电器与PLC_总

第二章电器控制线路的基本原则和基本环节§2_1电器控制线路的绘制用低压控制电器构成的控制线路称为电器控制线路，属于有触点控制。电器控制线路表示方法有三种：电气原理图安装接线图电器布置图一、电器控制线路常用的图形、文字符号GB4728－84《电气图用图形符号》GB6988－87《电气制图》GB7159—87《电气技术中的文字符号制订通则》表2－1常用电气图形、文字符号（新旧对照表）二、电气原理图图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。电机正反转控制的工作原理介绍。正转起动反转起动停车热继电器保护熔断器保护图2_1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图绘制电气原理图应遵循以下原则：1、分为主电路和控制电路主（粗）左、控（细）右图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。绘制电气原理图应遵循以下原则：2、电器元件符号符合国家规定的统一标准图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。绘制电气原理图应遵循以下原则：3、电器元件用展开图的画法。图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。绘制电气原理图应遵循以下原则：4、按钮、触头按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。绘制电气原理图应遵循以下原则：5、控制电路的分支线路，按动作先后顺序排列；两线交叉连接时的电气连接点用黑点标出。图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。标号：主电路标号由文字符号和数字组成图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。标号：控制电路标号由三位或三位以下的数字组成。图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。标号：交流控制电路：以主要压降元件（如电器元件线圈）为分界，标号左奇，右偶。图2－1笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。标号：直流控制电路：正极－奇数标号，负极－偶数标号。电气原理图坐标图示法•轴坐标标注•横坐标标注△轴坐标标注法：例·图2－2M7120平面磨床轴坐标图示法电气原理图•正序图示坐标是以线圈为据找触头•逆序图示坐标以触头为据找线圈。横坐标标注法图2－3电动机正反转横坐标图示法电气原理图线路各电器元件均按横向画法排列电器元件线圈旁标明其常开触头、常闭触头在电路中在支路的标号常开触头常闭触头三、电气安装接线图按电器元件的实际位置和实际接线画；根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排；为安装、（施工）配线、检修提供依据。图2－4笼型电动机正反转控制的安装接线图。绘制原则：①电器元件用规定符号绘制；同一电器元件各部件必须画在一起；电器元件的位置，应与实际安装位置一致。②不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须通过端子板连接。各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。③走向相同的多根导线可用单线表示。④画连接导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。§2_2三相异步电动机的起动一、三相笼型电动机直接起动供电变压器容量足够大小容量笼型电动机直接起动优点:电气设备少，线路简单。缺点:起动电流大，引起供电系统电压波动，（一）采用刀开关直接起动控制线路适用于：小容量起动不频繁的笼型电动机（二）采用接触器直接起动控制1、点动控制按下按钮，电动机转动，松开按钮，电动机停转，这种控制就叫点动控制，它能实现电动机短时转动，常用于机床的对刀调整和电动葫芦等。（二）采用接触器直接起动控制2、连续控制（长动控制）工作原理；依靠接触器自身辅助常开触头而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。起到自锁作用的辅助常开触头称自锁触头。（二）采用接触器直接起动控制不可逆电磁起动器可控制电动机单向直接起动、停止可逆电磁起动器由两个接触器组成，可牵制电动机的正、反转。电磁起动器保护环节：短路保护熔断器电动机长期过载保护热继电器FR欠电压、失电压保护通过接触器KM的自锁环节来实现。---当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电而起动电动机，只有在操作人员重新按下起动按钮后，电动机才能起动。该控制线路具有三点优点：1.防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。2.防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故3.避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。3、既能点动又能长动控制①钮子开关SA断开：点动控制合上：长动控制长动：SB3不动，控制SB2点动：SB2不动，控制SB3②复合按钮SB3控制:点动可执行的条件－KM释放时间≤SB3复位时间（可靠性？）先断后合后合先断点动控制：SB3长动控制：SB2（较②可靠）③使用中继KA:二、三相笼型电动机减压起动三相笼型电动机减压起动限制起动电流。减压起动虽然可以减小起动电流，但也降低了起动转矩，因此仅适用于空载或轻载起动。定子绕组串电阻(或电抗器)起动自耦变压器减压起动星－三角形减压起动延边三角形起动等三相笼型电动机的减压起动方法（一）定子绕组串电阻减压起动控制控制线路按时间原则实现控制，依靠时间继电器KT延时动作来控制各电器元件的先后顺序动作（二）星－三角形减压起动KT延时控制KMYKM△（KMY、KM△互锁）Y接法（相压低）△连接限制起动电流缺点：起动转矩也相应下降为三角形联结的1／3．转矩特性差。适用于电网电压380v、额定电压660／380v、星－三角联结的电动机轻载起动的场合。（三）自耦变压器减压起动的控制对电网的电流冲击小，损耗功率也小，但自耦变压器价格较贵，主要用于起动较大容量的电动机。(四)延边三角形减压起动控制星－三角形起动控制有很多优点，但不足的是起动转矩太小，如要求兼取星形联结起动电流小，三角形联结起动转矩大的优点，则可采用延边三角形减压起动。电动机定子绕组特别设计，共有九个出线头。原始状态起动时定子绕组一部分接成星形，一部分接成三角形在起动结束后，再换成三角形联结法，投入全电压原始状态起动时定子绕组一部分接成星形，一部分接成三角形在起动结束后，再换成三角形联结法，投入全电压KMYKMYKMY电源电源电源原始状态起动时定子绕组一部分接成星形，一部分接成三角形在起动结束后，再换成三角形联结法，投入全电压KM△KM△KM△电源电源电源三、三相绕线转子电动机的起动控制绕线转子电动机串电阻起动，可减小起动电流、提高起动转矩。适合于要求起动转矩较大的场合。起动方法：在转子电路中串接电阻在转子电路中串接频敏变阻器。（一）转子绕组串接起动电阻控制起动时，电阻被短接的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法。使用凸轮控制器来短接电阻宜采用不平衡短接法，因为凸轮控制器中各对触头闭合顺序一般是按不平衡短接法来设计的。使用接触器来短接电阻时宜采用平衡短接法。下面介绍使用接触器控制的平衡短接法起动控制。起动时，根据电流大小短接电阻。KA1～3为欠电流继电器KA1～KA3的吸合电流值相同，但释放电流值不同，KA1的释放电流最大，首先释放，KA2次之，KA3的释放电流最小，最后释放。设置中间继电器KA以保证转子串入全部电阻后，电动机才能起动。KA1KA2KA3（二）转子绕组串接频敏变阻器起动控制特性：频敏变阻器的阻抗随着转子电流频率的下降自动减小。常用于较大容量的绕线式异步电动机的起动。起动过程中热继电器被短接，不起作用（起动能量消耗于RF）切除RF分：自动控制手动控制§2_3三相异步电动机的正反转控制KM1：正向接触器KM2：反向接触器两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式，叫电气互锁，或叫电气联锁。防止短路相间。复合按钮的常闭触头起到互锁的作用，该互锁叫机械互锁。该线路既有接触器常闭触头的电气互锁，也有复合按钮常闭触头的机械互锁，即具有双重互锁。频繁操作时采用，简化正反转换的操作，提高生产效率。§2_4三相异步电动机的调速控制变极调速变频调速绕线式电动机转子串电阻调速绕线式电动机串级调速异步电动机交流调压调速电磁离合器调速√√√多速电动机一般有双速、三速、四速之分。双速电动机定子装有一套绕组，三速、四速电动机则装有两套绕组。下面讨论双速电动机三相绕组联结。一、三相笼型电动机的变极调速控制图b星形与双星形联结法（恒转矩调速场合使用）星形联结时，p＝2(低速）双星形联结时，p＝1(高速)为保持变速前后转向不变，变极对数时须改变电源相序。图a三角形与双星形联结法（恒功率调速场合使用）三角形联结时，p＝2(低速）双星形联结时，p＝1(高速)为保持变速前后转向不变，变极对数时须改变电源相序。三角形双星形KM3合KM2、KM1断开主电路分析三角形双星形KM3断开KM2、KM1合相序UVWUVW相序主电路分析SC1→低速KM3合（三角形）控制电路分析SC1→高速KM3合（三角形）－KM2、KM1合（双星形）采用凸轮控制器进行调速控制转子电路中串接三相不对称电阻，作起动和调速用。二、绕线转子电动机转子串电阻调速控制SQ1、SQ2：限位开关KT1～5：短接电阻用KT6～9：控制电机转向KT10～12：决定KM合否凸轮控制器黑点表示该位置触头接通无黑点表示该位置触头不接通改变电磁离合器的励磁电流（直流），就可以调节转速。三、电磁调速异步电动机的控制电枢磁极线圈§2_5三相异步电动机的制动控制机械制动：电磁抱闸分通电制动和断电制动电气制动反接制动能耗制动发电制动电容制动对称电阻接法不对称电阻接法一、三相异步电动机的反接制动控制速度继电器KS：120～3000rpm触点合低于100rpm触点断单向运行反接制动控制可逆运行反接制动控制正转：KSF合反转：KSR合二、三相异步电动机能耗制动控制无变压器单相半波整流控制线路（10KW以下，制动要求不高）三、三相异步异步电动机电容制动控制§2_6其它典型控制环节在多个地点对同一个电动机（设备）进行操作。一、多地点控制二、多台电动机先后顺序工作的控制M1起动后，M2才能起动。停止时，同时停止。可省一个KM1的常开触头KM1动作后→KM2才能动作KM1常开触头串于KM2电路中。KM1动作后→KM2不能动作KM1常闭触头串于KM2电路中。按时间原则顺序起动的控制线路三、自动循环控制SQ2SQ4SQ1SQ3前进后退前进后退123§2_7电器控制线路的设计方法设计方法通常有两种：•经验设计法•逻辑设计法经验设计法：根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节，加以修改、补充、完善，最后得出最佳方案。试探的方法，没有固定模式，设计结果不是唯一的。采用经验设计法，应注意以下几个问题：一、经验设计法1、保证控制线路工作的安全和可靠性线圈的连接交流控制线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。吸合快慢不一致，导致先吸合电器的线圈电感增加，…两个同时动作的线圈应并联连接触点的连接同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。电位不等飞弧等电位×√避免多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件应考虑电器触头的接通和分断能力若触头容量不够，可在线路中增加中间继电器或增加线路中触头数目；增加接通能力用多触头并联连接，增加分断能力用多触头串联连接。应考虑电器电器元件触头‘竞争”问题o“先断后合”型：通电时常闭触头先断开，常开触头后闭合；断电时，常开触头先断开，常闭触头后闭合。o“先合后断”型：通电时常开触头先闭合，常闭触头后断开；断电时常闭触头先闭合。常开触头后断开。同一继电器的常开触头和常闭触头有“先断后合”型和“先合后断”型。应考虑电器电器元件触头‘竞争”问题oKA“先断后合”型：自锁不能进行。oKA“先合后断”型：自锁可以进行。2、控制线路力求简单、经济尽量减少触头的数目经济，故障机会少。尽量减少连接导线图中，KM在控制柜，启停按钮在操作台。线路在工作时．除必要的电器元件必须长期通电外，其余电器应尽量不长期通电，以延长电器元件的使用寿命和节约电能。3、防止寄生电路控制线路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路。寄生电路会破坏线路的正常工作，造成误动作。热继电器动作时会出现寄生电路，使KM1不能断电4、应具有必要的保