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自动控制技术第1页，本讲稿共92页一、自动控制的基本概念自动控制:l指在脱离人的直接干预，利用控制装置（简称控制器）使被控对象（如设备生产过程等）的工作状态或简称被控量（如温度、压力、流量、速度、pH值等）按照预定的规律运行.自动控制系统:n n 实现上述控制目的，由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体.第2页，本讲稿共92页反馈控制系统的中的常用术语：给定值（参考输入值）偏差值 控制量 被控量扰动量(内扰,外扰)自动控制装置=传感器+控制器+给定器+执行器受控过程（受控对象）控制系统=受控过程控制装置第3页，本讲稿共92页二、自动控制系统的组成v自动控制系统组成方框图 扰动 调节阀控制器执行器受控对象测量、变送元件给定值给定值被控量被控量操作值偏差值反馈值第4页，本讲稿共92页三、自动控制系统的分类设定器控制器被控对象扰动被控量设定器被控过程传感器控制器1 按系统环节连接形式分类按系统环节连接形式分类闭环控制系统:开环控制系统：第5页，本讲稿共92页开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统与闭环控制系统 开环控制系统特点：1.信号从输入到输出无反馈,单向传递.2.控制精度不高,无法抑制扰动.闭环控制系统特点:1.有反馈回路;2.控制精度高,自动纠偏第6页，本讲稿共92页2 按控制依据信号性质分类控制器控制器被控过程控制器被控过程控制器被控过程反馈控制系统 前馈控制系统前馈-反馈控制系统第7页，本讲稿共92页前馈-反馈控制系统v前馈-反馈控制系统 即复合控制系统 复合控制:闭环控制和开环控制结合的一种方式。它是在闭环控制等基础上增加一个干扰信号的补偿控制，以提高控制系统的抗干扰能力。增加干扰信号的补偿控制作用，可以在干扰对被控量产生不利影响同时及时提供控制作用以抵消此不利影响。纯闭环控制则要等待该不利影响反映到被控信号之后才引起控制作用，对干扰的反应较慢。第8页，本讲稿共92页恒值控制系统（或称自动调节系统）特点：输入信号是一个恒定的数值。恒值控制系统主要研究各种干扰对系统输出的影响以及如何克服这些干扰随动控制系统（或称伺服系统）特点：输入信号是一个未知函数，要求输出量跟随给定量变化。程序控制系统 特点：输入信号是一个已知的时间函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现。3 按给定值变化规律分类按给定值变化规律分类第9页，本讲稿共92页4 按系统特性分类按系统特性分类 线性控制系统线性控制系统 输入与输出成正比，可用叠加原理 用线性数学模型描述 非线性控制系统非线性控制系统 输入与输出不成正比，不可用叠加原理 用非线性数学模型描述 第10页，本讲稿共92页5 按变量的时间特性分类按变量的时间特性分类 1、连续时间控制系统连续时间控制系统 系统各部分的信号是模拟的连续函数 例：工业中普遍采用的常规控制仪表PID调节器控制的系统 2、离散时间控制系统离散时间控制系统 系统的某一处或几处，信号以脉冲序列或数码的形式传递的控制系统 例 计算机控制系统 第11页，本讲稿共92页四、自动控制系统性能要求v典型试验信号阶跃信号v系统性能分析方法动态特性分析稳态特性分析第12页，本讲稿共92页阶跃信号（阶跃信号（Step Function）阶跃信号是最常用系统性能测试信号时间r(t)R-单位阶跃 函 数第13页，本讲稿共92页动态特性分析动态特性分析 动态响应:系统输出在典型测试信号下随时间变 化的特性 y(t)-输出 x(t)-输入 y（t）=f(x（t）)x(t)y(t)tt第14页，本讲稿共92页稳态特性分析稳态特性分析 稳态特性:平衡状态下系统输出与输入的关系 y（t=）=f(x)y()-稳态输出 x -输入第15页，本讲稿共92页自动控制系统被控量变化的动态特性(a)单调过程 (b)衰减振荡过程(c)(c)等幅振荡过程等幅振荡过程 (d)d)渐扩振荡过程渐扩振荡过程第16页，本讲稿共92页(1)稳定性-自动控制系统的最基本的要求自动控制系统的最基本的要求(2)快速性-在系统稳定的前提下，希望控制过程（过渡过程）进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差（偏差）过大。合理的设计应该兼顾这两方面的要求。(3)准确性-即要求动态误差和稳态误差即要求动态误差和稳态误差 都越小越好。自动控制系统性能要求第17页，本讲稿共92页（二）专业知识1.电子电路知识2.电机及拖动基础知识3.自动控制技术知识（1）自动控制的基本概念（2）常见直流调速系统的控制原理及控制过程第18页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统对于直流调速系统，从调速范围和平滑无级调节的要求角度说，调压调速对于直流调速系统，从调速范围和平滑无级调节的要求角度说，调压调速方法最好。弱磁调速虽然也能达到平滑调速，但调速范围不大，一般只作方法最好。弱磁调速虽然也能达到平滑调速，但调速范围不大，一般只作为辅助方案，在电动机额定转速上进行小范围调节。为辅助方案，在电动机额定转速上进行小范围调节。为实现调压调速，在交流供电系统中，可采用晶闸管整流装置，获为实现调压调速，在交流供电系统中，可采用晶闸管整流装置，获得可调节的直流电压；在具备恒定直流电源供电的场合，可采用斩得可调节的直流电压；在具备恒定直流电源供电的场合，可采用斩波器，实现脉冲调压调速。波器，实现脉冲调压调速。第19页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统晶闸管直流调速系统主电路及等效电路晶闸管直流调速系统主电路及等效电路第20页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统由等效电路列写电压方程：由等效电路列写电压方程：其中：其中：L-L-主回路总电感；主回路总电感；R=RR=Rb b+R+Rhxhx+R+Ra a-主回路等效总电阻；主回路等效总电阻；R Rb b-整流变压器绕组折合到副边的等效电阻；整流变压器绕组折合到副边的等效电阻；R Rhxhx-变压器漏抗引起换向电压所对应电阻；变压器漏抗引起换向电压所对应电阻；R Ra a-电动机电枢回路电阻。电动机电枢回路电阻。第21页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统转速控制基本要求转速控制基本要求1.1.调调速速 在在一一定定的的速速度度范范围围内内分分级级或或无无级级调速；调速；2.2.稳稳速速 以以一一定定的的精精度度稳稳定定在在所所需需转转速速上上运运行行，尽尽量量不不受受负负载载变变化化、电电源源电电压压变变化化等等各各种种因因素素的干扰；的干扰；3.3.加加、减减速速控控制制 频频繁繁起起、制制动动的的生生产产机机械械要要求求尽尽量量缩缩短短起起动动和和制制动动的的时时间间，以以提提高高生生产产率率；另另外外，不宜经受剧烈速度变化的生产机械要求起、制动平稳。不宜经受剧烈速度变化的生产机械要求起、制动平稳。第22页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统1.1.调调速速范范围围 生生产产机机械械要要求求电电动动机机在在额额定定负负载载时时提提供供的的最最高高转速与最低转速之比。转速与最低转速之比。调速指标调速指标2.2.静静差差率率 电电动动机机在在某某一一个个转转速速下下运运行行时时，负负载载由由理理想想空空载载变变到到满满载载所所产产生生的的转转速速降降 n neded与与理理想想空空载载转速转速n n0 0之比。之比。第23页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 一一般般在在直直流流调调压压调调速速系系统统中中，常常以以电电动动机机的的额额定定转转速速为为最最高高转转速速。若若拖拖动动额额定定负负载载时时的的转转速速降降为为 n neded，则则对对静静差差率率提提出出的的要要求求，应应该该是是最最低低转转速速时时的的静静差差率率，故这时有：故这时有：且有：且有：故得：故得：第24页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统速度单闭环有静差速度单闭环有静差直流调速系统原理图直流调速系统原理图第25页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 在在假假设设忽忽略略各各种种非非线线性性因因素素等等条条件件下下，系系统统各各环环节节的稳态关系为：的稳态关系为：1.1.电压比较环节：电压比较环节：2.2.放大器：放大器：3.3.触发器及晶闸管整流装置：触发器及晶闸管整流装置：4.4.此系统的开环机械特性：此系统的开环机械特性：5.5.测速发电机：测速发电机：其中：其中：K Kp p 放大器电压放大倍数；放大器电压放大倍数；K Ks s 晶闸管整流装置的电压放大倍数；晶闸管整流装置的电压放大倍数；测速发电机的反馈系数（测速发电机的反馈系数（Vmin/rVmin/r）第26页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 将将上上述述各各关关系系式式代代入入系系统统开开环环机机械械特特性方程，消去中间变量：性方程，消去中间变量：第27页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 整理得到闭环系统稳态特性方程：整理得到闭环系统稳态特性方程：其中：其中：闭环系统的开环放大倍数。闭环系统的开环放大倍数。第28页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 根根据据上上述述各各环环节节稳稳态态关关系系，可可画画出出闭闭环环系系统统稳稳态态结构图：结构图：第29页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 由图可得系统开环稳态特性：由图可得系统开环稳态特性：比较系统开环、闭环稳态特性：比较系统开环、闭环稳态特性：1.1.当当U Ugdgd不变时，闭环系统的理想空载转速为：不变时，闭环系统的理想空载转速为：即即闭环系统闭环系统n n0 0下降为开环时的下降为开环时的1/(1+K)1/(1+K)。第30页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 2.2.系统前向通道的输入电压信号：系统前向通道的输入电压信号：闭环时：闭环时：开环时：开环时：即即开开环环时时 U U较较大大，闭闭环环时时 U U较较小小。为为保保证证n n0 0基基本本不不变，变，系统闭环后的系统闭环后的 U U应放大（应放大（1+K1+K）倍）倍。3.3.负负载载扰扰动动相相同同，即即I Id d一一定定时时，闭闭环环系系统统转转速速降降与与开环转速降的关系为：开环转速降的关系为：即即当当K K较较大大时时，n nb b比比 n nk k小小许许多多，所所以以闭闭环环系系统统特特性性比比开开环特性硬许多环特性硬许多。第31页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 4.4.对具有相同对具有相同n n0 0（即（即n n0b0b=n=n0k0k）的闭环）的闭环与开环系统，静差率的关系为：与开环系统，静差率的关系为：即即闭环系统静差率比开环时小许多闭环系统静差率比开环时小许多。5.5.若若电电动动机机的的最最高高转转速速为为n neded，对对最最低低转转速速静静差差率率的的要要求求相同，则由：相同，则由：有：有：及及即即闭环系统调速范围提高，达到开环时的闭环系统调速范围提高，达到开环时的(1+K)(1+K)倍倍。第32页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环有静差直流调速单闭环有静差直流调速系统基本特征系统基本特征 1.1.闭闭环环系系统统开开环环放放大大倍倍数数K K值值越越大大，静静特特性性越越硬硬，稳稳态态速速降降越越小小，在在一一定定的的静静差差率率要求下，调速范围越大。要求下，调速范围越大。总总之之，K K值值越越大大，系系统统稳稳态性能越好。态性能越好。2.2.稳稳态态速速降降只只能能减减小小，不不可可能为零。能为零。(1).(1).只只有有当当K K时时，n nb b才才能能为为零零，这是不可能的。这是不可能的。(2).(2).若若 n=0n=0，则则 U=0U=0，放放大大器器无无输输出出，晶晶闸闸管管无无法法控控制制，电电动动机机也也就就无无法运行了。法运行了。第33页，本讲稿共92页单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 3.3.对干扰的抑制对干扰的抑制 在在系系统统前前向向通通道道上上（即即包包含含在在反反馈馈环环内内各各环环节节上上）的的扰扰动动，可可被被测测速速发发电电机机反反映映出出来来，通通过过反反馈馈控控制制可可得得到到抑抑制制；而而对对给给定定电电压压及及反反馈馈通通道道中的干扰，系统则无能为力。中的干扰，系统则无能为力。第34页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 V-MV-M系系统统中中，若若无无任任何何限限制制启启动动电电流流措措施施，突突加加给给定定输输入入时时，因因转转速速不不能能突突变变，U Uf f=0=0、U=UU=Ugdgd，电电动动机机相相当当于于全压起动，会产生很大的起动电流。全压起动，会产生很大的起动电流。为为限限制制起起动动电电流流，可可采采用用具具有有电电流流负负反反馈馈的的控控制制方案。方案。第35页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统由由图图得得系系统统静静态态特特性：性：其中转速降为：其中转速降为：该该转转速速降降要要比比没没有有电电流流负负反反馈馈时时大大很很多多，故故在在采采用用电电流流负负反反馈馈限限制制启启动动电电流流的的系系统统中中，为为保保证证系系统统具具有有较较硬硬的的静静特特性性，必必须须在在启启动动过过程程完完成成时时及及时时切切除除电电流流反馈回路，反馈回路，使电动机有如下图所示的机械特性。使电动机有如下图所示的机械特性。第36页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统正常运行时只有转速负正常运行时只有转速负反馈起作用反馈起作用起动时只有转速起动时只有转速负反馈起作用负反馈起作用第37页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 在在上上述述系系统统控控制制方方案案中中，将将电电流流和和转转速速负负反反馈馈信信号号引引入入同同一一个个放放大大器器中中，双双方方互互相相牵牵制制，这这是是造造成成电电动动机机械特性变软的原因。机机械特性变软的原因。为为解解决决这这个个问问题题，可可以以设设置置两两个个调调节节器器，分分别别调调节节转转速速和和电电流流。以以转转速速调调节节器器的的输输出出作作为为电电流流调调节节器器的的输输入入，再再用用电电流流调调节节器器的的输输出出作作为为晶晶闸闸管管触触发发装装置置的的控控制制电电压压，使两个调节器互相配合，即可实现完整的控制过程。使两个调节器互相配合，即可实现完整的控制过程。由此得到如下的转速、电流双闭环直流调速系统。由此得到如下的转速、电流双闭环直流调速系统。第38页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统转速、电流双闭环转速、电流双闭环直流调速系统直流调速系统速度调节器速度调节器STST、电流调节、电流调节器器LTLT均为均为PIPI调节器调节器第39页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 该该系系统统中中，电电流流负负反反馈馈使使电电动动机机机机械械特特性性变变软软，但但由由于于有有速速度度环环在在外外，电电流流负负反反馈馈对对于于速速度度环环而而言言相相当当于于扰扰动动，只只要要转转速速调调节节器器STST的的放放大大倍倍数数足足够够大大，而而且且未未饱饱和和，则则电电流流负负反反馈馈引引起起的的扰扰动动即即可可得得到到抑抑制制，使使系统实现无静差。系统实现无静差。当当STST达达到到饱饱和和、输输出出达达到到限限幅幅值值时时，转转速速环环失失去去作作用用，呈呈开开环环状状态态，转转速速变变化化对对系系统统不不再再产产生生影影响响，只只剩剩下下电电流流环环起起作作用用，双双闭闭环环系系统统变变为为无无静静差差的的单单闭闭环环系系统统。电电流流负负反馈的作用使系统特性呈陡然下降趋势。反馈的作用使系统特性呈陡然下降趋势。第40页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 U Ugngn加加到到系系统统上上后后，在在惯惯性性作作用用下下，转转速速缓缓慢慢上上升升，这这时时 U Un n=U=Ugngn-U-Ufnfn很很大大，而而STST积积分分时时间间相相对对很很小小，STST很很快快进进入入饱饱和和，输输出出达达到到限限幅幅值值，电电动动机机在在电电流流环环作作用用下下起动。起动。在在启启动动阶阶段段，虽虽然然U Ufnfn随随转转速速增增加加而而提提高高，但但仍仍为为U UfnfnUUUgngn，STST输输入入变变为为负负值值，由由于于积积分分的的作作用用，STST开开始始退退饱饱和和，速速度度环环才才开开始始发发挥挥作作用用，使电流开始下降。使电流开始下降。第41页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环双闭环调速系统调速系统起动过程起动过程波形波形第42页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 在突加给定在突加给定U Ugngn作用下，由于转速上升缓慢，速作用下，由于转速上升缓慢，速度调节器很快进入饱和，输出达到度调节器很快进入饱和，输出达到U Ugimgim。U Ugimgim加到电流调节器输入端，使其输出控制电加到电流调节器输入端，使其输出控制电压压U Uk k上升，使电动机电枢电流上升，使电动机电枢电流I Id d随之增加，达到随之增加，达到I Idmdm时，时，电流环反馈电压电流环反馈电压U Ufifi=U=Ugimgim。由于电流调节器的积分作用，使由于电流调节器的积分作用，使I Id d继续增加，直继续增加，直至出现超调，使电流调节器的输入为负，导致电流调节器至出现超调，使电流调节器的输入为负，导致电流调节器输出下降，又使输出下降，又使I Id d下降，故起到限制起动电流的作用。下降，故起到限制起动电流的作用。I-I-电流上升阶段电流上升阶段第43页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统II-II-恒流升速阶段恒流升速阶段 速度调节器速度调节器STST处于饱和状态，速度环相当于开环，处于饱和状态，速度环相当于开环，不起作用。而电流环未饱和，电流调节器不起作用。而电流环未饱和，电流调节器LTLT起作用，以起作用，以保证系统电流恒定，电机在此电流的作用下起动，转速直保证系统电流恒定，电机在此电流的作用下起动，转速直线上升，即系统表现为恒流调节系统。线上升，即系统表现为恒流调节系统。第44页，本讲稿共92页双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统III-III-转速调节阶段转速调节阶段 电机在恒定电流下升速到电机在恒定电流下升速到U Ugngn=U=Ufnfn时，时，STST输入输入 n n=0=0，在，在积分作用下积分作用下U Ugigi仍为仍为U Ugimgim，电动机继续加速。，电动机继续加速。当转速超调时，当转速超调时，U UfnfnUUgngn，n n0100R0）U1饱和。只管极性不管大小。第二级：第二级：反向器第三级：第三级：积分器第50页，本讲稿共92页（2）绝对值变换器引入原因电机旋转方向取决于变频电压的相序不需在电压和频率的控制上反映极性，所以 用绝对值变换器电路将Ugi变换成其绝对值信号Uabs。分析时注意：分析时注意：Ugi与给定极性相反。R1R0RbU1UgiUabstUgitUgi第51页，本讲稿共92页（3）电压控制环节采用电压、电流双闭环U*AVRACRUiUvU*vUabs内环：ACR限制动态电流，兼起保护作用。外环：AVR控制电压输出。电压频率控制信号加到AVR前，要通过GF（函数发生器），把给定电压提高一些以补偿定子阻抗压降。第52页，本讲稿共92页（3）电压控制环节R1R0RbUabsR0UbU*vR21.Uabs=0，输入Ub，Kgf=(R1+R2)/R02.Uabs 0，输入Ub,Uabs Kgf=(R1+R2)/R0 当Uabs 增大，输出变正。3.当Uabs 增大，使二极管导通，Kgf=R2/R0。UabsU*v第53页，本讲稿共92页（4）频率控制环节v压频振荡器、环形分配器、脉冲放大器组成。GFC频率给定动态校正器GVF压频振荡器：电压转换成脉冲。DRC环形分配器：六分频作用的计数器。AP脉冲放大器：保证脉冲功率和宽度。GVFDRCUabsAPUgi第54页，本讲稿共92页（二）专业知识1.电子电路知识2.电机及拖动基础知识3.自动控制技术知识（1）自动控制的基本概念（2）常见直流调速系统的控制原理及控制过程（3）交流变频调速系统的基本知识（4）继电控制电路第55页，本讲稿共92页7.2 三相异步电动机的基本控制电路三相异步电动机的基本控制电路一、三相笼型异步电动机的直接起动控制一、三相笼型异步电动机的直接起动控制1.点动控制电路点动控制电路 所谓点动控制，就是当按下按钮时电动机转所谓点动控制，就是当按下按钮时电动机转动，松开按钮电动机就停转。动，松开按钮电动机就停转。点动控制电路点动控制电路第56页，本讲稿共92页继电接触器控制电路都有继电接触器控制电路都有主电路主电路和和控制电路控制电路两部分组成。两部分组成。主电路主电路：直接给电动机绕组供电的电路。：直接给电动机绕组供电的电路。控制电路控制电路：对主电路的动作实施控制的电路。：对主电路的动作实施控制的电路。点动控制电路点动控制电路主电路：三相电源主电路：三相电源QSFU1KM（主触点）（主触点）FR（热元（热元件）件）M(电动机）电动机）控制电路：控制电路：L21 FU2 1号线号线FR（动断触点）（动断触点）2号线号线SB 3号线号线KM线圈线圈0号线号线 FU2 L22 第57页，本讲稿共92页工作过程：工作过程：合上开关合上开关QS接通电源接通电源按下按下SBKM线圈通电线圈通电KM主触点闭合主触点闭合电动机运电动机运转转松开松开SBKM线圈失电线圈失电KM主触点断开主触点断开电动机停电动机停转转点动控制电路点动控制电路第58页，本讲稿共92页单向自锁连续运行控制电路单向自锁连续运行控制电路主电路主电路控制电路控制电路自锁触点自锁触点2.2.单向运行控制电路（起停控制电路）单向运行控制电路（起停控制电路）单向运行控制电路（起停控制电路）单向运行控制电路（起停控制电路）第59页，本讲稿共92页KM主触头闭合主触头闭合按下按钮按下按钮SB2 KM线圈通电线圈通电电机转动电机转动动作过程：动作过程：一、起动一、起动合上开关合上开关QSKM辅助触点闭辅助触点闭合（合（自锁自锁）利用自身辅助触点，维持利用自身辅助触点，维持利用自身辅助触点，维持利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁线圈通电的作用称自锁线圈通电的作用称自锁线圈通电的作用称自锁第60页，本讲稿共92页KM主触头断开主触头断开按下按钮按下按钮（SB1）KM线圈断电线圈断电电动机停转电动机停转KM辅助触点断辅助触点断开开动作过程：动作过程：动作过程：动作过程：二、停止二、停止二、停止二、停止第61页，本讲稿共92页电动机的保护电动机的保护电动机的保护电动机的保护 短路保护短路保护短路保护短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通通通通常采用熔断器常采用熔断器常采用熔断器常采用熔断器 FUFU和过流继电器和过流继电器和过流继电器和过流继电器等。等。等。等。欠压欠压欠压欠压是指电动机工作时，电压降低引起电流是指电动机工作时，电压降低引起电流是指电动机工作时，电压降低引起电流是指电动机工作时，电压降低引起电流增加甚至使电动机停转，增加甚至使电动机停转，增加甚至使电动机停转，增加甚至使电动机停转，失压失压失压失压(零压零压零压零压)是指电源电压是指电源电压是指电源电压是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动机可能自动重新起动机可能自动重新起动机可能自动重新起动(亦称自起动亦称自起动亦称自起动亦称自起动)，易造成人身或，易造成人身或，易造成人身或，易造成人身或设备故障。设备故障。设备故障。设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器常用的失压和欠压保护有：对接触器常用的失压和欠压保护有：对接触器常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。过载保护过载保护过载保护过载保护是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。常采用热继电器常采用热继电器常采用热继电器常采用热继电器FRFR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。第62页，本讲稿共92页三、短路保护三、短路保护 当电路出现短路当电路出现短路时，线路电流突然时，线路电流突然变大，熔断器烧断变大，熔断器烧断而切断线路电源，而切断线路电源，电动机停转。电动机停转。接触器常开触点断接触器常开触点断开，线路恢复供电开，线路恢复供电后电机不会自行起后电机不会自行起动动(失压、欠压保护失压、欠压保护)。第63页，本讲稿共92页四、过载保护四、过载保护当电路电动机过当电路电动机过载时，热继电器载时，热继电器的发热元件将常的发热元件将常闭触点断开，使闭触点断开，使接触器线圈断电接触器线圈断电主触点断开，电主触点断开，电动机停转。动机停转。第64页，本讲稿共92页二、正反转控制电路二、正反转控制电路 生产机械的运动部件往往需要作正、反两个方向的运动。生产机械的运动部件往往需要作正、反两个方向的运动。这就要求拖动生产机械的电动机具有正、反转控制。若要实现这就要求拖动生产机械的电动机具有正、反转控制。若要实现电动机反向控制，只需将电源的三根相线任意对调两根电动机反向控制，只需将电源的三根相线任意对调两根(称换相称换相)即可。即可。倒顺开关也称可逆转倒顺开关也称可逆转换开关换开关,如图所示的如图所示的S 就就是倒顺开关。是倒顺开关。1.倒顺开关控制的正反转控制电路倒顺开关控制的正反转控制电路静触点静触点动触点动触点 这种电路一般用于这种电路一般用于额定电流在额定电流在10 A、功率在、功率在3 kW以下的小容量电动机。以下的小容量电动机。第65页，本讲稿共92页2.2.接触器控制的正、接触器控制的正、接触器控制的正、接触器控制的正、反转控制电路反转控制电路反转控制电路反转控制电路1）无联锁的正、无联锁的正、反转控制电路反转控制电路反转接触器反转接触器反转接触器反转接触器反转按钮反转按钮反转按钮反转按钮正转接触器正转接触器正转接触器正转接触器正转按钮正转按钮正转按钮正转按钮正转触点正转触点正转触点正转触点反转触点反转触点反转触点反转触点 SB2SB2和和和和SB3SB3决不允许同时按下决不允许同时按下决不允许同时按下决不允许同时按下，否否否否则造成电源两相短路则造成电源两相短路则造成电源两相短路则造成电源两相短路。正反转控制电路必须保证正正反转控制电路必须保证正正反转控制电路必须保证正正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时动作。转、反转接触器不能同时动作。转、反转接触器不能同时动作。转、反转接触器不能同时动作。第66页，本讲稿共92页2）有联锁的正、有联锁的正、反转控制电路反转控制电路图图 7 20 具有电气联锁的控制电路具有电气联锁的控制电路按下按下按下按下SB2SB2电机正转电机正转电机正转电机正转通电通电闭合闭合断开断开断电断电闭合闭合正转控制：正转控制：正转控制：正转控制：合上合上合上合上QSQSKM1KM1线圈通线圈通线圈通线圈通电电电电KM1KM1自锁触点闭合自锁触点闭合自锁触点闭合自锁触点闭合KM1KM1主触点闭合主触点闭合主触点闭合主触点闭合KM1KM1常闭触点断开，防止误动作常闭触点断开，防止误动作常闭触点断开，防止误动作常闭触点断开，防止误动作使使使使KM2KM2线圈通电线圈通电线圈通电线圈通电（联锁）（联锁）（联锁）（联锁）反转控制：反转控制：反转控制：反转控制：先按下先按下先按下先按下SB1SB1KM1KM1线圈断电线圈断电线圈断电线圈断电电机停转电机停转电机停转电机停转KM1KM1自锁触点断开自锁触点断开自锁触点断开自锁触点断开KM1KM1主触点断开主触点断开主触点断开主触点断开KM1KM1常闭触点闭合常闭触点闭合常闭触点闭合常闭触点闭合按下按下按下按下SB3SB3电机反转电机反转电机反转电机反转第67页，本讲稿共92页“联锁联锁联锁联锁”触点触点触点触点 在同一时间内，两个接触器只在同一时间内，两个接触器只在同一时间内，两个接触器只在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称允许一个通电工作的控制作用，称允许一个通电工作的控制作用，称允许一个通电工作的控制作用，称为为为为“联锁联锁联锁联锁”。利用接触器的触点实现联锁利用接触器的触点实现联锁利用接触器的触点实现联锁利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。控制称电气联锁。控制称电气联锁。控制称电气联锁。缺点：缺点：缺点：缺点：改变转向时必须先改变转向时必须先改变转向时必须先改变转向时必须先按停止按按停止按按停止按按停止按 钮。钮。钮。钮。解决措施：在控制电解决措施：在控制电解决措施：在控制电解决措施：在控制电路中加入机械连锁。路中加入机械连锁。路中加入机械连锁。路中加入机械连锁。第68页，本讲稿共92页电气、机械双重联锁的控制电路电气、机械双重联锁的控制电路 利用复合按钮的触利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械点实现联锁控制称机械联锁。联锁。电气联锁电气联锁电气联锁电气联锁机械联锁机械联锁机械联锁机械联锁第69页，本讲稿共92页当电机正转时，当电机正转时，当电机正转时，当电机正转时，按下反转按钮按下反转按钮按下反转按钮按下反转按钮SB2SB2电机反转电机反转电机反转电机反转停止正转停止正转停止正转停止正转闭合闭合先断开先断开先断开先断开断开断开断开断开断电断电断电断电闭合闭合通电通电闭合闭合断开断开断开断开断开断开断开断开闭合闭合第70页，本讲稿共92页3 3）行程控制电路行程控制电路行程控制电路行程控制电路行程控制：行程控制：行程控制：行程控制：控制某些机械的行程，控制某些机械的行程，控制某些机械的行程，控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行当运动部件到达一定行当运动部件到达一定行当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关程位置时利用行程开关程位置时利用行程开关程位置时利用行程开关进行控制。进行控制。进行控制。进行控制。至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程正向按钮正向按钮 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析）正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程第71页，本讲稿共92页图图 7 22 行程控制电路行程控制电路工作台第72页，本讲稿共92页 电电路路的的工工作作原原理理如如下下:按按下下正正转转按按钮钮SB3，KM1通通电电，电电动动机机正正转转，拖拖动动工工作作台台向向左左运运行行。当当达达到到极极限限位位置置，挡挡铁铁A碰碰撞撞SQ1时时，使使SQ1的的常常闭闭触触点点断断开开，KM1线线圈圈断断电电，电电动动机机因因断断电电自自动动停停止止，达达到到保保护护的的目目的的。同同理理，按按下下反反转转按按钮钮SB2，KM2通通电电，电电动动机机反反转转，拖拖动动工工作作台台向向右右运运行行。到到达达极极限限位位置置，挡挡铁铁B碰碰撞撞SQ2时时，使使SQ2的的常常闭闭触点断开，触点断开，KM2线圈断电，线圈断电，电动机因断电自动停止。电动机因断电自动停止。此电路除短路、此电路除短路、过载、过载、失压、失压、欠压保护外，欠压保护外，还具有行还具有行程保护。程保护。第73页，本讲稿共92页 三、顺序控制电路三、顺序控制电路三、顺序控制电路三、顺序控制电路 在在生生产产机机械械中中，往往往往有有多多台台电电动动机机，各各电电动动机机的的作作用用不不同同，需需要要按按一一定定顺顺序序动动作作，才才能能保保证证整整个个工工作作过过程程的的合合理理性性和和可可靠靠性性。例例如如，X62W型型万万能能铣铣床床上上要要求求主主轴轴电电动动机机起起动动后后，进进给给电电动动才才能能起起动动；平平面面磨磨床床中中，要要求求砂砂轮轮电电动动机机起起动动后后，冷冷却却泵泵电电动动机机才才能能起起动动，等等等等。这这种种只只有有当当一一台台电电动动机机起起动动后后，另另一一台台电电动动机机才才允允许许起动的控制方式，起动的控制方式，称为电动机的顺序控制。称为电动机的顺序控制。如如图图 7-23 所所示示，电电路路中中有有两两台台电电动动机机M1和和M2，它它们们分分别别由接触器由接触器KM1和和KM2控制。控制。第74页，本讲稿共92页图图 7 23 顺序控制电路顺序控制电路第75页，本讲稿共92页 工工作作原原理理如如下下:当当按按下下起起动动按按钮钮SB2时时，KM1通通电电，M1运运转转。同同时时，KM1的的常常开开触触点点闭闭合合，此此时时，再再按按下下SB3，KM2线线圈圈通通电电，M2运运行行。如如果果先先按按SB3，由由于于KM1线线圈圈未未通通电电，其其常常开开触触点点未未闭闭合合，KM2线线圈圈不不会会通通电电。这这样样保保证证了了必必须须M1起起动动后后M2才才能能起起动动的的控控制制要要求。求。在在图图 7-23 的的电电路路中中，采采用用熔熔断断器器和和热热继继电电器器作作短短路路保保护护和和过过载载保保护护，其其中中，两两个个热热继继电电器器的的常常闭闭触触点点串串联联，保保证证了了如如果有一台电动机出现过载故障，两台电动机都会停止。果有一台电动机出现过载故障，两台电动机都会停止。顺顺序序控控制制电电路路有有如如下下缺缺点点:要要起起动动两两台台电电动动机机时时需需要要按按两两次次起起动动按按钮钮，增增加加了了劳劳动动强强度度；同同时时，起起动动两两台台电电动动机机的的时时间间差差由由操操作作者者控控制制，精度较差。精度较差。第76页，本讲稿共92页四、时间控制电路四、时间控制电路时间控制：用时间继电器来控制两台或多台电动机的起动时间控制：用时间继电器来控制两台或多台电动机的起动顺序。顺序。动作过程：动作过程：合上合上合上合上QSQS按下按下SB2辅助触点自锁辅助触点自锁主触点闭合主触点闭合M1启