电气控制与plc课件

第1章电气控制电路1.1三相交流异步电动机1.2直接启动控制电路1.3点动控制电路1.4自锁控制电路1.6正反转控制电路1.5点动和自锁混合控制、多地控制及顺序控制电路1.7位置控制和自动往返控制电路1.8Y-△形降压启动控制电路1.9三相异步电动机的调速1.10机床电气控制线路第1章电气控制电路1.1三相交流异步电动机1.2直11.1三相交流异步电动机1.1.1三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机主要由定子和转子构成。如图1-1所示。图1-1三相交流异步电动机的构件分解图1.1三相交流异步电动机1.1.1三相交流异步电动机21.定子定子由机座、定子铁芯和三相定子绕组组成。机座：支撑转子，作为磁路一部分和散热的作用。定子铁芯：由绝缘硅钢片叠成，减少涡流损耗。如图1-2所示。三相定子绕组：由漆包线绕制而成，分为U相、V相和W相，可以连接为Y形和△形。如图1-3所示。图1-2三相交流异步电动机的机座与定子铁芯图1-3三相交流异步电动机的定子绕组连接方式1.定子定子由机座、定子铁芯和三相定子绕组组成。机座：支撑32．转子转子由转轴、转子铁芯和转子绕组等组成。如图1-4所示。转轴：支撑转子，保证定子和转子之间的气隙。转子铁芯：由硅钢片叠成，用来嵌入转子绕组。转子绕组：由铜条或铝浇铸而成，形似鼠笼，称鼠笼转子。图1-4三相交流异步电动机的转子结构2．转子转子由转轴、转子铁芯和转子绕组等组成。如图1-4所示41.1.2三相交流异步电动机的转动原理1．鼠笼型转子随旋转磁极而转动的实验图1-5鼠笼型转子随旋转磁极转动的实验由上面实验可以可得：鼠笼转子与磁铁的旋转方向始终相同。原理：磁铁旋转切割转子导体感应电动势和感生电流感生电流与磁场作用产生电磁转矩转子旋转1.1.2三相交流异步电动机的转动原理1．鼠笼型转子随旋52．旋转磁场的产生三相交流电流在转子空间产生的磁场如图1-6所示图1-6转子空间旋转磁场的变化2．旋转磁场的产生三相交流电流在转子空间产生的磁场如图1-66式中：ns——旋转磁场的转速（r/min）；

f1——交流电源的频率（Hz）；

P——电动机定子绕组的磁极对数。旋转磁场的转速：设电源频率为50Hz，电动机磁极个数与旋转磁场的转速关系见表1-1。磁极（个）2极4极6极8极10极12极ns（r/min）3

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000750600500表1-1 磁极个数与旋转磁场转速的关系将定子绕组接至三相交流电源的导线任意对调两根，则旋转磁场即反向转动，电动机也随之反转。式中：ns——旋转磁场的转速（r/min）；旋转磁场的转速73．三相交流异步电动机的转动原理和转差率通常将旋转磁场的转速ns与转子转速n的差和旋转磁场的转速ns之比称为转差率，即由于三相交流异步电动机的额定转速与旋转磁场的转速接近，所以额定转差率很小，通常为1%～7%。3．三相交流异步电动机的转动原理和转差率通常将旋转磁场的81.1.3三相交流异步电动机的额定值（1）额定功率（容量）（kW）。指电动机在额定运行状态下，转轴上输出的机械功率。（2）额定电压（V）。指电动机在正常运行时，定子绕组规定使用的线电压。（3）额定电流（A）。指电动机在输出额定功率时，定子绕组允许通过的线电流。（4）额定转速（r/min）。指电动机在额定电压、额定频率及输出额定功率时的转速。（5）额定频率（Hz）。指电动机在额定条件运行时的电源频率。（6）接法。指三相定子绕组的连接方式。在380V的额定电压下，小功率（3kW以下）电动机多为Y形（星形）连接，中、大功率电动机为△形（三角形）连接。1.1.3三相交流异步电动机的额定值（1）额定功率（容量91.1.4三相交流异步电动机的检查与测试（1）机械检查。（2）接线可靠。（3）定子绕组直流电阻的测试。（4）定子绕组绝缘电阻的测试。（5）运行电流的测试。1.1.4三相交流异步电动机的检查与测试（1）机械检查。101.2直接启动控制电路1.2.1开启式刀开关1．结构、电路符号和型号规格图1-7开启式刀开关的结构、电路符号和型号规格1.2直接启动控制电路1.2.1开启式刀开关1．结112．选用方法（1）用于照明和电热负载时，选用额定电压为220V或250V，额定电流稍大于电路所有负载的额定电流之和的两极刀开关。（2）用于电动机直接启动控制时，选用额定电压380V或500V，额定电流大于或等于电动机额定电流3倍的三极刀开关。3．安装与使用（1）必须垂直安装在控制屏或开关板上，不允许倒装或平装，以防止发生误合闸事故。（2）在分断或接通电路时应迅速果断地拉合闸，以使电弧尽快熄灭。（3）由于开启式刀开关没有灭弧装置，其分断电流只能达到额定电流的1/3。2．选用方法（1）用于照明和电热负载时，选用额定电压为22121.2.2封闭式负荷开关1．结构、电路符号和型号规格图1-8封闭式刀开关1.2.2封闭式负荷开关1．结构、电路符号和型号规格图131.2.3组合开关组合开关又称为转换开关，主要在电气设备中作为电源引入开关。图1-9HZ10-10/3型组合开关1.2.3组合开关组合开关又称为转换开关，主要在电气141.2.4隔离开关图1-10HL32型隔离开关1.2.4隔离开关图1-10HL32型隔离开关151.2.5熔断器表1-2 常用熔体的安秒特性熔体通过电流（A）1.25IN1.6IN1.8IN2IN2.5IN3IN4IN8IN熔断时间（s）∞3

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2004084.52.51熔断器由熔体、熔断管和熔座三部分组成。熔体：熔体常做成丝状或片状，制作熔体的材料一般有铅锡合金和铜。熔断管：安装熔体，作熔体的保护外壳并在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔座：起固定熔断管和连接引线作用。1．外形、结构与电路符号1.2.5熔断器表1-2 常用熔体的安秒特性熔体通过电16图1-11熔断器外形、结构与电路符号图1-11熔断器外形、结构与电路符号172．主要技术参数（1）额定电压。熔断器长期安全工作的电压。（2）额定电流。熔断器长期安全工作的电流。3．熔体额定电流的选择照明和电热负载：熔体额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。电动机控制电路：对于启动负载重、启动时间长的电动机，熔体额定电流的倍数应适当增大，反之适当减小。对于单台电动机：熔体额定电流应大于或等于电动机额定电流的1.5～2.5倍。对于多台电动机：熔体额定电流应大于或等于其中最大功率电动机的额定电流的1.5～2.5倍，再加上其余电动机的额定电流之和。2．主要技术参数（1）额定电压。熔断器长期安全工作的电压。181.2.6负荷开关直接启动控制电路1．电气原理图电气原理图是分析电路工作原理，安装、调试和维修电气电路的重要依据。在如图1-12所示控制电路中，负荷开关QS起控制作用，熔断器FU起短路保护作用。2．工作原理启动：合上负荷开关QS→电动机M通电运转。停止：断开负荷开关QS→电动机M断电停转。图1-12负荷开关直接启动控制

电路电气原理图1.2.6负荷开关直接启动控制电路1．电气原理图电气原191.2.7实习操作：安装和操作负荷开关直接启动控制电路1．课题要求（1）能正确识别、选用负荷开关和熔断器。（2）能正确安装和操作负荷开关直接启动控制电路。2．工具及器材表1-3 工具及器材序号名称型号与规格单位数量1三相交流电源～3×380V（另有保护接地线）处12电工通用工具验电笔、钢丝钳、螺丝刀（包括十字口螺丝刀、一字口螺丝刀）、电工刀、尖嘴钳、活扳手等套13低压开关封闭式负荷开关（HH4系列）只14低压熔断器RT系列个35电动机根据实习设备自定（小功率电动机）台16导线BVR1.5mm2塑铜线若干1.2.7实习操作：安装和操作负荷开关直接启动控制电路1203．操作注意事项不允许带电安装元器件或连接导线，断开电源后才能进行接线操作。通电检查和运行时必须通知指导教师，在有指导教师现场监护的情况下才能接通电源。4．操作步骤（1）仔细观察负荷开关和熔断器，熟悉它们的外形、结构、型号及主要技术参数的意义。（2）检查负荷开关和熔断器的好坏。（3）在电路板上按照电气原理图安装器件，进行相应的配线。（4）经指导教师检查合格后进行通电操作。3．操作注意事项不允许带电安装元器件或连接导线，211.3点动控制电路1.3.1按钮图1-13按钮1．分类与型号规格按钮一般分为常开按钮、常闭按钮和复合按钮。2．按钮的选用（1）根据使用场合和用途选择按钮的种类。（2）合理选用按钮的颜色。1.3点动控制电路1.3.1按钮图1-13按221.3.2接触器1．结构2．电路符号与型号规格图1-14交流接触器1.3.2接触器1．结构2．电路符号与型号规格图1-1233．交流接触器的工作原理图1-15交流接触器工作原理4．交流接触器的选用（1）主触点额定电压的选择。（2）主触点额定电流的选择。（3）线圈额定电压选择。3．交流接触器的工作原理图1-15交流接触器工作原理241.3.3中间继电器图1-16中间继电器1.3.3中间继电器图1-16中间继电器251.3.4点动控制电路1．点动控制电路2．工作原理合上电源组合开关QS。启动：按下按钮SB→KM线圈得电→KM主触点闭合→电动机M通电运转。停止：松开按钮SB→KM线圈失电→KM主触点分断→电动机M断电停止。图1-17点动控制电路原理图图1-18点动控制电路安装接线图1.3.4点动控制电路1．点动控制电路2．工作原理261.4自锁控制电路1.4.1自锁控制电路1．自锁控制电路图1-20自锁控制电路原理图1.4自锁控制电路1.4.1自锁控制电路1．自锁27合上电源隔离开关QS。2．工作原理图1-21自锁控制电路安装接线图合上电源隔离开关QS。2．工作原理图1-21自锁控制电281.4.3热继电器图1-22常用热继电器外形1.4.3热继电器图1-22常用热继电器外形291．热继电器结构与电路符号图1-23热继电器的结构、动作原理和电路符号2．型号规格图1-24热继电器的型号规格3．选用方法（1）选类型。（2）选择额定电流。（3）合理整定热元件的动作电流。1．热继电器结构与电路符号图1-23热继电器的结构、动作301.4.4具有过载保护的自锁控制电路图1-25具有过载保护的自锁控制电路原理图图1-26具有过载保护的自锁控制电路安装接线图1.4.4具有过载保护的自锁控制电路图1-25具有311.5点动和自锁混合控制、多地控制及顺序控制电路1.5.1低压断路器1．DZ5系列低压断路器的内部结构和电路符号图1-27低压断路器图1-28DZ5系列低压断路器的内部结构和电路符号1.5点动和自锁混合控制、多地控制及顺序控制电路1.5322．型号规格图1-29DZ5系列低压断路器的型号规格3．选用方法（1）低压断路器的额定电压和额定电流应等于或大于电路的工作电压和工作电流。（2）热脱扣器的额定电流应大于或等于电路的最大工作电流。（3）热脱扣器的整定电流应等于被控制电路正常工作电流或电动机的额定电流。2．型号规格图1-29DZ5系列低压断路器的型号规格331.5.2点动与自锁混合控制电路图1-30点动与自锁混合控制电路原理图1.5.2点动与自锁混合控制电路图1-30点动与自34（1）连续控制（2）点动控制（1）连续控制（2）点动控制351.5.4多地控制电路图1-32多地控制电路原理图1.5.4多地控制电路图1-32多地控制电路原理图361.5.5顺序控制电路1．顺序控制电路1图1-33顺序控制电路1原理图1.5.5顺序控制电路1．顺序控制电路1图1-33372．顺序控制电路2图1-34顺序控制电路2原理图2．顺序控制电路2图1-34顺序控制电路2原理图383．顺序控制电路3图1-35顺序控制电路3原理图3．顺序控制电路3图1-35顺序控制电路3原理图391.6正反转控制电路1.6.1接触器联锁的正反转控制电路1．接触器联锁的正反转控制电路图1-36接触器联锁的正反转控制电路1.6正反转控制电路1.6.1接触器联锁的正反转控402．工作原理（1）正转控制

（2）停止控制（3）反转控制2．工作原理（1）正转控制（2）停止控制（3）反转控制411.6.3双重联锁的正反转控制电路1．双重联锁的正反转控制电路图1-38双重联锁的正反转控制电路1.6.3双重联锁的正反转控制电路1．双重联锁的正反转42按下SB1，整个控制电路失电，主触点分断，电动机M断电停转。

2．工作原理（1）正转控制（2）反转控制（3）停止控制按下SB1，整个控制电路失电，主触点分断，电动机M断电停转。431.7位置控制和自动往返控制电路图1-39设备运动工作台的左、右限位行程开关1.7位置控制和自动往返控制电路图1-39设备运动441.7.1行程开关1．外形、结构和电路符号图1-40行程开关外形、结构与电路符号1.7.1行程开关1．外形、结构和电路符号图1-4045图1-41行程开关的型号规格2．型号规格图1-41行程开关的型号规格2．型号规格461.7.2位置控制电路1．位置控制电路图1-42位置控制电路原理图1.7.2位置控制电路1．位置控制电路图1-4247需要停止时按下SB1即可。2．电路原理（1）行车向前运动（2）行车向后运动需要停止时按下SB1即可。2．电路原理（1）行车向前运动（2481.7.3自动往返控制电路图1-43磨床工作台1.7.3自动往返控制电路图1-43磨床工作台49图1-44工作台自动往返控制电路原理图图1-44工作台自动往返控制电路原理图50（1）启动（2）停止停止时按下SB1即可。（1）启动（2）停止停止时按下SB1即可。511.8Y-△形降压启动控制电路1.8.1时间继电器1．通电延时型时间继电器图1-46时间继电器

1—线圈2—反力弹簧3—衔铁4—铁芯5—弹簧片6—瞬时触点

7—杠杆8—延时触点9—调节螺钉10—推杆11—空气室12—宝塔形弹簧1.8Y-△形降压启动控制电路1.8.1时间继电器52图1-47通电延时型时间继电器的电路符号2．断电延时型时间继电器图1-48断电延时型时间继电器的电路符号图1-47通电延时型时间继电器的电路符号2．断电延时型533．型号规格（1）供电电压：交流（36V、110V、220V、380V）；直流（24V、27V、30V、36V、110V、220V）。（2）延时规格：5s、10s、30s、60s、120s、180s；5min、10min、20min、30min、60min。图1-49时间继电器的型号规格4．晶体管式时间继电器主要技术数据为：3．型号规格（1）供电电压：交流（36V、110V、220V54（1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。（2）根据控制电路的要求选择时间继电器的延时方式（通电延时型或断电延时型）。（3）时间继电器电磁线圈的电压应与控制电路电压等级相同。5．空气阻尼式时间继电器（1）供电电压：交流（24V、36V、110V、220V、380V）；（2）延时规格：0.4～60s、0.4～180s。6．选用主要技术数据为：（1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。5551.8.2Y-△形降压启动控制电路图1-50Y-△形降压启动控制电路原理图1.8.2Y-△形降压启动控制电路图1-50Y-△56停止时按下SB1即可。电路工作原理合上电源开关QF。停止时按下SB1即可。电路工作原理合上电源开关QF。571.9三相异步电动机的调速1.9.1三相交流异步电