电气控制系统的基本环节优秀课件

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1、1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.1 异步电动机起动控制电路异步电动机起动控制电路三三相相异异步步电电动动机机结结构构简简单单、运运行行可可靠靠、维维修修方方便便。与与同同容容量量的的直直流流电电机机比比较较，具具有有体体积积小小、重重量量轻、转动惯性小的特点。因此得到广泛应用。轻、转动惯性小的特点。因此得到广泛应用。异异步步电电动动机机有有直直接接起起动动和和降降压压起起动动两两种种方方式式。在在供供电电变变压压器器容容量量足足够够大大时时，异异步步电电机机可可直直接接起起动动，否则应采用降压起动方式

2、。否则应采用降压起动方式。1.4 电气控制系统的基本环节 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.1.1 直接起动控制电路直接起动控制电路（1）开关直接起动开关直接起动 起动起动 电源接通电源接通QS置置“开开” 电电动动机机得得电电起起动动停停止止 QS置置“关关” 电电动动机机失电自由停止失电自由停止问问题题 无无过过载载保保护护；电电机机起起动动后后，突突然然停停电电，来来电后会自然起动，可能会造成危险。电后会自然起动，可能会造成危险。对对小小型型台台钻钻、冷冷却却泵泵、砂砂轮轮机机等等，可可用用开开关

3、关直直接起动。接起动。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术如如图图1-56所所示示。对对中中小小型型普普通通车车床床的的主主电电动动机机采用接触器直接起动。采用接触器直接起动。（2）接触器直接起动）接触器直接起动起动起动：合：合QS按按SB2KM线圈得电线圈得电主触头主触头KM （3）闭合）闭合 电机起动电机起动 辅助常开触辅助常开触头头KM（6）闭合闭合自锁（保）自锁（保）1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术SB2+ +KM通通

4、常常称称KM为为自自锁锁触触头头。其其作作用用是是当当松松开开SB2后后 ，吸引线圈，吸引线圈KM通过其辅助常开触头可以继通过其辅助常开触头可以继FR过载保护。过载保护。续续保保持持通通电电，此此控控制制电电路路称为自（保）锁电路。称为自（保）锁电路。 SB2+ +KM零零 （ 欠欠 ）压保护。压保护。FU短路保护。短路保护。停止停止：按：按SB1KM 电机停电机停1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（3）逻辑分析法逻辑分析法为为了了便便于于用用逻逻辑辑代代数数描描述述电电路路，对对电电器器元元件件状状态的逻辑表

5、示做如下规定：态的逻辑表示做如下规定： 用用KA、KM、SQ、SB分分别别表表示示继继电电器器、接接触触器器、行程开关行程开关 、按钮的常开、按钮的常开 （动合）触头；用（动合）触头；用 、 、 、 表示其相应的常闭（动断）触头。表示其相应的常闭（动断）触头。电电路路中中开开关关元元件件的的受受激激状状态态（如如继继电电器器线线圈圈得得电电，行行程程开开关关受受压压）为为“1” 状状态态；触触头头闭闭合合状状态态为为“1”状态，断开状态为状态，断开状态为“0”状态。状态。例图例图1-56的控制电路，写出其逻辑表达式：的控制电路，写出其逻辑表达式： 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本

6、环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术由由表表达达式式可可知知：只只有有在在FR、SB1都都闭闭合合（未未受受激激），并并且且SB2和和KM有有任任一一个个闭闭合合（动动作作）时，时，KM 才得电。才得电。（4）多地点控制多地点控制在在较较大大的的设设备备上上，为为方方便便操操作作，常常要要求求能能在在设设备备的的多多个个地地点点进进行行控控制制。如如图图1-58所所示示为为三三地地点点控控制制。图中图中SB1为急停按钮，用于紧急情况下停车操作。为急停按钮，用于紧急情况下停车操作。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH

7、现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.1.2 降压起动控制电路降压起动控制电路 降降压压起起动动，就就是是起起动动时时降降低低加加在在电电机机定定子子绕绕组组上上的的电电压压，来来限限制制起起动动电电流流，当当电电机机起起动动到到接接近近额额定定转转速速时时，再再将将电电压压恢恢复复到到额额定定值值。对对容容量量较较大大的的异异步步电电动动机机，一一般般都都采采用用降降压压起起动动方方式式。生生产产设设备备中中最最常常见见用用星星- -三三角角形形降降压起动和定子串电阻降压起动。压起动和定子串电阻降压起动。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH

8、现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（1）星）星-三角（三角（Y-）降压起动控制电路降压起动控制电路这这种种起起动动方方法法仅仅适适用用于于电电机机正正常常运运行行时时绕绕组组为为形形联联接接的的异异步步电电动动机机，起起动动时时接接成成Y形形，起起动动完完毕毕时时再自动换接成再自动换接成形运行。形运行。KM1 KM3 Y起动起动 延时延时KM2运行运行1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（7）起动：起动：QS起动准备起动准备SB2KM1 （10）KM1 （3）KM3KTKM3 （3）MY起动起动延时延时KM

9、3（8）KT（9） KM2 M运行运行KM2 （4）（9） KT （自锁）（自锁）（6）KM2、KM3两两个个常常闭闭触触头头分分别别串串入入对对方方线线圈圈电电路路中中，使使KM2、KM3线线圈圈不不能同时得电能同时得电互锁。互锁。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术星星-三三角角降降压压起起动动的的优优点点在在于于星星形形起起动动电电流流是是原原来来三三角角形形接接法法的的1/3，电电路路简简单单，价价格格便便宜宜。缺缺点点是是起起动动转转矩矩也也相相应应下下降降为为原原来来三三角角形形接接法法的的1/3，转

10、转矩矩特特性性差差，适用于空载或轻载状态下起动。适用于空载或轻载状态下起动。（2）定子串电阻降压起动控制定子串电阻降压起动控制 起起动动时时在在定定子子电电路路中中串串电电阻阻，使使绕绕组组电电压压降降低低，起起动动结结束束后后再再将将电电阻阻短短接接，电电动动机机在在额额定定电电压压下下正正常常运运行行。这这种种起起动动方方式式不不受受电电动动机机接接线线形形式式的的限限制制，设设备备简简单单，因而在中小型生产机械中应用较广。因而在中小型生产机械中应用较广。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术SB2KM1KM1

11、 （3）KTM串串R起动起动延时延时 KT（6）KM2 M全压运行全压运行KM2 （3） （6）图图1-60（a） 起动过程起动过程电电机机在在正正常常运运行行 期期 间间 ， KM1、KT一一直直处处于于有有电电状状态态，这这是是不不必必要要的的 ， 可可 改改 为为 图图 1-60（b）形式。形式。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术上上述述降降压压起起动动控控制制电电路路，都都采采用用了了时时间间继继电电器器延延时时动动作作到到全全压压运运行行的的自自动动切切换换，这这种种控控制制方方式式称称为为“按时间

12、原则按时间原则” ” 的自动控制的自动控制 。（3）软起动器）软起动器（Softstarter） 传传统统的的降降压压起起动动控控制制方方式式，都都存存在在切切换换瞬瞬间间会会出出现现很很高高的的电电流流尖尖峰峰，产产生生破破坏坏性性的的动动态态转转矩矩，引引起起的的机机械械振振动动对对电电动动机机转转子子、轴轴连连接接器器、中中间间齿齿轮轮以以及及负负载载都都是是非非常常有有害害的的；起起动动设设备备体体积积庞庞大大，成成本本高高，而而且且还还存存在在与与负负载载匹匹配配的的电电动动机机转转矩矩很很难难控控制等缺点。因此出现了软起动控制器。制等缺点。因此出现了软起动控制器。 1.4 1.4

13、电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 图图1-61所所示示为为软软起起动动器器（Softstarter）原原理理框框图图。软软起起动动设设备备的的功功率率部部分分由由3对对正正反反并并联联的的晶晶闸闸管管组组成成，它它由由控控制制电电路路调调节节加加到到晶晶闸闸管管上上的的触触发发脉脉冲冲的的导导通通角角，来来控控制制加加到到电电动动机机上上的的电电压压，使使加加到到电电动动机机上上的的电电压压按某一规律慢慢达到按某一规律慢慢达到全电压。通过适当地设置控制全电压。通过适当地设置控制参数，可以使电动机的转矩和参数，可以使电动机的转

14、矩和电流与负载要求得到较好的匹电流与负载要求得到较好的匹配。软起动器还有软制动、节配。软起动器还有软制动、节电和各种保护功能。电和各种保护功能。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术使使用用软软起起动动器器可可解解决决水水泵泵电电机机起起动动与与停停止止时时管管道道 内内 的的 水水 压压 波波 动动 问问 题题 ， 其其 起起 动动 电电 流流 可可 降降 至至 约约（3.54）IN，可可解解决决起起动动时时风风机机传传动动皮皮带带打打滑滑及及轴轴承承应应力力过过大大的的问问题题；可可减减少少压压缩缩机机、离离

15、心心机机、搅搅动动机机等等设设备备在在起起动动时时对对齿齿轮轮箱箱及及传传动动皮皮带带的的应应力力，可可解解决决输输送送带带起起动动或或停停止止过过程程中中由由于于颠颠簸簸而而造造成成的的产产品品倒倒跌跌及及损损坏坏的的问问题题，可可减减少少起起动动时时皮皮带带打打滑滑引引起起的皮带磨损及对齿轮箱的应力。的皮带磨损及对齿轮箱的应力。国国产产的的软软起起动动器器有有JRl系系列列交交流流电电动动机机软软起起动动控控制制器器， QWJ2系系列列节节电电型型无无触触头头起起动动器器等等。国国外外生生产的有产的有ABB公司的公司的PS系列软起动器等。系列软起动器等。 1.4 1.4 电气电气电气电气控

16、制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术软软起起动动器器起起动动时时电电压压沿沿斜斜坡坡上上升升，升升至至全全压压的的时时间间可可设设定定在在0.560s。软软起起动动器器亦亦有有软软停停止止功功能能，其其可可调调节节的的斜斜坡坡时时间间在在0.5240s。不不同同起起动动方方法法下下的的起起动转矩和起动的电机电压分别如图动转矩和起动的电机电压分别如图1-62，1-63所示。所示。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术用一接触器与软起用一接触器与软起动器并联，其目的动器并

17、联，其目的是出于安全考虑。是出于安全考虑。正正常常工工作作时时按按下下起起动动按按钮钮，继继电电器器KA7接接通，软起动器工作。通，软起动器工作。在在软软起起动动器器出出现现故故障障时时，继继电电器器K11，接接通通，驱驱动动接接触触器器KM2接接通通，短短接接软软起起动动器器，将将电电路路切切换换过过来来，以保证系统的不中断工作。以保证系统的不中断工作。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.2 异步电动机正反转控制电路异步电动机正反转控制电路 生生产产机机械械工工作作部部件件常常需需要要作作两两个个相相反

18、反方方向向的的运运动动，大大都都靠靠电电动动机机正正反反转转来来实实现现。实实现现电电动动机机正正反反转转的的原原理理很很简简单单，只只要要将将电电动动机机的的三三相相电电源源中中的的任任意两相对调（改变相序）就可使电动机反向运转。意两相对调（改变相序）就可使电动机反向运转。图图 1-65为为 正正反反转转按按钮钮控控制制的的典典型电路。型电路。在在主主电电路路中中，KM1、 KM2触触 头头接接法法不不同同，可可改改变变电源的相序。电源的相序。1.4.2.1 电动机正反转的按钮控制电动机正反转的按钮控制1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动

19、控制技术现代电气自动控制技术图（图（a）的工作原理的工作原理SB2 KM1KM1 （3） M正转正转 （7） 与与KM2互锁互锁反转反转：先停后起：先停后起KM1 SB3 KM2 （4） 切断正转电路切断正转电路KM2M反转反转 （8）1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 在在生生产产实实践践中中，为为了了减减少少辅辅助助工工时时，要要求求直直接接实实现现正正反反转转控控制制。可可采采用用（b）图图形形式式， 用用复复合合按按钮钮代代替替单单触触头头按按钮钮，并并将将复复合合按按钮钮的的常常闭闭触触头头分分别别串

20、串接对方接触器控制接对方接触器控制电路中（互锁）。即电路中（互锁）。即不使用停止按钮过渡不使用停止按钮过渡而直接控制正反转。而直接控制正反转。但仅用于小容量电机，但仅用于小容量电机，且拖动的机械装置转且拖动的机械装置转动惯量又较小的场合。动惯量又较小的场合。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.2.2 电动机正反转行程控制电动机正反转行程控制在在生生产产实实践践中中，有有些些生生产产机机械械的的工工作作台台需需要要自自动动往往返返运运动动，它它是是利利用用行行程程开开关关实实现现电电动动机机自自动动正正反

21、反转转的的，通常叫做通常叫做“行程控制行程控制” 原则。原则。图图1-66为为行行程程开开关关控控制制的的正正反反转转电电路路。它它与与按按钮钮控控制制正正反反转转电电路路相相似似。只只是是增增加加了了行行程程开开关关的的复复合合触触头头SQl、SQ2。这这种种电电路路适适用用于于铣铣床床、龙龙门门刨刨床床、组组合合机机床床工作台的正反行程控制。工作台的正反行程控制。 在在控控制制电电路路中中，行行程程开开关关SQ3、SQ4用用作作极极限限位位置置保保护护；以以防防止止SQl、SQ2可可能能失效而引起的事故。失效而引起的事故。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环

22、节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 1.4.3 异步电动机制动控制电路异步电动机制动控制电路 异异步步电电动动机机从从切切除除电电源源到到停停转转要要有有一一个个过过程程，需需要要一一段段时时间间。许许多多生生产产机机械械要要求求停停车车时时精精确确定定位位或或尽尽可能减少辅助时间，必须采取制动措施。可能减少辅助时间，必须采取制动措施。制制动动停停车车的的方方式式有有机机械械制制动动和和电电气气制制动动两两大大类类，机械制动是采用机械施闸来实现制动；机械制动是采用机械施闸来实现制动；电电气气制制动动是是使使电电动动机机产产生生一一个个与与转转子子原原来来转转动动方方向向相相反

23、反的的力力矩矩来来实实现现制制动动，常常用用的的电电气气制制动动方方式式有有能能耗制动和反接制动。耗制动和反接制动。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.3.1 能耗制动控制电路能耗制动控制电路能能耗耗制制动动是是指指在在异异步步电电动动机机刚刚切切除除三三相相电电源源之之后后，在定子绕组中接入直流电源。在定子绕组中接入直流电源。由由于于转转子子切切割割固固定定磁磁场场产产生生制制动动力力矩矩，使使电电机机的的动动能能转转变变为为电电能能并并消消耗耗在在转转子子的的制制动动上上，故故称称能能耗耗制制动。当

24、转于转速为零时，切除直流电源。动。当转于转速为零时，切除直流电源。图图1-67（a）、（b）分分别别是是用用复复合合按按钮钮手手动动控控制制和用时间继电器自动控制的能耗制动电路。和用时间继电器自动控制的能耗制动电路。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术图（图（b）制动过程：工作时制动过程：工作时KM1,KM2 ,KT 。SB1KM1KM1 （3） KM2KTKM2（4） 切断交流电源切断交流电源延时延时KM2（8） KM2（4） （9） 接通直流电源接通直流电源 切断直流电源切断直流电源能能耗耗制制动动比比较较

25、缓缓和和、平平稳稳、准准确确、功功耗耗小小，适适用用于于要要求求制制动动平平稳稳和和起起制制动动频频繁繁的的场场合合，但但需需整整流流设设备。备。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.3.2 反接制动控制电路反接制动控制电路工作时工作时KM1，KR ， KM2 。KR与与电电机机转转子子同同轴轴连连接接，当当转转速速达达到到120r/min以以上上时时，其其常常开开触触头头闭闭合合，当当制制动动到到电电动动机机转转速速小小于于100r/min时时，触触头断开，恢复原位。头断开，恢复原位。SB1KM1 KM

26、1 （3） KM2KM2（4）KRKM2（4） （9） M反接制动反接制动 n0 切断正转电源切断正转电源1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术反反接接制制动动时时，转转子子与与旋旋转转磁磁场场的的相相对对转转速速接接近近转转子子转转速速的的两两倍倍，因因此此，制制动动力力大大，对对设设备备冲冲击击大大，若若速速度度继继电电器器动动作作不不可可靠靠时时，可可能能引引起起的的反反向向再再起起动动，因因此此，反反接接制制动动方方法法主主要要用用于于不不频频繁繁起起动动、制制动动并并对对停停车车位位置置无无准准确确要要求

27、求而而且且传传动动机机构构能能承承受受较较大大冲冲击击的的设设备备中中，如如铣铣床床、镗镗床床、中中型型车车床床等等机机床床。为为减减小小制制动动电电流流，在在电电动动机机主主电电路路中中串串接接限限流流电电阻阻R，可防止制动时电动机绕组过热。可防止制动时电动机绕组过热。反反接接制制动动过过程程的的结结束束由由电电动动机机转转速速来来控控制制, ,这这种种由由速速度度达达到到一一定定值值而而发发出出转转换换信信号号的的控控制制方方式式称称为为“按速度原则按速度原则” 的自动控制。的自动控制。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代

28、电气自动控制技术1.4.4 双速异步电动机的高低速控制双速异步电动机的高低速控制 多多速速电电动动机机在在机机床床中中如如车车床床、铣铣床床、镗镗床床等等都都有有较较多多应应用用。常常用用来来改改善善机机床床的的调调速速性性能能和和简简化化机机械变速装置。根据电动机转速公式械变速装置。根据电动机转速公式 （1-8 ） 式中，式中，s为转差率；为转差率；f为电源频率；为电源频率；p为定子磁极对数。为定子磁极对数。 双双速速电电机机是是最最简简单单的的多多速速电电机机，常常见见的的接接线线方方式有式有/YY和和Y/YY两种。两种。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环

29、节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.4.1 YY接法接法1，2，3接接电电源源，4，5，6端端子子悬悬空空时时，每每相相绕绕组组由由两两个个线线圈圈串串联联组组成成，电电机机呈呈4极极（p2）旋旋转转磁磁场，同步转速为场，同步转速为1500 r/min。YY 4，5，6接接电电源源，1，2，3短短接接时时，每每相相绕绕组组有有两两个个线线圈圈并并联联组组成成，产产生生2极极（p1）旋旋转转磁磁场，同步转速为场，同步转速为3000rmin。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术由由上上可可知知

30、，若若将将定定子子绕绕组组接接成成形形得得到到低低速速，接接成成YY形形者者得得到到高高速速。两两种种接接法法的的功功率率近近似似相相等等，属属恒恒功功率率调调速速适适合一般的金属切削机床。合一般的金属切削机床。 1.4.4.2 YYY接法接法 YYY接接法法如如图图1-69（b）所所示示，属属恒恒转转矩矩调调速速，它适用于起重机、电梯、皮带运输机等。它适用于起重机、电梯、皮带运输机等。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术图图1-70（c）是是实实现现低低、高高速速自自动动转转换换的的控控制制电电路路。在在图图

31、中中，当当SA开开关关打打到到高高速速时时，时时间间继继电电器器KT得得电电，其其瞬瞬时时动动作作触触头头闭闭合合，先先接接通通低低速速电电路路，使使电电动动机机低低速速起起动动，KT延延时时时时间间到到后后，其其两两个个延延时时触触头头分分别别断断开开低低速速电电路路和和接接通通高高速速电电路路，使使电电动动机机转转换到高速运行。换到高速运行。图图 1-70（ a） 是是用用按按钮钮变变换换的的高高、低低速速电电路路图图。KM1得得电电，电电机机绕绕组组接接成成，低低速速 运运 转转 ； KM2、KM3得得电电，电电机机绕绕组组接接成成YY形形，电电机机高高速速运运转转。在在低低速速和和高高

32、速速之之间间用用动动断断触触头头互互锁。锁。图图1-70（b）是是用用开开关关实实现现高高低低速速控控制制。当当电电动动机机容容量量较较大大时时，若若 直直 接接 作作 高高 速速 运运 转转（YY接接法法），起起动动电电流流较较大大，这这时时可可采采用用低低速速起起动动，再再转转换换到到高高速速运行的控制方式。运行的控制方式。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.5 组成控制电路的基本规律组成控制电路的基本规律 1.4.5.1 按联锁控制的规律按联锁控制的规律（1）正反向接触器间的联锁控制正反向接触器间的

33、联锁控制 如如果果电电路路中中有有两两个个接接触触器器KM1、KM2不不能能同同时时接接通通，就就将将的的各各自自的的常常闭闭触触头头分分别别串串在在对对方方线线圈圈控控制制电电路路中中，KM1、KM2的的常常闭闭触触头头称称为为联联锁锁或或互互锁锁触触头头，用用复复合合按按钮钮代代替替单单触触头头按按钮钮，并并将将复复合合按按钮钮的的常常闭闭触触头头分分别别串串接接对对方方接接触触器器控控制制电电路路中中也也可可实实现现互互锁锁，常常用用在在电电动动机机正正反反转转控控制制中中，以以防防电电源源短短路路。如如图图1-71。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节

34、 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（2）顺序起动控制电路）顺序起动控制电路生生产产机机械械常常要要求求各各运运动动部部件件之之间间能能够够实实现现按按顺顺序序工工作作。控控制制对对象象对对控控制制系系统统提提出出了了按按顺顺序序工工作作的的联联锁锁要要求求。如如图图1-72是是油油泵泵电电机机先先起起动动，主主电电机机才才能能起起动动的的控控制制电电路路。图图（a）是是简简化电路。化电路。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（3）连续工作（长动）与点动控制电路）连续工作（长动）与点动控制电路 生生

35、产产机机械械在在工工作作时时需需要要连连续续运运转转，即即所所谓谓长长动动。但但在在试试车车调调整整及及快快速速移移动动时时，需需要要点点动动。长长动动可可用用自自锁锁电电路路实实现现，取取消消自自锁锁触触头头或或使使自自锁锁触触头头不不起起作作用就可实现点动。用就可实现点动。 （a）图图为为按按钮钮联联锁锁实实现现长长动动与与点点动动的的控控制制电电路路；此此电电路路若若接接触触器器的的释释放放时时间间较较长长，这这一一电电路路可可能能无法工作。无法工作。（b）为为用用开开关关SA实实现现长长动动与与点点动动转转换的控制电路；换的控制电路；（c）为为用用中中间间继继电电器器实实现现长长动动与

36、与点点动的控制电路。动的控制电路。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.5.2 按过程变化参量进行控制的规律按过程变化参量进行控制的规律为为满满足足生生产产工工艺艺的的某某些些要要求求，在在电电气气控控制制方方案案中中还还应应考考虑虑下下述述诸诸方方面面的的问问题题：采采用用自自动动循循环环或或半半自自动动循循环环，手手动动调调整整、工工序序变变更更、系系统统的的检检测测、各各个个运运动动之之间间的的联联锁锁、各各种种安安全全保保护护、故故障障诊诊断断、信信号号指指标标、照明及人机关系等规律。照明及人机关

37、系等规律。只只用用简简单单的的联联锁锁控控制制已已不不能能满满足足要要求求，需需要要根根据据生生产产工工艺艺对对控控制制系系统统提提出出的的不不同同要要求求，正正确确选选择择如如实实反反映映控控制制过过程程中中的的变变化化参参量量，如如时时间间、速速度度、电电流流、行程等来进行控制，来实现各种工艺要求。行程等来进行控制，来实现各种工艺要求。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术按按控控制制过过程程中中变变化化参参量量进进行行控控制制是是一一种种具具有有普普遍遍性性的的自自动动控控制制基基本本规规律律。图图1-74是

38、是按按控控制制过过程程的的变变化参量进行控制的结构框图。化参量进行控制的结构框图。 主令信号就是诸主令信号就是诸如起动、停止按如起动、停止按钮发出的信号钮发出的信号执行机构就是诸执行机构就是诸如接触器、电磁如接触器、电磁阀一类电器元件阀一类电器元件被控对象就是生被控对象就是生产机械系统产机械系统1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术将将控控制制过过程程中中的的过过程程变变化化参参量量以以及及执执行行机机构构的的变变化化反反馈馈到到控控制制装装置置，和和主主令令信信号号以以及及同同各各种种中中间间变变量量（中中间间继

39、继电电器器等等）一一起起进进行行逻逻辑辑运运算算，然然后后输输出出去去控控制执行机构动作，以驱动机械系统的运行。制执行机构动作，以驱动机械系统的运行。过过程程变变化化参参量量分分为为直直接接过过程程变变化化参参量量和和间间接接过过程程变变化化参参量量。一一般般情情况况下下，应应尽尽可可能能按按直直接接过过程程变变化化参参量量来来进进行行控控制制。只只有有在在过过程程变变化化参参量量难难以以直直接接测测量量或或测测量量成成本本太太高高的的情情况况下下，方方采采用用间间接接过过程程变变化化参参量量进进行控制。行控制。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现

40、代电气自动控制技术现代电气自动控制技术例例 图图1-75示示出出了了钻钻削削加加工工时时刀刀架架的的自自动动循循环环过程。具体要求如下：过程。具体要求如下： 自自动动循循环环：刀刀架架能能自自动动地地由由位位置置1移移动动到到位位置置2进行钻削加工并自动退回位置进行钻削加工并自动退回位置1； 无无进进给给切切削削：刀刀具具到到达达位位置置2时时不不再再进进给给，但但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工加工精度。钻头继续旋转进行无进给切削以提高工加工精度。 快快速速停停车车：当当刀刀架架退退出出后后要要求求快快速速停停车车以以减减少辅助工时。少辅助工时。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基

41、本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（1）自动循环）自动循环行程原则控制行程原则控制 控制电路如图控制电路如图1-76所示。所示。 SQ1和和 SQ2分分 别别作作为为刀刀架架运运动动位位置置1和和2的位置测量元件。的位置测量元件。刀架刀架“1” “1” SQ1 SB1 电机正转电机正转 SQ2 电机反转电机反转 SQ1 电机停电机停1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（2）无进给切削无进给切削时间原则控制时间原则控制 为为了了提提高高加加工工精精度度，去去掉掉毛毛刺刺，当当

42、刀刀架架移移动动到到位位置置2时时要要求求在在无无进进给给情情况况下下继继续续切切削削，达达到到要要求求后后刀架再开始退回。刀架再开始退回。 采采用用时时间间继继电电器器间间接接测测量量无无进进给给切切削削过过程程的的控控制制电电路路是是在在图图1-76基基础础上上增增加加了了时时间间继继电电器器KT，如图如图1-77所示。所示。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（3）快速停车）快速停车速度原则控制速度原则控制 为为缩缩短短辅辅助助工工时时，提提高高生生产产效效率率，应应准准确确停停车车以以减减少少超超行行程

43、程，因因此此对对该该控控制制系系统统还还提提出出了了快快速速停停车车的的要要求求。对对于于异异步步电电动动机机来来讲讲，最最简简便便的的方方法法是是采采用用反接制动。反接制动。完整完整电路如图电路如图1-79。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（4 4）控制方法综述）控制方法综述 上上面面阐阐述述了了按按照照联联锁锁控控制制的的规规律律和和按按照照控控制制过过程程变变化化参参量量进进行行控控制制的的基基本本规规律律。根根据据一一些些基基本本规规律律结结合合生生产机械的要求，就可以组成各式各样的控制系统。产机械的

44、要求，就可以组成各式各样的控制系统。时时间间控控制制方方式式：利利用用时时间间继继电电器器等等延延时时单单元元，将将感感测测部部分分接接受受的的输输人人信信号号经经过过延延时时一一段段间间后后才才发发出出，从从而而实现电路切换的时间控制。实现电路切换的时间控制。速速度度控控制制方方式式：利利用用速速度度继继电电器器或或测测速速发发电电机机，间间接接或或直直接接地地检检测测某某机机械械部部件件的的运运动动速速度度，来来实实现现按按速速度度原则的控制。原则的控制。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电电流流控控制制

45、方方式式：借借助助于于电电流流继继电电器器，它它的的动动作作反反映映了了某某一一电电路路中中的的电电流流变变化化，从从而而实实现现电电流流原原则则的的控控制。制。行行程程控控制制方方式式：利利用用生生产产机机械械运运动动部部件件与与事事先先安安排排好好位位置置的的行行程程开开关关或或接接近近开开关关进进行行相相互互配配合合，而而达达到位置控制的作用。到位置控制的作用。 如如何何正正确确选选用用这这些些控控制制方方式式是是控控制制电电路路设设计计中中的的一一个个重重要要问问题题。例例如如，对对某某些些物物理理量量，既既可可用用行行程程控控制制方方式式，也也可可用用时时间间控控制制方方式式。但但究

46、究竟竟采采用用何何种种控控制制方式，那就需要根据实际工作情况来决定。方式，那就需要根据实际工作情况来决定。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 1.4.6 电液控制电液控制 液液压压传传动动系系统统和和电电器器控控制制系系统统相相结结合合的的电电液液控控制制系系统统在在组组合合机机床床、自自动动化化机机床床、生生产产自自动动线线、数数控控机机床等的应用越来越广泛。床等的应用越来越广泛。液液压压传传动动系系统统易易获获得得很很大大的的力力矩矩运运动动传传递递平平稳稳、均匀、准确可靠，控制方便，易于实现自动化。均匀、

47、准确可靠，控制方便，易于实现自动化。1.4.6.1 电磁换向阀电磁换向阀液压传动系统由四个部分组成：液压传动系统由四个部分组成：动力装置（液压泵）动力装置（液压泵）1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术执行机构（液压缸或液压马达）执行机构（液压缸或液压马达）控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀等）控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀等）辅助装置（油箱、油管、滤油器、压力计等）辅助装置（油箱、油管、滤油器、压力计等）换换向向阀阀在在机机床床液液压压系系统统中中用用以以改改变变液液流流方方向向，实实现现运运动动换换向向

48、，接接通通或或关关断断油油路路。在在电电液液控控制制中中常常用用电电磁磁铁铁推推动动换换向向阀阀来来改改变变液液流流方方向向，电电磁磁换换向向阀阀就就是是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。 图图1-80中是二位四通电磁阀结构图及符号图。中是二位四通电磁阀结构图及符号图。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术当当电电磁磁铁铁得得电电时时，阀阀芯芯被被推推向向右右边边，P与与B通通，A与与O通通，即即改改变变了了压压力力油油进进入入液液压压缸缸的的方方向向，实实现现

49、了油路的换向。了油路的换向。 有四个阀口，阀有四个阀口，阀口口O和和P均为压力均为压力油口（进油口）油口（进油口）A、B为工作油为工作油口，接液压缸口，接液压缸右、左两个腔右、左两个腔图图中中所所示示的的位位置置，是是当当电电磁磁铁铁断断电电时时阀阀芯芯在在弹弹簧簧作作用用下下被被推推向向左左边边的的情情况况，即即阀阀口口P与与A通通，B与与O通。通。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电电磁磁换换向向阀阀的的种种类类很很多多，图图1-81为为各各种种换换向向阀阀的的符号图。符号图。 符号中方格表符号中方格表示滑

50、阀的位；箭头示滑阀的位；箭头表示阀内液流方向，表示阀内液流方向，符号符号表示阀内通表示阀内通道堵塞。电磁阀有道堵塞。电磁阀有交流电磁阀和直流交流电磁阀和直流电磁阀两种，以电磁铁所用电源而定。电磁阀两种，以电磁铁所用电源而定。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电磁换向阀符号的意义：电磁换向阀符号的意义： 23 D 10 B二位三通二位三通直流电源直流电源流量为流量为10Lmin板式连接板式连接1.4.6.2 液压动力头控制电路液压动力头控制电路 动动力力头头是是既既能能完完成成进进给给运运动动，而而且且又又能能同

51、同时时完完成成刀具切削运动的动力部件。刀具切削运动的动力部件。液液压压动动力力头头的的自自动动工工作作循循环环是是由由控控制制电电路路控控制制液液压压系系统统来来实实现现的的。图图1-82是是一一次次工工作作进进给给液液压压系系统统和和控制电路图。控制电路图。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 动力头原位停止。动力头原位停止。 SQ1 , ,YA1 、YA2 、YA3 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 动力头快进动力头快进 S

52、置置“1”SB1KA1 （3）KA1（4）YA1 YA3 动力头快进动力头快进1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 动力头工进动力头工进 SQ3 SQ3KA2 （7）YA1 YA3动力头工进动力头工进（5）1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 动力头快退动力头快退 SQ4 SQ4KA3（10）YA2 动力头快退动力头快退KA3（11）（4） YA1 KA2 （3） KA1 SQ1停止停止1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本

53、环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 动力头动力头“点动调整点动调整” ” S置置“2”SB1KA1（3）KA1（4）YA1YA3动力头快进动力头快进 SQ1 解除自锁解除自锁 SB1停停SB2KA3YA2动力头快退动力头快退1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术在在上上述述控控制制电电路路的的基基础础上上，加加一一延延时时电电路路，就就可可得得到到这这样样的的自自动动工工作作循循环环：快快进进工工进进延延时时停停留留快退。控制电路如图快退。控制电路如图1-83所示。所示。实实际

54、际上上就就是是多多加加了了一一个个时时间间继继电电器器KT，当当工工进进到到终终点点后后，压压动动开开关关SQ4，使使时时间间继继电电器器KA2通通电电，延时后，才开始快退。延时后，才开始快退。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.6.3 半半自自动动车车床床刀刀架架纵纵进进、横横进进、快快退退电液控制电路电液控制电路 图图 1-84及及 图图 1-85是是液液压压系系统统和和控控制制电电路图。路图。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气

55、自动控制技术SB3 KM1（6）YA1KM1（3）SQ1（9）M1停止停止 M2起动起动SB4 KA1（9）KA1（7） KM2（2）KM2M1起动起动 KA1（12）刀架纵移刀架纵移KA2 KA2（13）YA2刀架横移刀架横移SQ2（11）KT延时延时KT（11）KA3YA1 ，YA2 刀架退回刀架退回KA1（7） KM2 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.7 电动机的保护环节电动机的保护环节 电电气气控控制制系系统统除除能能满满足足生生产产机机械械的的加加工工工工艺艺要要求求外外要要想想长长期期的的

56、、正正常常的的、无无故故障障的的运运行行，还还必必须须有有各各种种保保护护措措施施。保保护护环环节节是是所所有有机机床床电电气气控控制制系系统统不不可可缺缺少少的的组组成成部部分分利利用用它它来来保保护护电电动动机机、电电网网、电电气控制设备以及人身安全等。气控制设备以及人身安全等。电电气气控控制制系系统统中中常常用用的的保保护护环环节节有有过过载载保保护护，短短路电流保护、零电压和欠电压保护以及弱磁保护等。路电流保护、零电压和欠电压保护以及弱磁保护等。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.7.1 短路保

57、护短路保护 电电动动机机绕绕组组的的绝绝缘缘、导导线线的的绝绝缘缘损损坏坏或或电电路路发发生生故故障障时时，造造成成短短路路现现象象，产产生生短短路路电电流流并并引引起起电电气气设设备备绝绝缘缘损损坏坏和和产产生生强强大大的的电电动动力力使使电电气气设设备备损损坏坏。因因此此在在产产生生短短路路现现象象时时，必必须须迅迅速速地地将将电电源源切切断。常用的短路保护元件有熔断器和自动开关。断。常用的短路保护元件有熔断器和自动开关。（1 1）熔断器保护熔断器保护熔熔断断器器的的熔熔体体串串联联在在被被保保护护的的电电路路中中当当电电路路发发生生短短路路或或严严重重过过载载时时，它它自自动动熔熔断断而

58、而切切断断电电路路，达达到保护的目的。到保护的目的。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（2）自动开关保护自动开关保护自自动动开开关关又又称称自自动动空空气气熔熔断断器器，有有短短路路、过过载载和和欠欠压压保保护护。这这种种开开关关能能在在电电路路发发生生上上述述故故障障时时快快速速地地自自动动切切断断电电源源。是是低低压压配配电电重重要要的的保保护护元元件件之之一一，常常作作低低压压配电盘的总电源开关及电动机变压器的合闸开关。配电盘的总电源开关及电动机变压器的合闸开关。通通常常熔熔断断器器比比较较适适用用于于对

59、对动动作作准准确确度度和和自自动动化化程程度度较较差差的的系系统统中中，如如小小容容量量的的笼笼形形电电动动机机、一一般般的的普普通通交交流流电电源源等等。自自动动开开关关，只只要要发发生生短短路路就就会会自自动动跳跳闸闸，将将三三相相同同时时切切断断。自自动动开开关关结结构构复复杂杂，操操作作频频率率低低，广广泛泛用于要求较高的场合。用于要求较高的场合。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 1.4.7.2 过载保护过载保护电电动动机机长长期期超超载载运运行行，电电动动机机绕绕组组温温升升超超过过允允许许值值，

60、严严重重时时使使电电动动机机损损坏坏。过过载载电电流流越越大大，达达到到允允许许温温升升的的时时间间就就越越短短。常常用用的的过过载载保保护护元元件件是是热热继继电电器器。在在过过载载电电流流较较小小时时，热热继继电电器器要要经经过过较较长长时时间间才才动动作作，过过载载电电流流较较大大时时，热热继继电电器器则则经经过过较较短短时时间间就就会动作。会动作。由由于于热热惯惯性性的的原原因因，热热继继电电器器不不会会受受电电动动机机短短时时过过载载冲冲击击电电流流或或短短路路电电流流的的影影响响而而瞬瞬时时动动作作，在在使使用热继电器的同时，还必须设有短路保护。用热继电器的同时，还必须设有短路保护

61、。1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.7.3 过电流保护过电流保护过过电电流流保保护护广广泛泛用用于于直直流流电电动动机机或或绕绕线线转转子子异异步步电电动动机机。对对于于三三相相笼笼形形电电动动机机其其短短时时过过电电流流不不会会产产生生严严重重后后果果，故故不不采采用用过过电电流流保保护护而而采采用用短短路路保保护。护。过过电电流流往往往往是是由由于于不不正正确确的的起起动动和和过过大大的的负负载载转转矩矩引引起起的的，一一般般比比短短路路电电流流要要小小。直直流流电电动动机机和和绕绕线线转转子子异异

62、步步电电动动机机电电路路中中过过电电流流继继电电器器也也起起着着短短路路保保护护的的作作用用，一一般般过过电电流流动动作作时时的的强强度度值值为为起起动动电流的电流的12倍左右。倍左右。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.7.4 零电压与欠电压保护零电压与欠电压保护当当设设备备在在运运转转时时，电电源源电电压压因因某某种种原原因因瞬瞬时时消消失失，机机械械停停转转，当当电电源源电电压压恢恢复复时时，若若电电动动机机自自行行起起动动，可可造造成成设设备备的的损损坏坏甚甚至至人人身身事事故故。防防止止这这种

63、种现现象象的保护叫零压保护。的保护叫零压保护。因因电电源源电电压压过过分分降降低低引引起起一一些些电电器器释释放放，造造成成控控制制电电路路工工作作不不正正常常，可可能能引引起起事事故故。同同时时电电压压降降低低，电电动动机机转转矩矩显显著著降降低低，影影响响电电动动机机正正常常运运行行，严严重重时时会会引引起起“堵堵转转”故故需需要要电电源源电电压压降降到到一一定定允允许许值值以以下下将电源切断。需要欠电压保护。将电源切断。需要欠电压保护。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术一一般般常常用用“自自锁锁”环环节

64、节或或磁磁式式电电压压继继电电器器实实现现零电压或欠压保护。零电压或欠压保护。 短路保护：短路保护：FU；过载保护：过载保护：FR；过过流流保保护护：KI1、KI2；零零压压欠欠电电压压保保护护：KU、KA；联联锁锁保保护护：通通过过正正、反反 向向 接接 触触 器器 KM1、KM2的动断触头实现。的动断触头实现。 1.4 1.4 电气电气电气电气控制系统的基本环节控制系统的基本环节 YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.4.7.5 弱磁保护弱磁保护 直直流流电电动动机机在在磁磁场场有有一一定定强强度度下下才才能能起起动动，如如果果磁磁场场太太弱弱，电电动动机机的的起起动动电电流流就就会会使使直直流流电电动动机机正正在在运运行行时时磁磁场场突突然然减减弱弱或或消消失失，电电动动机机转转速速就就会会迅迅速速升升高高，甚甚至至发发生生飞飞车车。因因此此需需要要采采取取弱弱励励磁磁保保护护。弱弱励励磁磁保保护护是是通通过过电电动动机机励励磁磁回回路路串串入入弱弱磁磁继继电电器器（电电流流继继电电器器）来来实实现现的的，在在电电动动机机运运行行中中，如如果果励励磁磁电电流流消消失失或或降降低低很很多多，弱弱磁磁继继电电器器就就释释放放，其其触触头头切切断断主主回回路路接接触触器器线线圈圈的的电电源源。使使电电动动机机断断电停车。电停车。