電氣控制與PLC第二章

1、2021-9-241第二章第二章 電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)電氣控制線路的基本環(huán)節(jié) 在工農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)等部門中，廣泛使用著各種各樣的在工農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)等部門中，廣泛使用著各種各樣的生產(chǎn)機械，它們大都以電動機為動力進行拖動。電動機是生產(chǎn)機械，它們大都以電動機為動力進行拖動。電動機是通過某種控制方式進行控制的，最常見的是繼電接觸器控通過某種控制方式進行控制的，最常見的是繼電接觸器控制方式，又稱電氣控制。制方式，又稱電氣控制。 將各種有觸點的按鈕、繼電器、接觸器等低壓控制電將各種有觸點的按鈕、繼電器、接觸器等低壓控制電器，用導線按一定的要求和方法連接起來，并能實現(xiàn)某種器，用導線按一定的要求和方法連接

2、起來，并能實現(xiàn)某種功能的線路稱為電氣控制線路。它的作用是：實現(xiàn)對電力功能的線路稱為電氣控制線路。它的作用是：實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動等運行性能的控制；拖動系統(tǒng)的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動等運行性能的控制；實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護；實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護； 優(yōu)點優(yōu)點是電路圖較直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，是電路圖較直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，抗干擾能力強，運行可靠，可以方便地實現(xiàn)簡單和復雜、抗干擾能力強，運行可靠，可以方便地實現(xiàn)簡單和復雜、集中和遠距離生產(chǎn)過程的自動控制。集中和遠距離生產(chǎn)過程的自動控制。 缺點缺點主要有由于采用固定接線形式，通用性和靈活性較主要有由于采用固定接線

3、形式，通用性和靈活性較差；由于采用有觸點的開關(guān)電器，觸點易發(fā)生故障。差；由于采用有觸點的開關(guān)電器，觸點易發(fā)生故障。2021-9-242 第一節(jié) 電氣控制線路的繪制 電氣控制線路是由許多電器元件按一定要求電氣控制線路是由許多電器元件按一定要求連接而成的。為了表達生產(chǎn)機械電氣控制線路連接而成的。為了表達生產(chǎn)機械電氣控制線路的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計意圖，同時也便于進行電的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計意圖，同時也便于進行電器元件的安裝、調(diào)整、使用和維修，需要將電器元件的安裝、調(diào)整、使用和維修，需要將電氣控制線路中各電器元件及其聯(lián)接用規(guī)定的圖氣控制線路中各電器元件及其聯(lián)接用規(guī)定的圖形表達出來，這種圖就是電氣控制線路圖。形

4、表達出來，這種圖就是電氣控制線路圖。 電氣控制線路圖有三種：電氣原理圖、電氣電氣控制線路圖有三種：電氣原理圖、電氣元件布置圖、電氣安裝接線圖。各種圖紙有其元件布置圖、電氣安裝接線圖。各種圖紙有其不同的用途和規(guī)定的畫法，下面分別介紹。不同的用途和規(guī)定的畫法，下面分別介紹。 2021-9-243一、電氣控制線路常用的圖形、文字符號一、電氣控制線路常用的圖形、文字符號 電氣控制線路圖是工程技術(shù)的通用語言，為了電氣控制線路圖是工程技術(shù)的通用語言，為了便于交流與溝通，在繪制電氣線路圖時，電氣元件便于交流與溝通，在繪制電氣線路圖時，電氣元件的圖形、文字符號必須符合國家標準。的圖形、文字符號必須符合國家標準

5、。 GB4728-1984電氣圖用圖形符號電氣圖用圖形符號 GB6988-1987電氣制圖電氣制圖 GB7159-1987電氣技術(shù)中的文字符號制定通電氣技術(shù)中的文字符號制定通則則。規(guī)定從。規(guī)定從1990年年1月月1日起，電氣控制線路中的日起，電氣控制線路中的圖形和文字符號必須符合最新的國家標準。表圖形和文字符號必須符合最新的國家標準。表2-1至至表表2-3列出了列出了3部分常用的電氣圖形符號和基本文字部分常用的電氣圖形符號和基本文字符號，實際使用時如需要更詳細的資料，可查閱有符號，實際使用時如需要更詳細的資料，可查閱有關(guān)國家標準。關(guān)國家標準。2021-9-2442021-9-2452021-9

6、-246 二、電氣原理圖 為了便于閱讀與分析控制線路，根據(jù)簡單清晰易懂的為了便于閱讀與分析控制線路，根據(jù)簡單清晰易懂的原則，采用電器元件展開的形式繪制而成。原則，采用電器元件展開的形式繪制而成。2021-9-247 1. 電氣原理圖的繪制原則電氣原理圖的繪制原則 （1）電氣原理圖分主電路和輔助電路兩個部分。主電）電氣原理圖分主電路和輔助電路兩個部分。主電路就是從電源到電動機，強電流通過的電路。輔助電路包路就是從電源到電動機，強電流通過的電路。輔助電路包括控制回路、信號電路、保護電路和照明電路。括控制回路、信號電路、保護電路和照明電路。 （2）電氣原理圖中，各電器元件不畫實際的外形圖，）電氣原理

7、圖中，各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號來表示。而采用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號來表示。 （3）在電氣原理圖中，同一電器的不同部分（如線圈、）在電氣原理圖中，同一電器的不同部分（如線圈、觸點）分散在圖中，為了表示同一電器，要在電器的不同觸點）分散在圖中，為了表示同一電器，要在電器的不同部分使用同一文字符號來標明。對于幾個同類電器，在表部分使用同一文字符號來標明。對于幾個同類電器，在表示名稱的文字符號后或下標加上一個數(shù)字符號，以示區(qū)別。示名稱的文字符號后或下標加上一個數(shù)字符號，以示區(qū)別。 （4）所有電器的可動部分均以自然狀態(tài)畫出。所謂自）所有電器的可動部分均

8、以自然狀態(tài)畫出。所謂自然狀態(tài)是指各種電器在沒有通電和沒有外力作用時的初始然狀態(tài)是指各種電器在沒有通電和沒有外力作用時的初始開閉狀態(tài)。開閉狀態(tài)。 （5）在電氣原理圖中，無論是主電路還是輔助電路，）在電氣原理圖中，無論是主電路還是輔助電路，各電氣元件一般按動作順序從上而下，從左到右依次排列，各電氣元件一般按動作順序從上而下，從左到右依次排列，可水平布置或垂直布置?？伤讲贾没虼怪辈贾?。 （6）電氣原理圖上應盡可能減少線條和避免線條交叉。）電氣原理圖上應盡可能減少線條和避免線條交叉。有直接電聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑色圓點表示。有直接電聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑色圓點表示。2021-9-248

9、電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點的從屬關(guān)電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點的從屬關(guān)系由附圖表示。即在原理圖中相應線圈的下方，給出觸點系由附圖表示。即在原理圖中相應線圈的下方，給出觸點的文字符號，并在其下面注明相應觸點的索引代號，對未的文字符號，并在其下面注明相應觸點的索引代號，對未使用的觸點用使用的觸點用“”表示，有時也可采用上述省去觸點的表表示，有時也可采用上述省去觸點的表示方法。在圖示方法。在圖2-1中，中，KM線圈及線圈及K線圈下方的線圈下方的 三、電器元件布置圖 電器元件布置圖主要是用來表明電氣設(shè)備上所有電器電器元件布置圖主要是用來表明電氣設(shè)備上所有電器元件的實際位置，為生產(chǎn)

10、機械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、元件的實際位置，為生產(chǎn)機械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維修提供必要的資料。以機床的電器元件布置圖為例，維修提供必要的資料。以機床的電器元件布置圖為例，2021-9-249四、電氣安裝接線圖 電氣安裝接線圖是按照電器元件的實際位置和實際接電氣安裝接線圖是按照電器元件的實際位置和實際接線繪制的，根據(jù)電器元件布置最合理。連接導線最經(jīng)濟等原線繪制的，根據(jù)電器元件布置最合理。連接導線最經(jīng)濟等原則來設(shè)計的。則來設(shè)計的。2021-9-2410 第二節(jié)第二節(jié) 三相籠型異步電動機啟動控制線路三相籠型異步電動機啟動控制線路 三相籠型異步電動機有全壓啟動和降壓啟動兩種方式，本節(jié)先介三相籠

11、型異步電動機有全壓啟動和降壓啟動兩種方式，本節(jié)先介紹全壓啟動的控制線路。紹全壓啟動的控制線路。 一、三相籠型異步電動機全壓啟動的控制線路一、三相籠型異步電動機全壓啟動的控制線路（一）刀開關(guān)全壓啟動控制（一）刀開關(guān)全壓啟動控制 2021-9-2411 工作過程：合上刀開關(guān)工作過程：合上刀開關(guān)QK，電動機，電動機M接通電源全壓接通電源全壓啟動運行。打開刀開關(guān)啟動運行。打開刀開關(guān)QK，電動機，電動機M斷電停止運行。這種斷電停止運行。這種控制線路適用于小容量，啟動不頻繁的籠型電動機，如小控制線路適用于小容量，啟動不頻繁的籠型電動機，如小型臺鉆、冷卻泵、砂輪機。熔斷器在線路中起短路保護作型臺鉆、冷卻泵、

12、砂輪機。熔斷器在線路中起短路保護作用。用。 （二）接觸器全壓啟動控制（二）接觸器全壓啟動控制 （1）點動控制）點動控制 點動控制線路如圖點動控制線路如圖2-4所示。主電路由刀開關(guān)所示。主電路由刀開關(guān)QK、熔、熔斷器斷器FU、交流接觸器、交流接觸器KM的主觸點和電動機的主觸點和電動機M組成；控制組成；控制電路由啟動按鈕電路由啟動按鈕SB和交流接觸器和交流接觸器KM的線圈組成。的線圈組成。 工作過程：工作過程： 啟動：先合上刀開關(guān)啟動：先合上刀開關(guān)QK，按下啟動按鈕，按下啟動按鈕SB，接觸，接觸器器KM線圈通電，線圈通電，KM主觸點閉合，電動機主觸點閉合，電動機M通電全壓啟動通電全壓啟動運行。運行

13、。 停機：松開啟動按鈕停機：松開啟動按鈕SB，KM線圈斷電，線圈斷電，KM主觸點斷主觸點斷開，電動機開，電動機M停轉(zhuǎn)。停轉(zhuǎn)。2021-9-2412 （2 2）連續(xù)控制）連續(xù)控制 圖圖2-52-5是一個常用的最簡單、最基本的電動機連續(xù)運是一個常用的最簡單、最基本的電動機連續(xù)運行控制線路，亦稱長動控制線路。主電路由刀開關(guān)行控制線路，亦稱長動控制線路。主電路由刀開關(guān)QKQK、熔、熔斷器斷器FUFU、接觸器、接觸器KMKM的主觸點、熱繼電器的主觸點、熱繼電器FRFR的發(fā)熱元件和電的發(fā)熱元件和電動機動機M M組成。控制電路由停止按鈕組成?？刂齐娐酚赏Ｖ拱粹oSB1SB1、啟動按鈕、啟動按鈕SB2SB2、接

14、、接觸器觸器KMKM的常開輔助觸點和線圈、熱繼電器的常開輔助觸點和線圈、熱繼電器FRFR的常閉觸點組的常閉觸點組成。成。 工作過程：工作過程： 啟動：合啟動：合QKQK，按，按SB2SB2，KMKM線圈通電，線圈通電，KMKM主觸點閉合電動主觸點閉合電動機接通電源啟動運行，同時機接通電源啟動運行，同時KMKM輔助觸點閉合，松開輔助觸點閉合，松開SB2SB2，自鎖或自保。自鎖或自保。 在連續(xù)控制中，當松開在連續(xù)控制中，當松開SB2SB2后，后，KMKM的輔助常開觸點閉合仍的輔助常開觸點閉合仍繼續(xù)保持通電，從而保證電動機的連續(xù)運行，這種依靠接繼續(xù)保持通電，從而保證電動機的連續(xù)運行，這種依靠接觸器自

15、身輔助常開觸點而使線圈保持通電的控制方式，稱觸器自身輔助常開觸點而使線圈保持通電的控制方式，稱為自鎖或自保。起自鎖或自保的觸點稱為自鎖或自保觸點。為自鎖或自保。起自鎖或自保的觸點稱為自鎖或自保觸點。 2021-9-2413 停機：按下停機：按下SB1SB1，KMKM線圈斷電，主觸點及輔助線圈斷電，主觸點及輔助常開觸點斷開，電動機常開觸點斷開，電動機M M斷電停轉(zhuǎn)。斷電停轉(zhuǎn)。線路的保護環(huán)節(jié)線路的保護環(huán)節(jié) 短路保護：短路時熔斷器短路保護：短路時熔斷器FUFU的熔體熔斷切斷電的熔體熔斷切斷電路起短路保護。路起短路保護。 過載保護：采用熱繼電器過載保護：采用熱繼電器KRKR。由于熱繼電器的。由于熱繼電

16、器的熱慣性比較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值熱慣性比較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值的電流，熱繼電器也不會立即動作。因為在電動的電流，熱繼電器也不會立即動作。因為在電動機啟動時間不會太長的情況下，熱繼電器是經(jīng)得機啟動時間不會太長的情況下，熱繼電器是經(jīng)得起電動機啟動電流沖擊而不動作的。只有在電動起電動機啟動電流沖擊而不動作的。只有在電動機長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉機長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉觸點使控制電路斷開。觸點使控制電路斷開。 欠電壓與失電壓保護：依靠接觸器欠電壓與失電壓保護：依靠接觸器KMKM的自鎖環(huán)的自鎖環(huán)節(jié)來實現(xiàn)的。當電源電壓由于某種原因而嚴重欠節(jié)來實現(xiàn)

17、的。當電源電壓由于某種原因而嚴重欠電壓或失電壓時，接觸器電壓或失電壓時，接觸器KMKM斷電釋放，電動機停斷電釋放，電動機停止轉(zhuǎn)動。止轉(zhuǎn)動。2021-9-2414 控制線路具備了欠、失電壓保護功能之后，有三個優(yōu)點：控制線路具備了欠、失電壓保護功能之后，有三個優(yōu)點： （1）防止電源電壓嚴重下降時電動機欠電壓運行。）防止電源電壓嚴重下降時電動機欠電壓運行。 （2）防止電源電壓恢復時，電動機自行啟動而造成設(shè)備和）防止電源電壓恢復時，電動機自行啟動而造成設(shè)備和人員事故。人員事故。 （3）避免多臺電動機同時啟動造成電網(wǎng)電壓的嚴重下降。）避免多臺電動機同時啟動造成電網(wǎng)電壓的嚴重下降。 3.點動與長動控制點動

18、與長動控制2021-9-2415二、三相籠型異步電動機減壓啟動控制電路二、三相籠型異步電動機減壓啟動控制電路 三相籠型異步電動機全壓啟動控制線路簡單、經(jīng)濟、三相籠型異步電動機全壓啟動控制線路簡單、經(jīng)濟、操作方便。但對于容量較大的籠型異步電動機（大于操作方便。但對于容量較大的籠型異步電動機（大于10KW10KW）來說，由于啟動電流大，會引起較大的電網(wǎng)壓降，所以一來說，由于啟動電流大，會引起較大的電網(wǎng)壓降，所以一般采用減壓啟動的方法，以限制啟動電流。般采用減壓啟動的方法，以限制啟動電流。 減壓啟動方法有：定子繞組串電阻（或電抗器）、自減壓啟動方法有：定子繞組串電阻（或電抗器）、自耦變壓器、耦變壓器

19、、Y-Y-減壓啟動。延邊三角形減壓啟動等。減壓啟動。延邊三角形減壓啟動等。（一）定子繞組串電阻（一）定子繞組串電阻 降壓啟動控制降壓啟動控制 2021-9-2416（二）自耦變壓器減壓啟動2021-9-2417（三）Y-降壓啟動控制2021-9-2418（四）延邊三角形降壓啟動控制 2021-9-2419三、三相繞線轉(zhuǎn)子電動機啟動控制 （一）轉(zhuǎn)子繞組串接電阻啟動控制（一）轉(zhuǎn)子繞組串接電阻啟動控制2021-9-2420（二）轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器啟動控制2021-9-2421第三節(jié)三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制2021-9-2422第四節(jié)三相異步電動機的調(diào)速控制第四節(jié)三相異步電動機的調(diào)速控制 異步電

20、動機調(diào)速常用來改善機床的調(diào)速性能和簡化異步電動機調(diào)速常用來改善機床的調(diào)速性能和簡化機械變速裝置。根據(jù)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式機械變速裝置。根據(jù)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式 三相異步電動機的調(diào)速方法有：改變電動機定子三相異步電動機的調(diào)速方法有：改變電動機定子繞組的磁極對數(shù)繞組的磁極對數(shù)p；改變轉(zhuǎn)差率；改變轉(zhuǎn)差率s；改變電源頻率；改變電源頻率f1。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，又可分為：繞線轉(zhuǎn)子電動機在轉(zhuǎn)子改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，又可分為：繞線轉(zhuǎn)子電動機在轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速；繞線轉(zhuǎn)子電動機串級調(diào)速；異步電電路串電阻調(diào)速；繞線轉(zhuǎn)子電動機串級調(diào)速；異步電動機交流調(diào)壓調(diào)速；電磁離合器調(diào)速。改變電源頻率動機交流調(diào)壓調(diào)速；電磁離合器

21、調(diào)速。改變電源頻率f1調(diào)速，即變頻調(diào)速。變頻調(diào)速就是通過改變電動機調(diào)速，即變頻調(diào)速。變頻調(diào)速就是通過改變電動機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。當前電氣調(diào)定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。當前電氣調(diào)速的主流是使用變頻器。速的主流是使用變頻器。 2021-9-2423一、三相異步電動機的變級調(diào)速控制一、三相異步電動機的變級調(diào)速控制 三相籠型電動機采用改變磁極對數(shù)調(diào)速，三相籠型電動機采用改變磁極對數(shù)調(diào)速，改變定子極數(shù)時，轉(zhuǎn)子極數(shù)也同時改變，籠型改變定子極數(shù)時，轉(zhuǎn)子極數(shù)也同時改變，籠型轉(zhuǎn)子本身沒有固定的極數(shù)，它的極數(shù)隨定子極轉(zhuǎn)子本身沒有固定的極數(shù)，它的極數(shù)隨定子極數(shù)而定。數(shù)而定。 改變定子繞組極

22、對數(shù)的方法有：改變定子繞組極對數(shù)的方法有： （1）裝一套定子繞組，改變它的連接方式就得）裝一套定子繞組，改變它的連接方式就得到不同的極對數(shù)；到不同的極對數(shù)； （2）定子槽里裝兩套極對數(shù)不一樣的獨立繞組；）定子槽里裝兩套極對數(shù)不一樣的獨立繞組； （3）定子槽里裝兩套極對數(shù)不一樣的獨立繞組，）定子槽里裝兩套極對數(shù)不一樣的獨立繞組，而每套繞組本身又可以改變其連接方式，得到而每套繞組本身又可以改變其連接方式，得到不同的極對數(shù)。不同的極對數(shù)。 2021-9-2424雙速電動機調(diào)速控制線路雙速電動機調(diào)速控制線路 2021-9-2425二、繞線轉(zhuǎn)子電動機串電阻的調(diào)速控制 采用凸輪控制器控制的電動機正反轉(zhuǎn)和調(diào)

23、速的線路。采用凸輪控制器控制的電動機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速的線路。2021-9-2426第五節(jié)三相異步電動機的制動控制第五節(jié)三相異步電動機的制動控制 三相異步電動機從切斷電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，三相異步電動機從切斷電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的關(guān)系總要經(jīng)過一段時間，這往往不能滿由于慣性的關(guān)系總要經(jīng)過一段時間，這往往不能滿足某些生產(chǎn)機械工藝的要求。在實際生產(chǎn)中，為了足某些生產(chǎn)機械工藝的要求。在實際生產(chǎn)中，為了實現(xiàn)快速、準確停車，縮短時間，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)快速、準確停車，縮短時間，提高生產(chǎn)效率，對要求停轉(zhuǎn)的電動機強迫其迅速停車，必須采取制對要求停轉(zhuǎn)的電動機強迫其迅速停車，必須采取制動措施。動措施。 三相異步電

24、動機的制動方法有機械制動和電氣制三相異步電動機的制動方法有機械制動和電氣制動兩種。動兩種。 機械制動是利用機械裝置使電動機迅速停轉(zhuǎn)。常機械制動是利用機械裝置使電動機迅速停轉(zhuǎn)。常用的機械裝置是電磁抱閘，抱閘裝置由制動電磁鐵用的機械裝置是電磁抱閘，抱閘裝置由制動電磁鐵和閘瓦制動器構(gòu)成，分通電制動和斷電制動。制動和閘瓦制動器構(gòu)成，分通電制動和斷電制動。制動時，將制動電磁鐵的線圈接通或斷開電源，通過機時，將制動電磁鐵的線圈接通或斷開電源，通過機械抱閘制動電動機。械抱閘制動電動機。 電氣制動有電氣制動有反接制動、能耗制動、發(fā)電制動和電容反接制動、能耗制動、發(fā)電制動和電容制動等。制動等。 2021-9-2

25、427一、三相異步電動機反接制動控制一、三相異步電動機反接制動控制2021-9-2428 電動機可逆運行的反接制動控制線路電動機可逆運行的反接制動控制線路 2021-9-2429二、三相異步電動機能耗制動控制二、三相異步電動機能耗制動控制 2021-9-2430無變壓器單相半波整流控制線路無變壓器單相半波整流控制線路 2021-9-2431三、三相異步電動機電容制動三、三相異步電動機電容制動 2021-9-2432第六節(jié) 其他典型控制環(huán)節(jié) 一、多地點控制一、多地點控制2021-9-2433二、多臺電動機先后順序工作的控制二、多臺電動機先后順序工作的控制2021-9-2434三、自動循環(huán)控制三、

26、自動循環(huán)控制2021-9-2435第七節(jié)電氣控制線路的設(shè)計方法 電氣控制線路的設(shè)計方法通常有兩種：一般設(shè)計法和電氣控制線路的設(shè)計方法通常有兩種：一般設(shè)計法和邏輯設(shè)計法。邏輯設(shè)計法。 一、一般設(shè)計法一、一般設(shè)計法 一般設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的控制要求，利用各種典一般設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的控制要求，利用各種典型的控制環(huán)節(jié)，直接設(shè)計控制線路。這種設(shè)計方法要求設(shè)型的控制環(huán)節(jié)，直接設(shè)計控制線路。這種設(shè)計方法要求設(shè)計人員必須掌握和熟悉大量的典型控制線路，以及各種典計人員必須掌握和熟悉大量的典型控制線路，以及各種典型線路的控制環(huán)節(jié)，同時具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，由于這種型線路的控制環(huán)節(jié)，同時具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，由于

27、這種設(shè)計方法主要是靠經(jīng)驗進行設(shè)計，因此又稱經(jīng)驗設(shè)計法。設(shè)計方法主要是靠經(jīng)驗進行設(shè)計，因此又稱經(jīng)驗設(shè)計法。 經(jīng)驗設(shè)計法的特點經(jīng)驗設(shè)計法的特點：是沒有固定的設(shè)計模式，靈活性：是沒有固定的設(shè)計模式，靈活性很大，對于具有一定工作經(jīng)驗的設(shè)計人員來說，容易掌握，很大，對于具有一定工作經(jīng)驗的設(shè)計人員來說，容易掌握，因此在電氣設(shè)計中被普遍采用。但用經(jīng)驗設(shè)計方法初步設(shè)因此在電氣設(shè)計中被普遍采用。但用經(jīng)驗設(shè)計方法初步設(shè)計出來的控制線路可能有多種，也可能有一些不完善的地計出來的控制線路可能有多種，也可能有一些不完善的地方，需要多次反復的修改、試驗，才能使線路符合設(shè)計要方，需要多次反復的修改、試驗，才能使線路符合設(shè)計

28、要求。即使這樣，設(shè)計出來的線路可能不是最簡，所用的電求。即使這樣，設(shè)計出來的線路可能不是最簡，所用的電器及觸點不一定最少，所以得出的方案不一定是最佳的。器及觸點不一定最少，所以得出的方案不一定是最佳的。2021-9-2436（一）保護控制線路工作的安全和可靠性（一）保護控制線路工作的安全和可靠性 1. 線圈的連接。在交流控制線路中，不能串聯(lián)線圈的連接。在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個電器線圈，接入兩個電器線圈，2021-9-24372. 電器觸點的連接電器觸點的連接 同一電器的常開觸點和常閉觸點位置靠的很近，同一電器的常開觸點和常閉觸點位置靠的很近，不能分別接在電源的不同相上。不能分別接在電

29、源的不同相上。2021-9-24383. 線路中應盡量減少多個電器元件依次動作后才能接通另線路中應盡量減少多個電器元件依次動作后才能接通另 一個電器元件一個電器元件 2021-9-24394. 應考慮電氣觸點的接通和分斷能力應考慮電氣觸點的接通和分斷能力 若容量不夠，可在線路中增加中間若容量不夠，可在線路中增加中間繼電器或增加線路中觸點數(shù)目。增加接通繼電器或增加線路中觸點數(shù)目。增加接通能力用多觸點并聯(lián)連接；增加分斷能力用能力用多觸點并聯(lián)連接；增加分斷能力用多觸點串聯(lián)連接。多觸點串聯(lián)連接。 2021-9-24405. 應考慮電器元件觸點應考慮電器元件觸點“競爭競爭”問題問題 同一繼電器的常開觸點

30、和常閉觸點有同一繼電器的常開觸點和常閉觸點有“先斷先斷后合后合”型和型和“先合后斷先合后斷”型。若繼電器型。若繼電器KA采用采用“先先合后斷合后斷”型，則自鎖環(huán)節(jié)起作用，如果型，則自鎖環(huán)節(jié)起作用，如果KA采用采用“先先斷后合斷后合”型，則自鎖環(huán)節(jié)不起作用。型，則自鎖環(huán)節(jié)不起作用。 2021-9-2441（二）控制線路力求簡單、經(jīng)濟（二）控制線路力求簡單、經(jīng)濟 1. 盡量減少觸點的數(shù)目。將電器元件觸點的位置合理安盡量減少觸點的數(shù)目。將電器元件觸點的位置合理安排，可減少導線的根數(shù)和縮短導線的長度，以簡化接線。排，可減少導線的根數(shù)和縮短導線的長度，以簡化接線。 2. 控制線路在工作時，除必要的電器元

31、件必須長期通電控制線路在工作時，除必要的電器元件必須長期通電外，其余電器應盡量不長期通電，以延長電器元件的使外，其余電器應盡量不長期通電，以延長電器元件的使用壽命和節(jié)約電能。用壽命和節(jié)約電能。 2021-9-2442（三）防止寄生電路（三）防止寄生電路2021-9-2443（四）設(shè)計舉例（四）設(shè)計舉例 【例例1】圖圖2-37所示為切削加工時刀架的自動循環(huán)工作所示為切削加工時刀架的自動循環(huán)工作過程示意圖。其控制要求如下：過程示意圖。其控制要求如下： 1. 自動循環(huán)，即刀架由位置自動循環(huán)，即刀架由位置1移動到位置移動到位置2進行鉆削加進行鉆削加工后自動退回位置工后自動退回位置1，實現(xiàn)自動循環(huán)。，實

32、現(xiàn)自動循環(huán)。 2. 無進給切削，即鉆頭到達位置無進給切削，即鉆頭到達位置2時不再進給，但鉆頭時不再進給，但鉆頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進行無進給切削以提高工件加工精度。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進行無進給切削以提高工件加工精度。 3. 快速停車。停車時，要求快速停車以減少輔助時間。快速停車。停車時，要求快速停車以減少輔助時間。 2021-9-2444（1）設(shè)計主電路）設(shè)計主電路 （2）確定控制電路的基本部分）確定控制電路的基本部分 設(shè)置由啟動、停止按鈕，正反向接觸器組成的控制電設(shè)置由啟動、停止按鈕，正反向接觸器組成的控制電動機動機“正正-停停-反反”的基本控制環(huán)節(jié)。的基本控制環(huán)節(jié)。2021-9-2445（3）設(shè)計控制電路的特殊

33、部分）設(shè)計控制電路的特殊部分 工藝要求：工藝要求： 工藝要求刀架能自動循環(huán)工藝要求刀架能自動循環(huán) 實現(xiàn)無進給切削。實現(xiàn)無進給切削。2021-9-2446快速停車快速停車 2021-9-2447二、邏輯設(shè)計法二、邏輯設(shè)計法 （一）電氣控制線路邏輯設(shè)計中的有關(guān)規(guī)定（一）電氣控制線路邏輯設(shè)計中的有關(guān)規(guī)定 邏輯設(shè)計法是利用邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路邏輯設(shè)計法是利用邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路 規(guī)定：規(guī)定： 線圈的通電狀態(tài)為線圈的通電狀態(tài)為“1”態(tài)，線圈的斷電狀態(tài)為態(tài)，線圈的斷電狀態(tài)為“0”態(tài)；態(tài)； 觸點的閉合狀態(tài)為觸點的閉合狀態(tài)為“1”態(tài)，觸點的斷開狀態(tài)為態(tài)，觸點的斷開狀態(tài)為“0”態(tài)。態(tài)。上述規(guī)定采用的是上

34、述規(guī)定采用的是“正邏輯正邏輯”，但也可采用，但也可采用“負邏輯負邏輯”，通常在邏輯設(shè)計方法中采用通常在邏輯設(shè)計方法中采用“正邏輯正邏輯”。 根據(jù)工藝要求將這些邏輯變量關(guān)系表示為邏輯函數(shù)的根據(jù)工藝要求將這些邏輯變量關(guān)系表示為邏輯函數(shù)的關(guān)系式，并運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律，對邏輯關(guān)系式，并運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律，對邏輯函數(shù)式進行化簡，再由化簡的邏輯函數(shù)式畫出相應的電函數(shù)式進行化簡，再由化簡的邏輯函數(shù)式畫出相應的電氣原理圖，最后再進一步檢查、完善、以期得到既滿足氣原理圖，最后再進一步檢查、完善、以期得到既滿足工藝要求，又經(jīng)濟合理、全可靠的最佳設(shè)計線路。工藝要求，又經(jīng)濟合理、全可靠的最佳設(shè)

35、計線路。 2021-9-2448（二）邏輯運算法則（二）邏輯運算法則 1. 邏輯與邏輯與 2. 邏輯或邏輯或 3. 邏輯非邏輯非2021-9-24494. 邏輯代數(shù)定理邏輯代數(shù)定理 （1）交換律）交換律 （2）結(jié)合律）結(jié)合律 （3）分配率）分配率 （4）吸收率）吸收率 （5）重疊率）重疊率 AA=A A+A=A （6）非非率）非非率 （7）反演率（摩根定律）反演率（摩根定律）2021-9-2450（三）邏輯函數(shù)的化簡（三）邏輯函數(shù)的化簡 邏輯函數(shù)化簡可以使繼電接觸器電路簡邏輯函數(shù)化簡可以使繼電接觸器電路簡化，因此有重要的實際意義?；喎椒ㄓ袃苫虼擞兄匾膶嶋H意義?；喎椒ㄓ袃煞N，一種是公式

36、法；一種是卡諾圖法。這里種，一種是公式法；一種是卡諾圖法。這里介紹公式法化簡，關(guān)鍵在于熟練掌握基本定介紹公式法化簡，關(guān)鍵在于熟練掌握基本定律，綜合運用提出因子、并項、擴項、消去律，綜合運用提出因子、并項、擴項、消去多余因子、多余項等方法，并進行化簡。有多余因子、多余項等方法，并進行化簡。有些具體因素必須考慮：些具體因素必須考慮： 1. 接點容量的限制特別要檢查擔負關(guān)斷接點容量的限制特別要檢查擔負關(guān)斷任務(wù)的觸點容量。觸點的額定電流比觸點電任務(wù)的觸點容量。觸點的額定電流比觸點電流分斷能力流分斷能力約占約占1/10倍倍，所以在簡化后要注，所以在簡化后要注意觸點是否有此分斷能力。意觸點是否有此分斷能力

37、。 2. 在有多余接點，并且多用些接點能使在有多余接點，并且多用些接點能使線路的邏輯功能更加明確的情況下，不必強線路的邏輯功能更加明確的情況下，不必強求化簡來節(jié)省觸點。求化簡來節(jié)省觸點。 2021-9-2451（四）繼電器開關(guān)的邏輯函數(shù)（四）繼電器開關(guān)的邏輯函數(shù) 繼電器線路是開關(guān)線路，符合邏輯規(guī)律。它以繼電器線路是開關(guān)線路，符合邏輯規(guī)律。它以執(zhí)行元件作為邏輯函數(shù)的輸出變量，而以檢測信號，執(zhí)行元件作為邏輯函數(shù)的輸出變量，而以檢測信號，中間單元及輸出邏輯變量的反饋觸點作為邏輯變量，中間單元及輸出邏輯變量的反饋觸點作為邏輯變量，可按一定規(guī)律列出其邏輯函數(shù)表達式。下面通過兩可按一定規(guī)律列出其邏輯函數(shù)表

38、達式。下面通過兩個簡單線路說明列邏輯函數(shù)表達式的規(guī)律。個簡單線路說明列邏輯函數(shù)表達式的規(guī)律。 圖圖2-44 a）、）、b)為兩個簡單的啟為兩個簡單的啟-保保-停線路。停線路。 2021-9-2452控制電路的邏輯表達形式控制電路的邏輯表達形式 2021-9-2453邏輯組合電路設(shè)計邏輯組合電路設(shè)計 例題例題 例如，某電動機只有在繼電器例如，某電動機只有在繼電器KA1、KA2、KA3中中任何一個或兩個繼電器動作時才能運轉(zhuǎn)，而在其他條件任何一個或兩個繼電器動作時才能運轉(zhuǎn)，而在其他條件下都不運轉(zhuǎn)，試設(shè)計其控制線路。下都不運轉(zhuǎn)，試設(shè)計其控制線路。 電動機的運轉(zhuǎn)由接觸器電動機的運轉(zhuǎn)由接觸器KM控制，根據(jù)

39、題目的要求，控制，根據(jù)題目的要求，列出接觸器列出接觸器KM通電狀態(tài)的真值表。通電狀態(tài)的真值表。2021-9-24542021-9-2455第八節(jié)第八節(jié) 電氣線路中的保護措施電氣線路中的保護措施 電氣控制控制系統(tǒng)必須在安全可靠的條件下來電氣控制控制系統(tǒng)必須在安全可靠的條件下來滿足生產(chǎn)工藝的要求，因此在線路中還必須設(shè)有各滿足生產(chǎn)工藝的要求，因此在線路中還必須設(shè)有各種保護裝置，本節(jié)集中介紹低壓電動機最常用的保種保護裝置，本節(jié)集中介紹低壓電動機最常用的保護。電氣控制線路中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、護。電氣控制線路中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過電流保護、過載保護、零電壓和欠電壓保護、弱過電流保護、過載保

40、護、零電壓和欠電壓保護、弱磁保護以及超速保護等。磁保護以及超速保護等。 一、一、 短路保護短路保護 電機、電器的絕緣損壞，或線路發(fā)生故障時，電機、電器的絕緣損壞，或線路發(fā)生故障時，都可能造成短路事故。很大的短路電流和電動力可都可能造成短路事故。很大的短路電流和電動力可能使電氣設(shè)備損壞或發(fā)生更嚴重的后果，因此要求能使電氣設(shè)備損壞或發(fā)生更嚴重的后果，因此要求一旦發(fā)生短路故障時，控制線路能迅速的切除電源一旦發(fā)生短路故障時，控制線路能迅速的切除電源的保護稱短路保護。而且，這種短路保護裝置不應的保護稱短路保護。而且，這種短路保護裝置不應受啟動電流的影響而動作。受啟動電流的影響而動作。 2021-9-24

41、561. 熔斷器保護熔斷器保護 由于熔斷器的熔體受很多因素的影響，故由于熔斷器的熔體受很多因素的影響，故其動作值不太穩(wěn)定，因此通常熔斷器比較適其動作值不太穩(wěn)定，因此通常熔斷器比較適用于動作準確度要求不高和自動化程度較差用于動作準確度要求不高和自動化程度較差的系統(tǒng)中。如小容量的鼠籠異步機及小容量的系統(tǒng)中。如小容量的鼠籠異步機及小容量直流電機中就廣泛的使用熔斷器。直流電機中就廣泛的使用熔斷器。 對直流電動機和繞線式異步電動機來說，對直流電動機和繞線式異步電動機來說，熔斷器熔體的額定電流應選熔斷器熔體的額定電流應選11.25倍電動機倍電動機額定電流。額定電流。 對鼠籠異步電動機（啟動電流達對鼠籠異步

42、電動機（啟動電流達7倍額定倍額定電流），熔體的額定電流可選電流），熔體的額定電流可選1.52.53.5倍倍電動機額定電流。電動機額定電流。 對鼠籠電動機的啟動電流不等于對鼠籠電動機的啟動電流不等于7倍額定倍額定電流時，熔體額定電流可按電流時，熔體額定電流可按1/2.51/1.6倍電倍電動機啟動電流來選擇。動機啟動電流來選擇。 2021-9-24572. 過電流繼電器保護或低壓斷路器保護過電流繼電器保護或低壓斷路器保護 當用過電流繼電器或低壓斷路器作電動機的當用過電流繼電器或低壓斷路器作電動機的短路保護時，其線圈的動作電流可按下式計短路保護時，其線圈的動作電流可按下式計算：算： 式中，式中，IS

43、K為過電流繼電器或低壓斷路器的為過電流繼電器或低壓斷路器的動作電流；動作電流；IST為電動機啟動電流。為電動機啟動電流。 應當指出，過電流繼電器不同于熔斷器和低應當指出，過電流繼電器不同于熔斷器和低壓斷路器，它是一個測量元件。過電流的保壓斷路器，它是一個測量元件。過電流的保護要通過執(zhí)行元件接觸器來完成，因此為了護要通過執(zhí)行元件接觸器來完成，因此為了能切斷短路電流，接觸器觸點的容量不得不能切斷短路電流，接觸器觸點的容量不得不加大，低壓斷路器把測量元件和執(zhí)行元件裝加大，低壓斷路器把測量元件和執(zhí)行元件裝在一起。熔斷器的熔體本身就是測量和執(zhí)行在一起。熔斷器的熔體本身就是測量和執(zhí)行元件。元件。2021-

44、9-2458二二 、過電流保護、過電流保護 過電流保護廣泛用于過電流保護廣泛用于直流直流電動機或電動機或繞線繞線轉(zhuǎn)子異轉(zhuǎn)子異步電動機。對于三相籠型異步電動機，由于其短時步電動機。對于三相籠型異步電動機，由于其短時過電流不會產(chǎn)生嚴重后果，故可不設(shè)置過電流保護。過電流不會產(chǎn)生嚴重后果，故可不設(shè)置過電流保護。 過電流保護往往由于不正確的啟動和過大的負載引過電流保護往往由于不正確的啟動和過大的負載引起的，一般此短路電流小，在電動機運行中產(chǎn)生過起的，一般此短路電流小，在電動機運行中產(chǎn)生過電流比發(fā)生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反電流比發(fā)生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉(zhuǎn)啟動的重復短時工作制電動機中

45、更是如此。直流轉(zhuǎn)啟動的重復短時工作制電動機中更是如此。直流電動機和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機控制線路中，過電流電動機和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機控制線路中，過電流繼電器也起著短路保護的作用，一般過電流的動作繼電器也起著短路保護的作用，一般過電流的動作值為啟動電流的值為啟動電流的1.2倍。倍。 必須指出，短路、過載、過電流保護雖然都是必須指出，短路、過載、過電流保護雖然都是電流型保護，但由于故障電流，動作值以及保護特電流型保護，但由于故障電流，動作值以及保護特性，保護要求以及使用元件的不同，它們之間是不性，保護要求以及使用元件的不同，它們之間是不能取代的。能取代的。 2021-9-2459三、過載保護三、過載保

46、護 電動機長期超載運行，繞組溫升將超過電動機長期超載運行，繞組溫升將超過其允許值，造成絕緣材料變脆，壽命縮短，其允許值，造成絕緣材料變脆，壽命縮短，嚴重時還會使電動機損壞。過載電流越大，嚴重時還會使電動機損壞。過載電流越大，達到允許溫升的時間就越短，常用的過載保達到允許溫升的時間就越短，常用的過載保護元件是熱繼電器。護元件是熱繼電器。 由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作，所以在使用熱繼電器作過載保護瞬時動作，所以在使用熱繼電器作過載保護的同時，還必須有短路保護。作短路保護的的同

47、時，還必須有短路保護。作短路保護的熔斷器熔體的額定電流不能大于熔斷器熔體的額定電流不能大于4倍熱繼電倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。器發(fā)熱元件的額定電流。 2021-9-2460四、零電壓和欠電壓保護四、零電壓和欠電壓保護 在電動機正常工作時，如果因為電源電壓的消在電動機正常工作時，如果因為電源電壓的消失而使電動機停轉(zhuǎn)，那么在電源電壓恢復時電動機失而使電動機停轉(zhuǎn)，那么在電源電壓恢復時電動機就可能自動啟動，電動機的自啟動可能造成人身事就可能自動啟動，電動機的自啟動可能造成人身事故或設(shè)備事故。對電網(wǎng)來說，許多電動機自啟動會故或設(shè)備事故。對電網(wǎng)來說，許多電動機自啟動會引起不允許的過電流及電壓降。防止電

48、壓恢復時的引起不允許的過電流及電壓降。防止電壓恢復時的電動機自啟動的保護稱零壓保護。電動機自啟動的保護稱零壓保護。 在電動機運轉(zhuǎn)時，電源電壓過分的降低會引起電動在電動機運轉(zhuǎn)時，電源電壓過分的降低會引起電動機轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。同時，在負載轉(zhuǎn)矩一定時，機轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。同時，在負載轉(zhuǎn)矩一定時，電流就要增加。此外，由于電壓的降低將引起一些電流就要增加。此外，由于電壓的降低將引起一些電器的釋放，造成電路不正常工作，可能產(chǎn)生事故。電器的釋放，造成電路不正常工作，可能產(chǎn)生事故。因此需要在電壓下降達到最小允許電壓值時將電動因此需要在電壓下降達到最小允許電壓值時將電動機電源切除，這就稱欠電壓保護。機電源切除

49、，這就稱欠電壓保護。 一般采用電壓繼電器來進行零電壓和欠電壓保一般采用電壓繼電器來進行零電壓和欠電壓保護。電壓繼電器的吸合電壓通常整定為護。電壓繼電器的吸合電壓通常整定為0.80.85Ue,繼電器的釋放電壓通常整定為繼電器的釋放電壓通常整定為0.50.7Ue。 2021-9-2461五、弱磁場保護六、超速保護五、弱磁場保護六、超速保護 五、五、 弱磁場保護弱磁場保護 電動機磁通的過度減小會引起電動機的超速，因電動機磁通的過度減小會引起電動機的超速，因此需要保護，弱磁場保護采用的元件為電磁式電流此需要保護，弱磁場保護采用的元件為電磁式電流繼電器。繼電器。 對并勵和復勵直流電動機來說，弱磁場保護繼電器對并勵和復勵直流電動機來說，弱磁場保護繼電器吸合電流一般整定在吸合電流一般整定在0.8倍的