电气自动控制

第 7章 电气自动控制 本章内容 7.5 行程控制 7.1 手动控制 7.2 起停自动控制 7.3 正反转控制 7.6 时间控制 7.4 顺序联锁控制 7.7 可编程控制 本章 要求 1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2.掌握自锁、联锁的作用和方法。 3.掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 4. 掌握基本控制电路的组成、作用和工作过 程。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。 7.0 电气自动控制概述 继电接触控制 可自动实现设备的安全运行 和生产效率的提高。 实现继电接触控制的电气设备 称为控制电 器 :如闸刀开关、按钮、继电器、接触器等。 利用继电器、接触器实现对电动机和生产 设备的控制和保护，称为 继电接触控制。 一、电器分类 按电压分：低压电器和高压 (1000V以上 )电器 7.1 手动控制 按动作分：手动控制电器和自动控制电器 按作用分：控制电器、执行电器和保护电器 二、手动控制常用低压电器 常用手动控制低压电器有 闸刀开关、熔断器和断路器 1、闸刀开关 外形图 用途： 控制交流 380V、 直流 220V， 小 电流电路的通断 。 三、手动常用低压电器 符号： Q 电流在 10100A。 7.1 手动控制 Q 2、组合开关 (又称转换开关 ) 结构：由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。 动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动 触片与静触片接通与断开。 外形图 用途： 可实现多条线路、不同联接方式的转换。 一般用于交流 380V、 直流 220V， 电流 100A 以下的电路中做电源开关。 三、手动常用低压电器 7.1 手动控制 M 3 380V 用组合开关控制电动 机起停的接线图。 2、组合开关 (又称转换开关 ) 符号： QS 三、手动常用低压电器 7.1 手动控制 用途： 3、熔断器 7.1 手动控制 用于低压 线路中的 短路保护 外形与 结构 符号： 3、熔断器 插入式熔断器 FU 7.1 手动控制 螺旋式熔断器 有填料式熔断器 管式熔断器 自恢复式熔断器 熔断器额定电流 IF的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载 IF IL (3) 频繁起动的电机 (2) 单台电机 52 . 电动机的起动电流 熔丝额定电流 261 . 电动机的起动电流熔丝额定电流 3、熔断器 7.1 手动控制 4、自动空气断路器 (自动开关 ) 外形与结构 用途： 可实现电源与负载的接通、断开。同时 又实现负载的短路、过载、失压等保护。 7.1 手动控制 锁钩 主触点 手动闭合 过流 脱扣器 欠压 脱扣器 衔铁释放 动画 自动空气断路器原理图 连杆装置 释放弹簧 7.1 手动控制 自动空气断路器 符号 4、自动空气断路器 (自动开关 ) 7.1 手动控制 QF 断路器 自动断路器 QA HD 自动断路器 7.1 手动控制 四、手动控制电路 QF M 3 380V QS M 3 380V FU Q M 3 380V FU 手动控制电路简单 -但只适合小功率电动机的控制。 对大功率电动机手动控制困难，并且受电弧 烧伤的危险。 手动控制不能频繁操作和远距离操作。 解决手动控制缺点的方法 -采用自动控制。 自动控制要采用自动低压控制电器。 四、手动控制电路 7.1 手动控制 1.按钮 (手动切换电器 ) 用途： 按钮常用于接通和断开控制电路。 按钮的外形图。 7.2 起停自动控制 一、自动常用低压电器 1.按钮 7.2 起停自动控制 一、自动常用低压电器 按钮的结构 外壳 按钮帽 复位弹簧 支柱连杆 桥式动触头 4 3 1 2 常闭静触头 常开静触头 1.按钮 7.2 起停自动控制 一、自动常用低压电器 按钮的符号 常闭按钮 常开按钮 SB 1 2 SB 3 4 4 3 1 2 1.按钮 7.2 起停自动控制 一、自动常用低压电器 种类 结 构 符 号 名 称 常闭按钮 停止 常开按钮 起动 复合按钮 SB SB 用途 停止 /起动 /联锁 动画 2.热继电器 外形与结构 (a) 外形 (b) 结构 用途： 用于电动机的过载保护。 7.2 起停自动控制 一 、 自动常用低压电器 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金 属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其 向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。 发热元件 杠杆 热继电器工作原理 双金属片 常闭触头 动画 7.2 起停自动控制 复位按钮 2.热继电器 热继电器符号 热继电器 动断触点 热继电器 发热元件 7.2 起停自动控制 2.热继电器 FR FR 3.交流接触器 外形 用途： 用于频繁地接通和断开大电流 电路的开关电器。 7.2 起停自动控制 一 、 自动常用低压电器 3.交流接触器 结构 7.2 起停自动控制 主触点 辅助触点 辅助触点 上铁心 下铁心 绝缘支架 吸引 线圈 下铁心 上铁心 主触点 吸引线圈 CJ0 M 3 电源 电机 线圈 辅助触点 铁心 衔铁 主触点 常闭 常开 动画 弹簧 交流接触器原理图 7.2 起停自动控制 3.交流接触器 符号 线圈 KM 主触点用于 主电路，流过 的是大电流。 (需灭弧装置 ) 辅助触点用 于控制电路， 流过的小电流 (无灭弧装置 ) KM 动合 (常开 )辅助触点 动断 (常闭 )辅助触点 KM 属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示 动合 (常开 )主触点 7.2 起停自动控制 3.交流接触器 KM 接触器技术指标： 7.2 起停自动控制 3.交流接触器 触点数目 (主触点 34对，辅助触点有 2对常开， 2对常闭 )。 线圈额定工作电压 （ 通常是 220V或 380V）。 主触点额定电流 （ 10几百安）。 一 、 自动常用低压电器 主电路 控制电路 二、电动机直接起动的控制电路 1、 电路 动画 开关 熔断器 接触器 主触点 热继电器 发热元件 热继电器 动断触点 接触器 辅助触点 接触器 线圈 停车按钮 起动按钮 7.2 起停自动控制 FR KM FU QS 3 M KM SB1 SB2 FR KM FR KM FU QS 3 M KM SB1 SB2 FR KM 2、 控制原理 起动 合上开关 QS 按下起动按钮 SB2 , KM线圈通电 KM主触点闭合， 电动机运转。 KM辅助触点闭合自锁。 转动 通电 380V 松开起动按钮 SB2 利用自身辅助触点，维持通电称自锁 7.2 起停自动控制 M 3 FR KM FU QS 3 M KM SB1 SB2 FR KM 2、 控制原理 停车 断电 380V 自锁 按停车按钮 SB1 KM线圈断电 KM主触点断开 电动机停转。 KM辅助触点断开，取消自锁。 取消自锁 7.2 起停自动控制 停转 M 3 3、 电动机的保护 热继电器 过载保护 保险丝 短路保护 接触器 零压、欠压保护 热继电器 动断触点 FR KM FU QS 3 M KM SB1 SB2 FR KM 小电流控制大电流 低电压控制高电压 7.2 起停自动控制 FR KM FU QS 3 M SB1 SB2 FR KM 三、点动控制电路 去掉自锁保护触点 , 实现点动控制。 7.2 起停自动控制 按 SB3实现 点动 工作 按 SB2实现 连续工作 四、既能长期工作又能点动的控制电路 按 SB3使线圈 KM通电；但不能使线圈 KM自锁。 KM SB2 FR KM SB 1 SB3 复合按钮 用途 :试车、检修以及车床主轴的调整等。 7.2 起停自动控制 7.3 正反转控制 方法： 将接到电动机的三根电源相线，任意两根互 换，电动机反转。 需用两个接触器 来实现这一要求 当接触器 F工作 时，电机正转。 当接触器 R工作 时，将接到电机 上的电源相线任 意两根互换，电 动机反转。 M 3 QF A B C a b c M 3 QF A B C a b c 7.3 正反转控制 正转接触器 正转按钮 正转触点 反转触点 反转接触器 反转按钮 SBF和 SBR决不允许同时按下 ， 否则造成电源两相短路。 控制电路必须保证正转、反转 接触器不能同时闭合。 KMR KMF 1、 电路 KMF FR SB SBF KMF SBR KMR KMR 3 M FR FU Q KMR KMF FR SB SBF KMF SBR KMR KMR 3 M FR FU Q KMR 7.3 正反转控制 7.3 正反转控制 按下 SBF 在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工 作的控制作用，称为“ 联锁 ”。 “联锁”触点 利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。 缺点： 改变转向时必须 先按停止按钮。 解决措施： 在控制电路中加入机械连锁。 通电 断开 断电 电机正转 闭合 SB KMF KMR SBF KMF KMF SB R KMR KMR 2、 电器联锁 7.3 正反转控制 机械联锁 电气联锁 利用复合 按钮的触 点实现联 锁控制称 机械联锁。 鼠笼式电动机正反转的控制线路 3、 机械联锁 KMF KMF SBR SB KMR SBF KMF KMR KMR 7.3 正反转控制 当电机正转 时，按下反 转按钮 SBR 先断开 断电 闭合 通电 断开 停止 正转 闭合 闭合 电机 反转 动画 SBR常闭 立 即切断正转 控制电路 通 电 通 电 KMF KMF SBR SB KMR SBF KMF KMR KMR SB2 KM2 SB SB1 KM1 KM1 KM2 KM2 KM1 FU Q M1 3 M2 3 7.4 顺序联锁控制 按 SB1 通 电 闭 合 再按 SB2 闭 合 通电 闭合 闭 合 1.控制要求： M1起动后 M2才能起动。停车时同时停车。 M1转动 M2转动 动画 7.4 顺序联锁控制 例 7-1： 两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机 拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。 为避免物体堆积在运输机上 ,要求电动机按 下述顺序起动和停止： 起动时 : M1起动后 M2才能起动； 停车时 : M2停车后 M1才能停车。应如何实现控制？ 2.顺序控制举例 7.4 顺序联锁控制 例 7-1控制要求：起动时： M1起动后， M2才能起动。 停车时： M2停车 后， M1才能停车。 KM2 KM2 SB4 KM2 KM1 SB3 KM1 SB2 SB1 KM1 u 2.顺序控制举例 7.5 行程控制 行程控制： 某些生产机械为安全 需要或为提高生产效率 要求行程控制。 正程 限位开关 STa STb 逆程 1、 电动葫芦 在电动葫芦工作极限两 端要安装安全限位开关。 2、 铣床 在铣床工作面极限两端 安装自动往返工作的限 位开关 ,提高生产效率 。 正程 逆程 a b 工件 铣刀 7.5 行程控制 用于自动往复控制或限位保护等。 结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。 一、行程开 关 1、外形图 7.5 行程控制 一、行程开 关 2、行程开关的结构 常开触点 常闭触点 滚轮 复位弹簧 支柱连杆 桥式动触头 7.5 行程控制 一、行程开 关 3、 行程开关的动作示意图 ST ST 4、 行程开关的符号 7.5 行程控制 STa 1 STb 前进（正转） 后退 2 行程开关 自动往返运动（龙门刨） 挡块 1 二、行程控制 行程开关 挡块 2 7.5 行程控制 自动往返运动（龙门刨） 二、行程控制 SB KMR SBF KMF KMF KMR STa STb KMF KMR SBR 按 SBF时 KM F通电 (其常闭断开， 常开闭合 ) KMF断电 KMR通电 电机正转 工作台前进 到达预定位置 挡块 1撞击 STa 停止正转 电机反转 (工作台后退 ) 一、 时间继电器 种类： 电磁式、电子式、数字式 用途： 用于时间控制 。 电磁式 外形 7.6 时间控制 静铁芯 动铁芯 恢复弹簧 线圈 杠杆机构 释放弹簧 活塞杆 橡皮膜 排气孔 进气孔 调节螺丝 微动开关 1 微动开关 2 电磁式 结构 空气室 7.6 时间控制 空气式时间继电器 -通电延时 原理图 线圈通电 动铁芯向下 吸合 活塞杆 受橡皮膜 下气室阻力 缓慢下移 杠杆右端受 活塞杆控制 缓慢上移 碰到触点 触头动作 常开延时闭合触头 常闭延时断开触头 常开触头 常闭触头 从线圈通电 到触头动作有一定时间的延时 , 该时间受进气孔大小控制。 7.6 时间控制 时间继电器技术指标： 7.6 时间控制 线圈额定工作电压： 220、 380V等 延时时间 ： 0.460S（或 0.4180S）。 符号 线圈 KT 常闭延时断开触头 常闭触点 常开延时闭合触头 常开触头 常开延时断开触头 常闭延时闭合触头 7.6 时间控制 7.6 时间控制 二、 时间控制 1、 Y 换接起动控制线路 KM KMY KM1 FU Q SB1 SB 2 KT KM1 KMY KM KMY KMY KM1 KT KM KT KM 通电 延时 继电 器 7.6 时间控制 二、 时间控制 1、 Y 换接起动控制线路 SB1 SB 2 KT KM1 KMY KM KMY KMY KM1 KT KM KT KM KM1 :接通电源 KM :绕组 联接 KMY :绕组 Y联接 复合按钮 通电延时断开 通电瞬 时闭合 7.6 时间控制 SB1 SB 2 KT KM1 KMY KM KMY KM1 KM1 KT KM KT KM 起动过程： 通 电 通 电 通 电 断电 按 SB2 KM1通电 KM 断电 常开闭合 电机 Y形起动 常闭断开 常开闭合自锁 KT 通电 1、 Y 换接起动控制线路 常闭断开 KMY通电 释放 SB2 电机仍保持 Y形接法运转 起动过程： 按 SB2电机处于 Y形接法起动 松开 SB2, 电机仍维持 Y形接法运转。 7.6 时间控制 SB1 SB 2 KT KM1 KMY KM KMY KM1 KM1 KT KM KT KM 起动过程： 通 电 通 电 通 电 断电 1、 Y 换接起动控制线路 当 KT 常闭触 点延时断开时 KM1断电 常开断开 常闭闭合 KM 通电 通 电 常开闭合 常闭断开 KMY 断电 完成 Y 换接。 7.6 时间控制 SB1 SB 2 KT KM1 KMY KM KMY KM1 KM1 KT KM KT KM 起动过程： 通 电 1、 Y 换接起动控制线路 通 电 KM1断电 KMY断 电 KM 通 电 KMY常闭闭合 KM 1通电 通 电 KM1常开闭合 KM1常闭断开 KM1通电 形运行。 7.6 时间控制 2.鼠笼式电动机能耗制动控制线路 FU1 KM1 Q M 3 FR KM2 SB1 KM1 SB2 FR KM1 KT KT KM1 KM 2 FU2 断电延时 继电器 直流电源 断电延时断开 KM1 ：控制电机 KM2 ：控制制动直流电源 KT ：控制 制动 时间 各电器作用 7.6 时间控制 2.鼠笼式电动机能耗制动控制线路 SB1 KM1 SB2 FR KM1 KT KT KM1 KM 2 FU2 正常运行 按 SB2 KM1通电 KM1主触点闭合 电机运转 常开闭合 常闭断开 KM2断电 KT通电 通 电 通 电 断 电 自锁 常开闭合 7.6 时间控制 2.鼠笼式电动机能耗制动控制线路 SB1 KM1 SB2 FR KM1 KT KT KM1 KM 2 FU2 制动 过程 按 SB1 KM1断电 KM1主触点断开 电机断电，靠惯性运转 常开断开 常闭闭合 KM2通电 KT断电 通 电 通 电 断 电 断 电 断 电 通 电 制动开始 延时 KT触点断开 KM2断电 制动结束 断 电 动画 3、 宾馆客房插卡取电控制电路 KT 钥开关 高速 低速 风机 冰箱 照明 插座 KT KT KT L N 7.6 时间控制