基本与典型电气控制电路分析与设计

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,*,PLC,原理及应用,西门子,S7-200,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,*,电气控制及,PLC,技术,电气学院 自动化 杨霞,2010,年,1,月,2,电气控制及,PLC,技术 第,3,讲,讲解内容,：,2,基本与典型电气控制电路分析与设计,电气控制线路的设计、绘制及分析,基本电气控制线路,学习说明：,本讲是学习电气控制设计基础。重点掌握：,1.,电气控制线路的,设计,、,绘制,及,分析,；,2.,电气控制线路基本环节：,(1),掌握电气控制原则：,时间原则,、,速度原则,、,电流原则,、与,行程原则,。,(2),掌握电动机,保护环节,。,(3),掌握三相异步电动机基本控制环节：,起动,、,正反转,、,调速,、,制动,电气控制电路。,(4),掌握电气控制电路的,联锁环节,。,3,2,基本与典型电气控制电路分析与设计,任何复杂的电器控制线路都是按照一定的,控制原则,，由,基本的控制线路,组成的。,基本控制线路,是,学习电器控制的基础,。,电器控制线路的表示方法有,：,电气原理图,、,电气安装接线图,、,电器布置图,。,电气原理图,是根据工作原理而绘制的，具有,结构简单,、,层次分明,、,便于研究,和,分析电路,的工作原理等优点。,电器控制线路常用的图形、文字符号,必须符合最新的国家标准,。,4,电器控制线路：,根据电路通过的电流大小可分为,主电路,和,控制电路,。,主电路：,包括从电源到电动机的电路，是,强电流,通过的部分，用,粗线条,画在原理图的,左边,。,控制电路：,是通过,弱电流,的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用,细线条,画在原理图的,右边,。,采用电器元件展开图的画法：,同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同类电器，可在文字符号后加上数字序号，如,KM1,、,KM2,等。,注意,：,所有按钮、触点均按,没有外力作用和没有通电时的原始状态画出,。控制电路的分支线路，原则上按照动作,先后顺序排列,，两线交叉连接时的电气连接点须用,黑点标出,。,5,电气控制线路的设计、绘制及分析,一、电气控制线路的设计概述,（一）设计的基本原则,满足技术、经济指标要求，操作、维修方便的基本要求。通过优选器件，提高可靠性，延长寿命，提高产品的竞争力。,（二）设计的基本内容,1.,拟订设计的任务书。,2.,选择拖动方案和控制方式。,3.,设计电气原理图及合理选择元件（原理设计）。,4.,绘制电气安装接线图（工艺设计）。,5.,汇总资料，编写说明书。,6,1.,选用典型环节。,2.,合理设计电路：,必要时，可以使用逻辑代数化简电路，优化电路结构。,设计电气原理图时，还要考虑工程施工的要求。,图,2-1,控制电路,例如,（,双控,）,图,2-1b,与图,2-1a,相比，具有节省连接导线，可靠性高。,（三）设计的一般规律,7,减少控制触点，提高可靠性,（,a,）（,b,）,图,2-2,控制电路,例如,:,图,2-2a,电路中，继电器线圈电流需要依次流过多个触点。,图,2-2b,的控制电路每一个继电器线圈电流仅流过一个触点，可靠性得到提高。,8,防止竞争现象,图,2-3,反身自停电路,例如,:,图,2-3a,为反身自停电路，存在电气导通的竞争现象。,图,2-3b,为无竞争的反身自停电路。,结论：,继电、接触器控制电路不得用自身触点切断线圈的导电电路。,9,电气控制原理设计方法有两种，,经验设计法,和,逻辑代数设计法,。,1.,经验设计法,电气控制设计的内容包括,主电路、控制电路和辅助电路,的设计。,（,1,）经验设计方法,根据生产机械的要求，选用,典型环节,，将它们有机的组合起来，并加以补充修改，综合成所需的控制电路。,（,2,）电气控制设计步骤,主电路控制电路 辅助电路 反复审核。,2.,逻辑设计法,利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。,该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法的设计优点。,（四）设计的基本方法,10,注意,：,理论部分同学们自学。实际绘制与分析，边设计分析边讲解！,二、电气控制线路的绘制与分析,三、电气控制原则,注意,：,时间原则、速度原则、电流原则、与行程,(,位置,),原则，在下节实例讲解！,四、电动机保护环节,注意,：,短路保护,FU,；过载保护,FR,；欠、失电压保护,KM,；接地保护等,PE,。,五、,电气控制电路的连锁环节,注意,：,电气联锁、机械联锁。,11,基本电气控制线路,一、直接起动控制线路,直接起动,：在,电源容量足够大,时,，小容量笼型电动机,可直接起动。,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，干扰其它用电设备的正常工作。,（一）点动控制,注意,：,根据控制要求，分析需要的,电气器件。,主电路,：,由,刀开关,QS,、,熔断器,FU,、,交流接触器的主触点,KM,、,热继电器,FR,、,笼型电动机,M,和,接地保护,PE,组成；,控制电路,：,由起动,按钮,SB,和,交流接触器线圈,KM,组成。,12,图,2-4,实现点动的控制线路,（一）点动控制,最简单的点动控制：适合小功率电动机控制,起动过程：,先合上刀开关,QS,按下起动按钮,SB,接触器线圈,KM,通电接触器主触点,KM,闭合电动机,M,通电直接起动。,停机过程：,松开起动按钮,SB,接触器线圈,KM,断电接触器主触点,KM,断开电动机,M,停电停转。,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。,保护环节：,短路保护,FU,；过载保护,FR,；欠、失电压保护,KM,；接地保护,PE,。,13,（二）长动（连续）控制,长动控制,：,在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，即所谓长动控制。,根据控制要求，分析需要的电气器件。,主电路,：,由,刀开关,QS,、,熔断器,FU,、,接触器的主触点,KM,、,热继电器发热元件,FR,、,电动机,M,和,接地保护,PE,组成；,控制电路,：,由,停止按钮,SB2,、,起动按钮,SB1,、,接触器的常开辅助触点,和,线圈,KM,、,热继电器的常闭触点,FR,组成。,14,起动过程,：,合上刀开关,QS,按下起动按钮,SB2,接触器线圈,KM,通电接触器主触点,KM,闭合和常开辅助触点闭合电动机,M,接通电源运转；松开起动按钮,SB2,，利用接通的接触器常开辅助触点,KM,自锁、电动机,M,连续运转。,自锁概念,：,这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保持。,（二）长动（连续）控制,长动控制：适合长时间连续转动电动机控制,停机过程,：,按下停止按钮,SB1,接触器线圈,KM,断电接触器主触点,KM,和辅助常开触点,KM,断开电动机,M,断电停转。,保护环节,：,短路保护,FU,；过载保护,FR,；欠、失电压保护,KM,；接地保护,PE,。,图,2-5,长动控制线路,15,工作原理（演示）,本控制线路具有如下三点优点：,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。,16,开关切换,点动控制：,SA,断开,主电路,控制电路,（三）点动和长动混合控制,1.,采用,钮子开关,SA,实现点动和长动控制,连续控制：,SA,闭合,17,采用钮子开关,SA,实现点动和长动控制演示,18,按钮切换,工作原理：,连续控制：按下,按钮,SB1,点动控制：按下按钮,SB3,FU2,SB1,KM,KM,FR,SB2,SB3,控制电路,（三）点动和长动混合控制,2.,采用复合按钮,SB3,实现控制。,主电路,19,采用复合按钮,SB3,实现控制演示,20,中间继电器,KA,控制,工作原理：,连续控制：按下,按钮,SB3,点动控制：按下按钮,SB2,（三）点动和长动混合控制,3.,采用中间继电器,KA,实现控制。,主电路,21,采用中间继电器,KA,实现控制演示,22,以下控制电路能否实现,即能点动、又能连续,运行,思考回答,不能点动！,KM,SB1,KM,SB2,FR,SB,23,概述：,在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。,实现：,对于三相异步电动机来说，可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。,二、可逆旋转（正反转）控制线路,电路形式,:,电动机原理：,改变电动机三相电源的,相序，,可改变电动机的,旋转方向,按钮、接触器控制,位置控制,根据控制要求，分析需要的电气器件,24,按钮、接触器控制正反转控制电路,主电路：,KM2,控制电路：,控制电路,FU2,FR,SB3,SB1,KM1,KM1,KM2,KM2,SB2,正转按钮,反转按钮,工作原理：,基本控制电路,缺点：？,FU1,KM1,M,3,FR,Q,L1,L3,L2,主电路,PE,25,控制电路：,工作原理：,接触器互锁控制,联锁,接触器互锁,(,电气联锁,),按钮互锁,(,机械联锁,),控制电路,FU2,FR,SB3,SB1,KM1,KM1,KM2,KM2,SB2,KM2,KM1,接触器互锁,新名词,：接触器的自锁、互锁都是,电气联锁,按钮、接触器控制正反转控制电路,优点：,工作安全可靠,缺点：,操作不便,26,正反转（电气联锁控制）演示,27,按钮、接触器控制正反转控制电路,控制电路：,工作原理：,优点：,按钮互锁控制,操作方便,控制电路,FU2,FR,SB3,SB1,KM1,KM1,KM2,KM2,SB2,SB1,SB2,缺点：,易产生故障,联锁,接触器互锁,(,电气联锁,),按钮互锁,(,机械联锁,),新名词,：,机械联锁,按钮,互锁,28,按钮、接触器控制正反转控制电路（续）,控制电路：,工作原理：,优点：,接触器、按钮双重联锁控制,安全可靠，操作方便,FU2,FR,SB3,SB1,KM1,KM1,KM2,KM2,SB2,SB1,SB2,KM2,KM1,控制电路图,29,正反转（电气、机械联锁控制,),演示,30,电动机可逆运行控制电路,31,电动机可逆运行控制接线示意图,32,例,1,：分析,abcd,四图结果如何？,图（,a,）电路中，,KM,的辅助常开触头不仅锁住了,SB2,，而且也锁住了,SB1,。因此，在按下,SB2,使接触器,KM,线圈通电，其常开触头,KM,实现自锁作用后，再按下,SB1,时，线圈,KM,不会断电，即起动电动机后就无法用按钮,SB1,使它停转，停止按钮,SB1,失去了作用。,（,b,）,KM,的辅助常开触头锁住了,SB1,。没锁,SB2,，只能点动,图（,c,）电路中，接触器,KM,的常开触头与线圈并联，按下,SB2,时接触器线圈通电，其常开触头闭合，造成短路，会烧断熔断器中的熔体。,图（,d,）电路中，用一个按钮,SB1,的常开和常闭两个触头替代原电路中的起动和停止两个按钮。当按下按钮,SB1,时，由于按钮的结构特点通常是常闭触头先断开，常开触头后闭合，因此无法使接触器线圈通电，电动机也就无法起动。,33,例,2,：如图所示的电路中用了两个起动按钮,SB2,和,SB3,，二按钮有区别吗？试分析说明这个电路的工作原理。,解：,电路中两个起动按钮是有区别的。,SB3,是常开常闭组合按钮，它的常闭触头串联在自锁电路中，因此在按下,SB3,时，先切断自锁电路，使接触器,KM,不能自锁，故,SB3,只能起点动控制作用。而,SB2,则是普通的起动按钮，在按下,SB2,时，自锁电路能起作用。由此可见，本电路是既可点