电气控制系统的基本环节ppt精选PPT.ppt
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1、第1页,此课件共62页哦1.4.1.1 直接起动控制电路直接起动控制电路(1)开关直接起动开关直接起动 起动起动 电源接通电源接通QS置置“开开”电动机得电起动电动机得电起动停停止止 QS置置“关关”电电动动机机失失电自由停止电自由停止问问题题 无无过过载载保保护护;电电机机起起动动后后,突突然然停停电电,来来电电后会自然起动,可能会造成危险。后会自然起动,可能会造成危险。对小型台钻、冷却泵、砂轮机等,可用开关直接起动。对小型台钻、冷却泵、砂轮机等,可用开关直接起动。第2页,此课件共62页哦如如图图1-56所所示示。对对中中小小型型普普通通车车床床的的主主电电动动机机采采用接触器直接起动。用接
2、触器直接起动。(2)接触器直接起动)接触器直接起动起动起动:合:合QS按按SB2KM线圈得电线圈得电主触头主触头KM(3)闭合)闭合 电机起动电机起动 辅助常开触辅助常开触头头KM(6)闭合闭合自锁(保)自锁(保)第3页,此课件共62页哦SB2+KM通通常常称称KM为为自自锁锁触触头头。其其作作用用是是当当松松开开SB2后后 ,吸引线圈,吸引线圈KM通过其辅助常开触头可以继通过其辅助常开触头可以继FR过载保护。过载保护。续续保保持持通通电电,此此控控制制电电路路称为自(保)锁电路。称为自(保)锁电路。SB2+KM零零(欠欠)压保护。压保护。FU短路保护。短路保护。停止停止:按:按SB1KM 电
3、电机停机停第4页,此课件共62页哦(3)逻辑分析法逻辑分析法为为了了便便于于用用逻逻辑辑代代数数描描述述电电路路,对对电电器器元元件件状状态态的逻辑表示做如下规定:的逻辑表示做如下规定:用用KA、KM、SQ、SB分分别别表表示示继继电电器器、接接触触器器、行程开关行程开关 、按钮的常开、按钮的常开 (动合)触头;用(动合)触头;用 、表示其相应的常闭(动断)触头。表示其相应的常闭(动断)触头。电电路路中中开开关关元元件件的的受受激激状状态态(如如继继电电器器线线圈圈得得电电,行行程程开开关关受受压压)为为“1”状状态态;触触头头闭闭合合状状态态为为“1”状状态,断开状态为态,断开状态为“0”状
4、态。状态。例图例图1-56的控制电路,写出其逻辑表达式:的控制电路,写出其逻辑表达式:第5页,此课件共62页哦由由表表达达式式可可知知:只只有有在在FR、SB1都都闭闭合合(未未受受激激),并并且且SB2和和KM有有任任一一个个闭闭合合(动动作作)时时,KM 才得电。才得电。(4)多地点控制多地点控制在在较较大大的的设设备备上上,为为方方便便操操作作,常常要要求求能能在在设设备备的的多多个个地地点点进进行行控控制制。如如图图1-58所所示示为为三三地地点点控控制制。图图中中SB1为急停按钮,用于紧急情况下停车操作。为急停按钮,用于紧急情况下停车操作。第6页,此课件共62页哦1.4.1.2 降压
5、起动控制电路降压起动控制电路 降降压压起起动动,就就是是起起动动时时降降低低加加在在电电机机定定子子绕绕组组上上的的电电压压,来来限限制制起起动动电电流流,当当电电机机起起动动到到接接近近额额定定转转速速时时,再再将将电电压压恢恢复复到到额额定定值值。对对容容量量较较大大的的异异步步电电动动机机,一一般般都都采采用用降降压压起起动动方方式式。生生产产设设备备中中最最常常见见用用星星-三三角角形形降压起动和定子串电阻降压起动。降压起动和定子串电阻降压起动。第7页,此课件共62页哦(1)星)星-三角(三角(Y-)降压起动控制电路降压起动控制电路这这种种起起动动方方法法仅仅适适用用于于电电机机正正常
6、常运运行行时时绕绕组组为为形形联联接接的的异异步步电电动动机机,起起动动时时接接成成Y形形,起起动动完完毕毕时时再再自自动动换换接成接成形运行。形运行。KM1 KM3 Y起动起动 延时延时KM2运行运行第8页,此课件共62页哦(7)起动:起动:QS起动准备起动准备SB2KM1(10)KM1(3)KM3KTKM3(3)MY起动起动延时延时KM3(8)KT(9)KM2 M运行运行KM2(4)(9)KT(自锁)(自锁)(6)KM2、KM3两两个个常常闭闭触触头头分分别别串串入入对对方方线线圈圈电电路路中中,使使KM2、KM3线线圈圈不不能能同同时时得电得电互锁。互锁。第9页,此课件共62页哦星星-三
7、三角角降降压压起起动动的的优优点点在在于于星星形形起起动动电电流流是是原原来来三三角角形形接接法法的的1/3,电电路路简简单单,价价格格便便宜宜。缺缺点点是是起起动动转转矩矩也也相相应应下下降降为为原原来来三三角角形形接接法法的的1/3,转转矩矩特特性性差差,适适用用于于空空载载或或轻轻载载状态下起动。状态下起动。(2)定子串电阻降压起动控制定子串电阻降压起动控制 起起动动时时在在定定子子电电路路中中串串电电阻阻,使使绕绕组组电电压压降降低低,起起动动结结束束后后再再将将电电阻阻短短接接,电电动动机机在在额额定定电电压压下下正正常常运运行行。这这种种起起动动方方式式不不受受电电动动机机接接线线
8、形形式式的的限限制制,设设备备简简单单,因因而而在在中中小型生产机械中应用较广。小型生产机械中应用较广。第10页,此课件共62页哦SB2KM1KM1(3)KTM串串R起动起动延时延时KT(6)KM2 M全压运行全压运行KM2(3)(6)图图1-60(a)起动过程起动过程电电机机在在正正常常运运行行期期间间,KM1、KT一一直直处处于于有有电电状状态态,这这是是不不必必要要的的,可可改改为为图图1-60(b)形式。形式。第11页,此课件共62页哦上上述述降降压压起起动动控控制制电电路路,都都采采用用了了时时间间继继电电器器延延时时动动作作到到全全压压运运行行的的自自动动切切换换,这这种种控控制制
9、方方式式称称为为“按按时时间原则间原则”的自动控制的自动控制。(3)软起动器)软起动器(Softstarter)传传统统的的降降压压起起动动控控制制方方式式,都都存存在在切切换换瞬瞬间间会会出出现现很很高高的的电电流流尖尖峰峰,产产生生破破坏坏性性的的动动态态转转矩矩,引引起起的的机机械械振振动动对对电电动动机机转转子子、轴轴连连接接器器、中中间间齿齿轮轮以以及及负负载载都都是是非非常常有有害害的的;起起动动设设备备体体积积庞庞大大,成成本本高高,而而且且还还存存在在与与负负载载匹匹配配的的电电动动机机转转矩矩很很难难控控制制等等缺缺点点。因因此此出出现现了了软起动控制器。软起动控制器。第12
10、页,此课件共62页哦 图图1-61所所示示为为软软起起动动器器(Softstarter)原原理理框框图图。软软起起动动设设备备的的功功率率部部分分由由3对对正正反反并并联联的的晶晶闸闸管管组组成成,它它由由控控制制电电路路调调节节加加到到晶晶闸闸管管上上的的触触发发脉脉冲冲的的导导通通角角,来来控控制制加加到到电电动动机机上上的的电电压压,使使加加到到电电动动机机上上的的电电压压按按某某一一规律慢慢达到规律慢慢达到全电压。通过适当地设置控制全电压。通过适当地设置控制参数,可以使电动机的转矩和参数,可以使电动机的转矩和电流与负载要求得到较好的匹电流与负载要求得到较好的匹配。软起动器还有软制动、节
11、配。软起动器还有软制动、节电和各种保护功能。电和各种保护功能。第13页,此课件共62页哦使使用用软软起起动动器器可可解解决决水水泵泵电电机机起起动动与与停停止止时时管管道道内内的的水水压压波波动动问问题题,其其起起动动电电流流可可降降至至约约(3.54)IN,可可解解决决起起动动时时风风机机传传动动皮皮带带打打滑滑及及轴轴承承应应力力过过大大的的问问题题;可可减减少少压压缩缩机机、离离心心机机、搅搅动动机机等等设设备备在在起起动动时时对对齿齿轮轮箱箱及及传传动动皮皮带带的的应应力力,可可解解决决输输送送带带起起动动或或停停止止过过程程中中由由于于颠颠簸簸而而造造成成的的产产品品倒倒跌跌及及损损
12、坏坏的的问问题题,可可减减少少起起动动时时皮皮带带打滑引起的皮带磨损及对齿轮箱的应力。打滑引起的皮带磨损及对齿轮箱的应力。国国产产的的软软起起动动器器有有JRl系系列列交交流流电电动动机机软软起起动动控控制制器器,QWJ2系系列列节节电电型型无无触触头头起起动动器器等等。国国外外生生产产的的有有ABB公公司司的的PS系列软起动器等。系列软起动器等。第14页,此课件共62页哦软软起起动动器器起起动动时时电电压压沿沿斜斜坡坡上上升升,升升至至全全压压的的时时间间可可设设定定在在0.560s。软软起起动动器器亦亦有有软软停停止止功功能能,其其可可调调节节的的斜斜坡坡时时间间在在0.5240s。不不同
13、同起起动动方方法法下下的的起起动动转转矩矩和和起起动动的的电电机机电压分别如图电压分别如图1-62,1-63所示。所示。第15页,此课件共62页哦用一接触器与软起用一接触器与软起动器并联,其目的动器并联,其目的是出于安全考虑。是出于安全考虑。正正常常工工作作时时按按下下起起动动按按钮钮,继继电电器器KA7接接通通,软起动器工作。软起动器工作。在在软软起起动动器器出出现现故故障障时时,继继电电器器K11,接接通通,驱驱动动接接触触器器KM2接接通通,短短接接软软起起动动器器,将将电电路路切切换换过过来来,以以保保证证系系统统的的不中断工作。不中断工作。第16页,此课件共62页哦1.4.2 异步电
14、动机正反转控制电路异步电动机正反转控制电路 生生产产机机械械工工作作部部件件常常需需要要作作两两个个相相反反方方向向的的运运动动,大大都都靠靠电电动动机机正正反反转转来来实实现现。实实现现电电动动机机正正反反转转的的原原理理很很简简单单,只只要要将将电电动动机机的的三三相相电电源源中中的的任任意意两两相相对对调调(改改变变相相序序)就就可使电动机反向运转。可使电动机反向运转。图图1-65为为正正反反转转按按钮钮控控制制的的典典型型电路。电路。在在主主电电路路中中,KM1、KM2触触头头接接法法不不同同,可可改改变变电电源源的相序。的相序。1.4.2.1 电动机正反转的按钮控制电动机正反转的按钮
15、控制第17页,此课件共62页哦图(图(a)的工作原理的工作原理SB2KM1KM1(3)M正转正转(7)与与KM2互锁互锁反转反转:先停后起:先停后起KM1 SB3 KM2(4)切断正转电路切断正转电路KM2M反转反转 (8)第18页,此课件共62页哦 在在生生产产实实践践中中,为为了了减减少少辅辅助助工工时时,要要求求直直接接实实现现正正反反转转控控制制。可可采采用用(b)图图形形式式,用用复复合合按按钮钮代代替替单单触触头按钮,并将复合按钮的常闭触头分别串接对方接触器控制头按钮,并将复合按钮的常闭触头分别串接对方接触器控制电路中(互锁)。即电路中(互锁)。即不使用停止按钮过渡不使用停止按钮过
16、渡而直接控制正反转。而直接控制正反转。但仅用于小容量电机,但仅用于小容量电机,且拖动的机械装置转且拖动的机械装置转动惯量又较小的场合。动惯量又较小的场合。第19页,此课件共62页哦1.4.2.2 电动机正反转行程控制电动机正反转行程控制在在生生产产实实践践中中,有有些些生生产产机机械械的的工工作作台台需需要要自自动动往往返返运运动动,它它是是利利用用行行程程开开关关实实现现电电动动机机自自动动正正反反转转的的,通通常常叫叫做做“行行程程控制控制”原则。原则。图图1-66为为行行程程开开关关控控制制的的正正反反转转电电路路。它它与与按按钮钮控控制制正正反反转转电电路路相相似似。只只是是增增加加了
17、了行行程程开开关关的的复复合合触触头头SQl、SQ2。这这种种电电路路适适用用于于铣铣床床、龙龙门门刨刨床床、组合机床工作台的正反行程控制。组合机床工作台的正反行程控制。在在控控制制电电路路中中,行行程程开开关关SQ3、SQ4用用作作极极限限位位置置保保护护;以以防防止止SQl、SQ2可可能能失失效效而而引引起的事故。起的事故。第20页,此课件共62页哦 1.4.3 异步电动机制动控制电路异步电动机制动控制电路 异异步步电电动动机机从从切切除除电电源源到到停停转转要要有有一一个个过过程程,需需要要一一段段时时间间。许许多多生生产产机机械械要要求求停停车车时时精精确确定定位位或或尽尽可可能能减减
18、少少辅辅助助时时间间,必须采取制动措施。必须采取制动措施。制制动动停停车车的的方方式式有有机机械械制制动动和和电电气气制制动动两两大大类类,机机械械制制动是采用机械施闸来实现制动;动是采用机械施闸来实现制动;电电气气制制动动是是使使电电动动机机产产生生一一个个与与转转子子原原来来转转动动方方向向相相反反的的力力矩矩来来实实现现制制动动,常常用用的的电电气气制制动动方方式式有有能能耗耗制制动动和和反反接接制动。制动。第21页,此课件共62页哦1.4.3.1 能耗制动控制电路能耗制动控制电路能能耗耗制制动动是是指指在在异异步步电电动动机机刚刚切切除除三三相相电电源源之之后后,在在定子绕组中接入直流
19、电源。定子绕组中接入直流电源。由由于于转转子子切切割割固固定定磁磁场场产产生生制制动动力力矩矩,使使电电机机的的动动能能转转变变为为电电能能并并消消耗耗在在转转子子的的制制动动上上,故故称称能能耗耗制制动动。当当转转于于转转速速为零时,切除直流电源。为零时,切除直流电源。图图1-67(a)、(b)分分别别是是用用复复合合按按钮钮手手动动控控制制和和用用时时间继电器自动控制的能耗制动电路。间继电器自动控制的能耗制动电路。第22页,此课件共62页哦图(图(b)制动过程:工作时制动过程:工作时KM1,KM2,KT。SB1KM1KM1(3)KM2KTKM2(4)切断交流电源切断交流电源延时延时KM2(
20、8)KM2(4)(9)接通直流电源接通直流电源 切断直流电源切断直流电源能能耗耗制制动动比比较较缓缓和和、平平稳稳、准准确确、功功耗耗小小,适适用用于于要要求求制制动动平平稳稳和和起起制制动动频频繁繁的的场场合合,但但需整流设备。需整流设备。第23页,此课件共62页哦1.4.3.2 反接制动控制电路反接制动控制电路工作时工作时KM1,KR,KM2。KR与与电电机机转转子子同同轴轴连连接接,当当转转速速达达到到120r/min以以上上时时,其其常常开开触触头头闭闭合合,当当制制动动到到电电动动机机转转速速小小于于100r/min时时,触触头头断断开开,恢复原位。恢复原位。SB1KM1KM1(3)
21、KM2KM2(4)KRKM2(4)(9)M反接制动反接制动 n0 切断正转电源切断正转电源第24页,此课件共62页哦反反接接制制动动时时,转转子子与与旋旋转转磁磁场场的的相相对对转转速速接接近近转转子子转转速速的的两两倍倍,因因此此,制制动动力力大大,对对设设备备冲冲击击大大,若若速速度度继继电电器器动动作作不不可可靠靠时时,可可能能引引起起的的反反向向再再起起动动,因因此此,反反接接制制动动方方法法主主要要用用于于不不频频繁繁起起动动、制制动动并并对对停停车车位位置置无无准准确确要要求求而而且且传传动动机机构构能能承承受受较较大大冲冲击击的的设设备备中中,如如铣铣床床、镗镗床床、中中型型车车
22、床床等等机机床床。为为减减小小制制动动电电流流,在在电电动动机机主主电电路路中中串串接接限限流流电电阻阻R,可防止制动时电动机绕组过热。可防止制动时电动机绕组过热。反反接接制制动动过过程程的的结结束束由由电电动动机机转转速速来来控控制制,这这种种由由速速度度达达到到一一定定值值而而发发出出转转换换信信号号的的控控制制方方式式称称为为“按按速速度原则度原则”的自动控制。的自动控制。第25页,此课件共62页哦1.4.4 双速异步电动机的高低速控制双速异步电动机的高低速控制 多多速速电电动动机机在在机机床床中中如如车车床床、铣铣床床、镗镗床床等等都都有有较较多多应应用用。常常用用来来改改善善机机床床
23、的的调调速速性性能能和和简简化化机机械械变变速速装装置置。根根据据电动机转速公式电动机转速公式(1-8)式中,式中,s为转差率;为转差率;f为电源频率;为电源频率;p为定子磁极对数。为定子磁极对数。双双速速电电机机是是最最简简单单的的多多速速电电机机,常常见见的的接接线线方方式式有有/YY和和Y/YY两种。两种。第26页,此课件共62页哦1.4.4.1 YY接法接法1,2,3接接电电源源,4,5,6端端子子悬悬空空时时,每每相相绕绕组组由由两两个个线线圈圈串串联联组组成成,电电机机呈呈4极极(p2)旋旋转转磁磁场场,同步转速为同步转速为1500 r/min。YY 4,5,6接接电电源源,1,2
24、,3短短接接时时,每每相相绕绕组组有有两两个个线线圈圈并并联联组组成成,产产生生2极极(p1)旋旋转转磁磁场场,同同步步转转速速为为3000rmin。第27页,此课件共62页哦由由上上可可知知,若若将将定定子子绕绕组组接接成成形形得得到到低低速速,接接成成YY形形者者得得到到高高速速。两两种种接接法法的的功功率率近近似似相相等等,属属恒恒功功率率调调速速适适合合一一般般的的金金属属切削机床。切削机床。1.4.4.2 YYY接法接法 YYY接接法法如如图图1-69(b)所所示示,属属恒恒转转矩矩调调速速,它适用于起重机、电梯、皮带运输机等。它适用于起重机、电梯、皮带运输机等。第28页,此课件共6
25、2页哦图图1-70(c)是是实实现现低低、高高速速自自动动转转换换的的控控制制电电路路。在在图图中中,当当SA开开关关打打到到高高速速时时,时时间间继继电电器器KT得得电电,其其瞬瞬时时动动作作触触头头闭闭合合,先先接接通通低低速速电电路路,使使电电动动机机低低速速起起动动,KT延延时时时时间间到到后后,其其两两个个延延时时触触头头分分别别断断开开低低速速电电路路和和接接通通高高速电路,使电动机转换到高速运行。速电路,使电动机转换到高速运行。图图1-70(a)是是用用按按钮钮变变换换的的高高、低低速速电电路路图图。KM1得得电电,电电机机绕绕组组接接成成,低低速速运运转转;KM2、KM3得得电
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