电气控制与可编程序控制器应用技术第教学作者刘祖其基本电气控制电路.pptx

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1、 2.1 概述 常见的电气控制系统图主要有电气原理图、电器布置图、电气安装接线图三种。在绘制电气控制系统图时，必须采用国家统一规定的图形符号、文字符号和绘图方法。在机床电气控制原理分析中最常用的是电气原理图。 第1页/共110页 电气控制系统图的图形符号和常用符号 电器控制电路图是电气控制线路的通用语言, 为了便于交流与沟通, 绘制电气控制系统图时，所有电器元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准的规定，不可采用其它任何非标准符号。 三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标号,电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。如U11表示电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接

2、点代号，以此类推。 对控制电路，通常是由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号主要是以压降元件(如电器元件线圈)为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。第2页/共110页 电气原理图绘制的基本原则 (1)电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路和控制电路应分别绘制。图2-1为笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。 (2)电气原理图应按国家标准所规定的图形符号、文字符号和回路标号绘制，必须采用国家规定的统一标准。在图中各电器元件不画实际的外形图。电气原理图第3页/共110页图2-1电动机正反转控制原理图 第4页/共110页 (3)各电器元件和部件在控制线路中的位置,

3、要根据便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可以不画在一起, 但要用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件,可在文字符号后加上数字序号。 (4)在电气原理图中,控制电路的分支线路,原则上应按照动作先后顺序排列,两线交叉连接时的电气连接点要用“实心圆”表示。 无直接联系的交叉导线,交叉处不能用“实心圆”。表示需要测试和拆、接外部引出线的端子,应用符号“空心圆”表示。第5页/共110页 (5)所有电器元件的图形符号,必须按电器未接通电源和没有受外力作用时的状态绘制。 (6)图中电器元件应按功能布置,一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。垂直布置时,类似项目应横向对齐;水平布置时,类似

4、项目应纵向对齐。所以电动机图形符号应横向对齐。 (7)所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。第6页/共110页图2-2 某车床电气原理图第7页/共110页电器布置图 电器布置图表示各种电气设备或电气元件在机械设备或控制柜中的实际安装位置,还要为机械电气控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。 电器元件要放在控制柜内，各电器元件的安装位置是由机床的结构和工作要求而决定的。机床电器布置图主要包括机床电气设备布置图、控制柜及控制面板布置图、操作台及悬挂操纵箱电气设备布置图等。如图2-3所示为某车床电器布置图。第8页/共110页电器布置图图2-3 电器布置图第9页/共110

5、页 绘制安装接线图应遵循以下几点: (1) 用规定的图形、文字符号绘制各电器元件, 元器件所占图面要按实际尺寸以统一比例绘制，应与实际安装位置一致，同一电器元件各部件应画在一起。 (2)一个元器件中所有的带电部件应画在一起,并用点划线框起来,采用集中表示法。 (3) 各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致, 而且必须符合国家标准。 (4) 绘制安装接线图时,走向相同的多根导线可用单线表示。 (5) 接线端子绘制，各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致, 各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。电气安装接线图 第10页/共110页图2-4 电动机正反转控制安装

6、接线图第11页/共110页2.2 三相笼型异步电动机的直接起动控制 手动直接起动控制电路 采用接触器直接起动控制电路 正、反转控制第12页/共110页手动直接起动控制电路 对小型三相笼型异步电动机如冷却泵、小台钻、砂轮机和风扇等 可采用胶盖闸刀开关或转换开关和熔断器直接控制三相笼型异步电动机起动和停止。如图2- 5 所示。 但使用这种手动控制方法不方便, 不能进行自动控制，更不安全，应采用按钮、接触器等电器来控制。第13页/共110页采用接触器直接起动控制电路 对中小型普通机床的主电机采用接触器直接控制起动和停止。 主电路由刀开关QS、熔断器FU1、交流接触器KM的主触头和笼型电动机M组成；控

7、制电路由起动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。主电路如图2-6所示。 1.1.点动控制 2.2.长动控制 第14页/共110页 1.点动控制 点动控制线路常用在电动机短时运行控制,比如调整机床的主轴、快速进给、镗床和铣床的对刀、试车等。点动控制如图2-7所示。 运行过程:先合上刀开QS，按下起动按钮SB ，接触器KM线圈通电，KM主触头闭合，电动机M得电直接起动。 停机过程:放开SB，KM线圈断电，KM主触头断开 ，M断电电动机停转。第15页/共110页 2.长动控制 在实际生产中需要电动机实现长时间连续转动, 即长动控制线路,如图2-8所示。 工作过程：合上电源开关QS后,按下启动按钮SB2

8、,接触器KM线圈获电吸合,KM三个主触头闭合,电动机M得电起动, 同时又使与SB2并联的一个常开辅助触点闭合, 这个触头叫自锁触头,触点的自锁作用在电路中叫做“记忆功能”。放开SB2,控制线路通过KM自锁触头使线圈仍保持状态吸合。如需要电动机停止,只需按一下停止按钮SB1,则接触器KM线圈断电,KM主触头断开,电动机M断电停转。第16页/共110页 图2-6主电路 图2-7点动控制线路 图2-8长动控制线路 第17页/共110页 3. 能点动又能长动控制 如果要求电动机既能实现点动又能实现长动。控制线路如图2-9所示。图2-9(a)为主电路。 图2-9（b）点动控制时,断开钮子开关SA；长动控

9、制时, 合上钮子开关SA。 图2-9（c）点动控制时,按动复合按钮SB3；长动控制时,按起动按钮SB2。 图2-9（d）是利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。 图2-9（e）利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。 第18页/共110页(a) (b) (c) 第19页/共110页 (d) (e)图2-9长动和点动控制第20页/共110页 如图2-10所示为电动机正、反转控制线路。图中KM1为正向接触器,控制电动机M正转； KM2为反向接触器, 控制电动机反转。图2-10(a) 主电路 。 工作过程:正转控制，合上刀开关QS，按下正向起动按钮SB2，正向接触器KM1得电，KM1主触头和自锁触

10、头闭合，电动机M正转。如图图2-10(b)所示 。 反转控制，合上刀开关QS，按下反向起动按钮SB3，反向接触器KM2得电，KM2主触头和自锁触头闭合，电动机M反转。停止：按停止按钮SB1，KM1(或KM2)断电，M停转。 三相异步电动机的正反转控制电路第21页/共110页 (a ) ( b)第22页/共110页 (c) (d )图2-10 电动机正、反转控制线路 第23页/共110页 图2-10(c)所示控制线路工作过程：把一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中,这样连接可保证一个接触器先通电后, 即使按下相反方向的起动按钮,另一个接触器也无法通电, 这种利用两个接触器的常闭辅助触头

11、互相控制的方式,就是电气的互锁控制。 图2-10(d )所示控制线路工作过程：利用复合按钮的常闭触头同样可以起到互锁的作用, 该线路具有电气互锁和机械互锁的双重互锁，安全可靠，操作也方便。第24页/共110页2.3 三相笼型电动机降的减压起动控制 定子电路串电阻降压起动控制 星形-三角形降压起动控制 自耦变压器降压起动的控制 延边三角形降压起动控制 第25页/共110页 图2-11是定子绕组串接电阻降压起动控制电路。为了在电动机串接电阻降压起动完成之后,再将电压恢复到额定值。即在电动机起动时,在三相定子电路串接电阻,使电动机定子绕组电压降低,起动结束后再将电阻短接,电动机在额定电压下正常运行。

12、 定子电路串电阻减压起动控制第26页/共110页 图2-11（b）起动过程: 当按下起动按钮SB2后，接触器KM1 常开主触头闭合,常开辅助触头闭合自锁，电动机定子绕组串电阻R降压起动；与此同时, 时间继电器KT线圈得电吸合。 图2-11（c）起动过程:当按下起动按钮SB2后，接触器KM1首先得电,经延时后接触器KM2得电自锁, 由于KM2常闭触头分别串接在KM1和KT的线圈电路中，因此KM1和KT的线圈电路同时断电, 这样,在电动机起动后,只有KM2通电工作，断开了KM1和KT的线圈。使电动机在额定电压下投入正常运行。第27页/共110页 （a） (b)第28页/共110页 (c) (d)第

13、29页/共110页图2-11定子绕组串电阻起动控制线路 第30页/共110页 图2-11（d）起动过程: 与图2-11（c）所不同是KT线圈串接的是KM1的常开触头，当按下起动按钮SB2后，KM1线圈得电，KT线圈基本上与KM1线圈是同时得电，经延时后接触器KM2得电自锁, 接触器KM1线圈断电, KT的线圈也基本上是同时断电，在电动机起动后, 使电动机在额定电压下投入正常运行。 图2-11（e）起动过程: 当按下起动按钮SB2后，接触器KM2得电自锁, KM2常闭触头串接在KM1和KT的并联电路中，KM2常闭触头将KM1和KT的线圈电路断电。在电动机起动后, 使电动机在额定电压下投入正常运行

14、。 图2-11（f）自己分析第31页/共110页 星形-三角形降压起动（Y-）起动用于正常工作时定子绕组作三角形连接的电动机。 在电动起动时将定子绕组接成星形,实现减压起动。加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/ 3,从而减小了起动电流。待起动后按预先设定的时间把电动机换成三角形联结,使电动机在额定电压下运行。如图2-12所示 星形-三角形降压起动控制 第32页/共110页图2-12星形-三角形降压起动控制电路第33页/共110页 起动运行:按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时得电并自锁.当电动机转速接近额定转速时, 时间继电器KT常闭触头断开, KM3线圈断电，同时时间继电器

15、KT常开触头闭合,KM2线圈得电并自锁 ,电动机绕组接成三角形全压运行。两种接线方式的切换要在很短的时间内完成,在控制电路中采用时间继电器定时自动切换。KM2、KM3常闭触头为互锁触头,以防同时接成星形和三角形造成电源短路。 停止运行:按下停止按钮SB1，KM1、KM2线圈失电，电机停止运转。第34页/共110页 利用自耦变压器来降低电动机起动时的电压, 达到限制起动电流的目的。起动时定子串入自耦变压器,自耦变压器一次侧接在电源电压上, 定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压,当电动机的转速达到一定值时,将自耦变压器从电路中切除,此时电动机直接与电源相接, 电动机以全电压投入运行。控制线路如

16、图2-13所示。 自耦变压器降压起动的控制第35页/共110页 图2-13自耦变压器降压起动的控制电路第36页/共110页 起动运行: 接通刀开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈和时间继电器KT线圈得电，自耦变压器T接入, 降压起动,HL1灯灭,HL2灯亮；同时时间继电器KT延时一段时间后常开触头(3-7)闭合，KA线圈得电并自锁，触头KA(4-5) 断开，KM1线圈失电释放，自耦变压器T切断，常闭触头KA(4-5、10-11)同时断开，HL2灯灭，常开触头KA(3-8)闭合，接触器KM2线圈得电，常开触头KM2(10-14)闭合,HL3灯亮, 切除自耦变压器电动机全压运行。 停止运

17、行:按下SB1，KM2线圈失电，电机停止运转。第37页/共110页 延边三角形降压起动方式是在起动时将电动机定子绕组连接成延边三角形,待起动正常后再将定子绕组连接成三角形全压运行,以减小起动电流。星形-三角形起动控制有很多优点,不足的是起动转矩太小,而三角形联结有起动转矩大的优点, 可采用延边三角形减压起动, 这种电动机共有九个出线端,绕组联结如图2-14所示。延边三角形降压起动控制线路如图2-15所示。延边三角形降压起动控制 第38页/共110页(a) (b) (c)图2-14延边三角形绕组联结示意图 (a)原始状态(b)延边三角形联结(c) 三角形联结第39页/共110页图2-15延边三角

18、形降压起动控制线路第40页/共110页 起动运行: 接通刀开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM2、KM1线圈、时间继电器KT线圈得电。接触器KM2开常主触头闭合，定子绕组结点1、2、3接通电源；同时接触器KM1主触头闭合，绕组结点(4-8)、(5-9)、(6-7) 联结使电动机联结成延边三角形起动；同时时间继电器KT线圈得电延时，常开触头闭合开常闭触头断开，接触器KM1断电，接触器KM3线圈得电，KM3主触头闭合，绕组结点(1-6)、(2-4)、(3-5)相连而联结成三角形投入运行。 停止运行:按下停止按钮SB1，接触器KM2、KM3线圈失电，电机停止运转。第41页/共110页2.4三相笼

19、型异步电动机的制动控制 反接制动控制 能耗制动控制第42页/共110页 1.反接制动原理 进行反接制动时, 由于反接制动电流较大, 制动时必须在电动机每相定子绕组中串接一定的电阻,以限制反接制动电流, 反接制动电阻的接法有两种:对称电阻接法和不对称电阻接法,如图2-16所示。 反接制动控制第43页/共110页图2-16 反接制动电阻对称电阻接法第44页/共110页2.反接制动电路分析 (1)单向反接制动控制电路 工作过程: 接通刀开关QS，按下起动按钮SE2, 接触器KM1得电,电动机M起动运行,速度继电器KS常开触头闭合,为制动作准备。制动时按下停止按钮SB1,KM1断电,KM2得电,KM2

20、主触头闭合,定子绕组串入限流电阻R进行反接制动，当M的转速接近0时,KS常开触头断开，KM2断电,电动机制动结束。如图2-17所示。第45页/共110页 (2)可逆运行反接制动控制电路 可逆运行反接制动控制电路如图2-18所示，图中KM1、KM2为正、反转接触器，KM3为短接电阻接触器，KA1、KA2、KA3为中间继电器, KV1为正转常开触头,KV2为反转常开触头,R为起动与制动电阻。第46页/共110页图2-17 单向运行反接制动控制电路 第47页/共110页图2-18可逆运行反接制动控制电路第48页/共110页 1.能耗制动原理 三相异步电动机能耗制动，原理就是在电动机切断三相交流电源后

21、, 迅速在定子绕组任意两相加一直流电压, 使定子绕组产生恒定的磁场,利用转子感应电流与静止磁场的相互作用产生制动力矩，实现制动,当转子转速接近零时, 及时切除直流电源。 能耗制动通常用于电动机容量较大,要求制动平稳和制动频繁的场合。能耗制动控制 第49页/共110页 2.能耗制动控制电路 (1)按时间原则控制的单向运行能耗制动电路 能耗制动控制线路如图2-19所示。图中接触器KM1为单向运行, 接触器KM2用来实现能耗制动,T为整流变压器, UR为桥式整流电路,KT为时间继电器。 工作过程: 电动机单向正常运行，接通刀开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1得电，电动机M起动运行。 停止运行

22、：按下复合（停止）按钮SB1,常闭触头先断开,KM1失电, 电动机定子切断三相电源； SB1的复合（常开）触头后闭合,KM2、KT同时得电,如果电动机定子绕组星形联结,则将两相定子绕组接入直流电源进行能耗制动。 第50页/共110页图2-19能耗制动控制电路第51页/共110页(2)按速度原则控制的可逆运行能耗制动电路 采用速度继电器来控制的可逆运行能耗制动控制电路如图2-20所示。 图2-20可逆运行能耗制动控制 第52页/共110页 1）正向工作过程:接通刀开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1得电，电动机M正向起动运行。当正向转速n大于120 r/min时,KSl闭合。 停止运行：当

23、按下（停止）按钮SB1, 常闭触头先断开,KM1失电,因惯性使KV1仍闭合, 在SB1的常开触头闭合时,KM3得电自锁,电动机M定子绕组通入直流电进行能耗制动,使电动机M的旋转速度迅速下降,当正向旋转速度小于100 r/min时,KSl断开,KM3失电,能耗制动结束。 2）反向工作过程:电动机M反向起动运转停车时能耗制动过程， 接通刀开关QS，按下起动按钮SB3，KM2通电自锁, 电动机M反向起动运转, 当反向n旋转速度大于120 r/min时,KS2闭合。 停止运行时：自行分析。第53页/共110页2.5 三相笼型异步电动机的调速控制 双速电动机的控制 三速电动机的控制 变频调速与变频器第5

24、4页/共110页双速电动机的控制 双速电动机是靠改变定子绕组的连接，形成两种不同的磁极对数，获得两种不同的转速。 双速电动机定子绕组常见的接法有Y/YY和/YY两种。双速电动机定子绕组接线图如图2-21所示。双速电动机变极调速控制电路如图2-22所示。第55页/共110页图2-21 双速电动机绕组连接图 第56页/共110页（a）主电路 （b）控制电路 （c）控制电路 图2-22 双速电动机变极调速控制电路 第57页/共110页 图2-22(a)主电路中接触器KM1用于三角形联结的低速控制，接触器KM2、KM3用于双星形联结接法的高速控制，高、低速时W与U接线关系对调就可改变相序。 图2-22

25、 (b)控制电路采用按钮进行高、低速控制。SB1为低速运转控制按钮，SB2为高速运转控制按钮。SB3为停止按钮。 图2-22 (c)控制电路中KM1为电动机三角形联结接触器，KM2、KM3为电动机双星形联结接触器，KT为电动机低速换高速时间继电器, 采用转换开关SA选择低、高速运行。在三个位置中，左位为低速，右位为高速，中间位为停止。第58页/共110页三速电动机的控制 三速电动机的定子有两套绕组，低速和高速时与双速电动机是一样的定子绕组，采用一套双速绕组，能实现/YY两种连接方式，可获得高、低两种运行速度，中速时采用另一套星形联结绕组，定子绕组连接如图2-23所示。在使用双速绕组时，要将U3

26、与W1端子连接在一起，使用中速绕组时，要将双速绕组的U3与W1端子分开。 第59页/共110页图2-23三速电动机定子绕组连接图 第60页/共110页图2-23 三速电动机定子绕组连接图第61页/共110页（a）主电路 （b）控制电路图2-24 三速电动机变极调速控制电路第62页/共110页 变频调速与变频器 1.变频调速：通过改变电动机电源频率实现速度调节是一种高效率、高性能的调速手段。 （1）影响变频调速的两种因数 一是釆用大功率开关器件，二是由于微处理器的快速发展，再加上人们对变频控制方式的研究，使得变频控制技术实现了高性能、高效率、高可靠性。自动控制变频系统，以保证电机一直处于较高的功

27、率因数下运行，减少能量的损耗。 （2）变频调速的两种基本控制方式 1）三相异步电动机的控制方式 2）电磁转矩公式控制方式第63页/共110页 （3）变频调速的特点 釆用标准电动机，可以连续调速，通过电子回路改变相序、改变转速方向。其优点是起动电流小，可调节加减速度，电动机可以高速化和小型化，保护功能齐全等。变频调速的应用领域很广泛，如应用于泵、风机、搅拌机、精纺机和压缩机等，节能效果显著；如车床、钻床、铣床、磨床等，能够提高生产率和质量；还可广泛应用于其它领域，如起重机械和各种传送带的多台电动机同步、调速等。第64页/共110页 2.变频器 变频器是釆用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作

28、电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器也是转换电能并能改变频率的电能转换装置。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理单元等组成。变频器靠内部场效应晶体管的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，从而达到节能、调速的目的。第65页/共110页 （1）变频器的分类及特点 变频器分类： 变频器分为交-交变频器和交-直-交变频器两种。 交-交变频器按相数分为：单相、三相； 按环流情况分为：有环流、无环流； 按输出波形分为：正弦波、方波。 交-直-交变频器按中间直流滤波环节的不同分为：电压型和电流型两种， 按控制方式分为：v/f

29、控制、转差频率控制、矢量控制； 按调压方式分为：脉冲宽度调制型、脉冲幅度调制型（相位控制调压、直流斩波调压）。第66页/共110页 变频器的特点： 交-交变频器可将工频交流电直接变换成频率、电压为可调节控制的交流电，又称为直接变频器；交交变频器采用晶闸管自然换流方式，工作稳定，可靠。交交变频的最高输出频率是电网频率的1/3-1/2，在大功率低频范围有优势。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。但因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。第67页/共110页 图2-25

30、2-25 变频器电路结构框图图图2-25 2-25 变频器电路结构框图变频器电路结构框图第68页/共110页图2-26 V/f控制模式第69页/共110页图2-27 转差频率控制第70页/共110页2.6 其它典型控制环节 多地点控制 顺序控制 自动循环控制第71页/共110页多地点控制 在一些大型生产机械和设备上, 如大型机床、起重运输机等，为了操作方便，操作人员可以在不同方位进行操作与控制, 如图2-25所示为三地点控制线路。把一个起动按钮和一个停止按钮组成一组，并把三组起动、停止按钮分别放置三地，即能实现三地点控制。电动机若要三地起动，可按按钮SB4或SB5 或SB6，若要三地停止，可按

31、按钮SB1或SB2或SB3。第72页/共110页图2-25三地起动和三地停止控制线路 第73页/共110页顺序控制 图2-26（a）为两台电动机顺序控制主电路, 图2-26 (b、c、d、e、f、) 为不同控制要求的控制电路。 图2-26（b）为按顺序起动线路图，合上电源开关QS, 按下起动按钮SB2, KM1线圈得电并自锁，电动机M1得电旋转，同时串在KM2控制线路中的KM1常开辅助触头也闭合，此时再按下按钮SB4, KM2线圈得电并自锁，电动机M2得电旋转。如果先按下的是SB4按钮，则因KM1常开辅助触头是断开的，电动机M2不可能先起动, 接触器KM1控制电动机M1的起动、停止；接触器KM

32、2控制M2的起动、停止。第74页/共110页 图2-29(c)是在(b)的基础上，将接触器KM2的常开辅助触头并接在停止按钮SB1的两端，这种控制线路，即使先按下SB1，电动机M1也不会停转，只有按下SB3，电动机M2先停后，再按下SB1才能使M1停转，实现了先停M2，后停M1。达到按顺序起动与停止的控制线路要求。 图2-29(d) 工作过程与(b)相同，不同之处是FR1、FR2连接方法不同，在(b) 图中，FR1与FR2是串联，只要FR1、FR2其中如何一个开路，线路不工作，M1、M2停转。而在(d) 图中, FR1与FR2是并联，若FR1开路，其结果与在(b) 图相同，若FR2开路，电动机

33、M2停转。但接触器KM1仍然在工作，电动机M1不会停转。 第75页/共110页（a）（b）第76页/共110页（c）（d）第77页/共110页图2-26顺序控制线路 （e）（f）第78页/共110页 图2-26(e) 线路的接法，可以省去接触器KM1的常开触头，仍然可得到顺序起动的控制线路。 图2-26(f)是采用时间继电器来实现顺序起动控制的线路，按下起动按钮SB2, KM1、KT同时得电并自锁，电动机M1起动运转，当时间继电器KT延时时间到时，其延时闭合的常开触头闭合，接通KM2线圈电路并自锁，电动机M2起动旋转，同时KM2常闭辅助触头断开将时间继电器KT线圈电路切断，KT停止工作。第79

34、页/共110页自动循环控制 工作过程：合上电源开关QS, 按下正转起动按钮SB2, 接触器KM1线圈得电并自锁，电动机M正转起动, 工作台向前，当工作台移动到一定位置时, 撞块A压下SQ2,其常闭触头断开，常开触头闭合，这时KM1线圈断电, KM2线圈得电并自锁，电动机由正转变为反转， 工作台向后退，当后退到位时，撞块B压下SQ1，使KM2断电，KM1得电，电动机由反转变为正转，工作台变后退为前进，在预定的距离内自动往复运动。 停止过程：按下按钮SB1时，电动机停止，工作台停下。第80页/共110页（a)第81页/共110页图2-27自动循环控制线路（a)机床工作台自动循环运动示意图 （b)自

35、动循环控制电路 （b)第82页/共110页2.7 软启动器及应用 软启动器 软起动器的控制功能 软起动器的应用第83页/共110页 软启动器 交流感应电动机的应用非常广泛，但由于它起到过程中会产生过大的起动电流，会对电网和其他用电设备造成冲击，为了设备正常工作的需要在电机起动过程中应采取必要的措施控制其起动过程。传统的降压起动控制电路起动时的冲击电流校大，除了自耦变压器降压起动控制外其它控制方式的起动转矩都较小而且不可调。第84页/共110页第85页/共110页 1. 软启动器的工作原理 图2-31所示为软启动器的内部原理简图，其主要由三相交流调压电路和控制电路两大部分构成。工作原理：利用可控

36、硅的移相控制原理，通过控制可控硅的导通角来改变其输出电压，达到通过调压方式来控制电动机的起动电流和起动转矩的目的。控制电路按预定的不同起动方式，通过检测主电路的反馈电流控制它的输出电压，完成不同的起动特性。软启动器还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能，还可实时检测并显示电流、电压、功率因数等各种参数。实现软启动器输出全压使电动机全压运行。第86页/共110页图2-31 软起动器的内部原理简图第87页/共110页 2.软起动器的特点 软起动器是一种控制交流异步电动机的新设备，它是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机

37、控制装置，它串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路构成。运用不同的方法，控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。 软起动器主要由双CPU的主控板、电机主控制回路及供电变压器构成，具有控制功能、电机保护功能以及显示、参数设置、报警等功能。第88页/共110页 3.软起动器与传统起动方式的比较 表2-3给出了软起动器与传统起动器的比较，从起动电流的波形可以看出软起动器启动时无冲击电流，而传统的起动器在起动时有1-2次的冲击电流。而且从起始电压、电机转矩特性、能否频繁起动方面对比情况看，软起动器在起动时有传统起动器无法比拟的优越性

38、。 SJR2软起动器有完美的起动模式，收到外部起、停命令后，按照预先设定的起、停方式实现对电机的控制。第89页/共110页第90页/共110页 软起动器的控制功能 三相异步电动机在软起动过程中，软启动器是通过控制加在电动机上的电压来控制电动机的起动电流和起动转矩的，起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。一般软启动器可以通过设定不同的参数得到不同的起动特性，以满足不同负载特性的要求。控制模式有以下几种： 1.斜坡恒流升压起动方式图2-32 斜坡恒流升压起动方式第91页/共110页 1.斜坡恒流升压起动方式图2-32 斜坡恒流升压起动方式第92页/共110页 2.电压提升脉冲阶跃起动方式 在起动开始阶

39、段，晶闸管在极短时间内以较大电流导通，获得较大的起动转矩，经过一段时间后，再按原设定值线性上升，进入恒流起动状态。这种起动方式适用于重载并要需克服较大静摩擦的起动场合。 3.转矩控制及起动电流限制起动方式 转矩控制及起动电流限制起动方式一般可以设定起动初始力矩、起动阶段力矩限幅、力矩斜坡上升时间和起动电流限幅，引入了电流反馈，属于闭环控制方式，更加稳定。第93页/共110页图2-33 转矩控制及起动电流限制起动方式第94页/共110页 4.减速软停车控制方式 减速软停车控制方式是当电动机需要停车时，不是立即切断电动机的电源，而是通过调节软启动器的输出电压，使其逐渐降低而切断电源，这一过程时间较

40、长且一般大于自由停车时间，故称为软停车方式，用于高层建筑、楼宇的水泵系统等。 5.制动停车方式 当电动机需要快速停车时，软启动器具有能耗制动功能。能耗制动，当需要制动时软启动器改变晶闸管的触发方式，使交流转变为直流，然后在关闭主电路的电源后，立即将该直流电通入电动机定子绕组，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到最终制动的目的。第95页/共110页 软起动器的应用图2-34 异步电动机软起动电气原理图第96页/共110页图2-35 异步电动机软起动接线图第97页/共110页2.8 电气控制的保护环节 在电气控制系统中，为满足生产机械长期、正常、无故障地运行外, 还需要各种保护措施。保护环节是所有

41、生产机械电气控制系统不可缺少的组成部分,用来保护电动机、电网、电气控制设备以及人身安全等。 电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过载保护、欠电压保护、零电压保护、过电流保护及超速保护等。第98页/共110页 1. .短路保护 当电动机绕组、导线的绝缘损坏或者控制电器及线路发生故障时, 若不迅速切断电源, 会产生很大的短路电流,使电动机、电器、导线等电气设备损坏。因此在发生短路故障时,保护电器必须迅速将电源切断。 2.过载保护 当电动机起动操作频繁、缺相运行或长期超载运行时, 会使电动机的工作电流超过允许值,电动机绕组过热, 绝缘材料就要变脆,寿命降低,过载电流越大,达到允许温升的时间就越短

42、，严重时会使电动机损坏。常用的过载保护电器是热继电器(或断路器),当电动机过载电流较大时, 热继电器则经过较短的时间就会切断电源,使电动机停转,避免电动机在过载下运行。第99页/共110页 3.欠电压保护 欠压保护是指当电网电压下降到某一数值时, 电动机便在欠电压下运行,电动机转速下降,接触器电磁吸力将小于复位弹簧的反作用力,动铁心被释放,带动主触点、自锁触点同时断开,自动切断主电路和控制电路,电动机失电停止,避免了电动机欠压运行而损坏。 4.零电压保护 零电压保护是指电动机在正常运行中, 当电网因某种因突然停电时,能自动切断电动机电源。当电源电压恢复正常时, 则电动机不会自行起动，实现了零电

43、压保护。第100页/共110页 5.过电流保护 不正确的起动和过大的负载转矩常常引起电动机过电流。过电流保护主要用于直流电动机或绕线式异步电动机, 对三相笼型异步电动机采用短路保护, 过电流保护通常采用过电流继电器和接触器合动。 6.超速保护 当机械设备运行速度超过规定允许的速度时,将会造成设备损坏，甚至还会造成人身危险,所以要设置超速保护装置来控制电动机转速或及时切断电动机电源。第101页/共110页2.9 智能化低压电气应用及案例 智能低压交流接触器的控制 智能型电动机保护器 智能化低压配电系统 典型案列第102页/共110页 智能低压交流接触器的控制 交流接触器广泛用于电动机控制、电气传

44、动以及自动化控制领域中的电器设备。以往接触器动态控制的研究中，对于触头和铁心闭合状态的检测方法有多种，如通过检测触头或衔铁的速度、位移等方法，判断触头和铁心的闭合状态。现通过对线圈吸合过程旳电流进行检测，来实现交流接触器动态过程控制，从而改善动态过程特性，达到减少动态过程弹跳、节能的目的。如铁路电气的中低压接触器以及测试接触器触头弹跳的应用上，是由电源模块、驱动模块、控制回路模块、微控制器等组成。第103页/共110页 智能型电动机保护器 智能型电动机保护器是通过环形电流互感器、零序电流互感器，产生采样电流信号，通过滤波调制电路形成适于单片机模拟采样的电压信号，送单片机采样处理，由程序判断处理

45、，对运行状态进行记忆和分析，对显示器发出数据显示，运行状态提示，对输出继电器做出故障保护提示和动作，并通过提示和保护动作来控制电动机，达到检测和保护电动机并按设计者预定要求运转，具有更多的功能特点，是集保护、遥测、通讯、遥控与一体的电动机保护装置。原理框图如图2-36 所示。第104页/共110页图2-36智能型电动机保护器第105页/共110页 智能化低压配电系统 1、智能低压配电系统 智能低压配电柜，就是采用了智能型元器件的低压开关柜，其主要特点是在传统低压开关柜和元器件基础上充分应用了微电子技术、电力电子技术、计算机控制技术以及网络通讯等新技术，具有较高的性能和可靠性。若干个智能型低压开

46、关柜经数字通信与计算机系统网络连接，组成智能低压配电系统，具有遥测、遥控、遥信、遥调功能，可以实现变电所低压开关设备运行管理的自动化、智能化。第106页/共110页 2.现场总线技术 现场总线是应用在生产现场、在微处理器测控设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字式多点通信的底层网络。它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本的控制、计算、参数设置、报警、显示、监控及系统管理等综合自动化功能。 FCS既是一个开放式通信网络，又是一种全分布式控制系统。在FCS中，各种部件用通信网络连接起来，数据传输采用总线方式，系统信号的传输完全数字化。FCS的控制调节过程在现场部件，有效地提高了系统控制的实时性和可靠性，并避免了系统因主机故障而陷入瘫痪。第107页/共110页图2-36智能型电动机保护器第108页/共110页第2章 结束第109页/共110页感谢您的观看！第110页/共110页