電氣控制與plc

1、第第1章章 電氣控制電路電氣控制電路 1.1 三相交流異步電動機三相交流異步電動機 1.2 直接啟動控制電路直接啟動控制電路 1.3 點動控制電路點動控制電路 1.4 自鎖控制電路自鎖控制電路 1.6 正反轉控制電路正反轉控制電路 1.5 點動和自鎖混合控制、多地控制及順序控制電路點動和自鎖混合控制、多地控制及順序控制電路 1.7 位置控制和自動往返控制電路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形降壓啟動控制電路 1.9 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 1.10 機床電氣控制線路機床電氣控制線路 1.1 三相交流異步電動機三相交流異步電動機 1.1.1 三相交流異

2、步電動機的結構三相交流異步電動機的結構 三相交流異步電動機主要由定子和轉子構成。如圖三相交流異步電動機主要由定子和轉子構成。如圖1-1所示。所示。 圖1-1 三相交流異步電動機的構件分解圖 1. 定子定子 定子由機座、定子鐵芯和三相定子繞組組成。定子由機座、定子鐵芯和三相定子繞組組成。 機座：機座：支撐轉子，作為磁路一部分和散熱的作用。支撐轉子，作為磁路一部分和散熱的作用。 定子鐵芯：定子鐵芯：由絕緣硅鋼片疊成，減少渦流損耗。如圖由絕緣硅鋼片疊成，減少渦流損耗。如圖1-2所示。所示。 三相定子繞組：三相定子繞組：由漆包線繞制而成，分為由漆包線繞制而成，分為U相、相、V相和相和W相，可以連相，可

3、以連 接為接為Y形和形和形。如圖形。如圖1-3所示。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 2轉子轉子 轉子由轉軸、轉子鐵芯和轉子繞組等組成。如圖轉子由轉軸、轉子鐵芯和轉子繞組等組成。如圖1-4所示。所示。 轉軸：轉軸：支撐轉子，保證定子和轉子之間的氣隙。支撐轉子，保證定子和轉子之間的氣隙。 轉子鐵芯：由硅鋼片疊成，用來嵌入轉子繞組。轉子鐵芯：由硅鋼片疊成，用來嵌入轉子繞組。 轉子繞組：由銅條或鋁澆鑄而成，形似鼠籠，稱鼠籠轉子。轉子繞組：由銅條或鋁澆鑄而成，形似鼠籠，稱鼠籠轉子。 圖1-4 三相交流異步電動機的轉子結構 1.1.2

4、 三相交流異步電動機的轉動原理三相交流異步電動機的轉動原理 1鼠籠型轉子隨旋轉磁極而轉動的實驗鼠籠型轉子隨旋轉磁極而轉動的實驗 圖1-5 鼠籠型轉子隨旋轉磁極轉動的實驗 由上面實驗可以可得：鼠籠轉子與磁鐵的旋轉方向始終相同。由上面實驗可以可得：鼠籠轉子與磁鐵的旋轉方向始終相同。 原理：原理： 磁鐵旋轉磁鐵旋轉切割轉子導體切割轉子導體感應電動勢和感生電流感應電動勢和感生電流 2旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生 三相交流電流在轉子空間產(chǎn)生的磁場如圖三相交流電流在轉子空間產(chǎn)生的磁場如圖1-6所示所示 圖1-6 轉子空間旋轉磁場的變化 1 s 60 f n P 式中：式中：ns 旋轉磁場的轉速（旋轉磁場的

5、轉速（r/min）；）； f1 交流電源的頻率（交流電源的頻率（Hz）；）； P 電動機定子繞組的磁極對數(shù)。電動機定子繞組的磁極對數(shù)。 旋轉磁場的轉速：旋轉磁場的轉速： 設電源頻率為設電源頻率為50 Hz，電動機磁極個數(shù)與旋轉磁場的轉速關系見表，電動機磁極個數(shù)與旋轉磁場的轉速關系見表1-1。 磁極（個）2極4極6極8極10極12極 ns（r/min）300015001000750600500 表1-1磁極個數(shù)與旋轉磁場轉速的關系 將定子繞組接至三相交流電源的導線任意對調兩根，則旋轉磁場即將定子繞組接至三相交流電源的導線任意對調兩根，則旋轉磁場即 反向轉動，電動機也隨之反轉。反向轉動，電動機也隨

6、之反轉。 3三相交流異步電動機的轉動原理和轉差率三相交流異步電動機的轉動原理和轉差率 通常將旋轉磁場的轉速通常將旋轉磁場的轉速ns與轉子轉速與轉子轉速n的差和旋轉磁場的轉速的差和旋轉磁場的轉速ns 之比稱為轉差率，即之比稱為轉差率，即 s s nn s n 由于三相交流異步電動機的額定轉速與旋轉磁場的轉速接近，由于三相交流異步電動機的額定轉速與旋轉磁場的轉速接近， 所以額定轉差率很小，通常為所以額定轉差率很小，通常為1%7%。 1.1.3 三相交流異步電動機的額定值三相交流異步電動機的額定值 （1）額定功率（容量）（）額定功率（容量）（kW）。指電動機在額定運行狀態(tài)下，轉軸）。指電動機在額定運

7、行狀態(tài)下，轉軸 上輸出的機械功率。上輸出的機械功率。 （2）額定電壓（）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）。指電動機在正常運行時，定子繞組規(guī)定使用的 線電壓。線電壓。 （3）額定電流（）額定電流（A）。指電動機在輸出額定功率時，定子繞組允許通）。指電動機在輸出額定功率時，定子繞組允許通 過的線電流。過的線電流。 （4）額定轉速（）額定轉速（r/min）。指電動機在額定電壓、額定頻率及輸出額）。指電動機在額定電壓、額定頻率及輸出額 定功率時的轉速。定功率時的轉速。 （5）額定頻率（）額定頻率（Hz）。指電動機在額定條件運行時的電源頻率。）。指電動機在額定條件運行時的電源頻

8、率。 （6）接法。指三相定子繞組的連接方式。在）接法。指三相定子繞組的連接方式。在380V的額定電壓下，小的額定電壓下，小 功率（功率（3kW以下）電動機多為以下）電動機多為Y形（星形）連接，中、大功率電動機為形（星形）連接，中、大功率電動機為 形（三角形）連接。形（三角形）連接。 1.1.4 三相交流異步電動機的檢查與測試三相交流異步電動機的檢查與測試 （1）機械檢查。）機械檢查。 （2）接線可靠。）接線可靠。 （3）定子繞組直流電阻的測試。）定子繞組直流電阻的測試。 （4）定子繞組絕緣電阻的測試。）定子繞組絕緣電阻的測試。 （5）運行電流的測試。）運行電流的測試。 1.2 直接啟動控制電路

9、直接啟動控制電路 1.2.1 開啟式刀開關開啟式刀開關 1結構、電路符號和型號規(guī)格結構、電路符號和型號規(guī)格 圖1-7 開啟式刀開關的結構、電路符號和型號規(guī)格 2選用方法選用方法 （1）用于照明和電熱負載時，選用額定電壓為）用于照明和電熱負載時，選用額定電壓為220V或或250V，額，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。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。 （2）用于電動機直接啟動控制時，選用額定電壓）用于電動機直接啟動控制時，選用額定電壓380V或或500V， 額定電流大于或等于電動機額定電流額定電流大于或等于電動機額定電流3倍的三極刀開關。倍的三極刀開關。

10、 3安裝與使用安裝與使用 （1）必須垂直安裝在控制屏或開關板上，不允許倒裝或平裝，以防）必須垂直安裝在控制屏或開關板上，不允許倒裝或平裝，以防 止發(fā)生誤合閘事故。止發(fā)生誤合閘事故。 （2）在分斷或接通電路時應迅速果斷地拉合閘，以使電弧盡快熄滅。）在分斷或接通電路時應迅速果斷地拉合閘，以使電弧盡快熄滅。 （3）由于開啟式刀開關沒有滅弧裝置，其分斷電流只能達到額定電）由于開啟式刀開關沒有滅弧裝置，其分斷電流只能達到額定電 流的流的1/3。 1.2.2 封閉式負荷開關封閉式負荷開關 1結構、電路符號和型號規(guī)格結構、電路符號和型號規(guī)格 圖1-8 封閉式刀開關 1.2.3 組合開關組合開關 組合開關又稱

11、為轉換開關，主要在電氣設備中作為電源引入組合開關又稱為轉換開關，主要在電氣設備中作為電源引入 開關。開關。 圖1-9 HZ10-10/3型組合開關 1.2.4 隔離開關隔離開關 圖1-10 HL32型隔離開關 1.2.5 熔斷器熔斷器 表1-2常用熔體的安秒特性 熔體通過電熔體通過電 流（流（A） 1.25IN1.6IN1.8IN2IN2.5IN3IN4IN8IN 熔斷時間（熔斷時間（s）360012004084.52.51 熔斷器由熔體、熔斷管和熔座三部分組成。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。熔體：熔體常做成絲狀或片狀，制

12、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。熔座：起固定熔斷管和連接引線作用。 1外形、結構與電路符號外形、結構與電路符號 圖1-11 熔斷器外形、結構與電路符號 2主要技術參數(shù)主要技術參數(shù) （1）額定電壓。熔斷器長期安全工作的電壓。）額定電壓。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。）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熔體額定電流的選擇 照明和電熱負載：照明和電熱負載：熔體額定電流應等于或稍

13、大于負載的額定電流。熔體額定電流應等于或稍大于負載的額定電流。 電動機控制電路：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)應適當增大，反之適當減小。定電流的倍數(shù)應適當增大，反之適當減小。 對于單臺電動機對于單臺電動機：熔體額定電流應大于或等于電動機額定電流的：熔體額定電流應大于或等于電動機額定電流的 1.52.5倍。倍。 對于多臺電動機對于多臺電動機：熔體額定電流應大于或等于其中最大功率電動機：熔體額定電流應大于或等于其中最大功率電動機 的額定電流的的額定電流的1.52.5倍，再加上其余電動機的額定電流之和。倍，再加上其余

14、電動機的額定電流之和。 1.2.6 負荷開關直接啟動控制電路負荷開關直接啟動控制電路 1電氣原理圖電氣原理圖 電氣原理圖是分析電路工作原理，安裝、電氣原理圖是分析電路工作原理，安裝、 調試和維修電氣電路的重要依據(jù)。調試和維修電氣電路的重要依據(jù)。 在如圖在如圖1-12所示控制電路中，負所示控制電路中，負 荷開關荷開關QS起控制作用，熔斷器起控制作用，熔斷器FU起短起短 路保護作用。路保護作用。 2工作原理工作原理 啟動：啟動：合上負荷開關合上負荷開關QS電動機電動機M通電運轉。通電運轉。 停止：停止：斷開負荷開關斷開負荷開關QS電動機電動機M斷電停轉。斷電停轉。 圖1-12 負荷開關直接啟動控制

15、 電路電氣原理圖 1.2.7 實習操作：安裝和操作負荷開關直接啟動控制電路實習操作：安裝和操作負荷開關直接啟動控制電路 1課題要求課題要求 （1）能正確識別、選用負荷開關和熔斷器。）能正確識別、選用負荷開關和熔斷器。 （2）能正確安裝和操作負荷開關直接啟動控制電路。）能正確安裝和操作負荷開關直接啟動控制電路。 2工具及器材工具及器材表1-3工具及器材 序號序號名名稱稱型號與規(guī)格型號與規(guī)格單單位位數(shù)數(shù)量量 1三相交流電源三相交流電源3380V（另有保護接地線）（另有保護接地線）處處1 2電工通用工具電工通用工具 驗電筆、鋼絲鉗、螺絲刀（包括十字口螺絲刀、驗電筆、鋼絲鉗、螺絲刀（包括十字口螺絲刀、

16、 一字口螺絲刀）、電工刀、尖嘴鉗、活扳手等一字口螺絲刀）、電工刀、尖嘴鉗、活扳手等 套套1 3低壓開關低壓開關封閉式負荷開關（封閉式負荷開關（HH4系列）系列）只只1 4低壓熔斷器低壓熔斷器RT系列系列個個3 5電動機電動機根據(jù)實習設備自定（小功率電動機）根據(jù)實習設備自定（小功率電動機）臺臺1 6導線導線BVR1.5mm2塑銅線塑銅線若干若干 3操作注意事項操作注意事項 不允許帶電安裝元器件或連接導線，斷開電源后才能進行接不允許帶電安裝元器件或連接導線，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教師，在有指導教師線操作。通電檢查和運行時必須通知指導教師，在有指導教師 現(xiàn)場監(jiān)護的

17、情況下才能接通電源。現(xiàn)場監(jiān)護的情況下才能接通電源。 4操作步驟操作步驟 （1）仔細觀察負荷開關和熔斷器，熟悉它們的外形、結構、型號及主）仔細觀察負荷開關和熔斷器，熟悉它們的外形、結構、型號及主 要技術參數(shù)的意義。要技術參數(shù)的意義。 （2）檢查負荷開關和熔斷器的好壞。）檢查負荷開關和熔斷器的好壞。 （3）在電路板上按照電氣原理圖安裝器件，進行相應的配線。）在電路板上按照電氣原理圖安裝器件，進行相應的配線。 （4）經(jīng)指導教師檢查合格后進行通電操作。）經(jīng)指導教師檢查合格后進行通電操作。 1.3 點動控制電路點動控制電路 1.3.1 按鈕按鈕 圖1-13 按鈕 1分類與型號規(guī)格分類與型號規(guī)格 按鈕一般

18、分為常開按鈕、按鈕一般分為常開按鈕、 常閉按鈕和復合按鈕。常閉按鈕和復合按鈕。 2按鈕的選用按鈕的選用 （1）根據(jù)使用場合和）根據(jù)使用場合和 用途選擇按鈕的種類。用途選擇按鈕的種類。 （2）合理選用按鈕的）合理選用按鈕的 顏色。顏色。 1.3.2 接觸器接觸器 1結構結構 2電路符號與電路符號與 型號規(guī)格型號規(guī)格 圖1-14 交流接觸器 3交流接觸器的工作原理交流接觸器的工作原理 圖1-15 交流接觸器工作原理 4交流接觸器的選用交流接觸器的選用 （1）主觸點額定電壓的選擇。）主觸點額定電壓的選擇。 （2）主觸點額定電流的選擇。）主觸點額定電流的選擇。 （3）線圈額定電壓選擇。）線圈額定電壓選

19、擇。 1.3.3 中間繼電器中間繼電器 圖1-16 中間繼電器 1.3.4 點動控制電路點動控制電路 1點動控制電路點動控制電路 2工作原理工作原理 合上電源組合開關合上電源組合開關QS。 啟動：按下按鈕啟動：按下按鈕SBKM線圈得電線圈得電KM主觸點閉合主觸點閉合電動機電動機M通電運轉。通電運轉。 停止：松開按鈕停止：松開按鈕SBKM線圈失電線圈失電KM主觸點分斷主觸點分斷電動機電動機M斷電停止。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 1.4 自鎖控制電路自鎖控制電路 1.4.1 自鎖控制電路自鎖控制電路 1自鎖控制電路自鎖控制電路 圖1-20 自鎖控

20、制電路原理圖 合上電源隔離開關合上電源隔離開關QS。 2工作原理工作原理 圖1-21 自鎖控制電路安裝接線圖 1.4.3 熱繼電器熱繼電器 圖1-22 常用熱繼電器外形 1熱繼電器結構與電路符號熱繼電器結構與電路符號 圖1-23 熱繼電器的結構、動作原理和電路符號 2型號規(guī)格型號規(guī)格 圖1-24 熱繼電器的型號規(guī)格 3選用方法選用方法 （1）選類型。）選類型。 （2）選擇額定電流。）選擇額定電流。 （3）合理整定熱元件的動作電流。）合理整定熱元件的動作電流。 1.4.4 具有過載保護的自鎖控制電路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

21、護的自鎖控制電路 安裝接線圖 1.5 點動和自鎖混合控制、多地控制及順序控制電路點動和自鎖混合控制、多地控制及順序控制電路 1.5.1 低壓斷路器低壓斷路器 1DZ5系列低壓斷路器的內部結構和電路符號系列低壓斷路器的內部結構和電路符號 圖1-27 低壓斷路器 圖1-28 DZ5系列低壓斷 路器的內部結構和電路 符號 2型號規(guī)格型號規(guī)格 圖1-29 DZ5系列低壓斷路器的型號規(guī)格 3選用方法選用方法 （1）低壓斷路器的額定電壓和額定電流應等于或大于電路的工作電壓）低壓斷路器的額定電壓和額定電流應等于或大于電路的工作電壓 和工作電流。和工作電流。 （2）熱脫扣器的額定電流應大于或等于電路的最大工作

22、電流。）熱脫扣器的額定電流應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等于被控制電路正常工作電流或電動機的）熱脫扣器的整定電流應等于被控制電路正常工作電流或電動機的 額定電流。額定電流。 1.5.2 點動與自鎖混合控制電路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 （1）連續(xù)控制）連續(xù)控制 （2）點動控制）點動控制 1.5.4 多地控制電路多地控制電路 圖1-32 多地控制電路原理圖 1.5.5 順序控制電路順序控制電路 1順序控制電路順序控制電路1 圖1-33 順序控制電路1原理圖 2順序控制電路順序控制電路2 圖1-34 順序控制電路2原理圖 3順序控

23、制電路順序控制電路3 圖1-35 順序控制電路3原理圖 1.6 正反轉控制電路正反轉控制電路 1.6.1 接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制電路接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制電路 1接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制電路接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制電路 圖1-36 接觸器聯(lián) 鎖的正反 轉控制電 路 2工作原理工作原理 （1）正轉控制）正轉控制 （2）停止控制）停止控制 （3）反轉控制）反轉控制 1.6.3 雙重聯(lián)鎖的正反轉控制電路雙重聯(lián)鎖的正反轉控制電路 1雙重聯(lián)鎖的正反轉控制電路雙重聯(lián)鎖的正反轉控制電路 圖1-38 雙重聯(lián)鎖的正反轉控制電路 按下按下SB1，整個控制電路失電，主觸點分斷，電動機，整個控制電路失電，主觸點分斷，電動

24、機M斷電停轉。斷電停轉。 2工作原理工作原理 （1）正轉控制）正轉控制 （2）反轉控制）反轉控制 （3）停止控制）停止控制 1.7 位置控制和自動往返控制電路位置控制和自動往返控制電路 圖1-39 設備運動工作臺的左、右限位行程開關 1.7.1 行程開關行程開關 1外形、結構和電路符號外形、結構和電路符號 圖1-40 行程開關外形、結構與電路符號 圖1-41 行程開關的型號規(guī)格 2型號規(guī)格型號規(guī)格 1.7.2 位置控制電路位置控制電路 1位置控制電路位置控制電路 圖1-42 位置控制電路原理圖 需要停止時按下需要停止時按下SB1即可。即可。 2電路原理電路原理 （1）行車向前運動）行車向前運動

25、 （2）行車向后運動）行車向后運動 1.7.3 自動往返控制電路自動往返控制電路 圖1-43 磨床工作臺 圖1-44 工作臺自動往返控制電路原理圖 （1）啟動）啟動 （2）停止）停止 停止時按下SB1即可。 1.8 Y-形降壓啟動控制電路形降壓啟動控制電路 1.8.1 時間繼電器時間繼電器 1通電延時通電延時 型時間繼電型時間繼電 器器 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調節(jié)螺釘10推桿11空氣室12寶塔形彈簧 圖1-47 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

26、號 3型號規(guī)格型號規(guī)格 （1）供電電壓：交流（）供電電壓：交流（36V、110V、220V、380V）；直流（）；直流（24V、27V、30V 、36V、110V、220V）。）。 （2）延時規(guī)格：）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晶體管式時間繼電器 主要技術數(shù)據(jù)為：主要技術數(shù)據(jù)為： （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。）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）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）。電延時型）。 （3）時間繼電器電磁線圈的電壓應與控制電路電壓等級相同。）時間繼電器電磁線圈的電壓應與控制電路電壓等級相同。 5空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器 （1）供電電壓：交流（）供電電壓：交流（24V、36V、110V、220V、380V）；）； （2）延時規(guī)格：）延時規(guī)格：0.460s、0.4180s。 6選用選用 主要技術數(shù)據(jù)為：主要技術數(shù)據(jù)為： 1.8.2 Y-形降壓啟動控制電路形降壓啟動控制