工廠電器控制常用方法ppt課件

1、第1章 工廠電氣控制初步 1.1 工廠常用電器 1.2根本控制電路 1.3控制系統(tǒng)實(shí)例 本章主要內(nèi)容：l中心是掌握繼電器、接觸器、按鈕開關(guān)等常規(guī)控制電器的動(dòng)作執(zhí)行特點(diǎn)，由此對普通繼電接觸控制電路進(jìn)展熟練分析和設(shè)計(jì)。l 工廠常用電器l 根本控制電路l控制系統(tǒng)實(shí)例前往本章首頁1.1 工廠常用電器 1.1.1工廠電器根本知識 1.1.2工廠常用電器 1.1.3電氣圖形 前往本章首頁1.1.1工廠電器根本知識 1. 分類1按適用的電壓范圍分類分為低壓電器和高壓電器。 2低壓電器按所控制的對象分類根據(jù)其控制的對象分為低壓配電電器和低壓控制電器。 3按所起作用分類根據(jù)電器所起的作用可分為控制電器和維護(hù)電器

2、。 4按動(dòng)作性質(zhì)分類根據(jù)電器的動(dòng)作性質(zhì)可分為自動(dòng)控制電器和非自動(dòng)控制電器。 2. 構(gòu)造及任務(wù)原理下面分別以控制按鈕和接觸器為例引見手動(dòng)電器和自動(dòng)電器的構(gòu)造和任務(wù)原理。1按鈕按鈕是手動(dòng)控制電器的一種，用來發(fā)出信號和接通或斷開控制電路。圖1.1是按鈕的構(gòu)造表示圖和圖文符號，圖a中1、2是動(dòng)斷常閉觸點(diǎn)，3，4是動(dòng)合常開觸點(diǎn)，5是復(fù)位彈簧，6是按鈕帽。圖b為圖文符號。 a 構(gòu)造表示 b 圖文符號圖1.1 按鈕2接觸器l 構(gòu)造及任務(wù)原理接觸器是利用電磁吸力的原理任務(wù)的，主要由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機(jī)構(gòu)通常包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分。圖1.2為接觸器的構(gòu)造表示圖與圖文符號，a圖中，1、2，3、4

3、是靜觸點(diǎn)，5、6是動(dòng)觸點(diǎn)，7、8是吸引線圈，9、10分別是動(dòng)、靜鐵心，11是彈簧。b圖中，1、2之間是常閉觸點(diǎn)，3、4之間是常開觸點(diǎn)，7、8之間是線圈。 a 構(gòu)造表示 b圖文符號圖1.2 接觸器電磁鐵特點(diǎn) 根據(jù)吸引線圈通電電流的性質(zhì)分類，電磁鐵分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。通常采用短路環(huán)來處理交流電磁鐵的振動(dòng)問題。短路環(huán)的表示圖如圖1.3所示，其中1為短路環(huán)，2為鐵心。短路環(huán)起到磁通分相的作用，把極面上的交變磁通分成兩個(gè)交變磁通，并且使這兩個(gè)磁通之間產(chǎn)生相位差，那么它們所產(chǎn)生的吸力間也有一個(gè)相位差，這樣，兩部分吸力就不會同時(shí)到達(dá)零值，當(dāng)然合成后的吸力就不會有零值的時(shí)辰，假設(shè)使合成后的吸力在任一時(shí)

4、辰都大于彈簧拉力，就消除了振動(dòng)。圖1.3短路環(huán) 滅弧 常用的滅弧方法有：拉長電弧、冷卻電弧和將電弧分段。對于電弧較弱的接觸器，只采用滅弧罩即可。電弧較強(qiáng)的接觸器，常采用滅弧柵熄弧。圖1.4是滅弧柵的機(jī)構(gòu)圖。圖中1是滅弧室，2和5分別為動(dòng)、靜觸點(diǎn)，3 為金屬柵片，4為電弧。滅弧柵是數(shù)片鋼片制成的柵狀安裝，當(dāng)觸點(diǎn)斷開發(fā)生電弧時(shí)，電弧進(jìn)入柵片內(nèi)，被分割為數(shù)段，迅速熄滅。圖1.4滅弧柵前往本節(jié)1.1.2工廠常用電器 手動(dòng)控制電器 任何設(shè)備都需求支配者給予一定的指令，才干完成規(guī)定的控制。手動(dòng)控制電器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可短少的器件，常用的有刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等。圖1.5是LW6型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

5、的圖形符號和觸點(diǎn)合斷表。圖形符號中有6 個(gè)回路，3個(gè)擋位連線下有黑點(diǎn)“的，表示這條電路是接通的。在觸點(diǎn)合斷表中用“表示被接通的電路，空格表示轉(zhuǎn)換開關(guān)在該位置時(shí)此路是斷開的。 圖1.5萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點(diǎn)號1234562. 自動(dòng)控制電器1接觸器2中間繼電器 3時(shí)間繼電器 4熱繼電器 5速度繼電器 圖1.6為空氣阻尼式通電延時(shí)型時(shí)間繼電器的構(gòu)造表示圖和圖文符號。它是利用空氣阻尼的原理來獲得延時(shí)的。主要由電磁系統(tǒng)、氣室及觸點(diǎn)系統(tǒng)組成。任務(wù)原理：在圖1.6a中當(dāng)線圈11通電時(shí)，電磁力抑制彈簧14的反作用拉力而迅速將銜鐵向上吸合，銜鐵13帶動(dòng)杠桿15立刻便1、2常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵?、4常開觸點(diǎn)閉合。 a 構(gòu)造表

6、示 b 圖文符號圖1.6空氣阻尼通電延時(shí)型時(shí)間繼電器熱繼電器的丈量元件通常采用雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬碾壓而成。自動(dòng)層采用膨脹系數(shù)較高的鐵鎳鉻合金，被動(dòng)層采用膨脹系數(shù)很小的鐵鎳合金。當(dāng)雙金屬片受熱后將向被動(dòng)層方向彎曲，當(dāng)彎曲到一定程度時(shí)，經(jīng)過動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)動(dòng)作。如圖1.7所示，a圖是熱繼電器的構(gòu)造中感受部分的表示圖，b圖為圖文符號。在圖1-7a中發(fā)熱元件2通電發(fā)熱后，主雙金屬片1受熱向左彎曲，推進(jìn)導(dǎo)板3向左推進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生一定的運(yùn)動(dòng)。電流越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)幅度也越大。當(dāng)電流大到一定程度時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生躍變，即觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作從而切斷主電路。 a 感受部分構(gòu)造表示 b 圖文符號圖1

7、.7熱繼電器速度繼電器用來感受轉(zhuǎn)速。它的感受部分主要包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是觸頭系統(tǒng)。當(dāng)被控電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)繼電器轉(zhuǎn)子以同樣速度旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子抑制外界反作用力轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，轉(zhuǎn)速越高角度越大。當(dāng)轉(zhuǎn)速高于設(shè)定值時(shí)，速度繼電器的觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作，當(dāng)速度小于這一設(shè)定值時(shí)，觸點(diǎn)又復(fù)原。速度繼電器常用于電機(jī)的降壓起動(dòng)和反接制動(dòng)，其圖文符號如圖1.8所示。圖1.8速度繼電器圖文符號3. 維護(hù)電器維護(hù)電器包括熱繼電器、熔斷器、電磁脫扣器等。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來切斷電路的維護(hù)電器，它在控制電路中，用作電動(dòng)機(jī)的過載維護(hù)，既能保證電動(dòng)機(jī)不超越允許的過載，有可以最大限制地保證電動(dòng)機(jī)的過載才干

8、。當(dāng)然，首先要保證電動(dòng)機(jī)的正常起動(dòng)。前往本節(jié)1.1.3電氣圖形 文字符號 2. 端子標(biāo)志 3. 電氣圖形 1. 文字符號 表1.1字母符號含義 2. 端子標(biāo)志 電氣圖中各電器的接線端子用規(guī)定的字母數(shù)字符號標(biāo)志。按國家規(guī)范GB402683規(guī)定：三相交流電源的引入線用L1、L2、L3、N、PE標(biāo)志。直流系統(tǒng)電源正、負(fù)極、中間線分別用L+、L與M標(biāo)志。三相動(dòng)力電器的引出線分別按U、V、W順序標(biāo)志。 3. 電氣圖形 常用的電氣圖有系統(tǒng)圖、框圖、電路圖、位置圖和接線圖等。通常，系統(tǒng)圖用于描畫系統(tǒng)或成套安裝，如圖1.9所示?？驁D用于描畫分系統(tǒng)或設(shè)備。國家規(guī)范GB6988.386中，詳細(xì)規(guī)定了繪制系統(tǒng)圖和框

9、圖的方法，并論述了它的用途。圖1.9系統(tǒng)圖位置圖用來表示成套安裝、設(shè)備中各個(gè)工程位置的一種圖。例如，圖1.10為某工廠電器位置圖，圖中詳細(xì)地繪制出了電氣設(shè)備中每個(gè)電器元件的相對位置，圖中各電器元件的文字代號必需與相關(guān)電路圖中電器元件的代號一樣。圖1.10位置圖接線圖是電氣配備進(jìn)展施工配線、敷線和校線任務(wù)時(shí)所應(yīng)根據(jù)的圖樣之一。它必需符合電器配備的電路圖的要求，并明晰地表示出各個(gè)電器元件和配備的相對安裝與敷設(shè)位置，以及它們之間的電銜接關(guān)系。它是檢修和查找缺點(diǎn)時(shí)所需的技術(shù)文件，如圖1.11所示。在國家規(guī)范GB6988.586中詳細(xì)規(guī)定了編制接線圖的規(guī)那么。圖1.11接線圖前往本節(jié)1.2根本控制電路

10、1.2.1直接起動(dòng)控制電路 1.2.2降壓起動(dòng) 1.2.3數(shù)學(xué)輔助分析法 1.2.4電機(jī)的制動(dòng) 1.2.5電機(jī)的調(diào)速 1.2.6順序控制 前往本章首頁1.2.1直接起動(dòng)控制電路 單向旋轉(zhuǎn) 2. 可逆轉(zhuǎn)動(dòng) 3. 點(diǎn)動(dòng)控制 4. 自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng) 1.單向旋轉(zhuǎn) 三相籠型電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)可用開關(guān)或接觸器控制，圖1.12為接觸器控制電路。接觸器控制電路圖中，Q為開關(guān)，F(xiàn)U1、FU2為主電路與控制電路的熔斷器，KM為接觸器，KR為熱繼電器，SB1、SB2分別為起動(dòng)按鈕與停頓按鈕，M為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。圖1.12單向旋轉(zhuǎn)其中的維護(hù)環(huán)節(jié)為：1短路維護(hù)。 2過載維護(hù)。 3欠壓維護(hù)。 2. 可逆轉(zhuǎn)動(dòng) 在實(shí)踐消費(fèi)中常需求

11、運(yùn)動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就要求拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)能做正反兩方向的運(yùn)轉(zhuǎn)。從電機(jī)原理可知，改動(dòng)電動(dòng)機(jī)三相電源相序即可改動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。電動(dòng)機(jī)的常用可逆旋轉(zhuǎn)控制電路如圖1.13所示。圖1.13可逆旋轉(zhuǎn)3. 點(diǎn)動(dòng)控制 消費(fèi)過程中，不僅要求消費(fèi)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件延續(xù)運(yùn)動(dòng)，還需求點(diǎn)動(dòng)控制。圖1.14為電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制電路。圖中的控制電路既可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，又可實(shí)現(xiàn)延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。SB3為延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的停頓按鈕，SB1為延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，SB2為點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)按鈕。 圖1.14點(diǎn)動(dòng)控制電路4. 自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng) 在實(shí)踐消費(fèi)中，經(jīng)常要求消費(fèi)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往返。由于有行程限制，所以常用行程開關(guān)做控制元件來控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。圖

12、1.15為電動(dòng)機(jī)往返運(yùn)轉(zhuǎn)的可逆旋轉(zhuǎn)控制電路。圖中KM1、KM2分別為電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器，SQ1為反向轉(zhuǎn)正向行程開關(guān)，SQ2為正向轉(zhuǎn)反向行程開關(guān)，SQ3、SQ4分別為正向、反向極限維護(hù)用限位開關(guān)。 前往本節(jié)圖1.15往返運(yùn)轉(zhuǎn)1.2.2降壓起動(dòng) 1. 自耦變壓器起動(dòng)法圖1.16是采用自動(dòng)控制自耦變壓器降壓起動(dòng)的控制電路。是由交流接觸器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、按鈕和自耦變壓器等元件組成。圖中KM1為正常運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器，KM2為降壓起動(dòng)接觸器，KA為起動(dòng)中間繼電器，KT為降壓起動(dòng)時(shí)間繼電器。 圖1.16自耦變壓器降壓起動(dòng)2. Y-D起動(dòng)法凡是正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三相定子繞組接成三角形運(yùn)轉(zhuǎn)的三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，都可

13、采用Y-D降壓起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)，定子繞組先接成Y結(jié)合，接入三相交流電源，起動(dòng)電流下降到全壓起動(dòng)時(shí)的1/3，對于Y系列電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為額定電流IN的5.57倍。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將電動(dòng)機(jī)定子繞組改成D結(jié)合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種方法簡便、經(jīng)濟(jì)，可用在操作較頻繁的場所，但其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只需全壓起動(dòng)時(shí)的1/3，Y系列電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.42.2倍。圖1.17為用于13kW以上電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電路，由三個(gè)接觸器和一個(gè)時(shí)間繼電器構(gòu)成。圖1.17Y-D起動(dòng)前往本節(jié)1.2.3數(shù)學(xué)輔助分析法 用繼電接觸控制線路表示邏輯代數(shù)的根本運(yùn)算 邏輯函數(shù)與繼電接觸控制線路圖 1. 用繼電接觸控制線路表示邏輯

14、代數(shù)的根本運(yùn)算 1“與運(yùn)算邏輯乘邏輯代數(shù)中運(yùn)算符號“或“讀作“與?！芭c運(yùn)算的真值表如表1.2所示。 表1.2與運(yùn)算實(shí)現(xiàn)邏輯乘的器件叫做“與門，它的邏輯符號如圖1.18a所示，圖1.18b顯示出了繼電控制線路中“與運(yùn)算的實(shí)例，它表示觸點(diǎn)的串聯(lián)。假設(shè)規(guī)定觸點(diǎn)接通為“1，斷開為“0，線圈通電為“1，斷電為“0，那么可以寫出KMKA1KA2，只需觸點(diǎn)KA1、KA2均接通，接觸器線圈KM能通電。a邏輯符號 b控制線路實(shí)例圖1.18 邏輯“與2“或運(yùn)算邏輯加邏輯代數(shù)中運(yùn)算符號“+讀作“或?！盎蜻\(yùn)算的真值表如表1.3所示。 表1.3或運(yùn)算實(shí)現(xiàn)邏輯乘的器件叫做“或門，它的邏輯符號如圖1.19a所示，圖1.19

15、b顯示出了繼電控制線路中“或運(yùn)算的實(shí)例，它表示觸點(diǎn)的并聯(lián)，可寫成KMKA1KA2，當(dāng)觸點(diǎn)KA1或KA2接通，或者KA1和KA2多接通時(shí)，接觸器線圈都可通電。圖1.19 邏輯“或 a邏輯符號 b控制線路實(shí)例3“非運(yùn)算邏輯非邏輯代數(shù)中“非運(yùn)算的符號用變量上面的短橫線表示，讀作“非?！胺沁\(yùn)算的真值表如表1.4所示。它表示了事物相互矛盾的兩個(gè)對立面之間的關(guān)系。這種規(guī)律的因果規(guī)律稱為“非邏輯關(guān)系。表1.4 非運(yùn)算實(shí)現(xiàn)邏輯“非的器件叫做“非門，它的邏輯符號如圖1.20a所示，圖1.20b示出了繼電控制線路中“非運(yùn)算的實(shí)例，通常稱KA為原變量，為反變量，它們是一個(gè)變量的兩種方式，好像一個(gè)繼電器的一對常開、常

16、閉觸點(diǎn)，在向各自相補(bǔ)的形狀切換時(shí)同步動(dòng)作。圖b中，觸點(diǎn)KA的取值與線圈KM的取值一樣，而KM1與繼電器的常閉觸點(diǎn)的取值一樣，所以，故實(shí)現(xiàn)了非運(yùn)算。 a邏輯符號 b控制線路實(shí)例圖1.20 邏輯“非2. 邏輯函數(shù)與繼電接觸控制線路圖 1邏輯函數(shù) 2邏輯圖和繼電接觸控制線路圖 由繼電接觸控制線路圖寫出邏輯函數(shù) 由邏輯函數(shù)畫出繼電接觸控制線路 圖1.21a為一個(gè)最簡單的起-保-停線路，接觸器線圈是串接在由觸點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)上，然后與電源相接，是一個(gè)串聯(lián)電路。它的邏輯函數(shù)是：圖1.21b為圖a的反演電路，實(shí)現(xiàn)的邏輯功能完全一樣，接觸器線圈與觸點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，所以圖b是并聯(lián)電路。圖中所接的電阻R是限流電阻，防止電

17、源短路。原理是經(jīng)過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)使線圈的兩端短接線圈不通電或不予短接線圈通電，來控制線圈。所以串聯(lián)電路是直接控制原理，并聯(lián)電路是旁路控制原理。 圖1.21 串聯(lián)和并聯(lián)繼電接觸控制線路前往本節(jié) a b1.2.4電機(jī)的制動(dòng) 圖1.22為電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)電機(jī)反接制動(dòng)控制電路。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)應(yīng)迅速切斷三相電源，否那么電動(dòng)機(jī)將反向起動(dòng)。為此采用速度繼電器來檢測電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，并將速度繼電器調(diào)整在n130r/min時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，而當(dāng)n100r/min時(shí)，觸點(diǎn)復(fù)原。圖1.22中，KM1為反接制動(dòng)接觸器，KM2為電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)接觸器， KV為速度繼電器，R為反接制動(dòng)電阻。 圖1.22 反接制動(dòng)前往本節(jié)1.2.5

18、電機(jī)的調(diào)速 圖1.23是D-YY反轉(zhuǎn)向方案變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)接線方法及控制電路。它是經(jīng)過改動(dòng)定子繞組的半相繞組電流方向來實(shí)現(xiàn)變極的。將三相繞組的首尾端依次相接，構(gòu)成一個(gè)封鎖三角形，從首端引出線接電源，中間抽頭懸空著，構(gòu)成D結(jié)合。假設(shè)將三個(gè)首尾端相接構(gòu)成一個(gè)中性點(diǎn)N，而將各繞組中間抽頭接電源，構(gòu)成YY結(jié)合。使每相的兩個(gè)半相繞組并聯(lián)，從而使其中一個(gè)半相繞組電流方向反了，于是電動(dòng)機(jī)極對數(shù)減小一半，即pD=2pYY。 圖1.23 電機(jī)變極調(diào)速(a)前往本節(jié)a電機(jī)接線方法b控制電路圖1.23 電機(jī)變極調(diào)速(b)1.2.6順序控制 順序控制是指以預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間或條件為根據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動(dòng)作次序，對控制過程各階段順序地進(jìn)展自動(dòng)控制。圖1.24是順序控制原理圖，其中G1G4分別表示第一至第四程序的執(zhí)行電路，可根據(jù)每一程序的詳細(xì)要求設(shè)計(jì)，K1K4分別表示G1G4程序執(zhí)行完成時(shí)發(fā)出的控制信號，SB5、SB6分別為起動(dòng)和停頓按鈕。圖1.24 順序控制原理圖前往本節(jié)1.3控制系統(tǒng)實(shí)例 1.3.1主軸和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的控制 1.3.2 快速挪動(dòng) 1.3.3任務(wù)臺或主軸箱與主軸機(jī)動(dòng)進(jìn)給聯(lián)鎖 前往本章首頁下面以