现代电气控制与PLC技术.docx

现代电气控制与PLC技术前 言本教材作为十三师职业技术学校的校本教材，是为本校机电专业的学生在学习“电气控制及PLC控制技术”这门课时使用的。教材紧密结合了学校现有实训资源，依据加工制造类机电技术应用专业“电器及PLC控制技术”课程的教学大纲，结合本校学生实际情况，以“通俗易懂，直观明了，可操作性强”为原则进行了编写。教材内容涵盖了现代电气控制和PLC控制技术两篇、四章的内容，现代电气控制和PLC控制技术各两章内容。现代电气控制技术是早期以继电器、接触器为主要控制元件的控制技术，这门技术发展到后来，逐渐被PLC控制技术取代。但是在一些简单系统中，由于传统的接触器继电器控制方式结构简单，价格低廉，容易设计、实现、维护，所以在许多应用场合仍然能够看到它的身影。学习这部分类容，旨在让学生掌握电气接线、配电、工业自动化控制及电工学的基本知识。这些基础知识不仅是学习PLC控制技术的基础，也是作为一名合格的电气工程师所要具备的基本素养，所以对这部分内容的学习也是十分必要的。现代电气控制第一章内容为电气控制基本元件。书中尽量避免枯燥的理论知识，以通俗简单的方式让学生掌握这些基本元件的使用场合和接线方式。第二章内容为电气控制基本环节，这部分内容的学习必须要在学习完第一章内容的基础上进行。第二章的学习旨在让学生能够读懂简单的电气控制原理图，了解电气控制原理图的设计和绘制，并能根据原理图进行施工实现。本书PLC控制技术部分主要介绍了三菱FX1N系列PLC的编程方式。第三章内容主要介绍FX1N系列PLC的常用基本指令，让学生首先对基本的指令有所了解。在此基础上，第四章内容为PLC编程的一些综合实验。在这些综合实验的学习中，主要让学生掌握PLC编程这门技术，培养学生的逻辑思维能力，发展学生智力。由于时间仓促，水平所限，书中难免存在纰漏甚至谬误，请广大师生不吝指正。编者2015年11月6日目录第一章未完成，请读者见谅。第一篇 现代电气控制本篇内容介绍传统的接触器继电器控制方式。为了开展第二章的综合实验，第一章介绍了常用电气控制元器件的原理、作用、符号和接线方式，如按钮、熔断器、接触器、继电器、空气开关和漏电保护器等。第二章内容以电动机为执行元件，介绍了电动机的启动控制。按照由简单到复杂的顺序，编排了电动机点动控制、长动控制、电机正反转、顺序启动、间歇运行五个项目。由于实验资源限制，电动机的制动控制实验无法实施。所以以扩展实验的形式给出，主要介绍这些项目的控制原理，让学生练习电气原理图的读图能力。学习过程应以实验为导向，在完成实验的基础上，学习实验原理，再用实验原理解释实验现象。第一章 现代电气控制基本元件项目一 常用主令电器一、知识目标l 了解常用主令电器的基本功能与分类；l 掌握按钮、刀开关、行程开关的图形符号；二、任务描述主令电器是用来分断和接通控制电路，以发布命令、或对生产过程进行控制的开关电器。它包括按钮、刀开关、行程开关等等。本节课程分别介绍这些电器的图形符号、功能及接线方式。学完本节课程，需要完成以下任务：l 用万用表检测控制按钮的常开触头和常闭触头；l 用能够识别有两个常态的按钮和只有一个常态的按钮，并用万用表测量按钮处于常态时，按钮触点的通断状态。三、知识串讲1. 控制按钮按钮是最常用的主令电器，其典型结构如图1.1.1所示。它既有常开触点，也有常闭触点。常态时在复位弹簧的作用下，由桥式动触点将静触点1、2闭合，静触点3、4断开，按下按钮时，动触点将1、2分断，3、4闭合。1、2被称为常闭触点或动断触点；3、4被称为常开触点或动合触点。图1.1.1 按钮结构图为表明按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽做成红、绿、黄、蓝、白、灰等颜色，并规定了：（1）“停止”和“急停”按钮必须是红色，当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。（2）“起动”按钮为绿色。（3）“点动”按钮为黑色。（4）“起动”和“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得是绿色或红色。（5）“复位”（如保护继电器的复位按钮）必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，则为红色。控制按钮按照常态时触电的通断状态，分为常开触点按钮、常闭触点按钮和复合按钮。图1.1.2（a）、（b）、（c）分别为这三种按钮的图形符号。 （a）常开触点按钮 （b）常闭触点按钮 （c）复合按钮图1.1.2 控制按钮图形符号此外，还有两个常态的按钮。因为这类按钮当按钮按下时，触点状态能够保持，所以具有接通和断开两种常态。这类按钮的图形符号如图1.1.3所示。图1.1.3 有两个常态的控制按钮符号需要注意的是，按钮触点对其所接入电路的电流大小有要求，如果电路中的电流超过按钮触点所允许的值，会导致拉弧、烧毁触点、触点粘连等问题。图1.1.4为LAY37控制按钮的铭牌值。图中可知，按钮所能承受交流电流的门限值为10A。图1.1.4 控制按钮铭牌值2. 刀开关刀开关由操作手柄、触刀、触点插座和绝缘底板等组成，图1.1.5为其结构简图。刀开关按级数可分为单级、双极与三级，按转换方式分为单投、双投。为了使用方便或减小体积，在刀开关上再安装熔丝或熔断器，便组成了兼有通、断电路和短路保护作用的开关电器。如图1.1.6（a）和（b）分别为三级刀开关和带熔断器的刀开关图形符号。 1-手柄；2-触刀；3-插座；4-支座；5-底板图1.1.5 刀开关结构图（a）三级刀开关 （b）带熔断器的刀开关图1.1.6 刀开关图形符号和文字符号3. 行程开关行程开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件，常用在自动往返的生产机械中。按照结构不同可以分为直动式、滚动式、微动式，如图1.1.7所示。（a）直动式 （b）滚动式 （c）微动式1-顶杆；2-弹簧；3-常闭触点；4-触点弹簧；5-常开触点图1.1.7 行程开关结构图行程开关的结构、工作原理与按钮相同。区别是按钮是通过手动按压使其动作，而行程开关是利用运动部件上的挡块碰压使触点动作。行程开关的图形与文字符号如图1.1.8所示。图1.1.8 行程开关的图形符号和文字符号四、实验内容本实验需要控制按钮1个、万用表1台。因为常开触点在按钮处于常态时断开，常闭触点在按钮处于常态时闭合。利用万用表二极管档位，通过测量触点的通断，即可判断常开触点和常闭触点。实验步骤如下：（1） 松开按钮，让按钮处于常态；（2） 将万用表打到二极管档位；（3） 短接红黑表笔进行测试，如果蜂鸣器不叫，则万用表损坏或档位错误；（4） 将万用表表笔接至按钮的一对触点，如果蜂鸣器叫，则该对按钮为常闭按钮；否则，为常开按钮；（5） 将按钮按下，并保持。再用万用表测量按钮触点，则接常开按钮时蜂鸣器鸣叫，接常闭按钮时蜂鸣器不叫。图1.1.9 用万用表测量按钮的常开触点和常闭触点项目二 低压电路保护电器一、知识目标l 掌握熔断器、空气开关、漏电保护器的基本功能和基本原理；l 掌握低压保护电器的选择。二、知识串讲1. 熔断器熔断器是一种简单有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作用。熔断器主要有熔体和安装在熔体上的的绝缘管组成。使用时，熔体串接于被保护电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬间熔断而分断电路，起到保护作用。（一）安秒特性熔断器的安秒特性表示熔断时间t与通过熔体的电流I的关系，如图1.2.1所示。熔断器的安秒特性为反时限特性，即短路电流值越大，熔体熔断时间越短。熔断器的熔断电流与熔断时间的数值关系如表1.2.1所示。表1.2.1 熔断器的熔断电流与熔断时间的数值关系熔断电流1.251.3IN1.6IN2IN2.5IN3IN4IN熔断时间不会熔断1h40s8s4.5s2.5s图1.2.1 熔断器的安秒特性（二）技术参数1. 额定电压额定电压指保证熔断器能长期正常工作的电压。2. 额定电流额定电流指保证熔断器能长期工作的电流，必须小于或等于所装熔体的额定电流。3. 极限分断电流极限分断电流指熔断器在额定电压下所能断开的最小短路电流。（三）熔断器的选用1. 熔体额定电流选择对于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流。在配电系统中，通常有多级熔断保护，发生短路故障时，远离电源端的前级熔断器应先熔断。所以一般后一级熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流至少大一个等级，以防止熔断器越级而扩大停电范围。保护单台电动机时，考虑到电动机受起动电流的冲击，熔体的额定电流（IRN）不小于电动机额定电流（IN）的1.52.5倍。即：IRN (1.52.5)IN保护多台电动机时，应按下式计算：IRN 1.52.5INmax + IN 式中，INmax 为容量最大的一台电动机的额定电流；IN为其余电动机额定电流之和。熔断器的图形符号及文字符号如图1.2.2。图1.2.2 熔断器图形符号及文字符号2. 空气开关空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。 3. 漏电保护器项目三 接触器一、知识目标l 了解接触器的基本原理、结构组成、作用和功能；l 了解直流接触器和交流接触器的异同；l 掌握接触器的接线方式、图形符号和文字符号，并会用万用表检测接触器的触头类型。二、任务描述通过本节内容的学习，在了解了接触器基本原理的基础上，完成下述任务：（1）认识接触器线圈端子、主触头端子；（2）用万用表检测辅助触头的类型（常开触头或常闭触头）；（3）给施耐德LC1-D12交流接触器线圈加220V电压，观察触点吸合情况。三、知识串讲接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的交、直流主电路或大容量控制电路的自动切换电器，具有控制容量大、适用于频繁操作和远距离控制等特点，主要用于控制电动机和电热设备。1. 接触器结构接触器主要由电磁机构、触点系统和灭弧装置组成。电磁机构包括静铁芯、线圈和动铁芯。初始状态时，上方衔铁在弹簧恢复力的作用下，和下方衔铁分离，接触器主触点断开。当接触器线圈通有电流时，线圈周围产生磁场，该磁场将上方衔铁吸下，衔铁带动主触点动作，从而主触点闭合。触点系统包括接触器主触点和辅助触点。主触点用于分断主电路，辅助触点接入控制电路，以实现相应的控制要求，第二章中我们将看到这一应用。在20A以上的交流接触器中，通常设有灭弧罩，它的作用是迅速切断触点分断时所产生的电弧，以避免发生触点烧毛或熔焊。常见的灭弧方式有机械灭弧、磁吹灭弧、窄缝或栅片灭弧等。其内部结构如图1.3.1所示。图1.3.1 接触器结构示意图2. 接触器分类按照接触器线圈中通入的电流类型不同，可以将接触器分为直流接触器和交流接触器。对于直流接触器，由于线圈回路阻抗只有线圈绕组的电阻，因此为不使线圈电流过大，必须将绕组做的很大，以增大线路电阻。而对于交流接触器，线圈回路阻抗中线圈感抗占主导因素，因此绕组可无需做的很大。基于这个原因，交流接触器和直流接触器在使用中不可混用。另外，交流接触器线圈在通电瞬间，线圈电流很大。这是因为通电瞬间，衔铁尚未吸合，线圈周围磁路磁阻很大，绕组感抗较小导致的。3. 接触器图形、文字符号因接触器主触点、辅助触点和线圈在不同的电路中，常分开来画。如图1.3.2所示。（a）线圈 （b）主触点 （c）常开辅助触点 （d）常闭辅助触点图1.3.2 接触器图形及文字符号4. 接触器铭牌值四、实验内容如图1.3.3为施耐德LC1-D12交流接触器实物图。该接触器为三相交流接触器，因此有三对主触点，用于连接三相火线，在接触器上以L1/T1、L2/T2、L3/T3标出；一对辅助常开触点，以NO（Normal Open）标出。有一个A1端子和两个A2端子，这两个A2端子分布于接触器两侧，它们在接触器内部是同一个端子，之所以引出两个端子是为便于外部接线。A1、A2接线端子为接触器线圈端子。图1.3.3 交流接触器实物图接触器上的蓝色部分连接了内部衔铁，当按下该蓝色突出部分时，接触器主触点闭合。使用万用表对接触器各个端子进行检测，步骤如下：（1）将万用表打到二极管档位，短接红黑表笔，测试万用表是否正常；（2）将万用表红、黑表笔依次搭在L1/T1、L2/T2、L3/T3、NO/NO上，则蜂鸣器不叫，表示这些触点都处于断开状态；（3）用手按下接触器上突出的蓝色区域，再次用万用表检测L1/T1、L2/T2、L3/T3、NO/NO的通断，则蜂鸣器鸣叫。即说明衔铁吸下时，接触器主触点和辅助常开触点闭合。（4）按照图1.3.4所示连接电路，连接方式为：实验台三相交流电源A相，接入控制按钮常开触点，按钮常开触点连接接触器线圈A1端子，A2端子回到三相交流电源N。当控制按钮按下时，接触器线圈得电，蓝色突出部分被吸下。用万用表二极管档位检测主触点和辅助触点时，触点接通。图1.3.4 接触器实验接线图项目四 继电器一、知识目标l 了解常见的几种继电器的作用和功能l 掌握继电器的图形文字符号l 掌握各种继电器的使用方式二、任务描述继电器种类繁多，本节内容主要介绍时间继电器和热继电器的接线方式，其他类型的继电器只进行简单介绍。在学习完本节内容的基础上，完成以下任务：（1）认识富士电子ST3P A-B时间继电器的接线端子、定时时间、定时方式；（2）给ST3P时间继电器线圈接入220V交流电压时，调定定时时间，并测试时间继电器定时准确性。（3）认识热继电器的触点、接线端子，完成热继电器实验的接线。三、知识串讲继电器是一种根据外部输入的一定信号（电的或非电的）来控制电路中电流通断的自动切换电器。它具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件）。当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时，继电器触点动作，执行元件便接通或断开控制电路。其触点通常接在控制电路中。电磁式继电器的结构和工作原理与接触器相似，结构上也是由电磁机构和触点系统组成。但是，继电器控制的时小功率信号系统，流过触点的电流很弱，所以不需要灭弧装置；另外，继电器可以对各种输入量作出反应，而接触器只有在一定电压信号下才动作。继电器种类繁多，常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。1. 电流、电压继电器根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器称为电流继电器。电流继电器的线圈串接在被测量的电路中，以反映电流的变化。其触点接在控制电路中，用于控制接触器线圈或信号指示灯的通断。电流继电器按用途可分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器的任务是当电路发生短路及过流时立即切断电路；欠电流继电器的任务是当电路电流过低时立即将电路切断。与此类似，电压继电器是根据输入电压大小而动作的继电器，其结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器的线圈与被测电路并联，以反映电压的变化。电压继电器按用途也可分为过电压继电器和欠电压继电器。电流、电压继电器的图形符号及文字符号如图1.4.1所示。（a）图1.4.1 电流、电压继电器图形及文字符号2. 中间继电器中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号将信号放大（即增大触点容量）的继电器。其实质为电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，动作灵敏。中间继电器按照电压可分为两类：一类是用于交直流电路中的JZ系列，另一类是只用于直流操作的各种继电保护线路中的DZ系列。中间继电器的图形及文字符号如图1.4.2所示。图1.4.2 中间继电器的图形及文字符号3. 时间继电器当继电器线圈加相应继电器动作电压、或当继电器线圈失电时，延迟一段时间触点才能动作的继电器叫做时间继电器。按照继电器延迟方式，分为通电延迟时间继电器和断电延迟时间继电器。图1.4.3为时间继电器的图形及文字符号。图1.4.3 时间继电器的图形及文字符号图1.4.4为富士电子ST3P型时间继电器，该继电器为交流通电延迟时间继电器。图（a）为侧面铭牌，图（b）为正面照，图（c）为继电器底座。正面照中的“2-3”表示该时间继电器最大延迟时间为60s。可以通过正面的旋钮盘对延迟时间进行调节。（a）继电器铭牌 （b）继电器正面 （c）继电器底座图1.4.4 富士电子ST3P型通电延迟时间继电器由图1.4.4（b）可知，该时间继电器工作电压为交流380V。由（a）知，“2”、“7”端子为线圈，“1”和“4”、“5”和“8”为2对常闭触点，“1”和“3”、“8”和“6”为2对常开触点。4. 热继电器热继电器是利用电流通过元件所产生的热效应原理进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的保护电器。它主要由加热元件、双金属片和触点组成。图1.4.5为热继电器的图形及文字符号。图1.4.5 热继电器图形及文字符号5. 速度继电器控制按钮接触器继电器（中间继电器、时间继电器、热继电器）低压断路器第二章 电气控制基本环节项目一 电动机点动控制一、知识目标1. 了解什么是点动控制，电动机点动的应用等2. 掌握电动机长动控制接线图及控制原理3. 复习接触器、按钮的接法二、任务描述电动机以Y型连接，通入三相交流电。按照实验原理图连接电路。控制要求为按钮按下，电动机运行，按钮松开，电动机停止运行。即实现电动机的点动控制。三、实验原理图符号含义：L1/L2/L3三相线电压输入QS刀闸FU熔断器SB控制按钮KM接触器线圈及触点M三相异步电动机图2.1.1 电动机点动控制四、实验器材三相交流电动机1台、按钮1个、交流接触器1个、导线若干。五、知识串讲第一章我们学习了一些常见的低压电器，了解了它们的作用、符号、接线方式及原理等知识。本章内容就将这些分立元件接入电路回路，进一步学习它们在电路回路中的用法。电动机的点动控制是指用手按下按钮后，电动机得电运行，当手松开后，电动机失电，停止运行。点动控制多用于机床刀架、横梁、立柱等快速移动和机床对刀等场合，也用于在调试过程中检查电机旋转方向是否正确。图2.1.1为电动机点动控制原理图。电气原理图分为主电路和控制电路，在绘制电气原理图时必须分开绘制，左侧为主电路部分，右侧为控制电路部分，如图虚线框所示。主电路与控制电路都接入了熔断器，这是因为正常工作时，主电路的工作电流一般都比控制电路电流大很多。即使控制电路发生短路故障时，主电路中的熔断器可能也不会迅速熔断，所以主电路的熔断器并不能保证控制电路的安全，所以需要在控制电路中接入熔断电流较小的熔断器。电动机点动控制的控制过程为：按下按钮SB，接触器KM的线圈得电，接触器主触头闭合，电动机得电运行。SB按钮松开时，接触器KM的线圈失电，接触器主触头断开，电动机失电，停止运行。五、实验操作开始接线之前，首先检查实验台电源是否处于关闭状态。实验中按钮及接触器触头都是裸露的，因此严禁带电操作。线路连接时，首先连接主电路。实验台电源通过A/B/C和N四个端子引出。A/B/C分别对应图2.1.1的L1/L2/L3，N线为中性线。三相电动机接线端子如图2.1.2所示，U1/U2、V1/V2、W1/W2分别为三相绕组的端头引出线。实验所用电动机绕组的连接方式有两种，Y型连接和连接，下面分别介绍这两种连接的接线方式。图2.1.2 永磁三相异步电机引出端子Y型连接时，需要将U2/V2/W2三个端子连接在一起。U1/V1/W1分别接入三相火线，如图2.1.3所示，其中(a)图为电动机面板图示，(b)图为电动机内部绕组连接示意图。从图(b)中可清楚的看到，按照图(a)接线时，三相绕组的一头U2/V2/W2被接在了一点，即Y型连接。型连接时，将U1和W2，V1和U2，W1和V2相连，L1/L2/L3三相火线再接入U1/V1/W1。如图2.1.4 (a) 所示。图2.1.4 (b)为内部原理示意图。 (a) 电机面板 (b) Y型连接示意图图2.1.3 三相电机Y型连接 (a) 电机面板 (b) Y型连接示意图图2.1.4 三相电机型连接按照实验原理图的图2.1.1，首先从实验台的三相交流电源A引出导线，接入接触器主触点L1，主触点T1接入电动机U1。同样方法，完成B相C相的接线。（本实验接线中，并未接入刀闸和熔断器，请读者注意。）控制电路接线时，可以接入A、B、C任意一相相电压，也可以按照本实验原理图，接入B/C线电压。现以接入A相相电压为例，接线顺序为，从实验台三相电源A出发，接入按钮SB的常开触点，按钮SB再经接触器线圈A1、A2回到电源零线N。图2.1.5为实物接线图，供读者参考。接线完成后，检查接线，接线正确后，将接触器，按钮摆放整齐，以免裸露端子接触到实验人员，然后打开实验台电源，按下按钮，观看实验现象。 图2.1.5 电动机点动控制实物接线图项目二 电动机长动控制一、知识目标1. 了解什么是电动机长动控制；2. 掌握电动机长动控制接线图及控制原理3. 了解接触器辅助触头的功能，了解什么时自锁触头；二、任务描述电动机以Y型连接，通入三相交流电。按照实验原理图连接电路。控制要求为：启动按钮按钮，电动机得电运行。停止按钮按下，电动机失电停止运行。三、实验原理图L1/L2/L3三相线电压输入，QS刀闸，FU熔断器，SB1停止按钮，SB2启动按钮KM接触器线圈及触点，M三相异步电动机，1/2控制电路回路标识图2.2.1 电动机长动控制原理图四、实验器材三相交流电动机1台、按钮2个、交流接触器1个、导线若干。五、知识串讲所谓电动机长动，是指启动控制按钮按下后，电动机得电运行。按钮松开后，接触器线圈任然通电，电动机能够维持运行。直到停止按钮按下后，接触器线圈失电，其主触点断开，电动机失电，停止运行。观察并对比本节课程的实验原理图2.2.1与点动控制原理图2.1.1可以发现，主电路接线完全相同，长动控制的控制电路有两个按钮，并多出一个接触器的常开辅助触头。在图2.2.1中，按下按钮SB2后，KM线圈得电，其主触头闭合，电动机得电，同时，其辅助常开触头KM也闭合。由于该辅助常开触头与按钮SB2并联，所以即使此时断开SB2，由于辅助触头KM处于闭合状态，所以接触器线圈KM仍然通电，其主触头仍然闭合，电动机仍然能够运行。此时，要让电动机停止运行，必须按下SB1。由于SB1为常闭触点按钮，按钮按下时线路断开，这就切断了控制回路，从而接触器线圈失电，其触头恢复原位，即主触头断开，电动机停止运行；辅助常开触头也断开，松开SB1后，由于SB2和接触器辅助常开触头都处于断开状态，所以接触器线圈无法得电，电动机保持停止状态。在电动机长动控制中，接触器的辅助常开触头闭合后，能够维持接触器线圈持续通电，我们把起这种作用的触头称为自锁触头，其在控制回路中起自锁作用。六、实验操作开始接线之前，首先检查实验台电源是否处于关闭状态。实验中按钮及接触器触头都是裸露的，因此严禁带电操作。连接主电路时，从实验台三相交流电源A相出发，接入接触器主触点L1，接触器主触点T1出来，接入电动机引出端子U1。（电动机Y型连接的接线方式，请阅读本章项目一的实验操作。Y型接线方式参见图2.1.3。）同样的方法，完成B相和C相的接线。控制电路接线时，控制电源接A相电压。控制电路的接线应按照从左至右，从上到下的顺序接线，从左至右的一个回路接线完成后，再接下一个回路。如图2.2.1，控制电路后侧标记的“1”表示回路1，处于同一水平位置的元器件划分为同一回路。由图可知，回路1中保护元件SB1、SB2和接触器线圈，回路2只保护接触器的一个常开辅助触点。控制回路1接线时，从实验台三相交流电源A相出发，接停止按钮SB1的常闭触点。按钮SB1引出线接入启动按钮SB2的常开触点，按钮SB2的引出端子接入接触器线圈A1端子，接触器线圈A2端子回到电源N。控制回路2接线时，需要将接触器的一对常开辅助触点与按钮SB2并联，即触点一端接按钮SB2的一端，触点的另一端接按钮SB2的另一端。图2.2.2为实物接线图，供读者参考。接线完成后，经检查无误后，开启实验台电源，测试实验现象。 图2.2.2 电动机长动控制接线图项目三 电动机正停反控制一、知识目标1. 了解什么是接触器互锁触头；2. 掌握电动机正反转控制接线图及控制原理；3. 掌握互锁触头的功能及用法。二、任务描述电动机正反转控制要求为：正转按钮按下，电动机正转；停止按钮按下，电动机失电停止。反转按钮按下，电动机反向转动，停止按钮按下，电动机停止。三、实验原理图L1/L2/L3三相线电压输入，QS刀闸，FU熔断器，SB1停止按钮SB2电动机正转启动按钮，SB3电动机反转启动按钮KM1/KM2接触器线圈及触点，M三相异步电动机，1/2/3/4控制电路回路标识图2.3.1 电动机正停反运行控制原理图四、实验器材三相交流电动机1台、按钮3个、交流接触器2个、导线若干。五、知识串讲电动机的正反转是通过改变三相交流电的线序实现的。如图2.3.1，接触器KM1的主触点闭合时，电动机接入正序电压，电动机正转；接触器KM2的主触点闭合时，电动机接入负序电压，电动机反转。在图2.3.1中，控制电路的右侧标记了1/2/3/4，表示四条回路，其含义与电动机长动控制一节中介绍的相同。控制电路接线时，按照回路1-4的顺序依次接线。下面首先介绍电动机正反转的控制原理。合上刀闸QS，按下按钮SB2，此时接触器KM1线圈得电，电流回路为回路1。此时，接触器触点开始动作：常闭触头断开，常开触头闭合。接触器KM1的主触头闭合，电动机接入正序电压，电动机正传。在回路2中，接触器KM1的常开触头KM1也闭合，实现自锁。这时松开按钮SB2，电流通过回路2中与SB2并联的常开触头KM1，KM1线圈仍然通电，这一点与电动机长动控制相同。按下按钮SB1后，KM1线圈失电，KM1主触头断开，电动机停转，同时回路2中KM1的辅助常开触头也断开。松开按钮SB1后，由于按钮SB2和回路2中的常开触头KM1都处于断开状态，所以KM1线圈保持失电状态，电动机保持停转。同理，按下按钮SB3，接触器KM2的线圈得电，KM2主触头闭合，电动机接入负序电压，电动机反转。这就实现了电动机的正停反控制。需要注意的是，主电路中，如果接触器KM1和KM2的主触头都闭合，这会将短路交流电源短路。因此控制电路必须要有保证接触器KM1和KM2不能同时得电的机制，这种机制称为互锁机制。下面来介绍这种机制的控制原理。在回路1中，串联了接触器KM2的一对常闭触头；在回路3中，串联了接触器KM1的常闭触头。KM1线圈得电时，即电动机正转时，KM1常闭触头首先断开，此时即使按下反转按钮SB3，KM2线圈也无法得电，从而KM2的主触头不会闭合。回路1中的常闭触头KM2和回路3中的常闭触头KM1，称为互锁触头。它保证了在KM1得电时KM2无法得电，KM2得电时KM1无法得电，从而保证了交流电源不被短路。六、实验操作开始接线之前，首先检查实验台电源是否处于关闭状态。实验中按钮及接触器触头都是裸露的，因此严禁带电操作。本实验中首先连接控制电路，控制电路调试正确后，再接入主电路。控制电路连接时，仍然按照回路1-4的顺序依次接线。由于本实验按钮和接触器较多，所以接线之前，应使用标贴纸在按钮和接触器上标记文字符号，（注意SB1为常闭，SB2/SB3为常开）。回路1接线：从实验台三相交流电源A相出发，接入常闭触点按钮SB1，按钮SB1的另一端接入常开触点按钮SB2，SB2连接接触器KM2的常闭触点的一端，KM2常闭触点另一端连接接触器KM1的线圈引出点A1，KM1线圈引出点A2再回到电源B相。回路2接线：回路2中接触器KM1的一对常开触头与按钮SB2并联，即KM1常开触头的一端连接按钮的一端，触头另一端连接按钮另一端。回路3接线：顺着三相交流电源A相，找到与A相电源相连的按钮SB1的一端。按钮SB1的另一端即为回路3接线的起点。从这点出发，连接常开触头按钮SB3，SB3与接触器KM1的常闭触头相连，KM1常闭出头的另一端接入接触器KM2的线圈引出点A1，线圈引出点A2再回到电源B相。回路4接线：接触器KM2的常开触点与按钮SB3并联，实现自锁功能。至此，电机正反转控制电路连接完成，图2.3.2为实物接线图，供读者参考。检查无误后，开启电源，开始调试控制电路。如果接线正确，测试结果应为：按下正转按钮SB2，接触器KM1吸合。此时按下反转按钮SB3，不起作用。按下停止按钮SB1，接触器KM1失电，衔铁弹回。按下按钮SB3，接触器KM2吸合。此时按下正转按钮SB2，不起作用。按下按钮SB1，接触器KM2失电。控制电路调试正确后，必须先关闭实验台电源，然后再开始连接主电路。首先，实验台三相交流电源的A、B、C分别接入接触器KM1、KM2的主触点L1、L2、L3端。然后，接触器KM1主触点的另一端T1、T2、T3连接电动机U1、V1、W1；接触器KM2主触点的另一端T1接W1，T2接V1，T3接U1，这样，通过接触器KM2接入电动机的电压即为负序电压。电路连接完成后，开启实验台电源，测试实验结果。图2.3.2 电动机正停反控制实物接线图项目四 电动机顺序启动控制一、知识目标1. 掌握时间继电器的用法，掌握时间继电器通电延迟常开/常闭、断电延迟常开/常闭触头的图形符号及其线圈图形符号；2. 能够读懂电动机按照时间顺序启动的控制原理图。二、任务描述启动按钮按下后，电动机M1首先运行，并开始计时。计时时间到后，电动机M2自动启动运行。按下停止按钮，电动机M1、M2都停止运行。三、实验原理图L1/L2/L3三相线电压输入，QS刀闸，FU熔断器，SB1停止按钮SB2启动按钮，KT通电延迟时间继电器线圈及触点，KM1/KM2接触器线圈及触点M三相异步电动机，1/2/3/4控制电路回路标识图2.4.1 电动机按照时间顺序启动控制原理图四、实验器材三相交流电动机2台，按钮2个，交流接触器2个，通电延迟时间继电器1个，导线若干。五、知识串讲本节内容介绍电动机按照时间顺序启动的控制。在实验原理图2.4.1中，主电路通过两个接触器连接了两台电动机。当按钮SB2按下时，接触器KM1线圈得电。KM1主触头闭合，电动机M1开始运行。控制回路2中的KM1辅助常开触头闭合，实现自锁。时间继电器KT线圈得电，开始计时。经过时间继电器KT设定的时间后，回路3中的通电延迟常开触头KT闭合，接触器KM2线圈得电，KM2主触头闭合，电动机M2开始运行。回路4中KM2辅助常开触头闭合，实现自锁。按下按钮SB1，KM1、KM2线圈均失电，两台电动机同时停止。电动机顺序启动的控制电路与电动机长动控制类似，只是本实验中，第二台电动机的启动，是通过时间继电器来控制的。有关电动机的接法及电动机长动控制的内容，请参见本章项目一及项目二中的内容。图2.4.2也为电动机的顺序启动控制，该控制电路实现只有电动机M1启动运行后，M2才能被启动的控制。这时因为在回路3中，串联了接触器KM1的常开触头，如果接触器KM1线圈失电，接触器KM2线圈不能得电，这也就保证了电动机M2必须在电动机M1运行之后才能启动运行。图2.4.2 电动机顺序启动控制原理图六、实验操作开始接线之前，首先检查实验台电源是否处于关闭状态。实验中按钮及接触器触头都是裸露的，因此严禁带电操作。本实验中首先连接控制电路，控制电路调试正确后，再接入主电路。控制电路连接时，仍然按照回路1-4的顺序依次接线。回路1接线：从实验台三相交流电源A相出发，连接常闭触头按钮SB1。SB1出来连接常开触点按钮SB2，SB2出来连接接触器KM1线圈的引出端子A1，线圈引出端子A2回到电源B相。回路2接线：首先，将接触器KM1的一对常开辅助触点与按钮SB2并联。然后，将时间继电器底座的端子2和端子7与接触器KM1的线圈端子A1、A2分别相连，即时间继电器的线圈与接触器线圈并联。时间继电器接线时，先将继电器底座拆下，接线完成后在安装到时间继电器上。图2.4.3为富士电机公司的ST3P型时间继电器，图2.4.4单独画出了它的触电系统。由图可知，底座端子2和7为其线圈端子，1/4和5/8为它的两对常闭触点，1/3和6/8为它的两对常开触点。图2.4.4 时间继电器触电系统 图2.4.3 富士电机ST3P型时间继电器铭牌图2.4.5 两台电动机按照时间顺序启动控制实物接线图回路3接线：顺着三相交流电源A相，找到与A相电源相连的按钮SB1的一端。按钮SB1的另一端即为回路3接线的起点。从这点出发，连接时间继电器KT的常开触点，即连接底座端子1。底座端子3再连接接触器KM2的线圈端子A1，线圈KM2的端子A2回到电源B相。回路4接线：接触器KM2的一对常开触头与时间继电器KT的常开触头并联，即KM2常开触头的两端分别连接到时间继电器底座的端子1和3。控制线路连接完成后，检查无误后启动实验台电源，开始调试。如果接线正确，测试结果应为：启动按钮SB2按下，电动机M1立即运行。经过时间继电器KT设定的时间后，电动机M2自动启动。按下按钮SB1，两台电动机同时停止运行。调试正确后，关闭实验台电源，连接主电路。主电路的线路连接相当于连接两台电动机的点动控制，详细信息请参考本章项目一中的内容。图2.4.5为本实验实物接线图，供读者参考。项目五 电动机间歇运行控制一、知识目标1. 掌握时间继电器的用法，掌握时间继电器通电延迟常开/常闭、断电延迟常开/常闭触头的图形符号及其线圈图形符号；2.