現(xiàn)代電氣控制與臺(tái)達(dá)dvp系列plc應(yīng)用技術(shù)課件-第2章

第二章典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)【主要內(nèi)容】

2.1常用電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2.2電氣原理圖的繪制原則2.3閱讀和分析電氣控制線路的方法2.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)2【主要內(nèi)容】

2.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路2.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法2.7本章小結(jié)思考題與練習(xí)題典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)3繼電-接觸器控制系統(tǒng)—由按鈕、繼電器、接觸器、熔斷器、行程開關(guān)等低壓控制電器組成?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)、反向等動(dòng)作的控制和保護(hù)，以滿足生產(chǎn)工藝對(duì)拖動(dòng)控制的要求。優(yōu)點(diǎn)—電路簡(jiǎn)單、維修方便、便于掌握、價(jià)格低廉，多年來在各種生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制中獲得廣泛的應(yīng)用。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)4由于生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，所要求的控制系統(tǒng)也是千變?nèi)f化、多種多樣的。但無論是比較簡(jiǎn)單的，還是很復(fù)雜的控制系統(tǒng)，都是由一些基本環(huán)節(jié)組合而成。因此本章著重闡明組成這些控制系統(tǒng)的基本規(guī)律和典型電路環(huán)節(jié)。這樣，再結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝要求，就不難掌握控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)52.1常用電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖紙

工程語言

工程技術(shù)人員交流思想的工具

施工維修的重要依據(jù)典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)6必須遵守統(tǒng)一的約定，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2.1常用電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電氣控制系統(tǒng)是由許多電氣元件按照一定要求連接而成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某種設(shè)備的電氣自動(dòng)控制。電氣控制系統(tǒng)圖—為了便于對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、研究分析、安裝調(diào)試、使用和維修，需要將電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其相互連接關(guān)系用國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一圖形符號(hào)、文字符號(hào)以圖的形式表示出來。形式—電氣原理圖和電氣安裝圖。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)72.1常用電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)安裝圖—按照電器實(shí)際位置和實(shí)際接線電路，用給定的符號(hào)畫出來的，這種電路圖便于安裝。電氣原理圖—根據(jù)電氣設(shè)備的工作原理繪制而成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)82.1常用電氣圖形符號(hào)及文字符號(hào)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制電氣原理圖應(yīng)按GB4728-85、GBTl59-87、GB6988-86等規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)繪制。如果采用上述標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的圖形符號(hào)時(shí)，必須加以說明。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中給出幾種形式時(shí)，選擇符號(hào)應(yīng)遵循以下原則：1、應(yīng)盡可能采用優(yōu)選形式；2、在滿足需要的前提下，應(yīng)盡量采用最簡(jiǎn)單形式；3、在同一圖號(hào)的圖中使用同一種形式。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)92.2電氣原理圖的繪制原則根據(jù)簡(jiǎn)單清晰的原則，原理圖采用電氣元件展開的形式繪制。它包括所有電氣元件的導(dǎo)電部件和接線端點(diǎn)，但并不按照電氣元件的實(shí)際位置來繪制，也不反映電氣元件的大小。由于電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、適于研究、分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)，所以無論在設(shè)計(jì)部門還是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)都得到廣泛應(yīng)用。以圖2-1為例介紹電氣原理圖的繪制原則、圖幅分區(qū)及標(biāo)注方法。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)102.2電氣原理圖的繪制原則典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)112.2電氣原理圖的繪制原則1、控制電路繪制的原則（1）原理圖一般分主電路、控制電路、信號(hào)電路、照明電路及保護(hù)電路等。主電路（動(dòng)力電路）指從電源到電動(dòng)機(jī)大電流通過的電路。電源電路用水平線繪制?？刂齐娐?、照明電路、信號(hào)電路及保護(hù)電路等，應(yīng)垂直地繪于兩條水平電源線之間。控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)122.2電氣原理圖的繪制原則控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫出；耗能元件（如線圈、電磁鐵、信號(hào)燈等）的一端應(yīng)直接連接在接地的水平電源線上。受電動(dòng)力設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）及其保護(hù)電器支路，應(yīng)垂直于電源電路畫出。對(duì)于繼電器、接觸器的觸頭，按吸引線圈不通電狀態(tài)畫出。按鈕、行程開關(guān)觸頭按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)132.2電氣原理圖的繪制原則（2）圖中所有電器觸頭，都按沒有通電和外力作用時(shí)的開閉狀態(tài)（常態(tài)）畫出。（3）無論主電路還是輔助電路，各元件應(yīng)按動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列。（4）為了突出或區(qū)分某些電路、功能等，導(dǎo)線符號(hào)、信號(hào)電路、連接線等可采用粗細(xì)不同的線條來表示。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)142.2電氣原理圖的繪制原則（5）原理圖中各電氣元件和部件在控制電路中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一電氣元件的各個(gè)部件可以不畫在一起，但必須采用同一文字符號(hào)標(biāo)明。（6）原理圖中有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，用實(shí)心圓點(diǎn)表示；可拆卸或測(cè)試點(diǎn)用空心圓點(diǎn)表示；無直接電聯(lián)系的交叉點(diǎn)則不畫圓點(diǎn)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)152.2電氣原理圖的繪制原則（7）對(duì)非電氣控制和人工操作的電器，必須在原理圖上用相應(yīng)的圖形符號(hào)表示其操作方式。（8）對(duì)于電氣控制有關(guān)的機(jī)、液、氣等裝置，應(yīng)用符號(hào)繪出簡(jiǎn)圖，以表示其關(guān)系。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)162.2電氣原理圖的繪制原則2、圖幅分區(qū)及符號(hào)位置索引圖幅分區(qū)的方法是：在圖的邊框處，豎邊方向用大寫拉丁字母，橫邊方向用阿拉伯?dāng)?shù)字，編號(hào)順序應(yīng)從左上角開始，圖幅分區(qū)式樣如圖2-2所示。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)172.2電氣原理圖的繪制原則圖幅分區(qū)以后，相當(dāng)于在圖上建立了一個(gè)坐標(biāo)。項(xiàng)目和連接線的位置可用如下方式表示：①用行的代號(hào)（拉丁字母）表示；②用列的代號(hào)（阿拉伯?dāng)?shù)字）表示；③用區(qū)的代號(hào)表示。區(qū)的代號(hào)為字母和數(shù)字的組合，且字母在左，數(shù)字在右。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)182.2電氣原理圖的繪制原則3、符號(hào)位置的索引由于接觸器、繼電器的線圈和觸頭在電氣原理圖中不是畫在一起，其觸頭也分布在圖中所需的各個(gè)圖區(qū)。為方便閱讀，在接觸器、繼電器的線圈下方畫出其觸頭的索引表，閱讀時(shí)可以通過索引很快地在相應(yīng)的圖區(qū)找到其觸頭。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)192.2電氣原理圖的繪制原則對(duì)于接觸器，索引表2-3中各欄含義如下：表2-1接觸器索引表典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)20對(duì)于繼電器，索引表2-3中各欄含義如下：表2-2繼電器索引表表2-3接觸器KM的索引表電氣原理圖中技術(shù)數(shù)據(jù)的標(biāo)注電氣元件的數(shù)據(jù)和型號(hào)，一般用小號(hào)字體標(biāo)注在電器代號(hào)下面。在圖2-1中，F(xiàn)R下面的數(shù)據(jù)表示熱繼電器動(dòng)作電流值的范圍和整定值的標(biāo)注，圖中的1.5mm2字樣表明該導(dǎo)線的截面積。2.2電氣原理圖的繪制原則例如，在圖2-1中，接觸器KM的索引表為：即3對(duì)主觸頭均在2圖區(qū)，1對(duì)輔助常開觸頭在4圖區(qū)，X表示沒有使用的觸頭，如表2-3所示。表2-3接觸器KM的索引表典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)212.3閱讀和分析電氣控制線路的方法閱讀電氣控制線路圖的方法主要有兩種：查線讀圖法（直接讀圖法或跟蹤追擊法）邏輯代數(shù)法（間接讀圖法）這種重點(diǎn)介紹查線讀圖法，通過具體對(duì)某個(gè)電氣控制線路的剖析，學(xué)習(xí)閱讀和分析電氣線路的方法。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)222.3閱讀和分析電氣控制線路的方法電氣線路一般由以下元件組成：●執(zhí)行元件，主要用來操縱機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這類元件包括電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、電磁閥、電磁鐵等。●信號(hào)元件，用于把控制線路以外的其它物理量、非電量（如機(jī)械位移、壓力等）的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或?qū)崿F(xiàn)電信號(hào)的變換，以作為控制信號(hào)。這類元件有壓力繼電器、電流繼電器和主令電器等。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)232.3閱讀和分析電氣控制線路的方法●控制元件，它對(duì)信號(hào)元件的信號(hào)以及自身的觸頭信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，以控制執(zhí)行元件要求進(jìn)行工作。控制元件包括接觸器、繼電器等。在某些情況下，信號(hào)元件可用來直接控制執(zhí)行元件?！窀郊釉?，主要用來改變執(zhí)行元件（特別是電動(dòng)機(jī)）的工作特性，這類元件有電阻器、電抗器及各類起動(dòng)器等。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)242.3閱讀和分析電氣控制線路的方法1、查線讀圖法下面以圖2-3所示的主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)與潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖控制線路為例來說明查線讀圖法。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)252.3閱讀和分析電氣控制線路的方法（1）了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電氣元件的關(guān)系。電氣線路是為生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程服務(wù)的不熟悉不清楚被控對(duì)象和它的動(dòng)作情況，就很難正確分析電氣線路。因此在分析電氣線路之前，應(yīng)該充分了解生產(chǎn)機(jī)械要完成哪些動(dòng)作，這些動(dòng)作之間又有什么聯(lián)系，即熟悉生產(chǎn)機(jī)械的工藝情況。必要時(shí)可以畫出簡(jiǎn)單的工藝流程圖，明確各個(gè)動(dòng)作的關(guān)系。此外，還應(yīng)進(jìn)一步明確生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)作與執(zhí)行電氣元件的關(guān)系，給分析電氣線路提供線索和方便。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)262.3閱讀和分析電氣控制線路的方法圖2-3中M1為拖動(dòng)機(jī)床的主電機(jī)，M2為供油的油泵電機(jī)，要求先供油（M2）后啟動(dòng)主電機(jī)（M1）。（2）分析主電路。在分析電氣線路時(shí)，一般先從電動(dòng)機(jī)著手，即從主電路看有哪些控制元件的主觸點(diǎn)、電阻等，然后根據(jù)其組合規(guī)律就大致可以斷定電動(dòng)機(jī)是否有正反轉(zhuǎn)控制、是否有制動(dòng)控制、是否要求調(diào)速等。這樣，在分析控制電路的工作原理時(shí)，就能做到心中有數(shù)，有的放矢。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)272.3閱讀和分析電氣控制線路的方法圖2-3中，主電機(jī)M1電路主要由接觸器KM2的主觸頭和熱繼電器FR1組成。M1采用全壓?jiǎn)?dòng)，F(xiàn)R1用作M1的過載保護(hù)，并由熔斷器FU擔(dān)任短路保護(hù)。油泵電機(jī)M2電路主要由接觸器KM1的主觸頭和熱繼電器FR2組成。M2也采用全壓?jiǎn)?dòng)，F(xiàn)R2用作M2的過載保護(hù)，并由熔斷器FU擔(dān)任短路保護(hù)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)282.3閱讀和分析電氣控制線路的方法（3）讀圖和分析控制電路。在控制電路中，根據(jù)主電路的控制單元主觸點(diǎn)文字符號(hào)，找到有關(guān)的控制環(huán)節(jié)以及環(huán)節(jié)間的相互聯(lián)系。通常對(duì)控制電路多半是由上往下或由左往右閱讀。然后，設(shè)想按動(dòng)了操作按鈕（應(yīng)記住各信號(hào)元件、控制元件或執(zhí)行元件的原始狀態(tài)），查對(duì)線路（跟蹤追擊）觀察有哪些元件受控動(dòng)作。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)292.3閱讀和分析電氣控制線路的方法逐一查看這些動(dòng)作元件的觸頭又是如何控制其它元件動(dòng)作的，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)被控機(jī)械或被控對(duì)象有何運(yùn)動(dòng)。還要繼續(xù)追查執(zhí)行元件帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)有哪些信號(hào)元件狀態(tài)發(fā)生變化，再查對(duì)線路，看執(zhí)行元件如何動(dòng)作…。在讀圖過程中，特別要注意相互間的聯(lián)系和制約關(guān)系，直到將線路全部看懂為止。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)302.3閱讀和分析電氣控制線路的方法無論多么復(fù)雜的電氣線路，都是由一些基本的電氣控制環(huán)節(jié)構(gòu)成的。在分析線路時(shí)，要善于化整為零，積零為整。可以按主回路的構(gòu)成情況，把控制電路分解成與主電路相對(duì)應(yīng)的幾個(gè)基本環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)逐一分析。還應(yīng)注意那些滿足特殊要求的特殊部分，然后把各環(huán)節(jié)串起來，這樣就不難讀懂全圖了。

典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)312.3閱讀和分析電氣控制線路的方法圖2-3中，主電路可以分成電動(dòng)機(jī)M1、M2兩部分，其控制電路也可相應(yīng)地分解成兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。其中，熱繼電器FR2的常閉觸電點(diǎn)、停止按鈕SB1、啟動(dòng)按鈕SB2、接觸器KM1輔助常開觸電點(diǎn)及KM1線包構(gòu)成M2的直接啟動(dòng)電路。如合上刀開關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB2，KM1線包得電,KM1吸合即并聯(lián)在啟動(dòng)按鈕SB2的KM1輔助常開觸電點(diǎn)吸合形成自鎖,而KM1的主觸點(diǎn)吸合直接啟動(dòng)油泵電機(jī)M2，同時(shí)串入KM2線包中的KM1常閉觸電點(diǎn)吸合后為啟動(dòng)M1準(zhǔn)備條件(聯(lián)鎖)；典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)322.3閱讀和分析電氣控制線路的方法熱繼電器FR1的常閉觸電點(diǎn)、停止按鈕SB3、啟動(dòng)按鈕SB4、接觸器KM2常開觸電點(diǎn)、接觸器KM1常開觸電點(diǎn)及KM2線包構(gòu)成M1的直接啟動(dòng)電路。如合上刀開關(guān)QS，僅當(dāng)KM1常閉觸電點(diǎn)吸合后(聯(lián)鎖條件)，按下啟動(dòng)按鈕SB4，KM2線包得電,KM2吸合即并聯(lián)在啟動(dòng)按鈕SB4的KM2輔助常開觸電點(diǎn)吸合形成自鎖,而KM2的主觸點(diǎn)吸合直接啟動(dòng)主電機(jī)M1。查線讀圖法的優(yōu)點(diǎn)是直觀性強(qiáng)，容易掌握，因而得到了廣泛的采用。其缺點(diǎn)是分析復(fù)雜線路時(shí)容易出錯(cuò)，敘述也較冗長(zhǎng)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)332.3閱讀和分析電氣控制線路的方法2、邏輯代數(shù)法邏輯代數(shù)法是通過對(duì)電路的邏輯表達(dá)式的運(yùn)算來分析控制電路的，其關(guān)鍵是正確寫出電路的邏輯表達(dá)式。這個(gè)讀圖方法的優(yōu)點(diǎn)是各電氣元件之間的聯(lián)系和制約關(guān)系在邏輯表達(dá)式中一目了然。通過對(duì)邏輯函數(shù)的具體運(yùn)算，一般不會(huì)遺漏或看錯(cuò)電路的控制功能。根據(jù)邏輯表達(dá)式可以迅速正確地得出電路元件是如何通電的，為故障分析提供方便。這個(gè)讀圖方法的缺點(diǎn)是對(duì)復(fù)雜電氣線路，其邏輯表達(dá)式很繁瑣、冗長(zhǎng)。但采用邏輯代數(shù)法后可借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)342.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律電氣控制系統(tǒng)得組成都遵循一定的規(guī)律,如按聯(lián)鎖控制的規(guī)律和按控制過程中變化過程中變化參量進(jìn)行控制的規(guī)律等。掌握組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律有利于分析和設(shè)計(jì)復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)352.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律1、按聯(lián)鎖控制的規(guī)律①正反向接觸器間的聯(lián)鎖控制

如果電路中有兩個(gè)接觸器KM1、KM2不能同時(shí)接通，就將的各自的常閉觸頭分別串在對(duì)方線圈控制電路中，KM1、KM2的常閉觸頭稱為聯(lián)鎖或互鎖觸頭，用復(fù)合按鈕代替單觸頭按鈕，并將復(fù)合按鈕的常閉觸頭分別串接對(duì)方接觸器控制電路中也可實(shí)現(xiàn)互鎖，常用在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制中，以防電源短路，如圖2-4所示。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)362.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律②順序起動(dòng)控制電路生產(chǎn)機(jī)械常要求各運(yùn)動(dòng)部件之間能夠?qū)崿F(xiàn)按順序工作?？刂茖?duì)象對(duì)控制系統(tǒng)提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。如圖2-5是油泵電機(jī)先起動(dòng)，主電機(jī)才能起動(dòng)的控制電路。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)372.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律③連續(xù)工作（長(zhǎng)動(dòng)）與點(diǎn)動(dòng)控制電路

生產(chǎn)機(jī)械在工作時(shí)需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，即所謂長(zhǎng)動(dòng)。但在試車調(diào)整及快速移動(dòng)時(shí)，需要點(diǎn)動(dòng)。長(zhǎng)動(dòng)可用自鎖電路實(shí)現(xiàn)，取消自鎖觸頭或使自鎖觸頭不起作用就可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)。如圖2-6（a）圖為按鈕聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的控制電路；此電路若接觸器的釋放時(shí)間較長(zhǎng)，這一電路可能無法工作。（b）為用開關(guān)SA實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制電路；（c）為用中間繼電器實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的控制電路。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)382.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律（2）按控制過程變化參量進(jìn)行控制的規(guī)律為滿足生產(chǎn)工藝的某些要求，在電氣控制方案中還應(yīng)考慮下述諸方面的問題：采用自動(dòng)循環(huán)或半自動(dòng)循環(huán)，手動(dòng)調(diào)整、工序變更、系統(tǒng)的檢測(cè)、各個(gè)運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)鎖、各種安全保護(hù)、故障診斷、信號(hào)指標(biāo)、照明及人機(jī)關(guān)系等規(guī)律。只用簡(jiǎn)單的聯(lián)鎖控制已不能滿足要求，需要根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)提出的不同要求，正確選擇如實(shí)反映控制過程中的變化參量，如時(shí)間、速度、電流、行程等來進(jìn)行控制，來實(shí)現(xiàn)各種工藝要求。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)392.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律按控制過程中變化參量進(jìn)行控制是一種具有普遍性的自動(dòng)控制基本規(guī)律。圖2-7是按控制過程的變化參量進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)框圖。主令信號(hào)就是諸如起動(dòng)、停止按鈕發(fā)出的信號(hào)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是諸如接觸器、電磁閥一類電器元件；被控對(duì)象就是生產(chǎn)機(jī)械系統(tǒng)。將控制過程中的過程變化參量以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變化反饋到控制裝置，和主令信號(hào)以及同各種中間變量（中間繼電器等）一起進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后輸出去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)402.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律過程變化參量分為直接過程變化參量和間接過程變化參量。一般情況下，應(yīng)盡可能按直接過程變化參量來進(jìn)行控制。只有在過程變化參量難以直接測(cè)量或測(cè)量成本太高的情況下，方采用間接過程變化參量進(jìn)行控制。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)412.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律以下以自動(dòng)鉆削加工過程為例介紹按控制過程變化參量進(jìn)行控制的規(guī)律。如圖2-8所示為鉆削加工時(shí)刀架的自動(dòng)循環(huán)過程。具體要求如下：①自動(dòng)循環(huán)：刀架能自動(dòng)地由位置1移動(dòng)到位置2進(jìn)行鉆削加工并自動(dòng)退回位置1；

②無進(jìn)給切削：刀具到達(dá)位置2時(shí)不再進(jìn)給，但鉆頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行無進(jìn)給切削以提高工加工精度；

③快速停車：當(dāng)?shù)都芡顺龊笠罂焖偻＼囈詼p少輔助工時(shí)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)422.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)43圖2-8鉆削加工刀架的自動(dòng)循環(huán)示意圖2.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律下面根據(jù)工藝要求，針對(duì)控制過程中各自的特殊矛盾，采用不同的控制方法加以解決。①自動(dòng)循環(huán)——行程原則控制

為實(shí)現(xiàn)刀架的自動(dòng)循環(huán)，對(duì)電機(jī)的基本要求仍然是啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)和反向控制，所不同的是刀架運(yùn)動(dòng)到位置2時(shí)能自動(dòng)地改變電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)442.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律總之，控制對(duì)象要求控制裝置根據(jù)控制過程中行程位置來改變或終止控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，解決這一要求的方法是由控制裝置直接反映控制過程變量—行程，這就是采用直接測(cè)量位置信號(hào)的元件—行程開關(guān)構(gòu)成的位置控制電路，如圖2-9所示。

按下啟動(dòng)按鈕SB1，KM1吸合，刀架由位置1向位置2運(yùn)動(dòng)；當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ2時(shí)，KM1斷開，KM2吸合，刀架由位置2向位置1運(yùn)動(dòng)；當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ1時(shí)，KM2斷開，停止循環(huán)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)452.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)46圖2-9實(shí)現(xiàn)刀架自動(dòng)循環(huán)的控制電路圖2-10無進(jìn)給切削的控制電路

2.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律②無進(jìn)給切削——時(shí)間原則控制

如果要求提高加工精度，去掉毛刺，需當(dāng)?shù)都芤苿?dòng)到位置2時(shí)要求在無進(jìn)給情況下繼續(xù)切削，達(dá)到要求后刀架再開始退回。為此，采用時(shí)間繼電器間接測(cè)量無進(jìn)給切削過程的控制電路是在圖2-9的基礎(chǔ)上增加了時(shí)間繼電器KT，如圖2-10所示。當(dāng)?shù)都芘龅叫谐涕_關(guān)SQ2時(shí)，KM1斷開進(jìn)給停止，但鉆頭仍在旋轉(zhuǎn)，達(dá)到去掉毛刺的目的。延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，KT動(dòng)作，KM2吸合，刀架由位置2向位置1運(yùn)動(dòng)而返回。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)472.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律③快速停車——速度原則控制上例中，為縮短輔助工時(shí)，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)準(zhǔn)確停車以減少超行程，因此對(duì)該控制系統(tǒng)還提出了快速停車的要求。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)而言，最簡(jiǎn)便的方法是采用反接制動(dòng)。用檢測(cè)接近零速的信號(hào)作為控制信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)際中通常采用速度繼電器來實(shí)現(xiàn)，如圖2-11所示。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)482.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器正向常閉觸頭KRZ打開，正向常開觸頭KRZ閉合，為制動(dòng)做好準(zhǔn)備。這時(shí)由于KM1在反向接觸器KM2電路中的互鎖觸頭打開，KM2不會(huì)通電。欲使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)：前進(jìn)到壓合SQ2時(shí)或按下停止按鈕SB1，接觸器KM1失電釋放，反向接觸器KM2立即吸合，進(jìn)行反接制動(dòng)。轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零速（約100r/min）時(shí)，速度繼電器的正向常開觸頭KRZ斷開，KM2斷電釋放，反接制動(dòng)結(jié)束。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)492.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律在上述過程中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度下降、速度繼電器的常開觸頭KRZ斷開以后，常閉觸頭KRZ不是立即閉合的。因而KM2有足夠的斷電時(shí)間使鐵心釋放，使其自保觸頭放開，因此不會(huì)造成反接制動(dòng)后電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)。反向運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)與正向運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)大致相同。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)502.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律④控制方法總結(jié)上面闡述了按照聯(lián)鎖控制的規(guī)律和按照控制過程變化參量進(jìn)行控制的基本規(guī)律。根據(jù)一些基本規(guī)律結(jié)合生產(chǎn)機(jī)械的要求，就可以組成各式各樣的控制系統(tǒng)?！駮r(shí)間控制方式：利用時(shí)間繼電器等延時(shí)單元，將感測(cè)部分接受的輸人信號(hào)經(jīng)過延時(shí)一段間后才發(fā)出，從而實(shí)現(xiàn)電路切換的時(shí)間控制。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)512.4組成電氣控制系統(tǒng)的基本規(guī)律●速度控制方式：利用速度繼電器或測(cè)速發(fā)電機(jī)，間接或直接地檢測(cè)某機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)速度，來實(shí)現(xiàn)按速度原則的控制。

●電流控制方式：借助于電流繼電器，它的動(dòng)作反映了某一電路中的電流變化，從而實(shí)現(xiàn)電流原則的控制?！裥谐炭刂品绞剑豪蒙a(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件與事先安排好位置的行程開關(guān)或接近開關(guān)進(jìn)行相互配合，而達(dá)到位置控制的作用。如何正確選用這些控制方式是控制電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。例如，對(duì)某些物理量，既可用行程控制方式，也可用時(shí)間控制方式。但究竟采用何種控制方式，那就需要根據(jù)實(shí)際工作情況來決定。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)522.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路在各種生產(chǎn)機(jī)械中，電動(dòng)機(jī)的控制電路主要有：?jiǎn)?dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、保護(hù)等。2.5.1電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制線路電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)也稱全壓?jiǎn)?dòng)，電動(dòng)機(jī)容量在10kW一下者，一般采用全壓直接啟動(dòng)方式，如圖2-12所示。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)532.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路2.5.2降壓?jiǎn)?dòng)

對(duì)于大容量的電動(dòng)機(jī)，為了限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)必須采取措施。常用的降壓?jiǎn)?dòng)電路有以下幾種：1、星-三角形（Y-△）降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠型電動(dòng)機(jī)可采用星-三角形（Y-△）降壓?jiǎn)?dòng)來達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。Y系列的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)4.0kW以上者均為三角形接法，都可用星-三角形（Y-△）降壓?jiǎn)?dòng)，如圖2-13所示。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)542.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路按下SB2，KM1得電自鎖，同時(shí)KT、KM3得電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于星形，降壓?jiǎn)?dòng)；KT延時(shí)到后，KM3斷電，KM2得電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于三角形，全壓運(yùn)行。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)552.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路2、自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

如圖2-14所示，當(dāng)按SB2啟動(dòng)按鍵后，KM1、KM2、KT得電，自藕變壓器降壓后給電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)低壓?jiǎn)?dòng)，延時(shí)一段時(shí)間KT動(dòng)作，KM1、KM2斷電切除自藕變壓器，同時(shí)KM3得電全壓運(yùn)行。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)562.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路3、定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路如圖2-15所示，圖（a）中，當(dāng)合上刀開關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，KM1立即得電吸合，使電動(dòng)機(jī)定子在串接電阻R的情況下啟動(dòng)，與此同時(shí)，時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)時(shí)間繼電器的整定值時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合，使KM2得電吸合，KM2的主觸點(diǎn)將啟動(dòng)電阻短接，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下進(jìn)入穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖（b）在完成啟動(dòng)后，KM1自動(dòng)斷開。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)572.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)582.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路4、延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

如圖2-16所示，啟動(dòng)時(shí)，合上電源，按下啟動(dòng)按鈕SB2，KM1、KM3線圈得電并自鎖，此時(shí)KM3的主觸點(diǎn)把電動(dòng)機(jī)定子繞組的6與7、5與9、4與8分別連接起來，電動(dòng)機(jī)定子繞組的1、2、3接電源，電動(dòng)機(jī)按延邊三角形接線工作，同時(shí)時(shí)間繼電器KT線圈通電；典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)592.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路經(jīng)過一段延時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，KT常閉觸點(diǎn)斷開，KM3線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開，同時(shí)KT常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2得電并自鎖，KM2的主觸點(diǎn)及KM1的主觸點(diǎn)把電動(dòng)機(jī)定子繞組的6與1、5與3、4與2分別連接起來，電動(dòng)機(jī)按三角形接線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)602.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路2.5.3軟啟動(dòng)前面所述幾種傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)線路比較簡(jiǎn)單，不需要增加額外啟動(dòng)設(shè)備。但其啟動(dòng)電流沖擊一般還是比較大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小而且固定不可調(diào)。電動(dòng)機(jī)停車時(shí)都是控制接觸器觸點(diǎn)斷開，切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)自由停車，這樣也會(huì)造成劇烈的電網(wǎng)波動(dòng)和機(jī)械沖擊。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)612.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路在直接啟動(dòng)方式下，啟動(dòng)電流為額定值的4～8倍，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.5～1.5倍；在定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)方式下，啟動(dòng)電流為額定值的4.5倍，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.5～0.75倍；在星形-三角形啟動(dòng)方式下，啟動(dòng)電流為額定值的1.8～2.6倍，在星形-三角形切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流沖擊，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.5倍；在自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)方式下，啟動(dòng)電流為額定值的1.7～4倍，在電壓切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流沖擊，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.4～0.85倍。因此上述啟動(dòng)方法經(jīng)常用于對(duì)啟動(dòng)要求不高的場(chǎng)合。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)622.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路在一些對(duì)啟動(dòng)要求較高的場(chǎng)合，可選用軟啟動(dòng)裝置。它采用電子啟動(dòng)方法，其主要特點(diǎn)是具有軟啟動(dòng)和軟停車功能，啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)，還具有電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)等功能。軟啟動(dòng)器的工作原理軟啟動(dòng)器原理如圖2-17所示。它主要由三相交流調(diào)壓電路和控制電路組成。其基本原理是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，改變其輸出電壓，達(dá)到控制啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)632.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路控制電路可以按預(yù)定的不同啟動(dòng)方式，通過檢測(cè)主電路的反饋電流，控制其輸出電壓，以實(shí)現(xiàn)不同的啟動(dòng)特性。最終軟啟動(dòng)輸出全壓，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。由于軟啟動(dòng)器為電子調(diào)壓并對(duì)電流實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此還具有對(duì)電動(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)器本身的熱保護(hù)、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊、三相電源不平衡、缺相、斷相等保護(hù)功能，并可實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示如電流、電壓、功率因素等參數(shù)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)642.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路軟啟動(dòng)器的控制功能異步電動(dòng)機(jī)在軟啟動(dòng)過程中，軟啟動(dòng)器通過控制電動(dòng)機(jī)電樞電壓來控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。一般軟啟動(dòng)器可以通過改變參數(shù)設(shè)定得到不同的啟動(dòng)特性，以滿足不同的負(fù)載特性要求。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)652.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路（1）斜坡升壓?jiǎn)?dòng)方式斜坡升壓?jiǎn)?dòng)特性曲線如圖2-18所示。該啟動(dòng)方式一般設(shè)置啟動(dòng)初始電壓Uqo和啟動(dòng)時(shí)間t1。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中，電壓從Uqo開始線性逐漸增加，經(jīng)時(shí)間t1后達(dá)到額定電壓。該啟動(dòng)方式主要用于一臺(tái)軟啟動(dòng)器并接多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，或電動(dòng)機(jī)功率低于軟啟動(dòng)器額定值的應(yīng)用場(chǎng)合。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)662.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路（2）轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制啟動(dòng)方式轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制特性曲線如圖2-19所示。該啟動(dòng)方式一般設(shè)置啟動(dòng)初始力矩

、啟動(dòng)階段力矩限幅

和力矩斜坡上升時(shí)間

和啟動(dòng)電流限幅

。這種啟動(dòng)方式引入電流反饋，通過計(jì)算間接得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩，屬閉環(huán)控制。由于控制目標(biāo)為轉(zhuǎn)矩，故軟啟動(dòng)器輸出電壓為非線性上升。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)672.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中，保持恒定轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以恒定加速度上升，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的初始階段，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，當(dāng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的限幅值后保持恒定，直到啟動(dòng)完畢。在啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)矩上升的速率可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況調(diào)整設(shè)定。斜坡陡，轉(zhuǎn)矩上升速率大，即加速度大，啟動(dòng)時(shí)間短。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，所需啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較低，可使斜坡緩和一些。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)682.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路隨著軟啟動(dòng)器控制技術(shù)的發(fā)展，目前它大多數(shù)采用轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)方式，也有采用電流控制方式，即電流斜坡控制及恒流升壓?jiǎn)?dòng)方式。后者以控制電動(dòng)機(jī)電流來達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩的目的，與轉(zhuǎn)矩控制方式相比啟動(dòng)效果略差，但控制相對(duì)簡(jiǎn)單。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)692.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路③電壓提升脈沖啟動(dòng)方式電壓提升脈沖啟動(dòng)特性曲線如圖2-20所示。該啟動(dòng)方式一般設(shè)置電壓提升脈沖限幅

。升壓脈沖寬度一般為5個(gè)電源周波，即100ms。在啟動(dòng)開始階段，晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)按設(shè)定升壓幅值啟動(dòng)，可得到較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此階段結(jié)束后，轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制啟動(dòng)，該啟動(dòng)方式適用于重載并需克服較大靜摩擦的啟動(dòng)場(chǎng)合。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)702.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路④轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要停車時(shí)，立即切斷電動(dòng)機(jī)電源，屬于自由停車。但有些應(yīng)用場(chǎng)合，不容許電動(dòng)機(jī)瞬間停車。如高層建筑、樓宇的水泵系統(tǒng)，要求電動(dòng)機(jī)逐漸停機(jī)，采用軟啟動(dòng)器可以滿足這一要求。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)712.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路軟停車方式通過調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)器的輸出電壓逐漸降低而切斷電源。這一過程時(shí)間較長(zhǎng)且一般大于自由停車時(shí)間，故稱軟停車方式。轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式，是在停車過程中，均勻調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的下降速率，實(shí)現(xiàn)平滑減速。如圖2-21所示為轉(zhuǎn)矩控制軟停車特性曲線。其中，減速時(shí)間

一般可根據(jù)應(yīng)用情況設(shè)定。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)722.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路⑤制動(dòng)停車方式當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要快速停機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)器具有能耗制動(dòng)功能。在實(shí)施能耗制動(dòng)時(shí)，軟啟動(dòng)器向電動(dòng)機(jī)定子繞組通入直流電，由于軟啟動(dòng)器是通過晶閘管對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，因此很容易通過改變晶閘管的控制方式得到直流電。如圖2-22所示為制動(dòng)停車方式特性曲線。一般可設(shè)定制動(dòng)電流加入的幅值

和時(shí)間

，但制動(dòng)開始到停車時(shí)間不能設(shè)定，時(shí)間長(zhǎng)短與制動(dòng)電流有關(guān)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，調(diào)節(jié)加入的制動(dòng)電流幅值和時(shí)間來調(diào)節(jié)制動(dòng)時(shí)間。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)73軟啟動(dòng)器的應(yīng)用國(guó)產(chǎn)軟啟動(dòng)器有JR1系列交流電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制器，QWJ2系列節(jié)電型無觸頭啟動(dòng)器等。國(guó)外生產(chǎn)的有ABB公司的PS系列softstart（軟啟動(dòng)器）等。圖2-23所示為PSD型軟啟動(dòng)器應(yīng)用原理接線圖實(shí)例。用一個(gè)接觸器與軟啟動(dòng)器并聯(lián)，其目的是出于安全考慮。正常工作時(shí)按下啟動(dòng)按鈕，繼電器KA7接通，軟啟動(dòng)器工作。在軟啟動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，繼電器KA11接通，驅(qū)動(dòng)接觸器KM2接通，短接軟啟動(dòng)器，將電路切換過來，以保證系統(tǒng)的不中斷工作。2.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)742.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)75圖2-23軟啟動(dòng)器應(yīng)用原理接線圖FU1：半導(dǎo)體熔絲；KA4：在操作位置動(dòng)作繼電器；KA5：全電壓時(shí)發(fā)出訊號(hào)（Ue=100%）；KM2：旁路接觸器；KA6：晶閘管故障繼電器；KA7：?jiǎn)?停輔助繼電器；T5：控制變壓器；KA11：旁路用輔助繼電器2.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路2.5.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路

異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到停轉(zhuǎn)要有一個(gè)過程，需要一段時(shí)間。許多生產(chǎn)機(jī)械要求停車時(shí)精確定位或盡可能減少輔助時(shí)間，必須采用制動(dòng)措施。制動(dòng)停車的方式有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩大類。機(jī)械制動(dòng)是采取機(jī)械抱閘來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，電氣制動(dòng)是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，常用的電氣制動(dòng)方式有能耗制動(dòng)方式和反接制動(dòng)方式。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)762.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路（1）能耗制動(dòng)方式能耗制動(dòng)是指在異步電動(dòng)機(jī)剛切除三相電源之后，在定子繞組中接入直流電源。由于轉(zhuǎn)子切割固定磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑾脑谵D(zhuǎn)子的制動(dòng)上，故稱能耗制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)速為零時(shí)，切除直流電源。圖2-24（a）、（b）分別是用復(fù)合按鈕手動(dòng)控制和用時(shí)間繼電器自動(dòng)控制的能耗制動(dòng)電路。能耗制動(dòng)比較緩和、平穩(wěn)、準(zhǔn)確、功耗小，適用于要求制動(dòng)平穩(wěn)和起制動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，但需整流設(shè)備。

典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)772.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)782.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路（2）反接制動(dòng)方式異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)是依靠改變定子繞組中的電源相序，使定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向，轉(zhuǎn)子受到與旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩作用而迅速停車。如圖2-25為反接制動(dòng)電路。速度繼電器KR與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸連接，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min以上時(shí)，其常開觸頭閉合，當(dāng)制動(dòng)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速小于100r/min時(shí)，觸頭斷開，恢復(fù)原位。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)792.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍，因此，制動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備沖擊大，若速度繼電器動(dòng)作不可靠時(shí)，可能引起的反向再起動(dòng)，因此，反接制動(dòng)方法主要用于不頻繁起動(dòng)、制動(dòng)并對(duì)停車位置無準(zhǔn)確要求而且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能承受較大沖擊的設(shè)備中，如銑床、鏜床、中型車床等機(jī)床。為減小制動(dòng)電流，在電動(dòng)機(jī)主電路中串接限流電阻R，可防止制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組過熱。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)802.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路反接制動(dòng)過程的結(jié)束由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制,這種由速度達(dá)到一定值而發(fā)出轉(zhuǎn)換信號(hào)的控制方式稱為“按速度原則”的自動(dòng)控制。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)812.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路2.5.5電動(dòng)機(jī)速度控制線路根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式：典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)82式中，s為轉(zhuǎn)差率；f為電源頻率；p為定子磁極對(duì)數(shù)。因此異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有三種：改變極對(duì)數(shù)p的變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率s的降壓調(diào)速和改變電動(dòng)機(jī)供電電源頻率f的變頻調(diào)速。2.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路變極調(diào)速是通過接觸器觸點(diǎn)改變電動(dòng)機(jī)繞組的接線方式來改變極對(duì)數(shù)最終達(dá)到調(diào)速的目的。變極電動(dòng)機(jī)一般有雙速、三速、四速之分，雙速電動(dòng)機(jī)定子裝有一套繞組，而三速、四速則為兩套繞組。變頻調(diào)速有許多優(yōu)點(diǎn)，如可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速、可調(diào)節(jié)加減速度、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、保護(hù)功能齊全（如過載保護(hù)、短路保護(hù)、過壓及欠壓保護(hù)等）等，因此得到廣泛應(yīng)用。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)832.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路按控制方式分類變頻器可分為V/F控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。V/F控制就是在改變電動(dòng)機(jī)電源頻率的同時(shí)也改變電壓，且V/F比值不變，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，在較廣泛的范圍內(nèi)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因素和效率不下降。V/F控制方式屬于轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，比較經(jīng)濟(jì)。但開環(huán)控制下難以達(dá)到較高的控制性能。因此V/F控制方式多用于通用變頻器，如風(fēng)機(jī)、水泵機(jī)械的節(jié)能運(yùn)行、生產(chǎn)流水線的傳送控制和空調(diào)等家用電器中。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)842.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路V/F控制方式有以下特點(diǎn)：（1）控制簡(jiǎn)單，不用選擇電動(dòng)機(jī)，通用性好。（2）與其它控制方式相比，在低速區(qū)內(nèi)電壓調(diào)整困難，故調(diào)速范圍窄，通常在1：10左右。（3）急加速、減速或負(fù)載過大時(shí)，抑制過流能力有限。（4）不能精密控制電動(dòng)機(jī)實(shí)際速度，不適合用于同步運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)852.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路矢量控制將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分成兩部分：產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量（磁場(chǎng)電流）和與磁場(chǎng)相垂直、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)。該才磁場(chǎng)電流、轉(zhuǎn)矩電流與直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)電流、電樞電流相當(dāng)。矢量控制就是根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用坐標(biāo)變換的方法，將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解為磁場(chǎng)分量電流和轉(zhuǎn)矩分量電流，并仿效直流電動(dòng)機(jī)的控制方法對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩分別進(jìn)行控制，以達(dá)到類似直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的較高的動(dòng)態(tài)性能。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)862.5幾個(gè)典型的電動(dòng)機(jī)控制線路矢量控制變頻器有如下特點(diǎn)：（1）需要使用電動(dòng)機(jī)參數(shù)，一般用做專用變頻器。（2）調(diào)速范圍在1：100以上。（3）速度響應(yīng)性極高，適用于急加速、減速運(yùn)轉(zhuǎn)和連續(xù)四象限運(yùn)轉(zhuǎn)，能適用于任何場(chǎng)合。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)872.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法前面掌握了一些典型單元控制電路和對(duì)典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，本節(jié)討論電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這里僅討論設(shè)計(jì)中的一般共性問題。討論繼電器-接觸器控制電路的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)為學(xué)習(xí)PLC控制系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)882.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法2.6.1電氣控制設(shè)計(jì)的基本任務(wù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)和編制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料，包括電氣原理圖、電氣元件布置圖、安裝接線圖等，編制外購(gòu)元件目錄、單臺(tái)材料消耗清單、設(shè)備說明書等資料。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)892.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法2.6.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求由于系統(tǒng)從初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都與產(chǎn)品質(zhì)量和成本密切相關(guān)，因此設(shè)計(jì)工作首先要樹立科學(xué)的設(shè)計(jì)思想，樹立工程實(shí)踐的觀點(diǎn)。正確的設(shè)計(jì)思想和工程觀點(diǎn)是高質(zhì)量完成設(shè)計(jì)任務(wù)的保證。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求是：1、熟悉所設(shè)計(jì)設(shè)備的總體技術(shù)要求及工作過程，取得電氣設(shè)計(jì)的依據(jù)，最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。

典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)902.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法2、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，妥善處理機(jī)械與電氣的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選用性能價(jià)格比最佳的電氣設(shè)計(jì)方案，在滿足要求的前提下，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理、技術(shù)先進(jìn)、工作可靠、維修方便的電路。3、正確合理地選用電器元件，盡可能減少元件的品種和規(guī)格。4、取得良好的MTBF（平均無故障時(shí)間）指標(biāo)，確保使用的安全可靠。5、謹(jǐn)慎積極地采用新技術(shù)、新工藝。6、設(shè)計(jì)中貫徹最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)912.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法2.6.3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟

以電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含原理設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)基本部分，現(xiàn)分別進(jìn)行講述。1、電氣控制系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)（1）擬訂電氣控制設(shè)計(jì)任務(wù)書（技術(shù)條件）。設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，又是今后設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)，以技術(shù)協(xié)議形式予以確定。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)922.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法電氣控制設(shè)計(jì)任務(wù)書中，除簡(jiǎn)要說明所設(shè)計(jì)設(shè)備的型號(hào)、用途、工藝過程、動(dòng)作要求，傳動(dòng)參數(shù)、工作條件外還應(yīng)說明以下主要技術(shù)指標(biāo)及要求：●控制精度、生產(chǎn)效率要求；●電氣傳動(dòng)基本特性如運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量、用途，動(dòng)作順序，負(fù)載特性、調(diào)速指標(biāo)、起動(dòng)、制動(dòng)要求；●自動(dòng)化程度要求；●穩(wěn)定性及抗干擾要求；典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)932.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法

●聯(lián)鎖條件及保護(hù)要求；●電源種類、電壓等級(jí)、頻率及容量等要；●目標(biāo)成本與經(jīng)費(fèi)限額；●驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方式；其它要求如設(shè)備布局、安裝要求、操作臺(tái)布置、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式等等。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)942.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法（2）選擇拖動(dòng)方案與控制方式。所謂電力拖動(dòng)方案是指根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝要求，確定電動(dòng)機(jī)的類型、數(shù)量、傳動(dòng)方式等。例如，在研制某些高效率專用加工機(jī)床時(shí)，可以采用交流拖動(dòng)也可以采用直流拖動(dòng)，可用集中拖動(dòng)也可以采用分散拖動(dòng)，要根據(jù)以上各方面因素綜合考慮、比較作出選擇。拖動(dòng)方案確定之后，采用什么方法去實(shí)現(xiàn)這些控制要求就是控制方式的選擇問題。典型電氣控制系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)952.6電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法隨著電氣技術(shù)、電