电气控制技术与PLC第-3-章课件

第第 3 3 章章 三相异步电动机基本三相异步电动机基本控制环节与基本电路控制环节与基本电路1 在电力拖动自动控制系统中，各种生产机械均由在电力拖动自动控制系统中，各种生产机械均由电动机电动机来拖动来拖动。不同的生产机械，对电动机的控制要求不同的。不同的生产机械，对电动机的控制要求不同的。电器控制线路能实现对电动机的电器控制线路能实现对电动机的启动启动、停止停止、点动点动、正正反转反转、制动制动等运行方式的控制，以及必要的等运行方式的控制，以及必要的保护保护，满足生产，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。工艺要求，实现生产过程自动化。电气控制系统的电气控制系统的实现实现：继电接触器继电接触器逻辑控制、逻辑控制、可编程可编程逻逻辑辑控制、控制、计算机计算机控制等方法。控制等方法。继电接触器逻辑控制继电接触器逻辑控制-电气控制电气控制。任何简单的、复杂的电器控制线路，都是按照一定的控任何简单的、复杂的电器控制线路，都是按照一定的控制原则，由制原则，由基本的控制环节基本的控制环节组成的。组成的。基本控制环节与基本电路基本控制环节与基本电路 2电控制线路的绘制方法电控制线路的绘制方法常用的基本电气控制环节常用的基本电气控制环节异步电动机的基本电气控制线路异步电动机的基本电气控制线路典型机床电气控制系统分析典型机床电气控制系统分析主要内容主要内容33.1 3.1 电气控制线路图的电气控制线路图的绘制及分析绘制及分析43.1 3.1 电气控制线路图的绘制及分析电气控制线路图的绘制及分析 电气控制线路组成电气控制线路组成:是由各种有触点的接触器、继电是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的器、按钮、行程开关等组成的控制线路控制线路。电气图电气图:为了表达设备电气控制系统的组成结构，工作为了表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程工程语言语言即用即用工程图工程图的形式来表达，这种工程图即是的形式来表达，这种工程图即是电气图电气图。电气图分类电气图分类:常用于机械设备的电气工程图有常用于机械设备的电气工程图有3 3种种：电电路原理图、接线图、元器件布置路原理图、接线图、元器件布置图。图。电气图绘制原则：电气图绘制原则：电气工程图是根据国家电气制图标电气工程图是根据国家电气制图标准，用规定的准，用规定的图形图形符号、符号、文文字字符号以及符号以及规定的画法规定的画法绘制而绘制而成的。成的。5 电气控制线路图是工程技术的电气控制线路图是工程技术的通用语言通用语言，它由各种电，它由各种电器元件的图形、文字符号要素组成。器元件的图形、文字符号要素组成。我国电气设备有关国家标准：我国电气设备有关国家标准：nGB47281984GB47281984电气图用图形符号电气图用图形符号nGB54561985GB54561985电气设备用图形符号、绘制原则电气设备用图形符号、绘制原则nGB69881986GB69881986电气制图电气制图nGB50941985GB50941985电气技术中的项目代号电气技术中的项目代号nGB47281984GB47281984电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字符号制定通则 规定从规定从19901990年年1 1月月1 1日日起，电气图中的图形和文字符号必须起，电气图中的图形和文字符号必须符合国家的最新标准。符合国家的最新标准。3.1.1 3.1.1 电气图中的图形和文字符号电气图中的图形和文字符号6表表2-1 2-1 常用电气图形、文字符号表（书常用电气图形、文字符号表（书P20-P21P20-P21）常用电气图形、文字符号常用电气图形、文字符号名名 称称图形符号图形符号文字符文字符号号名名 称称图形符号图形符号三极电源三极电源开关开关 QK QK速度继速度继电器电器常开触头常开触头低压断路器低压断路器 QF QF常闭触头常闭触头73 3、端子标记、端子标记n 电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标记。按国家标准记。按国家标准GB402683GB402683电器接线端子的识别和用字电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则母数字符号标志接线端子的通则规定：规定：n三相交流电源的引入线用三相交流电源的引入线用L1L1、L2L2、L3L3、N N、PEPE标记。标记。n直流系统电源正、负极、中间线分别用直流系统电源正、负极、中间线分别用L+L+、L L与与M M标记。标记。n三相动力电器的引出线分别按三相动力电器的引出线分别按U U、V V、W W顺序标记。顺序标记。n分级电源在分级电源在U U、V V、W W前加数字前加数字1 1、2 2、3 3来标记来标记n分支电路在分支电路在U U、V V、W W后加数字后加数字1 1、2 2、3 3来标记来标记n控制电路用不多于控制电路用不多于3 3位的阿拉伯数字编号位的阿拉伯数字编号83.1.2 3.1.2 电气控制电路图的绘制原则电气控制电路图的绘制原则 电气控制系统图电气控制系统图电气原理图电气原理图电气接线图电气接线图电器安装电器安装位置图位置图电气互连图电气互连图主电路主电路控制电路控制电路照明和显示电路照明和显示电路 电气控制系统图的结构电气控制系统图的结构电气安装接线图电气安装接线图9 电气原理图电气原理图:是根据电气动作原理绘制的，用来表示电气的动作原理，是根据电气动作原理绘制的，用来表示电气的动作原理，用于分析电路工作原理和排除故障，而不考虑电气设备的电用于分析电路工作原理和排除故障，而不考虑电气设备的电气元器件的实际气元器件的实际结构结构和和安装安装情况。通过电路图，可详细地了情况。通过电路图，可详细地了解电路、设备电气控制系统的解电路、设备电气控制系统的组成组成和和工作原理工作原理，并可在测试，并可在测试和寻找故障时提供足够的信息，同时电气原理图也是编制接和寻找故障时提供足够的信息，同时电气原理图也是编制接线图的重要依据。线图的重要依据。1 1、电气原理图的、电气原理图的绘制绘制10图型普通车床电气原理图图型普通车床电气原理图图型普通车床电气原理图图型普通车床电气原理图例：型普通车床电气原理图例：型普通车床电气原理图11（1 1）电气原理图）电气原理图绘制原则：绘制原则：1 1）图中所有的元器件都应采用）图中所有的元器件都应采用国家统一国家统一规定的图形符号规定的图形符号和文字和文字符号符号。2 2）原理图的）原理图的布局布局 电气原理图的组成由电气原理图的组成由主电路主电路和和控制电路控制电路组成，组成，主电路主电路和和控控制电路分开画。制电路分开画。主电路：主电路：包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，一般画在原理图的分，一般画在原理图的左边左边。采用。采用粗粗连接线来表示。连接线来表示。控制电路：控制电路：是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点触点等组成，一般画在等组成，一般画在原理图的原理图的右边右边。采用。采用细细连接线来表示。连接线来表示。12电气原理图电气原理图绘制原则：绘制原则：3 3）原理图中电气原理图中电气元件元件的画法：的画法：采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部可以采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部可以不画在一起不画在一起，但需，但需用同一文字符号用同一文字符号标出。若有多个同一种类标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标。的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标。4 4）原理图中电气）原理图中电气触头触头的画法：的画法：所有按钮、触头均按所有按钮、触头均按没有外力作用没有外力作用和和没有通电没有通电时的时的原始原始状态状态画出。画出。5 5）线路线路连接点连接点、交叉点交叉点的绘制的绘制：表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉或折表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉或折弯最少的直线。可以水平布置，也可以垂直布置。弯最少的直线。可以水平布置，也可以垂直布置。控制电路的分支线路原则上按照动作先后顺序排列，控制电路的分支线路原则上按照动作先后顺序排列，两线两线交叉交叉连接时的电气连接点须用连接时的电气连接点须用黑点黑点标出。标出。13 6）原理图的绘）原理图的绘制要制要层次层次分明，各电分明，各电器元件及触头的安排器元件及触头的安排要要合理合理，既要做到所，既要做到所用元件、触头最用元件、触头最少少，耗能最耗能最少少，又要保证，又要保证电路运行电路运行可靠可靠，节省，节省连接导线以及安装、连接导线以及安装、维修方便。维修方便。电气原理图电气原理图绘制原则：绘制原则：图图2.1 2.1 笼型电动机连续运转控制线路的电气原理图笼型电动机连续运转控制线路的电气原理图14（2 2）原理图图面区域的划分原理图图面区域的划分 为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，常为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，常在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编号，横边用阿拉伯在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。数字编号。继电器、接触器触头位置的索引继电器、接触器触头位置的索引 电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应器、接触器相应触点触点所在图中位置的索引代号，索引代号用图所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。面区域号表示。电气图中技术数据的标注电气图中技术数据的标注 电气图中各电气元器件和型号，常在电气原理图中电器元电气图中各电气元器件和型号，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。件文字符号下方标注出来。15继电器、接触器触头位置的索引继电器、接触器触头位置的索引 电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置的索引代号，索引代号用电器、接触器相应触点所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。图面区域号表示。左栏左栏 中栏中栏 右栏右栏主主触触点点的的图图区区号号辅辅助助动动合合触触点点的的图图区号区号辅辅助助动动断断触触点点的的图图区号区号接触器各栏的含义：接触器各栏的含义：继电器各栏的含义：继电器各栏的含义：左栏左栏 右栏右栏动动合合触触点点的的图图区号区号 K动动断断触触点点的的图图区号区号 BKM2224KB16普通车床电气原理图普通车床电气原理图普通车床电气原理图普通车床电气原理图例：型普通车床电气原理图例：型普通车床电气原理图17（3 3）其）其中常见的元器件状态中常见的元器件状态(1)(1)继电器继电器和和接触器接触器的线圈处在非激励状态。的线圈处在非激励状态。(2)(2)断路器断路器和和隔离开关隔离开关在断开位置。在断开位置。(3)(3)零位操作的零位操作的手动控制开关手动控制开关在零位状态。在零位状态。(4)(4)机械操作开关机械操作开关和和按钮按钮在非工作状态或不受力状态。在非工作状态或不受力状态。(5)(5)保护类元器件保护类元器件处在设备正常工作状态。处在设备正常工作状态。18 原则：原则：原则：原则：安装接线图安装接线图是按照电器元件的实际是按照电器元件的实际位置位置和实际和实际接接线线绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排。则来安排。用途：用途：主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。用。2 2、电气接线图、电气接线图 电气接线图：电气接线图：表示电气设备或装置连接关系的简图，用于表示电气设备或装置连接关系的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。191 1）位置：）位置：各电气元件均按各电气元件均按实际安装位置实际安装位置绘出，元件所占图面绘出，元件所占图面 按实际按实际 尺寸以尺寸以统一比例统一比例绘制。绘制。2 2）集中：）集中：一个元件中一个元件中所有所有的带电部件均的带电部件均画在一起画在一起，并，并用点划用点划 线框起线框起来，即采用来，即采用集中表示法集中表示法。3 3）一致：）一致：各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理 图图一致一致，并符合，并符合国家标准国家标准。4 4）编号：）编号：各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并 予以予以编号编号，各接线端子的编号必须与，各接线端子的编号必须与电气原理图上电气原理图上 的导线编号相的导线编号相 一致一致。5 5）合并：）合并：绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成 一股线一股线。电气电气接线接线图的绘制原则：图的绘制原则：20车床电气互连图车床电气互连图车床电气互连图车床电气互连图例：电气安装接线图例：电气安装接线图 21 电器元件电器元件布置图布置图：表明：表明电气设备上所有电气设备上所有电气原理图中各电气原理图中各元器件的实际安装位置元器件的实际安装位置和用电设备的实际位置和用电设备的实际位置，是电气控制是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。可视电气控制系统复杂程度采取可视电气控制系统复杂程度采取集中集中绘制或绘制或单独单独绘制。绘制。3 3、电器布置图、电器布置图电气控制柜与操作台（箱）电气控制柜与操作台（箱）内部内部布置图布置图电气电气控制柜与操作台（箱）控制柜与操作台（箱）面板面板布置图布置图控制柜与操作台（箱）控制柜与操作台（箱）外形轮廓外形轮廓用用细细实线绘出实线绘出电器电器元件元件及设备，用及设备，用粗实粗实线绘出外形轮廓，标明实际的安线绘出外形轮廓，标明实际的安装位置装位置电器元件及设备电器元件及设备代号代号与有关电路图和设备清单上所用的代与有关电路图和设备清单上所用的代号号一致一致22 电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置实际安装位置，可视，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。3 3、电器布置图、电器布置图电器元件的布置应注意以下几方面：电器元件的布置应注意以下几方面：1 1）体积）体积大大和和较重较重的电器元件的电器元件 下方下方，发热元件发热元件 上面上面；2 2）强强电、电、弱弱电应电应分开分开；3 3）需要经常维护、检修、调整的电器元件）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置安装位置不宜过高或过低；不宜过高或过低；4 4）电器元件的布置应考虑）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对整齐、美观、对称称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线；以利安装和配线；5 5）电器元件布置不宜过密，应留有一定）电器元件布置不宜过密，应留有一定间间距距。利布线和维修；。利布线和维修；23 图图 幅幅 尺尺 寸寸(mm)幅面幅面A0A1A2A3A4长长1189841594420297宽宽841594420297210幅面幅面A33A34A43A44A45长长89111896308411051宽宽420420297297297 图幅尺寸选择：图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节；整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和映电气图的细节；整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理；管理；CAD CAD 绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。幅面的限制。3.1.3 3.1.3 电气图纸规范电气图纸规范24图框线：图框线：需要装订的图纸的图框线需要装订的图纸的图框线A0、A1、A2：a=25mm，c=10mm其它：其它：a=25mm，c=5mm不需要装订的图纸的图框线不需要装订的图纸的图框线A0、A1：e=20mm其它：其它：e=15mm根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。25标题栏：标题栏：标准标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。内容：内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等。标题栏格式式样标题栏格式式样 标题栏标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。26 3.23.2 电气控制电路电气控制电路 基本控制规律基本控制规律 273.2 3.2 电气控制电路基本控制规律电气控制电路基本控制规律 任何简单或复杂的电气控制回路均由一系列任何简单或复杂的电气控制回路均由一系列基本环节基本环节所所组成，包括：组成，包括：点动点动控制、控制、连续连续控制控制 自锁自锁控制、控制、互锁互锁控制控制 多地点、多条件多地点、多条件控制控制 顺序顺序控制控制 自动循环自动循环控制控制283.2.1 3.2.1 电机的起动、自锁和点动控制电机的起动、自锁和点动控制图图2.2 异步电动机起、保、停控制线路异步电动机起、保、停控制线路 启动环节启动环节主要完成电动机由主要完成电动机由静止静止状态到状态到转动转动状态的控制状态的控制实现，在实现，在点动点动控制中，按钮控制中，按钮SBSB就是启动环节。在就是启动环节。在连续连续运转控运转控制中，制中，SB2SB2和和KMKM为启动环节。为启动环节。停止环节停止环节完成电动机由完成电动机由运转运转到到停止停止的转换，主要由的转换，主要由停按停按钮钮来实现。若来实现。若点动点动控制回路，启动按钮也同时起停止作用。控制回路，启动按钮也同时起停止作用。当保护环节起保护作用时，它也可认为是一个停止环节，只当保护环节起保护作用时，它也可认为是一个停止环节，只不过是非正常停止环节。不过是非正常停止环节。保护环节保护环节分为两个方面：一是分为两个方面：一是控制回路控制回路的保护，即每个的保护，即每个运转状态的控制回路中的熔断器运转状态的控制回路中的熔断器FUFU；二是；二是主回路主回路的保护，包的保护，包括空气开关、热继电器等对电路的限流保护。括空气开关、热继电器等对电路的限流保护。29点动控制与连续工作点动控制与连续工作 实际生产中，生产机械常需点动、连续控制。实际生产中，生产机械常需点动、连续控制。点动控制：点动控制：指按下起动按钮，电动机转动；松开按钮，指按下起动按钮，电动机转动；松开按钮，电动机停止运动。电动机停止运动。连续连续控制：控制：若松开按钮后能使电动机连续工作，则称为若松开按钮后能使电动机连续工作，则称为长动长动或或称为称为连续连续远行远行。区别：区别：点动与长动的关键是控制电路中控制电器通电后点动与长动的关键是控制电路中控制电器通电后能否自锁，即是否具有能否自锁，即是否具有自锁触点自锁触点。30M3ABCKMFUQSBCKMSB1 1、点动控制点动控制工作原理工作原理触头（触头（KM）打开打开按钮按钮松开松开线圈（线圈（KM）断电断电 电机停转。电机停转。触头（触头（KM）闭合闭合按下按下按钮按钮（SB）线圈（线圈（KM）通电通电电机转动；电机转动；控控制制电电路路主主电电路路点动按钮点动按钮电路结构电路结构主电路：主电路：QSQS、FUFU、KMKM主触点、主触点、M M构成；构成；控制电路控制电路：按钮：按钮SBSB、KMKM线圈构成。线圈构成。312 2、连续控制连续控制KM自保持自保持自保的作用自保的作用KMSB2CM3ABCKMFUQSBSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮 主电路：主电路：QSQS、FUFU、接触器、接触器KMKM主触点、电动机主触点、电动机M M构成；构成；控制电路控制电路：停止按钮停止按钮SB1SB1、起动按钮、起动按钮SB2SB2、接触器、接触器KMKM常开辅助触点和常开辅助触点和线圈构成。线圈构成。（1 1）电路结构电路结构 322 2、连续控制连续控制KM自保持自保持自锁的作用自锁的作用按下按钮按下按钮（SB2），），线圈（线圈（KM）通电，通电，电机起动；同时，辅助触头（电机起动；同时，辅助触头（KM）闭合，闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。连续运转。KMSB2CM3ABCKMFUQSBSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮（2）工作原理）工作原理332 2、连续控制连续控制KM自保持自保持自自锁的作用自自锁的作用KMSB2CM3ABCKMFUQSBSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮（3）自锁控制环节自锁控制环节自锁：自锁：依靠接触器自身常开触点而使其线圈保持通依靠接触器自身常开触点而使其线圈保持通电的现象称为电的现象称为自锁自锁。自锁触点自锁触点：起自锁作用的辅助触点称为起自锁作用的辅助触点称为自锁触点自锁触点。34QSQSKHKHM M33A AB BC CKMKMFUFU方法一：用复合按钮。方法一：用复合按钮。3 3、点动、点动+连续运行连续运行SB3SB3：点动点动SB2SB2：连续运行；连续运行；SB1SB1：停止：停止控制控制关系关系该电路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。KMKMSB1SB1KMKMSB2SB2KHKHSB3SB3主电路主电路控制电路控制电路35SBM3AB CKMFU方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KAKA）。）。控制控制关系关系SBSB：点动点动SB2SB2：连续运行连续运行SB1SB1：停止运行：停止运行KASB1KASB2KHKMKA3 3、点动、点动+连续运行连续运行36 4 4、保护环节、保护环节 (1)(1)短路保护短路保护：熔断器熔断器FU1FU1、FU2FU2分别作主电路和控制线路的短分别作主电路和控制线路的短路保护，当线路发生短路故障时路保护，当线路发生短路故障时能迅速切断电源。能迅速切断电源。(2)(2)过载保护过载保护：通常生产机通常生产机械中需要持续运行的电动机均设械中需要持续运行的电动机均设过载保护，其特点是过载电流越过载保护，其特点是过载电流越大，保护动作越快，但不会受电大，保护动作越快，但不会受电动机起动电流影响而动作。动机起动电流影响而动作。自自锁锁触头触头停停止止按钮按钮短短路路保护保护过过载载保护保护起起动动按钮按钮37 以下控制电路能否实现即能以下控制电路能否实现即能点点动、动、又能又能连续连续运行运行 KMSB1KMSB2KHSB思考思考不能点动！不能点动！383.2.2 3.2.2 多地点与多条件控制线路多地点与多条件控制线路 多地点控制多地点控制：指在两地或两个以上地点进行的控制操作。规模较大的设指在两地或两个以上地点进行的控制操作。规模较大的设备，为了操作方便常要求能在多个地点进行操作。备，为了操作方便常要求能在多个地点进行操作。多条件控制：多条件控制：通过在电路中串联或并联电器的常闭触点和常开触点来通过在电路中串联或并联电器的常闭触点和常开触点来实现。实现。391 1、多地控制电路、多地控制电路 定义：定义：多地控制电路设置多地控制电路设置多套多套起、起、停按钮，分别安装在设备的停按钮，分别安装在设备的多个多个操作位置操作位置，故称多地控制。，故称多地控制。特点：特点：起动起动按钮的按钮的常开常开触点触点并联并联，停止停止按钮的按钮的常闭常闭触点触点串联串联。且起停控制且起停控制成对成对出现出现 操作：操作：无论操作哪个启动按钮都可无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操作任意以实现电动机的起动；操作任意一个停止按钮都可以打断自锁电一个停止按钮都可以打断自锁电路，使电动机停止运行。路，使电动机停止运行。启动启动并联并联停止停止串联串联402 2、多条件控制电路、多条件控制电路n用途：用途：多条件启动控制多条件启动控制和多条件停止控制电和多条件停止控制电路，适用于电路的路，适用于电路的多多条件保护。条件保护。n特点：特点：按钮或开关的按钮或开关的常常开开触点触点串串联，常联，常闭闭触触点点并并联。多个条件都联。多个条件都满足（动作）后，才满足（动作）后，才可以起动或停止。可以起动或停止。停止停止并联并联启动启动串联串联41(a)(b)(c)(d)图2.5 点点动控制控制线路路 3.2.3 3.2.3 异步电动机正、反转控制线路异步电动机正、反转控制线路 生产实践中，许多设备均需要两个生产实践中，许多设备均需要两个相反相反方向的运行控方向的运行控制，如机床工作台的制，如机床工作台的进退进退、升降升降以及主轴的以及主轴的正反正反向运转等。向运转等。此类控制均可通过电动机的正转与反转来实现。由电动机此类控制均可通过电动机的正转与反转来实现。由电动机原理可知，电动机三相电源进线中任意两相对调，即可实原理可知，电动机三相电源进线中任意两相对调，即可实现电动机的反向运转。现电动机的反向运转。421 1、电机的正反转控制电路结构、电机的正反转控制电路结构KMFKMFSB1SBFKHM3ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMRSBR 该电路必须先停车才能由正转到反转或由该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。反转到正转。SBFSBF和和SBRSBR不能同时按下，否则会造成短路！不能同时按下，否则会造成短路！操作过程：操作过程：SBF正转正转SBR反转反转停车停车SB1主主电电路路控制电路控制电路正正转转反反转转43 互锁关系互锁关系-在同一时间里两个接触器只允许一个工作在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为的控制作用称为互锁互锁或或联锁联锁。因此需要在各自的控制电路中因此需要在各自的控制电路中串接串接对方的对方的常闭常闭触点，构成触点，构成互锁互锁。互锁触点互锁触点-而这两个而这两个常闭触点常闭触点称为互锁触点。称为互锁触点。原理原理：当电动机：当电动机正正转时，按下正向起动按钮转时，按下正向起动按钮SB2SB2，KM1KM1线线圈得电并自锁，圈得电并自锁，KM1KM1常闭触点断开，这时按下反向按钮常闭触点断开，这时按下反向按钮SB3SB3，KM2KM2也无法通电。也无法通电。当电动机当电动机反反转时，先按下停止按钮转时，先按下停止按钮SB1SB1，令，令KM1KM1断断电释放，电释放，KM1KM1常开触点复位断开，电动机停转。再按下常开触点复位断开，电动机停转。再按下SB3SB3，KM2KM2线圈才能得电，电动机反转。线圈才能得电，电动机反转。由于电动机由正转切换成反转时，需先停下来，再反向由于电动机由正转切换成反转时，需先停下来，再反向起动，故称该电路为起动，故称该电路为正正-停停 -反反控制电路。控制电路。2 2、电机的正反转控制、电机的正反转控制-加互锁加互锁442 2、电机的正反转控制、电机的正反转控制-加互锁加互锁互锁作用互锁作用：正转时，：正转时，SBRSBR不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SBFSBF不起作用。从而避免两触发器不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRKMRSBRM3A BCKMFFUQ SKH 互锁触点互锁触点45 启动按钮利用启动按钮利用复合按钮复合按钮进行控制。则该电路为按钮、接进行控制。则该电路为按钮、接触器双重联锁的控制电路，如图触器双重联锁的控制电路，如图2.6(c)2.6(c)所示。所示。电动机正在正转，此时，接触器电动机正在正转，此时，接触器KM1KM1线圈吸合，主触点线圈吸合，主触点KM1KM1闭合。欲切换电动机的转向，只需按下复合按钮闭合。欲切换电动机的转向，只需按下复合按钮SB3SB3即可。即可。按下按下SB3SB3后，其常闭触点先断开后，其常闭触点先断开KM1KM1线圈回路，线圈回路，KM1KM1释放，释放，主触点断开正序电源。复合按钮主触点断开正序电源。复合按钮SB3SB3的常开触点后闭合，接的常开触点后闭合，接通通KM2KM2的线圈回路，的线圈回路，KM2KM2通电吸合且自锁，通电吸合且自锁，KM2KM2的主触点闭合，的主触点闭合，负序电源送入电动机绕组，电动机作反向起动并运转，从而负序电源送入电动机绕组，电动机作反向起动并运转，从而直接实现正、反向切换。直接实现正、反向切换。3 3、电机的正反转控制、电机的正反转控制-双重互锁双重互锁46KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMRKMFSBR3 3、电机的正反转控制、电机的正反转控制双重互锁双重互锁KMRM3A BCKMFFUQSKH电器互锁电器互锁机械互锁机械互锁双保险双保险机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）电器互锁（互锁触头）47主电路实现顺序控制主电路实现顺序控制顺序控制顺序控制控制电路实现顺序控制控制电路实现顺序控制 要求要求几台电动机几台电动机的启动、停止按一定的先后的启动、停止按一定的先后顺序顺序来完成来完成的控制方式的控制方式称为电动机的顺序控制。称为电动机的顺序控制。顺序启动同时停止控制顺序启动同时停止控制顺序启动逆序停止控制顺序启动逆序停止控制3.2.4 3.2.4 顺序控制线路顺序控制线路 用途：用途：用于实现机械设备依次动作的控制要求。用于实现机械设备依次动作的控制要求。48图 3.7 顺序起序起动控制控制线路路1.1.主电路顺序控制主电路顺序控制顺序顺序控制控制KM2串在串在KM1触点下触点下保证保证M1工作后工作后M2才有可能工作。才有可能工作。492.2.控制电路实现的顺序控制控制电路实现的顺序控制KM1KM1的辅助常开触点起的辅助常开触点起自锁自锁和和顺控顺控的双重作用。的双重作用。自锁自锁顺控顺控503.3.顺序启动顺序启动同时同时停止控制停止控制特点特点:电气原理图电气原理图FU1KM1M13FR1QL1L3L2KM2M23FR2主电路主电路控制电路控制电路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB3SB2KM1KM2KM1514.4.顺序启动顺序启动逆序逆序停止控制停止控制FU1KM1M3FR1QL1L3L2KM2M3FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原理图电气原理图特点特点:主电路主电路控制电路控制电路M1M2M1M2的顺序起动的顺序起动M2M2M1M1的顺序停止控制的顺序停止控制521 1 电机电机M1M1控制要求：控制要求：1.M1 1.M1 起动后，起动后，M2M2才能起动才能起动 2.M1 2.M1 不可不可单独停，单独停，M2 M2 可可单独停单独停2 2 电机电机M2M2顺序控制顺序控制例例1 153顺序控制电路（顺序控制电路（1 1）：）：两电机只保证起动的先后两电机只保证起动的先后顺序顺序，没有延时没有延时要求要求。FU2KM2KH2AB CFU1M13AB CKM1KH1M23主电路主电路KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM1SB1SB2KH1KM1控制电路控制电路全停全停单停单停顺控顺控54顺序控制电路顺序控制电路(2)(2)：M1M1起动后，起动后，M2M2延时延时起动。起动。SB2 SB2 KM1 KM1 KTKT KM2 KM2 延时延时 KM2KM2 M1M1起动起动KT KT M2M2起动起动主电路同前主电路同前KM1KM1SB1SB1SB2SB2KTKTKHKHKM1KM1KM2KM2KM2KM2KM2KM2KTKT控制电路控制电路55KM1KM1SB1SB1SB2SB2KTKTKHKHKM1KM1KM2KM2KM2KM2KTKT 实现实现M1M1起动后起动后M2M2延时起动的顺序控制，用以下延时起动的顺序控制，用以下电路电路可不可可不可以？以？SB2 SB2 KM1 KM1 KTKT KM2 KM2 延时延时 KM2KM2 M1M1起动起动 M2M2起动起动 不可以不可以！继电器、继电器、接触器的线接触器的线圈有各自的圈有各自的额定值，额定值，线圈不能串线圈不能串联联。563.2.5 3.2.5 自动往返运动自动往返运动 在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自自动往返动往返。因为有行程限制，所以常用。因为有行程限制，所以常用行程开关行程开关做控制元件来做控制元件来控制电动机的控制电动机的正反正反转。图转。图1.151.15为电动机往返运行的可逆旋转为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中控制电路。图中KM1KM1、KM2KM2分别为电动机正、反转接触器，分别为电动机正、反转接触器，SQ1SQ1为反向转正向行程开关，为反向转正向行程开关，SQ2SQ2为正向转反向行程开关，为正向转反向行程开关，SQ3SQ3、SQ4SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。分别为正向、反向极限保护用限位开关。57a a 机床工作台自动往复运动示意图机床工作台自动往复运动示意图机床工作台自动往复运动示意图机床工作台自动往复运动示意图 b b 自动往复循环控制电路自动往复循环控制电路自动往复循环控制电路自动往复循环控制电路图图图图2-12 2-12 自动往复循环控制自动往复循环控制自动往复循环控制自动往复循环控制 自动往返运动电路自动往返运动电路 1 1、主电路、主电路 同电动机正反转控制线路。同电动机正反转控制线路。2 2、控制电路、控制电路 接触器互锁依然接触器互锁依然保留保留，加装，加装行程开行程开关互锁关互锁，以实现，以实现自动换向自动换向控制控制。机械机械互锁互锁58工作台自动往返控制过程工作台自动往返控制过程59SQ2 退退 进进 SQ1nKM1KM1：前进前进nKM2KM2：后退后退nSQ1SQ1：末端行程开关末端行程开关nSQ2SQ2：始端行程开关：始端行程开关nSB2SB2：正向起动按纽正向起动按纽 nSB3SB3：反向起动按纽反向起动按纽nSB1:SB1:停止按钮停止按钮nFR:FR:热继电器热继电器1 1、自动往返运动控制线路、自动往返运动控制线路60行程控制行程控制原则原则:利用生产机械运动的行程位置实现控制，通常采用限利用生产机械运动的行程位置实现控制，通常采用限位开关。位开关。工作过程如下：工作过程如下：合上电源开关合上电源开关QFQF按下启动按钮按下启动按钮SB1SB1接触器接触器KM1KM1通电通电电动机电动机M M正转，喷水管左移正转，喷水管左移喷水管左移到一定位置，螺喷水管左移到一定位置，螺杆撞动限位开关杆撞动限位开关SQ2SQ2SQ2SQ2常闭触头断开常闭触头断开KM1KM1停止吸合，此停止吸合，此时时SQ2SQ2常开触头接通接触器常开触头接通接触器KM2KM2通电通电电动机电动机M M反转喷水管右反转喷水管右移移喷水管右移到一定位置，螺杆撞动限位开关喷水管右移到一定位置，螺杆撞动限位开关SQ1SQ1SQ1SQ1常闭触头断开常闭触头断开KM2KM2停，停，KM1KM1再次得电，依次往复运行。再次得电，依次往复运行。自动往返运动控制自动往返运动控制原则原则:612 2、单周期控制电路、单周期控制电路n按下起动按纽按下起动按纽SB2SB2，运行一周后回到始端运行一周后回到始端自动停止。自动停止。n去掉始端去掉始端SQ2SQ2的自动的自动起动环节即可。起动环节即可。SQ2 退退 进进 SQ1623 3、末端延时单周控制电路、末端延时单周控制电路 末端末端SQ1SQ1的起的起动控制改为经动控制改为经KTKT后后起动向接触器起动向接触器KM2KM2。SQ2 退退 进进 SQ163自动往复行程控制线路小结自动往复行程控制线路小结自动往复自动往复主电路主电路自动自动往复往复之连续控制电路之连续控制电路64自动往复之自动往复之单周单周期期 自动往复末端自动往复末端延时延时65举例举例:行程控制行程控制KMRM3ABCKMFFUQSKH 注意注意:行程控制实质为电机的行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。要加限位开关。正程正程逆程逆程BA 主电路主电路66行程控制电路（行程控制电路（1 1）-限位限位停止停止 控制回路控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2SQASB3SQBKMRKMRKMF限位开关限位开关正程正程限位开关限位开关SQASQB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开SQASQA 动作过程动作过程SB2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析）67行程控制行程控制(2)-(2)-自动自动往复运动往复运动正程正程逆程逆程电电 机机工作要求：工作要求：1.能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2.到位后能自动返回到位后能自动返回68电机电机SQaSQbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSQaSQb自动往复运动控制电路自动往复运动控制电路 限位开关限位开关采用采用复合式复合式开关开关。正向运。正向运行停车的同时，自动起行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。动反向运行；反之亦然。关键措施关键措施69例例1 1：运料小车的控制运料小车的控制设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：1.1.小车启动后，前进到小车启动后，前进到A A地。然后做以下往复运动：地。然后做以下往复运动：到到A A地后停地后停2 2分钟等待装料，然后自动走向分钟等待装料，然后自动走向B B。到到B B地后停地后停2 2分钟等待卸料，然后自动走向分钟等待卸料，然后自动走向A A。2.2.有过载和短路保护。有过载和短路保护。3.3.小车可停在任意位置。小车可停在任意位置。正程正程逆程逆程电机电机BA 控制电路综合举例控制电路综合举例70运料小车控制电路运料小车控制电路M3A BCKMFFUQ SKHKMRSQa、SQb 为为A、B 两端的限位开关两端的限位开关 KTa、KTb 为为 两个时间继电器两个时间继电器 主回路主回路KMFKHKMRSBFSB1KMFSQaSQaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSQbKQaKQbSBR71该电路的问题：该电路的问题：小车在两小车在两极端位置极端位置时，不时，不 能停车。能停车。动作过程动作过程SBFSBFKMFKMF小车正向运行小车正向运行至至A A端端撞撞STa STa KTaKTa 延时延时2 2分钟分钟KMR KMR 小车小车反向运行反向运行至至B B端端撞撞STbSTb KTb KTb 延时延时2 2分钟分钟KMF KMF 小车正小车正向运行向运行如此往如此往反运行。反运行。KMFKMFKHKMRSBFSB1STaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR72KMFKMFSBFKMRKHSTaSTaKTaSTbKTbKMRKTaKMRKMFSTbKTbSB1SB2KAKA加中间继电器加中间继电器（KAKA）实现实现任意位置停车任意位置停车的要求的要求SBR73例例2 2：工作台位置控制工作台位置控制起动后工作台控制要求：起动后工作台控制要求：(1)运动部件运动部件A从从1到到2 (2)运动部件运动部件B从从3到到4(3)运动部件运动部件A从从2回到回到1(4)运动部件运动部件B从从4回到回到3自自动动循循环环BM1AM2ST3ST4ST2ST11234 控制电路综合举例控制电路综合举例74工作台位置控制电路工作台位置控制电路(1)(1)根据动作顺序根据动作顺序 设计控制电路。设计控制电路。(2)(2)检查有无互锁。检查有无互锁。(3)(3)检查能否正确检查能否正确 启动启动 、停车。、停车。设计步骤：设计步骤：KMAFKMAFKHKHST4ST4KMBRKMBRST2ST2KMBFKMBFKMBRKMBRKMAFKMAFST4ST4KMAFKMAFST1ST1KMARKMARKMBFKMBFST1ST1KMBRKMBRST3ST3KMBFKMBFKMAFKMAFSB1SB1SB2SB2KMARKMARST2ST2ST3ST375工作台位置控制电路工作台位置控制电路ST4KMBRST2KMBFKMBRKMAFST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1KHKMAFSB2KMARST2ST3 该电路有何该电路有何问题？问题？小车若在小车若在1 1、2 2、3 3、4 4规定的位置时，不能规定的位置时，不能正常停车。正常停车。76电路的改进方法同前：电路的改进方法同前：KAKAKHKHKHKHST4ST4KMBRKMBRST2ST2KMBFKMBFKMBRKMBRKMAFKMAFST4ST4KMAFKMAFST1ST1KMARKMARKMBFKMBFST1ST1KMBRKMBRST3ST3KMBFKMBFKMAFKMAFKAKAKMAFKMAFSB2SB2KMARKMARST2ST2ST3ST3SB1SB1KAKASB3SB3加中间继电器（加中间继电器（KAKA）771.1.自锁自锁接触器常开触点与按钮常开触点相并联接触器常开触点与按钮常开触点相并联。2.2.互锁互锁两个两个接触器的常闭触点串联接触器的常闭触点串联在在对方线圈的对方线圈的电路中电路中。3.3.点动点动无无自锁环节。自锁环节。4.4.连续连续有有自锁环节。自锁环节。5.5.多地多地按钮的常开触点并联、常闭触点串联。按钮的常开触点并联、常闭触点串联。6.6.多条件多条件按钮的常开触点串联、常闭触点并联。按钮的常开触点串联、常闭触点并联。7.7.顺序控制线路顺序控制线路电机启停按顺序控制。电机启停按顺序控制。8.8.自动往返运动自动往返运动利用限位开关实现换向控制。利用限位开关实现换向控制。基本电路的结构特点基本电路的结构特点783.3 3.3 电气控制常用电气控制常用 的保护环节的保护环节79 电气控制的保护环节非常多，在电气控制线路中，最电气控制的保护环节非常多，在电气控制线路中，最为为常用常用的是的是熔断器熔断器及断路器，应用方法是及断路器，应用方法是串联串联在回路中，在回路中，其分断作用和当线路电流超过其允许最大电流时熔断或跳其分断作用和当线路电流超过其允许最大电流时熔断或跳保护。第二类保护。第二类较常用较常用的保护环节是电动机保护，即热保护的保护环节是电动机保护，即热保护继电器继电器，当电动机过流时跳起保护。电气控制线路常设有，当电动机过流时跳起保护。电气控制线路常设有以下保护环节。以下保护环节。3.3 3.3 电气控制常用的保护环节电气控制常用的保护环节801 1、短路保护短路保护 作用：作用：当电路发生短路时，短路电流会引起当电路发生短路时，短路电流会引起电器设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电机和电路电器设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电机和电路中的各种电器设备产生机械性损坏，因此当电路出现短中的各种电器设备产生机械性损坏，因此当电路出现短路电流时，必须迅速而可靠的断开电源。路电流时，必须迅速而可靠的断开电源。81图图2.8 短路保护短路保护 图图2.8(b)2.8(b)为采为采用用自动开关自动开关作短路保护作短路保护的电路。既的电路。既作为短路保作为短路保护，又作为护，又作为过载保护，过载保护，其过流线圈其过流线圈用做短路保用做短路保护。护。图图2.8(a)2.8(a)为采用为采用熔断器熔断器作短路保护的作短路保护的电路。当主电电路。当主电机容量较小，机容量较小，其控制电路不其控制电路不需另设熔断器，需另设熔断器，主电路中熔断主电路中熔断器也作为控制器也作为控制电路的短路保电路的短路保护。护。短路保护电路短路保护电路自动开关自动开关熔断器熔断器82短路保护的方法：短路保护的方法：加熔断器加熔断器频繁起动频繁起动 的电机：的电机：异步电动机的异步电动机的起动电流起动电流 （I Is ts t）约为约为额定电流额定电流（I IN N）的的 (5-7(5-7）倍。）倍。选择选择熔体额定电流熔体额定电流（I IF F ）时，）时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：通常用以下关系：一般电机：一般电机：83 原因：原因：不正确的不正确的启动启动和和过大过大负载，也常常引起电动机产负载，也常常引起电动机产生很大的过电流。生很大的过电流。后果：后果：由此引起的过电流一般比短路电流要小。过大的由此引起的过电流一般比短路电流要小。过大的冲击负载，使电动机流过过大的冲击电流，以致损坏电动机冲击负载，使电动机流过过大的冲击电流，以致损坏电动机的换向器；同时，过大的电动机转矩也会使机械的转动部件的换向器；同时，过大的电动机转矩也会使机械的转动部件受到损伤。受到损伤。方法：方法：因此要瞬时切断电源。因此要瞬时切断电源。在电动机运行过程中产生这种过电流比发生短路的可能在电动机运行过程中产生这种过电流比发生短路的可能性要大，特别是对频繁启动和正反转重复短时工作的电动机性要大，特别是对频繁启动和正反转重复短时工作的电动机更是如此。更是如此。2 2、过电流保护及欠压保护、过电流保护及欠压保护84图图2.9 2.9 控制电路中的保护环节控制电路中的保护环节 图图2.92.9的控制线路中的控制线路中设有过流保护及欠压保设有过流保护及欠压保护环节。为避免电机启护环节。为避免电机启动时过流保护误动作，动时过流保护误动作，线路中接入时间继电器线路中接入时间继电器KTKT，并使，并使KTKT延时时间稍延时时间稍长于电机长于电机M M的启动时间。的启动时间。这样，电机启动结束后，这样，电机启动结束后，过流继电器过流继电器KIKI才接入电才接入电流检测回路起保护作用。流检测回路起保护作用。当线路电压过低时，当线路电压过低时，KVKV失电，失电，KVKV的常开点断开的常开点断开主电机主电机M M的控制电路。的控制电路。过电流保护及欠压保护过电流保护及欠压保护欠压保欠压保护环节护环节过流继过流继电器电器电机启电机启动时间动时间欠压欠压断开断开过流过流断开断开85 电动机长期超载运行，其绕组的电动机长期超载运行，其绕组的温升温升将超过允许值而损将超过允许值而损坏，所以应设过载保护环节。坏，所以应设过载保护环节。过载保护一般采用过载保护一般采用热继电器热继电器作为保护元件。作为保护元件。由于热继电器的由于热继电器的热惯性热惯性关系，关系，不会不会受短路电流的冲击而受短路电流的冲击而瞬时动作瞬时动作；当有；当有8 81010倍额定电流通过热继电器时，需经倍额定电流通过热继电器时，需经1s1s3s3s动作动作，这样，在热继电器动作前，热继电器的发热元件，这样，在热继电器动作前，热继电器的发热元件可能已可能已烧坏烧坏。所以，在使用热继电器做过载保护时，还必须装有所以，在使用热继电器做过载保护时，还必须装有熔断熔断器器或或过流继电器过流继电器配合使用。配合使用。3 3、过载保护、过载保护86KMSB1KMSB2KH方法：方法：加热继电器。加热继电器。电机工作时，若因电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流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，应加热小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。继电器，进行过载保护。M3A B CKMFUQSKH过载保护方法：过载保护方法：热继电器热继电器的热元件的热元件 热继电热继电 器触头器触头87(a)两相保护两相保护 (b)三相保护三相保护图图2.10 过载保护电路过载保护电路过载保护电路过载保护