电气自动化教案

1第一周第一次课绪论一、课程的性质和任务（第一学时）1、性质：“工厂电气控制技术”是一门实践性较强的专业课。该技术在生产过程、科学研究及其他各领域应用十分广泛。2、主要内容：以电动机或其他执行电器为控制对象，介绍电气控制的基本原理、线路、程序及控制装置的设计方法。3、基本任务：1）熟悉常用控制电器的结构原理、用途及型号，达到能正确使用和选用的目的。2）熟练掌握电气控制的基本线路，具有对一般电气控制线路的独立分析能力。3）熟悉典型生产设备电气控制系统，具有从事电气设备的安装调试、运行和维护等技术工作能力。4）具有设计和改进一般生产设备电气控制线路的基本能力。5）掌握可编程序控制器的基本原理及应用发展情况，做到能根据工艺过程和控制要求正确选用PC、设计控制系统、编制用户程序，经调试应用于生产过程控制。二、电力拖动的组成三、电气控制技术的发展概况1、在控制方法上主要是从手动控制到自动控制；2、在控制功能上是从简单到复杂（智能化）；3、在操作方式上由笨重到轻巧（信息化处理）；4、从控制原理上，由单一的有触点硬接线继电器控制系统转向以微处理器或计算机为中心的网络化控制系统。目前，电气控制技术已发展为集微电子技术、电力电子技术、自动控制技术、计算机技术、网络通信技术、测试技术和可靠性技术为一体的综合技术四、控制技术的发展过程继电—接触器控制顺序控制器电机放大机和磁放大器晶闸管控制系统可编程序控制器（PC）五、电器产品的发展有触头电器电子化电器集成化电器智能化电器第一章常用低压控制电器§1.1电器的基本知识（第二学时）一、电器的定义及分类1.定义：电器是一种能根据外界信号，手动或自动地接通或断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气器件。2.电器的分类1）按工作电压等级分类：—1500V，∼1200V以上为高压，以下为低压。22）按用途分类二、电磁式电器的工作原理与结构特点(一)电磁机构1．常用的磁路结构：如右图所示2．吸引线圈(二)电磁吸力与吸力特性1、电磁铁的吸力2、吸力特性（三）反力特性和返回系数（四）交流电磁机构上短路环的作用1、交流电磁机构实际吸力曲线2、交流电磁机构上短路环的作用三、电器的触头系统和电弧(一)电器的触头系统(二)电弧的产生及灭弧方法第一周第二次课§1.2开关电器（第一学时）一、开关电器的作用、类型、典型结构、常用的产品、型号含义和图形文字符号等二、转换开关的作用、基本结构和图形文字符号等自动开关1、低压断路器的类型、结构和作用、图形文字符号2、四连杆机构及其工作原理3、低压断路器的三段保护特性4、电子式、智能化的低压断路器简介5、漏电断路器的结构、工作原理和作用6、常用典型低压断路器型号和主要技术参数7、选用原则§1.3熔断器1、熔断器的结构和工作原理、图形文字符号2、使用类别和分类3、常用型号和主要技术参数4、选用原则§1.4主令电器（第二学时）1、控制按钮、行程开关、接近开关、转换开关、主令控制器与凸轮控制器、指示灯的结构原理、分类、常用型号和图形文字符号2、主令电器的一般选用原则§1.5接触器1、接触器的结构及工作原理、图形文字符号2、使用类别及其代号和作用3、常用典型低压接触器型号介绍（1）空气电磁式（2）机械联琐式（3）切换电容tcos2FFtcos22F2FF00atmatmat3（4）真空交流式（5）直流接触器（6）智能化接触器的组成、结构特点及其应用4、接触器的主要特性和参数5、选用原则6、常见故障分析第二周第一次课§1.6继电器（第一学时）一、热继电器1、热继电器的作用、工作原理、图形文字符号2、带断相保护热继电器的结构原理及差动机构的动作原理3、常用型号和主要技术参数5、选用原则二、电磁式继电器1、电磁式继电器的结构原理、图形文字符号2、常用典型继电器型号和主要技术参数三、时间继电器1、空气阻尼式的结构特点、工作原理等2、电子式继电器的结构特点、工作原理等3、电动式继电器的结构特点、工作原理等4、固态式继电器的结构特点、工作原理等5、时间继电器的选用原则和图形文字符号四、速度继电器简介（第二学时）1、速度继电器的组成与工作原理2、速度继电器的使用场所§1.6其他电器1、电磁铁、电磁阀的结构原理、图形文字符号、类型及其作用2、几种液压元件及其符号及功能参观实验室低压电器第三周第一次课第二章基本电气控制线路（第一学时）§2.1电气控制系统图的类型及有关规定一、图形文字符号的类型及有关规定：P33~40，见表2-1二、电气原理图的类型及有关规定1、绘制电气原理图时应遵循的原则2、图面区域的划分3、符号位置的索引4、电气原理图中技术数据的标注三、电器布置图四、电气安装接线图4§2.2三相异步电动机的起动控制线路（第二学时）一、单向全压起动控制线路1、单向全压起动控制线路2、点点动动的的控控制制电电路路33、、既既能能长长期期工工作作又又能能点点动动的的控控制制电电路路44、、电电机机的的顺顺序序控控制制：：电电机机的的顺顺序序起起动动与与顺顺序序停停止止5、两地控制线路二、电动机的正反转控制线路电动机“正一停一反”控制线路如下图a)2．电动机“正一反一停”控制线路如下图b)1）电器元件在线路中的作用；2）线路动作过程分析；3）互锁的概念与应用3．倒顺开关正反转控制线路分析（如下左图）1）倒顺开关的应用场所线路动作过程分析三、自动往复行程控制线路（如上右图）1）SQ1、SQ2的作应用线路动作过程分析第三周第二次课§2.3三相鼠笼式异步电动机减压起动线路（第一学时）一、定子串电阻(或电抗)减压起动控制线路1、线路设计思想：起动时，起动电流在电阻或电抗上产生电压降使加在电机定子绕组上的电压低于电源电压，使起动电流减小，待电动机转速接近额定转速时，再将电阻或电抗短接，使电动机在额定电压下运行。2、典型线路介绍：如下左图所示5二、Y-Δ减压起动控制线路1、线路设计思想：起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，将定子绕组的接线由星形接成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。2、Y-Δ降压启动适应范围1、典型线路介绍：如上右图所示三、自耦变压器减压起动控制线路（第二学时）1、线路设计思想：电机起动电流的限制依靠自耦变压器的降压作用来实现。2、典型线路介绍一般工厂常用的自耦变压器起动方法：如下左图所示四、Δ-Δ(又称延边三角形)减压起动控制线路1、线路设计思想：通过改变定子绕组的大小来改变电动机的外加电压。2、典型线路介绍：如上右图所示减压起动方法的比较及其适应范围第四周第一次课§2.4三相绕线式转子异步电动机起动控制线路（第一学时）一、转子回路串接电阻起动控制线路1、线路设计思想：利用转子回路可以通过滑环外串电阻来达到减小起动电流，提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。2．典型线路介绍1)按时间原则组成的绕线式异步电动机启动控制线路2)按电流原则组成的绕线式异步电动机启动控制线路3)转子回路串频敏变阻器起动控制线路6§2.5三相异步电动机的调速控制线路（第二学时）1、变级数调速原理2、变级数调速方法（1）改变定子绕阻的接法，或者变更定子绕阻每相电流方向（2）在定子上设置具有不同极对数的两套互相独立的绕阻3、双速电动机控制线路如上右图所示（1）双速异步电动机定子绕组接线示意图如上左图所示（2）KM1~KM3在电路中的作用（3）高、低速转向一致时双速电动机的接线方式第五周第二次课（第五周第一次课是五一长假）2.6三相交流电动机的制动控制线路（第一学时）一、电磁机械制动控制线路电磁抱闸制动线路：(1)断电电磁抱闸制动(2)通电电磁抱闸制动二、反接制动控制线路1、反接制动的概念2、反接制动电阻值的确定方法3、反接制动控制的特点及适应场所4、电动机可逆运行反接制动控制线路三、能耗制动控制线路：如下左图所示（第二学时）1、能耗制动控制的概念2、能耗制动控制的特点及适应场所3、电动机可逆运行能耗制动控制线路——速度原则控制或时间原则控制74、无变压器单管能耗制动控制线路：如上右图所示（1）无变压器单管能耗制动的指导思想（2）无变压器单管能耗制动的特点及适应场所5、反接制动控制与能耗制动的比较第六周第一次课§2.7直流电动机的控制线路（第一学时）一、概述1、直流电动机分类2、直流电动机电源的分类3、工厂常用的直流电动机起动、正反转、调速及制动的特点1）直流电动机转速调节主要有以下四种方法2）制动控制特点二、他励(包括并励)直流电动机的控制线路（第一学时）电枢回路串电阻的起动与调速控制线路（1）电器元件在线路中的作用（2）线路特点（3）动作过程分析2．直流电动机改变励磁电流进行调速的控制线路8（1）电器元件在线路中的作用（2）线路特点（3）动作过程分析直流电动机改变励磁电压极性的正反转控制线路（第二学时）（1）电器元件在线路中的作用（2）线路特点（3）动作过程分析4．带有能耗制动的正反转控制线路（1）电器元件在线路中的作用（2）线路特点（3）动作过程分析§2.8电气控制线路的保护环节（自修）1、短路保护2、过电流保护3、过载保护94、断相保护5、失压保护6、欠电压保护7、过电压保护8、位置控制与保护9、温度、压力、流量、转速等物理量的控制与保护第七周第一次课第三章典型生产机械电气控制线路分析§3.1电气控制线路分析基础（第一学时）一、电气控制分斩的内容与要求1、设备说明书2、电气控制原理图3、电气设备的总装接线图4、电器元件布置图与接线图二、电气原理图的阅读分析方法1、电气原理图的分析方法与步骤(1)分析主电路(2)分析控制电路运用“化整为零”、“顺藤模瓜”的原则，将控制电路按功能划分为若干个局部控制线路，从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工作过程。(3)分析辅助电路(4)分析联锁与保护环节(5)分析特殊控制环节(6)总体检查经过“化整为零”，逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法检查整个控制线路，看是否有遗漏。C650普通卧式车床电气原理图的分析过程（第二学时）一、主要结构及运动特点运动形式：1）主运动(切削运动)：即轴卡盘带动工件的旋转运动2）进给运动：溜板刀架或尾架顶针带动刀具的直线运动3）辅助运动：刀架的快速移动二、拖动方式与控制要求三、电气控制线路分析第七周第二次课§3.2T68型卧式镗床电气控制线路分析（第一学时）一、主要结构和运动形式1、主要结构：T68型卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。运动形式主运动10（1）镗轴与花盘的旋转运动。（2）进给运动镗轴的轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头的垂直进给、工作台的横向和纵向进给。（3）辅助运动工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。二、电力拖动方式和控制要求：P75页三、电气控制线路分析：T68型卧式镗床电气控制线路如图3-4所示1、主电路分析2、控制电路分析：控制线路如下图所示（第二学时）（1）线路中SQ1~SQ6的作用SQ1——与“高低速”变速操作手柄连动的行程开关（置“高速”时受压，常开触点闭合，常闭触点断开；置“低速”时复位，常开触点断开，常闭触点闭合。）SQ2——与“主轴变速”和“进给变速”操作手柄连动的行程开关（当主轴或进给变速手柄拉出时SQ2受压，当主轴或进给转速选择好以后，推回调速手柄SQ2复位。）SQ3、SQ4——与主轴箱、工作台和主轴机动进给操作手柄连动的行程开关（当工作台及主轴箱进给操作手柄扳到“进给”位置时，SQ4受压；当主轴及花盘进给操作手柄扳到“进给”位置时，SQ3受压。）SQ5、SQ6——与快速移动操作手柄连动的正反转控制行程开关。（2）主轴点动控制（3）主拖动电动机起动控制（4）主轴的停车和制动（5）主轴变速和进给变速控制（6）快速移动电动机M2的控制3、辅助电路分析4、联锁保护环节分析（1）主轴箱和工作台与主轴机动进给联锁(SQ3、SQ4的作用)（2）其他联锁环节（3）保护环节四、T68型卧式镗床电气控