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教材：教材：电气控制与电气控制与PLCPLC 课程名称：任课教师：1第1章 常用低压电器31.1 1.1 低压电器的基本知识低压电器的基本知识低压电器的基本知识低压电器的基本知识 1.1.1低压电器的分类低压电器的分类 1.按使用的系统分类按使用的系统分类 1、低压配电电器：主要用于低压配电系统中。2、低压控制电器：主要用于电力拖动系统中。2.按动作方式分类按动作方式分类 1、手动电器：通过人力操作而动作的电器。2、自动电器：按照信号或某个物理量的高低而自动动作 的电器。3.按动作原理分类按动作原理分类 1、电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器。如接触 器、继电器、电磁铁等。2、非电磁式电器：依靠外力或非电量信号(如速度、压 力、温度等)的变化而动作的电器。如转换开关、行程开 关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。41.1 1.1 低压电器的基本知识低压电器的基本知识低压电器的基本知识低压电器的基本知识 1.1.2低压电器的结构低压电器的结构 电磁机构：电磁机构：电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，产生电磁吸 力带动触头动作，用来接通或分断电路。1、衔铁 2、铁芯 3、吸引线圈 触头系统：触头系统：触头系统是低压电器的执行部件，用来实现电路的接通和断开。51.1 1.1 低压电器的基本知识低压电器的基本知识低压电器的基本知识低压电器的基本知识 1.1.3低压电器的辅助结构（灭弧）低压电器的辅助结构（灭弧）电弧：电弧：动静触头在分断过程中，由于瞬间的电荷密度极 高，导致动、静触头间形成大量炽热的电荷流，产生弧光 放电现象。电弧的存在不仅降低了电器的使用寿命，又延 长了电路的分断时间，甚止可能导致事故。常用的灭弧方法有电动力灭弧、金属栅片灭弧和磁吹灭 弧。1、电动力灭弧 2、金属栅片灭弧 3、磁吹灭弧1、衔铁 2、铁心 3、线圈61.21.2 继继继继 电电电电 器器器器 1.2.1继电器的结构及工作原理继电器的结构及工作原理 继电器工作特点：继电器工作特点：具有跳跃式的输入输出特性。具有跳跃式的输入输出特性。控制继电器用于电路的逻 辑控制，继电器具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，继电器用于将某种 电量(如电压、电流)或非电量(如温度压力转速时间等)的变化量转换为开关量 以实现对 电路的自动控制功能。继电器特性曲线图当继电器输入量X由零增至一定值之前，即X小于X0，继电器输出量Y为Ymin。当输入量X增加到X0 时，继电器吸合，输出量Y突变至Ymax；若X继续增大，Y保持不变（Y=Ymax）。当输入信量X减小，若X仍大于XC 时，输出量Y保持 不变（Y=Ymax）。当降低至XC 时，继电器释放，输出量Y由Ymax 突变为Ymin，若X继续减小，Y值均保持不变（Y=Ymin）。继电器的分类：继电器的分类：按用途分，有控制继电器和保护继电器；按动作原理分，有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电 器；按输入信号的不同来分，有电压继电器、中间继电器、电流继电器、时 间继电器、速度继电器等。71.21.2 继继继继 电电电电 器器器器 1.2.2电磁式继电器电磁式继电器电磁式继电器结构图 继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整。1)转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电 压)，弹簧反力越大动作电流(电压)就越大，反之就越小。2)改变非磁性垫片的厚度，非磁性垫片越厚衔铁吸合后磁路的气隙 和磁阻就越大，释放电流(电压)也就越大，反之越小，而吸引值不 变。3)用调节螺丝改变初始气隙的大小，在反作用弹簧力和非磁性垫片 厚度一定时，初始气隙越大，吸引电流(电压)就越大，反之就越小，而释放值不变。8 电磁式电流继电器电磁式电流继电器电磁式电流继电器的输入量是电流，它是根据输入 电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入 电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器可分为：欠电流继电 器、过电流继电器。(a)欠电流继电器(b)过电流继电器电流继电器的图形符号和文字符号JL12系列电流继电器DL-20C电流继电器1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器9电磁式电压继电器电磁式电压继电器的输入量是电路的电压大小，电压继电器根据输入 电压大小而动作。与电流继电器类似电压继电器也分为欠电压继电 器和过电压继电器两种。电磁式电压继电器工作时并联在电路中，因此线圈匝数多，导线细，阻抗大，反映电路中电压的变化，用于电路的电压保护。(b)过电压继电器(a)欠电压继电器电压继电器的图形符号和文字符号DY-20CE系列系列 电压继电器电压继电器DY-3 电压继电器电压继电器1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器101.21.2 继继继继 电电电电 器器器器中间继电器：中间继电器：触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)中间继电器示意图触点线圈KAKAA1A2(b)中间继电器图形符号中间继电器的结构示意图及图形文字符号JZ7系列中间继电器系列中间继电器JZY1系列中间继电器系列中间继电器111.21.2 继继继继 电电电电 器器器器 1.2.3时间继电器时间继电器时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多，按其动作原理可分 为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等。按延时方式可分为通电延时型 和断电延时型。JS14P系列数系列数 字式时间继电器字式时间继电器JS11系列数字系列数字 式时间继电器式时间继电器JS20系列系列 时间继电器时间继电器12JS7-A系列时间继电器系列时间继电器JS7JS7型空气阻尼式时间继电器型空气阻尼式时间继电器1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器131.线圈 2.静铁芯 3、7.弹簧 4.衔铁 5.推板 6.顶杆 8.弹簧 9.橡皮膜 10.螺钉11.进气孔 12.活塞 13、16.微动开关 14.延时开关 15.杠杆空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号 通电延时型或或KTKTKTKTKTKTKTKT通电延时接点瞬动接点线圈(b)通电延时继电器图形符号1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器14 断电延时型或或KTKTKTKTKTKTKTKT(d)断电延时继电器图形符号断电延时接点瞬动接点线圈空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号（图中标号同上图）1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器15 1.2.4 热继电器热继电器主要是用于电气设备（主要是电动 机）的过负荷保护，热继电器是一 种利用电流热效应原理工作的电 器，它具有与电动机容许过载特性 相近的反时限动作特性，主要与接 触器配合使用，用于对三相异步电 动机的过负荷和断相保护。FRFRFRFRFR双金属片热元件传动杆 触点复位按钮复位螺丝手动/自动调节旋钮(b)热继电器图形符号(a)热继电器结构示意图热元件触点热继电器结构示意图及图形符号1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器16热继电器的选择原则热继电器的选择原则 热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动 机的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以 下几个方面来选择：(1)热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用 两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带 断相保护装置的三相结构热继电器。(2)热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的.05.倍。(3)对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电 动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动 机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能 反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器17 1.2.5速度继电器速度继电器又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。JY-1型速度继电器1.21.2 继继继继 电电电电 器器器器速度继电器的图形符号和文字符号18 1.3.1交流接触器的结构及工作原理交流接触器的结构及工作原理交流接触器：用于频繁接通或断开交、直流主电路或大容量控制电路的自动切换电 器。能实现远距离自动控制。1.31.3 接 触 器接 触 器CZ18系列直流接触器系列直流接触器19123456主触点辅助触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)接触器示意图KMKMKM主触点辅助触点线圈A1A231324344123456131421223132434413142122A1A2KM主触点辅助触点线圈1234561314212231324344A1A2(b)接触器图形符号交流接触器的结构示意图及图形符号1.31.3 接 触 器接 触 器201.31.3 接 触 器接 触 器123467851、静铁心 2、线圈 3、弹簧4、动铁心 5、主触点 6、常开辅助触点 7、灭弧罩 8、常闭 辅助触点大功率交流接触器的结构示意图及图形符号21 1.3.4接触器的选用接触器的选用1.31.3 接 触 器接 触 器(1)根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。一般控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载则选用直流接触器。(2)根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。(3)根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。(4)根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。吸引线圈的额定电压应与控制电路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠地吸合。22 1.4.1低压开关低压开关用于隔离电源或在规定条件下接通、分断电路，以及转换 正常或非正常的电路。分类如下：1.41.4低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路 刀开关是一种手动电器，常用 的刀开关有HD型单投刀开关，HS型双投刀开关、HR型熔断器式刀开关、HZ型组合开关、HK型闸刀开关、HY型倒顺开关等。23开启式负荷开关和封闭式负荷开关开启式负荷开关和封闭式负荷开关开启式负荷开关和封闭式负荷开关开启式负荷开关和封闭式负荷开关 1、HK型开启式负荷开关 HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关。由于 它结构简单，价格便宜，使用维修方便，故得到广 泛应用。主要用作电气照明电路，电热电路。小容 量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作分支电 路的配电开关。QLFU负荷开关24HDHD型单投刀开关型单投刀开关型单投刀开关型单投刀开关静触头动触头QSQSQS操作杆传动杆接线端接线端静触头动触头QSQSQS(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)HD型单投刀开关示意图及图形符号25HSHS型双投刀开关型双投刀开关型双投刀开关型双投刀开关 HS型双投刀开关也称转换开关，其作用和单投刀开关 类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等，操作杆传动杆接线端接线端接线端静触头动触头QSHS型双投刀开关示意图及图形符号26HRHR型熔断器式刀开关型熔断器式刀开关型熔断器式刀开关型熔断器式刀开关操作杆传动杆接线端接线端静触头静触头熔断器QSHR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀开关和熔断器组合 成一体的电器，刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用 很广泛。刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，所以一般 应在无正常工作电流的情况下进行操作。HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号27组合开关组合开关组合开关组合开关 组合开关又称转换开关，控制 容量比较小，结构紧凑，常用 于空间比较狭小的场所，如机 床和配电箱等。组合开关一般用于电气设备的 非频繁操作、切换电源和负载 以及控制小容量感应电动机和 小型电器。合合分QS(a)内部结构示意图静触头动触头绝缘连杆(c)图形符号(b)外形示意图组合开关的结构示意和图形符号28型封闭式负荷开关型封闭式负荷开关 HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关。刀开关带有灭弧 装置，能够通断负荷电流，熔断器用于切断短路电流。一般用于小型电力排灌、电热器、电气照明线路的配电 设备中，用于不频繁地接通与分断电路，也可以直接用 于异步电动机的非频繁全压启动控制。负荷开关HH3系列负荷开关系列负荷开关29 断路器的种类 按其用途和结构特点可分为DW型框架式断路器、DZ型 塑料外壳式断路器、DS型直流快速断路器和DWX型、DWZ型限流式断路器等。框架式断路器：主要用作配电线路的保护开关，塑料外壳式断路器：可用作配电线路的保护开关，还可 用作电动机、照明电路及电热电路的电源开关。1.41.4低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路 1.4.3 低压断路器的结构和工作原理低压断路器的结构和工作原理低压断路器又称自动空气开关，当电路发生严重的过 载、短路及欠电压等故障时能自动切断故障电路，从而保 护其他电器。低压断路器也可用于不频繁地接通和断开电 路及不频繁地启动电动机。30断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理DW型框架式断路器DZ型塑料外壳式断路器31断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理 断路器主要由三个基本部分组成：即触头、灭弧系统和各 种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热 脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。断路器工作原理示意图及图形文字符号L1L2L3过载保护过流保护失压保护QF32断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器的结构和工作原理断路器工作原理动画示意331.4.5 1.4.5 低压断路器的选择低压断路器的选择低压断路器的选择低压断路器的选择(1)断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选 择。如一般选用塑壳式；短路电流很大选用限流型；额定 电流比较大或有选择性保护要求选框架式；控制和保护含 有半导体器件的直流电路应选直流快速断路器等。(2)断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备 的正常工作电压、工作电流。(3)断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。(4)欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。(5)过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载 电流。1.41.4低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路低压开关和低压断电路34 熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔 体时产生的热量与电流平方和电流通过的 时间成正比，电流越大则熔体熔断时间 越短，这种特性称为熔断器的反时限保护 特性或安秒特性。如图所示。1.5.2 熔断器的分类熔断器的分类 按结构分为开启式、半封闭式和封闭式；按有无填料分为有填料式、填料式；按用途分为工业用熔断器、保护半导体器 件熔断器及自复式熔断器等。熔断器：熔断器：在电路中主要起短路保护作用，用于保护线 路。1.5.1 熔断器的结构及工作原理熔断器的结构及工作原理1.51.5 熔熔熔熔 断断断断 器器器器35常用的熔断器常用的熔断器常用的熔断器常用的熔断器 常用的熔断器常用的熔断器 1、插入式熔断器，2、螺旋式熔断器，3、RMl0型密封管式熔断器，4、RT型有填料 密封管式熔断器熔断器类型及图形符号瓷盖熔丝插头导线底座插座(a)RC1型瓷插式熔断器底座熔芯接线端接线端瓷帽上螺旋导体下螺旋导体熔断指示器熔芯导电帽导电底座(b)RL1型螺旋式熔断器363 3、RMl0RMl0型密封管式熔断器，型密封管式熔断器，4 4、RT0RT0型有填料密封管式熔断器型有填料密封管式熔断器熔体铜帽插刀接线端绝缘筒插座(c)RM10型密封管式熔断器插刀接线端插座网状熔体石英砂填料瓷套管(d)RT0型有填料式熔断器FU(e)熔断器图形符号37 1.5.3 熔断器的选择熔断器的选择(1)额定电压的选择熔断器的额定电压大于或等于线路的工作电压。(2)额定电流的选择若负载为纯电阻负载时，则熔丝电流就等于或大于负载额定电 流。当熔断器用于电动机的短路保护时，选用原则如下：单台工作的电动机：IRe(1.52.5)IDe保护多台电机时：IRe(1.52.5)IDem IDe式中 IRe 熔体额定电流IDe 电动机额定电流IDem 容量最大的电动机电动机额定电流(3)熔断器的额定电流应大于所装熔体的额定电流。1.51.5 熔熔熔熔 断断断断 器器器器381.1.主主主主 令令令令 电电电电 器器器器 主令电器：主令电器：是在自动控制系统中发出指令或信号，使接触器、继电器或其他电器动作，以达到接 通或分断电路目的。主令电器应用广泛、种类繁 多。按其作用可分为：按钮开关、行程开关、接 近开关、万能转换开关等。LT3脚踏开关脚踏开关LX2系列行程开关系列行程开关LA10系列按钮开关系列按钮开关LK5系列主令控制器系列主令控制器391.6.11.6.1按钮开关按钮开关按钮开关按钮开关 按钮是一种最常用的的主令电器，用于在 控制电路中发布控制命令(c)急停按钮示意图(a)按钮示意图(d)急停按钮图形符号(b)按钮图形符号SBSBSBSBSB复位弹簧变形簧片动触点推杆常态位置动态位置按钮结构示意图及图形符号微动式按钮动作原理图401.6.21.6.2行程开关行程开关行程开关行程开关 行程开关又叫限位开关，它的种类很 多，按运动形式可分为直动式、微动 式、转动式等；按触点的性质分为有 触点式和无触点式。1、触点行程开关(a)直动式行程开关示意图(b)微动式行程开关示意图SQSQ滚轮弓型弹簧弹簧触点转杆(c)旋转式双向机械碰压限位开关示意图图形符号图形符号行程开关结构示意图及图形符号41无触点行程开关无触点行程开关 无触点行程开关又称接近开关，它可以代替有触头行程开关来完成行 程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸 检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。无触点行程开关分为有源型和无源型两种，多数无触点行程开关为有 源型，主要包括检测元件、放大电路、输出驱动电路三部分。接近开关按检测元件工作原理可分为高频振荡型、超声波型、电容 型、电磁感应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。不同型式的 接近开关所检测的被检测体不同。测体检测元件放大电路输出驱动输出端被检接近开关有源型接近开关结构框图421.6.31.6.3接近开关接近开关 接近开关输出形式有两线、三线和四线式几种，晶体管输 出类型有NPN和PNP两种，外形有方型、圆型、槽型和分 离型等多种。如下图为槽型三线式NPN型光电式接近开关的工作原理图 和远距分离型光电开关工作示意图。槽型和分离型光电开关431.6.41.6.4万能转换开关万能转换开关万能转换开关万能转换开关 转换开关是一种多挡位、多触 点、能够控制多回路的主令电 器。各种控制设备中线路的换 接、遥控和电流表、电压表的 换相测量等；也可用于控制小 容量电动机的起动、换向、调 速。转换开关及图形符号及实物图1第第2章章 电电气控制电路基础气控制电路基础2第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础电气控制电路基础电气控制电路基础图样是工程界交流的语言图样是工程界交流的语言电气图：电气图：根据国家电气制图标准根据国家电气制图标准GB4728GB4728规定的图形符号、规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及 电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统 的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。分类：分类：电路图（电气原理图）（设计、分析用）电路图（电气原理图）（设计、分析用）电气元件布置图电气元件布置图电气接线图电气接线图3第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.1电气控制系统2.1电气控制系统2.1.1电气原理图2.1.1电气原理图根据电气控制系统的工作原理，将电气控制系统中各根据电气控制系统的工作原理，将电气控制系统中各电气元件及其连电气元件及其连 接关系接关系用电气元件展开的形式绘制出来，不按电气元件实际布置和形状大用电气元件展开的形式绘制出来，不按电气元件实际布置和形状大 小来绘制，用于分析研究小来绘制，用于分析研究系统的组成和工作原理系统的组成和工作原理。电气原理图包括：电气原理图包括：主电路：主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是电设备的电路，是强电流强电流通过的部分。通过的部分。控制电路：控制电路：由各种电器的线圈、常开、常闭触由各种电器的线圈、常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，是点等组合构成的控制逻辑电路，是弱电流弱电流通过的部分。通过的部分。信号、照明电路信号、照明电路保护电路保护电路SB1SB1KMKMFRMFUL1 L2 L34第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础UVWKMFRM13L1L2L3380V 50HZQ1M23FRSBSB12.5mm2U12V12W12V1U1W1V2U2W2V21U21W211.5mm2FU2AFU2AFU2A380VTC 50VA6.3V0.75mm2Q2KMHLEL主 电 路控 制 电 路辅 助 电 路123454kW1440r/min0.125kW2900r/min2KMUPEPEPEFU0.75mm2QF25FU134121113 X绘制电气原理图的基本规则绘制电气原理图的基本规则5第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础a b图2.2 区位图号含义及触点位置表示含义图区、触点位置索引图区、触点位置索引区位图号含义及触点位置表示含义6第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.1.2电气元件布置图电气元件布置图电器设备和元器件的布置应注意以下几电器设备和元器件的布置应注意以下几 个方面：个方面：（1）体积大和较重的电器设备、元）体积大和较重的电器设备、元 器件应安装在电器安装板的下方，而发器件应安装在电器安装板的下方，而发 热元器件应安装在上方。热元器件应安装在上方。（2）强电、弱电应分开，弱电要加（2）强电、弱电应分开，弱电要加 以屏蔽防止外界干扰。以屏蔽防止外界干扰。（3）需要经常维护、检修、调整的（3）需要经常维护、检修、调整的 电气元件安装位置不宜过高或过低。电气元件安装位置不宜过高或过低。（4）电气元件的布置应考虑整齐、（4）电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电美观、对称。外形尺寸与结构类似的电 器应安装在一起，以利安装和配线。器应安装在一起，以利安装和配线。（5）布置图根据设备的复杂程度可（5）布置图根据设备的复杂程度可 集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作 台的电气元件布置图也可以分别绘出。台的电气元件布置图也可以分别绘出。7第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.2 电路的逻辑关系电路的逻辑关系电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。系统的逻辑函数描述：系统的逻辑函数描述：器件描述、电路描述器件描述、电路描述1.1.器件描述器件描述a）触点表达a）触点表达动作状态动作状态 不动作状态不动作状态常开触点常开触点 KM、KA、SQ 1 0KM、KA、SQ 1 0常闭触点常闭触点 KM、KA、SQ 0 1KM、KA、SQ 0 1b）线圈b）线圈通电通电 断电断电KM、KA 1 0KM、KA 1 08第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.电路描述2.电路描述触点连接逻辑函数描述：触点连接逻辑函数描述：并联状态-逻辑加（并联状态-逻辑加（“或或”）串联状态-逻辑乘（串联状态-逻辑乘（“与与”）电路逻辑函数描述：电路逻辑函数描述：每个耗能元件，均有自己的逻辑每个耗能元件，均有自己的逻辑 函数表达式函数表达式举例：举例：)()(21KMSBSBKMfSB1SB2KMKM9第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.32.3三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电 器、器、接触器、按钮等有触点电器组成。接触器、按钮等有触点电器组成。异步电动机的启动有两个特点：异步电动机的启动有两个特点：1、启动电流大1、启动电流大一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的47倍。一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的47倍。2、启动转矩小2、启动转矩小对电动机启动的主要要求对电动机启动的主要要求（1）有足够大的启动转矩（1）有足够大的启动转矩（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。不同类型与容量的异步电动机可采取不同类型与容量的异步电动机可采取减压启动减压启动直接启动直接启动10第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础1、开关控制直接启动1、开关控制直接启动 电路保护措施：电路保护措施：FU短路保护FU短路保护 优点：优点：控制方法简单、经济、实用。控制方法简单、经济、实用。缺点：缺点：操作不方便、不安全，无过载、零压等保操作不方便、不安全，无过载、零压等保 护措施，不能实现远距离控制和自动控制护措施，不能实现远距离控制和自动控制 适用于不频繁启动的小容量电动机,如小型适用于不频繁启动的小容量电动机,如小型 台钻、砂轮机、冷却泵等。台钻、砂轮机、冷却泵等。2.3.2三相异步电动机的全压启动（直接启动控三相异步电动机的全压启动（直接启动控制制起、停主电动机电源保护21PESA3M380VWVU满足下列关系则可直接启动：满足下列关系则可直接启动：NSNSTPSII475.011第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础、接触器控制直接启动、接触器控制直接启动主电路：主电路：三相电源经QS、FU2、KM的主触点三相电源经QS、FU2、KM的主触点 ，FR的热元件到电动机三相定子绕，FR的热元件到电动机三相定子绕 组。组。控制电路控制电路：用两个控制按钮，控制接触器KM线用两个控制按钮，控制接触器KM线 图的通、断电，从而控制电动机（图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。M）启动和停止。启停过程启停过程：合上QS，按动启动按钮SB2合上QS，按动启动按钮SB2 KM线圈通电并自锁M通电工作KM线圈通电并自锁M通电工作 。KM自锁触点KM自锁触点，是指与SB2并联的，是指与SB2并联的 常开辅助触点，其作用是当按钮常开辅助触点，其作用是当按钮 SB2闭合后又断开，KM的通电状态SB2闭合后又断开，KM的通电状态 保持不变，称为通电状态的自我锁保持不变，称为通电状态的自我锁 定。定。停止按钮SB1，用于切断KM线圈停止按钮SB1，用于切断KM线圈 电流并打开自锁电路，使主回路的电流并打开自锁电路，使主回路的 电动机M定子绕组断电停止工作。电动机M定子绕组断电停止工作。FU1KMM3QSL1L2L3FU2FRSB1SB2KMFRKMPE自锁-依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。自锁-依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。13第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.3.3三相异步电动机的降压启动三相异步电动机的降压启动定子串电阻降压启动控制电路定子串电阻降压启动控制电路 原理原理：电动机在启动时在三相定子绕组中电动机在启动时在三相定子绕组中 串接电阻，使电动机定子绕组电串接电阻，使电动机定子绕组电 压降低，以限制启动电流。启动压降低，以限制启动电流。启动 结束后再将电阻短接，使电动机结束后再将电阻短接，使电动机 在额定电压下正常运行。在额定电压下正常运行。主电路：主电路：KM1实现串电阻启动KM1实现串电阻启动KM2实现全压运行KM2实现全压运行UVWKM2KM1M3FRFU1FRSB1SB2KMPEKM1KTKMKTKM1KM2电动机运行电动机控制减压控制1234567851116 X222 7 4R2KM125FU514第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础低速运行(三角形接线)低速运行(三角形接线)：KM1闭合，KM2、KM3 断开KM1闭合，KM2、KM3 断开高速运行（双星形接线）：高速运行（双星形接线）：KM2、KM3 闭合，KM1断开KM2、KM3 闭合，KM1断开注意：注意：定子绕组极数改变后，其相序定子绕组极数改变后，其相序 方向和原来相序相反。因此在变极方向和原来相序相反。因此在变极 时，主电路中必须保证电动机任意两时，主电路中必须保证电动机任意两 个出线端同时对调，以保持高速和低个出线端同时对调，以保持高速和低 速时的转向相同。速时的转向相同。FU1KM1M3QSL1L2L3KM3KM2FU2SB1SB2KM1KM2KT KM3KM2KTKM2KTKM3FRFRKM1PEY 降 降压压启启动动15第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动在自耦变压器减压起在自耦变压器减压起动的控制线路中，电动机动的控制线路中，电动机启动电流的限制是启动电流的限制是依靠自依靠自耦变压器的降压作用耦变压器的降压作用来实来实现的。启动时，电动机定现的。启动时，电动机定子绕组得到的电压是自耦子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，待电变压器的二次电压，待电动机转速接近额定转速时，动机转速接近额定转速时，自耦变压器便被短接，此自耦变压器便被短接，此时电源电压即额定电压直时电源电压即额定电压直接加于定子绕组，电动机接加于定子绕组，电动机进入全电压正常工作。进入全电压正常工作。UVWKM1FU2KM2M3FRFU1KM1TCFU3FU424VFRSB1SB2KAFU5KM1KTKA KAKM1KTKM1KAKM2380VPE16第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.4三相异步电动机的运行控制三相异步电动机的运行控制2.4.2 多台电动机顺序控制2.4.2 多台电动机顺序控制对于一些大中型机床、起重运输机械等生对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同产设备，常要求操作人员在不同 方位进行操作与控制，这时就需要组成方位进行操作与控制，这时就需要组成多地点控制多地点控制线路。线路。对于重要、大型的设备，为了保证其对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都发出操作安全，往往需几个操作者都发出 命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要多条件控制电路多条件控制电路FUSB1KMSB4SB3SB5SB6KMSB2FU2SB2KM1KM1FR1FR2SB1KM1SB3SB4KM2KM2SB2KM1KM1SB1KM1SB3SB4KM2KM2KM2bFU2FR1FR2(a)多地多地点点(b)多条件多条件17第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.4.3电动机的正、反转控制电动机的正、反转控制 工作原理工作原理将接至电动机的将接至电动机的三相电源进线中的三相电源进线中的任意两相对调，即任意两相对调，即可使电动机反转。可使电动机反转。主电路主电路KM1，KM2换相序KM1，KM2换相序 。互锁互锁KM1，KM2若同时KM1，KM2若同时动作，将引起电源动作，将引起电源相间短路，要加互相间短路，要加互锁。锁。UVWFU11KM2FRM3KMPEFU2FRSB1SB2KM2SBKM1KM1KM23380VKM1KM2FRSB1SB2SB3KM2KM1SB2SB3KM1KM1KM2KM218第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.4.4双速异步电动机的控制双速异步电动机的控制实际生产中的机械设备，往往有调速的要求。实际生产中的机械设备，往往有调速的要求。spfn160电动机转速：电动机转速：电动机转速调节的三个参数：电动机转速调节的三个参数：f-调频、s-转差调速、p-变级调速f-调频、s-转差调速、p-变级调速f、s调速为无级调速，p 为有级调速f、s调速为无级调速，p 为有级调速变速电动机一般有双速、三速、四速变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速等之分，与普通电动机不同的是，变速 电动机的定子备有一套或多套绕组，电动机的定子备有一套或多套绕组，改变接法就可改变电动机的磁极对数改变接法就可改变电动机的磁极对数，进而改变转速。进而改变转速。双速电动机三相绕组连接图如下：21346554213254136654213619第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础2.52.5三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制用于用于迅速停车或准确定位，迅速停车或准确定位，实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停 转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。常常用用制动方式：制动方式：机械制动：机械制动：机械抱闸、液压或气压制动机械抱闸、液压或气压制动电气制动：电气制动：反接制动、能耗制动等反接制动、能耗制动等2.5.1机械制动机械制动机械制动：就是用外加的机械作用力使机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止转电动机在断电后转子迅速停止转 动的一种方法。动的一种方法。应用较多的机械制动装置是应用较多的机械制动装置是电磁制动器电磁制动器，它主要由电磁铁和制动器两部，它主要由电磁铁和制动器两部 分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆 和弹簧等部分组成。和弹簧等部分组成。20第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础L1L2L3M3SB2SB1KM线圈杠杆衔铁弹簧闸轮闸瓦YDKMKM1U21W21PEQFFU2电磁抱闸断电制动控制电磁抱闸断电制动控制21第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础断电制动控制方式在断电制动控制方式在起重机械起重机械上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还 可防止突然停电时重物自行坠落。可防止突然停电时重物自行坠落。缺点：缺点：不经济；停止时手动调整工件困难。不经济；停止时手动调整工件困难。1、反接制动1、反接制动 制动原理：制动原理：切断三相电源-接通反向启动电切断三相电源-接通反向启动电 源（产生反向启动力矩）源（产生反向启动力矩）-制动-转速为零时切断电源-制动-转速为零时切断电源制动手段：制动手段：利用接触器的主触点接入利用接触器的主触点接入反向电路；反向电路；利用速度继电器判定零速，利用速度继电器判定零速，切断电源；（切断电源；（可用时间继电器可用时间继电器 吗？）吗？）定子定子转子转子动触点动触点n当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。电气制动有电气制动有反接制动反接制动、能耗制动能耗制动、反馈制动反馈制动等，鼠笼式异步电动等，鼠笼式异步电动机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。2.5.2电气制动电气制动22第第第第2 2章章章章 电气控制电路基础电气控制电路基础KM1M3KM2RKSFU2SB2KM1KM1SB1KM2SB1KM2KM1nKSKM2FRL1L2L3QF复合停止按钮SB1动合复合停止按钮SB1动合 触点上并联KM2的自锁触点上并