plc與控制技術(shù)【嚴選薈萃】

1、第1章 電氣控制電路,1.1 三相交流異步電動機,1.2 直接啟動控制電路,1.3 點動控制電路,1.4 自鎖控制電路,1.6 正反轉(zhuǎn)控制電路,1.5 點動和自鎖混合控制、多地控制以及順序控制電路,1.7 位置控制和自動往返控制電路,1.8 Y-形降壓啟動控制電路,1.9 三相異步電動機的調(diào)速,1.10 機床電氣控制電路,1,教學(xué)教資,1.1 三相交流異步電動機,1.1.1 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu),三相交流異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。如圖1-1所示。,圖1-1 三相交流異步電動機的構(gòu)件分解圖,2,教學(xué)教資,1. 定子,定子由基座、定子鐵芯和三相定子繞組組成。,基座：支撐轉(zhuǎn)子，作為磁路一部

2、分和散熱的作用。,定子鐵芯：由絕緣硅鋼片疊成，減少渦流損耗。如圖1-2所示。,三相定子繞組：由漆包線繞制而成，分為U相、V相和W相，可以連接為Y形和形。如圖1-3所示。,圖1-2 三相交流異步電動機的機座與定子鐵芯,圖1-3 三相交流異步電動機的定子繞組連接方式,3,教學(xué)教資,2轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組等組成。如圖1-4所示。,轉(zhuǎn)軸：支撐轉(zhuǎn)子，保證定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙。,轉(zhuǎn)子鐵芯：由硅鋼片疊成，用來嵌入轉(zhuǎn)子繞組。,轉(zhuǎn)子繞組：由銅條或鋁澆鑄而成，形似鼠籠，稱鼠籠轉(zhuǎn)子。,圖1-4 三相交流異步電動機的鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組,4,教學(xué)教資,1.1.2 三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)動原理,1鼠籠型轉(zhuǎn)子隨

3、旋轉(zhuǎn)磁極而轉(zhuǎn)動的實驗,圖1-5 鼠籠型轉(zhuǎn)子隨旋轉(zhuǎn)磁極而轉(zhuǎn)動的實驗,由上面實驗可以可得：鼠籠轉(zhuǎn)子與磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向始終相同。,原理：,磁鐵旋轉(zhuǎn),切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體,感應(yīng)電動勢和感生電流,感生電流與磁場作用,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,旋轉(zhuǎn),5,教學(xué)教資,2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生,三相交流電流在轉(zhuǎn)子空間產(chǎn)生的磁場如圖1-6所示,圖1-6 轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁場的變化,6,教學(xué)教資,式中：ns 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（r/min）； f1 交流電源的頻率（Hz）； P 電動機定子繞組的磁極對數(shù)。,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速：,設(shè)電源頻率為50 Hz，電動機磁極個數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速關(guān)系見表1-1。,表1-1磁極個數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系,將定子繞組接至三相交

4、流電源的導(dǎo)線任意對調(diào)兩根，則旋轉(zhuǎn)磁場即反向轉(zhuǎn)動，電動機也隨之反轉(zhuǎn)。,7,教學(xué)教資,3三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)動原理和轉(zhuǎn)差率,通常將旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速ns與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速ns之比稱為轉(zhuǎn)差率，即,由于三相交流異步電動機的額定轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速接近，所以額定轉(zhuǎn)差率很小，通常為1%7%。,8,教學(xué)教資,1.1.3 三相交流異步電動機的額定值,（1）額定功率（容量）（kW）。指電動機在額定運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率。 （2）額定電壓（V）。指電動機在正常運行時，定子繞組規(guī)定使用的線電壓。 （3）額定電流（A）。指電動機在輸出額定功率時，定子繞組允許通過的線電流。 （4）額定轉(zhuǎn)速（r/m

5、in）。指電動機在額定電壓、額定頻率及輸出額定功率時的轉(zhuǎn)速。 （5）額定頻率（Hz）。指電動機在額定條件運行時的電源頻率。 （6）接法。指三相定子繞組的連接方式。在380V的額定電壓下，小功率（3kW以下）電動機多為Y形（星形）連接，中、大功率電動機為形（三角形）連接。,9,教學(xué)教資,1.1.4 三相交流異步電動機的檢查與測試,（1）機械方面的檢查。 （2）接線可靠。 （3）定子繞組直流電阻的測試。 （4）定子繞組絕緣電阻的測試。 （5）運行電流的測試。,10,教學(xué)教資,1.2 直接啟動控制電路,1.2.1 開啟式刀開關(guān),1結(jié)構(gòu)、電路符號和型號規(guī)格,圖1-7 開啟式刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)、電路符號和型號

6、規(guī)格,11,教學(xué)教資,2選用方法,（1）用于照明和電熱負載時，選用額定電壓為220V或250V，額定電流稍大于電路所有負載的額定電流之和的兩極刀開關(guān)。 （2）用于電動機直接啟動控制時，選用額定電壓380V或500V，額定電流大于或等于電動機額定電流3倍的三極刀開關(guān)。,3安裝與使用,（1）必須垂直安裝在控制屏或開關(guān)板上，不允許倒裝或平裝，以防止發(fā)生誤合閘事故。 （2）在分斷或接通電路時應(yīng)迅速果斷地拉合閘，以使電弧盡快熄滅。 （3）由于開啟式刀開關(guān)沒有滅弧裝置，其分斷電流只能達到額定電流的1/3。,12,教學(xué)教資,1.2.2 封閉式負荷開關(guān),1結(jié)構(gòu)、電路符號和型號規(guī)格,圖1-8 封閉式刀開關(guān),13

7、,教學(xué)教資,1.2.3 組合開關(guān),組合開關(guān)又稱為轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要在電氣設(shè)備中作為電源引入開關(guān)。,圖1-9 HZ10-10/3型組合開關(guān),14,教學(xué)教資,1.2.4 隔離開關(guān),圖1-10 HL32型隔離開關(guān),15,教學(xué)教資,1.2.5 熔斷器,表1-2常用熔體的安秒特性,熔斷器由熔體、熔斷管和熔座三部分組成。 熔體：熔體常做成絲狀或片狀，制作熔體的材料一般有鉛錫合金和銅。 熔斷管：安裝熔體，作熔體的保護外殼并在熔體熔斷時兼有滅弧作用。 熔座：起固定熔斷管和連接引線作用。,1外形、結(jié)構(gòu)與電路符號,16,教學(xué)教資,圖1-11 熔斷器外形、結(jié)構(gòu)與電路符號,17,教學(xué)教資,2主要技術(shù)參數(shù),（1）額定電壓。

8、熔斷器長期安全工作的電壓。 （2）額定電流。熔斷器長期安全工作的電流。,3熔體額定電流的選擇,照明和電熱負載：熔體額定電流應(yīng)等于或稍大于負載的額定電流。 電動機控制電路：對于啟動負載重、啟動時間長的電動機，熔體額定電流的倍數(shù)應(yīng)適當增大，反之適當減小。 對于單臺電動機：熔體額定電流應(yīng)大于或等于電動機額定電流的1.52.5倍。 對于多臺電動機：熔體額定電流應(yīng)大于或等于其中最大功率電動機的額定電流的1.52.5倍，再加上其余電動機的額定電流之和。,18,教學(xué)教資,1.2.6 負荷開關(guān)直接啟動控制電路,1電氣原理圖,電氣原理圖是分析電路工作原理，安裝、調(diào)試和維修電氣電路的重要依據(jù)。,在如圖1-12所示

9、控制電路中，負荷開關(guān)QS起控制作用，熔斷器FU起短路保護作用。,2工作原理,啟動：合上負荷開關(guān)QS電動機M通電運轉(zhuǎn)。 停止：斷開負荷開關(guān)QS電動機M斷電停轉(zhuǎn)。,圖1-12 負荷開關(guān)直接啟動控制電路電氣原理圖,19,教學(xué)教資,1.2.7 實習(xí)操作：安裝和操作負荷開關(guān)直接啟動控制電路,1課題要求,（1）能正確識別、選用負荷開關(guān)和熔斷器。 （2）能正確安裝和操作負荷開關(guān)直接啟動控制電路。,2工具及器材,表1-3工具及器材,20,教學(xué)教資,3操作注意事項,不允許帶電安裝元器件或連接導(dǎo)線，斷開電源后才能進行接線操作。通電檢查和運行時必須通知指導(dǎo)教師，在有指導(dǎo)教師現(xiàn)場監(jiān)護的情況下才能接通電源。,4操作步驟

10、,（1）仔細觀察負荷開關(guān)和熔斷器，熟悉它們的外形、結(jié)構(gòu)、型號及主要技術(shù)參數(shù)的意義。 （2）檢查負荷開關(guān)和熔斷器的好壞。 （3）在電路板上按照電氣原理圖安裝器件，進行相應(yīng)的配線。 （4）經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后進行通電操作。,21,教學(xué)教資,1.3 點動控制電路,1.3.1 按鈕,圖1-13 按鈕,1分類與型號規(guī)格,按鈕一般分為常開按鈕、常閉按鈕和復(fù)合按鈕。,2按鈕的選用,（1）根據(jù)使用場合和用途選擇按鈕的種類。 （2）合理選用按鈕的顏色。,22,教學(xué)教資,1.3.2 接觸器,1結(jié)構(gòu),2電路符號與型號規(guī)格,圖1-14 交流接觸器,23,教學(xué)教資,3交流接觸器的工作原理,圖1-15 交流接觸器工作原理

11、,4交流接觸器的選用,（1）主觸點額定電壓的選擇。 （2）主觸點額定電流的選擇。 （3）線圈額定電壓選擇。,24,教學(xué)教資,1.3.3 中間繼電器,圖1-16 中間繼電器與電路符號,25,教學(xué)教資,1.3.4 點動控制電路,1點動控制電路,2工作原理,合上電源組合開關(guān)QS。 啟動：按下按鈕SBKM線圈得電KM主觸點閉合電動機M通電運轉(zhuǎn)。 停止：松開按鈕SBKM線圈失電KM主觸點分斷電動機M斷電停止。,圖1-17 點動控制電路原理圖,圖1-18 點動控制電路安裝接線圖,26,教學(xué)教資,1.4 自鎖控制電路,1.4.1 自鎖控制電路,1自鎖控制電路,圖1-20 自鎖控制電路原理圖,27,教學(xué)教資,

12、合上電源隔離開關(guān)QS。,2工作原理,圖1-21 自鎖控制電路安裝接線圖,28,教學(xué)教資,1.4.3 熱繼電器,圖1-22 常用熱繼電器外形,29,教學(xué)教資,1熱繼電器結(jié)構(gòu)與電路符號,圖1-23 熱繼電器的結(jié)構(gòu)、動作原理和電路符號,2型號規(guī)格,圖1-24 熱繼電器的型號規(guī)格,3選用方法,（1）選類型。 （2）選擇額定電流。 （3）合理整定熱元件的動作電流。,30,教學(xué)教資,1.4.4 具有過載保護的自鎖控制電路,圖1-25 具有過載保護的自鎖控制電路原理圖,圖1-26 具有過載保護的自鎖控制電路安裝接線圖,隔離開關(guān),31,教學(xué)教資,1.5 點動和自鎖混合控制、 多地控制以及順序控制電路,1.5.

13、1 低壓斷路器,1DZ5系列低壓斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路符號,圖1-27 低壓斷路器,圖1-28 DZ5系列低壓斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路符號,32,教學(xué)教資,2型號規(guī)格,圖1-29 DZ5系列低壓斷路器的型號規(guī)格,3選用方法,（1）低壓斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)等于或大于電路的工作電壓和工作電流。 （2）熱脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于電路的最大工作電流。 （3）熱脫扣器的整定電流應(yīng)等于被控制電路正常工作電流或電動機的額定電流。,33,教學(xué)教資,1.5.2 點動與自鎖混合控制電路,圖1-30 點動與自鎖混合控制電路原理圖,34,教學(xué)教資,（1）連續(xù)控制,（2）點動控制,35,教學(xué)教資,1.5.4

14、多地控制電路,圖1-32 多地控制電路原理圖,36,教學(xué)教資,1.5.5 順序控制電路,1順序控制電路1,圖1-33 順序控制電路1原理圖,37,教學(xué)教資,2順序控制電路2,圖1-34 順序控制電路2原理圖,38,教學(xué)教資,3順序控制電路3,圖1-35 順序控制電路3原理圖,39,教學(xué)教資,1.6 正反轉(zhuǎn)控制電路,1.6.1 接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,1接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,圖1-36 接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,40,教學(xué)教資,2工作原理,（1）正轉(zhuǎn)控制,（2）停止控制,（3）反轉(zhuǎn)控制,41,教學(xué)教資,1.6.3 雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,1雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,圖1-38 雙重

15、聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路,42,教學(xué)教資,按下SB3，整個控制電路失電，主觸點分斷，電動機M斷電停轉(zhuǎn)。,2工作原理,（1）正轉(zhuǎn)控制,（2）反轉(zhuǎn)控制,（3）停止控制,43,教學(xué)教資,1.7 位置控制和自動往返控制電路,圖1-39 設(shè)備運動工作臺的左、右限位行程開關(guān),44,教學(xué)教資,1.7.1 行程開關(guān),1外形、結(jié)構(gòu)和電路符號,圖1-40 行程開關(guān)外形、結(jié)構(gòu)與電路符號,45,教學(xué)教資,圖1-41 行程開關(guān)的型號規(guī)格,2型號規(guī)格,46,教學(xué)教資,1.7.2 位置控制電路,1位置控制電路,圖1-42 位置控制電路原理圖,47,教學(xué)教資,此時，即使再按下SB1，由于SQ1常閉觸點已分斷，接觸器KM1線圈也不

16、會得電，保證行車不會超過SQ1所在的位置。,停車時只需按下SB3即可。,2電路原理,（1）行車向前運動,（2）行車向后運動,48,教學(xué)教資,1.7.3 自動往返控制電路,圖1-43 磨床工作臺,49,教學(xué)教資,圖1-44 工作臺自動往返控制電路原理圖,50,教學(xué)教資,不斷重復(fù)上述過程，工作臺就在限定的行程內(nèi)作自動往返運動,（1）啟動,（2）停止,51,教學(xué)教資,1.8 Y-形降壓啟動控制電路,1.8.1 時間繼電器,1通電延時型時間繼電器,圖1-46 時間繼電器1線圈2反力彈簧3銜鐵4鐵芯5彈簧片6瞬時觸點7杠桿8延時觸點9調(diào)節(jié)螺釘10推桿11空氣室12寶塔形彈簧,52,教學(xué)教資,圖1-47

17、通電延時型時間繼電器的電路符號,2斷電延時型時間繼電器,圖1-48 斷電延時型時間繼電器的電路符號,53,教學(xué)教資,3型號規(guī)格,（1）供電電壓：交流（36V、110V、220V、380V）；直流（24V、27V、30V、36V、110V、220V）。 （2）延時規(guī)格：5s、10s、30s、60s、120s、180s；5min、10min、20min、30min、60min。,圖1-49 時間繼電器的型號規(guī)格,4晶體管式時間繼電器,主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：,54,教學(xué)教資,（1）根據(jù)系統(tǒng)的延時范圍和精度選擇時間繼電器的類型和系列。 （2）根據(jù)控制電路的要求選擇時間繼電器的延時方式（通電延時型或斷電延時型

18、）。 （3）時間繼電器電磁線圈的電壓應(yīng)與控制電路電壓等級相同。,5空氣阻尼式時間繼電器,（1）供電電壓：交流（24V、36V、110V、220V、380V）； （2）延時規(guī)格：0.460s、0.4180s。,6選用,主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：,55,教學(xué)教資,1.8.2 Y-形降壓啟動控制電路,圖1-50,圖1-50 Y-形降壓啟動控制電路原理圖,56,教學(xué)教資,停止時，按下SB2即可實現(xiàn)。,電路工作原理,合上電源開關(guān)QF。,57,教學(xué)教資,1.9 三相異步電動機的調(diào)速,1.9.1 三相交流異步電動機的調(diào)速方法,為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，常常需要改變電動機的轉(zhuǎn)速。由電動機的轉(zhuǎn)速公式,1變極調(diào)速 改變電動機的磁極對數(shù)P來達到調(diào)速的目的