电工技术继电接触器控制系统分解.pptx

引例引例第1页/共58页本章教学内容12.1 常用低压电器 12.2 电气原理图的绘制原则 12.3 三相异步电动机基本控制电路第2页/共58页本章重点内容本章重点内容u常用低压电器的特性u三相异步电动机基本控制电路第3页/共58页第12章 继电接触器控制系统 应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触器控制。 实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。 低压电器在电路中一般起开关作用，它们的接通或断开是某种外力作用的结果，如人力、弹力、电磁力、机械撞击力等。 第4页/共58页12.1 常用低压电器u刀开关第5页/共58页12.1 常用低压电器（续1）u按钮触点的动作顺序：按下按钮，则动断触点先断开，动合触点后闭合；松开按钮，在复位弹簧的作用下，则动合触点先断开，动断触点后闭合。 第6页/共58页12.1 常用低压电器（续2）u熔断器第7页/共58页12.1 常用低压电器（续3）作用：用于短路保护。结构：熔体、外壳。种类：插入式、螺旋式、管式、填料式 。额定电流 ： 2 A 600 A。 u自动空气开关 自动空气开关又称断路器，它的主要特点是具有自动保护功能，当发生短路、过载、欠压等故障时能自动切断电源。 第8页/共58页12.1 常用低压电器（续4）锁钩主触点手动闭合 过流 脱扣器 欠压 脱扣器衔铁释放连杆装置释放弹簧第9页/共58页12.1 常用低压电器（续5）u交流接触器功能：用来接通或切断电动机或其他负载的主电路的一种控制电器。原理：利用电磁吸力工作 的自动电器。 第10页/共58页12.1 常用低压电器（续6）M3线圈辅助触点铁心衔铁主触点动断触点动合触点弹簧第11页/共58页12.1 常用低压电器（续7） 交流接触器各个触点的动作顺序与按钮相同，电磁铁的吸引线圈通电时产生的电磁力将使动断触点先断开、动合触点后闭合；电磁铁断电时依靠弹簧的弹力使动合触点先复位(即断开)、动断触点后复位(即闭合)。 第12页/共58页12.1 常用低压电器（续8）u中间继电器 中间继电器的结构和工作原理与交流接触器的基本相同，但它们的用途有所不同。交流接触器主要用来接通和断开主电路，中间继电器则主要用在控制电路中，用以弥补交流接触器辅助触点的不足。 第13页/共58页12.1 常用低压电器（续9）u热继电器 热继电器是一种利用电流的热效应原理进行工作的过载保护电器。 第14页/共58页发热元件串联在主电路中，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆双金属片常闭触头12.1 常用低压电器（续10）第15页/共58页12.1 常用低压电器（续11） 由于热惯性，双金属片的温度升高需要一定的时间。热继电器不会因电动机过载而立即动作，这样既可发挥电动机的短时过载能力，又能保护电动机不致因过载时间长而出现过热的危险。基于同样的原因，当发热元件通过较大电流、甚至短路电流时也不会立即动作。因此，它只能用作过载保护，不能用作短路保护。 第16页/共58页12.1 常用低压电器（续12）u行程开关 行程开关是将机械运动部件的行程、位置信号转换成电信号的自动电器。行程开关的类型很多。直动式行程开关的工作原理与按钮类似。当电动机带动机械设备上的档块撞击到行程开关的触杆时，行程开关触点动作，其动断触点断开、动合触点闭合；档块离开后，行程开关的触点依靠弹簧的弹力复位。 第17页/共58页12.1 常用低压电器（续13）u时间继电器 时间继电器是一种定时元件，当其计时装置开始工作并计时到达预定时间后，延时触点开始动作，接通或断开电路(即延时接通或延时断开)。 第18页/共58页12.1 常用低压电器（续14）通电延时 动合触点 通电延时 动断触点 瞬时动合触点瞬时动断触点工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔第19页/共58页12.1 常用低压电器（续15）断电延时 动断触点 断电延时 动合触点 瞬时动合触点瞬时动断触点空气式时间继电器的延时范围大(有 0.460s和0.4180s两种)。结构简单，但准确度较低。第20页/共58页12.1 常用低压电器（续16） 时间继电器的瞬时触点动作与中间继电器的触点动作相同，当时间继电器通电或断电时，触点立即动作。通电延时触点则在时间继电器通电并延迟到预定时间后才动作，断电时，触点立即动作。断电延时触点的动作与通电延时触点的动作相反，时间继电器通电时断电延时触点立即动作，断电后需延迟到预定时间断电延时触点才动作。 第21页/共58页12.2 电气原理图的绘制原则u绘制原则主电路和辅助电路分别绘制。电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。电器元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。 在同一电器元件的不同部件处标注同一文字符号。 电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。 尽量减少线条和避免线条交叉 。一般交流接触器线圈的工作电压为380V或220V 。线圈不能串联。 第22页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路u点动控制控制电路主电路M3 动合主触点起动按钮动铁心静铁心3 M3 第23页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续1） 工作原理：首先合上开关Q，为电动机的起动做好准备；按下起动按钮SB，接触器KM的线圈通电，其主触点闭合，电动机M通电起动运转；松开按钮SB，接触器KM的线圈断电，其主触点断开，电动机M断电停止运转。该电路实现了一点就动，松手就停的控制功能，即点动功能。 操作和动作次序： 第24页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续2）u直接起停控制第25页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续2A）u直接起停控制第26页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续3）u两地控制第27页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续3A）u三地控制第28页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续4）u正反转控制机械互锁：SB1、SB2均用复合按钮第29页/共58页u正反转控制12.3 三相异步电动机基本控制电路（续4A）第30页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续5）u顺序控制 许多生产机械都装有多台电机，根据生产工艺的要求，其中有些电动机需要按一定的顺序起动；或者既要按一定的顺序起动，又要按一定的顺序停车；或者不能同时工作，等等。例如，车床主轴电动机必须在油泵电动机工作后才能起动，以便在进刀时能可靠地进行冷却和润滑。这就要求采用顺序控制。 例如有两台电动机M1和M2，要求M1起动后，M2才能起动，M2停车后，M1才能停车。 第31页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续6）第32页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续6A）第33页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续7）u行程控制 生产中由于工艺和安全的要求，常常要求控制某些机械的行程和位置。例如，龙门刨床的工作台要求进行往复运动，桥式起重机运行到轨道的端头要求自动停车。像这类的行程控制可以利用行程开关来实现。 第34页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续8） 下图为用行程开关控制工作台自动往返的示意图。行程开关SQ1和SQ2分别控制工作台左右移动的行程，由安装在工作台侧面的档块A、B撞击，使工作台自动往返。其工作行程和位置由档块位置来调整。当SQ1或SQ2失灵时，SQ3和SQ4起作用，防止工作台超出极限位置而发生严重事故。 第35页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续9）第36页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续9A）第37页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续10）u时间控制 时间控制就是利用时间继电器的延时功能进行的控制。例如，笼形异步电动机的星形三角形降压起动控制，电动机的能耗制动控制，几台电动机按时间顺序的起停控制等，都需要采用时间继电器来进行时间控制。 笼形异步电动机的星形三角形降压起动控制，要求在起动时电动机采用星形联接，经过一段延时，当电动机的转速上升到一定值时，再将其换接成三角形联接。 第38页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续11）第39页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续12） 电动机在由星形联接切换到三角形联接的过程中，电动机有短暂的时间断电，在断电的过程中，电动机的转速有所下降，但到再次通电时还有一定的转速。在工作过程中，KT线圈始终是通电的。当需要电动机停止运行时，按下停止按钮SB2即可。 本控制电路是在KM1断电的情况下进行星形三角形换接，这样可以避免在KM3的主触点尚未断开、因KM2主触点闭合而造成的电源短路；同时KM3的主触点在无电的情况下断开，不会发生电弧，可延长其使用寿命。 第40页/共58页12.3 三相异步电动机基本控制电路（续12A）第41页/共58页实例： C650车床电气控制 1. 车床结构及运动形式结构图 加工示意图 第42页/共58页实例（续1）车床运动形式主运动进给运动辅助运动主轴通过卡盘带动工件的旋转运动 溜板带动刀架的纵向和横向直线运动，其中纵向运动是指相对操作者向左或向右的运动，横向运动是指相对于操作者向前或向后的运动 包括刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等 第43页/共58页实例（续2）2. 电力拖动及控制要求1）正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。主电动机M1（功率为20kW），采用直接起动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，C650-2车床的正反向停车采用速度继电器控制的电源反接制动。 第44页/共58页实例（续3）2）电动机M2拖动冷却泵。车削加工时，刀具与工件的温度较高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要的联锁保护。3）快速移动电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。4）采用电流表检测电动机负载情况。 第45页/共58页实例（续4）5）车削加工时，因被加工的工件材料、性质、形状、大小及工艺要求不同，且刀具种类也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。第46页/共58页实例（续5）3. 车床电气控制系统分析 第47页/共58页实例（续6）1） 主电路分析电动机M1电路接线分为三部分，第一部分由正转控制交流接触器KM1和反转控制交流接触器KM2的两组主触点构成电动机的正反转接线； 第二部分为一电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，以监视电动机绕组工作时的电流变化，为防止电流表被起动电流冲击损坏，利用一时间继电器的延时动断触点，在起动的短时间内将电流表暂时短接； 第三部分为一串联电阻限流控制部分，交流接触器KM3的主触点控制限流电阻R的接入和切除，在进行点动调整时，为防止连续的起动电流造成电动机过载，串入限流电阻R，保证电路设备正常工作。 速度继电器KV的速度检测部分与电动机的主轴同轴相联，在停车制动过程中，当主电动机转速接近零时，其动合触点可将控制电路中反接制动相应电路切断，完成停车制动。 第48页/共58页实例（续7）2） 控制电路分析松开SB2KM1断电，电动机断开电源，停车。按下SB2KM1线圈通电主触点闭合，电动机经限流电阻接通电源，在低速下起动A）主电动机）主电动机M1的的点动调整控制点动调整控制第49页/共58页实例（续8）2）控制电路分析按下起动按钮SB3KM3和KT线圈通电 正转B）主电动机）主电动机M1的的正、反转控制正、反转控制KM3主触点动作使电阻被短接 KM3动合辅助触点闭合使KA通电 KA动合辅助触点闭合（57）使接触器KM1通电，电动机在全压下起动。 KM1辅助动合触点（511）闭合、KA的动合触点闭合（311、57）使KM1自锁。 第50页/共58页实例（续9）2）控制电路分析起动按钮为SB4，控制过程与正转类似。 反转B）主电动机）主电动机M1的的正、反转控制正、反转控制第51页/共58页实例（续10）2）控制电路分析设主电动机原为正转运行，停车时按下停止按钮SB1 C）主电动机）主电动机M1的的反接制动控制反接制动控制接触器KM3断电KM3主触点断开，限流电阻R串入主回路 第52页/共58页实例（续11）KA动断触点（327）闭合，由于此时电动机转速较高，KV-2为闭合状态，故KM2通电，实现对电动机的电源反接制动 当电动机转速接近零时，KV-2动合触点断开，KM2断电，电动机断开电源，制动结束。 第53页/共58页实例（续12）转动刀架快速移动手柄压动限位开关SQ接触器KM5通电，KM5主触点闭合，M3接通电源起动。 D）刀架的快速移动与冷却泵控制）刀架的快速移动与冷却泵控制 第54页/共58页实例（续13）监视主回路负载情况 防止起动、停止、点动对电流表的冲击电路还设置了工作照明灯。照明灯的电压为安全电压36V E）其他辅助环节）其他辅助环节第55页/共58页继电接触器控制系统的特点 继电接触器控制系统具有结构简单、容易掌握、价格便宜等优点，能满足大部分电气顺序逻辑控制的要求，在工业控制领域中曾经占据着主导地位。但是继电接触器控制系统也有明显的缺点：设备体积大、可靠性差、动作速度慢、功能弱，难以实现较复杂的控制；它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，易出故障；当生产工艺或控制对象需要改变时，原有的接线和控制柜就需要更换，所以通用性和灵活性较差。 第56页/共58页继电接触器控制系统的特点 现代社会要求制造业对市场需求反应迅速，能生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，PLC(PLC，Programmable Logic Controller，可编程序控制器)就是顺应这一要求出现的。PLC将继电接触器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点与计算机的功能完善、灵活性和通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程，这是很大的变化和改进。 PLC的功能强大、使用方便，已经成为工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的几乎所有领域都得到了广泛的使用，当前PLC已基本取代继电接触器控制系统。 后续课程：可编程序控制器原理与应用第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页