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1、 第二章第二章 学看电气控制电路图学看电气控制电路图电气控制基础知识电气控制基础知识1复习复习 电气元件及其图符介绍电气元件及其图符介绍电气控制设备图符电气控制设备图符2电气控制设备图符电气控制设备图符3电气控制设备图符电气控制设备图符42.1电路与线路的基本概念电路与线路的基本概念 任何电源向外供电，任何用电设备要使用电能都任何电源向外供电，任何用电设备要使用电能都必须要导线将电源和用电设备两者合理的连接起来，必须要导线将电源和用电设备两者合理的连接起来，让电流形成回路，才能使电流在用电设备中做功。电让电流形成回路，才能使电流在用电设备中做功。电工学中将这种电流通过的路径称为电路。而一般的电
2、工学中将这种电流通过的路径称为电路。而一般的电路都是用导线连接的，又称为线路。路都是用导线连接的，又称为线路。 52.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点1、多部件设备可分开表示、多部件设备可分开表示 在电路图中，为了便于读识，由多个部件构成的电气元件及设备在电路图中，为了便于读识，由多个部件构成的电气元件及设备可以采用集中表示法、半集中表示法及分开表示法。对于较复杂的控可以采用集中表示法、半集中表示法及分开表示法。对于较复杂的控制中路一般采用分开表示法。制中路一般采用分开表示法。62、电路中有些设备无电磁线圈、电路中有些设备无电磁线圈 对于交流接触器、电压继电器、延时继电器等，它们的触点
3、动作都对于交流接触器、电压继电器、延时继电器等，它们的触点动作都是由其吸引线圈中电流接通和断开来实现的。但对于有些元件如行程开关、是由其吸引线圈中电流接通和断开来实现的。但对于有些元件如行程开关、速度继电器、压力继电器等是没有吸引线圈只有触点，这些触点的动作是速度继电器、压力继电器等是没有吸引线圈只有触点，这些触点的动作是由依靠外力或其他因素来实现的。由依靠外力或其他因素来实现的。2.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点72.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点3、主线路与其他线路是分开画的、主线路与其他线路是分开画的 在电气控制线路图中，电源进线、主回路、辅助回路通常都是分开在电气控
4、制线路图中，电源进线、主回路、辅助回路通常都是分开表示，也叫做展开式线路图。表示，也叫做展开式线路图。 电源进线：通常采用水平线画法或垂直线画法，三相交流电源的相电源进线：通常采用水平线画法或垂直线画法，三相交流电源的相序序L1、L2、L3由上到下或自左向右依次排列画出，中性线由上到下或自左向右依次排列画出，中性线N或保护接地或保护接地PE画在相线的下面或最右边。画在相线的下面或最右边。 主回路：每个受电的动力装置及其保护器件组成的回路。通常是垂主回路：每个受电的动力装置及其保护器件组成的回路。通常是垂直画出的，主回路可采用单线表示，也可使用多线表示。直画出的，主回路可采用单线表示，也可使用多
5、线表示。82.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点 控制回路及信号回路：控制回路及信号回路通常画在两条及几条水控制回路及信号回路：控制回路及信号回路通常画在两条及几条水平电源线间。平电源线间。 主、辅回路的排列顺序：无论是主回路还辅助回路他们所使用的电主、辅回路的排列顺序：无论是主回路还辅助回路他们所使用的电器元件通常是根据生产设备的先后顺序从上至下，从左到右依次排列，可器元件通常是根据生产设备的先后顺序从上至下，从左到右依次排列，可以水平布置也可垂直布置。以水平布置也可垂直布置。92.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点5、交叉导线接点画法、交叉导线接点画法 在电气控制线路图中，对于
6、直接联系的交叉导线的接点，通常是用在电气控制线路图中，对于直接联系的交叉导线的接点，通常是用小黑点表示，没有直接联系的交叉导线的接点不用小黑点表示。小黑点表示，没有直接联系的交叉导线的接点不用小黑点表示。6、元件标有位置编号、元件标有位置编号 在电气控制线路图中，各元器件通常标有位置编号，以供寻求对应在电气控制线路图中，各元器件通常标有位置编号，以供寻求对应的元器件，同时将线路图划分图区，并在图的上方标注线路的用途、作用，的元器件，同时将线路图划分图区，并在图的上方标注线路的用途、作用，在图的下方设置图区号。在图的下方设置图区号。7、接线端有回路标号、接线端有回路标号 在电气控制线路图中，主回
7、路及其控制回路都具有回路编号。在电气控制线路图中，主回路及其控制回路都具有回路编号。103 常用电动机控制单元接线图常用电动机控制单元接线图 机床或其他生产设备的运动部件大都是由电动机来带动的，为了完机床或其他生产设备的运动部件大都是由电动机来带动的，为了完成一定的生产顺序，需要对电机的启、停，正反转及延时动作进行控制。成一定的生产顺序，需要对电机的启、停，正反转及延时动作进行控制。这一控制过程由断路器、接触器等来实现。在线路图中，各种电器设备这一控制过程由断路器、接触器等来实现。在线路图中，各种电器设备都有统一的符号来表示，且规定所有设备的触点都是在起始状态下的位都有统一的符号来表示，且规定
8、所有设备的触点都是在起始状态下的位置，即在没有通电或没有发生机械动作的位置。置，即在没有通电或没有发生机械动作的位置。11本图中本图中QS的作用：用于引入电源，并控制小功的作用：用于引入电源，并控制小功率电机的启动、停止。率电机的启动、停止。3.1 电机正转控制线路图电机正转控制线路图 3.1.1 由组合开关组成的电动机由组合开关组成的电动机 全压启全压启动正转控制线路动正转控制线路A、识图指导、识图指导 图中只有几个元器件，只要了解图中只有几个元器件，只要了解QS的作用的作用就能了解整个线路图的工作原理。就能了解整个线路图的工作原理。B、工作原理、工作原理 QS合上后，三相电源合上后，三相电
9、源L1L3就会给电机就会给电机M供电，电机供电，电机M运行，运行，QS断开后电机断开后电机M失电，停失电，停止运行。止运行。123.1 电机正转控制线路图电机正转控制线路图 3.1.2 由接触器构成的具有自锁功能电机正转由接触器构成的具有自锁功能电机正转控制线路控制线路工作原理工作原理 1、电源、电源 2、电机启动、电机启动 3、电机停止、电机停止 4、电机保护、电机保护133.1 电机正转控制线路图电机正转控制线路图 3.1.3 由接触器构成的具有过载保护的电机正由接触器构成的具有过载保护的电机正转控制线路转控制线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程 3、电机保
10、护、电机保护 短路保护，过载保护短路保护，过载保护 失电压保护失电压保护143.2 电机正、反转控制线路图电机正、反转控制线路图 3.2.1 由倒顺开关构成的电机正反转控制线路由倒顺开关构成的电机正反转控制线路图图工作原理工作原理 1、正转运行、正转运行 2、反转运行、反转运行 倒顺开关通常有倒顺开关通常有6个接线柱，其中个接线柱，其中L1、L2、L3分别与三相电源相连，分别与三相电源相连，D1、D2、D3端则分别端则分别与三相电机相连。倒顺开关的手柄有三个位置，与三相电机相连。倒顺开关的手柄有三个位置，正转、反转及停止位置。正转、反转及停止位置。 153.2 电机正、反转控制线路图电机正、反
11、转控制线路图 3.2.2 由两只接触器构成具有由两只接触器构成具有连锁的电机正反转线路图连锁的电机正反转线路图工作原理工作原理 1、正转运行、正转运行 2、反转运行、反转运行互锁或连锁的概念互锁或连锁的概念163.2 电机正、反转控制线路图电机正、反转控制线路图 3.2.3 由连锁开关构成具有由连锁开关构成具有连锁的电机正反转线路图连锁的电机正反转线路图工作原理工作原理 1、正转运行、正转运行 2、反转运行、反转运行互锁开关互锁开关SB2、SB3的触点关系的触点关系173.3 电机点动控制线路图电机点动控制线路图 3.3.1 由交流接触器构成的按钮点动正转控制由交流接触器构成的按钮点动正转控制
12、线路线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程各元件器的作用各元件器的作用183.3 电机点动控制线路图电机点动控制线路图 3.3.2 由交流接触器构成的按钮点动、连动正由交流接触器构成的按钮点动、连动正转控制线路转控制线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程各元件器的作用各元件器的作用193.3 电机点动控制线路图电机点动控制线路图 3.3.3 由一只开关构成的按钮点动、连动正转由一只开关构成的按钮点动、连动正转控制线路控制线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程各元件器的作用各元件器的作用203.4 电机间隙
13、工作控制线路图电机间隙工作控制线路图 3.4.1 由两只时间继电器构成的电机间隙工作由两只时间继电器构成的电机间隙工作线路线路工作原理工作原理 间隙运行过程间隙运行过程 213.5 电机远程、多地控制线路图电机远程、多地控制线路图 3.5.1 由一只交流接触器构成的三地控制电机由一只交流接触器构成的三地控制电机线路图线路图工作原理工作原理 就地控制就地控制 远程控制远程控制 223.6 电机星电机星-三角启动控制线路图三角启动控制线路图 3.6.1 星星-三角启动控制线路图三角启动控制线路图工作原理工作原理1、主回路、主回路2、二次控制回路、二次控制回路星三角启动的优缺点：星三角启动的优缺点：
14、 优点：电机星形启动时，启动电流只有三优点：电机星形启动时，启动电流只有三角形启动时角形启动时的的1/3左右，启动电流特性比左右，启动电流特性比较好，结构简单，经济。较好，结构简单，经济。 缺点：星形启动时电机转缺点：星形启动时电机转矩也对应下降三角形启动时矩也对应下降三角形启动时的的1/3，转矩特性较差。，转矩特性较差。233.6 电机星电机星-三角启动控制线路图三角启动控制线路图 3.6.1 星星-三角启动控制线路图三角启动控制线路图243.7 电机自耦降压启动控制线路图电机自耦降压启动控制线路图 3.7.1 自耦降压启动自耦降压启动 控制线路图控制线路图自耦降压启动的优缺点：自耦降压启动
15、的优缺点： 优点：自耦降压优点：自耦降压60%启动时，电机启动电流约启动时，电机启动电流约为额定电流的为额定电流的3-5倍，减少倍，减少对电压的压降。对电压的压降。 缺点：自耦降压启动缺点：自耦降压启动需自耦降压器，造价较高，需自耦降压器，造价较高，接线较复杂，适用于容量接线较复杂，适用于容量较大的电机启动。较大的电机启动。25电气工程自动化相关知识电气工程自动化相关知识26电气工程中常见名词电气工程中常见名词电机、编码器电机、编码器变频器、软启动器、变频器、软启动器、PLC传感器、常见低压电器传感器、常见低压电器27一、电气常见名词解释一、电气常见名词解释电流电流 ：导体内的自由电子或离子在
16、电场力的作用下有规律的流动。：导体内的自由电子或离子在电场力的作用下有规律的流动。 规定正电荷移动的方向为正方向。用字母规定正电荷移动的方向为正方向。用字母 I I 表示，单位为表示，单位为A A （安）。（安）。电压电压 ：电路中两点之间的电位差。用字母：电路中两点之间的电位差。用字母U U表示，单位是表示，单位是V V（伏）。（伏）。电阻电阻 ：导体能导电，同时对电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的：导体能导电，同时对电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的 能力成为电阻，用字母能力成为电阻，用字母R R表示，单位是表示，单位是（欧姆）。（欧姆）。电容电容 ：凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成一个
17、电容器。两个极：凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成一个电容器。两个极 板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做电容。板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做电容。直流电：大小和方向不随时间变化的电流。直流电：大小和方向不随时间变化的电流。交流电交流电 ：大小和方向随时间周期性变化的电流。：大小和方向随时间周期性变化的电流。28电功率电功率 ：单位时间（：单位时间（1S1S）电流所做的功。用符号）电流所做的功。用符号P P表示，单位为表示，单位为W W或或 者者KWKW。有功功率有功功率 ：正弦交流电路的瞬时功率在一个周期的平均值。：正弦交流电路的瞬时功率在一个周期的平均值。无功功率
18、无功功率 ：具有电感或电容的电路中，在半周期的时间里，电源的能量变成：具有电感或电容的电路中，在半周期的时间里，电源的能量变成 磁场（或电场）的能量储存起来，而在另半周期内的时间里，又磁场（或电场）的能量储存起来，而在另半周期内的时间里，又 把储存的能量释放出来还给电源。它只与电源进行能量交换而没把储存的能量释放出来还给电源。它只与电源进行能量交换而没 有消耗能量。与电源交换能量的速率的振幅值叫无功功率。有消耗能量。与电源交换能量的速率的振幅值叫无功功率。功率因数功率因数 ：有功功率与视在功率的比值。：有功功率与视在功率的比值。相电压相电压 ：三相电路中，相线与中性线之间的电压。：三相电路中，
19、相线与中性线之间的电压。线电压线电压 ：三相电路中，相线与相线之间的电压。：三相电路中，相线与相线之间的电压。频率频率 ：交流电在：交流电在1s1s内电流方向改变的次数。用字母内电流方向改变的次数。用字母f f表示，单位是表示，单位是HZHZ29l防护等级：防护等级：IP第一位第一位第二位第二位0无防护无防护0无防护无防护1防直径防直径50mm的固体的固体1防滴，垂直滴水无影响防滴，垂直滴水无影响2防直径防直径12mm的固体的固体2与水平偏垂直与水平偏垂直15滴水无影响滴水无影响3防直径防直径2.5mm的固体的固体3对偏垂直对偏垂直60 的喷溅水无影响的喷溅水无影响4防直径防直径1mm的固体的
20、固体4防任何方向的溅水防任何方向的溅水5防尘防尘5防任何方向的低压喷射水防任何方向的低压喷射水6尘密尘密6对高压喷射水的防护对高压喷射水的防护7防浸入水防浸入水15cm到到1m之间的防护之间的防护8对承压时长期水浸入的防护对承压时长期水浸入的防护30l绝缘材料的耐热等级绝缘材料的耐热等级级别级别绝缘材料绝缘材料极限工作温度（极限工作温度（）Y Y木材、棉花、纤维等木材、棉花、纤维等9090A A漆包线、沥青漆等漆包线、沥青漆等105105E E玻璃布、油性树脂漆等玻璃布、油性树脂漆等120120B B玻璃纤维、石棉等玻璃纤维、石棉等130130F F聚酯和醇酸类材料聚酯和醇酸类材料155155
21、H H有机硅云母、硅有机漆等有机硅云母、硅有机漆等180180C C石英、石棉、电瓷材料等石英、石棉、电瓷材料等180180以上以上31二、电机和编码器的相关知识二、电机和编码器的相关知识电机电机 现代社会中，电能是使用最为广泛的一种能源。在电能的生产、输送和使现代社会中，电能是使用最为广泛的一种能源。在电能的生产、输送和使用方面，电机发挥着重要作用。用方面，电机发挥着重要作用。 电机主要包括发电机、变压器和电动机。发电机把机械能转换为电能，发电机主要包括发电机、变压器和电动机。发电机把机械能转换为电能，发出的电压为出的电压为10.520KV，为了减少远距离输电中的能量损失，应采用高压输电，为
22、了减少远距离输电中的能量损失，应采用高压输电，这时候就需要变压器将变压到这时候就需要变压器将变压到110KV、220KV、330KV、500KV或更高。当电能输或更高。当电能输送到用电区后，由于用电设备需要的电压等级不同，再由变压器变换到所需的送到用电区后，由于用电设备需要的电压等级不同，再由变压器变换到所需的等级，如等级，如380V，220V等。等。 电动机将电能转换成机械能，用来驱动各种用途的生产机械。如冶金车电动机将电能转换成机械能，用来驱动各种用途的生产机械。如冶金车辆、各种机床、水泵、风机等都要用电机来驱动。辆、各种机床、水泵、风机等都要用电机来驱动。32l电机的分类电机的分类 电机
23、是利用电磁感应原理工作的机械。电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。电机电机变压器变压器直流电机直流电机直流发电机直流发电机直流电动机直流电动机交流电机交流电机控制电机控制电机同步电机同步电机同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机异步电机异步电机异步发电机异步发电机异步电动机异步电动机33l变压器相关知识变压器相关知识 1、简介 定义：是一种静止
24、电器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。频率的另一种电压等级的交流电能。 额定容量：表示在额定使用条件下变压器的输出能力，以视在功率的千伏安表示。对三表示在额定使用条件下变压器的输出能力，以视在功率的千伏安表示。对三相变压器而言，额定容量表示三相容量之和。相变压器而言，额定容量表示三相容量之和。 额定电压：表示变压器各绕组在空载时额定分接下的电压值，以伏或千伏表示。在三相表示变压器各绕组在空载时额定分接下的电压值，以伏或千伏表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，额定电压都是
25、指线电压。变压器中，如没有特殊说明，额定电压都是指线电压。 额定电流：变压器各绕组在额定负载情况下的电流值，以安表示。在三相变压器中，如变压器各绕组在额定负载情况下的电流值，以安表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，都是指线电流。没有特殊说明，都是指线电流。342、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。 只要只
26、要(1)磁通有变化量磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。同，就能达到改变压的目的。353、相关公式、相关公式 变压比变压比 变流比变流比 主磁通主磁通m 与外加相电压与外加相电压U1、频率、频率f的关系的关系 U1E1=4.44*f*N1* m4 4、分类、分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按相数分：单
27、相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。 36连接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭母线连接发电机的封闭母线 与电网相连的高与电网相连的高压出线端压出线端37三相干式变压器接触调压器38电源变压器环形变压器控制变压器39l直流电机直流电机 分为直流发电机和直流电动机分
28、为直流发电机和直流电动机1、直流电机的优点、直流电机的优点调速性能好调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。调速范围广，易于平滑调节。起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。易于控制。易于控制。2、直流电机的应用、直流电机的应用轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具。家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具。403、直流电动机工作原理 把电刷把电刷A A
29、、B B接到直流电源上，电刷接到直流电源上，电刷A A接正极，接正极，电刷电刷B B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。接负极。此时电枢线圈中将电流流过。 直流电动机是将电能转变成机械能的旋直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。转机械。 在磁场作用下，在磁场作用下，N N极性下导体极性下导体abab受力方向受力方向从右向左，从右向左，S S 极下导体极下导体cdcd受力方向从左向右。受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。41 原原N N极性下导体极性
30、下导体abab转到转到S S极下，受力方向从极下，受力方向从左向右，原左向右，原S S 极下导体极下导体cdcd转到转到N N极下，受力方向极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。续逆时针方向旋转。实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。非一对。 当电枢旋转到右图所示位置时当电枢旋转到右图所示位置时42额定条件下电机所能提供额定条件下电机所能提供的功率的功率指电刷间输出的额定电功指电刷间输
31、出的额定电功率率发电机发电机指轴上输出的机械指轴上输出的机械功率功率电动机电动机发电机：是指输出额定电压；发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。电动机：是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线端的平在额定工况下，电机出线端的平均电压均电压在额定电压下，运行于额定功率时在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流对应的电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速对应的转速. .对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流率时的励磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电电机铭牌上还标有
32、其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。压、出厂日期、出厂编号等。434 4、 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式 供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。串励和复励三种方式。1 1、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。单独供给。 他励直流电机的电枢电流和负载电流相他励直流电机的电枢电流和负载电流相同，即：同，即：442 2、并励：、并励：电机的励磁绕组与电枢绕组并联。电机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足且
33、满足3 3、串励：、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。满足励磁绕组与电枢绕组串联。满足454 4、复励：、复励： 并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。一个与电枢绕组并联。46 直流电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。为了限制起动电流
34、，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。 起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值，起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值，将达到额定电流的将达到额定电流的10-2010-20倍。倍。 过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。471
35、、起动过程以三级电阻起动时电动机为例以三级电阻起动时电动机为例 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动48l在电枢回路串入启动电阻，可以限制启动电流，但启动电流也不能太小，应控在电枢回路串入启动电阻，可以限制启动电流，但启动电流也不能太小，应控制在额定电流的制在额定电流的22.5倍范围内，并使启动转矩大于额定转矩，迅速完成启动过倍范围内，并使启动转矩大于额定转矩，迅速完成启动过程。程。l一般不允许将启动电阻在电动机正常运行时接入电路使用，因为长时间通过电一般不允许将启动电阻在电动机正常运行时接入电路使用，因为长时间通过电流会烧毁电阻。流会烧毁电阻。l这种方式的缺点是启动过程中要消耗大量的能量，因
36、此对经常频繁启动和大中这种方式的缺点是启动过程中要消耗大量的能量，因此对经常频繁启动和大中型直流电机不适用。型直流电机不适用。49 降压起动降压起动 当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。 起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。定的数值
37、上，保证按需要的加速度升速。 降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此对启动降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此对启动频繁和大中型电机中得到广泛应用。频繁和大中型电机中得到广泛应用。50l直流电机的制动直流电机的制动直流电动机在脱离电源后要求迅速停转，能实现这一目的成为制动。直流电动机在脱离电源后要求迅速停转，能实现这一目的成为制动。制动的方法有机械制动和电磁制动两类。制动的方法有机械制动和电磁制动两类。 机械制动是利用机械装置，使电动机在切断电源后迅速停转，常用方机械制动是利用机械装置，使电动机在切断电源后迅速停转，常用方式
38、有制动器和电磁抱闸。式有制动器和电磁抱闸。 电磁制动的方法一般有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。电磁制动的方法一般有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。 制动原理：当电磁转矩的方向与转速方向相同时制动原理：当电磁转矩的方向与转速方向相同时, ,电机运行于电动机状电机运行于电动机状态态; ;当电磁转矩方向与转速方向相反时当电磁转矩方向与转速方向相反时, ,电机运行于制动状态。电机运行于制动状态。 511、 能耗制动电动电动制动制动电动状态，如图所示。电动状态，如图所示。将开关将开关S S投向制动电阻投向制动电阻 上即实现制动上即实现制动. . 脱离电源后，由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，脱离
39、电源后，由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势电动势 方向不变。由方向不变。由 产生的电枢电流产生的电枢电流 的方向与电动的方向与电动状态时的状态时的 方向相反方向相反, ,对应的电磁转矩对应的电磁转矩 与与 方向相反方向相反, ,为为制动性质制动性质, ,电机处于制动状态。电机处于制动状态。 制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。 一般电阻越小，制动电流越大，制动转矩也越大。实际中制一般电阻越小，制动电流
40、越大，制动转矩也越大。实际中制动电阻常常为滑动变阻器。动电阻常常为滑动变阻器。52l优点优点 制动减速平稳、可靠；制动减速平稳、可靠； 制动线路较简单；制动线路较简单； 便于实现准确停车；便于实现准确停车； 缺点缺点 制动转矩随转速降低成正比减小，低速时制动效果差；制动转矩随转速降低成正比减小，低速时制动效果差； 有能量损耗；有能量损耗； 应用场合应用场合 不要求反转及减速要求较平稳的场合；不要求反转及减速要求较平稳的场合；53 电压反接制动时接线如图所示。电压反接制动时接线如图所示。2、电压反接制动电动电动制动制动 开关开关S S投向投向“电动电动”侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状侧时，
41、电枢接正极电压，电机处于电动状态。进行制动时，开关投向态。进行制动时，开关投向“制动制动”侧，电枢回路串入制动电阻侧，电枢回路串入制动电阻 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流：后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流： 反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用电压反接制动。电压反接制动。54l优点优点 制动转矩稳定，不随着制动转矩稳定，不随着n下降而减少；下降而减少； 制动强烈，制动时间短。制动强烈，制动时间短。 缺点缺点 制动时的能量损耗大；制动时的能量损耗大； 制动到制动到n=0时，如不断电会
42、产生反转；时，如不断电会产生反转； 制动冲击大，电机的寿命降低。制动冲击大，电机的寿命降低。 应用范围应用范围 要求迅速制动停转并反转的场合要求迅速制动停转并反转的场合55回馈制动原理 当电动机在电动状态运行时，由于某种因素，如用电动机拖动机车下坡，使电动机的转速高于理想空载转速，进入发电状态，此时nn0，使得EaU，电枢电流为与电动状态时相反，因磁通方向未变，则电磁转矩T的方向随着Ia的反向而反向，对电动机起到制动作用。在电动状态时电枢电流从电网的正端流向电动机，而在制动时，电枢电流从电枢流向电网，因而称为回馈制动。 电动电动56l优点优点 不需改变线路，就可以从电动机状态转入回馈制动状态；
43、不需改变线路，就可以从电动机状态转入回馈制动状态； 电能可回馈给电网，比较经济。电能可回馈给电网，比较经济。缺点缺点 当转速当转速n低于理想转速低于理想转速n0时，不能产生制动转矩；时，不能产生制动转矩； 不能使转速制动到不能使转速制动到0。应用范围应用范围 用于转速大于额定转速的场合；用于转速大于额定转速的场合； 在降压及增磁调速时，可自行转入回馈制动状态。在降压及增磁调速时，可自行转入回馈制动状态。57直流电动机的调速 电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法
44、称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。他励直流电动机的转速为他励直流电动机的转速为电气调速方法电气调速方法:1.:1.调压调速调压调速;2.;2.电枢串电阻调速电枢串电阻调速;3.;3.调磁调速。调磁调速。目前最流行的是直流调速器，它具有启动、调速、制动的优点，这里不再介绍了。目前最流行的是直流调速器，它具有启动、调速、制动的优点，这里不再介绍了。 改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化
45、。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。581 1、三相异步电动机的基本结构、三相异步电动机的基本结构一、定子部分1.1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。导磁部分。2 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。导电部分。3 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。二、转子部分1 1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。2 2、转子绕组：、转子绕组：
46、 1 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。路绕组。2 2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。 异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。三、气隙5960按转子结构分：按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机61下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。 右图是一台三相鼠笼型异步电动机
47、的外形图。右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。62鼠笼型转子铁心和绕鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图组结构示意图三相绕线型转子结三相绕线型转子结构图构图6364铸铝转子绕线转子转子铁心和绕组转子铁心和绕组65三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理U2U1W2V1W1V2n转动原理1 1、电生磁、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。产生圆形旋转磁场。2 2、磁生电、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。势和电流。3 3、电磁力、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁转子载流（有功分量电流）体在磁
48、场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。电动机旋转，将电能转化为机械能。 只要转子绕组和气隙旋转磁通密度之间有只要转子绕组和气隙旋转磁通密度之间有相对运动，转子就会有电流，就会有电磁转矩相对运动，转子就会有电流，就会有电磁转矩作用在转子上，当电磁转矩等于负载转矩时，作用在转子上，当电磁转矩等于负载转矩时，转子以恒速转子以恒速n n运行。运行。66在定子三相对称的定子绕组中通入对称三相电流即在气隙中产生旋转磁场： 为了分析旋转磁动势的旋转方向，设三相对称为了分析旋转磁动势的旋转方向，设三相对称电流按余弦规律变化，电流按余弦规
49、律变化，U U 相电流最大时为计时点，相电流最大时为计时点，电流取首进尾出为正，电流波形和各时刻旋转磁电流取首进尾出为正，电流波形和各时刻旋转磁动势的位置如图所示：动势的位置如图所示：67l定子旋转磁场的转速记为定子旋转磁场的转速记为n1，又称为同步转速又称为同步转速:l式中：式中：n1的单位为每分钟的转数（的单位为每分钟的转数（rpm）f为电源的频率为电源的频率p为绕组磁场的极数为绕组磁场的极数l例如，对工频例如，对工频50Hz电源，电源，2极，极，4极，极，6极，极，8极电机的同步转速分别为：极电机的同步转速分别为：l 3000rpm,1500rpm,1000rpm,750rpm,等等等等
50、同步转速同步转速68l异步电动机的转速可表示为：异步电动机的转速可表示为：l式中式中S称为转差率；称为转差率；l当电机刚刚开始起动时，当电机刚刚开始起动时，n=0，s=1；l若电机处于理想空载，若电机处于理想空载，n=n1, s=0，转子与定子旋转磁场同步，故转子与定子旋转磁场同步，故n1称为同步转称为同步转速；速；l额定负载情况下，额定负载情况下，s为为25%，所以异步电机的额定转速，所以异步电机的额定转速nN总是接近同步速，如总是接近同步速，如2890rpm,1450rpm,975rpm,741rpm等等。等等。l转差率的大小反映了电机的不同运行状态。转差率的大小反映了电机的不同运行状态。
51、异步电动机的转速异步电动机的转速69 异步电机的三种运行状态根据转差率的大小和正负根据转差率的大小和正负, ,异步电机有三种运行状态异步电机有三种运行状态机械能转变为电能电能和机械能变成内能电能转变为机械能能量关系能量关系制动制动驱动电磁转矩电磁转矩转差率转差率转速转速外力使电机快速旋转外力使电机沿磁场反方向旋转定子绕组接对称电源实现实现发电机电磁制动电动机状态7071额定值关系有：额定值关系有：额定运行状态时加在定子绕组上额定运行状态时加在定子绕组上的线电压的线电压. .额定条件下转轴上输出的机额定条件下转轴上输出的机械功率。械功率。在额定运行状态下流入定子绕组在额定运行状态下流入定子绕组的
52、线电流的线电流.额定运行时电动机的额定运行时电动机的转速转速.二、额定值二、额定值72 三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机的定子部分完全相同。三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机的定子部分完全相同。 对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成灵活地接成“Y Y”形或形或“D D”形。形。 “Y”形连接时，线电流形连接时，线电流=相电流，线电压相电流，线电压= 相电压；相电压； “D”形形连接时，线电压连接时，线电压=相电压，线电流相电压，线电流= 相
53、电流相电流三、接线三、接线U U1 1 V V1 1 W W1 1U U1 1 V V1 1 W W1 1U U 2 2 V V2 2 W2W2D D联结联结Y Y联结联结U U2 2 V V2 2 W W2 273 实用表达式实用表达式 工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：T TN N 是电机的额定转矩是电机的额定转矩， PN 是电机的额定功率，是电机的额定功率， nN 是额定转速是额定转速T 是过载能力是过载能力 74 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性三相异步电动机的固有机
54、械特性和人为机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。的机械特性。S Sm m 为最大转矩时的临界转差率。为最大转矩时的临界转差率。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem几个特殊点：几个特殊点：A AB BC CD1.起动点A:2.最大转矩点B:3.额定运行点C4.同步运行点D75二、人为机械特性 人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。sns
55、m1 0TLUN0T TststT Tm mT Tememn10.8U0.8UN N0.64Tst0.64Tm1. 1. 降压时的人为机械特性降压时的人为机械特性 下降后下降后, , 和和 均下降均下降, , 但但 不变不变, , 和和 减少。减少。 如果电机在定额负载下运行如果电机在定额负载下运行, , 下降后下降后, , 下降下降, , 增大增大, , 转子电流转子电流因因 增大而增大增大而增大, ,导致电机过导致电机过载。长期欠压过载运行将使电机过热，载。长期欠压过载运行将使电机过热，减少使用寿命。减少使用寿命。TST和和KST分别是启动转矩和转矩倍数分别是启动转矩和转矩倍数762. 2
56、. 转子回路串对称电阻时的人为机械特性转子回路串对称电阻时的人为机械特性串电阻后串电阻后, , 、 不变，不变， 增大。增大。在一定范围内增加电阻，可以增加在一定范围内增加电阻，可以增加 。当。当 时时 ，若再增加电阻，若再增加电阻， 减小。减小。 串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。 除了上述特性外，还有改变电源频除了上述特性外，还有改变电源频率、极对数等人为机械特性。率、极对数等人为机械特性。1 0TstTmTems n0n1smR2Tsts sm mR2+Rs77 三相异步电动机的起动 起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态
57、的过程起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程. .对电动机的起动性能要求对电动机的起动性能要求二：起动电流小二：起动电流小, ,起动转矩不大。起动转矩不大。1.1.起动电流大的原因起动电流大的原因 起动时起动时 , ,转子感应电动势大转子感应电动势大, ,使转子电流大使转子电流大, ,根据磁动势平衡关系根据磁动势平衡关系, ,定子电流必定子电流必然增大然增大. .2.2.起动转矩不大的原因起动转矩不大的原因从下述公式分析从下述公式分析 起动时起动时, , ,远大于运行时的远大于运行时的 , ,转子漏抗转子漏抗 很大很大, , 很低很低, ,尽管尽管 很大很大, ,但但 并不大
58、并不大. . 由于起动电流大由于起动电流大, ,定子漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大, ,使定子感应电动势减小使定子感应电动势减小, ,对应的气隙磁通减小对应的气隙磁通减小. .由上述两个原因使得起动转矩不大由上述两个原因使得起动转矩不大. .78 三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动一、直接起动可以直接起动的条件：起动电流倍数可以直接起动的条件：起动电流倍数从三相异步电动机固有机械特性中分析知道，如果在额定电压下直接起动，起动电流大。起从三相异步电动机固有机械特性中分析知道，如果在额定电压下直接起动，起动电流大。起动转矩不大。动转矩不大。一般起动电流可达额定电流的一般起动电流可达额定
59、电流的5-75-7倍，对机械设备的冲击也大。倍，对机械设备的冲击也大。 一般情况下，在供电变压器容量较大，电机的容量较小时，三相鼠笼型电机可以直接启一般情况下，在供电变压器容量较大，电机的容量较小时，三相鼠笼型电机可以直接启动，经验上动，经验上7.5KW7.5KW以下的小容量电机可以直接起动。以下的小容量电机可以直接起动。79二、降压起动 适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。 起动时起动时Y Y接，起动电压降为接，起动电压降为 U U 起动电流降为起动电流降为 I I 运行时运行时接。接。起动电流关系:Y- Y- 降压起动多用于空载或轻载
60、起动降压起动多用于空载或轻载起动1.Y- 1.Y- 降压起动降压起动起动转矩关系:802.2.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动直接起动时的起动电流：直接起动时的起动电流：降压后二次侧起动电流：降压后二次侧起动电流：变压器一次侧电流：变压器一次侧电流：电网提供的起动电流减小倍数：电网提供的起动电流减小倍数：起动转矩减小的倍数：起动转矩减小的倍数：自耦变压器一般有三个分接头可供选用。自耦变压器一般有三个分接头可供选用。813、转子回路串电阻起动 在转子回路中串联适当的电阻在转子回路中串联适当的电阻, ,既能限制起动电流，既能限制起动电流，又能增大起动转矩。又能增大起动转矩。 为了有较大的起动转
61、矩、使起动过程平滑，应在为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻。切除起动电阻。82 电动机由电动机由a a点开始起点开始起动，经动，经bcdef bcdef ghgh，完成起动过，完成起动过程。程。起动过程起动过程83二、转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器。转子电动势的频频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器。转子电动势的频率为：率为： 起动时，起动时，S2S2断开，转子串入频敏变阻器断开，转子串入频敏变阻器,S1,S1闭合，电闭合，电机通电开始起动。机通电开始
62、起动。起动时起动时, , ,频敏变阻器铁损大频敏变阻器铁损大, ,反映铁损耗的等反映铁损耗的等效电阻效电阻 大大, ,相当于转子回路串入一个较大电阻。相当于转子回路串入一个较大电阻。所以限制了转子的起动电流，随着所以限制了转子的起动电流，随着 上升上升, ,转子频转子频率率 减小减小, ,铁损减少铁损减少, ,等效电阻减小等效电阻减小, ,相当于逐渐切相当于逐渐切除除 , ,起动结束起动结束,S2,S2闭合，切除频敏变阻器，转子闭合，切除频敏变阻器，转子电路直接短路。电路直接短路。 理想状态时,84三相异步电动机的电磁制动1、 能耗制动实现：制动时，实现：制动时，S1S1断开断开, ,电机脱离
63、电网，同时电机脱离电网，同时S2S2闭合闭合, ,在定子在定子绕组中通入直流励磁电流。绕组中通入直流励磁电流。 直流励磁电流产生一个恒定的磁场，因惯性继续旋转直流励磁电流产生一个恒定的磁场，因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，导体中感应电动势和电流。感应电流与的转子切割恒定磁场，导体中感应电动势和电流。感应电流与磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，转速迅速下降，当转速磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，转速迅速下降，当转速为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。 制动过程中，转子的动能转变为电能消耗在制动过程中，转子的动能转变为电能消耗在转子回路电阻上
64、转子回路电阻上能耗制动。能耗制动。 对笼型异步电动机对笼型异步电动机, ,可以增大直流励磁电可以增大直流励磁电流来增大初始制动转矩流来增大初始制动转矩 。 对绕线型异步电动机对绕线型异步电动机, ,可以增大转子回可以增大转子回路电阻来增大初始制动转矩路电阻来增大初始制动转矩 。852 2、 反接制动反接制动实现：将电动机电源两相反接可实现反接制动。实现：将电动机电源两相反接可实现反接制动。3、 回馈制动实现：电动机转子在外力作用下，使实现：电动机转子在外力作用下，使nnnn1 1. . 回馈制动状态实际上就是将轴上的机械能转变成电能并回回馈制动状态实际上就是将轴上的机械能转变成电能并回馈到电网
65、的异步发电机状态。馈到电网的异步发电机状态。能耗制动、反接制动和回馈制动的优缺点与直流电机的这三种方式能耗制动、反接制动和回馈制动的优缺点与直流电机的这三种方式大体一致。根据实际需要合理选择。大体一致。根据实际需要合理选择。86 三相异步电动机的调速由异步电动机的转速公式由异步电动机的转速公式可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：（1 1）改变定子极对数）改变定子极对数 调速。调速。（2 2）改变电源频率）改变电源频率 调速。调速。（3 3）改变转差率）改变转差率 调速，用降低定子绕组电压和绕线式电机转子回路串电阻调速，用降低定子绕组电压和绕线式电机转
66、子回路串电阻等方法实现。等方法实现。s87l改变定子电压调速对于恒转矩负载调速范围十分小，对风机类负载调速范围较大，但改变定子电压调速对于恒转矩负载调速范围十分小，对风机类负载调速范围较大，但是有过流的问题。是有过流的问题。l转子回路串电阻调速的调速范围不大，平滑性不好，转速越低，情况越严重。转子回路串电阻调速的调速范围不大，平滑性不好，转速越低，情况越严重。l变极调速为有极调速，需要电机定子有多套绕组或绕组有多种接法；造价太高。变极调速为有极调速，需要电机定子有多套绕组或绕组有多种接法；造价太高。l变频调速真正无级调速，调速范围宽，系统复杂，性能好，可以和直流调速系统相媲变频调速真正无级调速
67、，调速范围宽，系统复杂，性能好，可以和直流调速系统相媲美，为目前最为流行的方法，而且它将起动、调速、制动的优点集于一身，在后面变美，为目前最为流行的方法，而且它将起动、调速、制动的优点集于一身，在后面变频器章节将详细介绍。频器章节将详细介绍。88l编码器相关知识编码器相关知识l简介简介 在自动化领域在自动化领域,旋转编码器是用来检测角度，位置，速度和加速度的传感器。旋转编码器是用来检测角度，位置，速度和加速度的传感器。依靠轴杆、齿轮、测量轮或绳缆的控制，线性位移能被检测。编码器也把实际的机械参数值转换成电气信号，这些信号可以被计数器、转速表、PLC和工业PC处理。 由玻璃或塑料制成的圆盘被栅格
68、为透明的和非透明的区域。如果一个光源固定在圆盘的一侧，光敏元件固定在另一侧,旋转运动即可通过非接触方法检测出。如果一束光打在透明的区域，接收器接收到，产生脉冲，当光束被黑色区域隔断时，不产生脉冲。发光二极管通常用作光源，发光范围在红外线范围内，光敏二级管或光敏晶体管作为接收器。8990增量型编码器增量型编码器 轴旋转一定角度，增量型编码器提供一定数量的脉冲。周期性的测量或者单位时间内的脉冲数可以用来测量移动的速度测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相位差为90。能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号，因此
69、可用来实现双向的定位控制实现双向的定位控制。另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。这个信号(第三通道) 是用于参考的零位信号零位信号或称为通道0 。91 利用利用光电耦合器光电耦合器扫描安装在机械轴上的分割成断的圆盘。扫描安装在机械轴上的分割成断的圆盘。 机械代码被转换为成比例的电气脉冲信号。机械代码被转换为成比例的电气脉冲信号。 增量型增量型92l增量型编码器接口增量型编码器接口l线驱动（RS422） 这种对称的接口推荐使用于干扰较严重的场合或通讯距离远要求。所用电缆必须为双绞线以实现最大的干扰抑制。这种接口方式也可用于替代TTL接口，如果是这种情况，反向的输出信号
70、将不需要。93l推挽式输出 推挽式输出组合了NPN和PNP输出方式。相比于开路集电极输出，推挽式输出的特点是提高了脉冲上升沿。另外，抗干扰能力也增加。用NPN或PNP时不需要额外配线。输出具有反相通道。这种输出的主要应用于中等的开关频率范围。OC(集电极开路）输出可以用这种方式替代。94供电电压：供电电压：RS422 5VDC RS422 10-30VDC 1000米米 推挽输出推挽输出 无反向信号无反向信号 5-30VDC 100米米 推挽输出推挽输出 有反向信号有反向信号 10-30VDC 250米米 NPN输出输出 5VDC或或5-30VDC NPN集电极开路输出集电极开路输出 5VDC
71、或或5-30VDC NPN为上拉型为上拉型 PNP是下拉型（发射极强制正电压）可以得到与编码器不同电是下拉型（发射极强制正电压）可以得到与编码器不同电压等级的信号。压等级的信号。 95绝对值编码器 通过一些光电耦合器扫描旋转盘上的代码图案。 每一个位置有其独一无二的代码。每一个位置有其独一无二的代码。 96 单圈 编码器只有一圈被编码。 编码器转完一个完整的圈后，代码开始重复 最多至每圈8192步, 或13位J 在断电情况下位置的改变也能被记忆下来。L 不能区分到底转了多少圈。 97多圈 在单转型单元的基础上另外包含了一个齿轮。J 靠这个齿轮，可以探测到转的圈数。 J 最大可探测 4096(1
72、2位)圈。98输出接口：1、并行输出： 5VDC或 10-30VDC二进制或格雷码输出对于单圈是可行的 TTL2米 并行推挽100米2、SSI同步串行接口输出5VDC RS485时钟信号数据信号1200米 SSI同步串行接口输出10-30VDC RS485时钟信号数据信号3、总线形式：PRFIBU、SCANopendevice-net总线型式10-30VDC4、开放的数字传感器接口BISS RS422或RS485数据时钟信号大于50米，频率越高传输距离越远。5、模拟量输出信号4-20mA 200米99l根据设计和安装系统区分实心轴编码器 通过联轴器连接到驱动轴上。柔性联轴器用来机械连接两个机械
73、轴并且补偿两轴水平偏差。其它可能连接编码器到驱动轴上为：皮带、小齿轮、测量轮和缆绳牵引。 在这里请注意：联轴器的选型不同，将使施加在轴向或径向上的力损坏编码器的风险不同。100l实心轴编码器的优点： 结构简单 可以更高的防护等级 机械上提供不同连接法兰，电气上可提供不同连接插头实心轴编码器的弱点： 部件多：编码器，安装法兰，联轴器。101l轴套型编码器 用这种结构，编码器的轴为连续的通孔空心轴或者半空轴套型式。编码器和驱动轴可以用编码器的轴套和弹簧连接片轻而易举地连接。轴套型编码器集成了 定子簧片，以用来补偿编码器与驱动装置的水平误差。因此不必做一个补偿联轴器。轴套型编码器的优点： 编码器/驱
74、动系统安装时间短 简单的安装步骤轴套型编码器的弱点： 内部结构复杂 振动102l轴套型编码器用通孔轴套套在驱动轴上。 这种编码器,轴连接器和定子簧片已经集成，轴连接使转矩的正确传递得到保证。这个安装系统里，驱动轴承担编码器的重量。靠编码器轴套四周的小螺丝固定防止轴套在轴上的转动。另外必须限制所有其他有角度的转动。103l半空轴编码器： 轴套编码器差不多相同的功能，半空轴编码器就符合这一点，半空轴编码器区别于轴套编码器主要是轴套为一个凹陷的盲孔。104选型依据：选型依据：1、机械法兰接口、机械法兰接口2、电气接口依据自动化提供的要求或技术协议（必须明确）、电气接口依据自动化提供的要求或技术协议（
75、必须明确）3、绝对值要考虑齿轮比、绝对值要考虑齿轮比接线依据：接线依据：1、产品本身标签上标有接线图、产品本身标签上标有接线图2、产品说明书、产品说明书3、网上查询技术咨询、网上查询技术咨询调试说明：根据接口型式与自动控制接口，依赖于自动化调试人员。调试说明：根据接口型式与自动控制接口，依赖于自动化调试人员。注意产品的成套性（例如插头、联轴器等）注意产品的成套性（例如插头、联轴器等）105增量型编码器的订货选择增量型编码器的订货选择106绝对值型编码器的订货选择绝对值型编码器的订货选择107l变频器基础知识变频器基础知识序号序号优点优点1平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机
76、安全平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速，调速精度大大提高无级调速，调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器切换电机正反向无需通过接触器切换5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比） 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可 变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF (
77、 Variable Voltage Variable Frequency）变频器的控制对象变频器的控制对象 三相交流异步电机和三相交流同步电机108整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流交流低压交直交通用变频器系统框图交流低压交直交通用变频器系统框图直流直流交流整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦109交流调速的控制核心是： 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果V/FV/F控制控制简单实用，性能一般，使用最为广泛 只要保证输出电压和输
78、出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定，保证最大转矩恒定。 例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304V 低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高矢量控制矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算机技术迅速发展才真正大范围使用110理论基础电压随频率调节的规律 当转差率当转差率s s变化
79、不大时，电动机的转速变化不大时，电动机的转速n n基本与电源频率基本与电源频率f f1 1正比，连续调节电源频率，可以正比，连续调节电源频率，可以平滑地改变电动机的转速。但是，平滑地改变电动机的转速。但是， 频率改变将影响磁路的饱和程度、励磁电流、功率因数、铁损及过载能力的大小。为了保持变频率改变将影响磁路的饱和程度、励磁电流、功率因数、铁损及过载能力的大小。为了保持变频率前、后过载能力不变，要求下式成立：频率前、后过载能力不变，要求下式成立：1111 1、恒转矩变频率调速（、恒转矩变频率调速（50HZ50HZ以下）以下）此条件下频率和电压同时变化，电机的主磁通和过载能力不变此条件下频率和电压
80、同时变化，电机的主磁通和过载能力不变对恒转矩负载对恒转矩负载2 2、恒功率变频率调速（、恒功率变频率调速（50HZ50HZ以上）以上）此条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通发生变化。也称弱磁调速。此条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通发生变化。也称弱磁调速。对恒功率负载对恒功率负载得112频率调速时电动机的机械特性变频调速时电动机的机械特性可用下列各式表示变频调速时电动机的机械特性可用下列各式表示最大转矩最大转矩起动转矩起动转矩临界点转速降临界点转速降在基频以下调速时在基频以下调速时, ,保持保持 , ,即恒转矩调速。实际上由于电机电抗的存在，即恒转矩调速。实际上由于电机电抗的
81、存在，致使频率降低时，最大转矩减小了致使频率降低时，最大转矩减小了 在基频以上调速时在基频以上调速时, ,电压只能电压只能 ，迫使主磁通与频率成反比降，迫使主磁通与频率成反比降 低，近似为恒功率调速。低，近似为恒功率调速。113变频器的使用还具有很多保护功能：变频器的使用还具有很多保护功能：5 5分钟内可重复的过载，持续时间分钟内可重复的过载，持续时间6060秒，秒，150150的完成额定输出电流；的完成额定输出电流；1 1分钟内持续分钟内持续3 3秒秒200200过载；过载；过压、欠压保护；过压、欠压保护；变频器过温保护；变频器过温保护；使用使用PTCPTC通过数字输入实现电机过热保护；通过
82、数字输入实现电机过热保护；接地故障保护；接地故障保护；短路保护；短路保护；闭锁电动机保护；闭锁电动机保护；电动机失速防护等。电动机失速防护等。 114工频电源外部延长电缆特点：l运行命令由键盘上的RUN和STOP决定l运行方向一般由变频器内部参数决定l运行给定由键盘修改特定功能码完成l方便快捷适用场合l在设备调试时广泛使用l应用在简单且实时性不强的单机场合115工频电源特点：l运行命令由外部启停按钮决定，通过变 频器外部端子FWD/REV决定运行方向l运行给定一般由外部模拟端子决定：PLC 模拟输出电位器l常与外部逻辑电路或PLC共同控制变频器适用场合l应用在实时性较强独立系统l使用范围最广
83、启动停止开关量端子模拟量端子116工频电源启动停止工频电源速度给定使用场合： 各类小型生产线或系统特点：l 实时性好l 调试维护方便l 线路复杂，抗干扰 能力差 开关量端子模拟量端子开关量端子模拟量端子117工频电源启动停止工频电源速度给定使用场合： 各类中大型生产线或系统特点：l所有控制均通过通讯电缆l线路相对简单，自动化 水平高，信息交换量大l实时性好，抗扰能力强l为防止网络故障，特设独立急停功能l投入大，调试维护困难通讯接口通讯接口单根电缆人机界面通讯接口118 考虑变频器运行的经济性和安全性，变频器选型保留适当的余量是必要的。要准确选型，必须要把握以下几个原则：l充分了解控制对象性能要
84、求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要 求较高的场合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可l了解负载特性，如是通用场合，则需确定变频器是G型还是P型l了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。l确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该 电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器以下情况要考虑容量放大一档： 1、长期高温大负荷 2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场 3、目标负载波动大 4、现场电网长期偏低而负载接近额定 5、绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）119充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。对于变频器的选配件选
85、配，必须要把握以下几个原则：l以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器民用场合，如：宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上电网品质恶劣或容量偏小的场合如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机l以下情况要选用交流输出电抗器变频器到电机线路超过100米（一般原则）l以下情况一般要选用制动单元和制动电阻提升负载频繁快速加减速大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）120l软启动器的知识软启动器的知识 软起动器的主工作电路见图软起动器的主工作电路见图1，它主要由串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸，它主要由串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管调压调速电
86、路组成，由起动器中的单片机控制改变晶闸管的导通角，可通过调节晶管调压调速电路组成，由起动器中的单片机控制改变晶闸管的导通角，可通过调节晶闸管的导通角改变加到定子绕组的三相电压。起动时，晶闸管的导通角从闸管的导通角改变加到定子绕组的三相电压。起动时，晶闸管的导通角从0开始上升，开始上升，逐渐增大，电机的端电压也从零开始上升，直至达到满足起动转矩要求，保证起动成逐渐增大，电机的端电压也从零开始上升，直至达到满足起动转矩要求，保证起动成功。运用不同的设定法，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可以实现不功。运用不同的设定法，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可以实现不同的功能。同的功能
87、。 121122l智能化软起动器是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控智能化软起动器是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置，具有传统起动方式所不具备的特点。在不需要调速的前提下，使用软启动器制装置，具有传统起动方式所不具备的特点。在不需要调速的前提下，使用软启动器具有很多优点。具有很多优点。 123软起动器与变频器的区别软起动器与变频器的区别 软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压
88、器，用于电机起动时，输不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。因此在不需要调速的地方，使用软启动器进行启动和停器贵得多，结构也复杂得多。因此在不需要调速的地方，使用软启动器进行启动和停止，比变频器具有更大的性价比。止，比变频器具有更大的性价比。软起动与传统减压起动方式的不同之处软起动与传统减压起动方式的不同之处 笼型电机传统的减压起动方式有笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压
89、起动、电抗器起动等。这些起动起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。软起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方式的不同之处是：与传统减压起动方式的不同之处是：（1）无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流）无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。从零线性上升至设定值。（2）恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电）恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控
90、制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。机平稳起动。（3）根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流。）根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流。124lPLC相关知识相关知识 可编程序控制器广泛地应用于工业控制。它通过用户存储的应用程序来控制生产过可编程序控制器广泛地应用于工业控制。它通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技程，具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技术与继电器控制技术有机结合起来，为工业自动化提供的几乎完美的现代化
91、自动控制术与继电器控制技术有机结合起来，为工业自动化提供的几乎完美的现代化自动控制装置。装置。 电电气气控控制制装装置置的的输输入入信信号号有有按按钮钮、开开关关、时时间间继继电电器器、压压力力继继电电器器、温温度度继继电电器器、过过流流过过压压继继电电器器；电电气气控控制制装装置置的的输输出出信信号号有有接接触触器器、继继电电器器、电电磁磁阀阀。这这些些信信号号只只有闭合与断开两种工作状态。这类物理量被称为开关量或数字信号。有闭合与断开两种工作状态。这类物理量被称为开关量或数字信号。 另另一一类类设设备备，其其输输入入信信号号是是压压力力传传感感器器、温温度度传传感感器器、湿湿度度传传感感器
92、器等等信信号号，输输出出信信号号是是伺伺服服电电机机、电电动动阀阀、距距离离、速速度度等等控控制制信信号号。这这类类物物理理量量是是一一种种连连续续变变化化量量，叫叫做模拟量或模拟信号。做模拟量或模拟信号。 以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器或电子元件来实现，由连接导线将这以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器或电子元件来实现，由连接导线将这些器件按照一定的工作程序组合在一起，以完成一定的控制功能，这种控制叫做继电些器件按照一定的工作程序组合在一起，以完成一定的控制功能，这种控制叫做继电器控制电路。器控制电路。 继电器控制电路的电气装置体积大，生产周期长，接线复杂，故障率高，可靠性差。
93、继电器控制电路的电气装置体积大，生产周期长，接线复杂，故障率高，可靠性差。控制功能略加变动，就需重新组合、改变接线。控制功能略加变动，就需重新组合、改变接线。125l可编程序控制器产生可编程序控制器产生 1968年，美国通用汽车公司（年，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出一种设想：把为适应生产工艺不断更新的需要，提出一种设想：把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程宜等优点结合
94、起来，制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。使不熟悉计算机的人也序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。使不熟悉计算机的人也能方便地使用，并提出十项招标指标。能方便地使用，并提出十项招标指标。 美国数字设备公司（美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于根据这一设想，于1969年研制成功了第一台可编程序控制器年研制成功了第一台可编程序控制器PDP14，并在汽车自动装配线上试用获得成功。该设备用计算机作为核心设备。其控制并在汽车自动装配线上试用获得成功。该设备用计算机作为核心设备。其控制功能是通过存
95、储在计算机中的程序来实现的，这就是人们常说的存储程序控制。由于当时功能是通过存储在计算机中的程序来实现的，这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器（主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称简称PLC）。）。126l可编程序控制器发展可编程序控制器发展同计算机的发展类似，目前可编程序控制器正朝着两个方向发展。同计算机的发展类似，目前可编程序控制器正朝着两个方向发展。 一是朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。一是朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。如如OM
96、RON公司的公司的CQM1、 SIEMENS公司的公司的S7-200一类可编程序控制器。一类可编程序控制器。这种可编程序控制器这种可编程序控制器可以广泛地取代继电器可以广泛地取代继电器控制系统，用于单机控控制系统，用于单机控制和规模比较小的自动制和规模比较小的自动化生产线控制。化生产线控制。127l二是朝着大型、高速、多功能和多层分布式全自动网络化方向发展。二是朝着大型、高速、多功能和多层分布式全自动网络化方向发展。 这类可编程序控制器一般为多处理器系统，有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口。这类可编程序控制器一般为多处理器系统，有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口。系统不仅具有逻辑运
97、算、计时、计数等功能，还具备数值运算、模拟调节、实时监控、记系统不仅具有逻辑运算、计时、计数等功能，还具备数值运算、模拟调节、实时监控、记录显示、计算机接口、数据传送等功能，还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程录显示、计算机接口、数据传送等功能，还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。控制等。通过网络可以与上通过网络可以与上位机通讯，配备数据位机通讯，配备数据采集系统、数据分析采集系统、数据分析系统、彩色图像系系统、彩色图像系统的操纵台，可以统的操纵台，可以实现自动化工厂的实现自动化工厂的全面要求。全面要求。 128PLCPLC的特点的特点 可编程序控制所以被广泛使用，是由它的
98、突出的特点和优越的性能分不开的。归纳可编程序控制所以被广泛使用，是由它的突出的特点和优越的性能分不开的。归纳起来，可编程序控制器主要具有以下特点：起来，可编程序控制器主要具有以下特点： 可靠性高可靠性高 例如三菱和可编程序控制器平均无故障时间可以达到例如三菱和可编程序控制器平均无故障时间可以达到3030万小时（约万小时（约3434年）。年）。 环境适应性强环境适应性强 在环境温度在环境温度-2065-2065、相对湿度为、相对湿度为35358585情况下可正常工作。情况下可正常工作。 灵活通用灵活通用 使用方便、维护简单使用方便、维护简单 整个连接过程仅需要一把螺丝刀即可完成。整个连接过程仅需
99、要一把螺丝刀即可完成。1292. 可编程序控制器的分类可编程序控制器的分类 可编程序控制器是由现代化大生产的需要而产生的，可编程序控制器的分类也必然要可编程序控制器是由现代化大生产的需要而产生的，可编程序控制器的分类也必然要符合现代化生产的需求。一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从符合现代化生产的需求。一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三可编程序控制器的控规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。是从可编程序控制器的结构特点
100、去分类。 (1) 按控制规模分类按控制规模分类 可编程序控制器可以分为大型机、中型机和小型机。可编程序控制器可以分为大型机、中型机和小型机。 小型机小型机 : 小型机的控制点一般在小型机的控制点一般在256点之内点之内,适合于单机控制或小型适合于单机控制或小型 系统的控制。系统的控制。 日本日本OMRON公司公司 CQM1 处理速度处理速度 0.510ms/ 1k字字 存贮器存贮器 3.27.2k 数字量数字量192点，模拟量点，模拟量44路路德国德国SIEMENS S7-200 处理速度处理速度 0.81.2ms 存贮器存贮器 2k 数字量数字量248点，模拟量点，模拟量35路路 130 中
101、型机中型机: 中型机的控制点一般不大于中型机的控制点一般不大于2048点点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统的控制。一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统的控制。 日本日本OMRON公司公司 C200HG 处理速度处理速度 0.15 0.6 ms/ 1k字字存贮器存贮器 15.231.2k 数字量数字量1184点点德国德国SIEMENS S7-300 处理速度处理速度 0.81.2ms 存贮器存贮器 2k 数字量数字量1024点，模拟量点，模拟量128路路 网络网络 PROFI
102、BUS 工业以太网工业以太网 MPI131 大型机大型机大型机的控制点一般大于大型机的控制点一般大于2048点点,不仅能完成较复杂的算术运算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅能完成较复杂的算术运算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。 日本富士公司日本富士公司 F200 处理速度处理速度 2.5ms / 1k字字 存贮器存贮器32k I/O点点3200日本日本OMRON CV2000 处理速度处理速度 0.125ms / 1k字字 存贮器存贮器62k I/O点点2
103、048德国德国SIEMENS S7-400 处理速度处理速度 0.3ms / 1k字字 存贮器存贮器512k I/O点点12672德国德国AEG A500处理速度处理速度 1.3ms / 1k字字 存贮器存贮器62k 64k I/O点点5088132例：例：SIEMENS S7系列系列PLC分类分类小型机小型机 :中型机中型机:大型机大型机SIMATIC S7 - 200模块化模块化SIMATIC S7 - 300模块化SIMATIC M7 - 300一体化SIMATIC C7 - 620模块化SIMATIC S7 - 400模块化SIMATIC M7 - 400133执行OB1中的程序 (循
104、环执行)事件 (日期时间中断、硬件中断等) 调用其他 OB，FB，FC输出模块A I 0.1A I 0.2= Q8.0块OB 1循环监视时间的开始启动块 (OB 100)上电后执行一次从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)把过程映象输出表(PIQ) 写到输出模块CPU 循环循环输入模块工作过程134PLC应用中需要注意的问题工作环境和抗干扰 工作环境 温度温度PLC要求环境温度在055，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔；开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；如果周围环境超过55，要安装电风扇强迫通风
105、。湿度湿度为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。 震动 应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为1055Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。 空气空气避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。 电源电源PLC供电电源为50Hz、220(110%)V的交流电，对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备
106、与地之间的干扰。还可以在电源输入端串接LC滤波电路。当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。 135传感器的相关知识 传感器是与人的感觉器官相对应的元件。 国家标准GB 7665-87对传感器下的定义是: “能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置, 通常由敏感元件和转换元件组成”。 敏感元件, 是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分; 转换元件, 是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。 136 下图为传感器组成方块图， 此图也说明
107、了传感器的基本组成和工作原理。137传感器的分类(1) 根据传感器感知外界信息所依据的基本效应, 可以将传感器分成三大类: 基于物理效应如光、 电、 声、 磁、 热等效应进行工作的物理传感器; 基于化学反应如化学吸附、选择性化学反应等进行工作的化学传感器; 基于酶、抗体、激素等分子识别功能的生物传感器。(2)按工作原理分类, 可分为应变式、 电容式、 电感式、 电磁式、 压电式、 热电式等传感器。 (3)根据传感器使用的敏感材料分类, 可分为半导体传感器、 光纤传感器、 陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感器、 复合材料传感器等等。 (4)按照被测量分类, 可分为力学量传感器、热量传感器、
108、磁传感器、光传感器、放射线传感器、气体成分传感器、 液体成分传感器、离子传感器和真空传感器等等。138139l接近式传感器原理接近式传感器原理 电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路组成，振荡器在传感电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路组成，振荡器在传感器检测面上产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡器检测面上产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振。振荡器的振荡及停振这两个状态，转流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振。振荡器的振荡及停振这两个状态，转换为电信号通过整
109、形放大器转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。换为电信号通过整形放大器转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。检测金属检测金属物体，感应距离为物体，感应距离为0.20.2100mm100mm。 电容式接近传感器由高频振荡器和放大器组成，由传感器的检测面与大地间构成一电容式接近传感器由高频振荡器和放大器组成，由传感器的检测面与大地间构成一个电容器，参与振荡回路工作，起始于停振状态。当物体接近传感器检测面时，回路个电容器，参与振荡回路工作，起始于停振状态。当物体接近传感器检测面时，回路的电容量发生变化，使高频振荡器振荡，振荡和停振这两种状态转换为电信号经放大的电容量发生变化，使高频振荡器振荡
110、，振荡和停振这两种状态转换为电信号经放大器转换为二进制开关信号。器转换为二进制开关信号。检测金属物体和非金属物体，感应距离为检测金属物体和非金属物体，感应距离为1 160mm60mm。 磁性传感器由舌簧管和放大器组成，当外磁场靠近传感器迫使簧片磁化而动作，再磁性传感器由舌簧管和放大器组成，当外磁场靠近传感器迫使簧片磁化而动作，再经过放大电路放大，增大开关容量，已实现对外接电路的通断。经过放大电路放大，增大开关容量，已实现对外接电路的通断。检测磁体（永磁体或检测磁体（永磁体或电磁体）、铁磁体。感应距离是电磁体）、铁磁体。感应距离是252560mm60mm140l接近传感器术语解释接近传感器术语解
111、释 检测距离：也称为额定动作距离，是用标准检测体所测定的接近传感器动作距离的标检测距离：也称为额定动作距离，是用标准检测体所测定的接近传感器动作距离的标准值。准值。 设定距离：也称工作距离，一般为检测距离的设定距离：也称工作距离，一般为检测距离的0.8倍，在此距离内接近开关工作应不倍，在此距离内接近开关工作应不受温度、电压波动的影响而产生误动作。传感器与检测体的间距在安装时必须在这个受温度、电压波动的影响而产生误动作。传感器与检测体的间距在安装时必须在这个范围内。范围内。 标准检测体：指规定材料、尺寸、形状，用来检测接近开关基本性能的检测物体。一标准检测体：指规定材料、尺寸、形状，用来检测接近
112、开关基本性能的检测物体。一般情况下选用厚度般情况下选用厚度1mm，边长为，边长为1.5倍检测距离的正方形倍检测距离的正方形Q235A钢板。钢板。141l常用低压电气设备常用低压电气设备电器：根据外界特定的信号和要求自动或手动接通或断开电路，断续或 连续改变电路参数，实现对电路或非电对象的接通、切断、保 护、控制、调节作用的设备。低压电器： 用于交流1200V、直流1500V以下的电路中的电器。142熔断器：熔断器： 熔断器是一种广泛应用的最简单有效的保护电器。在强弱电系统熔断器是一种广泛应用的最简单有效的保护电器。在强弱电系统中起短路保护作用。中起短路保护作用。 熔断器有管式、插入式、螺旋式、
113、卡式等几种熔断器有管式、插入式、螺旋式、卡式等几种形式，其中部分熔断器的外形和符号如图所示。形式，其中部分熔断器的外形和符号如图所示。 卡式卡式 螺旋式螺旋式 符号符号143 熔断器的主要元件是熔体，它是熔断器的核心部分熔断器的主要元件是熔体，它是熔断器的核心部分熔体形状：熔体形状： 丝状：铅锡合金、锌等低熔点金属丝状：铅锡合金、锌等低熔点金属圆截面熔丝（小电流电路）圆截面熔丝（小电流电路） 片状：用银、铜等较高熔点的金属片状：用银、铜等较高熔点的金属薄片（大电流电路）薄片（大电流电路）工作原理：工作原理： 熔断器使用时应当串联在所保护的电路中；熔断器使用时应当串联在所保护的电路中； 电路正常
114、工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路 发生短路或严重过载时，熔体温度上升到熔点而熔断，将电路断开，发生短路或严重过载时，熔体温度上升到熔点而熔断，将电路断开， 从而保护了电路和用电设备。从而保护了电路和用电设备。144刀开关：刀开关： 又称开启式负荷开关，它是控制电器、手动电器、配电电器。又称开启式负荷开关，它是控制电器、手动电器、配电电器。1.组成：瓷底板、进线座、静触点、熔丝、出线座、刀片式的动触点，手组成：瓷底板、进线座、静触点、熔丝、出线座、刀片式的动触点，手 柄、外面装有胶盖。柄、外面装有胶盖。 2.功能：手动操
115、作快速闭合与断开；功能：手动操作快速闭合与断开； 作为电源的引入开关或隔离开关；作为电源的引入开关或隔离开关； 用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的控制。用于小容量的三相异步电动机不频繁地起动或停止的控制。145使用注意事项: (1) 垂直安装在控制屏或开关板上决不允许倒装 以防手柄因自重落下而引起误合闸 (2) 接线时应将电源线接上端、负载接下端 内装熔丝作为短路和严重过载保护 (3) 操作时分合闸动作应迅速 使电弧较快熄灭146断路器既是控制电器，又可以对电路实施短路、过载、欠压等保护，具有保护断路器既是控制电器，又可以对电路实施短路、过载、欠压等保护，具有保护电器的功能。电器的
116、功能。组成：弹簧、主触点、锁钩、杠杆、过流脱扣器、欠压脱扣器、热脱扣器、手动的操作机构等组成：弹簧、主触点、锁钩、杠杆、过流脱扣器、欠压脱扣器、热脱扣器、手动的操作机构等147按钮按钮:（1）用于控制电路，发出控制指令。）用于控制电路，发出控制指令。（2）发出指令去控制其他电器，再由其他电器去控制主电路、或转移各种指令）发出指令去控制其他电器，再由其他电器去控制主电路、或转移各种指令148行程开关：行程开关： 又称限位开关又称限位开关,是控制电器。可以完成行程控制或限位保护。是控制电器。可以完成行程控制或限位保护。 它的工作原理和按钮相同，分为常开触点和常闭触点。外力作用下触点动作，外力消失后
117、复它的工作原理和按钮相同，分为常开触点和常闭触点。外力作用下触点动作，外力消失后复位；或保持此状态，反方向力量作用下再复位。位；或保持此状态，反方向力量作用下再复位。149万能转换开关万能转换开关:（1）作为各种配电装置的远距离控制）作为各种配电装置的远距离控制（2）电压表、电流表的换向开关）电压表、电流表的换向开关 （3）小容量电动机的起动、调速、换向）小容量电动机的起动、调速、换向150 接触器是控制电器，它利用电磁吸力和弹簧反力的配合作用实现触头闭合与断开，是一种电磁式的自动切换电器。接触器分交流接触器和直流接触器两大类，线圈电压根据设计需要合理选择。151中间继电器：中间继电器： a.
118、当电压或电流继电器触头容量不够时，可借助中间继电器来控当电压或电流继电器触头容量不够时，可借助中间继电器来控 制，此时它作为执行元件被当作一级放大器使用。制，此时它作为执行元件被当作一级放大器使用。 b.当其他继电器或接触器触头数量不够时当其他继电器或接触器触头数量不够时,可利用中间继电器来可利用中间继电器来 切换多条电路。切换多条电路。 c.对于电动机额定电流不超过对于电动机额定电流不超过 5A 的电气控制系统，可以由中间的电气控制系统，可以由中间 继电器代替接触器来实现控制。继电器代替接触器来实现控制。152靠先进的技术引领企业的发展靠先进的技术引领企业的发展靠先进的技术引领企业的发展靠先
119、进的技术引领企业的发展学学 习习理理 解解传播、沟通传播、沟通153154二、电气控制系统图的基本知识二、电气控制系统图的基本知识二、电气控制系统图的基本知识二、电气控制系统图的基本知识一、几种常用低压电器一、几种常用低压电器一、几种常用低压电器一、几种常用低压电器三、三相异步电动机全压启动控制三、三相异步电动机全压启动控制三、三相异步电动机全压启动控制三、三相异步电动机全压启动控制四、三相异步电动机降压启动控制四、三相异步电动机降压启动控制四、三相异步电动机降压启动控制四、三相异步电动机降压启动控制1551 1 1 1、刀开关、刀开关、刀开关、刀开关2 2 2 2、组合开关、组合开关、组合开
120、关、组合开关3 3 3 3、熔断器、熔断器、熔断器、熔断器4 4 4 4、按钮、按钮、按钮、按钮5 5 5 5、接触器、接触器、接触器、接触器1561 1 1 1、刀开关、刀开关、刀开关、刀开关( ( ( (一一一一) ) ) )结构：一种最简单的结构：一种最简单的结构：一种最简单的结构：一种最简单的手动电器。手动电器。手动电器。手动电器。( ( ( (三三三三) ) ) )作用：用在不频繁接通和分断的电路中，也用于隔离电路和电源（又称为隔离开关）作用：用在不频繁接通和分断的电路中，也用于隔离电路和电源（又称为隔离开关）作用：用在不频繁接通和分断的电路中，也用于隔离电路和电源（又称为隔离开关）
121、作用：用在不频繁接通和分断的电路中，也用于隔离电路和电源（又称为隔离开关）( ( ( (二二二二) ) ) )分类：分类：单极单极单极单极( ( ( (单刀单刀单刀单刀) ) ) )、双极、双极、双极、双极( ( ( (双刀双刀双刀双刀) ) ) )、三极、三极、三极、三极( ( ( (三刀三刀三刀三刀) ) ) )1572、组合开关、组合开关 （一）结构：也是一种刀开关，刀片可转动，由装在同一轴上的单个或多个单极旋转（一）结构：也是一种刀开关，刀片可转动，由装在同一轴上的单个或多个单极旋转（一）结构：也是一种刀开关，刀片可转动，由装在同一轴上的单个或多个单极旋转（一）结构：也是一种刀开关，刀
122、片可转动，由装在同一轴上的单个或多个单极旋转开关叠装组成。转动手柄，可使动触片与静触片接通与断开。开关叠装组成。转动手柄，可使动触片与静触片接通与断开。开关叠装组成。转动手柄，可使动触片与静触片接通与断开。开关叠装组成。转动手柄，可使动触片与静触片接通与断开。（二）分类：单极、双极、三极、多极。（二）分类：单极、双极、三极、多极。（二）分类：单极、双极、三极、多极。（二）分类：单极、双极、三极、多极。（三）作用：生产机械的电源引入、局部照明等。（三）作用：生产机械的电源引入、局部照明等。（三）作用：生产机械的电源引入、局部照明等。（三）作用：生产机械的电源引入、局部照明等。常用的常用的常用的常
123、用的HZ10HZ10系列系列系列系列158159 （一）作用：最常用的短路保护电器。熔体由电阻率较高而熔点较低的合金制成，正常（一）作用：最常用的短路保护电器。熔体由电阻率较高而熔点较低的合金制成，正常（一）作用：最常用的短路保护电器。熔体由电阻率较高而熔点较低的合金制成，正常（一）作用：最常用的短路保护电器。熔体由电阻率较高而熔点较低的合金制成，正常工作时熔体不熔断，短路时熔体立即熔断，及时切断电源。工作时熔体不熔断，短路时熔体立即熔断，及时切断电源。工作时熔体不熔断，短路时熔体立即熔断，及时切断电源。工作时熔体不熔断，短路时熔体立即熔断，及时切断电源。3、熔断器、熔断器1591601601
124、61 （二）分类：实用中，常把熔断器和刀开关组合在一起，分为闸刀开关和铁壳开关。（二）分类：实用中，常把熔断器和刀开关组合在一起，分为闸刀开关和铁壳开关。（二）分类：实用中，常把熔断器和刀开关组合在一起，分为闸刀开关和铁壳开关。（二）分类：实用中，常把熔断器和刀开关组合在一起，分为闸刀开关和铁壳开关。1611624 4、按钮、按钮一种最简单的一种最简单的一种最简单的一种最简单的手动电器。手动电器。手动电器。手动电器。( ( ( (一一一一) ) ) )作用：发出操作信号、接通和断开电流作用：发出操作信号、接通和断开电流作用：发出操作信号、接通和断开电流作用：发出操作信号、接通和断开电流较小的控
125、制电路，以控制电流较大的电动机运行。较小的控制电路，以控制电流较大的电动机运行。较小的控制电路，以控制电流较大的电动机运行。较小的控制电路，以控制电流较大的电动机运行。( ( ( (二二二二) ) ) )结构结构结构结构：钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等。：钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等。：钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等。：钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等。162163动触点动触点动触点动触点静触点静触点静触点静触点 动断触点：动触点与上面的静触点接通。动断触点：动触点与上面的静触点接通。动断触点：动触点与上面的静触点接通。动断触点：动触点与上面的静触点接通。 动合触点：动触点与下面的静触
126、点断开。动合触点：动触点与下面的静触点断开。动合触点：动触点与下面的静触点断开。动合触点：动触点与下面的静触点断开。按钮未按下时：按钮未按下时：按钮未按下时：按钮未按下时： 按下按钮时：上面的动断触点断开，下面的按下按钮时：上面的动断触点断开，下面的按下按钮时：上面的动断触点断开，下面的按下按钮时：上面的动断触点断开，下面的 动合触点接通。动合触点接通。动合触点接通。动合触点接通。 当松开按钮时：动触点在复位弹簧作用下复位，动断触点和动合触点都恢复原当松开按钮时：动触点在复位弹簧作用下复位，动断触点和动合触点都恢复原当松开按钮时：动触点在复位弹簧作用下复位，动断触点和动合触点都恢复原当松开按钮
127、时：动触点在复位弹簧作用下复位，动断触点和动合触点都恢复原态。态。态。态。1631645 5 5 5、接触器、接触器、接触器、接触器 一种依靠电磁力作用使一种依靠电磁力作用使一种依靠电磁力作用使一种依靠电磁力作用使触点闭合或分离触点闭合或分离触点闭合或分离触点闭合或分离的的的的自动电器。自动电器。自动电器。自动电器。( ( ( (一一一一) ) ) )作用：用于接通和断开电动机或其它用电设备电路。作用：用于接通和断开电动机或其它用电设备电路。作用：用于接通和断开电动机或其它用电设备电路。作用：用于接通和断开电动机或其它用电设备电路。164165 （二）结构：（二）结构：磁铁分静铁心和动铁心，磁
128、铁分静铁心和动铁心，磁铁分静铁心和动铁心，磁铁分静铁心和动铁心，触点分主触点和辅助触点。触点分主触点和辅助触点。触点分主触点和辅助触点。触点分主触点和辅助触点。线圈线圈线圈线圈KMKM主触点主触点主触点主触点辅助辅助辅助辅助触点触点触点触点动铁心动铁心动铁心动铁心静铁心静铁心静铁心静铁心线圈线圈线圈线圈动合主触点动合主触点动合主触点动合主触点KMKMKMKM动合动合动合动合动断动断动断动断KMKM结构示意图结构示意图符号符号主触点接电动机主电路，主触点接电动机主电路，主触点接电动机主电路，主触点接电动机主电路，辅助触点用于控制电路。辅助触点用于控制电路。辅助触点用于控制电路。辅助触点用于控制电
129、路。弹簧弹簧弹簧弹簧165166当当当当线圈通电时：线圈通电时：线圈通电时：线圈通电时：主触点闭合，电动机旋转。主触点闭合，电动机旋转。主触点闭合，电动机旋转。主触点闭合，电动机旋转。当当当当线圈断电时：线圈断电时：线圈断电时：线圈断电时：主触点分开，电动机停转。主触点分开，电动机停转。主触点分开，电动机停转。主触点分开，电动机停转。 利用利用利用利用线圈中小电流的通断来控制主电路中大电流的通断线圈中小电流的通断来控制主电路中大电流的通断线圈中小电流的通断来控制主电路中大电流的通断线圈中小电流的通断来控制主电路中大电流的通断。M3电机电机电机电机1661676 6、热继电器、热继电器、热继电器
130、、热继电器 1.1.通常用热继电器来实现过载保护。当电动机负载过大，电压过低或一相断路通常用热继电器来实现过载保护。当电动机负载过大，电压过低或一相断路时，电流增大，超过时，电流增大，超过额定电流，熔断器不一定熔断，但时间长了影响寿命。额定电流，熔断器不一定熔断，但时间长了影响寿命。2.2.2.2.结构结构结构结构发热元件发热元件发热元件发热元件双金属片双金属片双金属片双金属片发热元件动断发热元件动断发热元件动断发热元件动断触点触点触点触点1671683.3.3.3.工作原理：利用膨胀系数不同的双金属片遇热后弯曲变形，去推动触点，断开电工作原理：利用膨胀系数不同的双金属片遇热后弯曲变形，去推动
131、触点，断开电工作原理：利用膨胀系数不同的双金属片遇热后弯曲变形，去推动触点，断开电工作原理：利用膨胀系数不同的双金属片遇热后弯曲变形，去推动触点，断开电动机控制电路。动机控制电路。动机控制电路。动机控制电路。 电动机正常工作时：双金属片不起作用。电动机正常工作时：双金属片不起作用。电动机正常工作时：双金属片不起作用。电动机正常工作时：双金属片不起作用。 当电动机过载时：流过发热元件的电当电动机过载时：流过发热元件的电当电动机过载时：流过发热元件的电当电动机过载时：流过发热元件的电流超过其整定电流，使双金属片因受热而流超过其整定电流，使双金属片因受热而流超过其整定电流，使双金属片因受热而流超过其
132、整定电流，使双金属片因受热而有较大弯曲，向左推动导板，动触点离开有较大弯曲，向左推动导板，动触点离开有较大弯曲，向左推动导板，动触点离开有较大弯曲，向左推动导板，动触点离开静触点，接触器线圈静触点，接触器线圈静触点，接触器线圈静触点，接触器线圈KMKM断电，断开电动断电，断开电动断电，断开电动断电，断开电动机电源。机电源。机电源。机电源。1681697 7 7 7、行程开关行程开关行程开关行程开关 对生产机械的某一运动部件的行程或位置变化进行控制。通常用行程开关对生产机械的某一运动部件的行程或位置变化进行控制。通常用行程开关对生产机械的某一运动部件的行程或位置变化进行控制。通常用行程开关对生产
133、机械的某一运动部件的行程或位置变化进行控制。通常用行程开关来实现。来实现。来实现。来实现。（一）（一）（一）（一）行程开关（限位行程开关（限位行程开关（限位行程开关（限位开关开关开关开关）：）：）：）： 是利用机械部件位移来切换电路的自动电器。是利用机械部件位移来切换电路的自动电器。是利用机械部件位移来切换电路的自动电器。是利用机械部件位移来切换电路的自动电器。直线式直线式直线式直线式单滚轮式单滚轮式单滚轮式单滚轮式双滚轮式双滚轮式双滚轮式双滚轮式169170未撞击未撞击未撞击未撞击撞击撞击撞击撞击STST动合触点动合触点动断触点动断触点STST(c)(c)符号符号符号符号1701718、时间
134、继电器时间继电器时间继电器时间继电器按一定时间间隔对机械进行控制。按一定时间间隔对机械进行控制。按一定时间间隔对机械进行控制。按一定时间间隔对机械进行控制。（一）时间继电器：（一）时间继电器：（一）时间继电器：（一）时间继电器： 按所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。有空气式、电动式、电按所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。有空气式、电动式、电按所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。有空气式、电动式、电按所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。有空气式、电动式、电子式等。子式等。子式等。子式等。 是从得到输入信号是从得到输入信号是从得到输入信号是从得到输入信号( (线
135、圈通线圈通线圈通线圈通电或断电电或断电电或断电电或断电) )起，经过一段时间延起，经过一段时间延起，经过一段时间延起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于时后才动作的继电器。适用于时后才动作的继电器。适用于时后才动作的继电器。适用于定时控制。定时控制。定时控制。定时控制。171172 （三）工作原理：利用线圈的通电或断电，控制触点闭合或分开。（三）工作原理：利用线圈的通电或断电，控制触点闭合或分开。（三）工作原理：利用线圈的通电或断电，控制触点闭合或分开。（三）工作原理：利用线圈的通电或断电，控制触点闭合或分开。静铁心固定不变，动铁心与动触点连在一起，可左右移动。静铁心固定不变，动铁心与动
136、触点连在一起，可左右移动。静铁心固定不变，动铁心与动触点连在一起，可左右移动。静铁心固定不变，动铁心与动触点连在一起，可左右移动。当线圈通电时，静、动铁心间产生电磁吸力，动铁心带动动触点右移，动断触点当线圈通电时，静、动铁心间产生电磁吸力，动铁心带动动触点右移，动断触点当线圈通电时，静、动铁心间产生电磁吸力，动铁心带动动触点右移，动断触点当线圈通电时，静、动铁心间产生电磁吸力，动铁心带动动触点右移，动断触点断开，动合触点闭合。断开，动合触点闭合。断开，动合触点闭合。断开，动合触点闭合。当线圈断电时，电磁力消失，动铁心在弹簧作用下带动动触点复位，使动断触点当线圈断电时，电磁力消失，动铁心在弹簧作
137、用下带动动触点复位，使动断触点当线圈断电时，电磁力消失，动铁心在弹簧作用下带动动触点复位，使动断触点当线圈断电时，电磁力消失，动铁心在弹簧作用下带动动触点复位，使动断触点和动合触点恢复原状。和动合触点恢复原状。和动合触点恢复原状。和动合触点恢复原状。172一、 电气控制系统图的基本知识D65由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。电气控制线路：173第一节第一节 电气控制系统图的基本知识电气控制系统图的基本知识D65电气控制线路：电气控制线路的作用：实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。174第一节第一节 电气
138、控制系统图的基本知识电气控制系统图的基本知识D65电气控制线路：电动机常见的基本控制线路：点动控制线路正转控制线路正反转控制线路位置控制线路顺序控制线路多地控制线路降压启动控制线路调速控制线路制动控制线路电气控制线路的作用：175第一节第一节 电气控制系统图的基本知识电气控制系统图的基本知识相关国家标准：相关国家标准：D65GB472885电气图常用图形符号GB522685机床电气设备通用技术条件GB715987电气技术中的文字符号制定通则GB698886电气制图GB509485电气技术中的项目代号 176第一节第一节 电气控制系统图的基本知识电气控制系统图的基本知识一、图形符号和文字符号一、
139、图形符号和文字符号D65图形符号文字符号符号要素一般符号限定符号基本文字符号辅助文字符号补助文字符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。177一、图形符号和文字符号一、图形符号和文字符号D651.图形符号符号要素：具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。一般符号：表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。限定符号：提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。1
140、78一、图形符号和文字符号一、图形符号和文字符号D652.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。179一、图形符号和文字符号一、图形符号和文字符号D652.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号：由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。 180一、图形符号和文字符号一、图形符号和文字符号D652.文字符号基本文字符号：辅助文字符号：表示电气设备、装置和元
141、器件以及电路的功能、状态和特征。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。单字母符号：双字母符号:补充文字符号：当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。181一、图形符号和文字符号一、图形符号和文字符号D652.文字符号补充文字符号原则：在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国 家标准中规定的电气文字符号。在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标 准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术 标准中规定的英文术语缩写而成。基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超 过
142、三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉 丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。182二、绘制、识读电气控制系统图的原则二、绘制、识读电气控制系统图的原则D65 电气控制系统图电气原理图电气安装图框图电器安装图电气互连图主电路控制电路照明和显示电路 电气控制系统图的结构183二、绘制、识读电气控制系统图的原则二、绘制、识读电气控制系统图的原则D65原则： 1.电气原理图 用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其
143、保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧， 控制电路用垂直线绘制在图面的右侧，184D65同一电器的各元件采用同一文字符号表明。所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受 外力作用时的状态绘制。循环运动的机械设备，在电气原理图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注 出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环 节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字 号或环节的名称。原则：185外购的成套电气装置，其详细电路与参数绘在电气原理 图上。
144、电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、 用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。为阅图方便，图中自左向右或自上而下表示操作顺序， 并尽可能减少线条和避免线条交叉。将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下 方为图区号。在继电器、接触器线圈下方列有触点表以 说明线圈和触点的从属关系。原则：186二、绘制、识读电气控制系统图的原则二、绘制、识读电气控制系统图的原则D65 2.电气原理图主电路接点表示：三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路用不多于3位的阿
145、拉伯数字编号187电气原理图示例：电气原理图示例：188二、绘制、识读电气控制系统图的原则二、绘制、识读电气控制系统图的原则D65 2.电气安装图电器安装图：表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。详细绘制出电器元件安装位置。 50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型车床电器位置图189D65电气互连图：原则：外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置尽可能 符合电器实际情况。各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电 气原理图为准，并保持一致。不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接， 必须经接线端子板进行。互连图中的电气互连
146、关系用 线束表示，连接导线应注明导线规格（数量、截面 积），一般不表示实际走线途径。对于控制装置的外部连接线应在图上或用接线表表示 清楚，并注明电源的引入点。表明了电器设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据190电器互连图示例电器互连图示例 EL0HL2314242 31032.5mm22M1M24132.5mm231mm250.75mm230.75mm232.5mm2QSQ1CW6132型车床电气互连图191第二节第二节 三相异步电动机全压启动控制三相异步电动机全压启动控制一、单向旋转控制一、单向旋转控制1手动控制D65QFM3开启式负荷开关控制自动空气开关控制FU
147、M3QS控制方式简单特点:电气原理图：192第二节第二节 三相异步电动机全压启动控制三相异步电动机全压启动控制一、单向旋转控制一、单向旋转控制1手动控制D65QFM3开启式负荷开关控制自动空气开关控制FUM3QS特点:电气原理图：应用:控制三相电风扇和砂轮机1932.点动控制工作原理：一、单向旋转控制一、单向旋转控制启动：按下起动按钮SB接触器KM线圈得电KM主触头闭合电动机M启动运行。停止：松开按钮SB接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2电气原理图：1942.点动控制应用：常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速 移动的电机控制保护环节：短路
148、保护控制电路短路保护主电路短路保护工作原理：电气原理图：一、单向旋转控制QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2195电气原理图3.接触器自锁控制自锁触点热继电器热元件热继电器常闭触点KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRFRSB1一、单向旋转控制196工作原理197电气原理图3.接触器自锁控制工作原理保护环节短路保护 ：FU1、FU2L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2一、单向旋转控制198短路保护 ：FU1、FU2过载保护 ：FR一、单向旋转控制一、单向旋转控制3.接触器自锁控制工作原理保护环节L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3F
149、RKMFRSB2电气原理图199短路保护 ：FU1、FU2一、单向旋转控制一、单向旋转控制3.接触器自锁控制工作原理保护环节欠压、失压保护 ：KML1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2电气原理图过载保护 ：FR200开关切换4连续与点动混合控制按钮切换一、单向旋转控制一、单向旋转控制201开关切换点动控制：SA断开4连续与点动混合控制FU1KMM3FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路一、单向旋转控制一、单向旋转控制202一、单向旋转控制一、单向旋转控制开关切换4连续与点动混合控制FU1KMM3FRQL1L3L2主电路点动控制：SA断开连续
150、控制：SA闭合 FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路203按钮切换4连续与点动混合控制工作原理： 连续控制：松开按钮SB3 点动控制：按下按钮SB3FU1KMM3FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路一、单向旋转控制204主电路实现顺序控制5顺序控制控制电路实现顺序控制 要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式一、单向旋转控制一、单向旋转控制顺序启动同时停止控制顺序启动逆序停止控制205顺序启动同时停止控制特点:电气原理图：FU1KM1M1 3FR1QL1L3L2KM2M23FR2主电路控制电路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4S
151、B2KM1KM2KM1206 顺序控制207顺序启动逆序停止控制FU1KM1M3FR1QL1L3L2KM2M3FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原理图：特点:主电路控制电路208一、单向旋转控制一、单向旋转控制多地控制特点：工作原理：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209三地控制210二、可逆旋转控制二、可逆旋转控制电路形式:电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向倒顺开关控制的正反转 按钮、接触器控制的正反转位置控制2111.1.倒顺开关控制正反转控制倒顺开关控制正反转控制电
152、路电路5.5KW以下的电动机电路直接控制电动机正反转特点:电气原理图：应用:SB1KMFU2 FRKMSB2M3L1L2L3KMFRQSFU1SA主电路控制电路用倒顺开关实现电源调相倒顺开关2122.2.按钮控制正反转控制电路按钮控制正反转控制电路主电路：KM2FU1KM1M3FRQL1L3L2主电路控制电路：控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2正转按钮反转按钮工作原理：缺点：基本控制电路2132.2.按钮控制正反转控制电路按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：接触器联锁控制联锁接触器联锁按钮联锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM
153、1接触器联锁214接触器联锁正反转控制电路2152.2.按钮控制正反转控制电路按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：接触器联锁控制联锁接触器联锁按钮联锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1合上电源开关按下按钮SB1KM1线圈通电M正转启动按下停止按钮SB3KM1线圈断电电动机M停止按下按钮SB2反向启动2162.2.按钮控制正反转控制电路按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：优点：接触器联锁控制联锁接触器联锁按钮联锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1工作安全可靠缺点：操作不便2172.2.按钮控制正反转控制电路按
154、钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：优点：按钮联锁控制操作方便控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2缺点：易产生故障2182.2.按钮控制正反转控制电路按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：优点：接触器、按钮双重联锁控制安全可靠，操作方便FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2KM2KM1控制电路图2193.位置开关控制 有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。220工作台自动往返控制221第三节第三节 三相异步电动机降压启动控制三相异步电动机降压启动控制降压启动的方法定子
155、绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器降压启动 Y降压启动延边三角形降压启动降压启动的实质：启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。222一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制1.定子串电阻降压自动启动控制线路FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制电路电气原理图工作原理合上电源开关按下按钮SB1KM1、KT线圈通电M串电阻降压启动KT延时KM2线圈通电，KM1、KT线圈断电M全压运行223一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制一、定子绕组串
156、电阻（电抗）启动控制2.手动、自动启动控制线路FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2R电气原理图工作原理FU2FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM2KM1SAASB3AMM控制电路2241.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图正常运行接触器变压器星点接触器变压器电源接触器2251.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路电气原理图降压启动按钮全压运行按钮中间继电器2
157、261.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路工作原理2272.时间继电器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制电气原理图工作原理M3FU1KM2FRQSL1L3L2KM1KM2T主电路FU2FRSB4SB1KM1SB2KM1KAKM1KM1KAKAKAKTSB3控制电路KT228三、星形三角形降压启动控制 指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改
158、接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。229时间继电器控制Y降压起动三个接触器控制三、星形三角形降压启动控制电气原理图1234A电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器QSFRV1MU1W2FU1V23KM2KM3KM1W1U2L1 L2 L3主电路工作原理230Y降压启动控制231四、延边三角形降压启动控制四、延边三角形降压启动控制 延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“Y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“”形全压运行。定子绕组的连接方式：延边形接法形接法232第四节第四节
159、 三相绕线式异步电动机启动控制三相绕线式异步电动机启动控制 绕线异步电动机的优点：可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小启动电流、增大启动转矩及平滑调速之目的。 绕线异步电动机降压启动原理： 起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。 起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。2331.单向旋转转子串水阻器启动控制二、转子绕组水阻器启动控制线路二、转子绕组水阻器启动控制线路二、转子绕组水阻器启动控制线路二、转子绕组水阻器启动控制线路主电路L1QSL2L3
160、FRKMMFU1KM1RF3控制电路FU2SB1SB2KMFRKTKM1KTKM KM1KTKTKM1电源接触器 短接水阻柜接触器 234小结 1. 本章重点讲述了电动机的启动、制动、调速等控制线路。本章重点讲述了电动机的启动、制动、调速等控制线路。 2.2.掌握电动机的启动方法及其使用场合和特点。掌握电动机的启动方法及其使用场合和特点。 3.3.掌握各种电动机的制动方法及其使用场合和特点。掌握各种电动机的制动方法及其使用场合和特点。 4.4.掌握电动机的控制原则掌握电动机的控制原则, ,即时间原则、速度原则、电流原则、电势原则、行程原则、频率即时间原则、速度原则、电流原则、电势原则、行程原则
161、、频率原则。原则。 5.5.掌握电力拖动系统中的保护环节掌握电力拖动系统中的保护环节 常用的联锁保护：电气联锁和机械联锁，常用的联锁保护：电气联锁和机械联锁， 常用的互锁环节：动作顺序联锁环节、电气元件与机械动作的联锁。常用的互锁环节：动作顺序联锁环节、电气元件与机械动作的联锁。 电动机常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、失压和欠压保护，弱磁保护电动机常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、失压和欠压保护，弱磁保护及超速保护等。及超速保护等。235电动机的启动、制电动机的启动、制动、调速等控制线动、调速等控制线路。路。电力拖动系电力拖动系统中的保护统中的保护环节环节？电动机的电动机的控制原则控制原则？电动机的启动电动机的启动方法及其使用方法及其使用场合和特点。场合和特点。常见的电气元件有哪些？236
