機(jī)械電氣控制第二章-課件

第二章電器控制基礎(chǔ)2020/11/241§2-1電器控制線路圖

的基本概念和繪制電器控制原理(電路)圖電器設(shè)備安裝圖電器設(shè)備接線圖2020/11/242精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”4

一.電器控制原理圖電器控制原理圖,表示電器控制線路圖的工作原理、各電器元件導(dǎo)電部件的作用及其相互關(guān)系，而不考慮各電器元件實際安裝的位置和實際連線情況。

2020/11/2452020/11/2462020/11/2471.電器控制線路根據(jù)電路通過的電流大小分為主電路和控制電路兩大部分。

控制電路

指通過弱小電流的電路，它包括接觸器和繼電器的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器和其它控制電器的觸頭等，還包括信號、保護(hù)和各種聯(lián)鎖電路，一般用細(xì)線條繪在原理圖的右側(cè)（或下部）。

主電路

包括從電源到電動機(jī)的電路,是大電流通過的部分，一般用粗線條繪在原理圖的左側(cè)（或上部）。繪制電器控制原理圖應(yīng)遵循的原則：2020/11/248

3.同一電器元件的各部分分別繪在它們完成作用的地方，但需用同一文字符號標(biāo)出。若有多個同一種類的電器元件，可在文字符號的后面加上數(shù)字序號的下標(biāo)，如KM1、KM2等。

2.控制線路的全部觸點都要按“平常”(即未通電或未受外力作用時)狀態(tài)繪出。2020/11/2495.控制電路的分支線路上，各電器元部件原則上是按照動作的先后順序、自左而右、從上而下的排列；原理圖上應(yīng)盡可能減少線條和避免線條交叉；兩線交叉連接時在連接點處需用黑點標(biāo)出。

4.對具有循環(huán)運動的機(jī)構(gòu)，應(yīng)給出工作循環(huán)圖，如行程開關(guān)等應(yīng)繪出動作程序和動作位置。2020/11/2410

二.電器設(shè)備安裝圖

表示各種電器在生產(chǎn)設(shè)備和電器控制柜中實際的安裝位置。主要有控制柜、控制板、操縱臺等電器設(shè)備具體布置圖。

安裝圖是電器設(shè)備安裝和維修時必備的資料。在繪制時，均用粗實線畫出簡單輪廓，留出線槽和備用面積(圖中不標(biāo)尺寸)。2020/11/2411

特點：(1)

同一電器元件的各部件（例如觸點和線圈）必須畫在一起,

各電器元件的位置應(yīng)與實際安裝的位置一致；(2)

各電器元件的安裝位置由生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作要求決定（如電動機(jī)要與被拖動的機(jī)械部件在一起;行程開關(guān)應(yīng)放在要取的信號的地方；操作元件放在便于操縱的地方，一般電器元件應(yīng)放在控制柜內(nèi)）。2020/11/24122020/11/2413

三.電器設(shè)備接線圖

它是根據(jù)原理圖，配合安裝要求來繪制的，

用來表示各電器元件之間實際接線情況。

電器設(shè)備接線圖為各電器元件的配線、檢修和施工提供了方便，實際工作時一般要與電器控制原理圖配合使用。2020/11/2414繪制電器設(shè)備接線圖的主要規(guī)定:

⑶圖中文字符號、元件連接順序、線路號碼編制都必須與原理圖一致；

⑵不在同一控制柜或配電屏上的電器元件的電氣連接，必須通過端子板進(jìn)行，端子板的編號應(yīng)與原圖一致,并按原理圖的接線進(jìn)行連接；⑴同一電器元件的各個部件應(yīng)畫在一起;⑷走向相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。畫連接導(dǎo)線時，應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸。2020/11/24152020/11/2416§2-2電器控制線路的基本電路

在電器控制線路中,常用的基本電路主要有:保護(hù)環(huán)節(jié)和控制環(huán)節(jié)。

為了保護(hù)電網(wǎng)、電動機(jī)、控制電器以及其它電路元件，消除不正常工作時的有害影響，避免因誤操作而發(fā)生事故，在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)具有盡可能完善的保護(hù)環(huán)節(jié)。一.電器控制系統(tǒng)基本保護(hù)環(huán)節(jié)2020/11/2417常用保護(hù)環(huán)節(jié)有：短路、過流、過載、過壓、失壓(欠壓)、弱磁、超速和極限保護(hù)等。

1.短路保護(hù)當(dāng)電路發(fā)生短路時，短路電流會引起電器設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強(qiáng)大的電動力，從而使電機(jī)和電路中的各種電器設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械性損壞，因此當(dāng)電路中出現(xiàn)短路時，必須迅速可靠地斷開電源。2020/11/2418

方法一：采用熔斷器作短路保護(hù)的電路。在對主電路采用三相四線制或?qū)ψ儔浩鞑捎弥悬c接地的三相三線制的供電電路中，必須采用三相短路保護(hù)。若主電路容量較小，其控制電路不需要另外設(shè)置熔斷器；若主電路容量較大，則控制電路一定要單獨設(shè)置短路保護(hù)的熔斷器。KMFR3M3~FU1QSFU22020/11/2419M3~KMQF

方法二：采用自動開關(guān)既作為短路保護(hù)，同時又作為過載保護(hù)的電路（自動開關(guān)的過流線圈用作短路保護(hù)，熱元件則用作過載保護(hù)）。當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，自動開關(guān)斷開。待事故處理完畢后，重新合上開關(guān)使線路重新工作。2020/11/2420

對于直流電動機(jī)和繞線式異步電動機(jī)的限流起動，過流保護(hù)元件是過流繼電器KA，串聯(lián)于主電路的隔離開關(guān)QS與接觸器KM的主觸點之間。KA的動作值一般定為1.2

倍的電動機(jī)起動電流。

2.過電流保護(hù)

2020/11/2421

3.過載保護(hù)

當(dāng)電動機(jī)長期超載運行時,其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應(yīng)設(shè)過載保護(hù)環(huán)節(jié)，此保護(hù)元件多采用熱繼電器。熱繼電器具有反時限特性,但因熱慣性的關(guān)系,熱繼電器不會受短路電流的沖擊而瞬時動作。例如當(dāng)有8-10倍的額定電流通過熱繼電器時,需經(jīng)1-3秒的時間才能動作,這樣在熱繼電器動作前,就可能使熱繼電器的發(fā)熱元件先燒壞。所以在使用熱繼電器作過載保護(hù)時，還必須將熔斷器與熱繼電器配合使用。2020/11/24222020/11/2423

4.失壓(或零壓)保護(hù)

電動機(jī)正常工作時，如果因電源電壓的消失而使電動機(jī)停轉(zhuǎn)，那么電源電壓恢復(fù)時，電動機(jī)就會自行起動，并可造成人身傷害事故或設(shè)備損壞。防止電壓恢復(fù)時電動機(jī)自行起動的保護(hù)稱為失壓保護(hù)。

KMSB2KMSB1自鎖觸點(當(dāng)U＜25%UN時)2020/11/2424

5.欠壓保護(hù)

在電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)的過程中，如果電壓過分降低，將會引起一些電器釋放，造成控制線路工作的失調(diào)，甚至可能造成事故。因此當(dāng)電源電壓降到一定允許值以下時，必須切斷電源，這就是欠電壓保護(hù)。一般常采用電磁式電壓繼電器實現(xiàn)欠壓(以及失壓)保護(hù)(當(dāng)U＜40-70%UN時)。2020/11/2425★當(dāng)控制電路直接連接到電源的兩條相線之間或連接到相線和中性線之間且中性線不接地或通過高阻抗接地情況時，必須采用雙極開關(guān)來進(jìn)行“起動”和“停止”控制，以防止意外開動設(shè)備，避免人身傷害和機(jī)械損壞。

6.預(yù)防接地故障產(chǎn)生誤操作的保護(hù)

2020/11/24262020/11/2427二.電器控制系統(tǒng)基本的控制環(huán)節(jié)

1.長動與點動控制若生產(chǎn)設(shè)備在正常的加工過程中，是處于長期工作狀態(tài)的，則稱之為“長動”。2020/11/2428

除了長動狀態(tài)以外，生產(chǎn)設(shè)備還有一種調(diào)整工作狀態(tài)，例如機(jī)床在作加工準(zhǔn)備時的對刀，這一工作狀態(tài)對電動機(jī)的控制要求是一點一動,這種動作常稱為“點動”或“點車”。

2020/11/2429但在實際工作中，生產(chǎn)設(shè)備往往既要求點動，又要能長期連續(xù)工作(即長動)。采用選擇開關(guān)S來選擇工作狀態(tài)，S打開時為點動工作，S閉合時為長動工作。由于此線路操作時多了一個動作，故不太方便。2020/11/2430但在實際工作中，生產(chǎn)設(shè)備往往既要求點動，又要能長期連續(xù)工作(即長動)。當(dāng)按動按鈕SB1時為長動工作,而按復(fù)合按鈕SB2時為點動工作。但此線路的可靠性不高,如果KM的釋放動作緩慢,將因SB2的動斷觸點過早閉合,使KM繼續(xù)自鎖而得電，并使電動機(jī)長動工作。2020/11/2431但在實際工作中，生產(chǎn)設(shè)備往往既要求點動，又要能長期連續(xù)工作(即長動)。為消除上述缺點，圖中采用中間繼電器K進(jìn)行連鎖控制。當(dāng)按SB1時，通過K接通KM且K自鎖,使電動機(jī)長動工作；若按SB2時,由于沒有接通K,所以不能將KM自鎖，僅能點動工作，且當(dāng)電動機(jī)已經(jīng)起動長動工作后，若再按點動按鈕SB2,SB2將不能再起作用。2020/11/2432

2.聯(lián)鎖與互鎖控制

生產(chǎn)設(shè)備或自動生產(chǎn)線都由許多運動部件組成，不同運動部件之間既相互聯(lián)系又相互制約。例如，車床的主軸必須在油泵電動機(jī)起動使齒輪箱充分潤滑后才能起動。又如，龍門刨床的工作臺運動時不允許刀架移動等。這種既互相聯(lián)系又互相制約的控制稱為聯(lián)鎖控制。2020/11/24332020/11/2434

互鎖控制，實際上也是一種聯(lián)鎖控制，之所以這樣稱謂，是為了強(qiáng)調(diào)觸點之間的互鎖作用。例如常常有這樣的要求，兩臺電動機(jī)M1和M2不能同時接通。KM1和KM2的兩對動斷觸點稱為“互鎖”觸點2020/11/2435

3.優(yōu)先控制

優(yōu)先控制電路實際上也是一種互鎖控制電路，通常分為先動作優(yōu)先和后動作優(yōu)先。

先動作優(yōu)先控制電路是指其工作狀態(tài)為：無論哪一臺設(shè)備先動作，其它設(shè)備則都不能動作。后動作優(yōu)先控制電路是指其工作狀態(tài)為：多臺設(shè)備，只要任一臺工作，前面所有已動作的設(shè)備自動停止工作。2020/11/2436

先動作優(yōu)先控制電路:

若先按下SB1,

KM1線圈得電,

并自鎖(電動機(jī)M1工作),

此時KM1的動合觸點閉合,使中間繼電器

KA

的線圈得電,其動斷觸點則斷開KM2和KM3的線圈電路,故在KM1未斷電之前,其它接觸器都不能工作。2020/11/2437后動作優(yōu)先控制電路：

若先按下SB1,

KM1線圈得電并自鎖(使電動機(jī)M1工作);此時若再按下SB2,

則KM2線圈得電并自鎖(使電動機(jī)M2工作),且KM2的所有動斷觸點斷開,

從而使KM1斷電。2020/11/2438

4.多地點與多條件控制

對于有些機(jī)械和生產(chǎn)設(shè)備，為了便于操作，常常要求在兩個或兩個以上的地點都能進(jìn)行操作。2020/11/24392020/11/2440

5.順序控制

2020/11/24412020/11/2442

6.工作循環(huán)自動控制

某些生產(chǎn)機(jī)械要求在一定范圍內(nèi)能自動往復(fù)運行。2020/11/2443由行程開關(guān)控制的工作臺自動循環(huán)控制線路SQ1SQ2SQ4SQ3工作臺后退前進(jìn)2020/11/2444

由于反復(fù)循環(huán)的行程控制，電動機(jī)在每經(jīng)過一個自動往復(fù)行程控制，都要進(jìn)行兩次反接制動過程，會受到較大的制動電流和機(jī)械沖擊，因此這種電路只適用于對小容量電動機(jī)的控制。

行程控制是機(jī)床和自動生產(chǎn)線應(yīng)用最為廣泛的控制方式之一。2020/11/2445§2-3鼠籠式異步電動機(jī)的起動控制線路三相異步電動機(jī)的工作原理定子線圈通三相交流電→產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場→相當(dāng)于轉(zhuǎn)子切割磁力線運動→在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流→帶電導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力→產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩→轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(方向與旋轉(zhuǎn)磁場同向)NSTCn2020/11/2446

電動機(jī)的主要起動特性：

起動電流:

IST≥(4~7)IN

籠型異步電動機(jī)的起動方式：

(1)全壓直接起動

(2)降壓起動2020/11/2447

一臺電動機(jī)可否直接起動，應(yīng)根據(jù)起動的次數(shù)、電網(wǎng)的容量和電動機(jī)的容量來決定。一般規(guī)定：起動時供電母線上的電壓降落不得超過額定電壓的10％～15％；起動時變壓器的短時過載不超過最大允許值，即電動機(jī)的最大容量不超過變壓器容量的20％～30％。若不滿足條件，則必須采用減壓起動。2020/11/2448

籠型異步電動機(jī)降壓起動，是指起動時先降低加在電動機(jī)定子繞組上的電壓，當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定值時，再將電壓恢復(fù)到額定值，使之在全電壓下運行。由于此方法降低了起動電壓，起動電流也降低，起動轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因此，降壓起動只適用于起動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大的情況（如輕載或空載）。由于機(jī)床電動機(jī)一般都為空載起動，所以常采用降壓起動方式。2020/11/2449

常用方式：定子串電阻或電抗器降壓起動

Y—

△

降壓起動籠型異步電動機(jī)的起動方式：

(1)全壓直接起動常用方式：采用刀開關(guān)直接起動采用接觸器直接起動

(2)降壓起動2020/11/2450QF圖(a).刀開關(guān)直接起動線路圖(b).接觸器直接起動控制線路

把接觸器KM、熔斷器FU、熱繼電器

FR

和按鈕SB1和SB2組裝成一個控制裝置，叫電磁起動器。一.全壓直接起動2020/11/2451二.降壓起動

1.定子串電阻(或電抗器)降壓起動

所謂定子串電阻降壓起動，就是在電動機(jī)起動過程中，利用串聯(lián)電阻來減小定子繞組的電壓，以達(dá)到限制起動電流的目的，一旦起動完畢，再將電阻短接，電動機(jī)進(jìn)入全電壓正常運行狀態(tài)。2020/11/2452

圖(b)的控制線路雖然簡單,但缺點是:

在電動機(jī)正常運行時,只要接觸器KM2得電即可,

可是這時除了KM2得電,時間繼電器

KT和接觸器KM1在正常運行過程中,

也始終通電,

這樣不僅電路耗能大,而且也對KT、KM1不利,同時增加了電路的故障點,降低電路的可靠性。2020/11/24532020/11/2454

定子串電阻降壓起動方式，由于不受電動機(jī)定子繞組接線形式的限制，起動過程平滑，設(shè)備簡單，成本低廉，因而在中小型生產(chǎn)機(jī)械中應(yīng)用較廣，機(jī)床中也常采用這種方式減小點動及制動時的電流。缺點是:每次起動都要在起動電阻上消耗大量的電能。若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。2020/11/2455

2.Y—△降壓起動

Y—△降壓起動法，是指電動機(jī)起動時定子繞組先連成Y

形，接入三相交流電源，待轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再將電動機(jī)定子繞組連成△形，電動機(jī)進(jìn)入正常運行。因此

Y—△降壓起動適合于正常工作時三相定子繞組接成△形的三相籠型異步電動機(jī)。

而功率在

4kW以上的三相籠型異步電動機(jī)的定子繞組,

在正常工作時都接成三角形，對這種電動機(jī)就可采用Y—△降壓起動方式。2020/11/2456L1L2L3N

Ul

UpZ1Z2Z3ISTYY—△降壓起動原理：L1L2L3

UlZ1Z2Z3IST