《小型可编程控制系统》第2讲

1、光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系本章指南u目的与要求目的与要求 掌握常用电气设备控制电路的基本环节。u重点重点 控制电路的工作原理、实际应用u难点难点 互锁、联锁、保护光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系第2章 电气控制系统的基本控制线路2.1 三相鼠笼式异步电动机直接起动控制2.1.1 单向起动控制 控制线路：由闸刀开关、熔断器、接触器、按钮等组成。 主电路：三相电源到电动机的电路。由闸刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件组成。 控制电路：由按钮和接触器吸引线圈等组成。 控制线路安装布线图：把同一电器各工作部件集中在一起，按各部件实际位置

2、画出。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系M3 F UQ SF RS B 1S B 2K ML 2L 3L 1光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 控制线路原理图：主电路画在一边，控制电路画在另一边。 说明： （1）同一电器各工作部件画在各处，但它们的动作相互关联。 （2）同一电器上的各部件，必须标以相同文字符号。 1）工作原理 2）保护环节 短路保护：FU 过载保护：FR 失压保护：KM光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系M3FRK ML2L3L1FUQ SSB 1K MFRK MK MsSB 1SB3K MSB4光电学院电子科学与

3、信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 3）电路改进 （1）既能连续运动又能点动控制 点动：按下起动按钮电动机运转，松开起动按钮电动机停转。 采取措施：在自锁支路串联钮子开关S。 （2）多地控制 控制要求：有些设备为了操作方便，需要在2个（或多个）地点分别进行起动和停止控制。 采取措施：将 2个（或多个）起动按钮的常开触头并联，将停止按钮的常闭触头串在同一控制电路中。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.1.2 正反转控制 电动机反转：将电动机任意两根火线对调。 实现方法： 采用KM1、KM2两个接触器控制电动机正、反转。 KM1控制电动机正转。 KM2控制电动机反转。

4、1）线路图 （1）主电路（2）控制电路 要求：KM1、KM2线圈不能同时有电，以避免电源相之间短路。L3L1 L2M3UVW电动机正转KM1L3L1 L2M3UVW电动机反转KM2光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系M3UVWFRW 3U 2 V2 W 2U 3 V3K M 1L3L1L2U 1V1W 1Q SK M 2FUU 2SBSB 1 FRNK M 1K M 1SB 2K M 2K M 2K M 1K M 2光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2）工作原理3）保护环节短路保护：FU过载保护：FR失压保护：KM1、KM2光电学院电子科学与信息工程系

5、光电学院电子科学与信息工程系2.1.3 行程限位控制 有些位移性生产机械或部件（如起重机小车、电梯、铣床的工作台等）需要有终端限位控制或自动往返控制。 1）控制要求：有一工作台可实现前后移动，当移动到终端时，自行停车。 2）实现方法： （1）用接触器KM1控制电动机正转，使工作台向前移动；用接触器KM2控制电动机反转，使工作台向后移动。 光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系（2）行程开关SQ1作为工作台向前移动的终端限位开关；行程开关SQ2作为工作台向后移动的终端限位开关。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系3）线路图（1）主电路光电学院电子科学与信息工

6、程系光电学院电子科学与信息工程系SQ2SQ1（2）控制电路（3）工作原理光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.1.4 顺序控制 有的生产机械和设备需要多台电动机拖动，而各台电动机的起动与停止需要有一定的顺序控制关系。 1）控制要求： 在一台锅炉控制，有M1、M2两台电动机。M1引风电动机；M2送风电动机。 要求：起动时，引风机M1先起动，送风机M2后起动；停止时则相反，送风机M2后停止，引风机M1先停止。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系（1） 主电路光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系（2）控制电路3）工作原理光电学院电子科学与

7、信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.2 三相笼型异步电动机降压起动控制2.2.1 定子线路串电阻降压起动控制 1）控制要求：电动机M起动时定子线路串联电阻R，以实现降压起动，电动机起动后，恢复额定电压进入稳定正常运转。 2）实现方法： （1）接触器KM1闭合，电动机M定子线路串电阻降压起动。 （2）接触器KM2闭合，电动机正常运转。 （3）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时，KM2闭合。 光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系3）线路图 （1）主电路 （2）控制电路光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 4）工作原理 5）电路改进

8、从前面分析可知，本线路在起动结束后，KM1、KT一直得电工作。为了减少能量损耗，延长接触器、继电器得使用寿命，要求M起动以后，KM1、KT断电。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.2.2 星形三角形降压起动控制 1）控制要求： 电动机M起动时为星形连接，以实现降压起动，电动机起动后改为三角形连接，以恢复额定电压进入稳定正常运转。 2）实现方法： （1）接触器KM1控制电机M通电 接触器KM2控制电机M三角形连接 接触器KM3控制电机M星形连接 （2）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器整定值时使KM3断电、KM2通电，电动机三角形连接正常运转。光电学院电子科学与

9、信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 3）线路图 （1）主电路 （2）控制电路（3）工作原理光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.2.3 定子线路串自耦变压器的降压起动控制 1）控制要求： 自耦变压器按星形接线，起动时将电动机定子绕组接到自耦变压器二次侧。电动机定子绕组得到的电压即为自耦变压器的二次电压。当起动完毕时，自耦变压器被切除，额定电压（即自耦变压器的一次电压）直接加到电动机定子绕组上，电动机进入全压正常运行。 光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2）实现方法： （1） 接触器KM1、KM2控制电动机降压起动。接触器KM3控制电动机进入全电压

10、正常运行。 （2）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时，使KM1、KM2断电，KM3通电，使电动机进入全压正常运转。 3）线路图 （1）主电路 （2）控制电路光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系4）工作原理光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.3 三相鼠笼电动机的制动控制2.3.1 电源反接制动系统 1）实现方法： （1）KM1为电动机M单向旋转接触器 （2）KM2为反接制动接触器，KS为速度继电器，R为反接制动电阻。 2）线路图 （1）主电路 （2）控制电路光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系KSKS光电学院电子

11、科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 3）工作原理 合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，电动机在全压下起动运行，当转速升到某一值（通常为大于120r/min）以后，速度继电器KS的动合触点闭合，为制动接触器KM2的通电作准备。 停车时，按下按钮SB1，KM1断电释放，KM2线圈通电动作并自锁，KM2的动合触点闭合，改变了电动机定子绕组中电源的相序，电动机在定子绕组传入电阻R的情况下反接制动，电动机转速迅速下降，当转速低于100r/min时，速度继电器KS复位，KM2线圈断电释放，制动过程结束。 光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.3

12、.2 能耗制动系统 1）控制要求： 当需要电动机快速停止时，若在断开交流电源后，立即在定子绕组接入一直流电源，直流电流就会在电动机定子绕组中产生一个静止的磁场，而转子由于惯性作用在继续旋转，并切割这个磁场，在转子绕组中产生感应电动势和电流，利用转子感应电流与静止磁场的相互作用产生制动转矩，达到迅速而准确地制动地目的。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 能耗制动的效果与通入直流电流的大小和三相绕组接法有关（可以有几种接法），但直流电流不能大于交流的起动电流，电动机停止时要立即断开直流电源。 2）实现方法 （1）KM1为电动机M单向旋转接触器 （2）KM2为能耗制动接触器 （

13、3）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时（电动机M已停转） ，使KM2断电，直流电源被切除，制动结束。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系4）工作原理 电动机要工作时，合上开关QS，按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈通电，其主触头闭合，电动机起动运转。 需要停下时，按下按钮SB2，其常闭触头断开，使KM1失电释放，电动机脱离交流电源。同时SB2的常开触头闭合，因KM1常闭触头复位，使制动接触器KM2及时间继电器KT线圈通电，KM2的辅助触头用于自锁和互锁；KM2的主触头闭合，交流电源经变压器和单相整

14、流桥变为直流电并进入电动机定子绕组，产生静止磁场，与转动的转子相互切割感应电势，产生电流，电流与静止磁场共同作用，产生制动转矩，电动机在能耗制动下迅速停止。当电动机停止时，KT的延时触头就应该终止延时并打开，使KM2失电释放，直流电源被切除，制动结束。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系2.4.1 控制要求 1）三相交流电的电源频率固定以后，电动机的同步转速与它的极对数成反比，即n60f/p。于是变更电动机定子绕组的接线方式，使其在不同的极对数下运行，其同步转速便会随之改变，进而改变转子速度。2.4 三相鼠笼电动机的变极调速控制光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与

15、信息工程系 上图为4/2极的单绕组双速电动机定子绕组接线示意图，其中图将电动机定子绕组的U1、V1、W1的三个接线端子接三相电源，而将电动机定子绕组的U2，V2，W2三个接线端子悬空，每相绕组的两个线圈串联，三相定子绕组为连接，此时磁极为4极，同步转速为1500rmin，为低速接法。 若要电动机高速工作时，可接成上图形式，将电动机定子绕组的U2，V2，W2三个接线端子接三相电源，而将另外3个接线端子U1，V1，W1连在一起，则原来三相定子绕组的连接立即变为双连接，此时每相绕组的两个线圈为并联，磁极为2极，同步转速为3000r/min。可见电动机高速运转时的转速是低速时的2倍。光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系光电学院电子科学与信息工程系 2.4.4 工作原理 1）当开关S处在低速L位置时，接触器KM3线圈通电，KM3的主触点闭合，将定于绕组的接线端U1、V1、W1接到三相电源上，而此时由于KM1、KM2动合触点不闭合，所以电动机定于绕组按三角形接线，电动机低速运行。在变极时，将电动机的两个出线端U2、W2对调。光电学