16級機電一體化電氣與PLC教案

目錄

第一章常用低壓電器..................................2

第一節(jié)低壓電器的基本知識........................2

第二節(jié)開關電器...................................5

第三節(jié)接觸器.....................................8

第四節(jié)繼電器....................................11

第五節(jié)熔斷器....................................15

第六節(jié)主令電器..................................15

本章小結(jié)........................................17

第二章電氣控制電路.................................18

第一節(jié)電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識.................18

第二節(jié)三相異步電動機全壓啟動控制.............25

第三節(jié)三相異步電動機降壓啟動控制..............32

第四節(jié)三相繞線式異步電動機啟動控制...........36

第五節(jié)感應式雙速異步電動機變速控制............40

第三章機床電氣控制系統(tǒng).............................54

第一節(jié)電氣控制系統(tǒng)分析基礎....................54

第二節(jié)普通車床電氣控制線路分析................54

第三節(jié)普通銃床電氣控制線路分析................58

第四節(jié)普通磨床電氣控制線路分析................67

第五節(jié)普通鉆床電氣控制線路分析...............73

第六節(jié)T68型臥式錢床電氣控制...................85

本章小結(jié)........................................86

第四章橋式起重機電氣控制...........................88

第一節(jié)概述......................................88

第二節(jié)起重機電動機的工作狀態(tài)...................89

第三節(jié)凸輪控制器控制原理.......................91

第四節(jié)主令控制器工作原理.......................92

第五節(jié)橋式起重機電氣控制電路...................93

第五章FX系列PLC的基本原理........................96

一、可編程控制器的定義.........................96

第一節(jié)PLC的基本原理..........................102

第二節(jié)PLC的組成..............................103

本章小結(jié).......................................114

第六章基本邏輯指令與編程..........................115

第一節(jié)基本邏輯指令............................115

第二節(jié)編程的基本規(guī)則與技巧....................126

第三節(jié)基本邏輯指令應用........................128

小結(jié)...........................................136

第七章步進指令.....................................138

第一節(jié)步進指令及步進梯形圖....................138

第二節(jié)順序功能圖的類型........................142

第三節(jié)步進梯形圖..............................146

本章小結(jié).......................................150

2

第八章功能指令.......................................151

第一節(jié)功能指令的基本知識........................151

第二節(jié)程序流控制.................................153

第三節(jié)傳送和比較指令............................160

第四節(jié)算術與邏輯運算指令......................166

小結(jié)..............................................171

第九章PLC的應用.....................................172

第一節(jié)PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容與步驟............172

第二節(jié)PLC的硬件設置............................173

第三節(jié)PLC的軟件設計............................178

第四節(jié)PLC在工業(yè)機械手臂中的應用..............180

本章小結(jié)..........................................183

第十章PLC的特殊功能模塊............................184

第十章PLC的特殊功能模塊......................184

第十一章PLC的通信與網(wǎng)絡........................190

第十一章PLC網(wǎng)絡與通信..............................190

一、PLC與計算機通信............................190

二、PLC網(wǎng)絡.....................................190

3

第一章常用低壓電器

第一節(jié)低壓電器的基本知識

?一、低壓電器的分類

?按電器的動作性質(zhì)分：手動電器和自動電器

?按電器的性能和用途分：控制電器和保護電器

?按有無觸點分：有觸點電器和無觸點電器

?按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器。

?二、電磁式電器

?1.電磁機構----將電磁能轉(zhuǎn)換為機械能并帶動觸頭動作。

［鐵芯

組成《銜鐵

?I線圈

?原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣

?隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。

交流：硅鋼片疊加

直流：整塊鑄鐵或鑄鋼

電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導線細。

電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導線粗。

交流線圈：短而粗，有骨架。

直流線圈：細而長，無骨架。

2.短路環(huán)——減小銜鐵吸合時產(chǎn)生的振動和噪音。

4

材料：一般采用銅材料制成；對于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成

橋式觸頭

?4.滅弧系統(tǒng)

?電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于

?10V,電流超過80mA時，觸頭間會產(chǎn)生藍色

?的光柱，即電弧。

5

?電弧的危害：

?延長了切斷故障的時間；

?高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；

?形成飛弧造成電源短路事故。

?滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、

?利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。

第二節(jié)開關電器

?一、刀開關

?作用：隔離電源，不頻繁通斷電路

?分類：

?按刀的級數(shù)分：單極、雙極和三極

?按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置

?按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：單擲和雙擲

?按接線方式分為：板前接線和板后接線

?按操作方式分為：手柄操作和遠距離聯(lián)桿操作

?按有無熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器

1.開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）

?作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。

?結(jié)構圖和符號：

6

2.帶熔斷器式刀開關——用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作

電路保護用。

3.負荷開關

?(1)

?用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。

?結(jié)構：由刀開關和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進線座、靜觸頭、

熔絲、出線座及刀片式動觸頭，工作部分用膠木蓋罩住，以防電

弧灼傷人手。

?分類：單相雙極和三相三極兩種

(2)

?作用：手動通斷電路及短路保護。

二、組合開關(轉(zhuǎn)換開關)

?結(jié)構：靜觸頭一端固定在膠木盒內(nèi)，另一端伸出盒外，與電源或

負載相連。動觸片套在絕緣方桿上，絕緣方軸每次作90°正或反

方向的轉(zhuǎn)動，帶動靜觸頭通。

7

（a）外形（b）符號（c）結(jié)構

?特點：結(jié)構緊湊，安裝面積小，操作方便。

?用途：電源的引入開關；通斷小電流電路;

?控制5KW以下電動機。

三、低壓斷路器

?功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分

斷電路。

?特點：操作安全，分斷能力較高。

?分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式）

?結(jié)構：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機構、傳動機構。

8

1.大弘軍2開關本體3.枕■座纂含網(wǎng)按鈕

5.分M按鈕6.智能脫扣揩7.褊勻炳標入位置

8.連接/試驗/分離指示

萬能式低壓斷路罌結(jié)構圖

5.熱脫扣器6.失樂脫扣器7.按鈕

塑殼式低壓斷路器原理圖

第三節(jié)接觸器

一、交流接觸器

1.結(jié)構

?觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭

9

?常開觸頭（動合觸頭）

?常閉觸頭（動斷觸頭）

?電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧

?滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧

交流接觸器結(jié)構圖

2.工作原理

線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電

壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路

環(huán)。

二、直流接觸器

用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。

結(jié)構：電磁機構、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。

工作原理：與交流接觸器基本相同。

10

三、接觸器的符號

KM

線圈主觸點常開輔助觸點常閉輔助觸點

四、接觸器的主要技術指標

額定電壓

交流接觸甥：127、220、380、500V

直流接觸器：110、220、440V

額定電流

交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150.250、400.600A

直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A

吸引線圈額定電壓

交流接觸器：36、110(127),220、380V

直流接觸器：24、48、220,440V

五、接觸器的使用選擇原則

?根據(jù)電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型；

?接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓；

?吸引線圈的額定電壓應與所接控制電路的額定電壓等級一致;

?額定電流應大于或等于被控主回路的額定電流。

11

第四節(jié)繼電器

?作用：控制、放大、聯(lián)鎖、保護和調(diào)節(jié)

?分類：

?按用途分：控制和保護繼電器

?按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、機械式

?按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力

?按動作時間分：瞬時、延時繼電器

?特點：額定電流不大于5A

一、電流繼電器

特點：線圈串接于電路中，導線粗、匝數(shù)少、阻抗小。

分類：過電流繼電器、欠電流繼電器

KA

過電流維電器

KA

欠電流維電器

主要技術指標:

?動作電流Iq：使電流繼電器開始動作所需的電流值;

?返回電流If:電流繼電器動作后返回原狀態(tài)時的電流值;

?返回系數(shù)Kf:返回值與動作值之比,Kf=If/1qo

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二、電壓繼電器

特點：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導線細

分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器

結(jié)構原理：與電流繼電器類似

三、中間繼電器

中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構和工作原理與接觸器相

同。但它的觸點數(shù)量較多，在電路中主要是擴展觸點的數(shù)量。另外其

觸頭的額定電流較大。

四、熱繼電器

作用：電動機的過載保護

型式：雙金屬片式：利用雙金屬片受熱彎曲去推動杠桿使觸頭動作

熱敏電阻式：利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成

易熔合金式：利用過載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動作

結(jié)構：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構等部分組成。

雙金屬片式熱繼電器

13

熱繼電器

L峽線*f2?主及金((片3??*元件4?推動*板5-補檢應金*片

6-W網(wǎng)觸頭7?常開?頭*?曼位?U?H9?動?頭

?10.復位鎮(zhèn)SIII-?<-?12?文博件”.??

雙金屬片式熱維電器原理示意圖

使用與選擇

使用：作為電動機的過載保護，注意與熔斷器的配合。

選擇：IeRed

IeR:熱繼電器熱元件的額定電流；

Ied:電動機的額定電流。

五、時間繼電器

作用：按整定時間長短通斷電路

分類：

按構成原理分：電磁式、電動式、空氣阻尼式、晶體管式、數(shù)字式

按延時方式分：通電延時型、斷電延時型

中中年HfbtN\

(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)

(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)通電延時閉

14

合動合（常開）觸點（e）通電延時斷開動斷（常閉）觸點（f）斷電延

時斷開動合（常開）觸點（g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）

瞬動觸點

六、速度繼電器

作用：根據(jù)速度的大小通斷電路

結(jié)構：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭

原理：與異步電動機類似

參數(shù):動作轉(zhuǎn)速：＞120rpm

復位轉(zhuǎn)速：＜100rpm

轉(zhuǎn)子---圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。

定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子上，裝有鼠籠型短路繞

組。

15

第五節(jié)熔斷器

?作用：短路和嚴重過載保護

?應用：串接于被保護電路的首端

?分類：瓷插式熔斷器、螺旋式熔斷器、有填料式熔斷器、無填料

密封式熔斷器、快速熔斷器、自恢復熔斷器

第六節(jié)主令電器

?作用：發(fā)送控制命令或信號的電器

?分類：控制按鈕

?萬能轉(zhuǎn)換開關

?主令控制器

?行程開關

16

?接近開關

控制按鈕

萬能轉(zhuǎn)換開關

44?1?微，R

主令控制器

17

行程開關

接近開關

本章小結(jié)

?開關電器、主令電器、接觸器、繼電器、熔斷器等低壓電器的作

用、結(jié)構、工作原理；

?低壓電器圖形和文字符號；

?每種低壓電器的技術參數(shù)；

?低壓電器的使用和選擇方法。

18

第二章電氣控制電路

第一節(jié)電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識

電氣控制線路：

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。

電氣控制線路的作用：

實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速和保護，滿足生產(chǎn)

工藝要求，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。

電動機常見的基本控制線路：

點動控制線路

正轉(zhuǎn)控制線路

正反轉(zhuǎn)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(diào)速控制線路

制動控制線路

相關國家標準：

?GB4728—85《電氣圖常用圖形符號》

19

?GB5226—85《機床電氣設備通用技術條件》

?GB7159—87《電氣技術中的文字符號制定通則》

?GB6988—86《電氣制圖》

?GB5094—85《電氣技術中的項目代號》

一、圖形符號和文字符號

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。

「符號要素

圖形符號一宗符號

限定符號

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。

L基本文字符號

文字符號輔*文字符號

補助文字符號

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。

20

?一般符號：

表示一類產(chǎn)品和此類產(chǎn)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。

2.文字符號

C單字母符號：按拉丁字母順序?qū)⒏鞣N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。

基本文字符號：

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，

I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。

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。

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。

21

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?qū)I(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“0”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

電氣控制系統(tǒng)圖的結(jié)構

可L氣控制系統(tǒng)圖的結(jié)—h收

構「H啷

「電氣原理|控制電路

,圖〔照明和顯示電

電氣控制系統(tǒng)＜「帝，涔安裝圖

圖[k安裝叫既源

I框圖

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

原則：

?主電路、控制電路和信號電路應分開繪出。

22

?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(cè)，

?控制電路用垂直線繪制在圖面的右側(cè)，

?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(zhuǎn)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(diào)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。

?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(nèi)。

?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

23

?說明線圈和觸點的從屬關系。

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：

電潑開關I~主粕I~冷卻丁~IseiI電溟指示I

2.電氣安裝圖

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。

?電器安裝圖：

詳細繪制出電器元件安裝位置。

?電氣互連圖：

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

24

安裝接線的依據(jù)

?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(jīng)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。

電器互連圖示例

CI6132型車床電氣互連圖

25

第二節(jié)三相異步電動機全壓啟動控制

一、單向旋轉(zhuǎn)控制

1.手動控制

?電氣原理圖：

?特點：

控制方式簡單

開啟式負荷開關控制

自動空氣開關控制

?電氣原理圖:

開期典曹開關自動空氣開關

?特點：

?應用：

控制三相電風扇和砂輪機

2.點動控制

?電氣原理圖：

26

?工作原理:

啟動：

按下起動按鈕SBT接觸器KM線圈得電TKM主觸頭閉合T電動機M啟

動運行。

停止：

松開按鈕SBT接觸器KM線圈失電TKM

主觸頭斷開T電動機M失電停轉(zhuǎn)。

?保護環(huán)節(jié):

27

控制電路

短路保護

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

3.接觸器自鎖控制

?電氣原理圖

?開關切換

LIL2L3

QW-

FV1[][][]

KXl\\\

FR|匚qC

iM:

I3?/

七電

路

28

?按鈕切換

FU

控制電路

5.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

?主電路實現(xiàn)順序控制

順序啟動同時停止控制

?控制電路實現(xiàn)順序控制

順序啟動逆序停止控制

?順序啟動同時停止控制

?電氣原理圖：

主電路

29

?特點：

5.多地控制

?特點：

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)

?工作原理：

二、可逆旋轉(zhuǎn)控制

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(zhuǎn)方向

電路形式：

?倒順開關控制的正反轉(zhuǎn)

?按鈕、接觸器控制的正反轉(zhuǎn)

?位置控制

1.倒順開關控制正反轉(zhuǎn)控制

電路

30

倒順開關

?電氣原理圖:

?特點：

用倒順開關實現(xiàn)電源調(diào)相

?應用：

5.5KW以下的電動機電路

直接控制電動機正反轉(zhuǎn)

2.按鈕控制正反轉(zhuǎn)控制電路

31

2.按鈕控制正反轉(zhuǎn)控制電

躡鈕聯(lián)鎖控制

A控制電路：

?工作原理：

》優(yōu)點：操作方便

》缺點：易產(chǎn)生故障

控制電路

/接觸器、按鈕雙重聯(lián)鎖控

制

＞控制電路：

A工作原理：

＞優(yōu)點：安全可靠，

操作方便

3.位置開關控制

有些生產(chǎn)機械如萬能銃床，要求工作臺在一定距離內(nèi)能自動往返，通

常利用行程開關控制電動機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。

32

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

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)。

降壓啟動的實質(zhì)：

定子繞組串電阻（電抗）啟動

自耦變壓器降壓啟動

降壓啟動的方法

Y一△降壓啟動

延邊三角形降壓啟動

33

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

0

主電路控制電路

2.手動、自動啟動控制線路

X

主電路控制電路

二、自耦變壓器降壓啟動控制

1.按鈕、接觸器控制自耦變壓器降壓啟動

34

LIL2L3

主電路控制電路

2.時間繼電器控制自耦變壓器降壓啟動

35

FU

主電路控制電路

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-△降壓啟動控制

Y一△起動只能用于正常運行時為△形接法的電動機。

36

時間繼電器控制Y一△降壓起動------三個接觸器控制

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。

U-JUhH'Jj

第四節(jié)三相繞線式異步電動機啟動控制

可以在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩及平滑調(diào)速之目的。

繞線異步電動機的優(yōu)點：

繞線異步電動機降壓啟動原理：

起動時，在轉(zhuǎn)子回路中串入三相起動變阻器，并把起動電阻調(diào)到最大

值，以減小起動電流，增大起動轉(zhuǎn)矩。隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，起動

37

電阻逐級減小。

起動完畢后，起動電阻減小到零，轉(zhuǎn)子繞組被短接，電動機在額定狀

態(tài)下運行。

一、轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動控制線路

1.按鈕操作控制

2.時間原則控制

38

主電路控制電路

3.電流原則控制

?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(zhuǎn)子繞組中的三級電阻

?電氣原理圖:

39

三個欠電流繼電器的線圈串接在轉(zhuǎn)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。

?工作原理：

?電動機啟動時轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組中。

電動機轉(zhuǎn)速逐漸升高，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子電流重新增大，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，轉(zhuǎn)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)。

二、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動控制線路

頻敏變阻器

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(zhuǎn)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(zhuǎn)速較低，

轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，相當于在轉(zhuǎn)子回路中串接一個阻抗很大的電抗

器，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子頻率逐漸降低，其等效阻抗自動減小，實

40

現(xiàn)了平滑無級啟動。

1.單向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動控制

2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器正反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速表達式:

41

?調(diào)速方法：改變電源頻率f

?改變轉(zhuǎn)差率S

?改變磁極對數(shù)P

一、變極式電動機的接線方式

1.A-YY連接

低速一△接法（4極）高速一YY接法（2極）

2.Y-YY連接

42

二、感應式雙速異步電動機按鈕控制調(diào)速

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(diào)速

第六節(jié)三相異步電動機電氣制動控制

43

電磁機械制動一電磁鐵操縱機械進

行制動

?停機制動類型：

電氣制動一電動機產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的力矩來進行制動

?常用的電氣制動：

反接制動

能耗制動

一、反接制動控制

原理：

改變電動機電源相序，使定子繞組產(chǎn)生反向的旋轉(zhuǎn)磁場，形成制動轉(zhuǎn)

矩。

要求：

10kW以上電動機的定子電路中串入反接制動電阻，轉(zhuǎn)速接近于零時，

及時切斷反相序電源，防

止反向再起動。

?制動電阻的接線方法：

對稱接法

不對稱接法

1.單向反接制動的控制

關鍵是電動機電源相序的改變，且當轉(zhuǎn)速下降接近于零時，能自動將

電源切除。

44

，電氣原理圖:

速度繼電器

工作原理：

電動機正常運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)速迅速下降，當電動機

轉(zhuǎn)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(jié)束。

2,可逆運行的反接制動控制

45

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(chǎn)生起阻止旋轉(zhuǎn)作用的靜止磁

?場，達到制動的目的。

?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。

1.單向能耗制動控制

46

/按時間原則控制

按速度原則控制

2.電動機可逆運行能耗制動控制

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3.單管能耗制動控制

第七節(jié)直流電動機控制

?直流電動機的特點：

良好的起動、制動與調(diào)速性能

?直流電動機的分類：

他勵直流電動機

并勵直流電動機

?按勵磁方式分:

48

串勵直流電動機

艮勵直流電動機

、直流電動機啟動控制

啟動特點：

啟動沖擊電流大，可達額定電流的10?20倍。一般不允許全壓直接

起動。

1、單向運轉(zhuǎn)啟動控制

——串二級電阻按時間原則啟動控制

?電氣原理圖：

》電氣原理圖:

!過電流二啟動電阻

i繼電器

「放電電阻

電樞繞組

勵磁繞組短接電阻

■接觸器：

斷電延時時：

間繼電器i

欠電流

繼電器：

啟動L

接觸器i

?工作原理:

49

》工作原理:

合上Q1和Q2

按下按鈕

SB2

郃H常開uHSK

延時

1、單向運轉(zhuǎn)啟動控制

——串二級電阻按時間原則啟動控制

?保護環(huán)節(jié):

過載和短路保護一一過電流繼電器KA1

欠磁場保護一一欠電流繼電器KA1

過電壓保護——電阻R3與二極管VD

二、直流電動機正反轉(zhuǎn)控制

?直流電動機的轉(zhuǎn)動方向：

取決于電磁轉(zhuǎn)矩兇4兇。I的方向

?改變直流電動機轉(zhuǎn)動方向：

改變電樞兩端電壓的方向

改變勵磁電流的方向

?電氣原理圖

50

b電氣原理圖

三、直流電動機調(diào)速控制控制

?調(diào)速技術指標：

調(diào)速范圍D、靜差率s、允許負載性質(zhì)

?調(diào)速方法：

改變電樞回路電阻值

改變勵磁電流

改變電樞電壓

混合調(diào)速

一一改變勵磁電流調(diào)速

?電氣原理圖

51

一一改變勵磁電流調(diào)速切除啟動電阻

接觸器

》電氣原理圖

能耗制動接觸器工作接觸器

?工作過程:

啟動:

按下起動按鈕SB2,KM2、KT得電吸合并自鎖,電動機M串電阻R起

動,KT延時后使KM3吸合并自保,切除起動電阻R,啟動過程結(jié)束。

調(diào)速：

調(diào)節(jié)電阻器R3,改變電動機的轉(zhuǎn)速

正常運行時，按下按鈕SB1,KM2及KM3斷電釋放，KM1通電吸合，

通過R使能耗制動回路接通，同時短接電容C,電源電壓全部加于勵

磁繞組實現(xiàn)制動過程中的強勵作用。松開按鈕SB1,制動結(jié)束，電路

又處于準備工作狀態(tài)。

停車制動

四、直流電動機制動控制

1.能耗制動控制電路

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?電氣原理圖

2.反接制動控制電路

?電氣原理圖

，電氣原理圖