电气控制与PLC》-Chapter04-Final.ppt

1 机设专业本科生课程 刘今越 河北工业大学 机械工程学院 2010.2 电气控制与PLC 机械电子工程系 （Electric Control and PLC） 2 机设专业本科生课程 第一篇 电气控制 Part I The Electric Control 第1章 常用低压电器 第2章 现代低压电器 第3章 电气图及电气控制线路 分析 第4章 继电接触控制系统的基 本控制电路 3 机设专业本科生课程 第4章 继电接触控制系统的基本控制电路 Chapter 3 The Basic Control Circuits of Relay-Contactor Control System 第1节 电动机控制的基本环节 第2节 按联锁控制的规律 第3节 按控制过程的变化参量 进行控制的规律 第4节 直流电动机的控制线路 机设本科生课程4 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 第1节 电动机控制的基本环节 一、启动、停止控制线路 (一) 线路的工作原理 自锁依靠接触器自 身辅助触点使其线圈保持 通电的现象。 (二) 电路的几种保护 (1) 短路保护 (2) 过载保护 (3) 欠压和失压保护 熔断器保护特性的分散性 各种规格的熔断器的特性曲 线差异。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程5 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、点动控制线路 第1节 电动机控制的基本环节 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程6 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 三、多地控制线路 结论： (1) 若几个电器都能控制同一个接触器 通电，则该几个电器的常开触点应并联接 到接触器的线圈电路中，即逻辑 “或”的关 系; (2) 若几个电器都能控制同一个接触器 断电，则几个电器的常闭触点应串联接到 接触器的线圈电路中，即逻辑“与”“非”的 关系。 第1节 电动机控制的基本环节 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程7 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 四、可逆运行控制线路 1. 三相交流电动 机可逆运行的实 现 借助正、反 向接触器改变定 子绕组相序实现 。 互锁 利用两个接 触器的常闭触点 互相控制对方接 触器线圈的方法 。 正停反正反停 第1节 电动机控制的基本环节 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程8 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 五、优先控制电路 优先控制电路是一种互锁控制电路。 (1) 先动作优先：无论哪一台设备先动作，其他设备 则不能动作。 (2) 后动作优先：多台设备，任一台工作，前面所有 已动作的设备自动停止工作。 第1节 电动机控制的基本环节 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程9 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 五、优先控制电路 第1节 电动机控制的基本环节 先动作优先控制电路 后动作优先控制电路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程10 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 1. 联锁控制的定义 第2节 按联锁控制的规律 凡是生产线上某些环节或一台设备的某些部件之间具有互 相制约或互相配合的控制，均称之为联锁控制。 2. 顺序工作的联锁控制 顺序启动、同时停止控制 顺序启动、顺序停止控制 顺序启动、逆序停止控制 实现联锁控制的关键： 正确选择和安排联 锁触点。 顺序启动、同时停止顺序启动、逆序停止 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程11 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 概 述 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 1. 任何一个生产过程的进行，总伴随着一系列参数的变化： 机械位移、温度、流量、压力、电流、电压、转矩等。 2. 只要检测出变化了的物理量，便可以用它来对生产过程进 行自动控制。 3. 对电气控制来说，只要选定某些能反映生产过程中的参数 变化的电器元件，就能对生产过程进行控制。 例如：各种继电器和行程开关，由它们来控制接触器或其他 执行元件，实现电路的转换或机械动作。 4. 常见的自动控制类型： 时间原则控制、速度原则控制 电流元件控制、行程原则控制 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程12 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (1) 时间继电器是时间原则控制的基本电器。 (2) 利用时间控制原则可以实现： 电动机降压启动、电动机制动过程的制动控制、自动间歇或 各种动作的时间顺序控制等。 (一) 定子串电阻降压启动控制线路 1. 定子串电阻降压启动是电动机启动时在三相定子电路串接 电阻，使得加在定子绕组上的电压降低，启动结束后再将电阻短 接，电动机在额定电压下正常运行。 2. 这种启动方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单 ，因而在中小型生产机械中应用较广。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程13 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (一) 定子串电阻降压启动控制线路 图3-7 定子串电阻降压启动控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程14 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (一) 定子串电阻降压启动控制线路 电路工作过程： Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程15 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 自耦变压器(补偿器)降压启动控制线路 1. 适用电机类型： 大容量鼠笼型异步电动机 2. 特点： 和定子串电阻相比 若两者都用从电网获取相同 启动电流，该方法的启动转 矩大。 缺点：自耦变压器价格 较贵，且不允许频繁启动。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程16 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 自耦变压器(补偿器)降压启动控制线路 工作过程： Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程17 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 自耦变压器(补偿器)降压启动控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程18 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (三) 星形三角形降压启动控制线路 1. 适用电机类型： 正常运行时定子 绕组接成三角形的笼 型异步电动机。 2. 特点： 与其他降压启动 相比投资小、线路 简单；但启动转矩小 ，适用于空载或轻载 启动。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程19 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (三) 星形三角形降压启动控制线路 工作过程： Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程20 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (四) 双速电动机的控制线路 1. 三相笼型异步电动机的调速方法之一： 依靠变更定子绕组的极对数来实现。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程21 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (四) 双速电动机的控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程22 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (五) 笼型异步电动机能耗制动控制线路 1. 电动机电气制动状态： 电动机的电磁转矩与其旋转方向相反的运行状态。 2. 笼型异步电动机能耗制动： 在电动机切断三相交流电源后，向定子绕组内通入直流电源， 利用转子感应电流与静止磁场的作用产生制动的电磁转矩，达到制 动的目的。 3. 能耗制动中控制参量的选择： 在制动过程中，电流、转速和时间三个参量都在变化，原则上 可以任取其中一个参量为控制信号。 取时间作为变化参量，控制线路简单、成本较低，故实际应用 较多。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程23 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (五) 笼型异步电动机能耗制动控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程24 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (五) 笼型异步电动机能耗制动控制线路 工作过程： Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程25 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 一、时间原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (五) 笼型异步电动机能耗制动控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程26 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、速度原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (1) 速度继电器是速度原则控制的基本电器； (2) 速度控制元件选取转速为变化参量。 (一) 速度原则控制的单向能耗制动控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程27 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、速度原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 反接制动控制线路 1. 适用电机类型： 10kW以下的小容量电动机 。2. 特点： 反接制动时，转子与旋转 磁场的相对速度接近于两倍的 同步转速，所以定子绕组中流 过的制动电流相当于全电压启 动时的两倍。 因此制动迅速、效果好， 但冲击大。 为了减小冲击电流，通常要求 在主电路中串接限流电阻。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程28 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、速度原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 反接制动控制线路 工作过程： Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程29 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、速度原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 反接制动控制线路 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程30 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、速度原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 反接制动控制线路 工作过程：正向启动 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程31 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 二、速度原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 反接制动控制线路 工作过程：停转制动 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程32 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 三、电流原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 电流继电器是电流原则控制的基本电器； (一) 电流原则控制转子电路串电阻启动控制线路 1. 逐级切除启动电阻的 目的：使电动机在整个启动 过程保持较大的加速转矩； 2. 利用电动机转子电流 大小的变化控制串接电阻的 切除； 3. 三个电流继电器吸合 电流一样，释放电流不一样 ：KI1最大，KI3最小。 Automation(RIRA), HEBUT 机设本科生课程33 电气控制与PLC (Electric Control and PLC) 三、电流原则控制 第3节 按控制过程的变化参量进行控制的规律 (二) 自动夹紧机构的控制线路 1. 按电流原则和行程原 则控制机床