《电气控制技术与可编程序控制器原理：第3章电气控制的基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制技术与可编程序控制器原理：第3章电气控制的基本原理（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本章主要内容（本课程重点）本章主要内容（本课程重点）本章主要内容（本课程重点）本章主要内容（本课程重点）3.13.1逻辑控制的基本概念逻辑控制的基本概念逻辑控制的基本概念逻辑控制的基本概念 数字逻辑与继电逻辑、梯形图逻辑数字逻辑与继电逻辑、梯形图逻辑数字逻辑与继电逻辑、梯形图逻辑数字逻辑与继电逻辑、梯形图逻辑3.2 3.2 三相异步电动机的基本控制环节三相异步电动机的基本控制环节三相异步电动机的基本控制环节三相异步电动机的基本控制环节起停、自锁和点动、起停、自锁和点动、起停、自锁和点动、起停、自锁和点动、 可逆控制、可逆控制、可逆控制、可逆控制、 联锁联锁联锁联锁与互锁控制与互锁控制与互锁控
2、制与互锁控制3.3 3.3 三相交流电动机的起动控制三相交流电动机的起动控制三相交流电动机的起动控制三相交流电动机的起动控制3.4 3.4 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制3.5 3.5 三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制3.63.6逻辑控制系统逻辑控制系统逻辑控制系统逻辑控制系统3.73.7电气控制系统的控制与保护环节电气控制系统的控制与保护环节电气控制系统的控制与保护环节电气控制系统的控制与保护环节3.8 3.8 电气控制线路分析基础电气控制线路分析基础电气控制线路
3、分析基础电气控制线路分析基础典型控制环节典型控制环节典型控制环节典型控制环节学习要点学习要点基本控制基本控制基本控制基本控制逻辑函数逻辑函数逻辑函数逻辑函数 典型控制电路典型控制电路典型控制电路典型控制电路第第3章章 电气控制的基本原理电气控制的基本原理梯形结构表示了信号的流向，从一行（梯级）的左上点开始，梯形结构表示了信号的流向，从一行（梯级）的左上点开始，各指令按照从左到右、从上到下的顺序进行扫描；在一行（梯各指令按照从左到右、从上到下的顺序进行扫描；在一行（梯级）或一组指令中，每一条指令的逻辑运算结果被作为其右边级）或一组指令中，每一条指令的逻辑运算结果被作为其右边一条指令是否执行的条件
4、，直到到达最右侧为止，然后扫描下一条指令是否执行的条件，直到到达最右侧为止，然后扫描下一行或下一组指令；在一行或一组指令中，如果任一条指令的一行或下一组指令；在一行或一组指令中，如果任一条指令的逻辑运算结果为逻辑运算结果为“0”，则不再往右扫描，原输出信号不变，并，则不再往右扫描，原输出信号不变，并立即转向另一行或另一组指令执行。立即转向另一行或另一组指令执行。 梯形图与继电逻辑控制线路的区别是，梯形图中的接点和线圈梯形图与继电逻辑控制线路的区别是，梯形图中的接点和线圈梯形图与继电逻辑控制线路的区别是，梯形图中的接点和线圈梯形图与继电逻辑控制线路的区别是，梯形图中的接点和线圈（继电器）不是物理
5、上存在的物理元件，仅仅是编程元件而已，每（继电器）不是物理上存在的物理元件，仅仅是编程元件而已，每（继电器）不是物理上存在的物理元件，仅仅是编程元件而已，每（继电器）不是物理上存在的物理元件，仅仅是编程元件而已，每一个编程元件对应于可编程序控制器中的存储器里的一个存储一个编程元件对应于可编程序控制器中的存储器里的一个存储一个编程元件对应于可编程序控制器中的存储器里的一个存储一个编程元件对应于可编程序控制器中的存储器里的一个存储“ “位位位位” ”（逻辑（逻辑（逻辑（逻辑“ “位位位位” ”），是一种软逻辑状态，逻辑上也仅可以取），是一种软逻辑状态，逻辑上也仅可以取），是一种软逻辑状态，逻辑上也
6、仅可以取），是一种软逻辑状态，逻辑上也仅可以取“ “1”1”值或值或值或值或“ “0”0”值。梯形图中的接点是梯形图中的输出线圈的约束条件。值。梯形图中的接点是梯形图中的输出线圈的约束条件。值。梯形图中的接点是梯形图中的输出线圈的约束条件。值。梯形图中的接点是梯形图中的输出线圈的约束条件。 几种常见的梯形图图形符号 常开触点 ；常闭触点 / ；上升沿触点 P ；下降沿触点 N ；普通线圈 ( ) 将当前值直接输出到线圈；取反线圈 () 将当前值取反后输出到线圈； 置位线圈 ( S ) 若当前值为l就置线圈位为1，为0则保持复位线圈 ( R )若当前值为1就置线圈值为0，为0则保持保持线圈 (M
7、 ) 具有掉电保护的普通线圈保持置位线圈 (SM) 具有掉电保护的置位线圈 保持复位线圈 (RM) 具有掉电保护的复位线圈上升沿触发线圈 ( P ) 检测到上升沿时线圈置为1下降沿触发线圈 ( N ) 检测到下降沿时线圈置为1其他 运算处理功能框，指令盒（功能块） P235表3-8、3-9三相异步电动机 的基本控制环节起停、自锁环节和点动控制起停、自锁环节和点动控制 可逆控制与互锁环节可逆控制与互锁环节 联锁控制与互锁控制联锁控制与互锁控制 多地点控制多地点控制 三相笼型异步电动机降压起动控制三相笼型异步电动机降压起动控制三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机Y-Y-降压起动
8、控制降压起动控制降压起动控制降压起动控制三相异步电动机自耦变压器降压起动控制三相异步电动机自耦变压器降压起动控制三相异步电动机自耦变压器降压起动控制三相异步电动机自耦变压器降压起动控制软起动器降压起动控制软起动器降压起动控制软起动器降压起动控制软起动器降压起动控制三相线绕异步电动机降压起动控制三相线绕异步电动机降压起动控制三相线绕异步电动机降压起动控制三相线绕异步电动机降压起动控制 转子回路串电阻降压起动控制转子回路串电阻降压起动控制转子回路串电阻降压起动控制转子回路串电阻降压起动控制 转子回路串频敏变阻器降压起动控制转子回路串频敏变阻器降压起动控制转子回路串频敏变阻器降压起动控制转子回路串频
9、敏变阻器降压起动控制3.4三相异步电动机的制动控制反接制动控制能耗制动控制三相异步电动机的制动控制 反接制动控制 反接制动是利用改变电动机电源的相序，反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。产生制动转矩的一种制动方法。 能耗制动控制 能耗制动是在电动机脱离三相交流电源能耗制动是在电动机脱离三相交流电源之后，在电动机定子绕组上立即加直流电压，之后，在电动机定子绕组上立即加直流电压，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。制动的目的。 反接制动的基本原
10、理反接制动的基本原理 在在电电动动机机停停机机时时将将三三相相电电源源中中的的任任意意两两相相对对调调，使使电电动动机机产产生生反反向向旋旋转转磁磁场场，电电磁磁转矩方向也随之改变，成为制动转矩。转矩方向也随之改变，成为制动转矩。注注意意：当当电电动动机机转转速速接接近近为为零零时时，要要及及时时断断开电源防止电动机反转。开电源防止电动机反转。特特点点：线线路路简简单单，制制动动效效果果好好，但但反反接接制制动动时时电电流流较较大大。对对于于较较大大功功率率的的电电动动机机应应在在定定子子电电路路（笼笼式式）或或转转子子电电路路（绕绕线线式式）中中接接入电阻，以限制制动电流。入电阻，以限制制动
11、电流。能耗制动的基本原理能耗制动的基本原理 当当切切断断三三相相异异步步电电动动机机定定子子绕绕组组电电源源后后，迅迅速速接接通通直直流流电电源源，直直流流电电产产生生空空间间固固定定不不变变的的磁磁场场，并并与与气气隙隙旋旋转转磁磁场场相相互互作作用用，产产生生的的电电磁磁转转矩矩方方向向与与电电动动机机转转子子转动方向相反，从而起到制动作用。转动方向相反，从而起到制动作用。特特点点：制制动动准准确确、平平稳稳，但但需需要要额额外外的的直直流电源。流电源。3.5三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制 异步电动机的基本调速原理 通过改变定子电压频率f1、极对数p、转差率s都可以实现交
12、流异步电动机的速度调节，具体可以归纳为变极调速、变转差率调速和变频调速三大类。 变频调速变频调速 通过变频器是将频率为通过变频器是将频率为50Hz的工频三相交流电源变换成为频率的工频三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而使电动机的速度按照一定的使电动机的速度按照一定的U/f 比调节。变频调速属于无级调速，比调节。变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特点。具有机械特性曲线较硬的特点。 异步电动机的变频调速按照一定的规律同时改变其定子电压和异步电动机的变频调速按照一定的规律同时改变其定子电
13、压和频率，基于这种原理构成的变频器即所谓的频率，基于这种原理构成的变频器即所谓的VVVF (Variable Voltage Variablefreqency) 调速控制，这也是通用变频器（调速控制，这也是通用变频器（VVVF）的基本原理。的基本原理。 变频电源变频电源 可变可变异步电动机在变频调速时的机械特性异步电动机在变频调速时的机械特性 三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：三相异步电动机定子每相电动势的有效值为： 如果不计定子阻抗压降，则如果不计定子阻抗压降，则 为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通mm不变，这就要求降低供电频率的同时降
14、低感应不变，这就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，即：电动势，即： 3-7P269三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩 三相异步三相异步电动机的机的电磁磁转矩矩T是由旋是由旋转磁磁场（磁通）（磁通）与与转子子电流流I2相互作用而相互作用而产生的，故生的，故电磁磁转矩与矩与转子子电流的有功分量流的有功分量及定子旋转磁场及定子旋转磁场及定子旋转磁场及定子旋转磁场 成正比，即：成正比，即：成正比，即：成正比，即：式中式中式中式中K KT T是一个与是一个与是一个与是一个与电动电动机机机机结结构有关的常数。构有关的常数。构有关的常数。构有关的常数。将其与直流将其与直流将其与直流将其与直
15、流电动电动机的机的机的机的电电磁磁磁磁转转矩比矩比矩比矩比较较：类类似于似于似于似于直流直流直流直流电动电动机的机的机的机的直流电动机的电磁转矩：直流电动机的电磁转矩：直流电动机的电磁转矩：直流电动机的电磁转矩：可以将异步电动机模拟成直流电动机控制3-9图3-53 通用变频器的外部接口示意图 负载的转矩特性负载的转矩特性 交流异步电动机的功率与负载转矩和转速的积交流异步电动机的功率与负载转矩和转速的积成比例，即成比例，即 PT n9550 负载种类不同，其转矩负载种类不同，其转矩T与转速与转速n的关系亦不同，的关系亦不同，负载种类大体可分为恒转矩负载、恒功率负载负载种类大体可分为恒转矩负载、恒
16、功率负载和平方减转矩负载三种。和平方减转矩负载三种。选用变频器时应根据负载性质正确选择，否则选用变频器时应根据负载性质正确选择，否则不但不能充分发挥变频器的性能，有时还会发不但不能充分发挥变频器的性能，有时还会发生损坏变频器和电动机的故障。生损坏变频器和电动机的故障。通用变频器的控制方式通用变频器的控制方式1、 控制方式2、矢量控制方式3、直接转矩控制方式直接转矩控制直接转矩控制 直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间
17、接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制，等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制，等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制，等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制，它也不需要解耦电动机模型，而是在静止的坐标系中计算电它也不需要解耦电动机模型，而是在静止的坐标系中计算电它也不需要解耦电动机模型，而是在静止的坐标系中计算电它也不需要解耦电动机模型，而是在静止的坐标系中计算电动机磁通和转矩的实际值，然后，经磁链和转矩的动机磁通和转矩的实际值，然后，经磁链和转矩的动机磁通和转矩的实际值，然后，经磁链和转矩的动机磁通和转矩的实际值，然后，经磁链和转矩的Band-Ban
18、dBand-BandBand-BandBand-Band控制产生控制产生控制产生控制产生PWMPWMPWMPWM信号对逆变器的开关状态进行控制，从而在很大信号对逆变器的开关状态进行控制，从而在很大信号对逆变器的开关状态进行控制，从而在很大信号对逆变器的开关状态进行控制，从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，能方便地实现无速度传程度上解决了上述矢量控制的不足，能方便地实现无速度传程度上解决了上述矢量控制的不足，能方便地实现无速度传程度上解决了上述矢量控制的不足，能方便地实现无速度传感器转矩控制，具有转矩响应速度快和速度及转矩控制精度感器转矩控制，具有转矩响应速度快和速度及转矩控制精度感器转矩控制，具有转矩响应速度快和速度及转矩控制精度感器转矩控制，具有转矩响应速度快和速度及转矩控制精度高的特点，系统结构简化、动静态性能高。高的特点，系统结构简化、动静态性能高。高的特点，系统结构简化、动静态性能高。高的特点，系统结构简化、动静态性能高。 但直接转矩控制但直接转矩控制但直接转矩控制但直接转矩控制对逆变器开关频率有限制，不能太高。对逆变器开关频率有限制，不能太高。对逆变器开关频率有限制，不能太高。对逆变器开关频率有限制，不能太高。
