04講-基本與典型電氣控制電路分析與設計

1、電氣控制及PLC技術制作：電氣學院 楊霞1電氣控制及PLC技術 第4講 講解內容： 2 基本與典型電氣控制電路分析與設計 典型電氣控制線路 學習說明：本講主要學習典型控制線路的設計與分析。重點掌握：起保?？刂凭€路、多地點控制線路；三相異步電動機按順序工作的連鎖控制線路；起動控制電路：如星形三角形降壓起起動線路；制動控制線路：如三相籠型異步電動機反接制動控制電路；工作臺往復運動控制線路。 22 基本與典型電氣控制電路分析與設計典型電氣控制線路 組成：兩個按鈕、接觸器和電動機。作用： 兩個按鈕：分別對電動機進行導通切換和關斷切換； 接觸器：使電動機和電源接通且負責接通狀態(tài)的保持。一、起、保、停控制

2、線路（基礎）3圖3-1 電磁式接觸器及其電動機起、保、?？刂凭€路示意圖4圖3-2 簡單的起、保、停電氣控制線路5起、保、停電氣控制線路控制過程演示6二、電動機多地點控制線路（例：三地控制的線路）7 多地點控制線路用途與功能： 在兩個或以上對同一臺異步電動機進行連續(xù)（起動、停止）控制。 注意： 控制線路的畫法。接線要點： 起動按鈕并聯(lián)；停止按鈕串聯(lián)?？刂凭€路主電路兩個地點（用兩個顏色表示）8 上頁圖中未標出兩個地點之間的接線，如若按照“起動按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)”接線，則有兩種接線方式，分別需要“3條連接線”和“4條連接線”，其中以3條連接線為較好，示出如下： 多地點控制線路的改進3條連接線要領

3、： 從起停按鈕接線處引線可節(jié)省一條線。4條連接線9三地控制線路控制過程演示10電動機多條件起動控制電路（與電路） 11電動機多條件起動接線示意電路 12用兩只雙連開關在兩地控制一盞燈雙控開關也稱雙聯(lián)開關，它一般應用在樓梯上下層或走道的兩頭等兩個不同的地方，能各自獨立控制同一盞電燈的點亮或熄滅。S1、S2均為12單刀雙擲開關。其中圖(b)接法，因每個開關內都同時存在電源的相線與零線，所以安裝時比較方便，但維修時需特別注意要謹防相、零線兩端頭短路。 （a）（b）（c）13用兩只雙連開關在兩地控制一盞燈雙控開關也稱雙聯(lián)開關，它一般應用在樓梯上下層或走道的兩頭等兩個不同的地方，能各自獨立控制同一盞電燈

4、的點亮或熄滅。S1、S2均為12單刀雙擲開關。其中圖(b)接法，因每個開關內都同時存在電源的相線與零線，所以安裝時比較方便，但維修時需特別注意要謹防相、零線兩端頭短路。 （a）（b）（c）141.主電路實現(xiàn)順序控制2.控制電路實現(xiàn)順序控制要求兩臺或幾臺電動機的起動或停止按一定的先后順序來完成的控制方式三、順序、連鎖控制線路順序起動同時停止控制順序起動逆序停止控制例如：機床中要求潤滑電動機起動后，主軸電動機才能起動151.主電路實現(xiàn)順序控制實現(xiàn)順序起動162.控制電路實現(xiàn)順序控制（1）：兩電機只保證起動的先后順序，沒有延時要求。（M1先起，M2再起；M2先?；蛲瑫r停） FUKM2FR2ABCFU

5、M13ABCKM1FR1M23主電路控制電路FR2FR1KM1KM2SB3SB4KM2KM1SB1SB2KM1172.控制電路實現(xiàn)順序控制(2)：兩電機保證起動的先后順序，有延時要求。（M1起后M2延時自動起；同時停）SB2 KM1 KT KM2 延時 KM2 M1起動KT M2起動主電路同前控制電路KTKM2FRKM1SB1SB2KM1KM2KTKM218順序起動同時停止控制或M2單獨停止特點:電氣原理圖：FU1KM1M13FR1QL1L3L2KM2M23FR2主電路控制電路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1實現(xiàn)順序起動19 順序控制過程演示20順序起動逆序

6、停止控制FU1KM1M3FR1QL1L3L2KM2M3FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2電氣原理圖：特點:主電路控制電路實現(xiàn)順序起動實現(xiàn)逆序停止21兩臺電動機順序起動、順序停止電路 22兩臺電動機順序起動、順序停止電路接線示意圖 23四、起動控制電路 （一）直接起動控制線路適用場合：對容量較小，并且工作要求簡單的電動機，如：小型臺鉆、砂輪機、冷卻泵的電動機，可用手動開關在動力電路中接通電源直接起動。1.籠型異步電動機手動開關直接起動控制線路24 一般中小型機床的主電動機采用接觸器直接起動2.接觸器直接起動控制線路25（二）籠型異步電動機降壓起動控制

7、線路原因：容量大于10kW的籠型異步電動機直接起動時，起動沖擊電流為額定值的47倍，故一般均需采用相應措施降低電壓，即減小與電壓成正比的電樞電流，從而在電路中不至于產生過大的電壓降。方法：常用的降壓起動方式有定子電路串電阻降壓起動、星形三角形(Y-)降壓起動和自耦變壓器降壓起動。降壓原理：丫一形的降壓起動方法是，起動時將電動機定子繞組結成丫形，這時加在電動機每相繞組上的電壓為電源電壓額定值的1/3，而其起動轉矩為形連接直接起動轉矩的1/3。起動電流降為形連接直接起動電流的1/3，作用:減小了起動電流對電網的影響。優(yōu)點：在于星形起動電流只是原來三角形接法的1/3，起動電流特性好、減小了起動電流對

8、電網的影響，結構簡單，價格低，。缺點：是起動轉矩也相應下降為原來三角形接法的1/3，轉矩特性差，因而本線路適用于電網電壓380V，額定電壓660V/380V，Y接法的電動機輕載起動的場合。 26圖3-7星形三角形降壓起動控制電路27三相異步電動機接線盒內部接線圖 28三相異步電動機星型接法（注：粗線為短接片） 29三相異步電動機三角形接法（注：粗線為短接片） 30星形三角形降壓起動控制過程演示31鼠籠式異步電動機Y起動電路 32鼠籠式異步電動機Y起動電路接線示意圖33(三)定子串電阻降壓起動控制電路演示(1)34(三)定子串電阻降壓起動控制電路演示(2)同學們找一找：該演示有個動作沒表現(xiàn)出來？

9、35原因：三相異步電動機從切除電源到完全停止運轉。由于慣性的關系，總要經過一段時間，這往往不能適應某些生產機械工藝的要求。如萬能銑床、臥式鏜床、電梯等，為提高生產效率及準確停位，要求電動機能迅速停車，對電動機進行制動控制。五、制動控制電路方法：制動方法一般有兩大類 1.機械制動 2.電氣制動 反接制動 能耗制動36工作原理：改變異步電動機定子繞組中的三相電源相序，使定子繞組產生方向相反的旋轉磁場，從而產生制動轉矩，實現(xiàn)制動。（一）反接制動控制線路工作過程：當想要停車時，首先將三相電源切換，然后當電動機轉速接近零時，再將三相電源切除。注意：電動機正在正方向運行時，如果把電源反接，電動機轉速將由正

10、轉急速下降到零。如果反接電源不及時切除，則電動機又要從零速反向起動運行。如圖3-10(a)、圖3-10(b)所示為反接制動的控制線路。37（a）（b）圖3-10 反接制動控制線路 圖3-10(a)圖有這樣一個問題：在停車期間，如果為了調整工件，需要用手轉動機床主軸時，速度繼電器的轉子也將隨著轉動，其常開觸點閉合，KM2通電動作，電動機接通電源發(fā)生制動作用，不利于調整工作。圖3-10(b)圖的反接制動線路解決了這個問題：控制線路中停止按鈕使用了復合按鈕SB1，并在其常開觸點上并聯(lián)了KM2的常開觸點，使KM2能自鎖。這樣在用手轉動電動機時，雖然KS的常開觸點閉合，但只要不按復合按鈕SB1，KM2就

11、不會通電，電動機也就不會反接于電源，只有按下SB1，KM2才能通電，制動電路才能接通。注意：因電動機反接制動電流很大，故在主回路中串入電阻R，可防止制動時電動機繞組過熱。38反接制動控制線路控制過程演示39能耗制動時，制動平穩(wěn)。這種制動方法是將轉子慣性轉動的機械能轉換成電能，又消耗在轉子的制動上，所以稱為能耗制動。（二）能耗制動控制線路能耗制動的制動轉矩大小與通入直流電流的大小與電動機的轉速n有關，同樣轉速，電流大，制動作用強。一般接入的直流電流為電動機空載電流的35倍，過大會燒壞電動機的定子繞組。電路采用在直流電源回路中串接可調電阻的方法，調節(jié)制動電流的大小。工作原理： 在三相電動機停車切斷

12、三相交流電源的同時，將一直流電源引入定子繞組，產生靜止磁場。電動機轉子由于慣性仍沿原方向轉動，則轉子在靜止磁場中切割磁力線，產生一個與慣性轉動方向相反的電磁轉矩，實現(xiàn)對轉子的制動。設計方案：1. 單向運行能耗制動控制線路 基本能耗制動控制線路 按時間原則控制線路； 按速度原則控制線路。 2. 可逆運行能耗制動控制線路 3. 單管能耗制動控制線路401. 單向運行能耗制動控制線路(1) 基本能耗制動控制線路411. 單向運行能耗制動控制線路(2) 按時間原則控制線路421. 單向運行能耗制動控制線路(3) 按速度原則控制線路43單向能耗制動線路控制過程演示44能耗制動與反接制動比較反接制動時，制

13、動電流很大，因此制動力矩大，制動效果顯著，但在制動時有沖擊，制動不平穩(wěn)且能量消耗大。能耗制動與反接制動相比，制動平穩(wěn)，準確，能量消耗少，但制動力矩較弱，特別在低速時制動效果差，并且還需提供直流電源。在實際使用時，應根據(jù)設備的工作要求選用合適的制動方法。45六、行程控制實現(xiàn)工作臺自動往復運動控制線路 分析：（一）工作：1.合刀開關QS；2.按下啟動按鈕SB1；接觸器線圈KM1上電，進給，到SQ1切換狀態(tài)，KM2得電，KM1失電復位；返回，到SQ2切換，循環(huán)往復。（二）保護：1.短路保護FU；2.過載保護FR；3.自鎖、互鎖保護；4.PE接地保護；5.欠壓保護（接觸器）。 46自動往復運動控制線路

14、（限位）47行程控制實現(xiàn)工作臺自動往返運動控制線路48行程、時間控制實現(xiàn)：動力頭滑臺鉆孔加工電器自動控制線路49機械運動的示意圖 50電動機可逆運行自動往返控制電路 51電動機自動往返控制接線示意圖 52行程、時間控制實現(xiàn)：動力頭滑臺鉆孔加工電器自動控制線路 快進快退無進給切 削53補充：課后研究電流控制 橫梁自動夾緊的線路在龍門刨床上裝有橫梁機構，刀架裝在橫梁上，隨加工件大小不同橫梁需要沿立柱上下移動，在加工過程中，橫粱又需要保證夾緊在立柱上不允許松動。橫梁的夾緊與放松由夾緊電動機完成。橫梁的狀態(tài)：橫梁在靜止時，是被機械杠桿機構夾緊在龍門刨床的立柱上的，要求橫梁運動時必須首先放松橫梁。而在橫

15、梁運動結束后，自動夾緊在立柱上。反映橫梁放松的參量：采用行程開關SQ來檢測和控制。反映橫梁夾緊程度的參量：用夾緊電動機的電流來反映夾緊力的大小，因為產生夾緊力后，夾緊力要增大，電流也增大，電流參量反映橫梁夾緊程度，使用電流繼電器來檢測夾緊電動機的電流值，當電流到達預定值時，標志夾緊到位，電流繼電器的觸點動作，切換電路，夾緊停止，達到控制目的。 54橫粱夾緊裝置示意圖 1是橫粱，2是立柱，3是壓塊，4是撞塊 55橫粱自動夾緊控制線路 56橫粱自動夾緊控制工作分析（參考）按橫梁運動按鈕SBl后，中間繼電器K通電，其常閉觸點打開，常開觸點閉合，KM2吸合，電動機反轉，帶動機械杠桿機構使橫梁放松；放松

16、一定程度后行程開關SQ按壓合，其常閉觸點打開，KM2釋放，橫梁放松完畢。SQ常開觸點閉合，為橫粱夾緊作準備。當不用橫梁運動時，可松開按鈕SBl，中間繼電器K釋放，其常閉觸點閉合，接觸器KM1動作，電動機正轉，開始夾緊。此時行程開關SQ釋放，但KM1通過中間繼電器K及自鎖觸點仍然通電，繼續(xù)夾緊。隨著夾緊電動機電流越來越大，大到一定值時，電流繼電器KA動作，其常閉觸點打開，KM1失電，夾緊停止。 57作業(yè)：分析下列a、b、c控制工作過程特點？圖2-7 兩臺電動機順序起動控制線路58作業(yè)答案（參考） 圖2-7a 所示控制線路的特點是：KM2的線圈接在KM1自鎖觸頭后面，這就保證了M1起動后，M2才能起動的順序控制要求。 圖2-7b 所示控制電路的特點是：在KM2的線圈回路中串接了KM1的常開觸頭。顯然，KM1不吸合，即使按下SB2，KM2也不能吸合，這就保證了只有M1電機起動后，M2電機才能起動。停止按鈕SB3控制兩