《电机控制技术》PPT课件.ppt

第5章 电机控制技术,本章要求：,1.了解常用低压电器的结构和工作原理。,2.掌握基本电气控制电路,3.掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路,5.1 工厂常用低压控制电器,低压电器是指用于交、直流电压1200V及以下电路中起通断、控制、保护与调节等作用的电器设备。,分为以下两类：,低压配电电器。这类电器包括刀开关、转换开关、熔断器、自动开关和保护继电器。主要用于低压配电系统中，要求在系统发生故障情况下动作准确，工作可靠、有足够的热稳定性和动稳定性。,低压控制电器。这类电器包括控制继电器、接触器、起动器、调压器、主令电器（包括按钮，行程开关等）、变阻器和电磁铁。主要用于电力传动系统中，要求寿命长，体积小、重量轻和工作可靠。,1.按钮(手动切换电器),(b)结构,按钮常用于接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图所示。,按钮开关的外形和符号,(a)外形图,常闭触点,常开触点,复位弹簧,支柱连杆,常闭静触头,桥式静触头,常开静触头,外壳,按钮帽,SB,SB,SB,4,结,构,符,号,名,称,常闭按钮,(停止按钮),常开按钮,(起动按钮),复合按钮,1,2,3,4,1,2,3,交流接触器的外形与结构,2.接触器,用于频繁地接通和断开控制电路和主电路。,(a)外形,(b)结构,2.接触器,M,3,线圈,辅助触点,铁心,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,弹簧,用于频繁地接通和断开控制电路和主电路。,符号,线圈,KM,用于主电路 流过的大电流(需加灭弧 装置),用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置),KM,动合(常开)辅助触点,动断(常闭)辅助触点,KM,属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。,动合(常开)主触点,KM,通常用的电压等级：直流接触器有110V、220V和440V；交流接触器110V、220V、380V、500V等档次。,额定电流有,5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A等几个等级。,3.熔断器,符号,FU,熔断器额定电流I,F,的选择,(1)电灯、电炉等电阻性负载,I,F,I,L,(3)频繁起动的电机,(2)单台电机,用于低压线路中的短路保护。,常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断,器、管式熔断器和有填料式熔断器。,4.热继电器,用于电动机的过载保护。,热继电器外形与结构,(a)外形,(b)结构,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。,发热元件,杠杆,4.热继电器,工作原理,结构原理图,双金属片,常闭触头,用于电动机的过载保护。,FR,FR,电路符号,用于自动往复控制或限位保护等。,5.行程开关,(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,未撞击,撞击,(a)外形图,ST,常开触点,常闭触点,ST,(c)符号,行程开关的外形符号,(1)接触式行程开关,(2)非接触式的行程开关接近开关和光电开关。,接近开关,当生产机械接近它到一定距离范围之内时，就能发出信号，不需施加机械力。一般用来控制生产机械的位置或进行计数。,光电开关,利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。,对射式光电开关,：包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。,漫反射式光电开关,：是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。,4.继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。,主要区别在于：,接触器的主触点可以通过大电流；,继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过,小电流,。所以，继电器一般用于,控制电路,中。,(1)电流及电压继电器,电流继电器：,可用于过载或过载保护，,电压继电器：,主要作为欠压、失压保护。,(2)中间继电器,中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控,制线路。,通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可,直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,(b)符号,KA,线圈,常开触头,KA,常闭触头,KA,(a)外形,中间继电器外形与符号,6 时间继电器,从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器，称为时间继电器。适用于定时控制。,按工作原理划分,电磁式,空气阻尼式,晶体管式,数字式,时间继电器的延时方式有两种：,通电延时,：接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。,断电延时,：接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。,1)通电延时继电器,2)断电延时继电器,KT,线圈,通电延时闭合,常开触点,KT,通电延时断开,常闭触点,KT,KT,线圈,(b)符号,断电延时断开,常开触点,KT,断电延时闭合,常闭触点,KT,延时继电器的外形与结构,(a)外形,(1)空气阻尼式时间继电器,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,常开触头,延时闭合,常闭触头,延时打开,微动开关2,微动开关1,常开触头,常闭触头,线圈通电,衔铁向下吸合,连杆动作,触头动作,工作原理,调节螺丝,进气孔,托板,线圈,动铁心,恢复弹簧,挡块,释放弹簧,活塞杆,橡皮膜,排气孔,(1)空气阻尼式时间继电器,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常闭,延时闭合,常闭,延时断开,常开触头,常闭触头,空气式时间继电,器的延时范围大,(有 0.4 60 s 和,0.4 180s两种)。,结构简单，但准,确度较低。,时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。,晶体管式时间继电器,晶体管式时间继电器又称半导体式时间继电器，它是利用 RC 电路的电容器充电时，电容电压不能突变的原理来获得延时的。因此，只要改变 RC 充电回路的时间常数（改变电阻值），即可改变延时时间。继电器的输出形式分有触点式和无触式，有触点式是用晶体管驱动小型电磁式继电器，而无触点式是采用晶体管或晶闸管输出。晶体管式时间继电器精度较高、体积小、耐冲击和耐振动、调节方便、寿命长，因此应用很广泛，但晶体管式时间继电器的延时易受电源电压波动的影响，抗干扰性差。,可实现短路、过载、失压保护。,7.自动空气断路器,(自动开关),锁钩,主触点,手动闭合,过流,脱扣器,欠压,脱扣器,衔铁释放,自动空气断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。,在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。,电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：,1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。,2.控制线路由主电路(被控制负载所在电路),和控制电路(控制主电路状态)组成。,3.,属同一电器元件的不同部分,(如接触器的线圈和,触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同,的电路中，但,必须标注相同的文字符号。,熔断器,FU,交流接触器,KM,组合开关Q,按扭SB,SB,1,SB,2,3,5,热继电器,FR,M,3,4,2,1,(a)结构图,5.2 基本电气控制电路,5.2.1直接起动单向运行控制电路,（1）点动控制,SB,1,Q,FU,KM,KM,M,3,主电路,控制电路,保险丝,开关,接触器,主触点,起动按钮,接触器,线圈,主电路,控制电路,SB,2,KM,SB,1,FR,KM,FR,KM,FU,Q,3,M,.,.,保险丝,热继电器,发热元件,开关,接触器,主触点,起动按钮,停止按钮,接触器,线圈,接触器,辅助触点,热继电器,动断触点,原理图,（2）电动机的直接起动单向连续运转控制电路,KM,FR,KM,.,.,KM,SB,1,SB,2,.,.,控制电路,合上开关,Q,起动,控制原理,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮,SB,2,KM线圈通电，,KM主触点闭合，电动机运转。,通电,转动,KM,主电路,FR,3,M,FU,Q,Q,合上开关,Q,控制原理,FR,KM,.,.,KM,SB,1,SB,2,.,.,控制电路,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮,SB,2,KM线圈通电，,KM主触点闭合，电动机运转。,通电,起动,KM,转动,主电路,FR,3,M,FU,Q,Q,松开起动按钮,SB,2,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,自锁,控制原理,FR,KM,.,.,KM,SB,1,SB,2,.,.,控制电路,通电,主电路,FR,FU,Q,3,M,Q,转动,KM,自锁,停车,按下停止按钮,SB,1,KM线圈断电,KM主触点断开,电动机停转。,KM辅助触点断开，取消自锁。,控制原理,转动,停车,按下停止按钮,SB,1,KM线圈断电,KM主触点断开,电动机停转。,KM辅助触点断开，取消自锁。,停转,FR,KM,.,.,KM,SB,1,SB,2,.,.,控制电路,通电,主电路,FR,FU,Q,3,M,Q,断电,KM,去掉KM辅助触点,实现点动控制。,控制电路,SB,1,KM,SB,2,FR,KM,FR,KM,FU,Q,3,M,.,.,热继电器,过载保护,保险丝,短路保护,接触器,零压、欠压保护,热继电器,动断触点,主电路,控制电路,（3）基本保护环节,电动机的保护,短路保护,是因短路电流会引起电器设备绝缘,损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产,生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。,通,常采用熔断器 FU和过流继电器,等。,欠压,是指电动机工作时，引起电流增加甚至,使电动机停转，,失压,(零压)是指电源电压消失而,使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能,自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备,故障。,常用的失压和欠压保护有：对接触器实行,自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。,过载保护,是为防止三相电动机在运行中电流,超过额定值而设置的保护。,常采用热继电器FR,保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。,5.2.2,鼠笼式电动机正反转的控制线路,将电动机接到电源的任意两根线对调一下，,即可使电动机反转。,需要用两个接触器来实现这一要求。,当正转接触器工作时，电动机正转；,当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任,意两根联线对调一下，电动机反转。,SB,F,和,SB,R,决不允许同时按下,，,否则造成电源两相短路。,1.正反转的控制线路,3,M,FR,FU,正转触点,KM,R,KM,F,KM,F,.,KM,R,FR,Q,KM,F,SB,.,.,SB,F,KM,F,正转接触器,正转按钮,正反转控制电路必须保证正,转、反转接触器不能同时动作。,反转接触器,SB,R,KM,R,KM,R,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,反转按钮,反转触点,按下SB,F,SB,KM,F,在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“,联锁,”。,“联锁”触点,利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。,缺点：,改变转向时必须先按停止按 钮。,解决措施：在控制电路中加入机械连锁。,KM,R,SB,F,KM,F,KM,F,SB,R,KM,R,KM,R,.,.,.,.,.,通电,断开,断电,电机正转,闭合,机械联锁,电气联锁,利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。,鼠笼式电动机正反转的控制线路,KM,F,KM,F,SB,R,SB,KM,R,SB,F,KM,F,KM,R,KM,R,KM,F,KM,F,SB,R,SB,KM,R,SB,F,KM,F,KM,R,KM,R,当电机正转时，,按下反转按钮SB,R,先断开,断电,闭合,通电,断开,停止正转,闭合,闭合,电机反转,KM,1,FU,Q,KM,2,M,1,M,2,3,3,.,SB,SB,1,KM,1,KM,1,SB,2,KM,2,KM,2,按SB,1,通电,闭合,再按SB,2,闭合,通电,闭,合,闭合,1.控制顺序电路：M,1,起动后M,2,才能起动。M,2,既不能单独起动，也不能单独停车。,M,1,转动,5.2.3 多机顺序连锁控制,M,2,转动,.,.,.,.,FR,2,FR,1,FR,1,FR,2,M1,3,这样的顺序控制是否合理？,两电机各自,要有独立的,电源；这样,接，主触头,(KM1)的负,荷过重。,KM1,KM2,M2,3,思考,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR,1,FR,2,KM1,例1：,两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：,起动时:,M,1,起动后 M,2,才能起动；,停车时:,M,2,停车后M,1,才能停车。应如何实现控制？,起动：,通电,通电,闭合,闭合,SB,KM1,FR,1,例：,两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：,起动时:,M,1,起动后 M,2,才能起动；,停车时:,M,2,停车后M,1,才能停车。应如何实现控制？,KM2,SB,KM2,FR,2,KM1,停止：,断电,断电,断开,断开,5.2.4 多处控制,多处控,制电路,SB,1,KM,SB,2,FR,KM,FR,KM,FU,Q,3,M,.,.,SB,3,SB,4,停止按钮串联,启动按钮并联,5.2.5,行程控制,自动往返运动：,1.能正向运行也能,反向运行,2.到位后能自动返,回,行程控制：,控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。,SQ,1,SQ,2,电机,正程,限位开关,SQ,1,SQ,2,逆程,1.行程自动往返控制电路,SQ,1,SQ,2,前进(正转）,后退,1,2,按SB,1,时,KM,1,通电,(其常闭断开，,常开闭合),KM,1,断电,KM,2,通电,行程开关,自动往返运动：,挡块,电机正转,工作台前进,到达预定位置，,挡块1撞击SQ,2,SB3,KM,2,SB,1,KM,1,KM,1,KM,2,SQ,2,SQ,1,KM,1,KM,2,SB,2,停止正转,电机反转,(工作台后退),SQ,4,SQ,3,5.2.6,时间控制,(1)Y,换接起动控制线路,Y接法,KM,3,KM,1,FU,Q,接法,.,SB,1,.,SB,2,KT,KM,1,KM,3,KM,2,KM,3,KM,1,KM,1,KT,KM,2,KT,KM,2,KM,2,1.三相鼠笼式异步电动机Y换接降压起动的时间控制电路,通电,通电,.,SB,1,.,SB,2,KT,KM,1,KM,3,KM,2,KM,3,KM,1,KM,1,KT,KM,2,KT,KM,2,通电,断电,通电延时,继电器,通电延,时断开,复合,按钮,起动过程：,按SB,2,KM,1,通电,KM,2,断电,绕组Y接,KM,2,断电,KM,1,接通电源,KM,2,绕组,联接,KM,3,绕组Y联接,常闭断开,常开闭合,常闭延时断开,电动机Y接起动,常闭断开,常开闭合,自锁,KT通电,KM,3,通电,通电瞬,时闭合,KM,1,接通电源,KM,2,绕组,联接,KM,3,绕组Y联接,KT通电,起动过程：,按SB,2,KM,1,通电,KM,2,断电,绕组Y接,KM,2,断电,常闭断开,常开闭合,常闭延时断开,电动机Y接起动,常闭断开,常开闭合,自锁,KM,3,通电,通电,通电,.,SB,1,.,SB,2,KT,KM,1,KM,3,KM,2,KM,3,KM,1,KM,1,KT,KM,2,KT,KM,2,通电,断电,松开SB,2,电机仍处于Y 接起动状态。,KM,1,接通电源,KM,2,绕组,联接,KM,3,绕组Y联接,通电,通电,SB,1,SB,2,KT,KM,1,KM,3,KM,2,KM,3,KM,1,KM,1,KT,KM,2,KT,KM,2,通电,断电,通电延时,继电器,通电延,时断开,KM,1,断电,常开断开,常闭闭合,当 KT 常闭触,点延时断开时,断电,复合,按钮,KM,1,接通电源,KM,2,绕组,联接,KM,3,绕组Y联接,通电,通电,SB,1,SB,2,KT,KM,1,KM,3,KM,2,KM,3,KM,1,KM,1,KT,KM,2,KT,KM,2,通电,断电,通电延时,继电器,通电延,时断开,复合,按钮,断电,KM,1,断电,常开断开,常闭闭合,当 KT 常闭触,点延时断开时,通电,断电,KM,2,通电,常闭断开,KM,3,断电,常闭闭合,绕组,接,Y接断开,KM,1,接通电源,KM,2,绕组,联接,KM,3,绕组Y联接,通电,通电,SB,1,SB,2,KT,KM,1,KM,3,KM,2,KM,3,KM,1,KM,1,KT,KM,2,KT,KM,2,通电,断电,通电延时,继电器,通电延,时断开,复合,按钮,KM,1,断电,常开断开,常闭闭合,当 KT 常闭触,点延时断开时,通电,断电,KM,2,通电,常闭断开,KM,3,断电,常闭闭合,绕组,接,Y接断开,通电,电机,接运行,KM,1,通电,(1)变压器全波整流的能耗制动控制线路,断电延时,继电器,直流电源,断电延时断开,.,.,.,.,SB,1,KM,1,SB,2,FR,KM,1,KT,KT,KM,1,KM,2,.,.,KM,2,FU,2,3,M,FR,KM,1,Q,FU,1,2.能耗制动控制电路,正常运行：,按SB,2,KM,1,通电,KM,1,主触点闭合,电机运转,常开闭合 自锁,常闭断开,KM,2,断电,KT通电,常开闭合,KM,1,接通电机电源,KM,2,接通直流电源制动开始,KT控制切断直流电源时间,断电延,时断开,通电,通电,断电,断电延时,继电器,SB,1,KM,1,SB,2,FR,KM,1,KT,KT,KM,1,KM,2,KM,1,接通电机电源,KM,2,接通直流电源制动开始,KT控制切断直流电源时间,通电,通电,断电,SB,1,KM,1,SB,2,FR,KM,1,KT,KT,KM,1,KM,2,断电延,时断开,制动时：,按SB,1,KM,1,断电,KM,1,主触点断开,电机脱离三相电源,常开断开,常闭闭合,断电,KM,1,接通电机电源,KM,2,接通直流电源制动开始,KT控制切断直流电源时间,断电延,时断开,通电,通电,断电,SB,1,KM,1,SB,2,FR,KM,1,KT,KT,KM,1,KM,2,断电,通电,断电,KT断电,KM,2,通电,制动开始,制动时：,按SB,1,KM,1,断电,KM,1,主触点断开,电机脱离三相电源,常闭闭合,常开断开,KM,1,接通电机电源,KM,2,接通直流电源制动开始,KT控制切断直流电源时间,通电,通电,通电,SB,1,KM,1,SB,2,FR,KM,1,KT,KT,KM,1,KM,2,断电,断电,KT断电,KM,2,通电,制动开始,制动时：,按SB,1,KM,1,断电,KM,1,主触点断开,电机脱离三相电源,常闭闭合,常开断开,延时,KT触点断开,KM,2,断电,制动结束,断电延,时断开,断电,作业,1、2、6、8、9,