工厂电气控制初步ppt-第1章工厂电气控制初步6291.pptx

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1、第1章 工厂电气控制初步第1章工厂电气控制初步1.1工厂常用电器1.2基本控制电路1.3控制系统实例第1章 工厂电气控制初步本章主要内容：l 核 心 是 掌 握 继 电 器、接 触 器、按 钮 开 关 等 常规 控 制 电 器 的 动 作 执 行 特 点，由 此 对 一 般 继电接触控制电路进行熟练分析和设计。l工厂常用电器l基本控制电路l控制系统实例返回本章首页第1章 工厂电气控制初步1.1工厂常用电器1.1.1工厂电器基本知识1.1.2工厂常用电器1.1.3电气图形返回本章首页第1章 工厂电气控制初步1.1.1工厂电器基本知识1.分类（1）按适用的电压范围分类分为低压电器和高压电器。（2）

2、低压电器按所控制的对象分类根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。（3）按所起作用分类依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。（4）按动作性质分类依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。第1章 工厂电气控制初步2.结构及工作原理下 面 分 别 以 控 制 按 钮 和 接 触 器 为 例 介 绍 手 动 电 器和自动电器的结构和工作原理。（1）按钮按 钮 是 手 动 控 制 电 器 的 一 种，用 来 发 出 信 号 和 接通 或 断 开 控 制 电 路。图1.1是 按 钮 的 结 构 示 意 图 和图 文 符 号，图（a）中1、2是 动 断（常 闭）触 点，3，4是

3、动 合（常 开）触 点，5是 复 位 弹 簧，6是 按钮帽。图（b）为图文符号。第1章 工厂电气控制初步（a）结构示意（b）图文符号图1.1按钮第1章 工厂电气控制初步（2）接触器l结构及工作原理接 触 器 是 利 用 电 磁 吸 力 的 原 理 工 作 的，主 要 由 电 磁 机 构和 触 头 系 统 组 成。电 磁 机 构 通 常 包 括 吸 引 线 圈、铁 心 和衔 铁 三 部 分。图1.2为 接 触 器 的 结 构 示 意 图 与 图 文 符 号，（a）图 中，1、2，3、4是 静 触 点，5、6是 动 触 点，7、8是 吸 引 线 圈，9、10分 别 是 动、静 铁 心，11 是 弹

4、 簧。（b）图 中，1、2之 间 是 常 闭 触 点，3、4之 间 是 常 开 触 点，7、8之间是线圈。第1章 工厂电气控制初步（a）结构示意（b）图文符号图1.2接触器第1章 工厂电气控制初步电磁铁特点根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。短路环的示意图如图1.3所示，其中1为短路环，2为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时

5、刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。第1章 工厂电气控制初步图1.3短路环第1章 工厂电气控制初步灭弧常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。对 于 电 弧 较 弱 的 接 触 器，只 采 用 灭 弧 罩 即 可。电 弧 较 强的 接 触 器，常 采 用 灭 弧 栅 熄 弧。图1.4是 灭 弧 栅 的 机 构 图。图 中1是 灭 弧 室，2和5分 别 为 动、静 触 点，3 为 金 属 栅 片，4为 电 弧。灭 弧 栅 是 数 片 钢 片 制 成 的 栅 状 装 置，当 触 点 断开 发 生 电 弧 时，电 弧 进 入 栅 片 内，被 分 割 为 数 段，迅 速熄灭。第1章 工厂电气控制

6、初步图1.4灭弧栅返回本节第1章 工厂电气控制初步1.1.2工厂常用电器1.手动控制电器2.任 何 设 备 都 需 要 操 纵 者 给 予 一 定 的 指 令，才 能 完 成 规 定的 控 制。手 动 控 制 电 器 是 自 动 控 制 设 备 中 不 可 缺 少 的 器件，常用的有刀开关、按钮、转换开关、行程开关等。3.图1.5 是LW6 型 万 能 转 换 开 关 的 图 形 符 号 和 触 点 合 断 表。图 形 符 号 中 有6 个 回 路，3个 挡 位 连 线 下 有 黑 点“”的，表 示 这 条 电 路 是 接 通 的。在 触 点 合 断 表 中 用“”表 示被 接 通 的 电 路

7、，空 格 表 示 转 换 开 关 在 该 位 置 时 此 路 是 断开的。第1章 工厂电气控制初步图1.5万能转换开关触点号 1 2 3 4 5 6 第1章 工厂电气控制初步2.自动控制电器（1）接触器（2）中间继电器（3）时间继电器（4）热继电器（5）速度继电器第1章 工厂电气控制初步图1.6为 空 气 阻 尼 式 通 电 延 时 型 时 间 继 电 器 的 结 构示 意 图 和 图 文 符 号。它 是 利 用 空 气 阻 尼 的 原 理 来获 得 延 时 的。主 要 由 电 磁 系 统、气 室 及 触 点 系 统组成。工作原理：在图1.6（a）中当线圈11 通电时，电磁力克服弹簧14的反作

8、用拉力而迅速将衔铁向上吸合，衔铁13带动杠杆15立即使1、2常闭触点分断，3、4常开触点闭合。第1章 工厂电气控制初步（a）结构示意（b）图文符号图1.6空气阻尼通电延时型时间继电器第1章 工厂电气控制初步热 继 电 器 的 测 量 元 件 通 常 采 用 双 金 属 片，由 两 种 具 有 不同 线 膨 胀 系 数 的 金 属 碾 压 而 成。主 动 层 采 用 膨 胀 系 数 较高 的 铁 镍 铬 合 金，被 动 层 采 用 膨 胀 系 数 很 小 的 铁 镍 合 金。当 双 金 属 片 受 热 后 将 向 被 动 层 方 向 弯 曲，当 弯 曲 到 一 定程 度 时，通 过 动 作 机

9、构 使 触 点 动 作。如 图1.7所 示，（a）图 是 热 继 电 器 的 结 构 中 感 受 部 分 的 示 意 图，（b）图 为 图文符号。在图1-7（a）中发热元件2通电发热后，主双金属片1受热向左弯曲，推动导板3向左推动执行机构发生一定的运动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。第1章 工厂电气控制初步（a）感受部分结构示意（b）图文符号图1.7热继电器第1章 工厂电气控制初步速 度 继 电 器 用 来 感 受 转 速。它 的 感 受 部 分 主 要 包 括 转 子和 定 子 两 大 部 分，执 行 机 构 是 触

10、 头 系 统。当 被 控 电 机 转动 时，带 动 继 电 器 转 子 以 同 样 速 度 旋 转 而 产 生 电 磁 转 矩，使 定 子 克 服 外 界 反 作 用 力 转 动 一 定 角 度，转 速 越 高 角 度越 大。当 转 速 高 于 设 定 值 时，速 度 继 电 器 的 触 点 发 生 动作，当 速 度 小 于 这 一 设 定 值 时，触 点 又 复 原。速 度 继 电器 常 用 于 电 机 的 降 压 起 动 和 反 接 制 动，其 图 文 符 号 如 图1.8所示。图1.8速度继电器图文符号第1章 工厂电气控制初步3.保护电器保护电器包括热继电器、熔断器、电磁脱扣器等。热 继

11、 电 器 是 利 用 电 流 的 热 效 应 来 切 断 电 路 的 保 护电 器，它 在 控 制 电 路 中，用 作 电 动 机 的 过 载 保 护，既 能 保 证 电 动 机 不 超 过 容 许 的 过 载，有 可 以 最 大限 度 地 保 证 电 动 机 的 过 载 能 力。当 然，首 先 要 保证电动机的正常起动。返回本节第1章 工厂电气控制初步1.1.3电气图形1.文字符号2.2.端子标记3.3.电气图形第1章 工厂电气控制初步1.文字符号表1.1字母符号含义第1章 工厂电气控制初步2.端子标记电 气 图 中 各 电 器 的 接 线 端 子 用 规 定 的 字 母 数 字 符号 标

12、记。按 国 家 标 准GB402683 电 器 接 线 端子 的 识 别 和 用 字 母 数 字 符 号 标 志 接 线 端 子 的 通 则规定：三相交流电源的引入线用L1、L2、L3、N、PE标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用L+、L与M 标记。三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记。第1章 工厂电气控制初步3.电气图形常 用 的 电 气 图 有 系 统 图、框 图、电 路 图、位 置 图和接线图等。通 常，系 统 图 用 于 描 述 系 统 或 成 套 装 置，如 图1.9所 示。框 图 用 于 描 述 分 系 统 或 设 备。国 家 标 准GB6988.386 电 气 制 图

13、 系 统 图 和 框 图 中，具 体 规 定 了 绘 制 系 统 图 和 框 图 的 方 法，并 阐 述 了它的用途。第1章 工厂电气控制初步图1.9系统图第1章 工厂电气控制初步位 置 图 用 来 表 示 成 套 装置、设 备 中 各 个 项 目 位置 的 一 种 图。例 如，图1.10为 某 工 厂 电 器 位 置图，图 中 详 细 地 绘 制 出了 电 气 设 备 中 每 个 电 器元 件 的 相 对 位 置，图 中各 电 器 元 件 的 文 字 代 号必 须 与 相 关 电 路 图 中 电器元件的代号相同。图1.10位置图第1章 工厂电气控制初步接 线 图 是 电 气 装 备 进 行

14、施 工 配 线、敷 线 和 校 线 工作 时 所 应 依 据 的 图 样 之 一。它 必 须 符 合 电 器 装 备的 电 路 图 的 要 求，并 清 晰 地 表 示 出 各 个 电 器 元 件和 装 备 的 相 对 安 装 与 敷 设 位 置，以 及 它 们 之 间 的电 连 接 关 系。它 是 检 修 和 查 找 故 障 时 所 需 的 技 术文 件，如 图1.11 所 示。在 国 家 标 准GB6988.586 电 气 制 图 接 线 图 和 接 线 表 中 详 细 规 定 了编制接线图的规则。第1章 工厂电气控制初步图1.11 接线图返回本节第1章 工厂电气控制初步1.2基本控制电路1

15、.2.1直接起动控制电路1.2.2降压起动1.2.3数学辅助分析法1.2.4电机的制动1.2.5电机的调速1.2.6顺序控制返回本章首页第1章 工厂电气控制初步1.2.1直接起动控制电路1.单向旋转2.2.可逆转动3.3.点动控制4.4.自动往返运动第1章 工厂电气控制初步1.单向旋转三 相 笼 型 电 动 机 单 向 旋 转可 用 开 关 或 接 触 器 控 制，图1.12为接触器控制电路。接 触 器 控 制 电 路 图 中，Q为 开 关，FU1、FU2 为 主电 路 与 控 制 电 路 的 熔 断 器，KM 为 接 触 器，KR为 热 继电 器，SB1、SB2 分 别 为起 动 按 钮 与

16、 停 止 按 钮，M为笼型感应电动机。图1.12单向旋转第1章 工厂电气控制初步其中的保护环节为：1）短路保护。2）过载保护。3）欠压保护。第1章 工厂电气控制初步2.可逆转动在 实 际 生 产 中 常 需 要 运 动 部 件 实 现 正 反 两 个 方 向 的 运 动，这 就 要 求拖 动 电 动 机 能 做 正 反 两 方 向 的 运 转。从 电 机 原 理 可 知，改 变 电 动 机三 相 电 源 相 序 即 可 改 变 电 动 机 旋 转 方 向。电 动 机 的 常 用 可 逆 旋 转 控制电路如图1.13所示。图1.13可逆旋转第1章 工厂电气控制初步3.点动控制生产过程中，不仅要求

17、生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。图1.14为电动机点动控制电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。SB3 为连续运转的停止按钮，SB1 为连续运转起动按钮，SB2 为点动起动按钮。第1章 工厂电气控制初步图1.14点动控制电路第1章 工厂电气控制初步4.自动往返运动在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。图1.15为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2 分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2 为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4 分别为正向、反向极限

18、保护用限位开关。返回本节第1章 工厂电气控制初步图1.15往返运行第1章 工厂电气控制初步1.2.2降压起动1.自耦变压器起动法图1.16是采用自动控制自耦变压器降压起动的控制电路。是由交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮和自耦变压器等元件组成。图中KM1 为正常运转接触器，KM2 为降压起动接触器，KA为起动中间继电器，KT 为降压起动时间继电器。第1章 工厂电气控制初步图1.16自耦变压器降压起动第1章 工厂电气控制初步2.Y-D 起动法凡 是 正 常 运 行 时 三 相 定 子 绕 组 接 成 三 角 形 运 转 的 三 相 笼型 感 应 电 动 机，都 可 采 用Y-D 降 压 起

19、动。起 动 时，定 子 绕组 先 接 成Y 联 结，接 入 三 相 交 流 电 源，起 动 电 流 下 降 到 全压 起 动 时 的1/3，对 于Y 系 列 电 动 机 直 接 起 动 时 起 动 电 流为 额 定 电 流IN的5.57倍。当 转 速 接 近 额 定 转 速 时，将 电动 机 定 子 绕 组 改 成D 联 结，电 动 机 进 入 正 常 运 行。这 种 方法 简 便、经 济，可 用 在 操 作 较 频 繁 的 场 合，但 其 起 动 转矩 只 有 全 压 起 动 时 的1/3，Y 系 列 电 动 机 起 动 转 矩 为 额 定转 矩 的1.42.2倍。图1.17为 用 于13k

20、W 以 上 电 动 机 的 起 动电路，由三个接触器和一个时间继电器构成。第1章 工厂电气控制初步图1.17Y-D 起动返回本节第1章 工厂电气控制初步1.2.3数学辅助分析法1.用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算2.逻辑函数与继电接触控制线路图第1章 工厂电气控制初步1.用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算（1）“与”运算（逻辑乘）逻辑代数中运算符号“”或“”读作“与”。“与”运算的真值表如表1.2所示。表1.2 与运算第1章 工厂电气控制初步实 现 逻 辑 乘 的 器 件 叫 做“与”门，它 的 逻 辑 符 号如 图1.18（a）所 示，图1.18（b）显 示 出 了 继 电控

21、制 线 路 中“与”运 算 的 实 例，它 表 示 触 点 的 串联。若 规 定 触 点 接 通 为“1”，断 开 为“0”，线圈 通 电 为“1”，断 电 为“0”，则 可 以 写 出KMKA1KA2，只 有 触 点KA1、KA2均 接 通，接触器线圈KM 能通电。第1章 工厂电气控制初步（a）逻辑符号（b）控制线路实例图1.18逻辑“与”第1章 工厂电气控制初步（2）“或”运算（逻辑加）逻辑代数中运算符号“+”读作“或”。“或”运算的真值表如表1.3所示。表1.3 或运算第1章 工厂电气控制初步实 现 逻 辑 乘 的 器 件 叫 做“或”门，它 的 逻 辑 符 号 如 图1.19（a）所

22、示，图1.19（b）显 示 出 了 继 电 控 制 线 路 中“或”运 算 的 实 例，它 表 示 触点 的 并 联，可 写 成KM KA1KA2，当 触 点KA1或KA2接 通，或 者KA1和KA2多接通时，接触器线圈都可通电。图1.19逻辑“或”（a）逻辑符号（b）控制线路实例第1章 工厂电气控制初步（3）“非”运算（逻辑非）逻 辑 代 数 中“非”运 算 的 符 号 用 变 量 上 面 的 短 横 线 表 示，读 作“非”。“非”运 算 的 真 值 表 如 表1.4所 示。它 表 示了 事 物 相 互 矛 盾 的 两 个 对 立 面 之 间 的 关 系。这 种 规 律 的因果规律称为“非

23、”逻辑关系。表1.4 非运算第1章 工厂电气控制初步实 现 逻 辑“非”的 器 件 叫 做“非”门，它 的 逻 辑符 号 如 图1.20（a）所 示，图1.20（b）示 出 了 继 电控 制 线 路 中“非”运 算 的 实 例，通 常 称KA为 原 变量，为 反 变 量，它 们 是 一 个 变 量 的 两 种 形 式，如同 一 个 继 电 器 的 一 对 常 开、常 闭 触 点，在 向 各 自相 补 的 状 态 切 换 时 同 步 动 作。图（b）中，触 点KA的 取 值 与 线 圈KM 的 取 值 相 同，而KM1 与 继 电器 的 常 闭 触 点 的 取 值 相 同，所 以，故 实 现 了

24、 非 运算。第1章 工厂电气控制初步（a）逻辑符号（b）控制线路实例图1.20逻辑“非”第1章 工厂电气控制初步2.逻辑函数与继电接触控制线路图（1）逻辑函数（2）逻辑图和继电接触控制线路图 由继电接触控制线路图写出逻辑函数 由逻辑函数画出继电接触控制线路第1章 工厂电气控制初步图1.21（a）为 一 个 最 简 单 的 起-保-停 线 路，接 触 器 线 圈是 串 接 在 由 触 点 构 成 的 网 络 上，然 后 与 电 源 相 接，是 一个串联电路。它的逻辑函数是：图1.21（b）为图（a）的反演电路，实现的逻辑功能完全相同，接触器线圈与触点网络并联，所以图（b）是并联电路。图中所接的电

25、阻R 是限流电阻，防止电源短路。原理是通过开关网络使线圈的两端短接（线圈不通电）或不予短接（线圈通电），来控制线圈。所以串联电路是直接控制原理，并联电路是旁路控制原理。第1章 工厂电气控制初步图1.21串联和并联继电接触控制线路返回本节（a）（b）第1章 工厂电气控制初步1.2.4电机的制动图1.22为电动机单向旋转电机反接制动控制电路。当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否则电动机将反向起动。为此采用速度继电器来检测电动机的转速变化，并将速度继电器调整在n130r/min 时触点动作，而当n100r/min 时，触点复原。图1.22中，KM1 为反接制动接触器，KM2 为电动机单向旋转接

26、触器，KV为速度继电器，R 为反接制动电阻。第1章 工厂电气控制初步图1.22反接制动返回本节第1章 工厂电气控制初步1.2.5电机的调速图1.23是D-YY 反转向方案变极调速电动机接线方法及控制电路。它是通过改变定子绕组的半相绕组电流方向来实现变极的。将三相绕组的首尾端依次相接，构成一个封闭三角形，从首端引出线接电源，中间抽头悬空着，构成D 联结。若将三个首尾端相接构成一个中性点N，而将各绕组中间抽头接电源，构成YY 联结。使每相的两个半相绕组并联，从而使其中一个半相绕组电流方向反了，于是电动机极对数减小一半，即pD=2pYY。第1章 工厂电气控制初步图1.23电机变极调速(a)返回本节（

27、a）电机接线方法第1章 工厂电气控制初步（b）控制电路图1.23电机变极调速(b)第1章 工厂电气控制初步1.2.6顺序控制顺 序 控 制 是 指 以 预 先 规 定 好 的 时 间 或 条 件 为 依 据，按 预 先 规 定 好 的 动 作 次 序，对 控 制 过 程 各 阶 段 顺序 地 进 行 自 动 控 制。图1.24是 顺 序 控 制 原 理 图，其 中G1 G4 分 别 表 示 第 一 至 第 四 程 序 的 执 行 电路，可 根 据 每 一 程 序 的 具 体 要 求 设 计，K1 K4分 别 表 示G1 G4 程 序 执 行 完 成 时 发 出 的 控 制 信号，SB5、SB6

28、 分别为起动和停止按钮。第1章 工厂电气控制初步图1.24顺序控制原理图返回本节第1章 工厂电气控制初步1.3控制系统实例1.3.1主轴和进给电动机的控制1.3.2快速移动1.3.3工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁返回本章首页第1章 工厂电气控制初步下面以镗床为例，分析其控制线路的应用和控制系统的组成。图1.25为镗床电气控制原理图。图1.25T68 镗床控制原理图第1章 工厂电气控制初步1.3.1主轴和进给电动机的控制1.M1 电动机的正反转控制2.高速与低速的转换3.3M1 电动机的停车制动4.4点动控制5.5主轴及进给变速控制6.（1）停车变速7.（2）运行中变速返回本节第1章 工厂电气

29、控制初步1.3.2快速移动主 轴、工 作 台 和 主 轴 箱 的 快 速 移 动，由 快 速 手 柄并 联 动 行 程 开 关SQ9、SQ10，控 制 接 触 器KM6、KM7，从 而 控 制M2 快 速 移 动 电 动 机 来 实 现 的。快 速 手 柄 扳 到 中 间 位 置，SQ9、SQ10 不 被 压 下，M2 电 动 机 停 止 转 动；扳 到 正 向 位 置，SQ10 接 通，SQ9 断 开，KM6 通 电，M2 电 动 机 正 转；扳 到 反向 位 置，SQ9 接 通，SQ10 断 开，KM7 通 电，M2电动机反转。返回本节第1章 工厂电气控制初步1.3.3工作台或主轴箱与主轴

30、机动进给联锁为 防 止 主 轴 箱 或 工 作 台 机 动 进 给 时 出 现 将 花 盘 刀 架 或 主轴 扳 到 机 动 进 给 的 误 操 作，一 般 都 安 装 一 个 行 程 开 关SQ5以 便 与 主 轴 箱 和 工 作 台 操 纵 手 柄 有 机 械 联 动，另 外 在 主轴 箱 上 再 设 置 一 个 行 程 开 关SQ6 以 便 与 主 轴 进 给 手 柄 和 花盘 刀 架 进 给 手 柄 有 机 械 联 动。如 果 主 轴 箱 或 工 作 台 的 操纵 手 柄 在 机 动 进 给 时，SQ5 断 开，此 时 若 将 花 盘 刀 架 或 主轴 进 给 手 柄 也 扳 到 机 动 进 给 位 置，SQ6 也 断 开，这 样 切 断了 控 制 电 路 的 来 源，所 以M1 电 动 机 停 转，同 时，M2 电 动机也无法开动，从而起到联锁保护的作用。返回本节第1章 工厂电气控制初步THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，谢谢您的光临！返回本章首页 结 束放映第1章 工厂电气控制初步演讲完毕，谢谢观看！