《小型可編程控制系統(tǒng)》第2講

1、光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系本章指南u目的與要求目的與要求 掌握常用電氣設備控制電路的基本環(huán)節(jié)。u重點重點 控制電路的工作原理、實際應用u難點難點 互鎖、聯(lián)鎖、保護光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系第2章 電氣控制系統(tǒng)的基本控制線路2.1 三相鼠籠式異步電動機直接起動控制2.1.1 單向起動控制 控制線路：由閘刀開關、熔斷器、接觸器、按鈕等組成。 主電路：三相電源到電動機的電路。由閘刀開關、熔斷器、接觸器主觸頭、熱繼電器發(fā)熱元件組成。 控制電路：由按鈕和接觸器吸引線圈等組成。 控制線路安裝布線圖：把同一電器各工作部件集中在一起，按各部件實際位置

2、畫出。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系M3 F UQ SF RS B 1S B 2K ML 2L 3L 1光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 控制線路原理圖：主電路畫在一邊，控制電路畫在另一邊。 說明： （1）同一電器各工作部件畫在各處，但它們的動作相互關聯(lián)。 （2）同一電器上的各部件，必須標以相同文字符號。 1）工作原理 2）保護環(huán)節(jié) 短路保護：FU 過載保護：FR 失壓保護：KM光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系M3FRK ML2L3L1FUQ SSB 1K MFRK MK MsSB 1SB3K MSB4光電學院電子科學與

3、信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 3）電路改進 （1）既能連續(xù)運動又能點動控制 點動：按下起動按鈕電動機運轉(zhuǎn)，松開起動按鈕電動機停轉(zhuǎn)。 采取措施：在自鎖支路串聯(lián)鈕子開關S。 （2）多地控制 控制要求：有些設備為了操作方便，需要在2個（或多個）地點分別進行起動和停止控制。 采取措施：將 2個（或多個）起動按鈕的常開觸頭并聯(lián)，將停止按鈕的常閉觸頭串在同一控制電路中。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.1.2 正反轉(zhuǎn)控制 電動機反轉(zhuǎn)：將電動機任意兩根火線對調(diào)。 實現(xiàn)方法： 采用KM1、KM2兩個接觸器控制電動機正、反轉(zhuǎn)。 KM1控制電動機正轉(zhuǎn)。 KM2控制電動機反轉(zhuǎn)。

4、1）線路圖 （1）主電路（2）控制電路 要求：KM1、KM2線圈不能同時有電，以避免電源相之間短路。L3L1 L2M3UVW電動機正轉(zhuǎn)KM1L3L1 L2M3UVW電動機反轉(zhuǎn)KM2光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系M3UVWFRW 3U 2 V2 W 2U 3 V3K M 1L3L1L2U 1V1W 1Q SK M 2FUU 2SBSB 1 FRNK M 1K M 1SB 2K M 2K M 2K M 1K M 2光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2）工作原理3）保護環(huán)節(jié)短路保護：FU過載保護：FR失壓保護：KM1、KM2光電學院電子科學與信息工程系

5、光電學院電子科學與信息工程系2.1.3 行程限位控制 有些位移性生產(chǎn)機械或部件（如起重機小車、電梯、銑床的工作臺等）需要有終端限位控制或自動往返控制。 1）控制要求：有一工作臺可實現(xiàn)前后移動，當移動到終端時，自行停車。 2）實現(xiàn)方法： （1）用接觸器KM1控制電動機正轉(zhuǎn)，使工作臺向前移動；用接觸器KM2控制電動機反轉(zhuǎn)，使工作臺向后移動。 光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系（2）行程開關SQ1作為工作臺向前移動的終端限位開關；行程開關SQ2作為工作臺向后移動的終端限位開關。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系3）線路圖（1）主電路光電學院電子科學與信息工

6、程系光電學院電子科學與信息工程系SQ2SQ1（2）控制電路（3）工作原理光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.1.4 順序控制 有的生產(chǎn)機械和設備需要多臺電動機拖動，而各臺電動機的起動與停止需要有一定的順序控制關系。 1）控制要求： 在一臺鍋爐控制，有M1、M2兩臺電動機。M1引風電動機；M2送風電動機。 要求：起動時，引風機M1先起動，送風機M2后起動；停止時則相反，送風機M2后停止，引風機M1先停止。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系（1） 主電路光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系（2）控制電路3）工作原理光電學院電子科學與

7、信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.2 三相籠型異步電動機降壓起動控制2.2.1 定子線路串電阻降壓起動控制 1）控制要求：電動機M起動時定子線路串聯(lián)電阻R，以實現(xiàn)降壓起動，電動機起動后，恢復額定電壓進入穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)。 2）實現(xiàn)方法： （1）接觸器KM1閉合，電動機M定子線路串電阻降壓起動。 （2）接觸器KM2閉合，電動機正常運轉(zhuǎn)。 （3）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器的整定值時，KM2閉合。 光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系3）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 4）工作原理 5）電路改進

8、從前面分析可知，本線路在起動結(jié)束后，KM1、KT一直得電工作。為了減少能量損耗，延長接觸器、繼電器得使用壽命，要求M起動以后，KM1、KT斷電。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.2.2 星形三角形降壓起動控制 1）控制要求： 電動機M起動時為星形連接，以實現(xiàn)降壓起動，電動機起動后改為三角形連接，以恢復額定電壓進入穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)。 2）實現(xiàn)方法： （1）接觸器KM1控制電機M通電 接觸器KM2控制電機M三角形連接 接觸器KM3控制電機M星形連接 （2）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器整定值時使KM3斷電、KM2通電，電動機三角形連接正常運轉(zhuǎn)。光電學院電子科學與

9、信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 3）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路（3）工作原理光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.2.3 定子線路串自耦變壓器的降壓起動控制 1）控制要求： 自耦變壓器按星形接線，起動時將電動機定子繞組接到自耦變壓器二次側(cè)。電動機定子繞組得到的電壓即為自耦變壓器的二次電壓。當起動完畢時，自耦變壓器被切除，額定電壓（即自耦變壓器的一次電壓）直接加到電動機定子繞組上，電動機進入全壓正常運行。 光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2）實現(xiàn)方法： （1） 接觸器KM1、KM2控制電動機降壓起動。接觸器KM3控制電動機進入全電壓

10、正常運行。 （2）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器的整定值時，使KM1、KM2斷電，KM3通電，使電動機進入全壓正常運轉(zhuǎn)。 3）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系4）工作原理光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.3 三相鼠籠電動機的制動控制2.3.1 電源反接制動系統(tǒng) 1）實現(xiàn)方法： （1）KM1為電動機M單向旋轉(zhuǎn)接觸器 （2）KM2為反接制動接觸器，KS為速度繼電器，R為反接制動電阻。 2）線路圖 （1）主電路 （2）控制電路光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系KSKS光電學院電子

11、科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 3）工作原理 合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電并自鎖，電動機在全壓下起動運行，當轉(zhuǎn)速升到某一值（通常為大于120r/min）以后，速度繼電器KS的動合觸點閉合，為制動接觸器KM2的通電作準備。 停車時，按下按鈕SB1，KM1斷電釋放，KM2線圈通電動作并自鎖，KM2的動合觸點閉合，改變了電動機定子繞組中電源的相序，電動機在定子繞組傳入電阻R的情況下反接制動，電動機轉(zhuǎn)速迅速下降，當轉(zhuǎn)速低于100r/min時，速度繼電器KS復位，KM2線圈斷電釋放，制動過程結(jié)束。 光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.3

12、.2 能耗制動系統(tǒng) 1）控制要求： 當需要電動機快速停止時，若在斷開交流電源后，立即在定子繞組接入一直流電源，直流電流就會在電動機定子繞組中產(chǎn)生一個靜止的磁場，而轉(zhuǎn)子由于慣性作用在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并切割這個磁場，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電動勢和電流，利用轉(zhuǎn)子感應電流與靜止磁場的相互作用產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，達到迅速而準確地制動地目的。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 能耗制動的效果與通入直流電流的大小和三相繞組接法有關（可以有幾種接法），但直流電流不能大于交流的起動電流，電動機停止時要立即斷開直流電源。 2）實現(xiàn)方法 （1）KM1為電動機M單向旋轉(zhuǎn)接觸器 （2）KM2為能耗制動接觸器 （

13、3）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器的整定值時（電動機M已停轉(zhuǎn)） ，使KM2斷電，直流電源被切除，制動結(jié)束。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系4）工作原理 電動機要工作時，合上開關QS，按下起動按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電，其主觸頭閉合，電動機起動運轉(zhuǎn)。 需要停下時，按下按鈕SB2，其常閉觸頭斷開，使KM1失電釋放，電動機脫離交流電源。同時SB2的常開觸頭閉合，因KM1常閉觸頭復位，使制動接觸器KM2及時間繼電器KT線圈通電，KM2的輔助觸頭用于自鎖和互鎖；KM2的主觸頭閉合，交流電源經(jīng)變壓器和單相整

14、流橋變?yōu)橹绷麟姴⑦M入電動機定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場，與轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子相互切割感應電勢，產(chǎn)生電流，電流與靜止磁場共同作用，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，電動機在能耗制動下迅速停止。當電動機停止時，KT的延時觸頭就應該終止延時并打開，使KM2失電釋放，直流電源被切除，制動結(jié)束。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系2.4.1 控制要求 1）三相交流電的電源頻率固定以后，電動機的同步轉(zhuǎn)速與它的極對數(shù)成反比，即n60f/p。于是變更電動機定子繞組的接線方式，使其在不同的極對數(shù)下運行，其同步轉(zhuǎn)速便會隨之改變，進而改變轉(zhuǎn)子速度。2.4 三相鼠籠電動機的變極調(diào)速控制光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與

15、信息工程系 上圖為4/2極的單繞組雙速電動機定子繞組接線示意圖，其中圖將電動機定子繞組的U1、V1、W1的三個接線端子接三相電源，而將電動機定子繞組的U2，V2，W2三個接線端子懸空，每相繞組的兩個線圈串聯(lián)，三相定子繞組為連接，此時磁極為4極，同步轉(zhuǎn)速為1500rmin，為低速接法。 若要電動機高速工作時，可接成上圖形式，將電動機定子繞組的U2，V2，W2三個接線端子接三相電源，而將另外3個接線端子U1，V1，W1連在一起，則原來三相定子繞組的連接立即變?yōu)殡p連接，此時每相繞組的兩個線圈為并聯(lián)，磁極為2極，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min?？梢婋妱訖C高速運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速是低速時的2倍。光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系光電學院電子科學與信息工程系 2.4.4 工作原理 1）當開關S處在低速L位置時，接觸器KM3線圈通電，KM3的主觸點閉合，將定于繞組的接線端U1、V1、W1接到三相電源上，而此時由于KM1、KM2動合觸點不閉合，所以電動機定于繞組按三角形接線，電動機低速運行。在變極時，將電動機的兩個出線端U2、W2對調(diào)。光電學