电气控制及PLC第2版 教学课件 ppt 作者 周军 主编 PLC_PPT02

1、1,电气控制及PLC,第二章 继电器-接触器控制电路 基本环节,2,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；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。,3,目录 第一节 电路图的基本概念及绘制 第二节 直接起动与正反转控制电路 第三节 三相交流电动机降压起动控制电路 第四节 三相交流异步机制动控制电路 第五节 有级变速控制电路 第六节 电液组合控制电路 第七节 其它环节,4,第一节 电路图的基本概念及绘制,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。 一、 电气线路图 二、 电气控制系统图纸绘制原则 三、 电气原理图的读图方法,5,一、 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、电气安装接线图

2、、电气柜内元件布置图、电气互连图等。 电气原理图的分类： 主：强电流通过部分 辅：控制、照明、指示 电气原理图的绘制规则： 主：粗实线 辅：细实线 电气符号画法： 一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。 图中电器元件的状态为常态（未压动、未通电）,6,二、电气控制系统图纸绘制原则,1、电气原理图-说明控制线路的工作原理，用图形符号、文字符号、项目代号表示电路功能和电气元件连接关系的图。 1）电气控制线路原理图按国家标准规定的图形符号、文字符号和回路标号绘制。 2）原理图中各元件有关动作部件为“原始状态“，触点符号一般画成：左开右闭，下开上闭。 3）主回路、控制回路和信号回路应分开绘制。 主回路：电源线绘制成水平线，电机控制线路垂直于电源线。（用粗实线） 控制回路：垂直地画在两条电源线之间，耗能元件（线圈、信号灯）应直接连接在地线上，控制触点连接在电源火线与耗能元件之间。（用细实线） 4）原理图上应尽可能减少线号，避免线路交叉。电路应按动作顺序和信号流向，自上而下、自左往右的原则排列线路、元件，同一元件的各触点、线圈的文字符号应相同。 5）为便于检索线路，将原理图分成若干个图区，图

3、区的编号在图的下部，为标明每个区电路的功能，在图的顶部设一用途栏，文字表示其功能。,7,6）原理图中应标出以下参数： 各个电源电路的电压、极性、频率、相数 某些元件的特性 不常用电器的操作方式和功能 标明主要回路中导线规格 7）线路中的交接点，需要测试和拆接外部引出线的端子，应该用“空心圆o“表示；电路的连接点用“实心圆“表示。 8）机械操作电器的表示方法： 对非电气控制和人工操作的电路，必须在电气图上用相应的图形符号表示其操作方法和工作状态。 同一操作件动作的所有触点应用机械连杆符号表示其动作关系。 各个触点的运动方向和状态，必须与操作件的动作方向和状态一致。 9）电气控制线路中的全部电机、电气元件的型号、文字符号、数量、额定技术数据均应填写在元件明细表内。,8,2、电气接线图-表示电机及各电气设备的相对安装位置，相互间实际接线情况与接线要求的图。 1） 按控制系统的复杂程度，可将接线图分为总体接线图、部件接线图、组件或插件接线图等。 2） 各元件图形符号、文字符号、线号均应与电气原理图一致。 3） 应清楚表示出各电器的相对位置和它们之间的电气连接。（同一电器的各部分应画在一起，用虚

4、线框起来） 4） 不在同一部位的各电器之间的连接导线，必须通过接线端子进行。 5） 成束的电线可用一根实线表示，标明导线的线号和去向。 6） 电气接线图应标明导线的种类和标称截面、数量、颜色、线号，以及所套管子的型号规格。,9,3、电气柜内元件布置图-反映电柜内电气元件的型号及技术参数、安装要求、接线要求的图 4、电气互连图-表明电气设备各单元之间的连接关系。 国家标准： 电气制图 GB6988.1-86GB6988.7-86 电气图用图形符号 GB4728.1-85GB4728.13-85 电气图用文字符号 GB7159 -87 电气技术项目代号 GB5094 -85 电气系统说明用简图 GB7356 -87,10,三、电气原理的读图方法,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、逻辑代数法 用逻辑代数描述控制电路的工作关系。,11,第二节 直接起动与正反转控制电路,本节主要描述小型电动机的全压起动及其主要控制环节。 一、 直接起动 二、 正反

5、转控制电路,12,一、直接起动,手动控制操作方法： 手动合上QS，电动机M工作；手动切断QS，电动机M停止工作。 电路保护措施： FU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,13,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。 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定子绕组断电停止工作。,14,起停控制电路的保护分析,过载保护： 热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KM线圈断电，使电动机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FU1用于主电路的短路保护，FU2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，KM线圈不会再次自行通电，电动

6、机不会自行起动。,15,二、正反转控制电路,正反转实现的方法：改变电源相序（两根火线对调）。 1、正反转基本控制电路： 主电路： KM1主触点接通正相序电源M正转。 KM2主触点接通反相序电源M反转。 控制电路： SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。 KM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。,16,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，给设备的操作带来诸多不便。 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。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。,17,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SQ1用于正转控制，SQ2用于反转控制，SQ3、SQ4的常闭触点用于极限位置的保护。 改变要求见备注-,18,综合,电气原理图中

7、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。,19,第三节 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空载和轻载起动时减小起动电流。 降压启动控制电路： 一、 Y-降压起动控制电路 二、定子串电阻降压起动控制电路 三、自耦补偿降压起动控制电路 要求： 熟记Y-、定子串电阻降压起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦补偿起动电路工作原理的分析方法,20,一、Y- 降压起动, 降压原理： 起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时连接。,21,Y-降压起动控制电路, 主电路分析：KM1、KM3Y起动，KM1、KM2运行。 讨论：KM1、KM2、KM3容量关系。 Y- 降压起动过程分析： 按下起动按钮SB2KM1线圈通电自锁 KM3线圈通电-M作Y接起动； KT线圈通电延时KM3线圈断电KM2线圈通电自锁-M作接行。 KT线圈断电复位。,22,二、定子串电阻降压起动,每相绕组端电压U=IR，如R=R1+R2，R1为所串电阻，R2为每相绕组电阻，增加R1，U一定，则减少电流，从而每相绕组力矩减小，降压起动，起

8、动后，移除电阻（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。,23,图a存在问题： 1.电动机正常运行时，线路中除了KM2得电外，KM1、KT1也始终得电，影响电气元件寿命，也增加电路的故障点。 2.当KM1线圈断线时，经过一段时间延时，电机发生全压起动。,24,三、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，并将自耦变压器从电网切除。 主电路：起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1主触点断开，自耦变压器被切除。 讨论： KM2与KM1的控制要求； KM1主触点的容量。 控制电路：起动过程分析 按动SB2KM1线圈通电自锁电动机M自耦补偿起动； KT线圈通电延时KA线圈通电自锁KM1、KT线圈断电KM2线圈通电电动机M全压运行。,25,第四节 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，掌握能耗和反接制动电路的原理分析。 机械制动 1、常

9、用方法： 电动抱闸制动 、电磁离合器制动 （多用于断电制动）。,26,机械制动,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、控制电路分析 启动时，接触器KM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YB通电，抱闸（动摩擦片）松开，电动机转动。 停止时，接触器KM线圈断电电动机M断电电磁铁线圈YB失电实现抱闸或电磁制动。,27,电气制动,用途：电气制动多用于电动机的快速停车。常用：能耗制动和反接制动。 一、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IZ=（1.54）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）。 图主电路中接触器KM1的主触点闭合时，电动机M作电动工作。 接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。,28,控制电路（按时间原则控制）,起动： 按动起动按钮SB2KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。 制动： 按动停车按钮SB1KM1线圈断电复位KM2线圈通电自锁电动机M定子绕组切除交流电源，通入直流电源能耗制动。 SB1KT线圈通电延时KM2线圈断电复位KT线圈断电复位。,29,二、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： KM1电动运行；KM2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SB2KM1通电自锁电动机M通入正相序电源转动。 停止：按动停车按钮SB1KM1线圈断电复位KM2线圈通电自锁，实现反接制动，转速n接近零时，速度继电器KS常开触点打开KM2线圈断电，反接制动结束。,30,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

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