机电设备控制技术一课件.ppt

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1、模块一 基本电气控制电路,1,2,【能力目标】,1能根据控制要求，选配合适型号的低压电器。2能根据控制要求，熟练画出典型控制电路原理图，并进行装配。3掌握常用控制电路的调试及维修方法。4能熟练运用所学知识读懂电气图纸。,1熟悉常用低压电器的结构、工作原理、型号规格、符号、使用方法 及其在控制电路中的作用。2掌握电气控制电路国家统一的绘图原则和标准。3掌握电动机基本控制电路的工作原理及安装接线方法。,【知识目标】,3,任务一 电动机点动与自锁控制电路的分析与安装,一、任务导入,如何实现自动控制呢？,电动机手动控制电路,4,低压电器的分类,手控电器:如刀开关、按钮自控电器:如接触器、继电器,低压控

2、制电器：如刀开关低压保护电器：如熔断器,按用途分,低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等,按种类分,按工作方式分,二、相关知识,低压电器：交流 50Hz，额定电压1200V以下, 直流额定电压1500V以下,5,（一）刀开关,刀开关是一种手动电器，在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路，或用于隔离电源，故又称 “ 隔离开关 ” 。,6,7,隔离开关HRT0系列-2（熔断式刀开关）,8,刀开关的型号及符号,一定要记牢呀！,9,怎么选择刀开关呢？,刀开关种类很多，有两极（额定电压250V）和三极（额定电压380V）的刀开关，额定电流由10100A不等。,（1）用于照明电路时可选用额定电压

3、220V或250V，额定电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关。（2）用于电动机的直接起动，可选用额定电压为380V或500V，额定电流等于或大于电动机额定电流3倍的三极开关。,10,螺旋式熔断器,圆筒形帽熔断器,螺栓连接熔断器,作用：熔断器简称保险丝，短路保护，串接于被保护电路中。,11,RT0系列有填料封闭管式熔断器适用于交流50Hz，额定电压交流380V，额定电流至1000A的配电线路中，作短路保护。,12,熔断器中的熔丝和熔片是用易熔合金制成的，当流过熔体的电流大于它的整定值时，熔体立刻熔断，切断电源，起到保护作用。,13,RW3、RW7、RW10 、RW11户外跌落式熔断器用于交流

4、50Hz额定电压为10kV的电力系统中，作输电线路和电力变压器的短路和过负荷保护。,14,熔断器的型号及符号,熔断器按结构形式可分为瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式、有填料封闭管式等类别。,一定要记牢呀！,15,注意区别以下概念,16,怎么选择熔断器呢？,（1）电阻性负载或照明电路。一般按负载额定电流的11.1倍选用熔断体的额定电流，进而选定熔断器的额定电流。（2）电动机控制电路。对于单台电动机，一般选择熔断体的额定电流为电动机额定电流的1.52.5倍；对于多台电动机，熔断体的额定电流应大于或等于其中最大容量电动机的额定电流的1.52.5倍，再加上其余电动机的额定电流之和。（3）为防止发生越级熔

5、断，上、下级（供电干线、支线）熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔断体额定电流比下一级（供电支线）大12个级差。,17,（三）按钮,作用：短时接通或断开小电流 电路的电器,按钮的动画 按钮的结构,组成：控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳构成。,18,19,控制按钮产品外形图,20,按钮的型号及符号,一定要记牢呀！,21,自动控制电器大多是电磁式低压电器,电磁式低压电器通常有操作手柄,触点,灭弧系统,低压电器的基本知识,22,将电磁能转换成机械能，通过电磁力吸引衔铁带动触点动作，实现对电路的控制。接触器适用于远距离频繁通断交、直流电路。,电磁部分为感受部分，

6、触点为执行部分,铁心,线圈,返回弹簧,衔铁,主触点,辅助触点,结构,触点系统,电磁机构,灭弧装置,23,结构示意图,动画,24,CJ20接触器，控制交流电动机,CJ16（19）接触器，控制功率补偿的电容器的切除,CJ20接触器，控制交流电动机,25,CJ12接触器，控制起重设备,CJX2-N接触器，控制电动机正反转,CJT1接触器，控制大容量电动机,26,额定电压,额定电流,吸引线圈额定电压,交流有36V、110V、220V、380V；直流有24V、48V、220V、440V。,接触器铭牌上的额定电流是指主触点的额定电流，有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、4

7、00A、600A。,接触器铭牌上的额定电压是指主触点的额定电压。交流有220V、380V、500V；直流有110V、220V、440V。,接触器的技术参数,寿命及操作频率,通断能力,通断能力可分为最大接通电流和最大分断电流。,接触器的电气寿命是按规定使用类别的正常操作条件下，不需修理或更换零件的负载操作次数。 额定操作频率（次/h）是指允许每小时接通的最多次数。,27,接触器的型号及符号,一定要记牢呀！,28,怎么选择接触器呢？,（1）接触器主触点的额定电压应大于或等于被控电路的额定电压。（2）接触器主触点的额定电流应大于或等于1.3倍的电动机的额定电流。（3）接触器线圈额定电压选择。（4）接

8、触器的触头数量、种类应满足控制线路要求。（5）操作频率的选择。,29,热继电器是利用电流的热效应来推动动作机构，使触头系统闭合或分断的保护电器。其主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护。,作用,主要由热元件、双金属片和触点组成,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的右边膨胀系数大，使其向左弯曲，导板推动常闭触头断开。,30,31,(a) 外形,(b) 结构,32,热继电器的型号及符号,一定要记牢呀！,33,怎么选择热继电器呢？,（1）热继电器的类型选择。轻载起动、长期工作的电动机，选择两相结构的热继电器；电压均衡和工作环境较差或较少有人照管的电动机

9、，或多台电动机的功率差别较大，可选择三相结构的热继电器；而三角形联结的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。（2）热继电器的额定电流应略大于电动机的额定电流。（3）热继电器的整定电流选择。热继电器的整定电流是指热继电器长期不动作的最大电流，超过此值即动作。一般将热继电器的整定电流调整到等于电动机的额定电流；对过载能力差的电动机，可将热继电器的整定电流调整到电动机额定电流的0.60.8倍；对起动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热继电器的整定电流应调整到电动机额定电流的1.11.15倍。,34,35,M3 ,动合主触点,动铁心,静铁心,M3 ,点动!连续运行怎么办?,三、任务实施,

10、（一）电动机点动控制电路分析,主电路,控制电路,36,（二）自锁控制电路分析,M3 ,动合主触点,动铁心,静铁心,自锁,怎样停止?,依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象自锁,37,（二）自锁控制电路分析,M3 ,动合主触点,动铁心,静铁心,M3 ,自锁解除,38,电动机点动与自锁控制电路,电源,点动,自锁,39,40,41,42,怎样既能点动又能互锁,还能用其他方法实现吗？,43,欠压和失压保护,由接触器本身的电磁机构还能实现欠压和失压保护。,由热继电器FR对电动机进行过载保护。,由熔断器FU1、FU2分别对主电路和控制电路进行短路保护。,电路保护环节,欠压和失压保护,欠压和失压保护

11、,欠压和失压保护,欠压和失压保护,44,配电盘或电控柜安装的步骤,根据原理图，选择元件型号、数量，完成明细表。,根据元件实际尺寸,设计电器元件位置图,绘制接线图并标注线号,自锁电控柜通电调试,按照布线要求，安装自锁电控柜,45,电动机自锁电路的安装与调试,（1）在控制板上按照自锁电路所示的电器位置图安装电器元件,46,电动机自锁电路的安装与调试,（2）按自锁电路的接线图进行板前明线布线和套编码套管。,47,电动机自锁电路的安装与调试,（3）电动机接线,星形(Y)联结,三角形()联结,电动机定子接线盒,48,（4）通电试运行,49,电气设备的安装,50,电气设备的安装,51,（5）电气故障检修方

12、法,电压测量法,若某两点间无电压，说明这两点之间有断路,52,电阻测量法,若某两点间阻值无穷大，说明这两点之间有断路,53,一、任务导入,任务二 电动机正反转控制电路的分析与安装,倒顺开关实现的正反转,缺点：不能频繁地进行正反转切换,改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向,54,基本文字符号分为单字母符号和双字母符号。例如，“R”代表电阻器；“C”代表电容器。,符号要素符号要素是一种具有确定的意义的简单图形，必须同其它图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。,一般符号表示同一类产品和此类产品特性的一种简单的符号，它们是各类元器件的基本符号。,限定符号限定符号是用于提供附加信息的一种

13、加在其它符号上的符号。,辅助文字符号辅助文字符号用于表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征，通常也是由英文单词的前一两个字母构成。,55,电气图包括电气原理图、电器位置图和电气接线图,二、相关知识,56,57,三、任务实施,注意： 该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB2和SB3不能同时按下，否则会造成短路！,58,正转运行时反转启动，会发生什么情况？,注意： 该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB2和SB3不能同时按下，否则会造成短路！,怎样保证错误操作系统不动作？,59,互锁：一个接触器通电时，其辅助动断触点会断开，使另一个接触器的线圈支路不能通电

14、,互锁触点,60,互锁的实现方法：将自己的常闭触点串联在对方的接触器线圈电路中，通电时，其常闭触点断开，使对方接触器的线圈支路不能通电,61,62,电气互锁：由两个接触器的常闭触点实现。,机械互锁：由正反转启动按钮SB2和SB3的常闭触点实现。,双重互锁,63,电气互锁：由两个接触器的常闭触点实现。,机械互锁：由正反转启动按钮SB2和SB3的常闭触点实现。,64,三种正、反转控制线路的比较,65,单相电动机的正反转电路：,66,任务三 电动机顺序起动控制电路的分析与安装,一、任务导入,铣床的进给电机必须在主轴电机启动的条件下才能启动。,怎样实现顺序控制呢？,67,二、相关知识,（一）低压断路器

15、,过电流脱扣器12、热脱扣器10、欠压脱扣器8,68,低压断路器的结构和动作,69,70,按极数分：,按灭弧介质分：空气式、真空式,按操作方式分：,手动操作,电动操作,弹簧储能机械操作,按结构形式分：万能式、塑壳式,71,低压断路器的型号及符号,一定要记牢呀！,低压断路器的型号及符号,72,额定短路分断能力,额定短路分断能力是指低压断路器在额定频率和功率因数等规定条件下，能够分断的最大短路电流值。, 低压断路器壳架等级额定电流用尺寸和结构相同的框架或塑料外壳中能装入的最大脱扣器额定电流表示。 低压断路器额定电流。低压断路器额定电流是指在规定条件下低压断路器可长期通过的电流，又称为脱扣器额定电流

16、。对带可调式脱扣器的低压断路器而言，是可长期通过的最大电流。,低压断路器的额定电压是指与通断能力及使用类别相关的电压值。,主要技术参数,73,怎么选择低压断路器呢？,（1）低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于被保护线路的正常工作电压和负载电流。（2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。（3）过电流脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。用于控制电动机的低压断路器，其瞬时脱扣整定电流： IZ=Kist式中：K安全系数，可取1.51.7；Ist电动机的起动电流。（4）欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。（5）低压断路器的极限分断能力应大于线路的最大

17、短路电流的有效值。,74,多地控制,特点是：所有的起动按钮（动合触点）要并联接在一起，停止按钮（动断触点）要串联接在一起,75,三、任务实施,（一）主电路的顺序起动控制电路分析,用KM1的主触点实现顺序控制,76,（二）控制电路的顺序起动控制电路分析与安装,77,（二）控制电路的顺序起动控制电路分析与安装,78,顺序起动逆序停止控制,79,80,81,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,一、任务导入,任务四 电动机自动往返控制电路的分析与安装,怎样实现往返运动？,82,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,二

18、、相关知识,行程开关又称位置开关或限位开关，其作用是将机械位移转换成电信号，使电动机运行状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、变速或循环、进行终端限位保护。,83,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,行程开关外形,84,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,光电开关外形,85,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,接近开关外形和电气符号,86,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,行程开关的型号及符号,一定要记牢呀！,87

19、,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,三、任务实施,88,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,哪里有逻辑，那里就有自动化控制,三、任务实施,89,电气控制与PLC应用,任务五 电动机降压起动控制电路的分析与安装,一、任务导入,电动机直接启动有什么危害？,过大的起动电流会造成电网电压显著下降，影响同一电网工作的其他设备正常运行；另一方面电动机频繁起动会严重发热，加速线圈老化，缩短电动机的寿命。,怎样才能消除这些危害？,降压启动,降压启动的方法有哪些？,定子绕组串电阻降压起动自耦变压器降压起动Y-降压起动。,90,电气控制与PLC应用,漯河职

20、业技术学院 郭艳萍,二、相关知识,继电器的定义： 继电器是根据一定的信号（如电流、电压、时间和速度等物理量）的变化来接通或分断小电流电路和电器的自动控制电器。,继电器,接触器,电动机,作用：控制、放大、联锁、保护和调节,区别,用于主电路、电流大，有灭弧装置，一 般只能在电压作用下动作。,用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。,91,电气控制与PLC应用,按输入信号分：,按工作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、热继电器,按用途分：,保护电器,按输出形式分：有触点、无触点,继电器的分类：,特点：额定电流不大于5A,92,电气控制与PLC应用,继电器的型号含义,93

21、,结构和符号,线圈焊片,线圈,铁心,轭铁,衔铁,支杆,触点,触点焊片,是用较小的电流控制较大电流的自动开关,电气控制与PLC应用,94,工作原理,动断(常闭)触点,动合(常开)触点,电气控制与PLC应用,95,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,时间继电器,继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。,分类：空气式、电动式、晶体管式及可编程式等几大类。,延时方式：通电延时和断电延时两种。,96,电气控制与PLC应用,空气阻尼式时间继电器,断电延时型时间继电器的原理与结构均与通电延时型时间继电器相同， 只是电磁机构翻转 180 安装。,97,电气控制与PL

22、C应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,通电延时型： 线圈通电， 延时一定时间后延时触点才闭合或断开； 线圈断电， 触点瞬时复位。,98,电气控制与PLC应用,通电延时型： 线圈通电， 延时一定时间后延时触点才闭合或断开； 线圈断电， 触点瞬时复位。,99,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,断电延时型： 线圈通电， 延时触点瞬时闭合或断开； 线圈断电， 延时一定时间后延时触点才复位。,100,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,通电延时型： 线圈通电， 延时一定时间后延时触点才闭合或断开； 线圈断电， 触点瞬时复位。,101,电气控制与PLC应用,102,电气控制与PLC应

23、用,时间继电器的型号,一定要记牢呀！,103,电气控制与PLC应用,一定要记牢呀！,时间继电器的符号,断电延时是指线圈断电，经过一段时间延时后，其触点才动作。通电延时是指线圈通电，经过一段时间延时后，其触点才动作。,104,电气控制与PLC应用,JS11J系列数显式时间继电器的接线图,105,电气控制与PLC应用,漯河职业技术学院 郭艳萍,电流继电器,特点：线圈串联接入主电路，用来感测主电路的电流；触点接于控制电路，为执行元件。导线粗、匝数少、阻抗小。作用：主要用于电动机、发电机或其他负载的过载及短路保护，直流电动机磁场控制或失磁保护等。 分类：过电流继电器（当电路过流或发生短路时立即切 断电

24、路。） 欠电流继电器：当电路电流过低时立即切断电路。,106,电气控制与PLC应用,电流继电器外形,107,工作过程：,欠电流继电器,过电流继电器,释放电流:(10%20%）IN,吸合电流:(110% 400%) IN,电气控制与PLC应用,108,电气控制与PLC应用,电压继电器,特点：线圈并联接入主电路，用来感测主电路的电压；触点接于控制电路，为执行元件。导线细、匝数多、阻抗大。作用：用于电路的过电压或欠电压保护 。 分类：过电压继电器（当电路过压时立即切断电路。） 欠电压继电器（当电路欠压时立即切断电路。）,109,电气控制与PLC应用,电压继电器的外形,110,工作过程：,欠电压继电器

25、,过电压继电器,释放电压:(40%70%）UN,吸合电压:(110% 115%) UN,电气控制与PLC应用,111,电气控制与PLC应用,中间继电器,实质上是一种电压继电器，其特点是触点数目较多，且没有主辅触点之分，电流容量可增大，起到中间放大（触点数目和电流容量）的作用。,中间继电器,当其他继电器的触头对数或触点容量不够时， 可借助中间继电器来扩充它们， 起到中间转换的作用。,112,电气控制与PLC应用,中间继电器的外形,113,电气控制与PLC应用,114,电气控制与PLC应用,三、任务实施,（一）定子串电阻降压起动控制电路分析,115,电气控制与PLC应用,（二）自耦变压器降压起动控

26、制电路分析,正常运行接触器,变压器电源接触器,变压器星点接触器,起动按钮,停止按钮,中间继电器,116,电气控制与PLC应用,（三）Y-降压起动控制电路分析,Y- 降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。 Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。,117,电气控制与PLC应用,118,电气控制与PLC应用,任务六 电动机制动控制电路的分析,一、任务导入,什么是制动？,制动方法有哪些？,119,电气控制与PLC应用,二、相关知识,速度继电器是利用转轴的转速来切换电路的自动电器，它主要用作鼠笼式异步电

27、动机的反接制动控制中，故也称为反接制动继电器。 速度继电器主要由定子、转子和触点三部分组成。 如右图所示为速度继电器的结构原理示意图及工作过程演示。,120,电气控制与PLC应用,参数：动作转速：120r/min 复位转速：100r/min,121,电气控制与PLC应用,三、任务实施,（一）能耗制动控制电路分析,能耗制动是在切除三相交流电源之后，定子绕组通人直流电流，在定子、转子之间的气隙中产生静止磁场，惯性转动的转子导体切割该磁场，形成感应电流，产生与惯性转动方向相反的电磁力矩而使电动机迅速停转，并在制动结束后将直流电源切除。,手动单方向的能耗制动电路,122,电气控制与PLC应用,电动机可逆运行的自动能耗制动电路,正转接触器,反转接触器,整流变压器,桥式整流电路,123,电气控制与PLC应用,（二）反接制动控制电路分析,反接制动依靠改变电动机定子绕组中三相电源的相序，使电动机旋转磁场反转，从而产生一个与转子惯性转动方向相反的电磁转矩，使电动机转速迅速下降，电动机制动到接近零转速时，再将反接电源切除。通常采用速度继电器检测速度的过零点。 右图所示为单向运行的反接制动控制电路的演示.,124,电气控制与PLC应用,利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为机械制动。机械制动分为通电制动型和断电制动型两种。,125,电气控制与PLC应用,126,