第6章 電氣控制系統(tǒng)PPT

1、自動化實踐初步自動化實踐初步第六章電氣控制系統(tǒng)自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步內(nèi)容要點(diǎn):l 三相異步電動機(jī)的典型控制電路l 電氣控制線路設(shè)計的基本原則l 電氣控制線路的設(shè)計方法l 電氣控制線路的繪制l 車床電氣控制系統(tǒng)目的與要求:l 了解三相異步電動機(jī)的典型控制電路l 熟悉電氣控制線路設(shè)計的基本原則l 掌握電氣控制線路的設(shè)計方法l 掌握電氣控制線路的繪制l 了解車床電氣控制系統(tǒng)自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步6.1三相異步電動機(jī)常用典型控制電路三相異步電動機(jī)常用典型控制電路 一個復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)通常是在典型控制電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改、完善和綜合完成的。繼電器-接觸器控制是電氣控制系統(tǒng)中

2、最簡單、應(yīng)用最廣泛的控制方式，而本節(jié)內(nèi)容是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中的重點(diǎn)和基礎(chǔ)，應(yīng)熟練掌握。三相異步電動機(jī)常用典型控制電路異步電動機(jī)直接起動控制異步電動機(jī)降壓起動控制異步電動機(jī)的制動控制自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步異步電動機(jī)直接起動控制異步電動機(jī)直接起動控制1.點(diǎn)動控制 右圖為三相異步電動機(jī)的點(diǎn)動控制電路，點(diǎn)動控制的工作原理是：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動機(jī)的起動做好準(zhǔn)備。按下起動按鈕SB，交流接觸器KM線圈通電，其常開主觸頭閉合，電動機(jī)通電起動運(yùn)行；松開按鈕，KM線圈失電，主觸頭斷開復(fù)位，電動機(jī)M斷電停車，實現(xiàn)了一點(diǎn)就動，松手就停的控制過程。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步例：

3、例：電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示，根據(jù)設(shè)備需求，所選用異步電動機(jī)的型號為：額定功率 ，額定電壓 ,額定電流 ，試選取電路中其它各種電器的型號。 NP =2kWNU =380VNI =5.85A解：解：由題可知電動機(jī)的額定電流為5.85A。由圖可知，需要選擇接觸器、刀開關(guān)、熔斷器和熱繼電器的型號。下面根據(jù)額定電流來選擇圖6-1中所需器件的型號。 1) 接觸器KM型號的選擇：(1) 根據(jù)接觸器控制的負(fù)載性質(zhì)，選擇交流接觸器；(2) 電動機(jī)額定電壓為380V，故接觸器主觸頭額定電壓選為AC380V(3) 電動機(jī)起動電流約為額定電流的6倍，電動機(jī)額定電流約為6A，故接觸器額定電流等級選擇40A；故

4、可以選擇型號為CJ10-40的交流接觸器。 2) 刀開關(guān)QS的選擇： (1) 首先確定選擇單投刀開關(guān)HD系列； (2) 額定電流為40A，大多數(shù)HD系列的刀開關(guān)額定電流達(dá)到100A，滿足要求； (3) 確定帶有中央手柄(11)； (4) 三級(3)，帶有滅弧罩(1)； 故可以選擇型號為HD11-100/31的刀開關(guān)。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 3) 熔斷器FU1的選擇：(1) 電動機(jī)功率為2.2KW，容量不大，故可選用RL系列熔斷器，用于過載及短路保護(hù)；(2) 考慮到本題中單臺電動機(jī)長期工作，根據(jù) 計算出熔體額定電流應(yīng)大于915A，而由于起動電流的存在，故熔體額定電流 取20A；綜上

5、分析：選擇型號為RL1-60的熔斷器，其熔斷器額定電流為60A，可滿足要求。4) 熔斷器FU2的選擇：(1) 考慮到控制電路中的電流較小，可以選用RC1A系列熔斷器；(2) 控制電路中的電流較小，可選用RC1A-5(熔體額定電流2A)型號的熔斷器；5) 熱繼電器FR的選擇:本題中，電動機(jī)長期工作，一般可選用熱繼電器的額定電流大于電動機(jī)的額定電流，選擇20A，可忽略起動瞬時電流 的影響，其熱元件額定電流選擇7.2A即可。故可選擇型號為JR26-20/3D的熱繼電器。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步2.直接起?？刂?所謂直接起?？刂疲褪且蟀聪缕饎涌刂瓢粹o后，電動機(jī)單方向持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，要使電機(jī)停

6、車，按下停止按鈕即可。為了保護(hù)線路和電氣設(shè)備，原理圖中還應(yīng)考慮各種異常情況下的保護(hù)措施。右圖所示為單向直接起停控制電路，圖中在起動按鈕SB1的下方并聯(lián)了一個交流接觸器KM的常開輔助觸點(diǎn)，以保證起動后KM線圈持續(xù)帶電，電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這種作用稱為自鎖，SB1下方的KM常開輔助觸點(diǎn)因而稱為自鎖觸點(diǎn)。要使電機(jī)停車，按下停止按鈕SB2即可。思考：1.什么是自鎖？2.試對下圖的電氣控制線路進(jìn)行修改，使其具有點(diǎn)動、起動和停止功能。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步3.多地點(diǎn)控制 在實際生活和生產(chǎn)現(xiàn)場中，通常需要在兩地或兩地以上的地點(diǎn)進(jìn)行控制操作。例如自動電梯就需要多點(diǎn)控制，在梯廂內(nèi)能在里面控制；在任意一層

7、的樓道上也能控制，因此，需要多組按鈕控制。而且，這多組按鈕的連接原則必須是各地點(diǎn)起動按鈕的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，各停車按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。右所示是實現(xiàn)兩地控制的線路，根據(jù)這一原則可推廣于更多地點(diǎn)的控制。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步4.聯(lián)鎖控制三相異步電動機(jī)聯(lián)鎖控制線路如下圖所示自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 生產(chǎn)機(jī)械或自動生產(chǎn)線由許多運(yùn)動部件組成，不同運(yùn)動部件之間有聯(lián)系又互相制約。例如，機(jī)械加工車床的主軸必須在油泵電動機(jī)啟動，并使齒輪箱有充分的潤滑油后才能啟動等。這種互相聯(lián)系而又互相制約的控制稱為聯(lián)鎖。 例如，機(jī)械加工車床主軸轉(zhuǎn)動時，需要油泵先啟動，給齒輪箱供油潤滑。為保證潤滑泵電動機(jī)起

8、動后主拖動電動機(jī)才起動，對控制線路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。在圖（b)中，是將油泵電動機(jī)接觸器KM1的常開觸頭串入主拖動電動機(jī)接觸器KM2的線圈電路中實現(xiàn)的，只有當(dāng)KM1先啟動，KM2才能啟動。在（c)所示的接法中，可以省去KM1的常開觸頭，使線路得到簡化。類似的工藝過程在許多其它生產(chǎn)設(shè)備上同樣存在，這是一個典型的聯(lián)鎖控制線路。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 5.正、反轉(zhuǎn)控制自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 機(jī)械設(shè)備左右、前后、上下的移動，均涉及電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。要使三相異步電動機(jī)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，只需將接入的三相電源的任意兩根相線對調(diào)位置即可。因此，需要有兩個交流接觸器KM1、KM2

9、，分別控制電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，如圖6-5a)所示主電路。 顯然，KM1、KM2這兩組主觸點(diǎn)不能同時閉合，否則會造成主電路電源短路。也就是要求KM1、KM2這兩個接觸器不能同時得電，在任意時刻都只能有一個接觸器線圈帶電，這種功能稱為互鎖功能。在直接起?？刂齐娐返幕A(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得到如圖6-5b)所示的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電氣原理圖。 電氣互鎖規(guī)律：為了使兩接觸器不能同時工作，只需將兩接觸器的常閉觸點(diǎn)互相串入對方的線圈電路中即可。圖中在KM1線圈回路中串入了KM2的常閉輔助觸點(diǎn)，在KM2線圈回路中串入了KM1的常閉輔助觸點(diǎn)，這兩個常閉觸點(diǎn)起互鎖作用。 圖6-5b)所示控制電路有一缺陷，就是當(dāng)KM1線圈得電

10、，電機(jī)處于正轉(zhuǎn)過程中，要切換到反轉(zhuǎn)即KM2線圈得電，必須首先按下停止按鈕SB使KM1線圈斷電使其觸點(diǎn)復(fù)位，然后再按反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2，KM2線圈得電，電機(jī)才能反轉(zhuǎn)，帶來操作上的不方便。為了直接切換，控制電路中除了有電氣互鎖外，還需加按鈕互鎖，得控制電路如圖6-5c)所示。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步6.行程控制 在電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，添加行程開關(guān)及時間繼電器可構(gòu)成自動循環(huán)控制電路，如右圖所示。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 電路的工作原理如下：首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動機(jī)起動做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1得電，主觸點(diǎn)KM1閉合，接通電動機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機(jī)帶動刀架運(yùn)行

11、到碰到行程開關(guān)SQ2時，SQ2常閉觸頭斷開，KM1線圈失電，電動機(jī)停止運(yùn)行，同時接通時間繼電器，延時時間到后，KT常開觸點(diǎn)閉合，線圈KM2得電，接通反轉(zhuǎn)線路電動機(jī)帶動刀架退回直到碰到行程開關(guān)SQ1，SQ1常閉觸頭斷開，電機(jī)停止運(yùn)行。思考題：試在上圖所示線路中加入適當(dāng)?shù)碾娖髟蛊錁?gòu)成全自動往返線路。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步異步電動機(jī)降壓起動控制異步電動機(jī)降壓起動控制 通常三相異步電動機(jī)定子的起動電流是其額定電流的57倍。由于起動電流較大，將使供電線路電壓下降，影響線路的正常工作，因此，對于中、大功率電動機(jī)而言，必須降壓起動。1. Y- 降壓起動控制降壓起動原理如下：首先合上三相刀開

12、關(guān)QS，為電動機(jī)起動做好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時得電，主觸點(diǎn)KM1、KM2閉合，接通電動機(jī)，在Y形連接下降壓起動。經(jīng)過整定的延時，KT常閉觸點(diǎn)斷開，線圈KM2失電，主觸點(diǎn)KM2斷開，解除電動機(jī)Y形連接，KM2輔助互鎖觸點(diǎn)復(fù)位閉合，KT常開觸點(diǎn)閉合，線圈KM3得電，主觸點(diǎn)KM3閉合，電動機(jī)換接成 形全壓運(yùn)行。線圈KM3得電后，其輔助常閉觸點(diǎn)斷開，KT線圈即失電，避免時間繼電器長期帶電。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 上述電路中，KM2與KM3是帶電切換，容易產(chǎn)生電弧。為了保證Y- 換接是在斷電條件下進(jìn)行，可采用如右圖所示控制電路。首先合上三相刀開關(guān)QS，為電動機(jī)起動做

13、好準(zhǔn)備。按下SB1，線圈KM1、KT、KM2同時得電，KM3線圈斷電，經(jīng)過延時KM1線圈首先斷電，KM3通電，KM2斷電，切換完畢后KM1再通電，電動機(jī)在 連接下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本線路的特點(diǎn)是在接觸器KM1斷電的情況下進(jìn)行Y- 換接；接觸器KM2的常開主觸點(diǎn)在無電下斷開，不發(fā)生電弧，可延長使用壽命。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步2.自耦降壓起動控制 對于正常工作是Y形接法的三相鼠籠式異步電動機(jī)，就不能采用Y- 降壓起動，而只能采用定子串自耦變壓器降壓起動或定子串電阻降壓起動。自耦降壓起動控制線路如下圖所示。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 上圖的控制電路中，要起動電機(jī)，首先合上刀開關(guān)QS，

14、然后按下起動按鈕SB1，接觸器KM1與時間繼電器KT線圈同時得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，主電路電源經(jīng)自耦變壓器接至電動機(jī)定子繞組，實現(xiàn)降壓起動。同時，KM1輔助觸點(diǎn)閉合，自鎖。當(dāng)時間繼電器KT到達(dá)延時值，其常閉延時觸點(diǎn)斷開，KM1線圈失電，主、輔常開觸點(diǎn)均斷開復(fù)位，主電路中的自耦變壓器切除并解除自鎖；而后，KM1常閉觸點(diǎn)復(fù)位，KT常開延時觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)全壓正常運(yùn)行；KM2輔助觸點(diǎn)閉合并自鎖；KM2線圈得電，兩個常閉輔助觸點(diǎn)動作，KT線圈即失電，切除時間繼電器，并互鎖KM1線圈。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步思考：定子串電阻降壓起動控制線路如下圖所示，試分析

15、其工作原理。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步異步電動機(jī)的制動控制異步電動機(jī)的制動控制 在生產(chǎn)過程中，有很多生產(chǎn)機(jī)械都要求能迅速停止和準(zhǔn)確定位。這就要求對拖動電動機(jī)進(jìn)行有效的制動，即三相異步電動機(jī)在脫離電源后，應(yīng)立即停車，從而滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。1.反接制動控制 其實質(zhì)是改變電動機(jī)定子繞組中三相電源的相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，從而使電機(jī)盡快停車。由于反接制動時旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，電流較大，為了減小制動電流，常在定子回路中串入降壓電阻R以減小制動電流。 反接制動采用速度繼電器，按轉(zhuǎn)速原則進(jìn)行控制。電動機(jī)起動時，首先合上刀開關(guān)，按下起動按鈕SB1，K

16、M1線圈通電，電動機(jī)正向起動運(yùn)轉(zhuǎn)。停車時，按下復(fù)合按鈕SB2，此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，速度繼電器KS常開觸點(diǎn)仍處于閉合狀態(tài)，于是接通KM2線圈，主電路電源交換相序，制動開始，電動機(jī)轉(zhuǎn)速則迅速下降。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于100rmin時，速度繼電器釋放，其常開觸點(diǎn)KS斷開，反接制動結(jié)束。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步反接制動控制電路自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步2.能耗制動控制 能耗制動是在三相鼠籠式電動機(jī)停車切斷三相電源的同時，給定子繞組通入直流電，從而產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時，再切除直流電源。這種制動方法實質(zhì)上是把轉(zhuǎn)子原來儲存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并消耗在轉(zhuǎn)子的制動上，所以稱為能耗制

17、動。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 上圖所示是能耗制動控制電路，圖中用變壓器T和整流器V為制動提供直流電源，KM2為制動用接觸器。 能耗制動過程如下：按下停止按鈕SB2，線圈KM1失電，主觸點(diǎn)KM1斷開，電動機(jī)脫離三相電源，互鎖觸點(diǎn)KM1復(fù)位閉合。這時，線圈KT失電，其斷電延時斷開觸點(diǎn)仍閉合，則KM2線圈得電，主觸點(diǎn)KM2閉合，電動機(jī)定子兩相繞組通入直流電，能耗制動開始，經(jīng)過整定的延時，觸點(diǎn)KT斷開，能耗制動結(jié)束。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步6.2電氣控制線路設(shè)計的基本原則電氣控制線路設(shè)計的基本原則滿足機(jī)電設(shè)備需求原則滿足機(jī)電設(shè)備需求原則 設(shè)計前，需要調(diào)查清楚生產(chǎn)要求，對機(jī)械設(shè)備

18、的工作性能，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實際加工情況有充分的了解。同時深入現(xiàn)場調(diào)查研究，收集資料，尤其是對同類或相近設(shè)備資料和使用情況的調(diào)查。在此基礎(chǔ)上，和機(jī)械設(shè)計人員一起經(jīng)過廣泛討論，制訂出該設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書。該任務(wù)書是電氣控制和機(jī)械設(shè)備之間的接口技術(shù)規(guī)范，電氣技術(shù)人員必須依據(jù)該任務(wù)書設(shè)計電氣控制線路。簡單實用、經(jīng)濟(jì)原則簡單實用、經(jīng)濟(jì)原則1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過實際應(yīng)用效果良好的電氣控制線路。2) 合理安排電氣原理圖中元件的位置，以縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步例例6-26-2 電氣控制線路圖如下所示，其中SB1和SB2安裝在操作臺上，KM位于電氣柜內(nèi)，試比

19、較圖a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？解：解：(1) 經(jīng)分析，二者控制原理相同。(2) 比較兩個原理圖，其連接線都是6根，總數(shù)是相同的。(3) 比較與KM的連接線可知：圖a)有3根線從電氣柜接到操用臺，而圖b)只需要2根。因此采用圖b)使用導(dǎo)線少。(4) 操作臺和電氣柜連接線少，在電氣線路檢查和排障時方便。綜上所述，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。提示：提示：控制柜、操作臺和生產(chǎn)現(xiàn)場相互之間的連接線越少越好；同一電器的不同觸點(diǎn)在線路中應(yīng)盡可能具有更多的公共接線！a) 控制線路一 b) 控制線路二自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步例例6-3 6-3 電氣控制線路圖如下所示，試比較圖

20、a)、b)所示電氣控制線路圖有何不同？ 解：解：(1) 經(jīng)分析，二者控制原理相同。(2) 圖 a)中限位開關(guān)SQ的常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)靠得很近，而在電路中分別接在不同的相上，當(dāng)觸點(diǎn)斷開產(chǎn)生電弧時，可能在兩觸點(diǎn)間形成飛弧而造成電源短路。圖b)中兩觸點(diǎn)電位相同，就不會造成電源短路。而且，行程開關(guān)安裝在生產(chǎn)機(jī)械上，接觸器安裝在控制柜內(nèi)。(3) 圖a)中用4根長導(dǎo)線連接，而圖b)只需要3根長導(dǎo)線；因此，圖b)可減少導(dǎo)線段數(shù)和縮短導(dǎo)線長度。綜上所述，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。提示：提示：在控制電路中，應(yīng)盡量將所有電氣的聯(lián)鎖觸點(diǎn)接在線圈的左端，線圈的右端直接接電源，這樣，可以減少線路內(nèi)產(chǎn)生虛假

21、回路的可能性，還可以簡化電氣柜的出線！a) 不合理接法 b) 合理接法自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步3) 盡量減少電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)器件，盡可能選用相同型號的電器元件，以減少備用量。4) 盡量減少不必要的觸點(diǎn)，簡化電路。常用的方法有：合并同類觸點(diǎn)、利用轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)（利用具有轉(zhuǎn)換觸頭的中間斷電器，將使用兩對觸頭合改成使用一對轉(zhuǎn)換觸頭）、 利用邏輯代數(shù)進(jìn)行化簡，以便得到最簡化的線路。5) 節(jié)約電能，延長電器使用壽命例例6-46-4 試分析比較圖中所示兩個電氣控制線路圖有何不同。解：解：圖a)中，接觸器KM2得電后，接觸器KM1和時間繼電器KT就失去了作用，不必繼續(xù)通電，但它們?nèi)蕴幱趲щ姞顟B(tài)。圖

22、b)則比較合理，在KM2得電后，切斷了KM1和KT的電源，節(jié)約了電能，并延長了該電氣的壽命。因此，圖b)和圖a)相比，其電氣線路更為合理。a) 不必要通電 b) 減少通電自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步可靠性原則可靠性原則1) 選用的電器元件要可靠、牢固、動作時間少、抗干擾性能好。2) 正確連接電器的線圈。 3) 在控制線路中，采用小容量繼電器的觸點(diǎn)來斷開或接通大容量接觸器的線圈時，要計算繼電器觸點(diǎn)斷開或接通容量是否足夠，不夠時必須加小容量的接觸器或中間繼電器，否則工作不可靠。 4) 在頻繁操作的可逆線路中，正反向接觸器之間不但要有電氣聯(lián)鎖，而且還要有機(jī)械聯(lián)鎖。 5) 在線路中應(yīng)盡量避免許

23、多電器依次動作才能接通另一個電器元件的現(xiàn)象，以增加線路的可靠性。 6) 避免發(fā)生觸頭“競爭”與“冒險”現(xiàn)象。 7) 防止寄生電路。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步安全性原則安全性原則 在自動控制系統(tǒng)中，常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過流、過載、過壓、失壓、弱磁、超速、極限等。1) 短路保護(hù)電動機(jī)、電器以及導(dǎo)線的絕緣損壞或電路發(fā)生故障時，可能造成短路事故。短路電流可能使設(shè)備損壞。因此，一旦發(fā)生短路故障時，控制電路應(yīng)能迅速切斷電源。常用的短路保護(hù)元件有熔斷器和斷路器。 2) 過流保護(hù) 在電動機(jī)運(yùn)行過程中，由于各種各樣的原因，會引起電動機(jī)產(chǎn)生很大的電流，從而造成電動機(jī)或生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的損壞。因此，為保護(hù)電

24、動機(jī)的安全運(yùn)行，在這種情況下，有必要設(shè)置過電流保護(hù)。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 采用過電流繼電器KI實現(xiàn)的過電流保護(hù)電路如右圖所示。當(dāng)電動機(jī)起動時，時間繼電器KT延時斷開的常閉觸頭還未斷開，故過電流繼電器KI的過電流線圈不接入電路，盡管此時起動電流很大，過電流保護(hù)仍不動作。當(dāng)起動結(jié)束，KT的常閉觸頭經(jīng)過延時已斷開，將過電流線圈接入電路，過電流繼電器開始起保護(hù)作用，當(dāng)電流達(dá)到整定值時，過電流繼電器動作，其常閉觸頭斷開，切斷控制電路電源，接觸器斷開電動機(jī)的電源而起到保護(hù)作用。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步 3) 過載保護(hù)電動機(jī)長期超載運(yùn)行，其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應(yīng)設(shè)

25、過載保護(hù)環(huán)節(jié)。這種保護(hù)多采用熱繼電器作為保護(hù)元件，同時裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。 4) 失壓保護(hù)在電動機(jī)正常工作時，如果電源電壓消失，電動機(jī)則停轉(zhuǎn)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)時，如果電動機(jī)自行起動，則可能造成設(shè)備損壞甚至人身傷亡事故。防止電壓恢復(fù)時電動機(jī)自行起動的保護(hù)稱為失壓保護(hù)。 5) 極限保護(hù) 某些直線運(yùn)動的生產(chǎn)機(jī)械常設(shè)極限保護(hù)，是由行程開關(guān)的常閉觸頭來實現(xiàn)的。如龍門刨床的刨臺，設(shè)有前、后極限保護(hù)；礦井提升機(jī)，設(shè)上、下極限保護(hù)。 其他保護(hù)，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的不同要求，可設(shè)有溫度、水位、壓力等保護(hù)環(huán)節(jié)。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步使用方便原則使用方便原則 電氣設(shè)備應(yīng)力求維修方便，使用安全。電

26、器元件應(yīng)留有備用觸頭，必要時應(yīng)留有備用電器元件，以便檢修、調(diào)整改接線路；應(yīng)設(shè)置隔離電器，以免帶電檢修。控制機(jī)構(gòu)應(yīng)操作簡單、方便，能方便地由一種控制形式轉(zhuǎn)換為另一種控制形式，例如由手動控制轉(zhuǎn)換到自動控制。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步6.3電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法 電氣控制線路通常有兩種設(shè)計方法，一種是經(jīng)驗設(shè)計法，另一種是邏輯設(shè)計法。經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法在具體的設(shè)計過程中常有兩種做法：第一種是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過程，將現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)集聚起來加以補(bǔ)充修改，綜合成所需的控制線路。第二種在找不到現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)時，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過程自行設(shè)計，邊

27、分析邊畫圖，將輸入的主令信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號。隨時增減電器元件和觸頭，以滿足所給定的工作條件。主要特點(diǎn)1) 無固定的設(shè)計程序和設(shè)計模式，靈活性很大，主要靠經(jīng)驗進(jìn)行；2) 設(shè)計方法比較簡單，但要求設(shè)計人員必須熟悉大量的控制線路基本環(huán)節(jié)，掌握多種典型線路的設(shè)計資料，同時具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計過程中往往還要經(jīng)過多次反復(fù)修改、試驗才能使線路符合設(shè)計的要求。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步基本步驟電氣控制線路設(shè)計包括主電路、控制電路和輔助電路等的設(shè)計。1) 主電路設(shè)計。主要考慮電動機(jī)的起動、點(diǎn)動、正反轉(zhuǎn)、制動等。2) 控制電路設(shè)計。主要考慮如何滿足電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)功能

28、及生產(chǎn)工藝要求，包括實現(xiàn)加工過程手動、半自動和全自動的控制等。3) 聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計。主要考慮如何完善整個控制電路的設(shè)計，包括短路、過載、零壓、聯(lián)鎖、照明、信號、充電測試等各種保護(hù)環(huán)節(jié)。4) 反復(fù)審核電路是否滿足設(shè)計要求。在條件允許的情況下，進(jìn)行模擬試驗，直至電路動作準(zhǔn)確無誤，并逐步完善整個電氣控制電路的設(shè)計。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步邏輯設(shè)計法邏輯設(shè)計法 邏輯設(shè)計法將執(zhí)行元件需要的工作信號以及主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)的基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡化，使之成為最簡單的邏輯表達(dá)式，并依該表達(dá)式畫出電氣控制線

29、路圖，最后再進(jìn)一步檢查和完善，以獲得既滿足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理的最佳設(shè)計方案。主要特點(diǎn)1) 所用元件少，各元件能充分發(fā)揮作用，能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計方案。2) 當(dāng)給定條件變化時，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計復(fù)雜線路時優(yōu)點(diǎn)明顯。3) 各種控制元件的關(guān)系一目了然，不會遺漏和讀錯。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步低壓電器的邏輯表示KAKMSQSB為便于用邏輯代數(shù)描述低壓電器，對低壓電器元件工作狀態(tài)的邏輯表達(dá)作如下規(guī)定：1) 用KA、KM、SQ和SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)和按鈕的動合(常開)觸頭；用 、 、 和 分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)和按鈕的動斷(常閉)觸頭；2) 電

30、路中電器元件的受激狀態(tài)為“1”狀態(tài)；原始狀態(tài)(未受激狀態(tài))為“0”狀態(tài)。 對于繼電器、接觸器、電磁鐵、電磁閥、電磁離合器等元件的線圈，得電狀態(tài)為“1”，失電狀態(tài)為“0”。 對于接鍵、行程開關(guān)等元件，壓下狀態(tài)為“1”，復(fù)位狀態(tài)為“0”3) 對于其它低壓電器元件，設(shè)計者也可仿照此方法做出規(guī)定。從上述規(guī)定可知：元件線圈的狀態(tài)取值與其動合觸頭的取值相同，和動斷觸頭取值相反。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步基本邏輯關(guān)系基本邏輯關(guān)系有三種：邏輯或、邏輯與和邏輯非邏輯或電路 b) 邏輯與電路 c) 邏輯非電路 觸頭并聯(lián) 觸頭串聯(lián) 動斷觸頭 KM=KA1+KA2 KM=KA1 KA2 KM= 1KA只要

31、觸頭KA1和KA2中有一個閉合時，線圈KM就通電。只有觸頭KA1和KA2同時閉合時，線圈KM通電。觸頭KA1不動作，則線圈KM通電。表達(dá)式含義自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步三相異步電動機(jī)典型控制電路邏輯代數(shù)表達(dá)式1.三相異步電動機(jī)起、停電氣控制線路如圖6-2所示，試寫出其邏輯表達(dá)式。解：解：說明：動合觸頭并聯(lián)為邏輯或，串聯(lián)為邏輯與。2.三相異步電動機(jī)可逆控制線路如圖6-4b)所示，試寫出其邏輯表達(dá)式。解：解：KM1= (SB2+ KM1) KM2= (SB3+KM2) KM121KMSB(SBKM) FR1SB1FR1SB2FR思考題：試寫出如圖6-4c)所示具有電氣和按鍵雙重互鎖控制電

32、路的邏輯表達(dá)式。 自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步邏輯代數(shù)的基本定律邏輯代數(shù)中常用的基本公式和運(yùn)算規(guī)律如表6-1所示。邏輯設(shè)計法的基本步驟 邏輯電路有兩種基本類型：組合邏輯電路和時序邏輯電路。時序邏輯電路的特點(diǎn)是輸出狀態(tài)不僅與同一時刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及組合順序有關(guān)，其設(shè)計過程較復(fù)雜，下面主要介紹組合邏輯電路設(shè)計方法。 組合邏輯電路其執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)只與同一時刻控制元件的狀態(tài)相關(guān)，輸入和輸出呈單向關(guān)系，即輸出量對輸入量無影響。 (1) 根據(jù)工藝要求，確定邏輯變量； (2) 列出控制元件和執(zhí)行元件的動作狀態(tài)表，以滿足控制要求； (3) 寫出執(zhí)行元件的表達(dá)式； (4)

33、簡化邏輯表達(dá)式； (5) 根據(jù)簡化的邏輯函數(shù)關(guān)系式，繪制控制電路。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步6.4基本電氣控制線路基本電氣控制線路常用電氣圖形和文字符號1.電氣控制圖 電氣控制線路是由導(dǎo)線將電機(jī)、低壓電器、儀表等元件按一定要求和方法連接起來以實現(xiàn)某種功能的電氣線路。在進(jìn)行電氣控制線路的設(shè)計時，為了表達(dá)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理，便于進(jìn)行電器元件的安裝、調(diào)整、使用和維修，應(yīng)本著簡明易懂的原則，使用統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號繪制電氣控制線路圖。2.電氣圖中的圖形符號及文字符號 電氣圖形符號是電氣技術(shù)領(lǐng)域必不可少的工程語言，只有正確識別和使用電氣圖形符號和文字符號，才能閱讀電氣圖和繪制

34、符號標(biāo)準(zhǔn)的電氣圖。常用的電氣圖形符號及文字符號如表6-3所示。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步一般在設(shè)計時應(yīng)該遵循以下原則：1. 主電路用粗實線繪制在圖面的左側(cè)，其中電源電路用水平線繪制，受電動力設(shè)備(電動機(jī))及其保護(hù)電器支路應(yīng)垂直于電源電路畫出。輔助電路用細(xì)實線繪制在圖面的右側(cè)，應(yīng)垂直地繪制于兩條水平電源線之間，耗能元件(如線圈、電磁鐵、信號燈)的一端應(yīng)直接連接在接地的水平電源線上，控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間。2. 無論主電路還是輔助電路，各元件一般應(yīng)按動作順序從上到下、從左到右依次排列。3. 各電器元件和部件在電氣原理圖中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排，同一電器元件的各個

35、部件(如線圈和觸頭)可以不畫在一起，但需要用同一文字符號標(biāo)明。多個同一種類的電器元件，可在文字符號后面加上數(shù)字序號下標(biāo)，如SB1、SB2等。4. 所有電器元件的觸頭按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)繪出。對按鈕、行程開關(guān)類電器，是指沒有受到外力作用時的觸頭狀態(tài)；對繼電器、接觸器等，是指線圈沒有通電時的觸頭狀態(tài)。電氣控制線路的繪制原則自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步5. 主電路標(biāo)號由文字符號和數(shù)字組成。文字符號用以標(biāo)明主電路中元件或線路的主要特征，數(shù)字標(biāo)號用以區(qū)別電路不同線段。6. 輔助電路中連接在一點(diǎn)上的所有導(dǎo)線具有同一電位而標(biāo)注相同的線號；線圈、指示燈等以上線號標(biāo)奇數(shù)，線圈、指示燈等以

36、下線號標(biāo)偶數(shù)。7. 原理圖上盡可能減少線條和避免線條交叉。原理圖中有直接連接的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，用實心圓點(diǎn)表示；可拆除或測試點(diǎn)用空心圓點(diǎn)表示；無直接電連接的交叉點(diǎn)則不畫圓點(diǎn)。根據(jù)圖面布置的需要，可以將如表6-3所示圖形符號逆時針旋轉(zhuǎn)90繪制。8. 對非電氣控制和人工操作的電器，必須在原理圖上用相應(yīng)的圖形符號表示其操作方法及工作狀態(tài)。對同一機(jī)構(gòu)操作的所有觸頭，應(yīng)用機(jī)械連桿表示其聯(lián)動關(guān)系。各個觸頭的運(yùn)動方向和狀態(tài)，必須與操作件的動作方向和位置協(xié)調(diào)一致。9. 對與電氣控制有關(guān)的機(jī)、液、氣等裝置，應(yīng)用符號繪制出簡圖，以表示其關(guān)系。自動化專業(yè)實踐初步自動化專業(yè)實踐初步電氣接線圖的繪制 根據(jù)電氣原理圖和各電氣控制裝置的電器布置圖可以繪制電氣接線圖。繪制電氣接線圖應(yīng)遵循以下原則：1. 接線圖的繪制應(yīng)符合GB 6988-1986電器制圖、接線圖和接線表的規(guī)定。2. 電氣接線圖一律采用細(xì)實線控制。3. 各電器元件用規(guī)定的圖形符號繪制，同一電器元件的各部件必須畫在一起。各電器元件在圖中的位置，應(yīng)與實際安裝位置一致。4. 各電器元件的文字符號及端子排的編號應(yīng)與原理圖一致，并按原