《机床电气控制及PLC》第二章 基本电气控制系统.ppt

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；,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？,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。,1、图形符号和文字符号,2.电气控制系统图的分类,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，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、各种电器的动合、动断触点组合构成控制逻辑，实现所需要的控制功能。,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。,（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。,绘制原则 1）继电器和接触器的线圈处于非激励状态 2）断路器和隔离开关在断开位置 3）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。 4）机械操作开关和按钮开关在非工作状态或不受力状态 5）保护类元器件在设备正常工作状态，特别情况在图上说明。 6）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，同一电器元件的各个部件可以不画在一起。,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 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,动铁心,静铁心,m 3 ,点动控制原理图,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。,9,2. 起保停控制原理,2）起保停电路演示,点动-连续控制,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。,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,9,1）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：,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。,5,返回,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。,7,4 往返行程控制,自动往复循环控制电路过程分析,sb2,km1得电,正转左移,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,2,工作台自动往返控制,返回,特点:,电气原理图：,控制电路,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。,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,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,2,c 控制过程分析启动、停车,启动：,停车：,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,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,9,返回,2.3 电动机降压起动控制线路,星 形 (y) 联 结,三 角 形 () 联 结,y-,1、y-降压起动,km1接通电源 、km2将电机绕组接成三角形,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：,星形三角形降压起动控制电路,返回,2 定子串电阻降压启动控制线路,降压原理：起动时将电动机定子绕组串上电阻，启动结束将电阻切除.作用:减小了起动电流对电网的影响。,优点：控制线路简单；启动过程平滑；不受定子绕组的接法的限制。,缺点：启动转矩下降大；电能损耗大。,设计思想：按时间原则控制启动过程。,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,返回,3 自耦变压器降压启动控制线路,降压原理：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:减小了起动电流对电网的影响。,优点：优点：启动电流较小；不受定子绕组接法的限制。,缺点：启动设备体积大，笨重。价格高， 维修不方便。,设计思想：按时间原则控制启动过程。,自藕变压器减压起动控制线路,返回,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：,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,低速接法（4极）,高速yy接法（2极）,悬空不接,y点,电源相序反接,2. y-yy连接,低速接法（4极）,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,电气原理图：,km2、km3：控制电动机高速(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直线运动，其运动方式有手动和自动两种。 辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧与放松。,2.6典型机械控制路线,1.车床的主要结构及运动形式,卧式车床的结构 1-床身；2-进给箱；3-挂轮箱；4-主轴箱；5-溜板箱； 6-溜板及刀架；7-尾座；8-丝杠；9-光杠,2、卧式车床的电力拖动及控制要求,根据普通卧式车床加工的需要，其控制要求： 1.主轴转速和进给速度可调，主轴转速能在相当大的范围内进行调节 2.主轴电动机的起动、停车应能实现自动控制。 3.冷却泵电动机 4.快速移动电动机 5.控制线路应有必要的保护及照明等电路。,主轴启动之后， 再启动,采用机械 抱闸,二、 t68型卧式镗床电气控制,1、结构与运动形式,2、电力拖动特点,双速笼型异步电动机作为主拖动电机。 进给运动和主轴及花盘旋转用同一台电动机拖动， 主轴电动机能正反向点动，并有准确的制动。 主轴电动机低速时直接起动，高速时先低速启动，延时后转为高速运转。 主轴变速和进给变速设低速冲动环节。 各运动部件能实现快速移动。 工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动 进给设有联锁。,3、电气控制线路分析,主电路分析 控制电路分析 主轴电动机的正、反向起动控制 主轴电动机的点动控制 主轴电动机的