第二篇-8電動機自動控制基礎

第8章電動機的自動控制基礎§8-1控制電器的結構原理和功能§8-2電動機的基本保護環(huán)節(jié)§8-3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)§8-4可編程序控制器及應用內(nèi)容簡介本章主要講述繼電-接觸器控制中常用的電器元件和基本控制線路，以及可編程序控制器的原理及應用。時間繼電器熱繼電器按鈕熔斷器限位開關接觸器組合按鈕中間繼電器§8-1控制電器的結構原理和功能繼電接觸器控制控制電器熔斷器……起動器……速度繼電器……配電電器開關接觸器繼電器時間繼電器電磁式繼電器熱繼電器計算機控制器：PLC、單片機、PLD原理圖電路符號8.1.1接觸器1）觸頭系統(tǒng)~~~線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源1）觸頭系統(tǒng)2）滅弧裝置（1）柵片滅?。ń涣鬟^零不自燃）串勵磁吹滅?。簻缁【€圈與靜觸頭串聯(lián)，電弧受磁場作用向上轉移到滅弧角，降壓冷卻。（2）磁吹滅弧裝置（直流）缺點：磁吹力與電流平方成正比，小電流滅弧困難優(yōu)點：電流反向，磁吹力不變3）電磁機構交流如前述，直流如下圖：IU特點:

一定一定磁動勢F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動勢）（R

為線圈的電阻）直流電磁鐵直流電磁鐵吸合后串聯(lián)經(jīng)濟電阻來減少電流，延長壽命電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變,則基本不變。iu小電流小電磁鐵吸合后(氣隙?。?/p>

大起動電流大電磁鐵吸合前(氣隙大）如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會導致過熱，把線圈燒壞。注意：交流電磁鐵吸力F與氣隙δ的關系曲線F=f(δ)，稱為吸力特性曲線電流I與氣隙δ的關系曲線I=f(δ)，稱為電流特性曲線4）接觸器的調整方法吸力>反力，吸合；吸力<反力，釋放。：使電磁機構可靠釋放的最大輸入量，稱釋放值：使電磁機構可靠吸合的最小輸入量，稱動作值：返回系數(shù)，越接近1，越靈敏。對接觸器則動作值和釋放值的調整：整定反力彈簧松緊、非磁性材料墊片的厚度（氣隙的大小）非磁性墊片厚度銜鐵閉合后氣隙XfXx不變Kf若增加釋放后氣隙，則Kf下降增加反力彈簧預壓力，動作值釋放值都增加，動作電流增加，Kf有所減小交直流電磁鐵不同：直流電磁鐵：屬于恒磁勢型電磁鐵

①.導線細，匝數(shù)多，線圈電阻大，保證電流不過大；

②.線圈做成細長形，緊緊靠著鐵心，增加散熱。

③鐵心可用整塊軟鋼制成（也用厚硅鋼片，減少啟動時的損耗）；穩(wěn)定工作時，無渦流、磁滯損耗；交流電磁鐵：屬于恒磁通型電磁鐵

①.導線粗，匝數(shù)少，線圈電阻小、電抗大；

②.勵磁電流（產(chǎn)生磁通的電流）在銜鐵吸合前后變化很大（銜鐵容易卡住的電磁鐵一般不采用交流電磁鐵）

③.

鐵心用硅鋼制成，減少鐵耗（或稱為鐵損）；有短路環(huán)

8.1.2主令電器1）按鈕開關安裝式、防護式、防水式、防腐式、鑰匙式等；觸頭不同分類2）萬能轉換開關組合開關結構圖有自復位式和定位式轉軸3）行程開關按鈕式轉臂式4）主令控制器又稱操作開關。它是在控制線路中按預定程序可以頻繁切換控制線路的一種手動主令電器。

結構圖主令控制器的圖示法8.1.3熔斷器作用：用于短路保護。熔體額定電流的選擇：頻繁起動的電機2.電動機主回路（稍大）1.平穩(wěn)負載（如電燈、電爐）電路符號FU幾臺電動機共電路=（1.5~2.5)×In(最大的電動機)+∑In(其余電動機)安秒特性tIF8.1.4繼電器結構、原理與電磁式接觸器相似，不同是繼電器無主、輔觸頭之分，動作靈敏。它也有交流和直流之分。1）電磁式繼電器（1）電壓繼電器：電壓線圈匝數(shù)多、線徑細，并聯(lián)于電路中。正常電壓時，銜鐵被吸合。當電壓低于某一整定值或為零時，銜鐵被釋放。（2）電流繼電器：電流線圈匝數(shù)少、線徑粗，串聯(lián)于電路中。當電流達到某一整定值時，銜鐵被吸合或釋放。（3）中間繼電器：將一個輸入信號變?yōu)橐粋€或多個輸出信號的繼電器。其作用是增加觸頭數(shù)量以擴大控制范圍；具有以弱控強的開關信號“放大”能力。在較復雜的電路中用作程序控制元件。時間繼電器定時類型：電子式阻容式數(shù)字式電磁式（空氣式）電動式機械式2）時間繼電器時間繼電器觸頭類型斷電式常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通電式瞬時動作延時動作常閉觸點常開觸點常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開濾波濾波數(shù)字式時間繼電器采用計數(shù)器式延時電路，由輸入的信號頻率決定延時時間。（1）半導體式時間繼電器調整電位器Rw1的阻值可調整延時時間初態(tài):VT1導通，VT2截止C4充電，電位A>B，VT2導通，VT1截止KAAB空氣阻尼式時間繼電器（2）空氣阻尼式時間繼電器通電延時常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開線圈銜鐵常閉觸頭常開觸頭線圈通電銜鐵吸合（向下）連桿動作觸頭動作動作過程鐵心出氣孔進氣孔橡皮膜傘形活塞3）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應而動作的電器。發(fā)熱元件雙金屬片復位按鈕它主要作用是對電動機實現(xiàn)過載保護。整定電流與電動機的額定電流基本上一致。扣板拉簧連板常閉觸頭熱繼電器的符號發(fā)熱元件KH常閉觸頭KH感應式按轉速大小傳遞信號的繼電器。按結構的不同分為感應式、離心式等。轉軸永久磁鐵圓環(huán)鼠籠繞組擺槌彈簧觸頭觸頭4）速度繼電器8.1.5電磁制動器松閘時制動時控制系統(tǒng)的組成：

電器由元件組成，電器用導線連接成電氣線路，從而組成繼電接觸器控制系統(tǒng)。常用控制電器：各種繼電器、接觸器、按鈕、開關及其它電器，電動機也是控制系統(tǒng)的一部分§8-2電動機的基本保護環(huán)節(jié)8.2.1短路電流保護熔斷器：瞬時大電流保護，有時限特性8.2.2過載保護熱繼電器：熱慣性元件，長期過載動作。用于異步電機注意：熔斷器和熱繼電器的配合過電流繼電器：提供短路過載保護，無延時。常用于限流起動的直流電動機和繞線式異步電動機。起貨機、錨機高速檔廣泛采用過電流保護，超過高速檔額定電流時，自動退回到中速檔。8.2.3零電壓保護和欠電壓保護按鈕作為主令電器的控制線路：接觸器兼作零壓和欠壓保護吸合電壓：0.8～0.85，釋放電壓：0.5～0.7主令控制器作為主令電器的控制線路：有專用零壓和欠壓保護——電壓繼電器8.2.4缺相保護熱繼電器：串接在三相主電路的任意兩相，任一相發(fā)生斷路，必將使另外兩相電流增加?！?-3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)8.3.1點動控制8.3.2連續(xù)控制8.3.3行程控制8.3.4多地點控制8.3.5互鎖控制8.3.6連鎖控制8.3.7雙位控制8.3.8時間控制8.3.9典型控制電路控制線路圖示法2.接線圖:又稱安裝圖。一.控制線路中電器和元件的圖形符號和文字符號二.電氣線路圖電氣線路圖可分為主電路和輔助（控制）電路?？衫L制成兩種不同的形式：電路圖和接線圖。1.電路圖:對分析電氣系統(tǒng)的工作原理是十分方便的。5.各元件一般按動作順序從上到下,從左到右依次排開。有直接電聯(lián)系的導線交叉連接點要用小圓圈或黑圓點表示。三.繪制電路圖的規(guī)定其主要規(guī)定歸納如下：1.電機、電器和其他帶電部分都應按國家標準規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制和標注。2.按主電路和控制電路兩部分畫出。3.電器都按沒通電或不受外力作用時的正常狀態(tài)畫出。4.同一電器的不同部件,按其在電路中的作用畫在不同的電路部位上,標以相同的文字符號。ABCM3~觸頭（KM）打開按鈕松開線圈（KM）斷電

電機停轉。觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB）

線圈（KM）通電電機轉動；起動按鈕8.3.1點動控制8.3.2連續(xù)控制(磁力起動器控制）KRM3~KMKMSB2SB1ABCKMFUQSKR自保的作用按下按鈕（SB），線圈（KM）通電，電機起動；同時，輔助觸頭（KM）閉合，即使按鈕松開，線圈保持通電狀態(tài)，電機連續(xù)運轉。UU8.3.3行程控制8.3.4多地點控制KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB2乙乙地甲地控制原則:起動按鈕并聯(lián),停止按鈕串聯(lián)。8.3.5互鎖控制KHKMFSB1KMFSBFKMRKMRKMRKMFSBR正反轉雙重互鎖控制KMFKMRM3~ABCFUQSKH雙保險機械互鎖（復合按鈕）電器互鎖（互鎖觸頭）8.3.6連鎖控制保證兩電機起動的先后順序組合式高低壓壓力繼電器波紋管彈簧擺動板微動開關微動開關8.3.7雙位控制通常：不論是壓力還是溫度開關，不論是延時還是不延時，如果不加特別說明，一般都是功能時動作。有些圖紙有說明：LowPressureOn/HighTemperatureOff8.3.8時間控制（得電延時、斷電延時）8.3.9典型控制電路1）電動機正反轉控制電路吊艇機控制電路機械制動手搖柄終點限位2）海淡水柜水位自動控制電路海(淡)水柜(壓力)自動控制線路3）空壓機自動控制電路冷卻水供氣殘氣釋放KTKT4）三相異步電動機Y－Δ起動控制線路自耦變壓器降壓起動控制轉子電路串電阻起動控制起動過程：按SB2KM1有電自保M起動為KM2通電做準備因為KI1比KM2動作快KI1有電KM2無電串入全部電阻M起動(a)能耗制動停車控制反接制動停車控制為防止轉速過零后反向起動,常采用速度繼電器控制.速度繼電器直流電動機的起動控制除了容量很小的直流電動機外，均需要采取適當?shù)姆椒▉硐拗破饎与娏?。最常用的方法是在電樞繞組串電阻來限制起動電流。在起動時，為了獲得較大的起動轉矩，要求起動電流在I1=（2~2.5)In到I2=（1.2~1.5)In之間變化。直流電動機按時間方式自動起動控制線路交流磁力起動器常見故障原因及排除方法1、按起動按鈕接觸器不動作 原因：斷路、卡死、故障：斷路、短路；電氣、機械。斷路故障：開關、觸點、接線端、熔斷器短路故障：線圈、繞組因短路、過載或者機械損傷造成的2、按下起動按鈕，電機動作，放開后停止 原因：自鎖觸頭閉合不好3、按起動按鈕，電動機嗡嗡響但不轉 原因：斷相4、按停止按鈕，接觸器不釋放、電機不停 原因：按鈕故障、觸頭熔焊、銜鐵卡死、 彈簧故障、5、接觸器嗡嗡叫，線圈過熱 原因：電壓低、線圈斷路、短路環(huán)斷§8-4可編程序控制器8.4.1可編程序控制器的工作原理8.4.2FX2n系列PLC簡介8.4.3FX2n可編程序控制器基本指令8.4.4PLC選型8.4.5梯形圖編程的一般要求和常識8.4.1可編程序控制器的工作原理系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用都與計算機類似。早期語言：梯形圖語言；后期語言：高級語言用途：工業(yè)控制（自動化），為繼電器控制替代品1）PLC的基本組成CPU、RAM（ROM）、I/O、電源、編程器一.邏輯階段

邏輯階段就是可以實現(xiàn)繼電系統(tǒng)中的一般邏輯性設計。即A常開；B常閉；C線圈。這就對應了PLC中的基本元素了，只不過是閱讀的方法不一樣罷了...

二．順控階段

順序控制在工業(yè)中的應用相當廣泛，例如一般性的自動機床它就是一個順序控制過程...三．匯編階段

該階段是本質上區(qū)別于繼電控制系統(tǒng)，是繼電控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的，也是提高PLC控制系統(tǒng)功能的根本，稱之為匯編階段，很相象于單片機的匯編語言編程，例如單片機中的傳送指令MOV，在PLC中的高級指令中也是一樣的功能。這一階段難度比較大...四．特殊階段

特殊階段就是對特殊功能的系統(tǒng)而言的，例如運動控制，PID溫度控制，網(wǎng)絡連接等。不同的PLC能實現(xiàn)的功能不一樣，有些功能PLC內(nèi)是集成的而有些是需要外加擴展的，那么就要根據(jù)不同的控制對象去選用了。掌握好該階段是可以大大提高PLC的程序，但是還需掌握PLC以外的其他自動化知識，如伺服，變頻器等等...五．網(wǎng)絡階段

隨著自動化技術的發(fā)展由PLC做下位機的應用也十分多見。該階段主要是學習不同的PLC通信協(xié)議和一些通訊指令，如PLC通過編程口控制變頻器如西門子的USS協(xié)議與變頻器進行信息的交換。還有工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等如西子的PROFIBUS;AS-i;

等等。CPU隨機型：通用微處理器、單片機芯片、位片式微處理器開關量輸出形式：繼電器輸出、可控硅輸出、晶體管輸出輸入：按鈕、開關輸出：電磁閥、接觸器、繼電器I/O開關量模擬量開關量輸入形式：無源觸點、晶體管集電極輸出經(jīng)光電隔離輸入：模擬量傳感器輸出：可調電位器、伺服電動機（A）繼電器輸出最大負載能力2A；最高負載電壓交直流250V（B）