1、教材： 教材： 电气控制与 电气控制与 PLC PLC 课程名称： 任课教师： 1第1章常用低压电器3 1.1 1.1 低压电器的基本知识 低压电器的基本知识 1.1.1低压电器的分类 1.按使用的系统分类 1、低压配电电器： 主要用于低压配电系统中。 2、低压控制电器： 主要用于电力拖动系统中。 2.按动作方式分类 1、手动电器：通过人力操作而动作的电器。 2、自动电器：按照信号或某个物理量的高低而自动动作的电器。 3.按动作原理分类 1、电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器。如接触器、继电器、电磁铁等。 2、非电磁式电器：依靠外力或非电量信号(如速度、压力、温度等)的变化而动作的电器。如
2、转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。4 1.1 1.1 低压电器的基本知识 低压电器的基本知识 1.1.2低压电器的结构 电磁机构：电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，产生电磁吸力带动触头动作，用来接通或分断电路。 1、衔铁2、铁芯3、吸引线圈 触头系统：触头系统是低压电器的执行部件，用来实现电路的接通和断开。5 1.1 1.1 低压电器的基本知识 低压电器的基本知识 1.1.3低压电器的辅助结构（灭弧） 电弧：动静触头在分断过程中，由于瞬间的电荷密度极高，导致动、静触头间形成大量炽热的电荷流，产生弧光放电现象。电弧的存在不仅降低了电器的使用寿命，又延长了电路的
3、分断时间，甚止可能导致事故。 常用的灭弧方法有电动力灭弧、金属栅片灭弧和磁吹灭弧。 1、电动力灭弧2、金属栅片灭弧3、磁吹灭弧 1、衔铁2、铁心3、线圈6 1.2 1.2 继 继 电 电 器 器 1.2.1继电器的结构及工作原理 继电器工作特点：具有跳跃式的输入输出特性。控制继电器用于电路的逻辑控制，继电器具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，继电器用于将某种电量(如电压、电流)或非电量(如温度压力转速时间等)的变化量转换为开关量 以实现对电路的自动控制功能。 继电器特性曲线图 当继电器输入量X由零增至一定值之前，即X小于X 0 ，继电器输出量Y为Y min 。当输入量X增加到X 0 时
4、，继电器吸合，输出量Y突变至Y max ；若X继续增大，Y保持不变（Y=Y max ）。当输入信量X减小，若X仍大于X C 时，输出量Y保持不变（Y=Y max ）。当降低至X C 时，继电器释放，输出量Y由Y max 突变为Y min ，若X继续减小，Y值均保持不变（Y=Y min ）。 继电器的分类：按用途分，有控制继电器和保护继电器；按动作原理分，有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电器；按输入信号的不同来分，有电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器等。7 1.2 1.2 继 继 电 电 器 器 1.2.2电磁式继电器 电磁式继电器结构图 继
5、电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整。 1)转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电压)，弹簧反力越大动作电流(电压)就越大，反之就越小。 2)改变非磁性垫片的厚度，非磁性垫片越厚衔铁吸合后磁路的气隙和磁阻就越大，释放电流(电压)也就越大，反之越小，而吸引值不变。 3)用调节螺丝改变初始气隙的大小，在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度一定时，初始气隙越大，吸引电流(电压)就越大，反之就越小，而释放值不变。8 电磁式电流继电器 电磁式电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少、导线粗、阻抗
6、小。电流继电器可分为：欠电流继电器、过电流继电器。 (a)欠电流继电器 (b)过电流继电器 电流继电器的图形符号和文字符号 JL12系列电流继电器 DL-20C电流继电器 1.2 1.2 继 继电 电器 器9 电磁式电压继电器的输入量是电路的电压大小，电压继电器根据输入电压大小而动作。与电流继电器类似电压继电器也分为欠电压继电器和过电压继电器两种。 电磁式电压继电器工作时并联在电路中，因此线圈匝数多，导线细，阻抗大，反映电路中电压的变化，用于电路的电压保护。 (b)过电压继电器 (a)欠电压继电器 电压继电器的图形符号和文字符号 DY-20CE系列电压继电器 DY-3 电压继电器 1.2 1.
7、2 继 继 电 电 器 器10 1.2 1.2 继 继 电 电 器 器 中间继电器： 触点 铁心 线圈 反力弹簧 绝缘连杆 (a)中间继电器示意图 触点 线圈 KA KA A1 A2 (b)中间继电器图形符号 中间继电器的结构示意图及图形文字符号 JZ7系列中间继电器 JZY1系列中间继电器11 1.2 1.2 继 继 电 电 器 器 1.2.3时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多，按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等。按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。 JS14P系列数字式时间继电器 JS11系列数字式时间继电器 JS20系列时间继电器12 J
8、S7-A系列时间继电器 JS7 JS7 型空气阻尼式时间继电器 型空气阻尼式时间继电器 1.2 1.2 继 继电 电器 器13 1.线圈2.静铁芯3、7.弹簧4.衔铁5.推板6.顶杆8.弹簧9.橡皮膜10.螺钉 11.进气孔12.活塞13、16.微动开关14.延时开关15.杠杆 空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号 通电延时型 或 或 KT KT KT KT KT KT KT KT 通电延时接点 瞬动接点 线圈 (b)通电延时继电器图形符号 1.2 1.2 继 继电 电器 器14 断电延时型 或 或 KT KT KT KT KT KT KT KT (d)断电延时继电器图形符号 断电延时接点 瞬
9、动接点 线圈 空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号（图中标号同上图） 1.2 1.2 继 继 电 电 器 器15 1.2.4 热继电器 主要是用于电气设备（主要是电动机）的过负荷保护，热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过负荷和断相保护。 FR FR FR FR FR 双金属片 热元件 传动杆 触点 复位按钮 复位螺丝 手动/自动 调节旋钮 (b)热继电器图形符号 (a)热继电器结构示意图 热元件 触点 热继电器结构示意图及图形符号 1.2 1.2 继 继电 电器 器16 热继电器的选择原则 热
10、继电器的选择原则 热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以下几个方面来选择： (1) 热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。 (2) 热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的.05.倍。 (3) 对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。 1.2
11、 1.2 继 继电 电器 器17 1.2.5速度继电器 又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。 JY-1型速度继电器 1.2 1.2 继 继电 电器 器 速度继电器的图形符号和文字符号18 1.3.1交流接触器的结构及工作原理 交流接触器：用于频繁接通或断开交、直流主电路或大容量控制电路的自动切换电器。能实现远距离自动控制。 1.3 1.3 接触器 CZ18系列直流接触器19 1 2 3 4 5 6 主触点 辅助触点 铁心 线圈 反力弹簧 绝缘连杆 (a)接触器示意图 KM KM KM 主触点 辅助触点 线圈 A1 A2 31 32 43 44 1 2 3 4 5
12、6 13 14 21 22 31 32 43 44 13 14 21 22 A1 A2 KM 主触点 辅助触点 线圈 1 2 34 5 6 13 14 21 22 31 32 43 44 A1 A2 (b)接触器图形符号 交流接触器的结构示意图及图形符号 1.3 1.3 接触器20 1.3 1.3 接触器 1 2 3 4 6 7 8 5 1、静铁心2、线圈3、弹簧4、动铁心5、主触点6、常开辅助触点7、灭弧罩8、常闭辅助触点 大功率交流接触器的结构示意图及图形符号21 1.3.4接触器的选用 1.3 1.3 接触器 (1)根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。 一般控制交流负载应选用交流
13、接触器；控制直流负载则选用直流接触器。 (2)根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。 主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。 (3)根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。 主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。 (4)根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。 吸引线圈的额定电压应与控制电路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以 上时应能可靠地吸合。22 1.4.1低压开关 用于隔离电源或在规定条件下接通、分断电路，以及转换正常或非正常的电路。分类如下： 1.4 1.4 低压开关和低压断电路 低压开关和低压断电路 刀开关是一种手动电器，常用的刀
14、开关有HD型单投刀开关， HS型双投刀开关、 HR型熔断器式刀开关、 HZ型组合开关、 HK型闸刀开关、 HY型倒顺开关等。23 开启式负荷开关和封闭式负荷开关 开启式负荷开关和封闭式负荷开关 1、HK型开启式负荷开关 HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关。由于它结构简单，价格便宜，使用维修方便，故得到广泛应用。主要用作电气照明电路，电热电路。小容量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作分支电路的配电开关。 QL FU 负荷开关24 HD HD 型单投刀开关 型单投刀开关 静触头 动触头 QS QS QS 操作杆 传动杆 接线端 接线端 静触头 动触头 QS QS QS (a) (b) (c
15、) (d) (e) (f) (g) (h) HD型单投刀开关示意图及图形符号25 HS HS 型双投刀开关 型双投刀开关 HS型双投刀开关也称转换开关，其作用和单投刀开关类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等， 操作杆 传动杆 接线端 接线端 接线端 静触头 动触头 QS HS型双投刀开关示意图及图形符号26 HR HR 型熔断器式刀开关 型熔断器式刀开关 操作杆 传动杆 接线端 接线端 静触头 静触头 熔断器 QS HR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀开关和熔断器组合成一体的电器，刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用很广泛。刀熔开关可以切断故障电流，但不能
16、切断正常的工作电流，所以一般应在无正常工作电流的情况下进行操作。 HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号27 组合开关 组合开关 组合开关又称转换开关，控制容量比较小，结构紧凑，常用于空间比较狭小的场所，如机床和配电箱等。 组合开关一般用于电气设备的非频繁操作、切换电源和负载以及控制小容量感应电动机和小型电器。 合 合 分 QS (a)内部结构示意图 静触头 动触头 绝缘连杆 (c)图形符号 (b)外形示意图 组合开关的结构示意和图形符号28 型封闭式负荷开关 型封闭式负荷开关 HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关。刀开关带有灭弧装置，能够通断负荷电流，熔断器用于切断短路电流。一般用于小型电力排灌、
17、电热器、电气照明线路的配电设备中，用于不频繁地接通与分断电路，也可以直接用于异步电动机的非频繁全压启动控制。 负荷开关 HH3系列负荷开关29 断路器的种类 按其用途和结构特点可分为DW型框架式断路器、DZ型塑料外壳式断路器、DS型直流快速断路器和DWX型、DWZ型限流式断路器等。 框架式断路器：主要用作配电线路的保护开关， 塑料外壳式断路器：可用作配电线路的保护开关，还可用作电动机、照明电路及电热电路的电源开关。 1.4 1.4 低压开关和低压断电路 低压开关和低压断电路 1.4.3 低压断路器的结构和工作原理 低压断路器又称自动空气开关，当电路发生严重的过载、短路及欠电压等故障时能自动切断
18、故障电路，从而保护其他电器。低压断路器也可用于不频繁地接通和断开电路及不频繁地启动电动机。30 断路器的结构和工作原理 断路器的结构和工作原理 DW型框架式断路器 DZ型塑料外壳式断路器31 断路器的结构和工作原理 断路器的结构和工作原理 断路器主要由三个基本部分组成：即触头、灭弧系统和各种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。 断路器工作原理示意图及图形文字符号 L 1 L 2 L 3 过载保护 过流保护 失压保护 QF32 断路器的结构和工作原理 断路器的结构和工作原理 断路器工作原理动画示意33 1.4.5 1.4.5 低压断路器的选择 低压断
19、路器的选择 (1) 断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流很大选用限流型；额定电流比较大或有选择性保护要求选框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电路应选直流快速断路器等。 (2) 断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。 (3) 断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。 (4) 欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。 (5) 过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。 1.4 1.4 低压开关和低压断电路 低压开关和低压断电路34 熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流平方和电流通过的时间
20、成正比，电流越大则熔体熔断时间越短，这种特性称为熔断器的反时限保护特性或安秒特性。如图所示。 1.5.2 熔断器的分类 按结构分为开启式、半封闭式和封闭式； 按有无填料分为有填料式、填料式； 按用途分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器及自复式熔断器等。 熔断器：在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。 1.5.1 熔断器的结构及工作原理 1.5 1.5 熔 熔断 断器 器35 常用的熔断器 常用的熔断器 常用的熔断器 1、插入式熔断器， 2、螺旋式熔断器，3、RMl0型密封管式熔断器，4、RT型有填料密封管式熔断器 熔断器类型及图形符号 瓷盖 熔丝 插头 导线 底座 插座 (a) RC1型
21、瓷插式熔断器 底座 熔芯 接线端 接线端 瓷帽 上螺旋导体 下螺旋导体 熔断指示器 熔芯导电帽 导电底座 (b) RL1型螺旋式熔断器36 3 3、 、RMl0 RMl0型密封管式熔断器， 型密封管式熔断器，4 4、 、RT0 RT0型有填料密封管式熔断器 型有填料密封管式熔断器 熔体 铜帽 插刀 接线端 绝缘筒 插座 (c) RM10型密封管式熔断器 插刀 接线端 插座 网状熔体 石英砂填料 瓷套管 (d) RT0型有填料式熔断器 FU (e)熔断器图形符号37 1.5.3 熔断器的选择 (1)额定电压的选择 熔断器的额定电压大于或等于线路的工作电压。 (2)额定电流的选择 若负载为纯电阻负
22、载时，则熔丝电流就等于或大于负载额定电流。 当熔断器用于电动机的短路保护时，选用原则如下： 单台工作的电动机： I Re (1.52.5)I De 保护多台电机时： I Re (1.52.5)I Dem I De 式中I Re 熔体额定电流 I De 电动机额定电流 I Dem 容量最大的电动机电动机额定电流 (3)熔断器的额定电流应大于所装熔体的额定电流。 1.5 1.5 熔 熔断 断器 器38 1. 1. 主 主令 令电 电器 器 主令电器：是在自动控制系统中发出指令或信号，使接触器、继电器或其他电器动作，以达到接通或分断电路目的。主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：按钮开关、行程
23、开关、接近开关、万能转换开关等。 LT3脚踏开关 LX2系列行程开关 LA10系列按钮开关 LK5系列主令控制器39 1.6.1 1.6.1 按钮开关 按钮开关 按钮是一种最常用的的主令电器，用于在控制电路中发布控制命令 (c)急停按钮示意图 (a)按钮示意图 (d)急停按钮图形符号 (b)按钮图形符号 SB SB SB SB SB 复位弹簧 变形簧片动触点 推杆 常态位置 动态位置 按钮结构示意图及图形符号 微动式按钮动作原理图40 1.6.2 1.6.2 行程开关 行程开关 行程开关又叫限位开关，它的种类很多，按运动形式可分为直动式、微动式、转动式等；按触点的性质分为有触点式和无触点式。
24、1、触点行程开关 (a)直动式行程开关示意图 (b)微动式行程开关示意图 SQ SQ 滚轮 弓型弹簧 弹簧 触点 转杆 (c)旋转式双向机械碰压限位开关示意图 图形符号 图形符号 行程开关结构示意图及图形符号41 无触点行程开关 无触点行程开关 无触点行程开关又称接近开关，它可以代替有触头行程开关来完成行程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。 无触点行程开关分为有源型和无源型两种，多数无触点行程开关为有源型，主要包括检测元件、放大电路、输出驱动电路三部分。 接近开关按检测元件工作原理可分为高频振荡型、超声波型、电容型、电磁感应型、
25、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。不同型式的接近开关所检测的被检测体不同。 测体 检测 元件 放大 电路 输出 驱动 输出端 被检 接近开关 有源型接近开关结构框图42 1.6.3 1.6.3 接近开关 接近开关 接近开关输出形式有两线、三线和四线式几种，晶体管输出类型有NPN和PNP两种，外形有方型、圆型、槽型和分离型等多种。 如下图为槽型三线式NPN型光电式接近开关的工作原理图和远距分离型光电开关工作示意图。 槽型和分离型光电开关43 1.6.4 1.6.4 万能转换开关 万能转换开关 转换开关是一种多挡位、多触点、能够控制多回路的主令电器。各种控制设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的
26、换相测量等；也可用于控制小容量电动机的起动、换向、调速。 转换开关及图形符号及实物图1 第2章电气控制电路基础2 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 图样是工程界交流的语言 电气图：根据国家电气制图标准GB4728规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。 分类：电路图（电气原理图）（设计、分析用） 电气元件布置图 电气接线图3 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.1电气控制系统 2.1.1电气原理图 根据电气控制系统的工作原理，将
27、电气控制系统中各电气元件及其连接关系用电气元件展开的形式绘制出来，不按电气元件实际布置和形状大小来绘制，用于分析研究系统的组成和工作原理。 电气原理图包括： 主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用 电设备的电路，是强电流通过的部分。 控制电路：由各种电器的线圈、常开、常闭触 点等组合构成的控制逻辑电路，是 弱电流通过的部分。 信号、照明电路 保护电路 SB1 SB1 KM KM FR M FU L1 L2 L34 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 U V W KM FR M 1 3 L 1 L 2 L 3 380V 50HZ Q 1 M 2 3 FR SB SB 1 2.5mm 2 U
28、 12 V 12 W 12 V1 U1 W1 V2 U2 W2 V21 U21 W21 1.5mm 2 FU 2A FU 2A FU 2A 380V TC 50VA 6.3V 0.75mm 2 Q 2 KM HL EL 主 电 路 控 制 电 路 辅 助 电 路 1 23 4 5 4kW 1440r/min 0.125kW 2900r/min 2 KM U PE PE PE FU 0.75mm 2 QF 2 5 FU 1 3 4 12 1 1 1 3 X 绘制电气原理图的基本规则5 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 a b 图2.2 区位图号含义及触点位置表示含义 图区、触点位置索引
29、区位图号含义及触点位置表示含义6 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.1.2电气元件布置图 电器设备和元器件的布置应注意以下几个方面： （1）体积大和较重的电器设备、元器件应安装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在上方。 （2）强电、弱电应分开，弱电要加以屏蔽防止外界干扰。 （3）需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不宜过高或过低。 （4）电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器应安装在一起，以利安装和配线。 （5）布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作台的电气元件布置图也可以分别绘出。7 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础
30、 2.2 电路的逻辑关系 电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因 此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。 系统的逻辑函数描述：器件描述、电路描述 1.器件描述 a）触点表达 动作状态不动作状态 常开触点KM、KA、SQ 1 0 常闭触点KM、KA、SQ 0 1 b）线圈 通电断电 KM、KA 1 08 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2. 电路描述 触点连接逻辑函数描述： 并联状态-逻辑加（“或”） 串联状态-逻辑乘（“与”） 电路逻辑函数描述： 每个耗能元件，均有自己的逻辑函数表达式 举例： ) ( ) ( 2 1 KM SB SB KM f SB 1 SB2 KM
31、 KM9 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.3 2.3 三相异步电动机的启动控制 三相异步电动机的启动控制 三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用 等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电器、 接触器、按钮等有触点电器组成。 异步电动机的启动有两个特点： 1、启动电流大 一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的47倍。 2、启动转矩小 对电动机启动的主要要求 （1）有足够大的启动转矩 （2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。 不同类型与容量的异步电动机可采取 减压启动 直接启动10 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 1、开关控制直接启动
32、电路保护措施： FU短路保护 优点： 控制方法简单、经济、实用。 缺点： 操作不方便、不安全，无过载、零压等保护措施，不能实现远距离控制和自动控制 适用于不频繁启动的小容量电动机,如小型台钻、砂轮机、冷却泵等。 2.3.2三相异步电动机的全压启动（直接启动控制 起、停 主电动机 电源保护 2 1 PE SA 3 M 380V W V U 满足下列关系则可直接启动： N S N ST P S I I 4 75 . 0 11 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 、接触器控制直接启动 主电路： 三相电源经QS、FU2、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
33、，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。 启停过程： 合上QS，按动启动按钮SB2KM线圈通电并自锁M通电工作。 KM自锁触点，是指与SB2并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB2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SB1，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。 FU 1 KM M 3 QS L 1 L 2 L 3 FU 2 FR SB 1 SB 2 KM FR KM PE自锁-依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。13 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.3.3三相异步电动机的降压
34、启动 定子串电阻降压启动控制电路 原理： 电动机在启动时在三相定子绕组中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，以限制启动电流。启动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。 主电路： KM1实现串电阻启动 KM2实现全压运行 U V W KM2 KM 1 M 3 FR FU 1 FR SB1 SB2 KM PE KM 1 KT KM KT KM1 KM2 电动机运行 电动机控制 减压控制 12345 6 7 8 5 1 1 16 X 2 2 274 R 2 KM1 2 5 FU 514 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 低速运行(三角形接线)： KM1闭合，KM2 、KM3 断开
35、 高速运行（双星形接线）： KM2 、KM3 闭合，KM1断开 注意：定子绕组极数改变后，其相序方向和原来相序相反。因此在变极时，主电路中必须保证电动机任意两个出线端同时对调，以保持高速和低速时的转向相同。 FU 1 KM 1 M 3 QS L 1 L 2 L3 KM 3 KM 2 FU 2 SB 1 SB 2 KM 1 KM 2 KT KM 3 KM 2 KT KM 2 KT KM 3 FR FR KM 1 PE Y降压启动15 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 自耦变压器降压启动 在自耦变压器减压起 动的控制线路中，电动机 启动电流的限制是依靠自 耦变压器的降压作用来实 现的。启动
36、时，电动机定 子绕组得到的电压是自耦 变压器的二次电压，待电 动机转速接近额定转速时， 自耦变压器便被短接，此 时电源电压即额定电压直 接加于定子绕组，电动机 进入全电压正常工作。 U V W KM1 FU2 KM 2 M 3 FR FU 1 KM 1 TC FU3 FU4 24V FR SB1 SB2 KA FU5 KM 1 KT KA KA KM 1 KT KM1 KA KM2 380V PE16 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.4三相异步电动机的运行控制 2.4.2 多台电动机顺序控制 对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同方位进行操作与控制，这时
37、就需要组成多地点控制线路。 对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都发出命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要多条件控制电路 FU SB 1 KM SB 4 SB 3 SB 5 SB 6 KM SB 2 FU 2 SB 2 KM 1 KM 1 FR 1 FR 2 SB 1 KM 1 SB 3 SB 4 KM 2 KM 2 SB 2 KM 1 KM 1 SB 1 KM1 SB 3 SB 4 KM 2 KM 2 KM 2 b FU 2 FR 1 FR 2 (a)多地点 (b)多条件17 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.4.3电动机的正、反转控制 工作原理
38、 将接至电动机的 三相电源进线中的 任意两相对调，即 可使电动机反转。 主电路 KM1，KM2换相序。 互锁 KM1，KM2若同时 动作，将引起电源 相间短路，要加互 锁。 U V W FU 1 1 KM2 FR M 3 KM PE FU2 FR SB1 SB2 KM 2 SB KM 1 KM 1 KM 2 3 380V KM1 KM2 FR SB1 SB2 SB3 KM 2 KM1 SB2 SB3 KM 1 KM 1 KM 2 KM218 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.4.4双速异步电动机的控制 实际生产中的机械设备，往往有调速的要求。 s p f n 1 60 电动机转速：
39、 电动机转速调节的三个参数：f-调频、s-转差调速、p-变级调速 f、s调速为无级调速，p 为有级调速 变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速电动机的定子备有一套或多套绕组，改变接法就可改变电动机的磁极对数，进而改变转速。双速电动机三相绕组连接图如下： 2 13 4 6 5 5 4 2 1 3 2 5 4 1 3 6 6 5 4 2 1 3 619 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2.5 2.5 三相异步电动机的制动控制 三相异步电动机的制动控制 用于迅速停车或准确定位，实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反
40、的制动转矩。 常用制动方式： 机械制动：机械抱闸、液压或气压制动 电气制动：反接制动、能耗制动等 2.5.1机械制动 机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止转动的一种方法。 应用较多的机械制动装置是电磁制动器，它主要由电磁铁和制动器两部分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分组成。20 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 L 1 L 2 L 3 M 3 SB2 SB1 KM 线圈 杠杆 衔铁 弹簧 闸轮 闸瓦 YD KM KM1 U 21 W 21 PE QF FU 2 电磁抱闸断电制动控制21 第 第 2 2 章 章 电气控制
41、电路基础 断电制动控制方式在起重机械上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还可防止突然停电时重物自行坠落。 缺点：不经济；停止时手动调整工件困难。 1、反接制动制动原理： 切断三相电源-接通反向启动电源（产生反向启动力矩） -制动-转速为零时切断电源 制动手段： 利用接触器的主触点接入 反向电路； 利用速度继电器判定零速，切断电源；（可用时间继电器吗？） 定子 转子 动触点 n 当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。 电气制动有反接制动、能耗制动、反馈制动等，鼠笼式异步电动 机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。 2.5.2电气制动22 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基
42、础 KM 1 M 3 KM 2 R KS FU 2 SB 2 KM 1 KM 1 SB 1 KM 2 SB 1 KM 2 KM 1 n KS KM 2 FR L 1 L 2 L 3 QF 复合停止按钮SB1动合触点上并联KM2的自锁触点。停车期间，用手转动机床主轴调整工件位置时，速度继电器的转子随着转动，若不按停止按钮SB1，KM2就不会得电，电动机就不会反接于电源。 反接制动电流约为启动电流的两倍，主电路制动回路中串入限流电阻R，防止制动时对电网的冲击和电动机绕组过热。电动机容量较小且制动不是很频繁的正反转控制电路中，可以不加限流电阻。23 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 2、能耗
43、制动 制动原理： 切断三相电源-定子绕组接入直流电源（产生磁场）-惯性转动的转子切割磁力线（产生电磁转矩）-制动这种制动方法是将在运动过程中储存在转子中的机械能转变成电能，又消耗在转子的制动上，因此称为能耗制动。 TC KM 1 M 1 3 KM 2 48V FU 1 FU 2 FU 4 RP KM 2 KM 1 110V FU 3 KM 2 SB 1 SB 2 KM 1 KM 1 PE KM 2 SB 1 SB 2 KM 1 KM 1 KM 2 KM 1 KM 2 KT KT L 1 L 2 L 3 QF 能耗制动控制电路：三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，定子绕组接通直流电源，转子原来
44、储存的机械能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，转速为零时再将其切除。 主电路：变压器TC 和整流器提供制动直流电源，KM2为制动接触器。 控制电路(a)： 手动控制：停车时按下SB1按钮，制动结束时放开。 电路简单，操作不便。 控制电路(b)：根据电动机带负载制动过程时间长短设定时间继电器KT的定时值，实现制动过程的自动控制。 制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。 一般取直流电流为电动机空载电流的3 4 倍，过大会使定子过热。 可调节整流器输出端的可变电阻RP ，得到合适的制动电流。24 2.6 电液控制系统
45、 液压传动系统由于其特有的优点，如易获得较大力矩、运动传递平稳均匀、调节控制方便等，在机械制造、工程、建筑、矿山等领域具有广泛的应用。当液压传动系统与电气控制系统相结合组成电液联合控制系统时，即用电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部件完成规定动作，这样就能很方便地实现由多种工作程序组合的自动工作循环控制，广泛应用于组合机床、自动化机床、机械加工自动线、数控机床等设备上。电磁阀25 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础26 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 液压系统的组成部分 液压系统的组成部分 动力部件： 液压泵 执行部件： 液压缸 液压马达 控制部件: 压力控
46、制阀 流量控制阀 方向控制阀 辅助装置： 油箱，油管，过滤器 控制对象 -油泵电动机、电磁换向阀 M 3 液压缸 液压泵 调 速 阀 YV 1-1 YV 1-2 YV 2-1 YV 2 YV 127 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 液压动力滑台是典型的电液控制装置，它是组合机床上实现进给运动的 一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、 刮端面、倒角、铣削以及攻螺纹等加工工序。 动力滑台由液压缸驱动，该电液控制系统的分析可分为三步： （1）工作循环图分析，确定工步顺序、每步的工作内容以及各工步转换主令； （2）液压系统分析，对照液压系统原理
47、图，确定每工步中应通电的电磁阀线 圈，结合分析结果和工作循环图中给出的条件列出电磁铁动作顺序表。 （3）控制电路分析，对照电磁铁动作顺序表，逐步分析电路如何在转换主令 的控制下完成电磁阀线圈通、断电的控制。 液压动力滑台28 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 M 3 液压缸 液压泵 调 速 阀 YV 1-1 YV 1-2 YV 2-1 YV 2 YV 1 工作循环图 SQ2 SQ1 SQ3 快进 工进 快退 SB1 YV 1-1 YV 1-2 YV 2-1 转换主令 快进 + - + SB1 工进 + - - SQ2 快退 - + - SQ3 原位 - - - SQ1
48、 电磁阀动作顺序表29 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 M 1 3 KM M 2 3 FU 3 FR 1 FR 2 SB 1 SB 2 SQ 2 KM 3 KM 1 SQ 4 KM 4 SQ 1 KM 1 KM 3 KM 4 SQ 3 KM 2 KM 1 KM 2 KM 3 KM 4 U V W 380V 1 KM3 KM2 KM4 PE PE QF QF 1 2 控制电路30 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 2.7电气控制系统中的保护环节 选择和设置保护环节是所有电气控制系统不可缺少的组成部分，保护人身安全、电网、电动机、以及电气控制设
49、备等。电气控制系统中常见的保护环节有电压保护、电流保护、过载保护及弱磁保护等。31 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 电气控制电路中常用的保护电路 FU 1 KM 1 M 3 L 1 L 2 L 3 KM 2 I I U KI 1 KI 2 KV FU 2 FR KA KI 1 KI 2 KV KM 2 KM 1 FU 2 KM 1 KM 2 KA FR SA 0 SA 1 SA 2 PE QF RC32 第 第 2 2 章 章 电气控制电路基础 电气控制电路基础 常用电气保护环节 保护环节 故障原因 采用的保护元件 电压保护 短路保护 过电流保护 过载保护 弱磁保护 超速保护 电源电压突然消失、降低或升高 电源负载短路
