电气控制与PLC应用技术》1.pptx

电气控制与PLC应用技术电子(dinz)教案主主 编编 伍金浩伍金浩 曾庆乐曾庆乐中等职业教育中等职业教育(jioy)机电技术应用专业教学机电技术应用专业教学用书用书丛书丛书(cngsh)(cngsh)主编主编 李乃夫李乃夫第一页，共94页。绪 论电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出(tch)新的要求，从手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。（1）电力拖动自动控制系统的组成（2）电气控制技术的发展第二页，共94页。2.2.可编程控制器（可编程控制器（可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）的产生与发展）的产生与发展）的产生与发展）的产生与发展 由于继电器由于继电器由于继电器由于继电器接触器控制系统的结接触器控制系统的结接触器控制系统的结接触器控制系统的结构特点制约着它的发展，在构特点制约着它的发展，在构特点制约着它的发展，在构特点制约着它的发展，在19681968年，美国通用年，美国通用年，美国通用年，美国通用汽车（汽车（汽车（汽车（GMGM）公司率先提出了）公司率先提出了）公司率先提出了）公司率先提出了 研制新型工业控研制新型工业控研制新型工业控研制新型工业控制器的设想。一年后，由美国数据设备公司制器的设想。一年后，由美国数据设备公司制器的设想。一年后，由美国数据设备公司制器的设想。一年后，由美国数据设备公司（DECDEC）研制出世界上第一台可编程控制器）研制出世界上第一台可编程控制器）研制出世界上第一台可编程控制器）研制出世界上第一台可编程控制器 ，即是早期的工业电脑（，即是早期的工业电脑（，即是早期的工业电脑（，即是早期的工业电脑（PLCPLC）。）。）。）。在微电子技术和计算机技术发展的带在微电子技术和计算机技术发展的带在微电子技术和计算机技术发展的带在微电子技术和计算机技术发展的带动下，使动下，使动下，使动下，使PLCPLC在处理速度和控制功能上都有了在处理速度和控制功能上都有了在处理速度和控制功能上都有了在处理速度和控制功能上都有了很大提高，不仅可以进行开关很大提高，不仅可以进行开关很大提高，不仅可以进行开关很大提高，不仅可以进行开关(kigun)(kigun)量的量的量的量的逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有数据处理、数据处理、数据处理、数据处理、PIDPID控制和数据通信功能，发展成控制和数据通信功能，发展成控制和数据通信功能，发展成控制和数据通信功能，发展成为一种新型的工业自动控制标准装置。为一种新型的工业自动控制标准装置。为一种新型的工业自动控制标准装置。为一种新型的工业自动控制标准装置。近年来随着电力电子技术、检测传感近年来随着电力电子技术、检测传感近年来随着电力电子技术、检测传感近年来随着电力电子技术、检测传感技术、机械制造技术的发展，技术、机械制造技术的发展，技术、机械制造技术的发展，技术、机械制造技术的发展，PLCPLC在通信能力在通信能力在通信能力在通信能力以及控制领域等方面都不断有新的突破，正朝以及控制领域等方面都不断有新的突破，正朝以及控制领域等方面都不断有新的突破，正朝以及控制领域等方面都不断有新的突破，正朝着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化和着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化和着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化和着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化和网络化的方向发展。网络化的方向发展。网络化的方向发展。网络化的方向发展。第三页，共94页。3.本课程的性质、内容和任务要求本课程的性质、内容和任务要求主要主要(zhyo)内容：内容：（1）工业控制系统中的继电器）工业控制系统中的继电器接触器控制接触器控制系统；系统；（2）PLC控制系统；控制系统；（3）变频器的基本应用。）变频器的基本应用。学习方法建议学习方法建议：（1）打好继电器）打好继电器接触器控制系统的基础，接触器控制系统的基础，进而学习掌握进而学习掌握PLC控制系统的应用；控制系统的应用；（2）注意学习内容的普及和发展需要；）注意学习内容的普及和发展需要；（3）学习时应注意掌握基本原理和应用规律；）学习时应注意掌握基本原理和应用规律；（4）加强实践技能训练做到理论和实践结合。）加强实践技能训练做到理论和实践结合。第四页，共94页。第1章 常用(chn yn)电动机控制电路1.1 概概 述述 继电器继电器接触器控制电路由各种低压电器所组接触器控制电路由各种低压电器所组成。成。一个一个(y)最简单的三相异步电动机控制电最简单的三相异步电动机控制电路，可以用一个路，可以用一个(y)闸刀开关控制电动机的启动闸刀开关控制电动机的启动运行和停止。运行和停止。实际应用中要达到自动控制的要求，电路中需实际应用中要达到自动控制的要求，电路中需要借助各种开关、继电器、接触器等电器元件，它要借助各种开关、继电器、接触器等电器元件，它们能够根据操作人员所发出的控制指令信号，实现们能够根据操作人员所发出的控制指令信号，实现对电动机的自动控制、保护和监测等功能。对电动机的自动控制、保护和监测等功能。第五页，共94页。三相异步电动机的启动问题三相异步电动机的启动问题 三相异步电动机的启动过程是指三相异步三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始电动机从接入电网开始(kish)转动时起，到达转动时起，到达额定转速为止这一段过程。额定转速为止这一段过程。三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增大为额定电流的但定子绕组中的电流增大为额定电流的47倍。倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果。这么大的启动电流将带来下述不良后果。（1）启动电流过大造成电压损失过大，使）启动电流过大造成电压损失过大，使电动机启动转矩下降。同时可造成影响连接在电电动机启动转矩下降。同时可造成影响连接在电网上的其他设备的正常运行。网上的其他设备的正常运行。（2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命。缩短了电动机的使用寿命。（3）造成过流保护装置误动作。）造成过流保护装置误动作。因此：三相异步电动机的启动控制方式有两因此：三相异步电动机的启动控制方式有两种：种：一种是直接启动控制；另一种是降压启动控一种是直接启动控制；另一种是降压启动控制。制。第六页，共94页。胶壳开关胶壳开关(kigun)铁壳开关铁壳开关(kigun)组合开关组合开关(kigun)闸刀开关的图形和文字闸刀开关的图形和文字(wnz)符号符号第七页，共94页。实物实物实物实物(shw)(shw)示意图示意图示意图示意图 电气控制电气控制电气控制电气控制线路图线路图线路图线路图电路的工作原理是：（1）合上电源开关QS三相异步电动机通电电动机启动(qdng)；（2）断开QS电动机断电停转。第八页，共94页。空气断路器是一种具有过负载、过热、电源欠压、过压等保护(boh)功能于一体的电器。多种断路器的外形多种断路器的外形多种断路器的外形多种断路器的外形(wi xn)(wi xn)第九页，共94页。空气断路器的基本空气断路器的基本空气断路器的基本空气断路器的基本(jbn)(jbn)结构结构结构结构 在合闸后，搭钩将锁键钩住，使主触点闭合，电动机通电启动运行。扳动手柄于“分”的位置(或按下“分”的按钮)，搭钩脱开，主触点在复位弹簧的拉力作用下断开(dunki)，切断电动机电源。除手动分断之外。空气断路器还可以分别由三个脱扣器自动分断，实现对应的保护功能。第十页，共94页。常用常用常用常用(chn(chn yn yn)几种熔断器的外形几种熔断器的外形几种熔断器的外形几种熔断器的外形实现对电动机的控制除前面介绍的刀开关外，电动机控制电路所使用(shyng)的电器还有熔断器、接触器、热继电器和按钮开关等几种低压电器。（1）熔断器）熔断器熔断器是一种结构简单(jindn)、使用方便、价格低廉、控制有效的短路保护电器，它串联在电路中。第十一页，共94页。（2 2）接触器）接触器）接触器）接触器接触器是一种自动化的控制电器，接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有(jyu)控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路。交流接触器从结构上可分为电磁(dinc)系统、触点系统和灭弧装置三大部分。第十二页，共94页。（3)3)热继电器热继电器热继电器正是根据电动机过载保护的需要而设计热继电器正是根据电动机过载保护的需要而设计(shj)(shj)的，它利用电流热效应原理和反时限特性，当的，它利用电流热效应原理和反时限特性，当热量积聚到一定程度时使触点断开切断电路，实现对电热量积聚到一定程度时使触点断开切断电路，实现对电动机的过载保护。动机的过载保护。注意：熔断器和热继电器这两种保护(boh)电器，都是利用电流的热效应原理作过流保护(boh)的，但它们的动作原理不同，用途也有所不同，不能混淆。第十三页，共94页。（4 4）按钮开关）按钮开关）按钮开关）按钮开关 按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主要按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主要按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主要按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主要(zhyo)(zhyo)用于人们对电路发出控制指令。用于人们对电路发出控制指令。用于人们对电路发出控制指令。用于人们对电路发出控制指令。为了便于(biny)操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色和符号来区分按钮的功能及作用，不能乱用，特别是红色按钮一定是用于停止控制。第十四页，共94页。（5 5）接触器控制电动机单向）接触器控制电动机单向(dnxin)(dnxin)运转的电路运转的电路 第十五页，共94页。控制原理：控制原理：(1)(1)合上电源开关合上电源开关QSQS：接通电源；：接通电源；(2)(2)启动控制：启动控制：按下启动按钮按下启动按钮SB2SB2接触器接触器KMKM电磁线圈得电电磁线圈得电吸合吸合KMKM主触点闭合主触点闭合(bh)(bh)电动机电动机MM得电启动运转得电启动运转KMKM辅助动合触点闭合辅助动合触点闭合(bh)(bh)自自锁控制锁控制(3)(3)停止控制：停止控制：按下停止按钮按下停止按钮SB1SB1接触器接触器KMKM电磁线圈断电磁线圈断电释放电释放KMKM主触点断开主触点断开 电动机电动机MM断电停止断电停止KMKM辅助动合触点断开辅助动合触点断开自锁控制解除自锁控制解除（4 4）过载保护：）过载保护：当电动机在运行中出现过载并达到一定程度时当电动机在运行中出现过载并达到一定程度时热继电器热继电器FRFR动作动作 FRFR动断触点断开动断触点断开接触器接触器KMKM电磁线电磁线圈断电释放圈断电释放KMKM主触点断开主触点断开电动机电动机MM断电停止断电停止 第十六页，共94页。（5 5）失压保护）失压保护 上述电路如在工作中突然停电而又恢复供电，由于接触器上述电路如在工作中突然停电而又恢复供电，由于接触器KMKM断电时自锁触点已断开，这就保证了在未再次按下启动按钮断电时自锁触点已断开，这就保证了在未再次按下启动按钮SB2SB2时接触器时接触器KMKM不动作，因此不会因电动机自行启动而造成设备和人不动作，因此不会因电动机自行启动而造成设备和人身事故。这种在突然停电时能够自动切断电动机电源身事故。这种在突然停电时能够自动切断电动机电源(dinyun)(dinyun)的保护功能称为失压的保护功能称为失压(或零压或零压)保护，由接触器保护，由接触器KMKM实现。实现。（6 6）欠压保护）欠压保护 上述电路如果电源上述电路如果电源(dinyun)(dinyun)电压过低电压过低(如降至额定电压的如降至额定电压的8585以下以下)，则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器会在复位弹，则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器会在复位弹簧的作用下释放，从而切断电动机电源簧的作用下释放，从而切断电动机电源(dinyun)(dinyun)，防止电动机，防止电动机在电压不足的情况下运行，这种保护功能称为欠压保护，同样由在电压不足的情况下运行，这种保护功能称为欠压保护，同样由接触器接触器KMKM实现。实现。第十七页，共94页。1顺序控制电路（1）主电路实现顺序控制；电动机M2的主电路接在M1的控制接触器KM1的主触点后面，只有(zhyu)KM1主触点闭合，M1启动后，M2才能得电运行。第十八页，共94页。（2 2）控制电路实现顺序控制。）控制电路实现顺序控制。（a)(b)(a)(b)(c)c)上图（上图（a a）为）为M1M1、M2M2顺序启动同时停止；图（顺序启动同时停止；图（b b）为为M1M1、M2M2顺序启动而分别顺序启动而分别(fnbi)(fnbi)停止；图（停止；图（c c）则为）则为M1M1、M2M2顺序启动而顺序启动而M2M2先停后先停后M1M1才能停止。才能停止。第十九页，共94页。2 2多点（异地）控制电路多点（异地）控制电路多点控制的基本原理是将启动按钮的动合触点并联多点控制的基本原理是将启动按钮的动合触点并联（SB3SB3、SB4SB4），这样不论在什么地方只要按下其中），这样不论在什么地方只要按下其中一个按钮一个按钮KMKM的线圈的线圈(xinqun)(xinqun)均可得电工作；而将均可得电工作；而将停止按钮的动断触点相串联（停止按钮的动断触点相串联（SB1SB1、SB2SB2）就可以实）就可以实现异地停止控制。现异地停止控制。第二十页，共94页。电路的工作原理是：操作倒顺开关QS，把手柄板至“顺”的位置时，QS的触点往上接通，电动机与电源的连接相序为L1D1、L2D2、L3D3电动机正转运行；当把手柄板至“倒”的位置时，QS的触点往下接通，电动机与电源的连接相序为L1D2、L2D1、L3D3电动机反转(fnzhun)运行；当把手柄板至“停”的位置时，QS的触点断开，电动机断电停止。第二十一页，共94页。双重联锁正反转控制电路(dinl)该电路(dinl)可实现电动机的直接正反转切换，其控制过程如下：（1）正转控制（设开始启动）（2）反转控制（设由原来正转切换）可让学生自行分析第二十二页，共94页。行程开关是一种将机械(jxi)信号转换为电信号，以控制运动部件位置或行程的自动控制电器，它也属于主令电器。第二十三页，共94页。实现机床实现机床(jchung)(jchung)的工作台自动往复运动的电动机拖动控制电的工作台自动往复运动的电动机拖动控制电路路 第二十四页，共94页。1.3 三相(sn xin)异步电动机降压启动控制电路1.串电阻(电抗(dinkng)降压启动控制电路第二十五页，共94页。自耦变压器降压启动是利用自耦变压器二次绕组的不同抽头降压启动，待启动正常后再转回额定工作电压，这样既能适应不同负载启动的需要(xyo)，又能获得较大的启动转矩，常被用来启动容量较大的三相异步电动机。（1）启动时，将手柄向上扳至“起动”位置，图中左右两组(各三个)触点闭合，电动机定子绕组接入自耦变压器降压启动。（2）当电动机转速将近升至额定转速时，可将手柄向下扳至“运行”位置，左、右两组触点断开，将自耦变压器从线路中切除；中间一组触点闭合，电动机全压运行。（3）要停机时，只须按下停机按钮SB，使失压脱扣器KV的线圈断电而造成衔铁释放，通过机械脱扣装置将运行一组触点断开，同时手柄会自动跳回“停机”位置，启动器所有的触点都断开，电动机断电，为下一次启动做准备。第二十六页，共94页。1.3.3 1.3.3 星形星形星形星形三角形（三角形（三角形（三角形（Y/Y/）降压启动控制电路）降压启动控制电路）降压启动控制电路）降压启动控制电路 1 1星形星形星形星形三角形降压启动的原理三角形降压启动的原理三角形降压启动的原理三角形降压启动的原理 星形星形星形星形三角形降压启动又称为三角形降压启动又称为三角形降压启动又称为三角形降压启动又称为Y/Y/降压启动。它降压启动。它降压启动。它降压启动。它是利用是利用是利用是利用(lyng)(lyng)三相异步电动机在正常运行时定子绕组为三相异步电动机在正常运行时定子绕组为三相异步电动机在正常运行时定子绕组为三相异步电动机在正常运行时定子绕组为三角形联结（三角形联结（三角形联结（三角形联结（形），而在启动时先将定子绕组接成星形形），而在启动时先将定子绕组接成星形形），而在启动时先将定子绕组接成星形形），而在启动时先将定子绕组接成星形（Y Y形），使每相绕组承受的电压为电源的相电压形），使每相绕组承受的电压为电源的相电压形），使每相绕组承受的电压为电源的相电压形），使每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V220V）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后再把定子绕组改接成三角形（再把定子绕组改接成三角形（再把定子绕组改接成三角形（再把定子绕组改接成三角形（形）每相绕组承受的电压形）每相绕组承受的电压形）每相绕组承受的电压形）每相绕组承受的电压为电源的线电压（为电源的线电压（为电源的线电压（为电源的线电压（380V380V）正常运行。）正常运行。）正常运行。）正常运行。自动控制的电路中使用了时间继电器（自动控制的电路中使用了时间继电器（自动控制的电路中使用了时间继电器（自动控制的电路中使用了时间继电器（KTKT）对电）对电）对电）对电动机启动延时进行控制。时间继电器也称延时继电器，当动机启动延时进行控制。时间继电器也称延时继电器，当动机启动延时进行控制。时间继电器也称延时继电器，当动机启动延时进行控制。时间继电器也称延时继电器，当对其输入信号后，需要经过一段时间对其输入信号后，需要经过一段时间对其输入信号后，需要经过一段时间对其输入信号后，需要经过一段时间(延时延时延时延时)，输出部分才，输出部分才，输出部分才，输出部分才会动作。时间继电器主要用作时间上的控制。会动作。时间继电器主要用作时间上的控制。会动作。时间继电器主要用作时间上的控制。会动作。时间继电器主要用作时间上的控制。1 1延时闭合瞬时断开动合触点；延时闭合瞬时断开动合触点；延时闭合瞬时断开动合触点；延时闭合瞬时断开动合触点；22延时断开瞬时延时断开瞬时延时断开瞬时延时断开瞬时闭合动断触点；闭合动断触点；闭合动断触点；闭合动断触点；33瞬时闭合延时断开动合触点；瞬时闭合延时断开动合触点；瞬时闭合延时断开动合触点；瞬时闭合延时断开动合触点；44瞬瞬瞬瞬时断开延时闭合动断触点；时断开延时闭合动断触点；时断开延时闭合动断触点；时断开延时闭合动断触点；55断电延时线圈；断电延时线圈；断电延时线圈；断电延时线圈；66通电通电通电通电延时线圈延时线圈延时线圈延时线圈第二十七页，共94页。3.3.星形星形三角形降压三角形降压(jiny)(jiny)启动自动控制电路启动自动控制电路 电路的起动过程如下；电路的起动过程如下；KM1KM1线圈得电线圈得电电动机电动机MM星形星形联结自锁联结自锁按下起动按钮按下起动按钮SB2SB2KM2KM2线圈得电线圈得电降降压压(jiny)(jiny)起动起动KTKT线圈得电线圈得电开始计时开始计时（起动时间）（起动时间）延时时间到延时时间到KTKT动断触点延时断开动断触点延时断开KM2KM2断断电电KTKT动合触点延时闭合动合触点延时闭合KM3KM3通电通电电动机电动机MM三角形联结自锁全压运行三角形联结自锁全压运行第二十八页，共94页。1.3.4 1.3.4 三相绕线转子三相绕线转子(zhun z(zhun z)异步电动机降压启动控制电路异步电动机降压启动控制电路 转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动电流的同时可以获得较大的启动转矩。电流的同时可以获得较大的启动转矩。电流的同时可以获得较大的启动转矩。电流的同时可以获得较大的启动转矩。（1 1）按时间原则）按时间原则）按时间原则）按时间原则(yunz)(yunz)控制控制控制控制 控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则(yunz)(yunz)。第二十九页，共94页。（2 2）按电流原则控制）按电流原则控制）按电流原则控制）按电流原则控制 控制过程中选择控制过程中选择控制过程中选择控制过程中选择(xunz)(xunz)电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。当按下起动按钮当按下起动按钮当按下起动按钮当按下起动按钮SB1SB1后，电动机转子串入全部电阻（后，电动机转子串入全部电阻（后，电动机转子串入全部电阻（后，电动机转子串入全部电阻（R1R1、R2R2、R3R3）启动，）启动，）启动，）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器KA1 KA2 KA3KA1 KA2 KA3依次释放，其动断触点依次闭合，控制依次释放，其动断触点依次闭合，控制依次释放，其动断触点依次闭合，控制依次释放，其动断触点依次闭合，控制KM1 KM2 KM3KM1 KM2 KM3逐级短逐级短逐级短逐级短接转子电阻接转子电阻接转子电阻接转子电阻R1 R2 R3R1 R2 R3。中间继电器。中间继电器。中间继电器。中间继电器KAKA起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后才能接通才能接通才能接通才能接通KM1KM1、KM2KM2、KM3KM3电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。（2 2）按电流原则控制）按电流原则控制）按电流原则控制）按电流原则控制 控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。当按下起动按钮当按下起动按钮当按下起动按钮当按下起动按钮SB1SB1后，电动机转子串入全部电阻（后，电动机转子串入全部电阻（后，电动机转子串入全部电阻（后，电动机转子串入全部电阻（R1R1、R2R2、R3R3）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器电流逐渐减小使三个电流继电器电流逐渐减小使三个电流继电器电流逐渐减小使三个电流继电器KA1 KA2 KA3KA1 KA2 KA3依次释放，其动断触点依次释放，其动断触点依次释放，其动断触点依次释放，其动断触点依次闭合，控制依次闭合，控制依次闭合，控制依次闭合，控制KM1 KM2 KM3KM1 KM2 KM3逐级短接转子电阻逐级短接转子电阻逐级短接转子电阻逐级短接转子电阻R1 R2 R3R1 R2 R3。中。中。中。中间继电器间继电器间继电器间继电器KAKA起延缓作用起延缓作用起延缓作用起延缓作用(zuyng)(zuyng)，保证在三个电流继电器动作后才能接通，保证在三个电流继电器动作后才能接通，保证在三个电流继电器动作后才能接通，保证在三个电流继电器动作后才能接通KM1KM1、KM2KM2、KM3KM3电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。第三十页，共94页。（3 3）中间继电器（）中间继电器（KAKA）它的主要作用是用来传递信号或同时控制多个电路和起中它的主要作用是用来传递信号或同时控制多个电路和起中间转换作用，也可用它来控制小容量电动机或其他电气间转换作用，也可用它来控制小容量电动机或其他电气(dinq)(dinq)执行元件。执行元件。中间继电器的结构和工作原理与小型交流接触器基本相同，中间继电器的结构和工作原理与小型交流接触器基本相同，只是它的电磁系统小些，触点没有主、辅之分，而且触点数量只是它的电磁系统小些，触点没有主、辅之分，而且触点数量较多。较多。第三十一页，共94页。频繁变阻器是一种随电动机启动过程转速的升高频繁变阻器是一种随电动机启动过程转速的升高(转子电流频率下降转子电流频率下降)而阻抗值自动而阻抗值自动下降的器件。它的阻值能随启动过程的进行自动而又平滑地减小，使启动过程能平滑地下降的器件。它的阻值能随启动过程的进行自动而又平滑地减小，使启动过程能平滑地进行。进行。主电路在电动机定子电路接入电流互感器主电路在电动机定子电路接入电流互感器TATA、电流表、电流表A A、热继电器、热继电器FRFR的发热元件的发热元件和中间继电器和中间继电器KAKA的动断触点，是为了的动断触点，是为了(wile)(wile)在正常运行时接入热继电器进行过载保护，在正常运行时接入热继电器进行过载保护，而起动时发热元件被短接，防止误动作而起动时发热元件被短接，防止误动作。电流表。电流表A A经电流互感器串入电路，便于对电动经电流互感器串入电路，便于对电动机定子电流的测量。电动机转子电路接入频敏变阻器机定子电流的测量。电动机转子电路接入频敏变阻器RFRF，由接触器，由接触器KM2KM2主触点在起动主触点在起动完毕后将其短接。转换开关完毕后将其短接。转换开关SASA用于选择手动控制或自动控制。用于选择手动控制或自动控制。第三十二页，共94页。1.4 三相(sn xin)异步电动机调速控制电路根据异步电动机的转速公式：n（1s）60fp，可见三相异步电动机的调速方法可以有下列三种：(1)改变异步电动机转差率s的调速。(2)改变异步电动机定子绕组磁极对数p的变极调速。(3)改变电源频率f的变频调速。异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比。因此(ync)，改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械特性，从而实现调速，这是一种比较简单的方法。特别是晶闸管技术的发展使交流调压调速电路得到广泛应用。第三十三页，共94页。按照三相异步电动机的工作原理按照三相异步电动机的工作原理按照三相异步电动机的工作原理按照三相异步电动机的工作原理(yunl)(yunl)，在电源频率恒定的前提下，异步，在电源频率恒定的前提下，异步，在电源频率恒定的前提下，异步，在电源频率恒定的前提下，异步电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时，同步转电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时，同步转电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时，同步转电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时，同步转速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电动机旋转磁速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电动机旋转磁速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电动机旋转磁速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电动机旋转磁场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。双速异步电动机的定子绕组接线图。（双速异步电动机的定子绕组接线图。（双速异步电动机的定子绕组接线图。（双速异步电动机的定子绕组接线图。（a a）图中电动机定子绕组接成三角形）图中电动机定子绕组接成三角形）图中电动机定子绕组接成三角形）图中电动机定子绕组接成三角形 联结，这时联结，这时联结，这时联结，这时p p2 2，n n1500 r1500 rminmin，为低速运行；而在（，为低速运行；而在（，为低速运行；而在（，为低速运行；而在（b b）图中电动机定子绕）图中电动机定子绕）图中电动机定子绕）图中电动机定子绕组接成双星形组接成双星形组接成双星形组接成双星形YYYY联结，则这时联结，则这时联结，则这时联结，则这时p p1 1，n n3000 r3000 rminmin，为高速运行。，为高速运行。，为高速运行。，为高速运行。第三十四页，共94页。双速异步电动机的调速控制电路双速异步电动机的调速控制电路双速异步电动机的调速控制电路双速异步电动机的调速控制电路(dinl)(dinl)电路电路电路电路(dinl)(dinl)的工作原理如下：的工作原理如下：的工作原理如下：的工作原理如下：（1 1）先合上电源开关）先合上电源开关）先合上电源开关）先合上电源开关QSQS；第三十五页，共94页。（2 2）低速运转）低速运转）低速运转）低速运转（3 3）高速运转）高速运转）高速运转）高速运转 （4 4）停止）停止）停止）停止(tngzh)(tngzh)按下按下按下按下SB1SB1KM2KM2、KM3KM3失电释放失电释放失电释放失电释放电动机电动机电动机电动机MM断电停止断电停止断电停止断电停止(tngzh)(tngzh)。第三十六页，共94页。1 1基本原理基本原理基本原理基本原理 变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。由异步电动的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。由异步电动的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。由异步电动的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。由异步电动机的转速公式机的转速公式机的转速公式机的转速公式(gngsh)(gngsh)可知，当磁极对数可知，当磁极对数可知，当磁极对数可知，当磁极对数p p不变时，电动机的转速不变时，电动机的转速不变时，电动机的转速不变时，电动机的转速与电源频率与电源频率与电源频率与电源频率f f成正比，同步转速随电源频率线性地变化，这就是变频成正比，同步转速随电源频率线性地变化，这就是变频成正比，同步转速随电源频率线性地变化，这就是变频成正比，同步转速随电源频率线性地变化，这就是变频调速的原理。调速的原理。调速的原理。调速的原理。2 2、变频调速的应用、变频调速的应用、变频调速的应用、变频调速的应用 交流异步电动机的变频调速以其高效的驱动性能和良好的交流异步电动机的变频调速以其高效的驱动性能和良好的交流异步电动机的变频调速以其高效的驱动性能和良好的交流异步电动机的变频调速以其高效的驱动性能和良好的控制特性已越来越受到重视，另外交流变频调速系统在节约能源方控制特性已越来越受到重视，另外交流变频调速系统在节约能源方控制特性已越来越受到重视，另外交流变频调速系统在节约能源方控制特性已越来越受到重视，另外交流变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势。面有着很大的优势。面有着很大的优势。面有着很大的优势。第三十七页，共94页。1.5 三相(sn xin)异步电动机制动控制电路电动机的制动控制是指在电动机的轴上加上一个与其旋转方向相反的电动机的制动控制是指在电动机的轴上加上一个与其旋转方向相反的转矩，使电动机减速或快速停止。转矩，使电动机减速或快速停止。根据产生根据产生(chnshng)(chnshng)制动力矩的方法，停车制动的方式有两大类，机制动力矩的方法，停车制动的方式有两大类，机械制动和电气制动。械制动和电气制动。机械制动最常用的装置是电磁抱闸，它主要由制动电磁铁和闸瓦制动机械制动最常用的装置是电磁抱闸，它主要由制动电磁铁和闸瓦制动器两大部分组成。如图所示器两大部分组成。如图所示：第三十八页，共94页。电磁抱闸断电制动型电动机制动控制电路，其基本原理是：制动电磁铁电磁抱闸断电制动型电动机制动控制电路，其基本原理是：制动电磁铁的电磁线圈的电磁线圈(有单相和三相两种有单相和三相两种)与三相异步电动机的定子绕组相并联，闸瓦制与三相异步电动机的定子绕组相并联，闸瓦制动器的转轴与电动机的转轴相连动器的转轴与电动机的转轴相连(xinlin)(xinlin)。按下起动按钮。按下起动按钮SB2SB2，接触器，接触器KMKM线圈通电，其自锁触点和主触点闭合，电动机线圈通电，其自锁触点和主触点闭合，电动机MM得电。同时，抱闸电磁线圈通得电。同时，抱闸电磁线圈通电，电磁铁产生磁场力吸合衔铁，带动制动杠杆动作，推动闸瓦松开闸轮，电电，电磁铁产生磁场力吸合衔铁，带动制动杠杆动作，推动闸瓦松开闸轮，电动机起动运转。停车时，按下停车按钮动机起动运转。停车时，按下停车按钮SB1SB1，KMKM线圈断电，电动机绕组和电线圈断电，电动机绕组和电磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮，电磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机立即停止转动。动机立即停止转动。第三十九页，共94页。反接制动实质上是在制动时通过改变异步电动机定子绕组中三相电源相序，产生一个与转子惯性转动方向相反的反向转矩来进行制动的。速度继电器是按照预定速度快慢而动作的继电器，速度继电器的转子与电动机的轴相连，当电动机正常转动时，速度继电器的动合触点闭合；当电动机停车转速接近零时，动合触点打开(dki)，切断接触器的线圈电路。防止电动机会反向升速，发生事故。第四十页，共94页。反接反接(fnji)(fnji)制动控制电路制