- 典型電氣控制系統(tǒng)分析課件

PLC原理及應用第3講

講解內(nèi)容：3典型電氣控制系統(tǒng)分析3.1典型電氣控制線路

學習說明：本講主要學習典型控制線路的設計與分析。重點掌握：起保?？刂凭€路、多地點控制線路；三相異步電動機按順序工作的連鎖控制線路；起動控制電路：如星形—三角形降壓啟動線路；制動控制線路：如三相籠型異步電動機反接制動控制電路；工作臺往復運動控制線路。

13典型電氣控制系統(tǒng)分析

3.1典型電氣控制線路

實現(xiàn)：從人身安全和自動控制的需要出發(fā)采用刀開關（或組合開關）直接控制電動機的起動和停止是根本不可行的。在生產(chǎn)實際中對一臺電動機的起?？刂?，是采用一個接觸器和兩個按鈕實現(xiàn)的。組成：按鈕、接觸器和電動機。作用：兩個按鈕分別對電動機進行導通切換和關斷切換，接觸器使電動機和電源接通且負責接通狀態(tài)的保持，見圖3-1和圖3-2。一、起保?？刂凭€路（基礎）2圖3-1電磁式接觸器及其電動機起保?？刂凭€路示意圖3簡單的起、保、停電氣控制線路演示5二、電動機多地點控制線路（例：三地控制的線路）6三地控制的線路演示7＃1電機M1控制要求：1.M1(油泵)起動后，M2(主軸電機)才能起動2.M2可單獨停＃2電機M2順序、連鎖控制9主電路實現(xiàn)順序控制10控制電路實現(xiàn)順序控制（1）：兩電機只保證起動的先后順序，沒有延時要求。

FUKM2FR2ABCFUM3~ABCKM1FR1M3~主電路控制電路KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1KM111順序啟動同時停止控制或M2單獨停止特點:電氣原理圖：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主電路控制電路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM113順序控制演示14順序啟動逆序停止控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2電氣原理圖：特點:主電路控制電路15一般中小型機床的主電動機采用接觸器直接起動用接觸器直接起動控制線路圖17（二）籠型異步電動機降壓起動控制線路原因：容量大于10kW的籠型異步電動機直接起動時，起動沖擊電流為額定值的4～7倍，故一般均需采用相應措施降低電壓，即減小與電壓成正比的電樞電流，從而在電路中不至于產(chǎn)生過大的電壓降。方法：常用的降壓起動方式有定子電路串電阻降壓起動、星形—三角形(Y-△)降壓起動和自耦變壓器降壓起動。降壓原理：丫一?形的降壓起動方法是，起動時將電動機定子繞組結(jié)成丫形，這時加在電動機每相繞組上的電壓為電源電壓額定值的1/3，而其起動轉(zhuǎn)矩為?形連接直接起動轉(zhuǎn)矩的1/3。起動電流降為?形連接直接起動電流的1／3，作用:減小了起動電流對電網(wǎng)的影響。優(yōu)點：在于星形起動電流只是原來三角形接法的1/3，起動電流特性好、結(jié)構(gòu)簡單、價格低。缺點：是起動轉(zhuǎn)矩也相應下降為原來三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差，因而本線路適用于電網(wǎng)電壓380V，額定電壓660V/380V，Y／?接法的電動機輕載起動的場合。18圖3-7星形—三角形降壓起動控制電路19(三)定子串電阻降壓起動控制電路(1)21(三)定子串電阻降壓起動控制電路(2)22原因：三相異步電動機從切除電源到完全停止運轉(zhuǎn)。由于慣性的關系，總要經(jīng)過一段時間，這往往不能適應某些生產(chǎn)機械工藝的要求。如萬能銑床、臥式鏜床、電梯等，為提高生產(chǎn)效率及準確停位，要求電動機能迅速停車，對電動機進行制動控制。五、制動控制電路方法：制動方法一般有兩大類1.機械制動2.電氣制動①反接制動②能耗制動23（a）（b）圖3-10反接制動控制線路

25圖3-10(a)圖有這樣一個問題：在停車期間，如果為了調(diào)整工件，需要用手轉(zhuǎn)動機床主軸時，速度繼電器的轉(zhuǎn)子也將隨著轉(zhuǎn)動，其常開觸點閉合，KM2通電動作，電動機接通電源發(fā)生制動作用，不利于調(diào)整工作。存在問題與解決方案圖3-10(b)圖的反接制動線路解決了這個問題：控制線路中停止按鈕使用了復合按鈕SB1，并在其常開觸點上并聯(lián)了KM2的常開觸點，使KM2能自鎖。這樣在用手轉(zhuǎn)動電動機時，雖然KS的常開觸點閉合，但只要不按復合按鈕SB1，KM2就不會通電，電動機也就不會反接于電源，只有按下SB1，KM2才能通電，制動電路才能接通。注意：因電動機反接制動電流很大，故在主回路中串入電阻R，可防止制動時電動機繞組過熱。26反接制動控制線路演示27能耗制動時，制動轉(zhuǎn)矩隨電動機的慣性轉(zhuǎn)速下降而減小，因而制動平穩(wěn)。這種制動方法將轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動的機械能轉(zhuǎn)換成電能，又消耗在轉(zhuǎn)子的制動上，所以稱為能耗制動。能耗制動的制動轉(zhuǎn)矩大小與通入直流電流的大小與電動機的轉(zhuǎn)速n有關，同樣轉(zhuǎn)速，電流大，制動作用強。一般接入的直流電流為電動機空載電流的3~5倍，過大會燒壞電動機的定子繞組。電路采用在直流電源回路中串接可調(diào)電阻的方法，調(diào)節(jié)制動電流的大小。工作原理：

在三相電動機停車切斷三相交流電源的同時，將一直流電源引入定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場。電動機轉(zhuǎn)子由于慣性仍沿原方向轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)子在靜止磁場中切割磁力線，產(chǎn)生一個與慣性轉(zhuǎn)動方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的制動。設計方案：1.單向運行能耗制動控制線路①按時間原則控制線路；②按速度原則控制線路。2.可逆運行能耗制動控制線路3.單管能耗制動控制線路（二）能耗制動控制線路281.單向運行能耗制動控制線路

(1)按時間原則控制線路。29(2)按速度原則控制線路。30單向能耗制動線路演示31能耗制動與反接制動比較

反接制動時，制動電流很大，因此制動力矩大，制動效果顯著，但在制動時有沖擊，制動不平穩(wěn)且能量消耗大。能耗制動與反接制動相比，制動平穩(wěn)，準確，能量消耗少，但制動力矩較弱，特別在低速時制動效果差，并且還需提供直流電源。

在實際使用時，應根據(jù)設備的工作要求選用合適的制動方法。32六、行程控制實現(xiàn)工作臺自動往復運動控制線路分析：（一）工作：1.合刀開關QS；2.按下啟動按鈕SB1；接觸器線圈KM1上電，進給，到SQ1切換狀態(tài)，KM2得電，KM1失電復位；返回，到SQ2切換，循環(huán)往復。（二）保護：1.短路保護FU；2.過載保護FR；3.自鎖、互鎖保護；4.PE接地保護；5.欠壓保護（接觸器）。33行程控制實現(xiàn)工作臺自動往返運動控制線路34行程、時間控制實現(xiàn)動力頭滑臺鉆孔加工自動循環(huán)電器控制線路

分析：（一）工作：1.合刀開關QS；2.按下啟動按鈕SB1；接觸器線圈KM1上電，進給加工開始，到SQ2切換狀態(tài)，時間繼電器KT得電延時開始即進行無進給切削；同時KM1失電復位；KT時間到觸點切換，KM2得電，返回，到SQ1切換，KM2失電，釋放;KM1得電,重復前面的過程.（二）保護：1.短路保護FU；2.過載保護FR；3.自鎖、互鎖保護；4.PE接地保護；5.欠壓保護（接觸器）。35行程、時間控制實現(xiàn)動力頭滑臺鉆孔加工的電器控制線路

(對前面進行改造)分析：（一）工作：1.合刀開關QS；2.按下啟動按鈕SB1；接觸器線圈KM1上電，進給加工開始，到SQ2切換狀態(tài)，時間繼電器KT得電延時開始即進行無進給切削；同時KM1失電復位；KT時間到觸點切換，KM2得電，返回，到SQ1切換，KM2失電，釋放。（二）保護：1.短路保護FU；2.過載保護FR；3.自鎖、互鎖保護；4.PE接地保護；5.欠壓保護（接觸器）。36分析下列a、b、c控制工作過程？圖2-7兩臺電動機順序起動控制線路圖2-7a所示控制線路的特點是：KM2的線圈接在KM1自鎖觸頭后面，這就保證了M1起動后，M2才能起動的順序控制要求。圖2-7b所示控制電路的特點是：在KM2的線圈回路中串接了KM1的常開觸頭。顯然，KM1不吸合，即使按下SB2，KM2也不能吸合，這就保證了只有M1電機起動后，M2電機才能起動。停止按鈕SB3控制兩臺電動機同時停止，停止按鈕SB4控制M2電動機的單獨停止。圖2-7c所示控制電路的特點：在圖2-7b中的SB3按鈕兩端并聯(lián)了KM2的常開觸頭，從而實現(xiàn)了M1起動后，M2才能起動，而M2停止后，M1才能停止的控制要求，即M1、M2是順序起動，逆序停止。37習題與思考題3-1如何決定籠型異步電動機是否可采用直接起動法？3-2長動和點動的區(qū)別是什么？3-3籠型異步電動機是如何改變轉(zhuǎn)動方向的？3-4什么叫能耗制動？什么叫反接制動？各有什么特點及適用場合？3-5什么是自鎖？什么是互鎖？試舉例說明各自的作用。3-6畫出帶有熱繼電器過載保護的籠型異步電動機正常起動運轉(zhuǎn)的控制線路。3-7畫出具有雙重互鎖的異步電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路。3-8某三相籠型異步電動機單向運轉(zhuǎn)，要求起動電流不能過大，制動時要快速停車。試設計主電路和控制電路，并要求有必要的保護。3-9某三相籠型異步電動機可正反轉(zhuǎn)，要求降壓起動，快速停車。試設計主電路和控制電路，并要求有必要的保護。3-10星形—三角形降壓起動方法有什么特點并說明其使用場合？383-11試設計一個采取兩地操作的點動與連續(xù)運轉(zhuǎn)的電路圖。3-12試設計一控制電路，要求：按下按鈕SB，電動機M正轉(zhuǎn)；松開SB，M反轉(zhuǎn)，1min后M自動停止，畫出其控制線路。3-13試設計兩臺籠型電動機M1、M2的順序起動停止的控制線路。(1)M1、M2能順序起動，并能同時或分別停止。(2)M1起動后M2起動，M1可點動，M2可單獨停止。3-14設計一個控制電路，要求第一臺電動機起動10s以后，第二臺電動機自動起動。運行5s后，第一臺電動機停止，同時第三臺電動機自動起動；運行15s后，全部電動機停止。3-15設計一控制電路，控制一臺電動機，要求：(1)可正反轉(zhuǎn)；(2)兩處起?？刂?；(3)可反接制動；(4)有短路和過載保護。393-16某機床主軸由一臺三相籠型異步電動機拖動，潤滑油泵由另一臺三相籠型異步電動機拖動，均采用直接起動，要求是：(1)主軸必須在潤滑油泵起動后，才能起動；(2)主軸為正、反向運轉(zhuǎn)，為調(diào)試方便，要求能正、反向點動；(3)主軸停止后，才允許潤滑油泵停止；(4)具有必要的電氣保護。試設計主電路和控制