电气控制技术课件.ppt

*,第1章 电气控制技术,常用低压电器,1.2,电动机起动控制,1.4,概述,基本控制电路,1.1,1.3,三相异步电动机制动控制电路,1.5,1.1 概述,PLC,顺序控制器,继电器接触器控制,以各种有触点的继电器、接触器、行程开关等自动控制电器组成的控制电路称为,继电器接触器控制,方式。它经历了较长的发展历史。,20世纪70年代开发了,顺序控制器,。采用晶体管无触点的逻辑控制，通过在矩阵板上插接晶体管实现编程。它比继电器接触器控制增加了灵活性、通用性，可靠性提高，使用操作较方便。,PLC,的出现，顺序控制器很快退出市场，且逐渐取代复杂的继电器接触器控制。,电气控制系统的发展,1.2常用低压电器,1.2.1,1.2.2,1.2.3,1.2.4,1.2.5,低压电器的基本知识,电气的图形符号和文字符号,电气图的分类与作用,按钮及开关,接触器、继电器,本节内容,1.2常用低压电器,交流 50Hz，额定电压1200V以下,直流额定电压1500V以下。,1.2.1 低压电器的基本知识,低压电器的分类,手控电器:如刀开关、按钮,自控电器:如接触器、继电器,低压控制电器如刀开关,低压保护电器如如熔断器,按用途分,低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等,按种类分,按工作方式分,1.2常用低压电器,在自控电器中，大多由电磁机构组成；,在自控电器中，,通常为操作手柄,；,触点,灭弧系统,1.2.1,低压电器的基本知识,感受部分,执行部分,2.低压电器的基本结构,图形,符号,1.2常用低压电器,电气,符号,1.2.2,文字,符号,基本文字符号,分为单字母符号和双字母符号。例如，“R”代表电阻器；“MC”代表鼠笼型异步电动机。,辅助文字符号,辅助文字符号用于表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征，通常也是由英文单词的前一两个字母构成。,符号要素,符号要素是一种具有确定的意义的简单图形，必须同其它图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。,一般符号,表示同一类产品和此类产品特性的一种简单的符号，它们是各类元器件的基本符号。,限定符号,限定符号是用于提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。,电气图包括,电气原理图,、,电气安装图,和,电气接线图,1.2.3 电气图的分类与作用,主电路,控制线路,电气原理图,是根据工作原理绘制的,电气安装图,表示电器元件的实际安装位置,电气接线图,表示实际接线情况,1.2常用低压电器,1.2常用低压电器,作用,结构示意图及符号,按钮是手动开关，通常用来短时间接通或断开小电流控制的电路。,按钮分为常开按钮、常闭按钮及复合按钮,。,工作原理,常开按钮平时触点分开，手按下时触点闭合，手抬起时触点断开。常闭按钮的工作过程与其相反,。,-1,按钮及开关,按钮,1.2.,1.2常用低压电器,作用,又称闸刀，主要用来接通或断开长期工作设备的电源，也可以对小容量电动机作不频繁的直接起动。,结构示意图及符号,刀开关根据工作原理、使用条件和结构形式不同，可分为：带熔断器的开启式负荷开关(胶盖开关)；带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关(铁壳开关)、组合开关等。根据刀的极数不同，刀开关可分为：单极、双极和三极。,1.2.按钮及开关-,2.刀开关,结构,1.2常用低压电器,符号,SA,SA,1.2.按钮及开关-,3.组合开关,组合开关(又称转换开关)实质上也是一种刀开关。,组合开关一般用于电气设备中作为非频繁地接通或分断电路、转接电源或负载、测量三相电压及控制小容量异步电动机的正反转和星形三角形降压启动用。,结构,1.2常用低压电器,符号,1.2.按钮及开关,4.自动开关,自动开关又称低压断路器或空气开关或空气断路器，在自动控制中有着广泛应用。它不仅可以用来频繁地接通和断开电路以及对电动机实施控制，而且其本身具有过载、短路及欠压、失压的保护作用。,1.2常用低压电器,作用,结构示意图及符号,又称限位开关或位置开关，主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向和行程的长短。,作用原理与按钮类似，是靠外加机械力碰撞行程开关的顶杆，使触点接通或断开，实现对电路控制。,工作原理,1.2.按钮及开关-,5.行程开关,1.2常用低压电器,1.2.按钮及开关,6.熔断器,作用,：短路保护,基本结构,：一般是将熔体(易熔的合金制成丝、片状)放入绝缘盒或管内而构成，使用时串入欲保护的线路中。,工作原理,：正常工作时熔体温升低于其熔点，若发生短路故障时，熔体温升超过其熔点而溶化，将电路断开。,1.2常用低压电器,将电磁能转换成机械能，通过电磁力吸引衔铁带动触点动作，实现对电路的控制。接触器适用于远距离频繁通断交、直流电路。,符号,1.2.5 接触器、继电器,作用,电磁线圈,动合触点,动闭触点,主触点,电磁部分为感受部分，触点为执行部分,1.,接触器,铁心,线圈,返回弹簧,衔铁,主触点,辅助触点,结构,触 点,电磁部分,1.2常用低压电器,1.2.5 接触器、继电器-,2.继电器,电磁式继电器,电磁式继电器结构、工作原理与接触器相似，主要组成有电磁和触点两部分。,作用是信号的传递与转换，可以实现多路控制，并可将小功率的控制信号转换为大容量的触点动作。,触点的电流比较小，无灭弧装置。,中间继电器的外,形及图形符号,1.2常用低压电器,线圈,时间继电器图形和文字符号,常开延时闭合触点,常闭延时断开触点,常开延时断开触点,常闭延时闭合触点,1.2.5 接触器、继电器-,2.继电器,时间继电器,时间继电器是一种按时间原则动作的继电器。,时间继电器按工作方式分为通电延时继电器和断电延时继电器。,断电延时是指线圈断电，经过一段时间延时后，其触点才动作。,通电延时是指线圈通电，经过一段时间延时后，其触点才动作。,1.2常用低压电器,热继电器动作原理示意图及符号,热元件,常闭触点,1.2.5 接触器、继电器,2.继电器,(3)热继电器,热继电器是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁。它由两种热膨胀系数不同的金属片压焊而成。当电阻丝通电加热时，因两片金属片伸缩率不同而弯曲，使常闭触点断开，常开触点闭合。,1.2常用低压电器,速度继电器,速度继电器主要用作鼠笼型异步电动机的反接制动控制。,速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成。其转轴与电动机相连，当电动机旋转时，常开触点闭合，当转速低于一定值时，其常开触点断开，常闭触点闭合。一般速度继电器的动作转速为120r/min，触点复位转速在100r/min以下,线圈,速度继电器图形和文字符号,常开触点,常闭触点,1.2.5 接触器、继电器-,2.继器,1.3 基本控制电路,1.3.1,1.3.2,1.3.4,1.3.5,单向运动控制线路,多地控制线路,双向(可逆)运动控制线路,顺序控制线路,行程开关控制线路,1.3.3,本节内容,1.3 基本控制电路,主电路,控制线路,（a）,（b）,（a）图:点动,SB,KM,M,SB,-,KM,-,M,-,（b）图:长动,SB,2,KM,M,SB,1,-,KM,-,M,-,自,自锁,1.3.1 单向运动控制线路,工作原理,自动控制系统中，电动机拖动运动部件沿着一个方向运动，称为,单向运动,。,合上刀开关QK，主电路和控制电路接入电网。,1.3 基本控制电路,长动、点动控制线路,(a)使用转换开关,(b)使用复合按钮,(c)使用中间继电器,SB,2,KM,M,SB,2,KM,M,（,a）,图,中，,SA,断开时，实现,点动,；,SA,合上时，实现,长动,。,自,SB,2,KM,M,SB,1,KM,M,（,b）、（c）,图中，按下,SB3,时，实现,点动,；松开,SB3、,按下,SB2,时，实现,长动,。,点动按钮,点动按钮,长动按钮,长动按钮,1.3.1 单向运动控制线路,1.3 基本控制电路,SB,3,（或SB,4,）,KM,M,SB,1,（或SB,2,）,KM,M,自,停止按钮的常闭触点串联,启动按钮的常开触点并联,1.3.2 多地控制线路,进行多地操作接线的原则：各启动按钮的触点并联，各停止按钮的常闭触点串联，分别装置在不同的地方。元件动作分析：,1.3 基本控制电路,双向控制是电动机既可以正转也可以反转。,实现正、反转控制只要,改变其电源相序,，即将主回路中的三相电源任意两相对调，电动机就将改变转动方向。,主电路,控制反转,控制正转,合上QK。,KM,1,时，M,正转,；KM,2,时，M,反转,；KM,1,和KM,2,时，将发生相间短路。,1.3.3 双向运动控制线路,(1)主电路工作原理,1.3 基本控制电路,按钮互锁正、反转控制线路,机械互锁实现了正反转的直接切换,SB,2,KM,1,M,(正转),自,KM,2,SB,3,KM,2,M,(反转),自,KM,1,M,(反转停),M,(正转停),(2)按钮互锁控制线路,图中辅助常闭触点SB2、SB3构成互锁。所谓“互锁”是指当一个接触器工作时，另一个接触器不能工作。依靠触点的机械动作来实现的互锁称为“机械互锁”。,1.3 基本控制电路,接触器互锁正、反转控制线路,电气互锁避免了相间短路,SB,2,KM,1,M,(正转),自,KM,2,互,SB,3,KM,2,M,(反转),自,KM,1,互,SB,1,KM,M,(3)接触器互锁控制线路,图中辅助常闭触点KM1、KM2构成互锁。依靠电气元件来实现的互锁称为“电气互锁”。实现电气互锁的触点称为互锁触点。,1.3 基本控制电路,电气互锁,机械互锁,SB,2,KM,1,M,(正转),自,KM,2,互,SB,3,KM,2,M,(反转),自,KM,1,互,KM,2,M,(反转停),KM,1,M,(正转停),(4)双重互锁控制线路,图中既有电气互锁，又有机械互锁，此为双重互锁线路。元件动作分析如下：,双重互锁正、反转控制线路,1.3 基本控制电路,主电路,控制线路,（a）,（b）,SB,2,KM,1,KM,2,自,M,1,M,2,SB,1,KM,1,KM,2,M,1,M,2,同时启动,同时停止,1.3.4 顺序控制线路,同时启动、同时停止,控制线路,1.3 基本控制电路,KM1的“互锁”触点,KM1的“自锁”触点,1.3.4 顺序控制线路,（a）,（b）,2.,顺序启动、同时停止,M1启动后M2才允许启动。,图(a)是通过接触器,KM1的“自锁”触点,来制约接触器KM2线圈的得电，只有在KM1动作后，kM2才允许动作。,图(b)控制线路是通过接触器,KM1的“互锁”触点,来制约接触器KM2线圈的得电，在KM1动作后，KM2才允许动作。,1.3 基本控制电路,KM1的常开触点,1.3.4 顺序控制线路,3.,同时启动、顺序停止,M1停止后M2才允许停止。,图中接触器,KM1的常开触点,串联在接触器KM2的线圈支路。不仅使接触器KM1和接触器KM2同时动作，而且只有KM1断电释放后，按下按钮SB3才可使接触器KM2断电。,1.3 基本控制电路,此触点的工作方式：KT线圈通电后，经过一段时间后动作闭合,1.3.4 顺序控制线路,4.,通电延时型时间继电器,控制线路,线路动作原理为：按下启动按钮SB2，中间继电器KA线圈与时间继电器KT线圈同时通电，经过一定延时后，时间继电器KT动作，继电器KM得电。,1.3 基本控制电路,此触点的工作方式：KT线圈断电后，经过一段时间后复位断开,1.3.4 顺序控制线路,5.,断电延时型时间继电器,控制线路,线路动作原理为：按下停止按钮SB1，中间继电器KA线圈与时间继电器KT线圈断电，经过一定延时后，时间继电器KT复位，继电器KM失电,。,1.3 基本控制电路,（a）,（b）,1.3.5 行程开关控制线路,限位断电控制线路,控制运动部件在电动机拖动下到达预定地点自动断电停车。可用在行车或提升设备的行程终端保护上，以防止由于故障电动机无法停车而造成事故。如图（a）所示。,限位通电控制线路,控制运动部件在电动机拖动下到达预定地点自动接通接触器线圈的控制线路。如图（b）所示。,1.3 基本控制电路,主电路,控制电路,自锁,反转起动,正转起动,互锁,反转,正转,停止,自动往返循环控制线路,图中工作台在行程开关SQ1和SQ2之间自动往复运动。直到按下停止按钮为止。,1.3.5 行程开关控制线路,1.4 电动机起动控制,1.4.1,1.4.2,1.4.3,定子串电阻起动控制线路,电动机的,Y,起动控制线路,自耦变压器降压起动控制线路,1.4.4,三相交流绕线式异步电动机的,起动控制,本节内容,1.4 电动机起动控制,起动,类型,项目,直接起动,降压起动,适用,场合,电源容量足够大,电源容量不比电动机容量大许多倍,优点,控制线路简单,起动转矩大,可以减小起动电流，保持电网电压稳定,缺点,起动电流大，约为正常工作电流的47倍，对电网冲击大,控制线路较复杂;,起动转矩小，一般在空载、轻载下起动,降压起动的概念,1.4 电动机起动控制,主电路,控制线路,KM,1,M,3,KM,2,R,FU,1,FR,KM,1,KM,2,FR,SB,1,SB,2,KM,1,KM,2,SB,3,1.4.1 定子串电阻降压起动,(1)电路工作原理,在电动机定子绕组上串联电阻(电抗)，起动电流在电阻上产生电压降，使实际加到电动机定子绕组中的电压低于额定电压，待电动机 转速上升到一定值后，再将串联电阻(电抗)短接，使电动机在额定电压下运行。,右图是按钮控制电动机定子串电阻起动线路。按SB2按下，接触器KM1得定值后，再按SB3使接触器KM1得电自锁，将电阻短接，实现全电压运行。,1.4 电动机起动控制,KT长时间工作,KT短时间工作,(2)电路工作原理,右图是使用时间继电器控制定子绕组串电阻降压起动控制线路。,动作原理,：按下起动按钮SB2，接触器KM1和时间继电器KT同时得电，电动机通过KM1主触点自锁，待转速上升一点串电阻起动，经一定延时，电动机M才全压运行。,按下SB2，KM1通电并自锁，同时KM3和KT通电，KM3将绕组接成Y形。经过一定延时后，使KM3断开，其常闭触点恢复，KT延时触点闭合，KM2得电自锁，电动机改为运行。,1.4 电动机起动控制,电动机起动时，定子接成Y形，待电动机起动完毕后，则由Y改接。起动时，定子绕组先暂接为Y形，每相绕组承受线电流为形的1/3，达到降压限流的目的。,主电路,控制线路,1.4.2 电动机的,Y,起动,(1)电路工作原理,1.4 电动机起动控制,1.4.3 自耦变压器降压起动,主电路,控制线路,对于容量较大的正常运行时定子绕组接成,Y,形的笼型异步电动机，可采用自耦变压器降压起动。,起动时将自耦变压器接入电动机的定子回路，电动机的转速上升到一定值时，切除自耦变压器，使电动机定子绕组获得正常工作电压,起动时电动机每相绕组电压为正常工作电压的1/,k,倍(,k,是自耦变压器的变比)，起动电流也为全压起动电流的1/,k2,倍。控制线路如图所示。,1.4 电动机起动控制,主电路,控制线路,电流原则,控制三相交流绕线式异步电动机串电阻起动控制线路。,KA1、KA2、KA3三个电流继电器的吸合电流一致，但释放电流大小不同。KA1最大，KA2次之，KA3最小。在起动瞬间，转子转速为零，转子电流最大，三个电流继电器同时闭合。随着转子的转速的逐渐提高，转子电流逐渐减小，KA1最先释放，然后转子电流进一步减小，KA2，KA3依次动作，完成逐级切除电阻的工作。,1.4.4 三相交流绕线式异步电动机的起动控制,1.4 电动机起动控制,按,时间原则,控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路。,时间继电器控制绕线式异步电动机转子串电阻三级起动线路如图所示。KM1、KM2、KM3为短接电阻接触器，KM4为电源接触器，KT1、KT2、KT3为通电延时时间继电器，由其延时时间的大小决定动作的顺序，以达到按时间原则逐段切除电阻的目的。,1.4.4 三相交流绕线式异步电动机的起动控制,主电路与控制线路,1.5制动控制电路,1.5.1,1.5.2,反接制动控制线路,1）反接制动概念和速度继电器,能耗制动控制线路,2）反接制动线路工作原理,1）时间原则控制的能耗制动线路,2）速度原则控制的能耗制动线路,本节内容,1.5制动控制电路,概念,反接制动是在电动机的原三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相交流电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。这种制动方式必须在电动机转速接近零时切断电源，否则电动机会反转，造成事故。,速度继电器,速度继电器KV与电动机同轴，当电动机转速上升到一定数值时，速度继电器的常开触点闭合，为制动做好准备。制动时转速迅速下降，当转速下降到接近于零时，速度继电器的常开触点断开，接触器KM2线圈断电，防止电动机反转。,5.1 反接制动控制线路,1.5制动控制电路,主电路,控制线路,5.1,反接制动控制线路,线路的工作原理为：按SB2起动，KM1得电并自锁，转速上升，KV触点闭合。反接制动时，按下SB1，KM1失电，其常闭触点闭合，KM2得电，电动机电源反接。当转速下降到接近于零时，KV触点断开，电动机停止。,能耗制动是将运转的电动机脱离三相交流电源的同时，给定子绕组加一直流电源，以产生一个静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用，产生反向电磁力矩而制动的。,能耗制动时制动力矩大小与转速有关，转速越高，制动力矩越大。随着转速的降低，制动力矩也下降，当转速为零时，制动力矩消失。,1.5制动控制电路,KM1主触点闭合时，M通电运转；,KM1主触点断开，KM2主触点闭合时，开始能耗制动。,1.5.2 能耗制动控制线路,(,1)主电路,1.5制动控制电路,控制电路,(,2)时间原则控制的能耗制动,按下起动按钮SB2，KM1得电自锁，KM2常闭触点互锁，电动机运转。,制动时，按下制动按钮SB1，使KM1线圈失电切断交流电源，KM2线圈得电，KM2触点接通直流电源，同时时间继电器KT得电，经过一定延时后，时间继电器KT触点延时断开，使KM2线圈失电，断开直流电源。,1.5制动控制电路,控制电路,主电路,工作原理：按下SB2，KM1当接触器KM1得电使电动机转动后，KM1辅助常闭触点断开，速度继电器KV常开触点闭合，为制动做准备。,当按下SB1时，接触器KM1失电，KM2得电，接上直流电源，开始能耗制动。当电动机的转速降到一定值时，速度继电器KV常开触点断开，使接触器KM2线圈失电，通过触点断开直流电源，完成制动过程。,(,3)速度原则控制的能耗制动,