电气控制与PLC实训教程 教学课件 ppt 作者 阮友德 1_ 第二章(G)

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1、第2章 基本的电气控制系统 电气工程图及绘制电气工程图及绘制 2.12.1 电动机直接起动控制线路电动机直接起动控制线路 2.32.3 电动机降压起动控制线路电动机降压起动控制线路 2.42.4 电气控制线路的分析方法电气控制线路的分析方法 2.22.2 异步电动机的制动控制线路异步电动机的制动控制线路 2.52.5 异步电动机的调速控制线路异步电动机的调速控制线路 2.62.6 直流电动机的控制线路直流电动机的控制线路 2.72.7 典型机械控制线路典型机械控制线路 2.82.8 2.1 电气工程图及绘制 ?常用的电气工程图有3种：电路图（电 气系统图、原理图）、接线图和元件布置 图。 ?

2、1图形符号和文字符号 ?1)图形符号 ?由符号要素、限定符号、一般符号以 及常用的非电操作控制的动作符号（如机 械控制符号等）根据不同的具体器件情况 组合构成。 ?2)文字符号 ?基本文字符号、单字母符号和双字母 符号表示电气设备、装置和元器件的大 类。 ?3)辅助文字符号 ?辅助文字符号用来进一步表示电气设 备、装置和元器件功能、状态和特征。 ?2电路图 ?电路图用于表达电路、设备、电气控 制系统组成部分和连接关系。 ?1)电路绘制 ?电路的绘制一般包括主电路的绘制和 控制电路的绘制。主电路是设备的驱动电 路，在控制电路的控制下，根据控制要求 由电源向用电设备供电。 ?控制电路由接触器和继电

3、器线圈、各 种电器的动合、动断触点组合构成控制逻 辑，实现所需要的控制功能。主电路、控 制电路和其他的辅助电路、保护电路一起 构成电控系统。 ?2)元器件绘制 ?电路图中所有电器元件一般不画出实 际的外形图，而采用国家标准规定的图形 符号和文字符号表示，同一电器的各个部 件可根据需要画在不同的地方，但必须用 相同的文字符号标注。 ?3)图区和触点位置索引 ?电路图常采用在图的下方沿横坐标方 向划分的方式，并用数字标明图区。同时 在图的上方沿横坐标方向划区，分别标明 该区电路的功能。 ?4)电路图中技术数据的标注 ?电路图中元器件的数据和型号（如热 继电器动作电流和整定值的标注、导线截 面积等）

4、可用小号字体标注在电器代号的 下面。 ?3 电器元件布置图 ?电器元件布置图主要是表明机械设备 上所有电气设备和电器元件的实际位置， 是电气控制设备制造、安装和维修必不可 少的技术文件。 ?4 接线图 ?接线图主要用于安装接线、线路检 查、线路维修和故障处理。它表示了设备 电控系统各单元和各元器件间的接线关 系，并标注出所需数据，如接线端子号、 连接导线参数等。实际应用中通常与电路 图和位置图一起使用。 2.2 电气控制线路的分析方法 ?分析的一般原则是：化整为零、顺藤 摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和 全面检查。常用的分析电气线路图的方法 有两种：查线读图法和逻辑代数法。 ?1查线读图法

5、 ?查线读图法（又称为直接读图法或跟 踪追击法）是按照电气控制线路图，根据 生产过程的工作步骤依次读图，一般按照 以下步骤进行。 ?1)了解生产工艺与执行电器的关系 ?2)分析主电路 ?3)分析控制电路 ?4)分析辅助电路 ?5)分析联锁和保护环节 ?6)总体检查 ?2 逻辑代数法 ?逻辑代数法（又称为间接读图法）是 通过对电路的逻辑表达式的运算来分析电 路的，其关键是正确写出电路的逻辑表达 式。 ?1)电器元件的逻辑表示 ?2)电路状态的逻辑表示 ?逻辑代数法读图的优点是各电气元 器件之间的联系和制约关系在逻辑表达 式中一目了然，通过对逻辑函数的运 算，一般不会遗漏或看错电路的控制功 能，而

6、且为电气线路的计算机辅助分析 提供方便。逻辑代数法读图的主要缺点 是对于复杂的线路，其逻辑表达式很烦 锁。 2.3 电动机直接起动控制线路 ?电动机通电后由静止状态逐渐加速到 稳定运行状态的过程称为电动机的起动， 三相笼型异步电动机的起动有降压和全压 起动两种方式。 ?1 点动及单向连续运转控制 ?点动控制线路是用按钮开关、接触器 来控制电动机运转的最简单的控制线路。 ?所谓点动控制是指按下按钮时，电动 机就得电运转；松开按钮时，电动机就失 电停转。 M 3 FR KM KM FR FU1 FU2 UVW QF SB KM KM FU1 FU2 UVW QF SB1 N SB KM ?这种控制

7、方法常用于如电动葫芦的起重 电机控制和机床上的手动调校控制。 ?1)主电路元器件 ?2)控制回路元器件 ?3)工作原理 2正反转控制 M 3 FR KM2KM1 KM1 KM1 KM1 KM2 KM2 KM2 SB SB1 FR FU1 FU2 U V W QF ?3 顺序控制 ?手动顺序控制线路如图 4 行程控制 M 3 FR KM2KM1 KM1 KM1 KM1 KM2 KM2 KM2SQ2 SQ1 SQ4 SQ3 SB SB1 SB2 FR EL FU1 FU2 U V W QF N 2.4 电动机降压起动控制线路 ?降压起动的方法有定子电路串电阻 （或电抗）、星形-三角形、自耦变压器和

8、 使用软起动器等。常用的方法是星形-三角 形降压起动和使用软起动器。 ?1 Y/D降压起动 ?星形-三角形（Y/D）降压起动是笼型 三相异步电动机降压起动方法之一。Y/D起 动控制分为手动和自动两种。 M 3 KMY KM FU2 FR FU1 SB1 SB QF KM KM EL KMKM KM FR U1 V1 W1 W2 U2 V2 UV W KMY KT KT KMY KMY ?2定子串接电阻降压起动 ?电动机起动时在三相定子绕组中串接 电阻，使定子绕组上电压降低，起动结束 后再将电阻短接，使电动机在额定电压下 运行，这种起动方式不受电动机接线方式 的限制。 ?3定子串接自耦变压器降压

9、起动 ?自耦变压器降压起动的控制线路，电 动机起动电流的限制是靠自耦变压器的降 压作用来实现的。其线路的工作过程如 下。 ?4转子绕组串接电阻起动 ?转子回路串接起动电阻，一般接成星 形且分成若干段，起动时电阻全部接入， 起动过程中逐段切除起动电阻。切除电阻 的方法有三相平衡切除法及三相不平衡切 除法，常用的接触器控制切除起动电阻多 为三相平衡切除法，即每次每相切除的起 动电阻相同。其工作过程如下。 ?5转子绕组串接频敏变阻器起动 ?绕线转子异步电动机除转子串接电阻 起动的控制方式外，还可转子串接频敏变 阻器起动，其线路的工作过程如下： ?该电路KM1线圈通电需在KT KM2触点 工作正常条件

10、下进行，若发生KT KM2触点 粘连、KT线圈故障时，KM1线圈无法得 电，从而避免了电动机直接起动和转子长 期串接频敏变阻器的不正常现象发生。 2.5异步电动机的制动控制线 路 ?制动可分为机械制动和电气制动，机 械制动一般为电磁铁操纵抱闸制动，电气 制动是电动机产生一个和转子转速方向相 反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下 降。三相交流异步电动机常用的制动方法 有能耗制动、反接制动和发电反馈制动。 ?1反接制动 ?异步电动机反接制动有两种，一种是 在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反 转反接制动，这种方法不能准确停车。另 一种是改变三相异步电动机定子绕组中三 相电源的相序，实现反接制动。 S

11、B1 SB2 FR KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 KS KM2 FU QF R KM1KM2 FR n KS UVW M1 3 n ?2能耗制动 ?能耗制动是在定子绕组断开三相交 流电源的同时，在三相绕组中通入直流 电，产生制动转矩。10kW以下小容量电 动机，且对制动要求不高的场合，常采 用半波整流能耗制动，其线路图及线路 分析参见实训3。对于10kW以上容量较 大的电动机，多采用有变压器全波整流 能耗制动的控制线路。 M 3 FR KM2KM1 KM1 KM1 KM2 KM2 KM2 SB SB1 FR FU1 FU2 U V W QF N KT 2.6 异步电动机的调速控制线

12、路 ?由电动机原理可知改变极对数可改变 电动机的转速（见公式：n=(1S) 60f/P），多速电动机就是通过改变电动机 定子绕组的接线方式而得到不同的极对 数，从而达到不同速度的目的。双速、三 速电动机是变极调速中最常用的两种形 式。 ?1双速电动机的控制 ?双速电动机的定子绕组的连接方式常 用的有两种：一种是绕组从单星形改成双 星形，如图2-13（b）所示的连接方式转换 成如图2-13（c）所示的连接方式； ?另一种是从三角形改成双星形，如下 图（a）所示的连接方式转换成如下图 （c）所示的连接方式，这两种接法都能使 电动机产生的磁极对数减少一半即电机的 转速提高一倍。 双速电动机的定子绕组

13、的接线图双速电动机的定子绕组的接线图双速电动机的定子绕组的接线图双速电动机的定子绕组的接线图 ?如下图是双速电动机三角形变双星形 的控制原理图，当按下起动按钮，主电路 接触器KM1的主触头闭合，电动机三角形 连接，电动机以低速运转；同时KA的常开 触头闭合使时间继电器线圈带电，经过一 段时间（时间继电器的整定时间），KM1 的主触头释放，KM2、KM3的主触头闭 合，电动机的定子绕组由三角形变双星 形，电动机以高速运转。 双速电动机的控制原理图双速电动机的控制原理图双速电动机的控制原理图双速电动机的控制原理图 ?2 三速电动机的控制 ?三速电动机为一多速电动机，其调速 为改变磁极对数的调速过程

14、。三速电动机 控制线路工作过程如下： 三速电动机的控制原理三速电动机的控制原理三速电动机的控制原理三速电动机的控制原理 2.7 直流电动机的控制线路 ?如图所示的直流电动机正反转调速 及制动控制线路，具体的控制过程如 下。 ?直流电动机正反转、调速及制动控 制主要由三部分组成： ?第一部分是直流电源部分，如图（a） 示， ?第二部分是主电路部分，如图（b）所 示， 直流电动机正反转调速及制动控制线路直流电动机正反转调速及制动控制线路直流电动机正反转调速及制动控制线路直流电动机正反转调速及制动控制线路 2.8 典型机械控制线路 ?1阅读设备说明书 ?2电气控制线路的分析方法 ?分析电气控制系统应

15、掌握的正确方法 如下。 ?1）结合典型线路分析电路 ?2）结合基础理论分析电路 ?3）分析控制电路的步骤 ?第一，看电路图中的说明和备注，有 助于了解该电路的具体作用。第二，分清 电气控制线路中的主电路、控制电路、辅 助电路、交流电路和直流电路。第三，从 主电路入手，根据每台电动机和执行器件 的控制要求去分析控制功能。第四，将电 气原理图、接线图和布置安装图结合起 来，进一步研究电路的整体控制功能。 ?3 车床电气控制线路 ?车床在机械加工中广泛使用，根据其 结构和用途不同，分成普通车床、立式车 床、六角车床、仿形车床等。车床主要用 于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥 面、成形回转面等）和回

16、转体的端面。下 面以CA6140普通车床为例进行车床电气控 制线路的分析，其结构示意图如图2-17所 示。 1 1 1 1带轮；带轮；带轮；带轮；2 2 2 2进给箱；进给箱；进给箱；进给箱；3 3 3 3挂轮架；挂轮架；挂轮架；挂轮架；4 4 4 4带轮；带轮；带轮；带轮；5 5 5 5主轴管；主轴管；主轴管；主轴管；6 6 6 6床身；床身；床身；床身；7 7 7 7刀架；刀架；刀架；刀架； 8 8 8 8溜板；溜板；溜板；溜板；9 9 9 9尾座；尾座；尾座；尾座； 10101010丝杠；丝杠；丝杠；丝杠；11111111光杠；光杠；光杠；光杠；12121212床腿床腿床腿床腿 图图图图2 2 2 2- - - -17 17 17 17 普通车床结构示意图普通车床结构示意图普通车床结构示意图普通车床结构示意图 ?1）车床的主要结构及控制要求 ?普通车床主要由床身、主轴箱、进给 箱、溜板箱、刀架、光杠、丝杠和尾座等 部