第二章继电接触器控制系统2.ppt

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1、第2章 继电接触控制系统,2.4 行程控制,2.1 常用控制电器,2.2 鼠笼式电动机起动的控制线路,2.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路,2.5 时间控制,自动控制,2.2 鼠笼式电动机起动的控制线路,1 对笼型异步电动机起动的要求(1)起动电流不能太大(2)要有足够的起动转矩(3)起动设备要简单，价格低廉，便于操作及维护。,自动控制,2.2 鼠笼式电动机起动的控制线路,2.起动方法(1)直接起动,(a)结构图,自动控制,主电路,控制电路,2.2 鼠笼式电动机直接起动的控制线路,1)电路,(b)原理图,自动控制,控制电路,一、直接起动,电动机的保护,过载保护,短路保护,零压、欠压保护,主电路

2、,控制电路,自动控制,工作原理,KM,合上开关Q,起动,2)控制原理,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮SB2,KM线圈通电，,通电,转动,自动控制,合上开关Q,2)控制原理,松开起动按钮SB2,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,自锁,自动控制,2)控制原理,主电路,FR,FU,Q,Q,转动,停车,自动控制,2)控制原理,转动,停车,停转,去掉KM辅助触点,实现点动控制。,自动控制,3).既能长期工作又能点动的控制电路,后闭合,先断开,按下SB3,闭合,电机运转,点动时：,自锁触点不起作用,通电,按下起动按钮，电动机运转，松开起动按钮，电动机停转。,自动控制,先断开,后闭合,断开,

3、断电,3).既能长期工作又能点动的控制电路,松开SB3,电机停转,实现点动,用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。,自动控制,2.起动方法,电动机直接起动时，定子起动电流 约为额定电流的 4 7 倍。过大的起动电流将将影响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作，甚至使它们停转或无法起动。因此往往采用降压起动。鼠笼式异步电动机常用的降压起动方法主要有：定子串电阻（或电抗）降压起动、自耦变压器降压起动、Y-降压起动等。,2.2 鼠笼式电动机起动的控制线路,自动控制,2.2 鼠笼式电动机起动的控制线路,降压启动的方法,定子绕组串电阻（电抗）启动,自耦变压器降压启动,Y降压启动,延边三角形降压启动,降

4、压启动的实质：,启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。,自动控制,这种起动方法是：起动时在电动机的定子绕组中串接电阻，通过电阻的分压作用，使电动机定子绕组上的电压减小；待起动完毕后，将电阻切除，使电动机在额定电压（全压）下正常运转。其控制电路如右图所示。,(2).降压起动定子串电阻降压起动控制电路,自动控制,定子串电阻降压起动,电路工作原理如下：首先合上电源开关 QS。,自动控制,(2).降压起动Y 换接起动控制线路,设：电机每相阻抗为,降压起动时的电流为直接起动时的,自动控制,(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。,(b)Y

5、换接起动适合于空载或轻载起动的场合,Y-换接起动应注意的问题,自动控制,(2).降压起动Y 换接起动控制线路,Y接法,接法,笼型电动机Y 换接起动控制线路,自动控制,通电,通电,通电,断电,通电延时继电器,通电延时断开,复合按钮,起动过程：,按SB2,KM1通电,KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接,常闭断开,常闭延时断开,电动机Y接起动,KT通电,KM3通电,通电瞬时闭合,自动控制,KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接,通电,通电,SB1,SB2,KT,KM1,KM3,KM2,KM3,KM1,KM1,KT,KM2,KT,KM2,通电,断电,通电延时继电器,通电延时断开,断电,

6、KM1断电,常开断开,常闭闭合,当 KT 常闭触点延时断开时,通电,断电,电动停转,电机接运行,自动控制,(2).降压起动Y 换接起动控制线路,Y-降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，限制起动电流，待电动机起动后，再把定子绕组改接为三角形，使其全压运行。,自动控制,首先合上电源开关 QS。,按照时间控制的Y-降压起动控制电路,Y降压启动控制(同上张幻灯片),(2).降压起动,自动控制,(3)自耦降压起动,Q2下合：接入自耦变 压器，降压 起动。,Q2上合：切除自耦变 压器，全压 工作。,合刀闸开关Q,Q2,自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成 Y形不能采用Y起

7、动的鼠笼式异步电动机。,自动控制,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,电动机正转,电动机反转,2.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路,自动控制,2.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路,将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。需要用两个接触器来实现这一要求。当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。,自动控制,按钮控制正反转控制电路,主电路：,KM2,控制电路：,正转按钮,反转按钮,工作原理：,基本控制电路,自动控制,接触器联锁正反转控制电路,自动控制,SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。,正反转

8、的控制线路,3,M,FR,FU,正转触点,KMR,KMF,KMF,.,KMR,FR,Q,KMF,正转接触器,正转按钮,正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时动作。,反转接触器,反转按钮,反转触点,按下SBF,SB,KMF,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。,KMR,SBF,KMF,KMF,SBR,KMR,KMR,.,.,.,.,.,通电,断开,断电,闭合,自动控制,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

9、反转的控制线路,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,自动控制,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,当电机正转时，按下反转按钮SBR,先断开,断电,闭合,通电,闭合,闭合,电机反转,当电机静止时，按下正转按钮SBF,电动机正转,先断开,后闭合,通电,断电,断开,自动控制,2.4 行程控制,自动往返运动：,1.能正向运行也能 反向运行2.到位后能自动返 回,行程控制：,控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。,自动控制,STa,STb,1,2,按SBF时,(其常闭断开，常开闭合),KMF断电,KMR通

10、电,行程开关,自动往返运动：,挡块,自动控制,工作台自动往返控制,自动控制,2.5 鼠笼式电动机能耗制动控制线路,自动控制,2.5.1 机械制动控制电路,利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为机械制动。机械制动分为通电制动型和断电制动型两种。,断电制动型电磁抱闸的结构示意图,自动控制,电磁抱闸制动装置由电磁操作机构和弹簧力机械抱闸机构组成，图示应用断电制动型电磁抱闸的控制电路。,2.5.1 机械制动控制电路,工作原理：上电源开关 QS，按下起动按钮 SB2 后，接触器 KM 线圈得电自锁，主触点闭合，电磁铁线圈 YB 通电，衔铁吸合，使制动器的闸瓦和闸轮分开，电动机 M 起动运转。停

11、车时，按下停止按钮 SB1 后，接触器 KM 线圈断电，自锁触点和主触点分断，使电动机和电磁铁线圈 YB 同时断电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机迅速停转。,自动控制,2.5.2 反接制动,停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。,食品机械自动控制,2.5.2 反接制动控制电路,用于快速停车的电气制动方法有反接制动和能耗制动等。反接制动依靠改变电动机定子绕组中三相电源的相序，使电动机旋转磁场反转，从而产生一个与转子惯性转动方向相反的电磁转矩，使电动机转速迅速下降，

12、电动机制动到接近零转速时，再将反接电源切除。通常采用速度继电器检测速度的过零点。单向运行的反接制动控制电路,自动控制,2.5.3 能耗制动,在断开三相电源同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距，使转子迅速停止转动。,自动控制,1.能耗制动控制原理 下面以手动控制的能耗制动控制电路进行说明，按下SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机起动；当进行能耗制动时，手一直按住SB1，KM2线圈得电，将直流电源接入电动机进行能耗制动，延时两秒左右，松开SB1，能耗制动结束。,2.5.3 能耗制动,断电延时继电器,直流电源,断电延时断开,自

13、动控制,2.按时间原则控制的能耗制动,正常运行：,按SB2,常开闭合 自锁,常闭断开,KT通电,常开闭合,KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,断电延时断开,通电,通电,断电,断电延时继电器,自动控制,KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,通电,通电,断电,断电延时断开,制动时：,按SB1,KM1主触点断开,常开断开,常闭闭合,断电,自动控制,KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,断电延时断开,通电,通电,断电,SB1,KM1,SB2,FR,KM1,KT,KT,KM1,KM2,断电,通电,断电,KT

14、触点断开,自动控制,2.6.1 电气控制线路分析的内容,分析的具体内容如下：1 设备说明书2 电气控制原理图3 电气设备总装接线图4 电器元件布置图与接线图,2.6.2 电气原理图阅读分析的步骤,2.6.3 电气原理图阅读分析的方法,2.6 继电接触控制电路的分析方法,自动控制,2.6.2 电气原理图阅读分析的步骤,1 分析主电路 从主电路入手，根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析它们的控制内容。控制内容包括起动、转向控制、调速、制动等。2 分析控制电路 根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，利用前面学过的典型控制环节的知识，按功能不同将控制线路“化整为零

15、”来分析。分析控制线路最基本的方法是“查线读图法”。,自动控制,2.6.2 电气原理图阅读分析的步骤,3 分析辅助电路 辅助电路包括电源指示、各执行元件的工作状态显示、参数测定、照明和故障报警等部分，它们大多是由控制电路中的元件来控制的，所以在分析辅助电路时，还要回过头来对照控制电路进行分析。,自动控制,2.6.2 电气原理图阅读分析的步骤,4 分析联锁及保护环节 机床对于安全性及可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动和控制方案外，还在控制线路中设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。5 总体检查“查线读图法”是分析电气原理图的最基本的方法，其应用也最广泛。,自动控制,2.6.3

16、电气原理图阅读分析的方法,1认识符号2熟悉控制设备的动作情况及触头状态3弄清控制目的和控制方法4按操作后的动作流程来分析动作过程5假设故障分析现象,自动控制,在分析一个具体继电接触控制电路时，除应该注意不同电路之间的差别外，更要注意各种不同电路之间的共同点。继电接触控制电路主要由信号元件、控制元件和执行元件组成。信号元件：速度继电器、温度继电器、行程开关等。控制元件：中间继电器、接触器等。执行元件：电动机、电磁阀、电磁离合器等。,2.6 继电接触控制电路的分析方法,食品机械自动控制,常用的阅读分析继电接触式控制电路的方法有：(1)查线读图法 先分析执行元件线路 一般应先从电动机着手或从主电路着

17、手，看一下电路中有哪些控制元件的主触点或触点组合。,自动控制,2.6 继电接触控制电路的分析方法,常用的阅读分析继电接触式控制电路的方法有：(1)查线读图法 按动操作按钮，观察元件的触点信号是如何控制其他控制元件动作的 查看吸动的控制元件的触点如何控制其他控制元件或执行元件动作的。,2.6 继电接触控制电路的分析方法,自动控制,举例：装瓶压盖机电气原理图(教材19页)查线读图法是用文字叙述来说明控制过程的，对于简单线路，直观性较强。但当控制线路复杂时，就显得相当复杂，而且由于在原理图中同一电器元件的线圈和触点是分散的，所以在分析过程中，很容易漏看和错看。因此，适合用逻辑代数分析方法。,2.6

18、继电接触控制电路的分析方法,自动控制,常用的阅读分析继电接触式控制电路的方法有：(2)逻辑代数分析法 用逻辑表达式来描述继电接触式控制线路的逻辑功能，可以把一个逻辑电路变换成一个等效的逻辑代数式。不但有利于简化接点网格结构，节省电路元件，而且，可以使电路的逻辑功能特性简明清晰。,2.6 继电接触控制电路的分析方法,自动控制,常用的阅读分析继电接触式控制电路的方法有：(3)控制过程图示法 查线读图法可用语言文字叙述机械设备的操作过程；逻辑代数法使描述数学公式化；但这两种方法都不能把各种电器的动作按时间先后顺序直观地在时间坐标图上表示出来。控制过程图示法是以纵坐标表示各控制电器的工作状态，横坐标表

19、示控制作用时间。,2.6 继电接触控制电路的分析方法,自动控制,1.合理选择电气控制方案 在电气控制系统中，选择控制方案与生产工艺、电机结构及传动方式密切相关。(1)对于不需要经常改变操作程序的普通设备，其生产工艺相对简单，采用继电接触式控制方案一般就可满足要求。(2)当操作程序需要经常改变，控制功能较复杂时，可选用顺序控制器、可编程需控制器等。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,2.组成继电接触控制电路的基本规律 继电接触控制电路的共同点是通过触点的动和断，控制电机或其他电器执行元件动作以实现控制要求。(一)逻辑门电路的基本概念 所谓“门”，就是一种开关，在一定条件下它能允许信号通过

20、，条件不满足，信号就通不过。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与”、“或”、“非”的意义。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”表示，开关闭合、灯亮用 逻辑“1”表示。,逻辑表达式：Y=A B,(1).“与”逻辑关系,“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。,0,1,0,B,Y,A,状态表,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,(2).“或”逻辑关系,“或”逻辑关系

21、是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。,逻辑表达式：Y=A+B,真值表,1,1,1,0,自动控制,(3).“非”逻辑关系,“非”逻辑关系是否定或相反的意思。,Y,220V,A,+,-,R,自动控制,2.组成继电接触控制电路的基本规律(二)联锁控制 在生产过程中，为了满足生产工艺要求，一些执行元件常有严格的先后动作顺序。比如，在装配流水作业线上，前一道工序完成后，后一道工序才能接着进行。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,2.组成继电接触控制电路的基本规律(二)联锁控制 前已所述，实现先后动作顺序的联锁控制总结为：当要求甲接触器动作后，乙接触器才能动作时，可以把甲的常开触点串入

22、乙接触器线圈回路中。当要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作时，可以把甲接触器得常闭触点串接在乙接触器的线圈回路中。如前所述的电动机正反转控制电路。(三)变化参量控制,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,3.电气控制电路经验设计方法 自动控制电路设计包括拖动方案和设计电气控制线路。拖动方案的选择实际上是动力设备的选择，通常有电动机、液压装置和气动装置等。经验设计方法，就是根据生产工艺要求，选择一些基本控制电路，应用逻辑代数公式，对控制电路进行改进，使其不但符合工艺要求，而且性能稳定可靠，结构经济合理。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,3.电气控制电路经验设计方法(1)利用逻辑代数

23、式简化电路；(2)选用标准电器元件；普通常用交流接触器只有两对常开辅助触点。(3)线路工作时通电电器应尽可能少；,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,3.电气控制电路经验设计方法(4)保证控制线路工作安全可靠。规定：把共用同一电源的所有接触器、继电器以及执行电器线圈的一端，均接于电源的一侧，而控制触点接于电源的另一侧。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,4.电气控制电路原理图的绘制 在电气控制系统中，一般使用多种元件，如电动机，接触器，继电器等。为了便于分析、设计、安装和使用维护，各元件必须使用国家规定的统一符号、文字和图形来表示。每个电器元件图形符号均应标注文字符号。,2.7

24、继电接触控制电路的设计,自动控制,4.电气控制电路原理图的绘制(1)图面区域的划分 图纸上方(或下方)的数字：1、2、3表示图区编号，为了方便阅读。图区编号下方的字样：对应下方电路的功能。(2)符号位置的索引(3)电气原理图中技术数据的标注,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,4.电气控制电路原理图的绘制(4)绘制原则和要求 电器触点应是未通电时的状态；机械开关应是循环开始前的状态。动力电路电源电路画成水平线；受电装置(电动机)及其保护电器支路，应垂直电源电路。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,4.电气控制电路原理图的绘制(4)绘制原则和要求 应尽可能减少线条和线条交叉；按动作

25、顺序和信号流从左到右，从上到下的原则绘制；功能相关的电气元件应绘制在一起。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,5.常用控制电器的选择(1)交流接触器的选择 按电动机的额定功率来选择接触器。实际的操作频率超过允许值；频繁起动；频繁正反转；反接制动时，为了防止主触点过早损坏，将接触器主触点的额定电流降低一个电流等级使用。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,5.常用控制电器的选择(2)熔断器的选择 熔断器起短路保护作用。(3)热继电器的选择 对电动机起过载保护作用。一般选用三相结构的热继电器。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,5.常用控制电器的选择(4)时间继电器的选择 多用空气阻尼式时间继电器(5)按钮、开关的选择 控制按钮有紧急式(装有突出的蘑菇形按钮帽)、钥匙式(防止误操作)、旋钮式；行程开关根据撞块的形状与速度等选择；组合开关作为电源的引入开关。,2.7 继电接触控制电路的设计,自动控制,