《小型可編程控制系統(tǒng)》第2講

1、光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系本章指南u目的與要求目的與要求 掌握常用電氣設(shè)備控制電路的基本環(huán)節(jié)。u重點(diǎn)重點(diǎn) 控制電路的工作原理、實(shí)際應(yīng)用u難點(diǎn)難點(diǎn) 互鎖、聯(lián)鎖、保護(hù)光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系第2章 電氣控制系統(tǒng)的基本控制線路2.1 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制2.1.1 單向起動(dòng)控制 控制線路：由閘刀開關(guān)、熔斷器、接觸器、按鈕等組成。 主電路：三相電源到電動(dòng)機(jī)的電路。由閘刀開關(guān)、熔斷器、接觸器主觸頭、熱繼電器發(fā)熱元件組成。 控制電路：由按鈕和接觸器吸引線圈等組成。 控制線路安裝布線圖：把同一電器各工作部件集中在一起，按各部件實(shí)際位置

2、畫出。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系M3 F UQ SF RS B 1S B 2K ML 2L 3L 1光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 控制線路原理圖：主電路畫在一邊，控制電路畫在另一邊。 說明： （1）同一電器各工作部件畫在各處，但它們的動(dòng)作相互關(guān)聯(lián)。 （2）同一電器上的各部件，必須標(biāo)以相同文字符號(hào)。 1）工作原理 2）保護(hù)環(huán)節(jié) 短路保護(hù)：FU 過載保護(hù)：FR 失壓保護(hù)：KM光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系M3FRK ML2L3L1FUQ SSB 1K MFRK MK MsSB 1SB3K MSB4光電學(xué)院電子科學(xué)與

3、信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 3）電路改進(jìn) （1）既能連續(xù)運(yùn)動(dòng)又能點(diǎn)動(dòng)控制 點(diǎn)動(dòng)：按下起動(dòng)按鈕電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開起動(dòng)按鈕電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 采取措施：在自鎖支路串聯(lián)鈕子開關(guān)S。 （2）多地控制 控制要求：有些設(shè)備為了操作方便，需要在2個(gè)（或多個(gè)）地點(diǎn)分別進(jìn)行起動(dòng)和停止控制。 采取措施：將 2個(gè)（或多個(gè)）起動(dòng)按鈕的常開觸頭并聯(lián)，將停止按鈕的常閉觸頭串在同一控制電路中。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.1.2 正反轉(zhuǎn)控制 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)：將電動(dòng)機(jī)任意兩根火線對(duì)調(diào)。 實(shí)現(xiàn)方法： 采用KM1、KM2兩個(gè)接觸器控制電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)。 KM1控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。 KM2控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

4、1）線路圖 （1）主電路（2）控制電路 要求：KM1、KM2線圈不能同時(shí)有電，以避免電源相之間短路。L3L1 L2M3UVW電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)KM1L3L1 L2M3UVW電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)KM2光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系M3UVWFRW 3U 2 V2 W 2U 3 V3K M 1L3L1L2U 1V1W 1Q SK M 2FUU 2SBSB 1 FRNK M 1K M 1SB 2K M 2K M 2K M 1K M 2光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2）工作原理3）保護(hù)環(huán)節(jié)短路保護(hù)：FU過載保護(hù)：FR失壓保護(hù)：KM1、KM2光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系

5、光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.1.3 行程限位控制 有些位移性生產(chǎn)機(jī)械或部件（如起重機(jī)小車、電梯、銑床的工作臺(tái)等）需要有終端限位控制或自動(dòng)往返控制。 1）控制要求：有一工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到終端時(shí)，自行停車。 2）實(shí)現(xiàn)方法： （1）用接觸器KM1控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)向前移動(dòng)；用接觸器KM2控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)向后移動(dòng)。 光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系（2）行程開關(guān)SQ1作為工作臺(tái)向前移動(dòng)的終端限位開關(guān)；行程開關(guān)SQ2作為工作臺(tái)向后移動(dòng)的終端限位開關(guān)。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系3）線路圖（1）主電路光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工

6、程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系SQ2SQ1（2）控制電路（3）工作原理光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.1.4 順序控制 有的生產(chǎn)機(jī)械和設(shè)備需要多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，而各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止需要有一定的順序控制關(guān)系。 1）控制要求： 在一臺(tái)鍋爐控制，有M1、M2兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。M1引風(fēng)電動(dòng)機(jī)；M2送風(fēng)電動(dòng)機(jī)。 要求：起動(dòng)時(shí)，引風(fēng)機(jī)M1先起動(dòng)，送風(fēng)機(jī)M2后起動(dòng)；停止時(shí)則相反，送風(fēng)機(jī)M2后停止，引風(fēng)機(jī)M1先停止。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系（1） 主電路光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系（2）控制電路3）工作原理光電學(xué)院電子科學(xué)與

7、信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制2.2.1 定子線路串電阻降壓起動(dòng)控制 1）控制要求：電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)時(shí)定子線路串聯(lián)電阻R，以實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，恢復(fù)額定電壓進(jìn)入穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2）實(shí)現(xiàn)方法： （1）接觸器KM1閉合，電動(dòng)機(jī)M定子線路串電阻降壓起動(dòng)。 （2）接觸器KM2閉合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 （3）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器的整定值時(shí)，KM2閉合。 光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系3）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 4）工作原理 5）電路改進(jìn)

8、從前面分析可知，本線路在起動(dòng)結(jié)束后，KM1、KT一直得電工作。為了減少能量損耗，延長(zhǎng)接觸器、繼電器得使用壽命，要求M起動(dòng)以后，KM1、KT斷電。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.2.2 星形三角形降壓起動(dòng)控制 1）控制要求： 電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)時(shí)為星形連接，以實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后改為三角形連接，以恢復(fù)額定電壓進(jìn)入穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2）實(shí)現(xiàn)方法： （1）接觸器KM1控制電機(jī)M通電 接觸器KM2控制電機(jī)M三角形連接 接觸器KM3控制電機(jī)M星形連接 （2）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器整定值時(shí)使KM3斷電、KM2通電，電動(dòng)機(jī)三角形連接正常運(yùn)轉(zhuǎn)。光電學(xué)院電子科學(xué)與

9、信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 3）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路（3）工作原理光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.2.3 定子線路串自耦變壓器的降壓起動(dòng)控制 1）控制要求： 自耦變壓器按星形接線，起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接到自耦變壓器二次側(cè)。電動(dòng)機(jī)定子繞組得到的電壓即為自耦變壓器的二次電壓。當(dāng)起動(dòng)完畢時(shí)，自耦變壓器被切除，額定電壓（即自耦變壓器的一次電壓）直接加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。 光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2）實(shí)現(xiàn)方法： （1） 接觸器KM1、KM2控制電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。接觸器KM3控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓

10、正常運(yùn)行。 （2）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器的整定值時(shí)，使KM1、KM2斷電，KM3通電，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 3）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系4）工作原理光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.3 三相鼠籠電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制2.3.1 電源反接制動(dòng)系統(tǒng) 1）實(shí)現(xiàn)方法： （1）KM1為電動(dòng)機(jī)M單向旋轉(zhuǎn)接觸器 （2）KM2為反接制動(dòng)接觸器，KS為速度繼電器，R為反接制動(dòng)電阻。 2）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系KSKS光電學(xué)院電子

11、科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 3）工作原理 合上電源開關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)在全壓下起動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到某一值（通常為大于120r/min）以后，速度繼電器KS的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，為制動(dòng)接觸器KM2的通電作準(zhǔn)備。 停車時(shí)，按下按鈕SB1，KM1斷電釋放，KM2線圈通電動(dòng)作并自鎖，KM2的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，改變了電動(dòng)機(jī)定子繞組中電源的相序，電動(dòng)機(jī)在定子繞組傳入電阻R的情況下反接制動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/min時(shí)，速度繼電器KS復(fù)位，KM2線圈斷電釋放，制動(dòng)過程結(jié)束。 光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.3

12、.2 能耗制動(dòng)系統(tǒng) 1）控制要求： 當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)快速停止時(shí)，若在斷開交流電源后，立即在定子繞組接入一直流電源，直流電流就會(huì)在電動(dòng)機(jī)定子繞組中產(chǎn)生一個(gè)靜止的磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子由于慣性作用在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并切割這個(gè)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到迅速而準(zhǔn)確地制動(dòng)地目的。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 能耗制動(dòng)的效果與通入直流電流的大小和三相繞組接法有關(guān)（可以有幾種接法），但直流電流不能大于交流的起動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)停止時(shí)要立即斷開直流電源。 2）實(shí)現(xiàn)方法 （1）KM1為電動(dòng)機(jī)M單向旋轉(zhuǎn)接觸器 （2）KM2為能耗制動(dòng)接觸器 （

13、3）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器的整定值時(shí)（電動(dòng)機(jī)M已停轉(zhuǎn)） ，使KM2斷電，直流電源被切除，制動(dòng)結(jié)束。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系4）工作原理 電動(dòng)機(jī)要工作時(shí)，合上開關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電，其主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 需要停下時(shí)，按下按鈕SB2，其常閉觸頭斷開，使KM1失電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離交流電源。同時(shí)SB2的常開觸頭閉合，因KM1常閉觸頭復(fù)位，使制動(dòng)接觸器KM2及時(shí)間繼電器KT線圈通電，KM2的輔助觸頭用于自鎖和互鎖；KM2的主觸頭閉合，交流電源經(jīng)變壓器和單相整

14、流橋變?yōu)橹绷麟姴⑦M(jìn)入電動(dòng)機(jī)定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子相互切割感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生電流，電流與靜止磁場(chǎng)共同作用，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)在能耗制動(dòng)下迅速停止。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，KT的延時(shí)觸頭就應(yīng)該終止延時(shí)并打開，使KM2失電釋放，直流電源被切除，制動(dòng)結(jié)束。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系2.4.1 控制要求 1）三相交流電的電源頻率固定以后，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與它的極對(duì)數(shù)成反比，即n60f/p。于是變更電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式，使其在不同的極對(duì)數(shù)下運(yùn)行，其同步轉(zhuǎn)速便會(huì)隨之改變，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)子速度。2.4 三相鼠籠電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速控制光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與

15、信息工程系 上圖為4/2極的單繞組雙速電動(dòng)機(jī)定子繞組接線示意圖，其中圖將電動(dòng)機(jī)定子繞組的U1、V1、W1的三個(gè)接線端子接三相電源，而將電動(dòng)機(jī)定子繞組的U2，V2，W2三個(gè)接線端子懸空，每相繞組的兩個(gè)線圈串聯(lián)，三相定子繞組為連接，此時(shí)磁極為4極，同步轉(zhuǎn)速為1500rmin，為低速接法。 若要電動(dòng)機(jī)高速工作時(shí)，可接成上圖形式，將電動(dòng)機(jī)定子繞組的U2，V2，W2三個(gè)接線端子接三相電源，而將另外3個(gè)接線端子U1，V1，W1連在一起，則原來三相定子繞組的連接立即變?yōu)殡p連接，此時(shí)每相繞組的兩個(gè)線圈為并聯(lián)，磁極為2極，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min?？梢婋妱?dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速是低速時(shí)的2倍。光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系光電學(xué)院電子科學(xué)與信息工程系 2.4.4 工作原理 1）當(dāng)開關(guān)S處在低速L位置時(shí)，接觸器KM3線圈通電，KM3的主觸點(diǎn)閉合，將定于繞組的接線端U1、V1、W1接到三相電源上，而此時(shí)由于KM1、KM2動(dòng)合觸點(diǎn)不閉合，所以電動(dòng)機(jī)定于繞組按三角形接線，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行。在變極時(shí)，將電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)出線端U2、W2對(duì)調(diào)。光電學(xué)