電氣控制與PLC教學課件2.ppt

第二章 基本控制環(huán)節(jié),第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識,第二節(jié) 三相異步電動機全壓啟動控制,第三節(jié) 三相異步電動機降壓啟動控制,第四節(jié) 三相繞線式異步電動機啟動控制,第五節(jié) 雙速異步電動機變速控制,第六節(jié) 三相異步電動機電氣制動控制,本章小結,第七節(jié) 直流電動機控制,第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識,D,6,5,由各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關等按不同連接方式組合而成的。,電氣控制線路：,第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識,D,6,5,電氣控制線路：,電氣控制線路的作用：,實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、正反轉、制動、調速和保護，滿足生產工藝要求，實現(xiàn)生產過程自動化。,第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識,D,6,5,電氣控制線路：,電動機常見的基本控制線路：,點動控制線路,正轉控制線路,正反轉控制線路,位置控制線路,順序控制線路,多地控制線路,降壓啟動控制線路,調速控制線路,制動控制線路,電氣控制線路的作用：,第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識,相關國家標準：,D,6,5,GB472885電氣圖常用圖形符號 GB522685機床電氣設備通用技術條件 GB715987電氣技術中的文字符號制定通則 GB698886電氣制圖 GB509485電氣技術中的項目代號 ,第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識,一、圖形符號和文字符號,D,6,5,圖形符號,文字符號,符號要素,一般符號,限定符號,基本文字符號,輔助文字符號,補助文字符號,通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個設備或概念的圖形、標記或字符。,用于電氣技術領域中技術文件的編制，表示電氣設備、裝置和元件的名稱、功能、狀態(tài)和特征。,一、圖形符號和文字符號,D,6,5,1.圖形符號,符號要素：,具有確定意義的簡單圖形，必須同其它圖形組合構成一個設備或概念的完整符號。 如接觸器常開主觸點符號，由接觸器觸點功能符號和常開觸點符號組合而成。,一般符號：,表示一類產品和此類產品特征的一種簡單的符號，如電動機可用一個圓圈表示。,限定符號：,提供附加信息的一種加在其它符號上的符號。,一、圖形符號和文字符號,D,6,5,2.文字符號,基本文字符號：,單字母符號：,雙字母符號,按拉丁字母順序將各種電氣設備、裝置和元器件劃分成為23大類，每一類用一個專用單字母符號表示，如“C”表示電容器類，“R”表示電阻器類等。,一、圖形符號和文字符號,D,6,5,2.文字符號,基本文字符號：,單字母符號：,雙字母符號：,由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成，且以單字母符號在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保護器件類，“FU”則表示為熔斷器。,一、圖形符號和文字符號,D,6,5,2.文字符號,基本文字符號：,輔助文字符號：,表示電氣設備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態(tài)和特征。 如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。,單字母符號：,雙字母符號:,補充文字符號：,當規(guī)定的基本文字符號和輔助文字符號不夠使用時，可按國家標準中文字符號組成規(guī)律和下述原則予以補充。,一、圖形符號和文字符號,D,6,5,2.文字符號,補充文字符號原則：,在不違背國家標準文字符號編制原則的條件下，可采用國 家標準中規(guī)定的電氣文字符號。 在優(yōu)先采用基本和輔助文字符號的前提下，可補充國家標 準中未列出的雙字母文字符號和輔助文字符號。 使用文字符號時，應按電氣名詞術語國家標準或專業(yè)技術 標準中規(guī)定的英文術語縮寫而成。 基本文字符號不得超過兩位字母，輔助文字符號一般不超 過三位字母。文字符號采用拉丁字母大寫正體字，且拉 丁字母中“I”和“O”不允許單獨作為文字符號使用。,二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則,D,6,5,電氣控制系統(tǒng)圖的結構,二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則,D,6,5,原則：,1.電氣原理圖,用圖形符號和項目代號表示電路各個電器元件連接關系和工作原理的圖,主電路、控制電路和信號電路應分開繪出。 表示出各個電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。 主電路的電源電路一般繪制成水平線，受電的動力裝置（電動機）及其保護電器支路用垂直線繪制在圖的左側， 控制電路用垂直線繪制在圖面的右側，,D,6,5,同一電器的各元件采用同一文字符號表明。 所有電路元件的圖形符號，均按電器未接通電源和沒有受 外力作用時的狀態(tài)繪制。 循環(huán)運動的機械設備，在電氣原理圖上繪出工作循環(huán)圖。 轉換開關、行程開關等繪出動作程序及動作位置示意圖表。 由若干元件組成具有特定功能的環(huán)節(jié)，用虛線框括起來，并標注 出環(huán)節(jié)的主要作用，如速度調節(jié)器、電流繼電器等。 電路和元件完全相同并重復出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，可以只繪出其中一個環(huán) 節(jié)的完整電路，其余的可用虛線框表示，并標明該環(huán)節(jié)的文字 號或環(huán)節(jié)的名稱。,原則：,外購的成套電氣裝置，其詳細電路與參數(shù)繪在電氣原理 圖上。 電氣原理圖的全部電機、電器元件的型號、文字符號、 用途、數(shù)量、額定技術數(shù)據(jù)，均應填寫在元件明細表內。 為閱圖方便，圖中自左向右或自上而下表示操作順序， 并盡可能減少線條和避免線條交叉。 將圖分成若干圖區(qū)，上方為該區(qū)電路的用途和作用，下 方為圖區(qū)號。在繼電器、接觸器線圈下方列有觸點表以 說明線圈和觸點的從屬關系。,原則：,二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則,D,6,5,2.電氣原理圖,主電路接點表示：,三相交流電源采用L1、L2、L3標記 主電路按U、V、W順序標記 分級電源在U、V、W前加數(shù)字1、2、3來標記 分支電路在U、V、W后加數(shù)字1、2、3來標記 控制電路用不多于3位的阿拉伯數(shù)字編號,電氣原理圖示例：,二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則,D,6,5,2.電氣安裝圖,電器安裝圖：,表示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件的實際位置和接線情況。,詳細繪制出電器元件安裝位置。,D,6,5,電氣互連圖：,原則： 外部單元同一電器的各部件畫在一起，其布置盡可能 符合電器實際情況。 各電器元件的圖形符號、文字符號和回路標記均以電 氣原理圖為準，并保持一致。 不在同一控制箱和同一配電盤上的各電器元件的連接， 必須經接線端子板進行?；ミB圖中的電氣互連關系用 線束表示，連接導線應注明導線規(guī)格（數(shù)量、截面 積），一般不表示實際走線途徑。 對于控制裝置的外部連接線應在圖上或用接線表表示 清楚，并注明電源的引入點。,表明了電器設備外部元件的相對位置及它們之間的電氣連接，是實際安裝接線的依據(jù),電器互連圖示例,第二節(jié) 三相異步電動機全壓啟動控制,一、單向旋轉控制,1手動控制,D,6,5,開啟式負荷開關控制,自動空氣開關控制,控制方式簡單,特點:,電氣原理圖：,第二節(jié) 三相異步電動機全壓啟動控制,一、單向旋轉控制,1手動控制,D,6,5,開啟式負荷開關控制,自動空氣開關控制,特點:,電氣原理圖：,應用:,控制三相電風扇和砂輪機,2.點動控制,工作原理：,一、單向旋轉控制,啟動： 按下起動按鈕SB接觸器KM線圈得電KM主觸頭閉合電動機M啟動運行。 停止： 松開按鈕SB接觸器KM線圈失電KM 主觸頭斷開電動機M失電停轉。,電氣原理圖：,2.點動控制,應用：,常用于電葫蘆控制和車床拖板箱快速 移動的電機控制,保護環(huán)節(jié)：,短路保護,控制電路 短路保護,主電路 短路保護,工作原理：,電氣原理圖：,一、單向旋轉控制,電氣原理圖,3.接觸器自鎖控制,自鎖觸點,熱繼電器 熱元件,熱繼電器 常閉觸點,一、單向旋轉控制,工作原理,電氣原理圖,3.接觸器自鎖控制,工作原理,保護環(huán)節(jié),短路保護 ：FU1、FU2,一、單向旋轉控制,短路保護 ：FU1、FU2,過載保護 ：FR,一、單向旋轉控制,3.接觸器自鎖控制,工作原理,保護環(huán)節(jié),電氣原理圖,短路保護 ：FU1、FU2,一、單向旋轉控制,3.接觸器自鎖控制,工作原理,保護環(huán)節(jié),欠壓、失壓保護 ：KM,電氣原理圖,過載保護 ：FR,開關切換,4連續(xù)與點動混合控制,按鈕切換,一、單向旋轉控制,開關切換,點動控制：SA斷開,4連續(xù)與點動混合控制,一、單向旋轉控制,一、單向旋轉控制,開關切換,4連續(xù)與點動混合控制,主電路,點動控制：SA斷開,連續(xù)控制：SA閉合,控制電路,按鈕切換,4連續(xù)與點動混合控制,工作原理：,連續(xù)控制：松開按鈕SB3,點動控制：按下按鈕SB3,一、單向旋轉控制,主電路實現(xiàn)順序控制,5順序控制,控制電路實現(xiàn)順序控制,要求幾臺電動機的啟動或停止按一定的先后順序來完成的控制方式,一、單向旋轉控制,順序啟動同時停止控制,順序啟動逆序停止控制,順序啟動同時停止控制,特點:,電氣原理圖：,控制電路,順序控制,順序啟動逆序停止控制,電氣原理圖：,特點:,主電路,控制電路,一、單向旋轉控制,多地控制,特點：,工作原理：,在兩地或多地控制同一臺電動機的控制方式 啟動(常開)按鈕并聯(lián)，停止(常閉)按鈕串聯(lián),三地控制,二、可逆旋轉控制,電路形式:,電動機原理：,改變電動機三相電源的相序，可改變電動機的旋轉方向,倒順開關控制的正反轉 按鈕、接觸器控制的正反轉 位置控制,1.倒順開關控制正反轉控制 電路,5.5KW以下的電動機電路 直接控制電動機正反轉,特點:,電氣原理圖：,應用:,主電路,控制電路,用倒順開關實現(xiàn)電源調相,倒順開關,2.按鈕控制正反轉控制電路,主電路：,KM2,控制電路：,正轉按鈕,反轉按鈕,工作原理：,缺點：,基本控制電路,2.按鈕控制正反轉控制電路,控制電路：,工作原理：,接觸器聯(lián)鎖控制,聯(lián)鎖,接觸器聯(lián)鎖,按鈕聯(lián)鎖,接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路,2.按鈕控制正反轉控制電路,控制電路：,工作原理：,接觸器聯(lián)鎖控制,聯(lián)鎖,接觸器聯(lián)鎖,按鈕聯(lián)鎖,2.按鈕控制正反轉控制電路,控制電路：,工作原理：,優(yōu)點：,接觸器聯(lián)鎖控制,聯(lián)鎖,接觸器聯(lián)鎖,按鈕聯(lián)鎖,工作安全可靠,缺點：,操作不便,2.按鈕控制正反轉控制電路,控制電路：,工作原理：,優(yōu)點：,按鈕聯(lián)鎖控制,操作方便,缺點：,易產生故障,2.按鈕控制正反轉控制電路,控制電路：,工作原理：,優(yōu)點：,接觸器、按鈕雙重聯(lián)鎖控制,安全可靠，操作方便,3.位置開關控制,有些生產機械如萬能銑床，要求工作臺在一定距離內能自動往返，通常利用行程開關控制電動機正反轉實現(xiàn)。,工作臺自動往返控制,第三節(jié) 三相異步電動機降壓啟動控制,降壓啟動的方法,定子繞組串電阻（電抗）啟動,自耦變壓器降壓啟動,Y降壓啟動,延邊三角形降壓啟動,降壓啟動的實質：,啟動時減小加在定子繞組上的電壓， 以減小起動電流； 啟動后再將電壓恢復到額定值，電動機進入正常工作狀態(tài)。,一、定子繞組串電阻（電抗）啟動控制,1.定子串電阻降壓自動啟動控制線路,電氣原理圖,工作原理,一、定子繞組串電阻（電抗）啟動控制,2.手動、自動啟動控制線路,電氣原理圖,工作原理,1.按鈕、接觸器控制自耦變壓器降壓啟動,二、自耦變壓器降壓啟動控制,電氣原理圖,正常運行接觸器,變壓器星點接觸器,變壓器電源接觸器,1.按鈕、接觸器控制自耦變壓器降壓啟動,二、自耦變壓器降壓啟動控制,電氣原理圖,降壓啟動按鈕,全壓運行按鈕,中間繼電器,1.按鈕、接觸器控制自耦變壓器降壓啟動,二、自耦變壓器降壓啟動控制,電氣原理圖,工作原理,2.時間繼電器控制自耦變壓器降壓啟動,二、自耦變壓器降壓啟動控制,電氣原理圖,工作原理,三、星形三角形降壓啟動控制,指電動機起動時，把定子繞組接成星形，以降低起動電壓，減小起動電流；待電動機起動后，再把定子繞組改接成三角形，使電動機全壓運行。 Y起動只能用于正常運行時為形接法的電動機。,時間 繼電器控制Y降壓起動三個接觸器控制,三、星形三角形降壓啟動控制,電氣原理圖,1,2,3,4,A,電源接觸器,星形接法接觸器,三角形接法接觸器,工作原理,Y降壓啟動控制,四、延邊三角形降壓啟動控制,延邊三角形降壓啟動是指電動機起動時，把電動機定子繞組的一部分接“”形，而另一部分接成“Y”形，使整個定子繞組接成延邊三角形，待電動機啟動后，再把定子繞組切換成“”形全壓運行。,定子繞組的連接方式：,延邊形接法,形接法,四、延邊三角形降壓啟動控制,電氣原理圖,第四節(jié) 三相繞線式異步電動機啟動控制,繞線異步電動機的優(yōu)點：,可以在轉子繞組中串接電阻來改善電動機的機械特性，從而達到減小啟動電流、增大啟動轉矩及平滑調速之目的。,繞線異步電動機降壓啟動原理：,起動時，在轉子回路中串入三相起動變阻器，并把起動電阻調到最大值，以減小起動電流，增大起動轉矩。隨著電動機轉速的升高，起動電阻逐級減小。 起動完畢后，起動電阻減小到零，轉子繞組被短接，電動機在額定狀態(tài)下運行。,1.按鈕操作控制,一、轉子繞組串電阻啟動控制線路,電氣原理圖：,工作原理：,用按鈕逐級切除 啟動電阻,啟動 電阻,缺點,操作不便,電源 接觸器,短接電阻 接觸器,2.時間原則控制,一、轉子繞組串電阻啟動控制線路,電氣原理圖：,3.電流原則控制,一、轉子繞組串電阻啟動控制線路,工作原理：,KT1、KT2、KT3分別控制三個接觸器KM1、KM2、KM3按順序依次吸合，自動切除轉子繞組中的三級電阻,2.電流原則控制,一、轉子繞組串電阻啟動控制線路,主電路,KM,KM1,KM2,KM3,KA,控制電路,電氣原理圖：,三個欠電流繼電器的線圈串接在轉子回路中，電流繼電器的吸合電流一樣，但釋放電流不同，KA1的釋放電流最大，KA2其次，KA3最小。,2.電流原則控制,一、轉子繞組串電阻啟動控制線路,工作原理：,電動機啟動時轉子電流最大，KA1、KA2、KA3都吸合，其常閉觸頭都打開，KM1、KM2、KM3主觸頭處于斷開狀態(tài)，全部啟動電阻均串接在轉子繞組中。 電動機轉速逐漸升高，轉子電流逐漸減小，當電流減小至KA1的釋放電流時，KA1首先釋放，其常閉觸頭復位，使接觸器KM1得電主觸頭閉合，切除第一級電阻R1。 R1被切除后，轉子電流重新增大，電動機轉速繼續(xù)升高，轉子電流又減小，當減小至KA2的釋放電流時，KA2釋放，KA2的常閉觸頭復位，KM2線圈得電主觸頭閉合，第二級電阻R2被切除，同理，切除第三級電阻，全部電阻被切除，電動機啟動完畢，進入正常運行狀態(tài)。,頻敏變阻器,二、轉子繞組串頻敏變阻器啟動控制線路,鐵心損耗很大的三相電抗器，由鑄鐵板或鋼板疊成的三柱式鐵心，在每個鐵心上裝有一個線圈，線圈的一端與轉子繞組相連，另一端作星形連接。 頻敏變阻器的等效阻抗值與頻率有關，電動機剛啟動時，轉速較低，轉子電流的頻率較高，相當于在轉子回路中串接一個阻抗很大的電抗器，隨著轉速的升高，轉子頻率逐漸降低，其等效阻抗自動減小，實現(xiàn)了平滑無級啟動。,1.單向旋轉轉子串頻敏變阻器啟動控制,二、轉子繞組串頻敏變阻器啟動控制線路,主電路,控制電路,電源 接觸器,短接頻敏變阻器 接觸器,2.轉子串頻敏變阻器正反轉啟動控制線路,二、轉子繞組串頻敏變阻器啟動控制線路,第五節(jié) 感應式雙速異步電動機變速控制,轉速表達式：,調速方法： 改變電源頻率f 改變轉差率s 改變磁極對數(shù)p,1. -YY連接,一、變極式電動機的接線方式,第五節(jié) 感應式雙速異步電動機變速控制,低速接法（4極）,高速YY接法（2極）,懸空不接,Y點,電源相序反接,2. Y-YY連接,一、變極式電動機的接線方式,第五節(jié) 感應式雙速異步電動機變速控制,低速接法（4極）,高速YY接法（2極）,懸空不接,Y點,電源相序反接,二、感應式雙速異步電動機按鈕控制調速,第五節(jié) 感應式雙速異步電動機變速控制,電氣原理圖：,SB1、KM1：控制電動機低速,SB2、KM2、KM3：控制電動機高速,二、感應式雙速異步電動機按鈕控制調速,第五節(jié) 感應式雙速異步電動機變速控制,工作原理：,按下SB1，KM1吸合并自鎖，電動機連接低速運行，按下SB2，KM1斷電，KM2、KM3得電吸合并自鎖，電動機YY連接高速運行。,三、感應式雙速異步電動機時間繼電器控制調速,第五節(jié) 感應式雙速異步電動機變速控制,電氣原理圖：,KM2、KM3：控制電動機高速(YY）,KM1：控制電動機低速（）,停機制動類型：,第六節(jié) 三相異步電動機電氣制動控制,常用的電氣制動：,反接制動,能耗制動,電磁機械制動-電磁鐵操縱機械進 行制動,電氣制動-電動機產生一個與轉子轉動方向相反的力矩來進行制動,制動電阻的接線方法:,一、反接制動控制,原理：,要求：,對稱接法,不對稱接法,第六節(jié) 三相異步電動機電氣制動控制,改變電動機電源相序，使定子繞組產生反向的 旋轉磁場，形成制動轉矩。,10kW以上電動機的定子電路中串入反接制動電 阻，轉速接近于零時，及時切斷反相序電源,防 止反向再起動。,1.單向反接制動的控制,一、反接制動控制,電氣原理圖：,速度繼電器,關鍵是電動機電源相序的改變，且當轉速下降接近于零時，能自動將電源切除。,一、反接制動控制,1.單向反接制動的控制,工作原理：,電動機正常運轉時，KM1通電吸合，KS的常開觸點閉合，為反接制動作準備。 按下停止按鈕SB1，KM1斷電，電動機定子繞組脫離三相電源，電動機因慣性仍以很高速度旋轉，KS常開觸點仍保持閉合，將SB1按到底，使SB1常開觸點閉合，KM2通電并自鎖，電動機定子串接電阻接上反相序電源，進入反接制動狀態(tài)。電動機轉速迅速下降，當電動機轉速接近100r/min時，KS常開觸點復位，KM2斷電，電動機斷電，反接制動結束。,2.可逆運行的反接制動控制,一、反接制動控制,特點（與反接制動相比）： 消耗的能量小，其制動電流要小得多； 適用于電動機能量較大，要求制動平穩(wěn)和制動頻 繁的場合； 能耗制動需要直流電源整流裝置。,二、能耗制動控制,原理：電動機脫離三相交流電源后，在定子繞組加 直流電源，以產生起阻止旋轉作用的靜止磁 場，達到制動的目的。,1.單向能耗制動控制,二、能耗制動控制,按時間原則控制,單向運行接觸器,能耗制動接觸器,整流變壓器,橋式整流電路,1.單向能耗制動控制,二、能耗制動控制,按速度原則控制,2.電動機可逆運行能耗制動控制,二、能耗制動控制,正轉接觸器,反轉接觸器,3.單管能耗制動控制,二、能耗制動控制,單管半波整流,第七節(jié) 直流電動機控制,D,6,直流電動機的特點：,良好的起動、制動與調速性能,直流電動機的分類：,按勵磁方式分：,他勵直流電動機,并勵直流電動機,串勵直流電動機,復勵直流電動機,第七節(jié) 直流電動機控制,一、直流電動機啟動控制,啟動特點：,D,6,啟動沖擊電流大，可達額定電流的1020倍。一般不允許全壓直接起動。,1、單向運轉啟動控制,串二級電阻按時間原則啟動控制,D,6,5,電氣原理圖：,過電流 繼電器,欠電流 繼電器,電樞繞組,勵磁繞組,斷電延時時間繼電器,放電電阻,啟動 接觸器,啟動電阻,1、單向運轉啟動控制,串二級電阻按時間原則啟動控制,D,6,工作原理：,1、單向運轉啟動控制,串二級電阻按時間原則啟動控制,D,6,保護環(huán)節(jié)：,過載和短路保護過電流繼電器KA1,欠磁場保護欠