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1、现代电气控制技术现代电气控制技术1（继电器控制部分）2本本课程的要求与任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。31.1 1.1 概述概述低压电器高压电器控制电器AC1200V或DC1500V以下第一章 常用低压电器4低压电器手动电器自动电器刀开关组合开关按钮接触器继电器 行程开关由操作人员手动操纵按照指令、信号、或某个物理量的变化而自动动作1.1 1.1 概述概述5 1.
2、1 1.1 概述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）吸引线圈、铁心、衔铁触点（触头）6电路符号FU 熔体 额定电流IFN 的选择：3.多台电动机2.单台电动机（稍大）1.照明电路作用：用于短路保护熔断器组成：熔体和熔座1.2 熔断器熔断器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电路符号Q1.3 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。结构：过流脱扣器欠压脱扣器工作原理：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
3、路器（自动开关）91.5 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。10111.5 接触器接触器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线圈铁芯衔铁主触点弹簧辅助触点M3电动机动作原理：电磁铁原理13接触器工作接触器工作原理原理：电磁磁铁原理原理线圈通圈通电：触点：触点动作作 （常开（常开闭合，常合，常闭断开）；断开）；线圈断圈断电：触点复位：触点复位 （常开断开，常（常开断开，常闭闭合）。合）。14接触器线圈接触器主触点用于主电路(流
4、过的电流大，需加灭弧装置）常开常闭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：151.5 接触器接触器交流接触器技交流接触器技术指指标：主触点额定电流主触点额定电流IC应应大于大于等于所控制线路的总电流等于所控制线路的总电流线圈圈额定工作电压额定工作电压应应等于等于控制回路的电源电压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）。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
5、或用于控制电路中。1.6 继电器继电器17中中间继电器和接触器的异同器和接触器的异同: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替接触器起动电动机。181.6.1 电磁继电器电磁继电器电磁电磁继电器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KVKI图形符号191.6.2 时间继电器器作用：时间
6、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；201.6.2 时间继电器器21空气式时间继电器的工作原理常开触头延时闭合 常闭触头延时打开 线圈衔铁常闭触头常开触头线圈通电 衔铁吸合（向下）连杆动作 触头动作动作过程221.6.2 时间继电器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。231.6.2 时间继电器器图形符号：通电延时：断电延时：241.6.3 热继电器热继电器a）外形 b）结构图电流整定装置
7、 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FRFR串联在主电路中串联在控制电路中26发热元件I常闭触点双金属片工作原理（双金属片）：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，接在控制回路的常闭触头就断开。扣板1.6.3 热继电器功能：过载保护271.6.3 热继电器热继电器主要技术参数：热元件的额定电流IRIR=（0.951.05）Ied符号：FR281.6.4 速度继电器速度继电器a）外形 b）结构图291.
8、6.4 速度继电器速度继电器301.6.4 速度继电器速度继电器1.结构原理：感应电动机原理3.符号：nn 2.动作原理：速度继电器转轴转速n130r/min，触点动作；n 100r/min，触点复位。311.7.1 按钮常开(动合)按钮电路符号SB复合按钮：常开按钮和 常闭按钮做在一起。电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SB作用：用于人发出指令，接通或断开控制电路能自动复位32电路的限位保护、行程控制、自动切换等。符号常开（动合）触头SQ常闭（动断）触头SQ1.7.2 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332.1 2.1 接近开关接近开关（无触点行程开关）无触点
9、行程开关）功能：当某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号用途：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常用低常用低压电器文字符号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 KT35第第3 3章章 基本电气控制线路基本电气控制线路3.1 电气控制气控制线路的路的绘制制电气图电气原理图电气接线图只表示电路的工作原理的，而不说明具体的接线。能表示电路的具体接线的。36电气原理气原理图的画法的画法规则1.所有元件都应采用国标所规定的图形
10、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。4.所有触点都按平常状态画出。5.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电气接气接线图的画法的画法规则1.元件同元件同样采用采用图形符号，但各元件的相形符号，但各元件的相对位置位置应与与实际位置相一致，位置相一致，同一同一电器的不同部分在器的不同部分在电路中路中应画在一起。画在一起。2.所有文字符号、所有文字符号、标号、接号、接线编号号应与原理与原理图相相一致。一致。3.绘连接接线时，应标明明线号；多根号；多根导线走向一致走向一
11、致时，可合并画一粗，可合并画一粗实线。4.应标明有关接明有关接线安装的技安装的技术条件，条件，应注明注明导线的种的种类、长度等。度等。5.列出列出导线明明细表。表。383.2.1 鼠笼式电动机全压起动控制电路停车按钮起动按钮KM自锁按下按钮（SB2），线圈（KM）通电，电机起动；同时辅助触点（KM）闭合，形成自锁。即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。KMSB2M3AB CKMFUQSB1自锁的作用一、长动控制：391.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=(
12、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41KMSB1KMSB2FR热继电器触点M3ABCKMFUQFR热元件加一个或二个热元件是否也可以？423.零压（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。43AB CM3KMFUQ控制电路KMSB1KMSB2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
13、。主电路44KMSBFR方法1：采用点动按钮45M3ABCKMFUQSBCKMSB动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电 电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB）线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路方法1：采用点动按钮46方法2：加中间继电器SB3：点动SB2：连续运行SB3KASB1KASB2FRKMKA47KMSB1KMSB2QFR方法3：加手动开关Q48方法4：用复合按钮KMSB1KMSB2FRSB3SB3：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！KMSB1KMSB2FRSB50鼠鼠笼式异步式异步电动机降机降压起起动控制控制线路路
14、（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鼠鼠笼式异步式异步电动机降机降压起起动控制控制线路路（1）定子串）定子串电阻降阻降压起起动控制控制线路路 图（a）：手）：手动控制控制线路路 图（b）：自）：自动控制控制线路：通路：通过加加KT 实现自自动转换。52手动图3.4 定子串电阻降压起动控制线路M3ABCKM1FUQFRKM2KM1SB1SB2FRKM2KM1KM2SB3KM1SB1SB2FRKM2KM1KT自动KT鼠鼠笼式异步式异步电动机降机降压起起动控制控制线路路53(2)定子串自耦变压器降压起动控制线路KM1KM2M3A B CKM
15、1FUQSFRKM2TSB1SB2FRKM1KTKTKTKT54图3.6KMFUQSKR电机绕组AxByCzKMYKM（3）Y降压起动控制线路55ZBYXCAABCXYZY起动时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3.657Y 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SB2KM 通电KT 通电 KMY通电 KM断电 KMY 断电58图3.6Q59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3.8613.2.3 绕线式异步式异步电动机起机起动控制控制电路路（
16、1）按时间原则的绕线型异步电动机起动控制（2）按电流原则的绕线型异步电动机起动控制62（1）？图3.1063图3.11电流继电器释放电流：KA1 KA2 KA3KA1 KA2 KA3同时吸合，随着电机的起动电流下降，KA1 最先复位。（2）643.3 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ABCKMRM3FUQFRKMF65KM2KM2SB1SB2FRKM3KM3SB3操作过程：SB2正转SB3反转停车SB1该电路缺点：接触器可能同时工作KMRKM2KM3M3ABCFUQF
17、R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，SB2不起作用。从而避免两个接触器同时工作造成主回路短路。KM2SB1KMFSB2FRKM3KM3KM2KM3SB3互锁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”的正反转控制电器互锁机械互锁KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR68KMFKMRM3ABCFUQFR3.3.2 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。69行程控制(1)手动控制，一次循环正向行程开关SQASQB反向例：要求下
18、图中的行车运动到A，又回到B处时能够自动停车。KM1M3A B CFUQSFR70 手动控制电路KM1FRKM2SB1KM1SB2SQASB3SQBKM2KM2KM171KM2SB3KM1FRKM1SB1KM1SB2KM2KM2SQaSQb 至右端位置撞开SQA SB2KM1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电 机工作要求：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电机SQaSQb自动往复运动控制电路行程开关都采用复合式开
19、关。正向运行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。关键措施KM2SB3KM1FRKM1SB1KM1SB2KM2KM2SQaSQb74 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753.4 制制动控制控制线路路注意：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对称不对称77图3.2278图3.23？KA-F、KA-Z的作用：在制动过程中应去掉自锁。79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双重限流（起动和制动）正向起动 正
20、向运行 反向运行 反向起动 813.4.3 能耗制能耗制动控制控制线路路（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82833.5.1 变极极调速控制速控制线路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也有为安全起见的多地点控制线路，此时，起动按钮应串联。873.6.2 顺序起停控制序起停控制线路路主要是顺序起动和顺序停止的关键
21、触点的位置。88顺序启动 顺序启动 顺序停止 顺序启动 逆序停止 89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？91第章第章电气控制气控制线路路设计基基础.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电气设计的一般原则图4
22、.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：图图4.2 同类触点的合并同类触点的合并图图4.3 转换触点的应用转换触点的应用图图4.4 利用二极管等效利用二极管等效图图4.5 减少通电电路减少通电电路图图4.8 正确连接电器的触点正确连接电器的触点图图4.9 反身自停电路反身自停电路图图4.10 寄生电路寄生电路101为保保证线路工作的安全性路工作的安全性一般一般设置以下保置以下保护：（1）短路保）短路保护（2）过载保保护（3）失）失压保保护（4）过电流保流保护（5）弱磁保）弱磁保护（6）极限保）极限保护短短路路保保护护电电路路图4.11图图4.12 过电流保护过电流保护图图4.13 过载保护电路过载保护电路图图4.14 失压保护失压保护1064.3 电气控制气控制线路的路的经验设计法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。图图4.15 主回路主回路以铣床加工自动控制线路为例：图图4.16 控制回路草图控制回路草图需要互锁另外，该线路不能自动停车！图图4.17 完整的控制线路完整的控制线路 可合并110图4.18 修改后的控制线路