《机床电气控制及PLC》第二章基本电气控制系统.pptVIP

第二章 基本电气控制系统 教学重点： 教学难点： 1电气工程图及绘制； 2电动机直接起动控制线路； 3电动机降压起动控制线路； 4异步电动机的制动控制线路； 5典型机械控制线路。 1电动机正反转、顺序控制线路； 2电动机降压起动控制线路； 3异步电动机的制动控制线路； 电气工程图及绘制 2.1 2.2 电动机直接起动控制线路 2.3 电动机降压起动控制线路 2.4 异步电动机制动控制线路 2.5 异步电动机调速控制线路 2.6 典型机械控制线路 第二章 基本电气控制系统 2.1电气控制线路图及其绘制原则 什么是电气 控制线路图？ 电气控制线路是用导线将电机、电 器、仪表等电器元件按一定的要求 和方法联系起来，并能实现某种功 能的电气线路。电气控制线路采用 统一规定的图形符号、文字符号和 标准画法来进行绘制的。它表达了 生产机械电气控制系统的结构、工 作原理和技术要求，是电气控制系 统安装、调试、使用、检测和维修 的重要资料。 图形 符号 文字 符号 辅助文 字符号 由符号要素、限定符号、一般符号以 及常用的非电操作控制的动作符号（ 如机械控制符号等）根据不同的具体 器件情况组合。 基本文字符号、单字母符号和双 字母符号表示电气设备、装置和 元器件的大类。 用来进一步表示电气设备、装置和 元器件功能、状态和特征。 1、图形符号和文字符号 2.电气控制系统图的分类 电气控制 系统图 电气 原理图 安装 接线 图 电器 布置 图 用规定的图形符号，按主电路和辅助电路相互分 开并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图 ，称为电气原理图。 它包括所有电器元件的导电部件和接线端点，不表 示电气元件的形状、大小和安装方式。 主电路是设备的驱动电路，在控制电路的控制下主电路是设备的驱动电路，在控制电路的控制下 ，根据控制要求由电源向用电设备供电。，根据控制要求由电源向用电设备供电。 控制电路由接触器和继电器线圈、各种电器的动控制电路由接触器和继电器线圈、各种电器的动 合、动断触点组合构成控制逻辑，实现所需要的控制合、动断触点组合构成控制逻辑，实现所需要的控制 功能。功能。 主电路、控制电路和其他的辅助电路、保护电主电路、控制电路和其他的辅助电路、保护电 路一起构成电气原理图。路一起构成电气原理图。 （1）电气原理图 某机床的电气控制原理图 1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。 2）电气原理图中，所有电元件都应采用国家统一规定的图 形符号和文字符号来表示。 3）电气原理图中，无论主电路还是铺助电路都垂直布置， 电源电路绘成水平线，主电路绘制在图的左侧，控制电路绘 制在图的右侧。控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。 4）电气原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用 黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。 绘制电气原理图的原则 绘制原则绘制原则 1 1）继电器和接触器的线圈处于非激励状态）继电器和接触器的线圈处于非激励状态 2 2）断路器和隔离开关在断开位置）断路器和隔离开关在断开位置 3 3）零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位）零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位 的手动控制开关在图中规定的位置。的手动控制开关在图中规定的位置。 4 4）机械操作开关和按钮开关在非工作状态或不受力）机械操作开关和按钮开关在非工作状态或不受力 状态状态 5 5）保护类元器件在设备正常工作状态，特别情况在）保护类元器件在设备正常工作状态，特别情况在 图上说明。图上说明。 6 6）电气原理图中，各个电器元件和部件在控制线路）电气原理图中，各个电器元件和部件在控制线路 中的位置，应根据便于阅读的原则安排，同一电器元件的中的位置，应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。各个部件可以不画在一起。 元器件绘制元器件绘制 电路图中所有电器采用国家标准规定的图形符号和文电路图中所有电器采用国家标准规定的图形符号和文 字符号表示，同一电器的各个部件可根据需要画在不同的字符号表示，同一电器的各个部件可根据需要画在不同的 地方，但必须用相同的文字符号标注。地方，但必须用相同的文字符号标注。 （2）电器元件布置图 电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的 实际位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档 案资料。 某机床的电器元件 布置图 （3）电气安装接线图 电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相 对位置绘制的实际接线图。 安装接线图是实际接线安装的准则和依据，它清楚地表 示各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接，安装接线 图不仅要把同一个电器的各个部件画在一起，而且各个部件 的布置要尽可能符合该电器的实际情况。各电器元件的表示 要与原理图一致，以便核对。同一控制柜中的各电器元件之 间的连接可以直接进行，不在同一个控制柜内的各电器元件 之间的导线连接，必须通过接线端子进行。 安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接线端上引 出。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。 机床的外围安装接线图 返回 2.2 2.2 电动机的直接起动控制原理电动机的直接起动控制原理 1.点动控制电路 2.连续控制电路 3.正反转控制电路 4.往返行程控制 5.顺序启动控制 1、点动控制原理 辅助电路 主电路 m 3 动 合 主 触 点 3 起动按钮 动铁心 静 铁 心 m 3 点动控制 原理图 自锁 触头 km c abc fu qs b km km sb2 sb1 起动 按钮 m 3 1) 组成特点： 在点动控制电路中增加一 个自锁触头km和停止按钮 sb1。 停止 按钮 km 9 2. 2. 起保停控制原理起保停控制原理 2）起保停电路演示 km km sb1 sb2 fr 控制电路 点动-连续控制 abc km fu m 3 fr qs 主电路 组成特点 1、在连续控制电路的基础上，增加了有两个触头的点动按钮sb3，在 接通电路的同时也将自锁回路断开，因此可实现点动控制。 2、sb2：连续运行 3、该电路还增加了过载保护环节（fr） 控制特点： 在同一电路中既可以实现点动控制，又可以进行连续控制。 sb3 点动按钮 9 3）其他控制方式 返回 3 正反转控制 正停反控制电路 组成特点： 1、增加了一组反转控制电路； 2、反转时，主回路任意两相交换。 ac两相 交换 km2 ab qs m 3 km1 c fu fr 主电路 9 frkm1 sb1 km1 sb2 km2 km2 sb3 km2 km1 互锁 1）正停反控制电路 互锁电路避免了两只接触器同时得电，从而防止 了由于误操作造成的主回路两相短路事故的发生。 将对方的常闭触头串联在自己线圈回路中，同 一时间只能由一支接触器得电的控制方式称为互 锁或连锁。 互锁含义： 互锁作用： frkm1 km2 km2 km1 电气互锁 sb1 km1 sb2 km2 sb3 2) 正-反-停 控制电路 含有双重互锁的正反转控制 结构特点： 在上一套电路的基础上，改换一对具有两组触头的起 动按钮，并将常闭触头串接在对方的回路中,形成机械互 锁。即使电气闭锁失灵， km1和km2也不会同时得电 ，增加了互锁的可靠性。 三种电路的比较 与（正停反） 控制线路相比较，后组电 路可以直接进行正反转的 变换控制，提高了劳动效 率及安全性。 sb3 sb2 机械联锁 5 返回 床身 sq1 sq2 工作台 控制要求： 按下启动按钮启动后，工作 台作直线运动时撞击位置开 关，使电机反转，工作台返 回，周而复始。 核心部件： 限位开关sq1、sq2 限位开关sq的两个触点图形符号 常开触点常闭触点 限位开关控制关系 撞块触碰时，常开触点闭合，常闭触 点断开。撞块离开，触点状态相反。 撞块1 撞块2 7 4 往返行程控制 自动往复循环控制电路过程分析 sb2 km1 fr km1sq2 sb3 km2 km2sq1 sb1 km2 km1 sq1sq2 sb2 km1得电 正转左移 常闭断开 常开接通 sq2 km1断电 km2得电 qs sq1常闭断开 常开接通 km1断电、左移停止 km2得电、电机反转 反转右移 右移停止 电机正转 km1 m 3 km2 qs fu fu sq1 sq2 2 工作台自动往返控制 返回 特点: 电气原理图： fu1 km1 m1 3 fr1 q l1l3l2 km2 m2 3 fr2 主电路 控制电路 km2 fu2 fr sb1 fr km1 sb2 sb3 sb4 km1km2 km1 顺序启动同时停止控制 顺序启动逆序停止控制 5 顺序控制电路 顺序控制动作演示 皮带输送机系统，带风冷的机电设备，带润滑系统的大型机 电设备，这些系统均由两台以上的电动机组成，为保证系统正 常工作，一般要采用顺序控制，按先后次序起停电动机。 1）含义：根据生产工艺要求，按先后顺序启动或停止电动机。 2）作用：保证生产系统（设备）按工艺要求安全可靠的工作。 物流方向 m1 m2 进口 出口 顺序控制的含义及其作用 5 深入： 先m1，后m2 ，切断货源，防止压带, 堵转 开机顺序： 先m2，后m1，防止压带,堵转 停机顺序： 3）分析顺序： 4）实现方式：主电路直接实现方式和控制电路实现方式 a 电路组成特点 后起电动机（m2 ）的主电路接在先起电动 机（m1）接触器（km1）的 主触头的下面（后面）。 保证了只有km1主触头 闭合（电动机m1起动后） ，m2才有可能起动。 5）主电路直接实现的顺序控制 m2 3 fr2 km2 三相电源 m1 3 组合 开关 qs 熔断器 fu fr1 km1 先 起 电 动 机 后 起 电 动 机 3 b 控制电路的组成 电路组成（两套控制线路） 主电路实现的顺序的控制电路 m1 3 km m2 3 三相电源 组合 开关 q 熔断器 fu km fr1fr2 km fr1 fr2 sb1 sb2 km x 第二台电动机靠插接头连接 在主电路 的基础上加 一套带过载 保护的起停 控制电路。 m1 3 km1 三相电源 组合 开关 qs 熔断器 fu fr1 km fr fr2 sb1 sb2 km1 sb2 km2 km2 m2 3 fr2 km2 km1 第二台电动 机由sb2 控制 km2实现自动 连接。 2 c 控制过程分析启动、停车 启动： m1 3 km m2 3 三相电源 组合 开关 q 熔断器 fu km fr1fr2 fu fr1 fr2 sb1 sb2 km x 停车： 合qs 控制回路得电 按起动按钮sb1 接通线圈km 主触点km闭合 常开触点 km闭合 m1启动 短接 sb1,自 锁 合手动开关x m2启动 按停车按 钮sb2 线圈km断电 m1、m2 停车 自锁触 点复位 4 m1 3 km m2 3 三相电源 组合 开关 q 熔断器 fu km fr1 fr2 fu fr1 fr2 sb1 sb2 km x 过载或短路保护： 失压和欠压保护： 控制过程分析保护与演示 失压或欠压 线圈km释放km断开 m1、m2停车 防止下次来电后自行 起动可能造成的危险 线圈km断电 常闭触点km断开 m1、m2停车 自锁触点km断开，为下次启动作准备 m1过载或短路 fr1吸持fr1常闭断开 m2过载或短路 fr2吸持 fr2常闭断开 9 返回 2.3 电动机降压起动控制线 路 y-降压起动 定子串联电阻降压起动 自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 u1 v1 w1 w2 u2 v2 u1 v1 w1 u2 v2 w2 u1 v1 w1 w2 u2 v 2 星 形 (y) 联 结 3 u1 v1 w1 w2 u2 v 2 三 角 形 () 联 结 3 y- 1、y-降压起动 sb2 sb1 fr km1 kt km2 km3 kt km2 km3km1 y-起动主控制电路 km2kt km1接通电源 、km2将电机 绕组接成三角形 鼠笼式电动机y-起动主回路 l1 l2 l3 qs km1 fr m fu1 km3 km2 380v a b c x y z km1接通电源 、km3将电机 绕组接成星形 km2与 km3不能同时接通，否则将 发生三相短路。 起动(y)： 工作()： 注 意： 星形星形三角形降压起动控制电路三角形降压起动控制电路 返回 2 2 定子串电阻降压启动控制线路定子串电阻降压启动控制线路 降压原理：降压原理：起动时将电动机定子绕组串上电阻，启动结束起动时将电动机定子绕组串上电阻，启动结束 将电阻切除将电阻切除. .作用作用: :减小了起动电流对电网的影响。减小了起动电流对电网的影响。 优点：优点：控制路 ；启 程平滑；不受定子 的 接法的限制。 缺点：缺点：启启 矩下降大；矩下降大；能能耗大。耗大。 思想思想：按按 原原控制启控制启 程。程。 定子串电阻降压起动控制电路一定子串电阻降压起动控制电路一 电路存在两个缺点： 一是时间继电器长时间得电，对电器不利。 二是接触器km1在与接触器km2换接以后，仍然得电。这样 不但造成能量的浪费，还影响电器的使用寿命。 我们可以对以上电路作一下改进， 定子串电阻降压起动控制电路二定子串电阻降压起动控制电路二 返回 3 3 自耦变压器降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路 降压原理：降压原理：启动时利用自耦变压器降低加到电动机定子绕启动时利用自耦变压器降低加到电动机定子绕 组上的电压，启动结束后将自耦变压器切除。作用组上的电压，启动结束后将自耦变压器切除。作用: :减小减小 了起动电流对电网的影响。了起动电流对电网的影响。 优点：优点：点：启 流小；不受定子 接法的限制 。 缺点：缺点：启启 体体大，笨重。价格高，大，笨重。价格高， 修不方便。修不方便。 思想思想：按按 原原控制启控制启 程。程。 自藕变压器减压起动控制线路 m 3 l1l2l3 fu km2 km1 frkm3 t sb2 kt km1 km3 km2 kt fr sb1 kt ( ( kt km2 km2 km2 返回 电磁机械制动-电磁铁操纵机械进行制动 电气制动-电动机产生一个与转子转动方 向相反的力矩来进行制动 停机制动类型： 常用的电气制动： 反接制动 能耗制动 2.5 异步电动机电气制动控 制 制动电阻的接线方法: 1、反接制动控制 原理： 要求： 对称接法 不对称接法 改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的 旋转磁场，形成制动转矩。 10kw以上电动机的定子电路中串入反接制动电 阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防 止反向再起动。 1)单向反接制动的控制 电气原理图： 速度继电器 关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近 于零时，能自动将电源切除。 2)可逆运行的反接制动控制 特点（与反接制动相比）： 消耗的能量小，其制动电流要小得多； 适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频 繁的场合； 能耗制动需要直流电源整流装置。 原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。 控制原则： 1.时间控制原则； 2.速度控制原则。 2、能耗制动控制 1.单向能耗制动控制 按时间原则控制 单向运行接触器 能耗制动接触器 整流变压器 桥式整流电 路 按速度原则控制 2.电动机可逆运行能耗制动控制 正转接触 器 反转接触器 返回 2.5 异步电动机调速控制线 路 转速表达式： 调速方法： 改变电源频率f 改变转差率s 改变磁极对数p 1. -yy连接 一、变极式电动机的接线方式 u1 v1w1 l1l3l2 u2 w2 v2 v1u1w1 v2u2w2 l2l3l1 低速接法（4极） u1 v1w1 l1l3 l2 u2 w2 v2 v1u1w1 v2u2w2 l2l3l1 高速yy接法（2极） 悬空不接 y点 电源相序 反接 2. y-yy连接 u1 v1w1 l1 l2 v2 w2 u2 v1u1w1 v2u2w2 l2l3l1 低速接法（4极） u1 v1w1 l1l3 l2 u2 w2 v2 v1u1w1 v2u2w2 l2l3l1 高速yy接法（2极） 悬空不接 y点 电源相序 反接 二、感应式双速异步电动机按钮控制调速 电气原理图： 三、感应式双速异步电动机时间继电器控制调速 km2 l1 qs l3 km1 fu1 l2 km3 u1 v1 w1 u2 v2 w2 m 3 电气原理图： km2、km3： 控制电动机高 速(yy） u1 w1v1 u2 w2 v2 fu2 sa kt km3 km2 kt km1 低速 km2 高速 km1 y km2km3kt kt yy km1：控制 电动机低 速（） 返回 一、车床电气控制线路 普通车床主要结构如图，为了加工各种旋转表面，车床必须 具有切削运动和辅助运动。切削运动包括主运动和进给运动 ，除此之外的所有运动均称为辅助运动。 主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动，它消耗 绝大部分能量。 进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的