圈通电自锁圈通电自锁 m m作接行。作接行。 kf

29、kf线线圈断电复位。圈断电复位。 3 3 a ab bc c b bb b l l1 1l l2 2 l l3 3 q qa a1 1 q qa a0 0 m ma a q qa a q qa ay y x xy yz z k kf f k kf f q qa a q qa a q qa ay yq qa a k kf f q qa ay y q qa a1 1 s sf f2 2 b bb b s sf f1 1 q qa a1 1 2.42.4 三相笼型异步机制动控制线路 2.4.2 2.4.2 能耗制动能耗制动 1 1、制动原理、制动原理 制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直 流电流。流电流。 2 2、主电路、主电路 直流电源的获取直流电源的获取方法：交方法：交流电源（降压）经整流（半波、全流电源（降压）经整流（半波、全 波、桥式）。波、桥式）。 主电路中接触器主电路中接触器km1km1的主触点闭合时，电动机的主触点闭合时，电动机m m作电动工作。作电动工作。 接触器接触器km2km2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。 3 3、控制电路（按时间原则控制、控制电路（按时间原则控制） bb l1 l2 l3 qa1 qa0 3ma qa2