典型电气控制系统分析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,PLC,原理及应用 第,3,讲,讲解内容：,3,典型电气控制系统分析,3.1,典型电气控制线路,学习说明,：,本讲主要学习典型控制线路的设计与分析。,重点掌握：,起保停控制线路、多地点控制线路；,三相异步电动机按顺序工作的连锁控制线路,；,起动控制电路：如星形,三角形降压启动线路；,制动控制线路：如三相笼型异步电动机反接制动控制电路；,工作台往复运动控制线路。,1PLC原理及应用 第3讲 讲解内容：,2,3,典型电气控制系统分析,3.1,典型电气控制线路,实现：,从人身安全和自动控制的需要出发采用刀开关（或组合开关）直接控制电动机的起动和停止是根本不可行的。在生产实际中对一台电动机的起停控制，是采用一个接触器和两个按钮实现的。,组成：,按钮、接触器和电动机。,作用：,两个按钮分别对电动机进行导通切换和关断切换，接触器使电动机和电源接通且负责接通状态的保持，见图,3-1,和图,3-2,。,一、起保停控制线路（基础）,23 典型电气控制系统分析3.1典型电气控制线路,3,图,3-1,电磁式接触器及其电动机起保停控制线路示意图,3图3-1 电磁式接触器及其电动机起保停控制线路示意图,4,图,3-2,简单的起、保、停电气控制线路,4图3-2 简单的起、保、停电气控制线路,5,简单的起、保、停电气控制线路演示,5简单的起、保、停电气控制线路演示,6,二、电动机多地点控制线路,（,例：三地控制的线路,）,6二、电动机多地点控制线路（例：三地控制的线路）,7,三地控制的线路演示,7三地控制的线路演示,8,1.,主电路实现顺序控制,2.,控制电路实现顺序控制,要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式,三、,顺序,、,连锁,控制线路,顺序启动同时停止控制,顺序启动逆序停止控制,例如机床中要求润滑电动机起动后，主轴电动机才能起动,81.主电路实现顺序控制2.控制电路实现顺序控制,9,1,电机,M1,控制要求：,1.M1(,油泵,),起动后，,M2(,主轴电机,),才能起动,2.M2,可单独停,2,电机,M2,顺序、连锁控制,91 电机M1控制要求：2 电机M2顺序、连锁控制,10,主电路实现顺序控制,10主电路实现顺序控制,11,控制电路实现顺序控制,（,1,）：,两电机,只保证起动的先后顺序，,没有延时,要求。,FU,KM2,FR2,A,B,C,FU,M,3,A,B,C,KM1,FR1,M,3,主电路,控制电路,KM2,SB3,SB4,FR2,KM2,KM1,SB1,SB2,FR1,KM1,KM1,11控制电路实现顺序控制（1）：两电机只保证起动的先后顺序，,12,控制电路实现顺序控制,(2),：,M1,起动后，,M2,延时,起动。,SB2,KM1,KT,KM2,延时,KM2,M1,起动,KT,M2,起动,主电路同前,控制电路,KT,KM2,FR,KM1,SB1,SB2,KM1,KM2,KT,KM2,12控制电路实现顺序控制(2)：M1起动后，M2延时起动。S,13,顺序启动同时停止控制或,M2,单独停止,特点,:,电气原理图：,FU1,KM1,M1,3,FR1,Q,L1,L3,L2,KM2,M2,3,FR2,主电路,控制电路,KM2,FU2,FR,SB3,FR,KM1,SB1,SB4,SB2,KM1,KM2,KM1,13顺序启动同时停止控制或M2单独停止特点:电气原理图：FU,14,顺序控制演示,14 顺序控制演示,15,顺序启动逆序停止控制,FU1,KM1,M,3,FR1,Q,L1,L3,L2,KM2,M,3,FR2,KM2,FU2,FR,SB3,FR,KM1,SB1,SB4,SB2,KM1,KM2,KM1,KM2,电气原理图：,特点,:,主电路,控制电路,15顺序启动逆序停止控制FU1KM1M3FR1QL1L3L,16,四、起动控制电路,（一）笼型异步电动机,手动开关,直接起动控制线路,对,容量较小,，并且,工作要求简单,的电动机，如小型台钻、砂轮机、冷却泵的电动机，可用手动开关在动力电路中接通电源直接起动。,16四、起动控制电路 对容量较小，并且工作要求简单的电动机，,17,一般,中小型机床的主电动机,采用接触器直接起动,用,接触器,直接起动控制线路图,17 一般中小型机床的主电动机采用接触器直接起动用接触,18,（二）笼型异步电动机降压起动控制线路,原因：,容量大于,10kW,的笼型异步电动机直接起动时，起动冲击电流为额定值的,4,7,倍，故一般均需采用相应措施降低电压，即减小与电压成正比的电枢电流，从而在电路中不至于产生过大的电压降。,方法：,常用的降压起动方式有定子电路串电阻降压起动、星形,三角形,(Y-),降压起动和自耦变压器降压起动。,降压原理：,丫一形的降压起动方法是，起动时将电动机定子绕组结成丫形，这时加在电动机每相绕组上的电压为电源电压额定值的,1/3,，而其起动转矩为形连接直接起动转矩的,1/3,。起动电流降为形连接直接起动电流的,1,3,，作用,:,减小了起动电流对电网的影响。,优点：,在于星形起动电流只是原来三角形接法的,1/3,，起动电流特性好、结构简单、价格低。,缺点：,是起动转矩也相应下降为原来三角形接法的,1/3,，转矩特性差，因而本线路适用于电网电压,380V,，额定电压,660V/380V,，,Y,接法的电动机轻载起动的场合。,18（二）笼型异步电动机降压起动控制线路原因：容量大于10k,19,图,3-7,星形,三角形降压起动控制电路,19图3-7星形三角形降压起动控制电路,20,星形,三角形降压起动控制电路演示,20星形三角形降压起动控制电路演示,21,(,三,),定子串电阻降压起动控制电路,(1),21(三)定子串电阻降压起动控制电路(1),22,(,三,),定子串电阻降压起动控制电路,(2),22(三)定子串电阻降压起动控制电路(2),23,原因,：,三相异步电动机从切除电源到完全停止运转。由于惯性的关系，总要经过一段时间，这往往不能适应某些生产机械工艺的要求。如万能铣床、卧式镗床、电梯等，为提高生产效率及准确停位，要求电动机能迅速停车，对电动机进行制动控制。,五、制动控制电路,方法,：,制动方法一般有两大类,1.,机械制动,2.,电气制动,反接制动,能耗制动,23原因：三相异步电动机从切除电源到完全停止运转。由于惯性的,24,工作原理,：,改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使定子绕组产生方向相反的旋转磁场，从而产生制动转矩，实现制动。反接制动要求在电动机转速接近零时及时切断反相序的电源，以防止电动机反向起动。,（一）反接制动控制线路,工作过程,：当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。控制线路就是要实现这一过程。,注意,：,电动机正在正方向运行时，如果把电源反接，电动机转速将由正转急速下降到零。如果反接电源不及时切除，则电动机又要从零速反向起动运行。如图,3-10(a),、图,3-10(b),所示为反接制动的控制线路。,24工作原理：改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使定子,25,（,a,）,（,b,）,图,3-10,反接制动控制线路,25（a）（b）图3-10 反接制动控制线路,26,图,3-10(a),图有这样一个问题：,在停车期间，如果为了调整工件，需要用手转动机床主轴时，速度继电器的转子也将随着转动，其常开触点闭合，,KM2,通电动作，电动机接通电源发生制动作用，不利于调整工作。,存在问题与解决方案,图,3-10(b),图的反接制动线路解决了这个问题：,控制线路中停止按钮使用了复合按钮,SB1,，并在其常开触点上并联了,KM2,的常开触点，使,KM2,能自锁。这样在用手转动电动机时，虽然,KS,的常开触点闭合，但只要不按复合按钮,SB1,，,KM2,就不会通电，电动机也就不会反接于电源，只有按下,SB1,，,KM2,才能通电，制动电路才能接通。,注意：,因电动机反接制动电流很大，故在主回路中串入电阻,R,，可防止制动时电动机绕组过热。,26图3-10(a)图有这样一个问题：在停车期间，如果为了调,27,反接制动控制线路演示,27反接制动控制线路演示,28,能耗制动时，制动转矩随电动机的惯性转速下降而减小，因而制动平稳。这种制动方法将转子惯性转动的,机械能转换成电能,，又,消耗在转子的制动上,，所以称为,能耗制动,。,能耗制动的制动转矩大小与通入直流电流的大小与电动机的转速,n,有关，同样转速，电流大，制动作用强。一般接入的直流电流为电动机空载电流的,35,倍，过大会烧坏电动机的定子绕组。电路采用在直流电源回路中串接可调电阻的方法，调节制动电流的大小。,工作原理：,在三相电动机停车切断三相交流电源的同时，将一,直流电源,引入定子绕组，,产生静止磁场,。电动机转子由于惯性仍沿原方向转动，则转子在静止磁场中切割磁力线，,产生一个与惯性转动方向相反的电磁转矩,，实现对转子的制动。,设计方案：,1.,单向运行能耗制动控制线路,按时间原则控制线路；,按速度原则控制线路。,2.,可逆运行能耗制动控制线路,3.,单管能耗制动控制线路,（二）能耗制动控制线路,28能耗制动时，制动转矩随电动机的惯性转速下降而减小，因而制,29,1.,单向运行能耗制动控制线路,(1),按时间原则控制线路。,291.单向运行能耗制动控制线路(1)按时间原则控制,30,(2),按速度原则控制线路。,30(2)按速度原则控制线路。,31,单向能耗制动线路演示,31单向能耗制动线路演示,32,能耗制动与反接制动比较,反接制动时，制动电流很大，因此制动力矩大，制动效果显著，但在制动时有冲击，制动不平稳且能量消耗大。,能耗制动与反接制动相比，制动平稳，准确，能量消耗少，但制动力矩较弱，特别在低速时制动效果差，并且还需提供直流电源。,在实际使用时，应根据设备的工作要求选用合适的制动方法。,32能耗制动与反接制动比较 反接制动时，制动电流很大，,33,六、行程控制实现工作台自动往复运动控制线路,分析：,（一）工作：,1.,合刀开关,QS,；,2.,按下启动按钮,SB1,；接触器线圈,KM1,上电，进给，到,SQ1,切换状态，,KM2,得电，,KM1,失电复位；返回，到,SQ2,切换，循环往复。,（二）保护：,1.,短路保护,FU,；,2.,过载保护,FR,；,3.,自锁、互锁保护；,4.PE,接地保护；,5.,欠压保护（接触器）。,33六、行程控制实现工作台自动往复运动控制线路 分析：,34,行程控制实现工作台自动往返运动控制线路,34行程控制实现工作台自动往返运动控制线路,35,行程、时间控制实现动力头滑台钻孔加工自动循环电器控制线路,分析：,（一）工作：,1.,合刀开关,QS,；,2.,按下启动按钮,SB1,；接触器线圈,KM1,上电，进给加工开始，到,SQ2,切换状态，时间继电器,KT,得电延时开始即进行无进给切削；同时,KM1,失电复位；,KT,时间到触点切换，,KM2,得电，返回，到,SQ1,切换，,KM2,失电，释放,;KM1,得电,重复前面的过程,.,（二）保护：,1.,短路保护,FU,；,2.,过载保护,FR,；,3.,自锁、互锁保护；,4.PE,接地保护；,5.,欠压保护（接触器）。,35行程、时间控制实现动力头滑台钻孔加工自动循环电器控制线路,36,行程、时间控制实现动力头滑台钻孔加工的电器控制线路,(,对前面进行改造,),分析：,（一）工作：,1.,合刀开关,QS,；,2.,按下启动按钮,SB1,；接触器线圈,KM1,上电，进给加工开始，到,SQ2,切换状态，时间继电器,KT,得电延时开始即进行无进给切削；同时,KM1,失电复位；,KT,时间到触点切换，,KM2,得电，返回，到,SQ1,切换，,KM2,失电，释放。,（二）保护：,1.,短路保护,FU,；,2