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1、现代电气控制技术,1,（继电器控制部分）,2,本课程的要求与任务,培养目标：培养学生继电器及PLC工程的应用能力。课程要求：1.熟悉常用电器的结构原理、用途，并能合理选择；2.熟练掌握继电器控制线路的基本环节，并能阅读和分析电气控制线路原理图；3.熟练掌握PLC的基本原理及编程方法，并能进行系统设计和编写应用程序。,3,1.1 概述,控制电器,AC1200V或DC1500V以下,第一章 常用低压电器,4,低压电器,接触器继电器 行程开关,1.1 概述,5,1.1 概述,自动电器的基本组成,电磁机构（感受部分）,触头系统（执行部分）,6,FU,熔体 额定电流IFN 的选择：,3.多台电动机,2.
2、单台电动机,（稍大）,1.照明电路,熔断器组成：熔体和熔座,1.2 熔断器,7,作用：将电路和电源明显的隔开,如用于直接启动电动机，考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值一般选择：3倍异步电机额定电流,1.3 隔离器 刀开关,8,作用：既是开关，又可实现短路、过载、欠压保护。,工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。,1.4 低压断路器（自动开关）,9,1.5 接触器,用来频繁地接通或断开电动机或其他设备的主电路,作用,构成；主要由电磁铁和触点两部分组成，,交流接触器技术指标：线圈额定工作电压、主触点额定电流等,触点又可分为主触点和辅助触点
3、。,10,11,1.5 接触器,a）外形 b）结构示意图,12,动作过程,线圈通电,衔铁被吸合,触点闭合,接通电源,动作原理：电磁铁原理,13,接触器工作原理：电磁铁原理,线圈通电：触点动作（常开闭合，常闭断开）；线圈断电：触点复位（常开断开，常闭闭合）。,14,接触器线圈,接触器主触点用于主电路(流过的电流大，需加灭弧装置）,接触器辅助触点用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）,KM,接触器有关符号,触点区别：,15,1.5 接触器,交流接触器技术指标：主触点额定电流IC应大于等于所控制线路的总电流线圈额定工作电压应等于控制回路的电源电压,16,继电器的工作原理与接触器一样（电磁铁原理
4、）。主要区别在于接触器的主触点可以通过大电流，而继电器的触点无主辅之分，只能通过小电流。,电磁继电器时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）速度继电器（用于速度控制）.,继电器类型：,作用：继电器用来传递信号或用于控制电路中。,1.6 继电器,17,中间继电器和接触器的异同:,相同点：工作原理相同，即线圈通电，触点动作不同点：1.结构不同，交流接触器有灭弧装置；2.使用场合不同，接触器用在大电流场合，中间继电器使用在小电流场合；3.触点数不同，交流接触器有比较固定的触点数，有三对主触点，两对常开辅助触点，两对常闭辅助触点；继电器的触点数根据需要可以选择。在小电流场合可以用中间继电器来代
5、替接触器起动电动机。,18,1.6.1 电磁继电器,电磁继电器,中间继电器,电压继电器,电流继电器,KA,技术指标有：线圈的额定电压、触点数等,KV,KI,图形符号,19,1.6.2 时间继电器,作用：时间继电器用于时间控制系统中。,按动作原理分：空气阻尼式、电子式、电动式、电磁式,符号：,按延时特性原理分：通电延时、断电延时,类型：,文字符号：KT；,20,1.6.2 时间继电器,21,空气式时间继电器的工作原理,22,1.6.2 时间继电器,时间继电器的工作原理：通电延时型：线圈通电，触点延时动作；线圈断电，触点瞬时复位。断电延时型：线圈通电，触点瞬时动作；线圈断电，触点延时复位。,23,
6、1.6.2 时间继电器,图形符号：,通电延时：,断电延时：,24,1.6.3 热继电器,a）外形 b）结构图电流整定装置 2主电路接线柱 3复位按钮 4常闭触头 5动作机构 6热元件 31常闭触头接线柱32公共动触头接线柱 33常开触头接线柱,25,热继电器的符号,发热元件,常闭触点,串联在主电路中,26,发热元件,I,常闭触点,1.6.3 热继电器,27,1.6.3 热继电器,28,1.6.4 速度继电器,a）外形 b）结构图,29,1.6.4 速度继电器,30,1.6.4 速度继电器,1.结构原理：感应电动机原理,3.符号：,2.动作原理：速度继电器转轴转速n130r/min，触点动作；n
7、 100r/min，触点复位。,31,1.7.1 按钮,复合按钮：常开按钮和 常闭按钮做在一起。,电路符号,作用：用于人发出指令，接通或断开控制电路,32,电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,符号,1.7.2 行程开关,与按钮类似，其动作要由机械撞击，能自动复位。,作用,结构,33,2.1 接近开关（无触点行程开关）,用途：除一般的行程控制和极限保护外，还可用于高速计数、测速、液面 控制、检测金属、测量零件尺寸等,类型：电感式、电容式、超声波式、光电式,34,常用低压电器文字符号,闸刀开关 QS 按钮 SB行程开关 ST熔断器 FU热继电器 FR接触器 KM中间继电器 KA时间继电器 KT
8、,35,第3章 基本电气控制线路,3.1 电气控制线路的绘制,电气图,电气原理图,电气接线图,36,电气原理图的画法规则,所有元件都应采用国标所规定的图形符号 和文字代号。2.主电路用粗实线，在左边，辅助电路用细实线，在右边。3.同一电器的不同部分可分散画在电路中，但用同一文字代号。所有触点都按平常状态画出。为方便读图，可采用划分图区的方法。6.应在图中表出电路参数和元件明细表。,37,电气接线图的画法规则,1.元件同样采用图形符号，但各元件的相对位置应与实际位置相一致，同一电器的不同部分在电路中应画在一起。2.所有文字符号、标号、接线编号应与原理图相一致。3.绘连接线时，应标明线号；多根导线
9、走向一致时，可合并画一粗实线。4.应标明有关接线安装的技术条件，应注明导线的种类、长度等。5.列出导线明细表。,38,3.2.1 鼠笼式电动机全压起动控制电路,一、长动控制：,39,1.短路保护,方法：加熔断器,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。,一旦发生短路事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。,异步电机的起动电流 Ist=(5-7)额定电流,保护措施,40,电动机工作时，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。,加热继电器，进行过载保护。,接法：将热元件串接在电动机绕组电路中。将其常闭触点串接在控制电路中。,2.过载保护,41,
10、KM,SB1,KM,SB2,FR,A,B,C,KM,FU,Q,FR,加一个或二个热元件是否也可以？,42,3.零压（失压）保护,零压保护就是当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机即自动从电源切除。,方法：采用自锁环节,电源电压85%时，接触器触点自动断开，可避免烧坏电机。,43,控制电路,KM,SB1,KM,SB2,在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而发生意外事故。,主电路,44,二、点动控制：,方法1：采用点动按钮,45,46,方法2：加中间继电器,SB3：点动SB2：连续运行,47,方法3：加手动开关Q,48,方法4：用复合按钮,该电路缺点：动作不够可靠，点动断开的瞬间有触点竞争
11、。,SB3：点动SB2：连续运行,49,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,思考,不能点动！,50,鼠笼式异步电动机降压起动控制线路,（1）定子串电阻降压起动,（2）定子串自耦变压器降压起动,（3）Y降压起动控制,（4）降压起动控制,51,鼠笼式异步电动机降压起动控制线路,（1）定子串电阻降压起动控制线路 图（a）：手动控制线路 图（b）：自动控制线路：通过加KT 实现自动转换。,52,鼠笼式异步电动机降压起动控制线路,53,(2)定子串自耦变压器降压起动控制线路,KM1,KM2,该电路缺点：1.使用KT触点多；2.KT在运行后没及时断开。,54,（3）Y降压起动控制线路,55,起动时
12、KM3、KM1工作，电动机接成Y形。,运行时KM2工作，电动机接成形。,56,图3.6,Y 起动控制电路（a）,57,Y 转换完成,使用了通电延时的时间继电器的两个触点：延时断开的常闭触点和延时闭合的常开触点,动作次序,Y起动,延时,（KM 通电）,KM 通电,按SB2,KM 通电,KT 通电,KMY通电,KM断电,KMY 断电,58,图3.6,Y 起动控制电路（b）,Q,59,电动机抽头的连接方法,原始状态,起动状态接线,运行状态接线,（4）降压起动控制,60,图3.8,降压 起动控制电路,61,3.2.3 绕线式异步电动机起动控制电路,（1）按时间原则的绕线型异步电动机起动控制（2）按电流
13、原则的绕线型异步电动机起动控制,62,（1）,按时间原则的绕线型异步电动机起动控制电路,？,？,？,图3.10,63,图3.11,按电流原则的绕线型异步电动机起动控制电路,电流继电器释放电流：KA1 KA2 KA3,KA1 KA2 KA3同时吸合，随着电机的起动电流下降，KA1 最先复位。,（2）,64,3.3 正反转控制线路,1.基本原理 将接到电源的任意两根联线对调，即可实现电动机的正反转，为此可用两个交流接触器来实现。,2.基本要求 必须保证两个交流接触器不能同时工作,65,该电路缺点：接触器可能同时工作,正反转手动控制线路,66,加互锁的正反转控制,正转时，SB3不起作用；反转时，SB
14、2不起作用。从而避免两个接触器同时工作造成主回路短路。,互锁作用,主电路同前,注意：正转过程中要求反转，必须先按停止按钮，然后才能按反转按钮。故为“正、停、反”。,67,“正-反-停”的正反转控制,68,3.3.2 行程控制,行程控制，就是当运动部件到达一定行程位置时采用行程开关来进行控制。,主电路与电动机的正反转电路相同,69,行程控制(1)手动控制，一次循环,例：要求下图中的行车运动到A，又回到B处时能够自动停车。,主电路,70,手动控制电路,71,至右端位置撞开SQA,SB2,KM1通电，电动机正向运行,KM2断电，电动机停车,动作过程,KM1断电，KM2通电，电动机反向运行；,至左端位
15、置撞开SQB,一次循环控制电路,72,行程控制(2)-自动往复运动,正程,逆程,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,到达A、B处后能多次自动循环。,73,自动往复运动控制电路,74,行程开关除用来控制电动 机正反转外，还可实现终端保护、自动循环、制动等各项要求,提示：,75,3.4 制动控制线路,注意：制动控制线路中停止按钮的用法。,3.4.2 反接制动控制线路线路特点：（1）三相异步电动机定子须串限流电阻；（2）轴上加速度继电器KN。,76,图3.21,三相异步电动机定子串限流电阻,对称,不对称,77,图3.22,电机单向反接制动控制线路,78,图3.23,可逆运行的
16、反接制动控制线路,？,KA-F、KA-Z的作用：在制动过程中应去掉自锁。,79,可逆反接制动控制线路,去掉自锁,制动继电器,中间继电器KA的作用：去掉自锁、为制动作准备。,80,定子串对称电阻反接制动控制线路,双重限流（起动和制动）,正向起动,正向运行,反向运行,反向起动,81,3.4.3 能耗制动控制线路,（1）按时间原则控制的能耗制动控制（2）按速度原则控制的能耗制动控制,82,按时间原则控制的单向能耗制动控制线路,83,3.5.1 变极调速控制线路,异步电动机的转速,常用的变极调速方法有：.改变定子绕组接法；.定子上设置两套相互独立的绕组,84,图3.30,双速电动机定子绕组接线示意图,
17、接法构成 极电机，低速,接法构成 极电机，高速,接法构成 极电机，低速,接法构成 极电机，高速,85,双速电动机调速控制线路,图3.31,？,KT瞬动触点作用：在要求高速运行时，保证先接通低速，然后再转为高速。,86,为操作方便的多地点控制线路,也有为安全起见的多地点控制线路，此时，起动按钮应串联。,87,3.6.2 顺序起停控制线路,主要是顺序起动和顺序停止的关键触点的位置。,88,顺序起停控制线路,顺序启动,顺序启动,顺序停止,顺序启动,逆序停止,89,中间继电器组成的步进控制线路,顺序启动，依次进入下一步,依次断开上一步,最后一步完成后，才能重新开始,？,90,多台电动机同时起停控制线路
18、,？,91,第章电气控制线路设计基础,.电气设计的主要内容,电气设计的一般内容 拟定电气设计任务书(技术条件)；确定电力传动方案和控制方案；选择传动电动机；设计电气原理图(包括主、辅助电路)；,92,选择电气元件，制定电气元件或装置易损件及备用件的明细表；设计操作台、电气柜、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件；绘制电气装配图和接线图；编写电气原理说明书和使用说明书，包括操作顺序说明、维修说明及调整方法。,.电气设计的一般原则,图4.1 电器连接图,总的原则：合理、安全、可靠（最简）,合理、可靠（最简）方面的14点主意事项：,图4.2 同类触点的合并,图4.3 转换触点的应用,图4.4 利用
19、二极管等效,图4.5 减少通电电路,图4.8 正确连接电器的触点,图4.9 反身自停电路,图4.10 寄生电路,101,为保证线路工作的安全性一般设置以下保护：,（1）短路保护（2）过载保护（3）失压保护（4）过电流保护（5）弱磁保护（6）极限保护,短路保护电路,图4.11,图4.12 过电流保护,图4.13 过载保护电路,图4.14 失压保护,106,4.3 电气控制线路的经验设计法,电气控制线路有两种设计方法：经验设计法；逻辑设计法。,经验设计法的基本步骤：主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动及多速电动机的调速。控制电路设计：主要考虑如何满足各种要求，包括加工过程自动或半自动的控制等。,图4.15 主回路,以铣床加工自动控制线路为例：,图4.16 控制回路草图,需要互锁,另外，该线路不能自动停车！,图4.17 完整的控制线路,可合并,110,图4.18 修改后的控制线路,
