第1章工厂电气控制初步优秀课件.ppt

《第1章工厂电气控制初步优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章工厂电气控制初步优秀课件.ppt（62页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第1章工厂电气控制初步第1 页，本讲稿共62 页本章主要内容：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2 页，本讲稿共62 页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3 页，本讲稿共62 页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）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。

2、（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4 页，本讲稿共62 页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 动 合（常 开）触 点，5是 复 位 弹 簧，6是 按钮帽。图（b）为图

3、文符号。第5 页，本讲稿共62 页（a）结构示意（b）图文符号图1.1 按钮第6 页，本讲稿共62 页（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 簧。（b）图 中，1、2之 间 是 常 闭 触点，3、4之间是常

4、开触点，7、8之间是线圈。第7 页，本讲稿共62 页（a）结构示意（b）图文符号图1.2 接触器第8 页，本讲稿共62 页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刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。第9 页，本讲稿共62 页图1.3 短路环

5、第10 页，本讲稿共62 页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11 页，本讲稿共62 页图1.4 灭弧栅返回本节第12 页，本讲稿共62 页1.1.2工厂常

6、用电器1.手动控制电器任 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。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，空 格 表 示转换开关在该位置时此路是断开的。第13 页，本讲

7、稿共62 页图1.5 万能转换开关第14 页，本讲稿共62 页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15 页，本讲稿共62 页图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16 页，本

8、讲稿共62 页（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17 页，本讲稿共62 页热 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 构 使 触 点 动 作。如 图1.7 所 示，（a）图 是 热 继 电 器 的 结 构 中 感

9、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18 页，本讲稿共62 页（a）感受部分结构示意（b）图文符号图1.7 热继电器第19 页，本讲稿共62 页速 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 头 系 统。当 被 控 电 机 转 动 时，带 动 继 电 器 转 子 以 同 样 速

10、 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20 页，本讲稿共62 页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 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，

11、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21 页，本讲稿共62 页1.1.3电气图形1.文字符号2.端子标记3.电气图形第22 页，本讲稿共62 页1.文字符号表 1.1 字母符号含义 第23 页，本讲稿共62 页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 记。按 国 家 标 准GB402683 电 器 接 线 端子 的 识 别 和 用 字 母 数 字 符

12、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24 页，本讲稿共62 页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 系 统 图 和 框 图 中，具 体 规 定 了 绘 制 系 统 图 和 框 图 的 方 法，并

13、阐 述 了它的用途。第25 页，本讲稿共62 页图1.9 系统图第26 页，本讲稿共62 页位 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27 页，本讲稿共62 页接 线 图 是 电 气 装 备 进 行 施 工 配 线、敷 线 和 校 线 工作 时 所 应 依 据 的 图 样 之 一。

14、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28 页，本讲稿共62 页图1.11 接线图返回本节第29 页，本讲稿共62 页1.2基本控制电路1.2.1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.

15、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30 页，本讲稿共62 页1.2.1直接起动控制电路1.单向旋转2.可逆转动3.点动控制4.自动往返运动第31 页，本讲稿共62 页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 与停 止 按 钮，M 为 笼 型 感 应 电 动机。图1.12 单向旋转第32

16、 页，本讲稿共62 页其中的保护环节为：1）短路保护。2）过载保护。3）欠压保护。第33 页，本讲稿共62 页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34 页，本讲稿共62 页3.点动控制生产过程中，不仅要求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

17、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。图 1.14 点动控制电路第35 页，本讲稿共62 页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、反向极限保护用限位开关。图 1.15 往返运行返回本节第36 页，本讲稿共62 页1.2.2

18、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37 页，本讲稿共62 页图1.16 自耦变压器降压起动第38 页，本讲稿共62 页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 动。起 动 时，定 子 绕 组 先 接 成Y 联 结，接入 三 相 交 流 电 源，起 动

19、 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13kW 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39 页

20、，本讲稿共62 页图1.17 Y-D 起动返回本节第40 页，本讲稿共62 页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41 页，本讲稿共62 页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42 页，本讲稿共62 页实 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 制 线 路 中“与”运 算 的 实 例，它 表 示 触 点 的

21、 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KM KA1KA2，只有触点KA1、KA2均接通，接触器线圈KM 能通电。图1.18逻辑“与”第43 页，本讲稿共62 页（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44 页，本讲稿共62 页实 现 逻 辑 乘 的 器 件 叫 做“或”门，它 的 逻 辑 符 号 如 图1.19（a）所 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

22、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”第45 页，本讲稿共62 页（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”逻辑关系。表1.4 非运算第46 页，本讲稿共62 页实 现 逻 辑“非”的 器 件 叫 做“非”门，它 的 逻 辑 符 号 如

23、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，故实现了非运算。图1.20逻辑“非”第47 页，本讲稿共62 页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

24、 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48 页，本讲稿共62 页图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49

25、页，本讲稿共62 页图1.21 串联和并联继电接触控制线路返回本节第50 页，本讲稿共62 页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触器，KV为速度继电器，R 为反接制动电阻。第51 页，本讲稿共62 页图1.22 反接制动返回本节第52 页，本讲稿共62 页1.2.5电机的调速图1.23是D-YY 反转向方

26、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53 页，本讲稿共62 页图1.23 电机变极调速返回本节第54 页，本讲稿共62 页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

27、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 分别为起动和停止按钮。第55 页，本讲稿共62 页图1.24 顺序控制原理图返回本节第56 页，本讲稿共62 页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57 页，

28、本讲稿共62 页下面以镗床为例，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 1.25 T68镗床控制原理图第58 页，本讲稿共62 页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3M1 电动机的停车制动4点动控制5主轴及进给变速控制（1）停车变速（2）运行中变速返回本节第59 页，本讲稿共62 页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。

29、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60 页，本讲稿共62 页1.3.3工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁为 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

30、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61 页，本讲稿共62 页THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，谢谢您的光临！返回本章首页结 束第62 页，本讲稿共62 页