《现代电气控制与PLC应用-02剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代电气控制与PLC应用-02剖析（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电气控制与PLC应用课程教学,自动化教学研究室,第2章 电气控制线路,2.1电气控制线路的文字及图形符号,电气控制线路文字符号执行标准-GB5094-2005 和GB/T20930-2007。,电气控制线路图形符号执行标准-GB4278-2008 和GB/T20930-2007。,例如断路器图形符号,2.2典型电气控制线路,1.不可逆直接起、停控制线路（线路图见下页）,该控制线路的组成：线路主要由主电路和控制电路组成。 主电路由接触器实现接通与关断，控制电路由按钮和触点 组成，控制接触器线圈的得失电，从而实现主电路的控制。,合刀开关（QS）,同时辅助触头（KM）闭合,电机连续运转,按下按钮（S
2、B1）,触头（KM）打开,2.2典型电器控制线路,2-1 不可逆直接起、停控制线路图,电路保护： （1）短路保护。由熔断器FU1、 FU2分别实现主电路和控制电路的短路保护。 （2）过载保护。由FR继电器实现。 （3）欠压与过压保护。,2.2典型电器控制线路,电路保护： （1）短路保护。由熔断器FU1、 FU2分别实现主电路和控制电路的短路保护。 （2）过载保护。由FR继电器实现。 （3）欠压与过压保护。,2.点动、长动控制,3.多地控制,在两地或多地控制同一台电动机的控制方式 启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联,4.正反转控制电路,电动机反转：将电动机任意两根火线对调。 实现方法：,
3、接触器控制的电动机可逆运行控制电路,当正反向起动按钮同时按下时，接触器KM1、 KM2将同时得电，造成主回路相间短路。因此，该电路由于可靠性很差，实际中一般不采用,互锁触点,此电路必须先按下停止按钮SB1，然后才能进行反向的操作。因此，此电路只能构成正-停-反的操作顺序,将KM1、KM2正反转接触器的动断辅助触点互相串联接在对方线圈电路中，形成相互制约的关系，使KM1、KM2的线圈不能同时得电。这种相互制约的关系称为互锁控制.这种由接触器（或继电器）动断辅助触点构成的互锁称为电气互锁。,上述电路的基础上将正转起动按钮SB2和反转起动按钮SB3的常闭触点串接在对方电路中，构成互相制约的关系，称为
4、机械互锁。这种电路具有电气、机械双重互锁，既可实现正转-停止-反转-停止的控制，又可实现正转-反转-停止的控制这种线路，习惯上称为“正反停”控制线路。,接触器联锁正反转控制电路,5、 行程控制,行程控制电路（1）,（反向运行同样分析）,工作台往复运动自动控制电路,动画演示,控制要求： 1. M1 起动后，M2才能起动 2. M2 可单独停,6、顺序控制,顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。,控制电路,顺序控制,两台电动机顺序起动控制电路,顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,不可以！ 继电器、 接触
5、器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。,顺序启动逆序停止控制,电气原理图：,特点:,主电路,控制电路,顺序控制电路(3)：M1起动后，M2才能起动; M2停止，M1才能停止。,2.2.2 鼠笼型电动机降压起动控制电路,星形三角形换接,自耦变压器,延边三角形起动,定子串电阻(或电抗),常用的降压起动控制电路,三相鼠笼型异步电动机能否直接起动主要 取决于电源变压器的容量和电动机的容量。,当鼠笼型电动机不满足直接起动条件时应采用降压起动控制。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，减少对线路电压的影响，起动后再将电压恢复到额定电压。,1、 定子串电阻降压起动控制,1）控制要求：电动机M
6、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。 3）线路图 （1）主电路 （2）控制电路,定子串电阻降压起动控制线路,4）工作原理 5）电路改进 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。,1. 定子串电阻减压起动控制电路,图2- 15 定子串电阻减压起动控制电路,
7、1. 定子串电阻减压起动控制电路,控制电路之1,控制电路之2,2. 改接线降压起动控制电路,常见的改接线降压起动控制电路有 星形-三角形降压起动、 沿边三角形-三角形降压起动、 星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路等。 改接线降压起动控制电路一般只能用于正常工作为三角形接线的电动机。一般功率在4千瓦以上的电动机均为三角形接线，由于这种降压起动方式只需改变电动机绕组的接线，无需专门的降压设备。,图2-18 电动机三相绕组接线形式,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）
8、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。,电动机的Y-起动,采用星三角起动时，起动电流是按三角形接法直接起动时的1/3。,起动电流降低了，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。,星形-三角形降压起动控制电路,电机星-三角启动实物接线图,星形-三角形降压起动控制的主电路,图2-19 星形-三角形降压起动控制主电路,延边三角形降压起动控制电路1, 主电路分析 KM1、KM3使接点1、2、3接三相电源，67 、 48、 5 9
9、对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。 KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，构成连接，用于全压运行。 控制电路与Y-起动控制电路相同，不再分析。,延边三角形降压起动2, 原理：绕组连接6-8、4-9、5-7构成延边三角形接法，绕组连接1-5、2-6、3-4为接法。,图2-20 延边三角形-三角形降压起动控制主电路,图2-21 星形-三角形降压起动和沿边三角形-三角形降压起动的几种控制电路,星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路,图2- 22 星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路,4、 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
10、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。为满足不同负载要求，自耦变压器的二次绕组一般有三个抽头分别为电源电压的40%、60%、80%(55%、64%、73%)。,2）实现方法： （1） 接触器KM1控制电动机降压起动。接触器KM2控制电动机进入全电压正常运行。 （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断电，KM2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,4）工作原理,XJ01型
11、补偿器降压启动控制线路,1428KW电动机,2. 自耦变压器降压起动控制电路,图2-16 自耦变压器降压起动控制电路,图2-17 自耦变压器降压起动控制电路之二,三相鼠笼式异步电动机降压起动方法的比较,2.3.3 异步电动机的制动控制电路,交流异步电动机的制动方法有机械制动和电气制动两种。 机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。常用的机械制动装置有电磁抱闸制动、电液闸制动、带式制动和盘式制动等。 电气制动是在电动机上产生一个与原转子转动方向相反的制动转距，迫使电动机迅速停转。电气制动方法有反接制动、能耗制动、阻容制动、发电制动等。 1、机械制动 机械制动的特点： 停车准确，不受中途断电或电气
12、故障的影响而造成事故。机械制动的制动力矩在一定范围内可以克服任何外加力矩，例如当提升重物时，由于抱闸的作用力，可以使重物停留在需要的高度，这是电气制动所不能达到的。 但是制动时间越短，冲击振动越大。机械制动需要在电动机的轴伸端安装机械制动装置，这柯对某些空间位置比较紧凑的生产机械来说就有些困难的。机械制动一般应用在起重卷扬等设备上。,机械制动,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
13、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。,电磁抱闸制动控制电路,图2- 26 电磁抱闸制动控制电路,2、反接制动,反接制动是在电动机停止时向定子绕组中通入反向序的电压，给转子一个反向转矩，使电动机产生一个向反方向旋转的力，使电动机转速迅速下降到零，当转速下降至接近零时及时将电源切除，以防电动机反向起动。,（1）单向反接制动控制电路,图2- 27 单向反接制动控制电路,（1）单向反接制动控制电路,（2） 可逆反接制动控制电路,图2-
14、 28 电动机可逆反接制动控制电路,缺点 主电路没有限流电阻，反接制动电流大，一般用于小功率电动机的控制。,具有反接制动电阻的正反向反接制动控制电路,图2- 29 具有反接制动电阻的正反向反接制动控制电路,可逆运行反接制动控制(具有限流电阻),3、能耗制动控制电路,能耗制动 是在电动机脱离三相交流电源之后在定子绕组上加一个直流电压，即通入的直流电流在定子绕组中产生一个静止磁场，由于转子的惯性而旋转切割磁力线，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。 根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制，也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。,(1)单向能耗制动控制电路,图2-
15、30 单向能耗制动控制电路,图2-30 单向能耗制动控制电路,（2）可逆能耗制动控制电路,图2- 31 可逆能耗制动控制电路,2.2.4 绕线型异步电动机起动控制电路,三相绕线型异步电动机的转子回路可以通过滑环外串接可变电阻来减小起动电流，以达到提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。在一般要求起动转矩较高的场合下 。 调节转子回路电阻的方法很多，有分段调节和连续调节两种。分段调节有时间原则调节，电流原则调节，速度原则调节以及综合原则调节等。连续调节有频敏变阻器、变阻器、水电阻器调节等多种方式。,1. 时间原则转子回路串接电阻起动控制电路,转子绕组串接三相起动电阻，一般接成星形。 在起动前，起动
16、电阻全部接入电路，起动过程中电阻被逐段地短接。 短接的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。 不平衡短接是每相的起动电阻轮流被短接， 平衡短接是三相的起动电阻同时被短接。 串接在绕线转子异步电动机转子回路中的起动电阻，无论采用不平衡或平衡短接法，其作用基本相同。 对于凸轮控制器，各对触头闭合顺序一般按不平衡短接法设计，这样使得控制电路简单，采用不平衡短接法。 凡是起动电阻用接触器来短接时，全部采用平衡短接法。,时间原则转子回路串接电阻起动控制电路,图2- 23 时间原则转子回路串接电阻起动控制电路,2、电流原则转子回路串接电阻起动控制电路,图2- 24 电流原则转子回路串接电阻起动控制电路,3、转子回路串频敏变阻器起动控制电路,图2- 25 转子回路串频敏变阻器起动控制电路,2.3 电气控制系统设计的一般原则、 基本内容和设计程序,一、电气控制系统设计的一般原则 1最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电气控制系统设计的依据主要
