电器自动控制课件PLC_PPT2

1、机械设备电气自动控制 二、继-接控制电路基本环节河海大学机电工程学院第2章 拖动系统基本控制电路 目的： 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，多点控制，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；变极调速。绕线式异步电动机的控制电路；电液控制技术；直流电动机基本控制电路。 要求： 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、两地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。第2章 拖动系统基本控制电路2.1 2.1 电气控制线路图的绘制及分析2.2 2.2 直接起动及其主要控制环节2.3 2.3 三相交流异步机降压起

2、动控制电路2.4 2.4 三相交流异步机制动控制电路2.5 2.5 变极调速控制线路2.6 2.6 电液控制技术2.1 电气控制线路图的绘制及分析 用以描述电气控制设备电气原理及安装、调试用的工艺性图纸，主要包括电气原理图、电气安装位置图、电气安装接线图和电气安装互连图等。2.1.1 2.1.1 电气线路图2.1.2 2.1.2 电气原理的读图方法2.1.1 电气线路图电气线路图： 电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理的图纸，分为电气原理图和电气安装接线图。电气原理图的分类： 主回路：强电流通过部分 辅助回路：控制、照明、指示电气原理图的绘制规则： 主回路：粗实线 辅助回路：细实线 电气符

3、号画法： 一般垂直放置，也可以逆时针转动9090水平放置。 图中电器元件的状态为常态（未压动、未通电）2.1.2 电气原理的读图方法1 1、查线读图法（常用方法）： 按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。2 2、逻辑代数法 用逻辑代数描述控制电路的工作关系。2.2 直接起动及其主要控制环节 本节主要描述小型电动机的全压起动及其主要控制环节。 2.2.1 2.2.1 起停控制 2.2.2 2.2.2 正反转控制电路 2.2.3 2.2.3 其它环节2.2.1 起停控制 手动控制操作方法：

4、 手动合上QSQS，电动机M M工作；手动切断QSQS，电动机M M停止工作。 电路保护措施： FUFU短路保护 电路优点：控制方法简单、经济、实用。 电路缺点：保护不完善，操作不方便自动起停控制主电路： 三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。 控制电路： 用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。 起动过程分析： KM自锁触点，是指与SB1并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB1闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定自锁环节。 停止按钮SB2，用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子

5、绕组断电停止工作。起停控制电路的保护分析过载保护： 热继电器FRFR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KMKM线圈断电，使电动机M M停止工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可以重新工作。短路保护： 熔断器组FU1FU1用于主电路的短路保护，FU2FU2用于控制电路的短路保护。零压保护： 电路失电复上电，不操作起动按钮，KMKM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动。2.2.2 正反转控制电路可逆运行（正反转） 实现的方法： 改变电源相序 （两根相线对调）。1 1、正反转基本控制电路： 主电路： KM1KM1主触点接通 正相序电源MM正转。 KM2KM2主触点接通

6、反相序电源MM反转。 控制电路： SB1SB1控制正转， SB2SB2控制反转， SB3SB3用于停止控制。 KMKM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器 故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象互锁环节。特别注意：在有可逆运行的控制线路中必须设置互锁环节按钮联锁功能 前页图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、反正操作控制。 上图使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流，方便操作。工作台自动循环控制 工作台移动机构示意 在工作台的移动机构和固定部件上分别装置的行程开关和档铁（压动行程开关用），当

7、移行机构运动到某一固定位置时，压动行程开关，取代人手接动按钮的功能，实现自动循环控制。 右图SQ1SQ1用于正转控制，SQ2SQ2用于反转控制，SQ3SQ3、SQ4SQ4的常闭触点用于极限位置的保护。 改变要求见备注-综合 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。 2.2.3 其它环节点动（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。 按钮操作：SB3SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。 转换开关控制：SASA合上，有自锁电路，SB2SB2为长动操作按钮；SASA断开，无自锁电路，SB2SB2为点动操作按钮。 中间继电器KA

8、KA控制：按动SB2SB2、KAKA通电自锁，KMKM线圈通电，此状态为长动；按动SB3SB3、KMKM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。 多点控制、 定义： 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。 特点： 起动按钮的常开触点并联，停止按钮的常闭触点串联。 操作： 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，使电动机停止运行。多条件控制 电路用途： 多条件启动控制和多条件停止控制电路，适用于电路的多条件保护。 电路特点： 按钮或开关的常开触点串联，常闭触点并联。多个条件都满足（动作）后，才可以起动或停止。顺序控制

9、用途： 用于实现机械设备依次动作的控制要求。 主电路顺序控制： KM2KM2串在KM1KM1触点下，故只有M1M1工作后M2M2才有可能工作。顺序控制 控制电路的顺序控制：a a）KM1KM1的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。b b）单独用一个KM1KM1的辅助常开触点作顺序控制触点。c c）M1M2M1M2的顺序起动、M2M2M1M1的顺序停止控制。顺序停止控制分析：KM2KM2线圈断电，SB1SB1常闭点并联的KM2KM2辅助常开触点断开后，SB1SB1才能起停止控制作用，所以，停止顺序为M2M2M1M1。综合基本电路的结构特点：1.1.自锁接触器常开触点与按钮常开触点相并联。2.2.

10、互锁两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。3.3.点动无自锁环节。4.4.多地按钮的常开触点并联、常闭触点串联。5.5.多条件按钮的常开触点串联、常闭触点并联。2.3 三相交流异步电动机降压起动控制电路 用途：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轻载或大负载惯量起动时减小起动电流。 降压启动控制电路： 2.3.1 Y-2.3.1 Y-降压起动控制电路2.3.2 2.3.2 自耦补偿降压起动控制电路2.3.3 2.3.3 定子串电阻降压起动控制电路 要求： 熟记Y-Y-、定子串电阻降压起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦补偿起动和延边三角形降压起动电路工作原理的分析方

11、法2.3.1 Y- 降压起动 降压原理： 起动时，电动机定子绕组Y Y连接，运行时连接。Y-降压起动控制电路 主电路分析：KM1KM1、KM3YKM3Y起动，KM1KM1、KM2KM2运行。 讨论：KM1KM1、KM2KM2、KM3KM3容量关系。 Y- Y- 降压起动过程分析： 按下起动按钮SB2KM1SB2KM1线圈通电自锁 KM3KM3线圈通电-M-M作Y Y接起动； KTKT线圈通电延时KM3KM3线圈断电KM2KM2线圈通电自锁-M-M作 接法运行。 KTKT线圈断电复位。2.3.2 自耦补偿起动 降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，

12、并将自耦变压器从电网切除。 主电路：起动时，KM1KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1KM1主触点断开，自耦变压器被切除。 讨论： KM2KM2与KM1KM1的控制要求； KM1KM1主触点的容量。 控制电路：起动过程分析按动SB2SB2KM1KM1线圈通电自锁 电动机M M自耦补偿起动； KTKT线圈通电延时-KA-KA线圈通电自锁KM1KM1、KTKT线圈断电-KM2-KM2线圈通电 电动机M M全压运行。2.3.3 定子串电阻降压起动每相绕组端电压一定， 串入电阻，减少电流，从而每相绕组力矩减小，降压起动； 起动后，移除电阻（

13、R被短接），电机全压运行。特点：不受电动机定子绕组接线形式限制，但能耗大。 图图a存在问题：存在问题： 1.电动机正常运行时，电动机正常运行时，线路中除了线路中除了KM2得电得电外，外，KM1、KT1也始也始终得电，影响电气元终得电，影响电气元件寿命，也增加电路件寿命，也增加电路的故障点。的故障点。2.当当KM1线圈断线时，线圈断线时，经过一段时间延时，经过一段时间延时，电机发生全压起动。电机发生全压起动。定子串电阻降压起动定子串电阻降压起动2.4 三相交流异步机制动控制电路 主要内容： 机械抱闸制动，能耗制动，反接制动。 要求： 了解各种制动方法的实现电路，以及能耗制动限流电阻的计算原则，掌

14、握能耗和反接制动电路的原理分析。 2.4.1 2.4.1 机械制动 1 1、常用方法： 电动抱闸制动 、电磁离合器制动 （多用于断电制动）。2.4.1 机械制动2 2、制动原理：断电电磁抱闸制动方式： 电磁抱闸的电磁线圈通电时，电磁力克服弹簧的作用，闸瓦松开，电动机可以运转。电磁离合器制动方式（结构） 电磁离合器的电磁线圈通电，动、静摩擦片分离，无制动作用，电磁线圈断电，在弹簧力的作用下动、静摩擦片间产生足够大的摩擦力而制动。3 3、控制电路分析 启动时，接触器KMKM线圈通电时，其主触点接通电动机定子绕组三相电源的同时，电磁线圈YBYB通电，抱闸（动摩擦片）松开，电动机转动。 停止时，接触器

15、KMKM线圈断电电动机M M断电电磁铁线圈YBYB失电实现抱闸或电磁制动。2.4.2 电气制动 用途：电气制动多用于电动机的快速停车。 常用方法有能耗制动和反接制动。1 1、能耗制动制动原理 制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直流电流。 限流电阻的计算： 电路设计时，根据I IZ= =（1.51.54 4）I IN的原则，选取直流电流电压等级，以及限流电阻的功率和阻值。主电路 直流电源的获取方法，交流电源（降压）经整流（半波、全波、桥式）。 图2.4.32.4.3主电路中接触器KM1KM1的主触点闭合时，电动机M M作电动工作。 接触器KM2KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通

16、入直流电流。控制电路（按时间原则控制） 起动： 按动起动按钮SB2KM1SB2KM1线圈通电自锁，电动机M M作电动运行。 制动： 按动停车按钮SB1KM1SB1KM1线圈断电复位KM2KM2线圈通电自锁电动机M M定子绕组切除交流电源，通入直流电源能耗制动。 SB1KTSB1KT线圈通电延时KM2KM2线圈断电复位KTKT线圈断电复位。2、反接制动工作原理： 反相序电源制动，转速接近零时，切除反相序电源。主电路： KM1KM1电动运行；KM2KM2通入反相序电源，反接制动。 限制反接制动电流。控制电路 （速度控制原则） 起动：接动启动按钮SB2KM1SB2KM1通电自锁电动机M M通入正相序

17、电源转动。 停止：按动停车按钮SB1KM1SB1KM1线圈断电复位KM2KM2线圈通电自锁，实现反接制动，转速n n接近零时，速度继电器KSKS常开触点打开KM2KM2线圈断电，反接制动结束。习题1、按速度控制原则设计低压直流供电的能耗制动控制电路。 2、设计电路满足：降压启动可逆运行反接制动M3nnnnQF1KM1KM2KM3RPEKSKSZKSFKM1KM3KM2KA1KM2KA1SB2SB1KA1KM1M1KM1(KM1KA1SB3KM2KM2KSZKSFSB4KT1KT2KM3KA1SB2SB3KA1正反停KT1KT22.5 变极调速控制线路2.5.1 2.5.1 双速电机（鼠笼式三相

18、交流异步电动机）、双速电机的变极方法U1V1W1U1V1W1端接电源， U2V2W2U2V2W2开路，电动机为接法（低速）U1V1W1U1V1W1端短接，U2V2W2U2V2W2端接电源为YYYY接法（高速）注意，变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。2.5.1双速电机2、主电路 ： KM1主触点构成接的低速接法。 KM2、KM3用于将U1V1W1端短接，并在UVW端通入三相交流电源，构成YY接的高速接法。3、控制电路 图a电路中，按钮SB1实现低速起动和运行。按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁，用于实现YY变速起动和运行。 图b 电路在高速运行时，先低速起动，后高速（

19、YY）运行，以减少启动电流。4、双速电机控制电路图B分析 选择开关SASA合向高速时间继电器KTKT线圈通电延时KM1KM1线圈通电，电动机M M作低速启动。 KTKT延时时间到KM1KM1线圈断电复位KM2KM2、KM3KM3线圈通电电动机M M作YYYY接法高速运行。 选择开关SASA合向低速KM1KM1线圈通电，电动机M M作低速转动。 选择开关SASA合向0 0位时，电动机停止运行。2.5.2 三速电机控制1 1、变极原理 三速电机定子有2 2套绕组，1 1套可作为接法和YYYY接法的双速绕组，另1 1套为Y Y型接法的中速绕组。2 2、主电路KM1KM1主触点（4 4个）构成低速连接

20、，其中W1U3W1U3接到W1W1点。KM2KM2主触点构成中速Y Y连接，此时U3W1U3W1断开以避免交流。KM3KM3、KM4KM4主触点构成高建双星形连接（KM3KM3构成Y Y点）3、控制电路 SB1SB1用于KM1KM1的起停控制，SB2SB2用于KM2KM2的起停控制，SB3SB3用于KM3KM3和KM4KM4的起停控制。2.6电液控制技术重点：液压系统的基础，电液控制的方法难点：液压部件的认识要求：了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要求，会简单设计液压控制电路。1、液压系统基础控制部件： 电磁阀（YVYV）：二位二通液压电磁换向阀；三位五通电磁换向阀； YAYA：电磁线圈（直

21、流） 溢流阀（压力阀）；调速阀（节流阀）；单向阀动力部件：液压泵及电动机执行部件：液压缸（活塞），液压马达辅助装置：油箱，油管，过滤器2、液压动力滑台液压系统工作原理： 滑台进给工步图 快进：YA1YA1，YA3YA3通电 工进：YA1YA1通电 停止：YA1YA1维通，溢流阀工作 快退：YA2YA2通电控制电路分析选择开关SASA合向自动工作位置的自动循环过程： 按动SB1KA1SB1KA1线圈通电自锁YA1YA1、YA3YA3线圈通电，滑台快进；至压下SQ2KA2SQ2KA2线圈通电自锁YA3YA3线圈断电，滑台工进；压下SQ3SQ3滑台逗留；KTKT线圈通电延时KA3KA3线圈通电自锁YA1YA1，KA2KA2线圈断电YA2YA2线圈通电，滑台快退；压下SQ1KA3SQ1KA3线圈断电YA2YA2线圈断电，滑台在原位停止。循环过程结束。手动操作： SB2SB2用于工作台手动退回。 SASA在手动位置时，SB1SB1用于工作台手动进给。图2.2.1 手动起-停控制电路图2.2.2 自动起-停控制电路图2.2.3 正、反转控制电路图2.2.4 按钮联锁正、反转控制电路图2.2.5工作台往复运动示意图终点保护终点保护行程控制行程控制图2