电气控制原理图讲解(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,继电器接触器控制的常用基本线路,区别电气控制电路安装图和原理图。,重点熟悉绘制原理图的规则，掌握基本控制环节和基本控制方法。,继而明确任何复杂的控制电路都是由它们按一定程序相互连锁而成。,一、继电器接触器自动控制线路的构成,1,2,简单的接触器控制,A,B,C,M,3,刀闸起隔离作用,自保持,停止,按钮,起动,按钮,特点：小电流控,制大电流。,3,1）为了区别主电路与控制电路，在绘线路图时主电路用粗线表示，而控制电路用细线表示。通常习惯将主电路放在线路图的左边而将控制电路放在右边(或下部)。,2)在原理图中，控制线路中的电源线分列两边，各控制回路基本上按照各电器元件的动作顺序由上而下平行绘制。,绘制原理图的基本规则：7点,4,3)在原理图中各个电器并不按照它实际的布置情况绘在线路上而是采用同一电器的各部件分别绘在它们完成作用的地方。,(4)为区别控制线路中各电器的类型和作用，每个电器及它们的部件用一定的图形符号表示，且给每个电器有一个文字符号，属于同一个电器的各个部件都用同一个文字符号表示。而作用相同的电器都用一定的数字序号表示。,5,5)规定所有电器的触点均表示正常位置，即各种电器在线圈没有通电或机械尚未动作时的位置。,6)为了查线方便。在原理图中两条以上导线的电气连接处要打一圆点，且每个接点要标个编号，编号的原则是：靠近左边电源线的用单数标注，靠近右边电源线的用双数标注。,7)对具有循环运动的机构，应给出工作循环图。,6,二、继电器接触器自动控制的基本线路1,1启动控制线路及保护装置,以交流异步电动机为控制对象来研究它的启动、正反转、点动、连锁控制等线路。,1)启动控制线路,直接启动,交流接触器的触头保持自己的线圈得电，从而保证长期工作的线路环节称为自锁环节。这种触头称为自锁触头。,7,KM,KM,SB2,C,M,3,A,B,C,KM,FU,QC,B,SB1,起动,按钮,停车,按钮,自保持,自保（锁）的作用,按下按钮（SB），线圈（KM）通电，,电机起动；同时，辅助触头（KM）闭合，,即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机,连续运转。,8,常用的短路保护元件有熔断器、过电流继电器、自动开关等。,熔断器的类型及常用产品有瓷插式、螺旋式和密封管式三种。机床电气回路中常用的是RL1系列（螺旋式熔断器）和RC1系列（瓷插式熔断器）。熔断器的保护持性，又称安秒特性，它具有反时限性。,a、异步电机短路电流保护装置,2)保护装置,9,短路保护加熔断器,频繁起动,的电机：,异步电动机的起动电流（,I,s t,）,约为额定电流（,I,N,）的(57）倍。选择熔体额定电流 时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：,一般电机：,10,熔断器结构简单、价廉、但动作准确性较差，熔体断了后需重新更换，而且若只断了一相还会造成电动机的单相运行，所以它只适用于自动化程度和其动作准确性要求不高的系统中。,当通过的电流,I,IN,1.25时，熔体将长期工作；当,I,IN,2时，约在30s一40s后熔断；当,I,IN,10时，认为熔体瞬时熔断。,短路保护加熔断器,11,自动空气断路器也叫自动开关或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。是常用的多性能低压保护电器。,F,释放拉簧,主触点,脱扣连杆,锁钩连杆,欠压,过流脱扣器,自动空气断路器（自动开关）,12,电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。,b、长期过载保护,M,3,A,B,C,KM,FU,QC,FR,热继电器,的热元件,KM,SB1,KM,SB2,FR,热继电,器触头,方法：加热继电器。,13,KM,SB1,KM,SB2,控制电路,c、失压保护,KM,FU,QC,M,3,A,B,C,主,电,路,采用继电器、接触器控制后，电,源电压85%时，接触器触头自动,断开，可避免烧坏电机；另外，在,电源停电后突然再来电时，可避免,电机自动起动而伤人。,方法：采用继电器、接触器控制。,14,1、鼠笼式电动机直接起动控制线路,如图是对中、小容量鼠笼式电动机直接起、停的控制线路。,主要电器：组合开关、熔断器、交流接触器、热继电器和按钮开关。,M,3,Q,FU,KM,KR,SB,2,SB,1,15,M,3,起动时，接通组合开关，按动起动按钮SB,2,，则交流接触器通电，使衔铁吸合带动触头将常开触点接通，电动机通电开始运行。,M,3,M,3,n,Q,FU,SB,KM,KR,吸合后自锁,启动,16,M,3,n,停止时，按下停止按钮SB,2,，则交流接触器断电，使衔铁释放触头将常开触点断开，电动机停转。,M,3,SB,1,停止,17,M,3,n,短路保护,当电路出现短路时，线路电流突然变大，熔断器烧断而切断线路电源，电动机停转。,常开触点断开，线路恢复供电后电机不会自行起动(,失压、欠压保护,)。,自动空气开关保护,：,FU,18,M,3,n,过载保护,当电路电动机过载时，热继电器的发热元件将常闭触点断开，使接触器线圈断电主触点断开，电动机停转。,M,3,19,继电接触器控制系统可分为,主电路,和,控制电路,两部分。,为便于读图和分析常把,主电路,和,控制电路,分开画。如图所示,M,3,FR,SB,1,SB,2,FR,KM,KM,KM,FU,A,B,C,M,3,FR,SB,1,SB,2,FR,KM,KM,KM,FU,A,B,C,M,3,FR,SB,1,SB,2,FR,KM,KM,KM,FU,A,B,C,M,3,FR,SB,1,SB,2,FR,KM,KM,KM,FU,A,B,C,M,3,FR,SB,1,SB,2,FR,KM,KM,KM,FU,A,B,C,20,若将控制电路中的自锁触点KM除去，就可以实现对电动机的,点动控制,。按下起动按钮电动机就转动，一松手就停止。点动控制在生产中也是常见的。,M,3,FR,SB,1,SB,2,FR,KM,KM,FU,A,B,C,继电接触器控制系统可分为,主电路,和,控制电路,两部分。,为便于读图和分析常把,主电路,和,控制电路,分开画。如图所示,21,2正反转控制线路,在生产上往往要求运动部件向正反两个方向运动。也就是让电动机做正反转运动。我们在学习电动机的工作原理时已经知道，只要将接到电源的任意两根联线对调即可。为此我们采用了图示的控制线路。,B,M,3,A,C,KM,F,KM,R,Q,22,M,3,FR,SB,1,SB,F,FR,KM,R,KM,R,KM,F,KM,F,SB,R,KM,F,KM,R,KM,R,KM,F,FU,A,B,C,M,3,FR,SB,1,SB,F,FR,KM,R,KM,R,KM,F,KM,F,SB,R,KM,F,KM,R,KM,R,KM,F,FU,A,B,C,2正反转控制线路 工作原理,23,KMR,KMF,KMF,SB1,SBF,FR,KMR,SBR,KMF,M,3,A,B,C,FU,QC,FR,KMR,该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。,SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路！,操作过程：,SBF,正转,SBR,反转,停车,SB1,24,电机的正反转控制 加互锁,互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。,KMR,M,3,A,B,C,KMF,FU,Q C,FR,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,KMF,KMR,SBR,互锁,25,电机的正反转控制双重互锁,KMF,双保险,机械互锁（复合按钮）,电器互锁（互锁触头）,M,3,A,B,C,FR,KMR,FU,QC,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,KMR,KMF,SBR,电器互锁,机械互锁,26,3点动控制线路,还有一种调整工作状态，要求是一点一动，即按一次按钮动一下，连续按则连续动，不按则不动，这种动作常称为“点动”或“点车”。,二、继电器接触器自动控制的基本线路2,27,M,3,A,B,C,KM,FU,QC,B,C,KM,SB,点动控制,动作过程,触头（KM）打开,按钮松开,线圈（KM）断电,电机停转。,触头（KM）闭合,按下按钮,（,SB,）,线圈（KM）通电,电机转动；,控制电路,主电路,28,方法一：用复合按钮。,点动+连续运行,SB3：点动,SB2：连续运行,控制,关系,该电路缺点：动作不够可靠。,QC,FR,M,3,A,B,C,KM,FU,主电路,KM,SB1,KM,SB2,FR,SB3,控制电路,29,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思 考,KM,SB1,KM,SB2,FR,SB,不能点动！,30,4、多电动机的连锁控制线路,1)两台电动机的互锁,(a)工作互锁，可同时停车,其关键在于：IKM的常开触点串接在2KM的控制回路中。,31,(b)工作互锁，可单独停车,2KM必须在1KM工作后才能工作；,按下2SB，则2M可以单独停车；,按下1SB，则1M、2M都停车；,4、多电动机的连锁控制线路,32,(c)工作、停车都有互锁,1M先工作，2M后工作；2M停止后，1M才能停止,关键点在于：,把2KM的辅助常开触点并接在1KM的停止按钮两端。,4、多电动机的连锁控制线路,33,(d)两电动机不能同时工作的互锁,各自都可以实现启动、停止；,用各自的辅助常闭触点交叉串接在对方的控制线路中，使两台电动机不能同时工作。,4、多电动机的连锁控制线路,34,2）联合控制与分别控制,多电机拖动的机械工作中要联合动作，调整时单独动作。如机床的主运动和进给运动。,3)集中控制与分散控制,集中控制台一般放在离机床较远的地方，得到所谓的遥远控制，而在机床现场也可以进行操作。,4、多电动机的连锁控制线路,35,5）、多点控制线路,对于大型设备为了操作安全和操作方便而采用。,为了操作方便而采用的控制形式，重点在于常开按钮并联，常闭按钮串联。,4、多电动机的连锁控制线路,36,例如：甲、乙两地同时控制一台电机。,KM,SB1甲,SB2甲,KM,SB1乙,SB1乙,方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。,多地点控制,乙地,甲地,37,1电机,M1,控制要求：示意,1.M1 起动后，M2才能起动,2.M2 可单独停,6、顺序(程序)控制线路,2电机,M2,38,顺序控制电路,（1）：,两电机只保证起动的先后顺序，,没有延时要求。,FU,KM2,FR2,A,B,C,FU,M,3,A,B,C,KM1,FR1,M,3,主电路,控制电路,KM1,KM2,SB3,SB4,FR2,KM2,KM1,SB1,SB2,FR1,KM1,39,不可以,!,两电机各自要有独立,的电源；这样接，主触头,（KM1）的负荷过重。,M,3,KM1,FR,KM2,FR,M,3,主电路,KM2,KM1,SB2,KM2,KM1,SB3,SB1,控制电路,这样实现顺序,控制可不可以?,40,7、多速异步电动机的基本控制线路,介绍一种双速异步电动机变速的控制线路,41,8、电磁铁、电磁离合器的基本控制线路,加快直流电磁铁启动过程的线路,小容量电磁铁可用中间继电器或接触器的辅助触头控制,42,三、生产机械中常用的几种自动控制方法,1、按行程的自动控制,行程开关是机床上常用的另一类主令电器，其图形、文字符号见下图。行程开关的种类很多，按结构可分为：,直动式行程开关、滚轮式行程开关、微动式行程开关。,1直动式行程开关,按钮式行程开关的机构原理与复式按钮相似,如图,所示。机床撞块压下推杆时，其常闭触头分开，而常开触头闭合；当撞块离开推杆时，触头在弹簧力作用下恢复原来状态。,常用的按钮式行程开关有LX1和JLXK1等系列。,2.滚轮式行程开关,3.微动式行程开关,43,行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,常闭（动断）触头,电路符号,ST,常开（动合）触头,电路符号,ST,44,行程控制,KMR,M,3,A,B,C,KMF,FU,QC,FR,行程控制实质为电机的,正反转控制，只是在行程,的终端要加限位开关。,正程,逆程,B,A,45,行程控制电路（1）,正程,限位开关,STA,STB,逆程,至右极端位置撞开STA,动作过程,SB2,正向运行,电机停车,（反向运行同样分析）,STA,STB,控制回路,KMF,FR,KMR,SB1,KMF,SB2,SB3,KMR,KMR,KMF,限位开关,46,前进,FR,SB,1,SB,F,KM,R,KM,R,KM,F,KM,F,SB,R,KM,F,KM,R,ST,a,ST,b,ST,b,后退,终点,原点,ST,a,ST,b,ST,b,ST,a,行程控制电路（2）,47,行程控制(3)-自动往复循环运动,正程,逆程,电 机,工作要求：1.能正向运行也能反向运行,2.到位后能自动返回,48,电机,STa,STb,KMR,SBR,KMF,FR,KMF,SB1,KMF,SBF,KMR,KMR,STb,自动往复运动控制电路,限位开关,采用复合式,开关。正向运,行停车的同时，自动起,动反向运行；反之亦然。,关键措施,STa,49,2按时间的自动控制,三、生产机械中常用的几种自动控制方法,时间继电器是一种接受信号后，经过一定的延时后才输出信号的控制电器。按动作原理的不同，分为电磁式、空气阻尼式、电动式、晶体管式等类型。时间继电器的使用，可实现从0.05秒一几十小时的延时。,空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用来获得延时。有通电延时和断电延时两种。其型号只要有JS7-A型和JS16型。其结构主要有电磁系统、延时机构和触头三部分。,50,空气式时间继电器的工作原理,常开触头,延时闭合,常闭触头,延时打开,线圈,衔铁,常闭触头,常开触头,线圈通电,衔铁吸合（向下）,连杆动作,触头动作,动作过程,51,顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,SB2,KM1,KT,KM2,延时,KM2,M1起动,KT,M2起动,主电路同前,KM1,SB1,SB2,KT,FR,KM1,KM2,KM2,KM2,KT,控制电路,52,KM1,SB1,SB2,KT,FR,KM1,KM2,KM2,KT,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,SB2,KM1,KT,KM2,延时,KM2,M1起动,M2起动,不可以,！,继电器、,接触器的线,圈有各自的,额定值，,线圈不能串,联,。,53,鼠笼式异步电动机Y,换接启动的自动控制线路,启动时电动机按Y接法降压启动，等到电动机达到运行转速时再把定子绕组接成,全压运行，,属于按时间的自动控制。,此种类电动机绕组抽出6个头，在外部接线方面要格外注意。,8.2.3 生产机械常用的其它自动控制方法,8.2 继电器接触器控制的常用基本线路,54,电机,绕组,FU,KM,QC,FR,A,x,B,y,C,z,A,B,C,X,Y,Z,Y,Z,B,Y,X,C,A,主电路,电机的Y,起动,KM-,Y闭合，电机接成 Y 形；,KM-,闭合，电机接成 形。,KM-,Y,KM-,55,KM,FU,QC,FR,电机,A,x,B,y,C,z,KM-,Y,KM-,KM-,KT,KT,KM-Y,KM-Y,KM-,KM-,KT,KM-,KM,SB1,SB2,KM,FR,主电路接通电源,Y,转换完成,SB2,KM,KT,KM-,Y,KM-,Y,起动,控制电路,延时,KT,KM-,KM-,Y,56,这种方式的原理是：,起动时把绕组接成星形连接，起动完毕后再自动换接成三角形接法而正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，均可采用这种降压启动方法(该方法也仅适用于这种接法的电动机)。,在电机Y起动过程中，绕组的自动切换由时间继电器KT延时动作来控制。这种控制方式称为按时间原则控制，它在机床自动控制中得到广泛应用。KT延时的长短应根据起动过程所需时间来整定。,57,例一：运料小车的控制,设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：,1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：,到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。,到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。,2.有过载和短路保护。,3.小车可停在任意位置。,正程,逆程,电机,B,A,83 继电器接触器控制线路综合举例,58,运料小车控制电路,M,3,A,B,C,KMF,FU,Q C,FR,KMR,主回路,STa、STb,为A、B,两端的限位开关,KTa、KTb,为,两个时间继电器,KMF,FR,KMR,SBF,SB1,KMF,KMR,KMR,KMF,SBR,STa,KTa,STa,KTa,STb,STb,KTb,KTb,59,SBF,KMF,小车正向运行,至A端撞STa,KTa,延时2分钟,KMR 小车,反向运行至B端,撞STb KTb,延时2分钟,KMF 小车正,向运行如此往,反运行。,动作过程,KMF,KMF,FR,KMR,SBF,SB1,STa,STa,KTa,STb,KTb,KMR,KMR,KMF,STb,KTa,KTb,SBR,60,该电路有问题：,KMF,KMF,FR,KMR,SBF,SB1,STa,STa,KTa,STb,KTb,KMR,KMR,KMF,STb,KTa,KTb,SBR,小车在两极端位置时，不能停车。,为什么？,如何解决？,61,FR,加中间继电器（KA）实现任意位置停车的要求,STb,KMF,KMF,SBF,KMR,STa,STa,KTa,KTb,KMR,KTa,KMR,KMF,STb,KTb,SBR,SB1,SB2,KA,KA,62,例二：工作台位置控制,起动后工作台控制要求：,(1)运动部件A从1到2,(2)运动部件B从3到4,(3)运动部件A从2回到1,(4)运动部件B从4回到3,自动循环,B,M,1,A,M,2,ST,3,ST,4,ST,2,ST,1,1,2,3,4,63,工作台位置控制电路,(1)根据动作顺序,设计控制电路。,(2)检查有无互锁。,(3)检查能否正确,启动、停车。,设计步骤：,FR,KMAF,ST4,KMBR,ST2,KMBF,KMBR,KMAF,ST4,KMAF,ST1,KMAR,KMBF,ST1,KMBR,ST3,KMBF,KMAF,SB1,SB2,KMAR,ST2,ST3,64,该电路的动作分析：,注意行程开关的使用。,FR,KMAF,ST4,KMBR,ST2,KMBF,KMBR,KMAF,ST4,KMAF,ST1,KMAR,KMBF,ST1,KMBR,ST3,KMBF,KMAF,SB1,SB2,KMAR,ST2,ST3,工作台位置控制电路,65,工作台位置控制电路,ST4,KMBR,ST2,KMBF,KMBR,KMAF,ST4,KMAF,ST1,KMAR,KMBF,ST1,KMBR,ST3,KMBF,KMAF,SB1,FR,KMAF,SB2,KMAR,ST2,ST3,该电路有何,问题？,小车若在1、2、3、4,规定的位置时，不能,正常停车。,66,电路的改进方法同前：,FR,KMBF,KMAF,SB1,KA,KA,KA,SB3,加中间继电器（KA）,ST4,KMBR,ST2,KMBF,KMBR,KMAF,ST4,KMAF,ST1,KMAR,ST1,KMBR,ST3,KMBF,KMAF,SB2,KMAR,ST2,ST3,工作台位置控制电路,67,继电器接触器控制线路设计程序一般是：首先根据生产机械的工艺过程以及它对电气控制线路的要求，来选择自动控制的方法和原则；然后设计自动控制线路原理图；再根据原理图选择所需的电器元件，最后绘出电气安装接线图。,对自动控制线路设计的基本要求；,(1)应满足生产工艺所提出的要求；,84 继电器接触器控制线路设计简介,68,(2)线路简单，布局合理，电器元件选择正确并得到充分利用；,(3)操作、维修方便；,(4)设有各种保护和防止发生故障的环节；,(5)能长期准确、稳定、可靠地工作。,84 继电器接触器控制线路设计简介,69,需要的保护环节；自锁环节；元件间的连锁和互锁 关系；根据逻辑（与、或等）关系准确设置常开触头串并联、常闭触头串并联；增设中间继电器来记忆和扩展；时间、行程等控制。,注意在一条控制线路中，不能使两个交流电器线圈串联；,一般的设计思路和应注意的一些问题:,84 继电器接触器控制线路设计简介,70,大容量的直流电磁铁线圈不要与继电器的线圈直接并联；,84 继电器接触器控制线路设计简介,71,要去掉多余的线路和触头，简化线路，尽可能少用连接线；用电器数量少、触头数量少、经济、安全、可靠的线路。,最后要进行动作校验；,84 继电器接触器控制线路设计简介,72,注意寄生电路和电路竞争情况。,电路设计后应根据被控对象要求选择电器和确定动作整定值、在各电器触头和线圈上编写文字符号；,84 继电器接触器控制线路设计简介,73,鼠笼式异步电动机定子串电阻启动的自动控制线路,74,鼠笼式异步电动机能耗制动的自动控制线路,75,3按速度的自动控制,动触点,静触点,外环,工作原理,速度继电器的轴由电动机带动，其外环转动到一定速度时，撞击动触点，使常开触点闭合，常闭触点打开。,速度继电器,76,速度控制反接制动电路,M,3,KM1,R,KM2,KM1,SB1,KS,KM2,KM2,SB2,KM1,KM1,SB1,KM2,KS,正常工作时，KM1通电，电机正向运转，速度继电器（KS）常开触头闭合；停车时，按SB1，KM1断电，KM2通电，开始反接制动，当电机的速度接近零时，KS打开，电机停止运转，反接制动结束。,限流,电阻,77,继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：,小 结,1、首先了解工艺过程及控制要求；,2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的控制关系；,3、主电路、控制电路分开阅读或设计；,4、控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而右的顺序进行读图或设计；5、同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置都叫相同的名字；,78,6、原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注，且均按未通电状态表示；7、继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联；8、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。,小 结,79,