机电传动2010第一章(2011).ppt

2020年1月26日星期日 1 机电传动控制 主讲人 邓晓云 2020年1月26日星期日 2 第一章绪论 1 1机电传动及其控制系统一 机电传动系统是以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称 又称电力传动或电力拖动 其组成如图 驱动机械的电动机 机电传动控制系统 2020年1月26日星期日 3 1 2机电传动及其控制系统的发展 机电传动及其控制系统是随着社会生产的发展而发展的 机电传动系统的发展可从机电传动和控制系统两方面来讨论 一 机电传动的发展 成组拖动 一台电动机拖动一根天轴 或地轴 然后再由天轴 或地轴 通过皮带轮和皮带分别拖动多台生产机械 特点是生产效率低 劳动条件差 一旦电动机出现故障 将造成成组的生产机械停车 2020年1月26日星期日 4 单电机拖动 一台电动机拖动一台生产机械的各运动部件 多电机拖动 一台生产机械的各个运动部件分别由不同的电动机来拖动 这种拖动方式较成组拖动前进了一步 但当一台生产机械的运动部件较多时 其传动机构仍十分复杂 这种拖动方式大大地简化了传动机构 各个运动部件可以单独控制 有利于实现自动化控制 现代化的机械设备都采用这种拖动方式 2020年1月26日星期日 5 二 机电传动控制系统的发展 随着生产和技术的发展 对机电传动控制系统的要求愈来愈高 功能也愈来愈强 从狭义上讲 机电传动控制系统是控制电动机驱动生产机械 实现生产机械的启动和停止 正转和反转以及速度的调节等控制 完成各种生产工艺过程的要求 从广义上讲 机电传动控制系统是要使生产设备 生产线 车间乃至整个工厂都实现自动化 2020年1月26日星期日 6 二 机电传动控制系统的发展 控制系统的发展伴随控制器件的发展而发展 主要经历了如下几个阶段 1 继电器 接触器控制 出现在20世纪20 30年代 它能实现对控制对象的启动 停车 自动循环以及有级调速等控制 它的不足之处是体积大 功耗高 控制速度慢 特别是改变控制程序困难 不适合对生产工艺和流程经常变化的机械进行控制 2020年1月26日星期日 7 二 机电传动控制系统的发展 2 顺序控制器控制 20世纪60年代末3 可编程控制器 PLC 20世纪70年代末 它是继电器 接触器控制技术与计算机技术相结合的产品 它不仅能实现顺序控制 而且具有运算功能 它具有体积小 接线简单 通用性强 工作可靠 易于改变控制程序等优点 微型 简易 廉价 单机控制大容量 高速 高性能 网络化 大规模复杂控制系统 2020年1月26日星期日 8 二 机电传动控制系统的发展 4 数字控制 NC 通过数控装置的插补运算 实现运动轨迹控制的一种技术 是控制技术发展的另一个分支 5 加工中心 MC 具有刀库和自动换刀装置 集铣床 镗床 钻床三种功能于一体的加工机床 6 自适应数控机床 AC 针对加工条件 加工材料 刀具磨损 切削温度等 的变化 自动适应调整 使加工过程处于合理的最佳状态 2020年1月26日星期日 9 7 柔性制造系统 FMS 由多台数控机床 工业机器人 自动搬运车等组成的 统一由中心计算机控制的机械加工自动线 8 计算机集成制造系统 CIMS 机械制造自动化高级阶段是走向设计 制造一体化 即利用计算机辅助设计 CAD 与计算机辅助制造 CAM 形成产品设计和制造过程的完整系统 并对产品构思和设计直到装配 试验和质量管理这一全过程行管理和控制 最终实现自动化车间和自动化工厂 二 机电传动控制系统的发展 2020年1月26日星期日 10 二 机电传动控制系统的发展 1 继电接触器控制2 顺序控制器控制3 可编程控制器PLC4 数字控制技术NC5 加工中心MC6 自适应数控机床AC7 柔性制造系统FMS8 计算机集成制造系统CIMS 自动化 智能化 系统集成化 动作顺序 运动轨迹 2020年1月26日星期日 11 熟悉各种电器的结构 工作原理 应用场合和图形文字符号 学习要求 掌握继电器接 触器控制典型控制电路 基本控制环节和常用的几种自动控制方式 学会设计一些较简单的继电器 接触器控制电路 第二章继电器 接触器控制系统 2020年1月26日星期日 12 第二章继电器 接触器控制系统 1 继电器 接触器控制系统 用继电器 接触器 按钮 行程开关等电器元件 按一定的接线方式组成的机电传动控制系统 2 继电器 接触器控制系统功能 实现机电传动系统的起动 调速 正反转 制动等运行性能的控制和保护 从而实现生产机械各种生产工艺的要求 3 继电器 接触器控制系统优缺点 优点 结构简单 价格便宜 能满足一般生产工艺要求 缺点 体积大 速度慢 精度低 可靠性差 通用性和灵活性差 2020年1月26日星期日 13 电器元件分类 按工作电压等级 高压电器 低压电器 按动作性质 非自动电器 自动电器 按用途 控制电器 保护电器 执行电器 配电电器 主令电器 第二章继电器 接触器控制系统 2020年1月26日星期日 14 低压电器 用于交流1200V 直流1500V及以下的电路中起通断 保护 控制或调节作用的电器产品 2 1常用低压电器元件 2020年1月26日星期日 15 一 接触器 1 功能 能够自动地接通或断开主电路和大容量控制电路的自动控制电器 2 结构和工作原理1 工作原理 电磁原理2 结构电磁系统触点系统灭弧装置3 分类交流接触器 硅钢片叠成 短路环直流接触器 整块软钢 2020年1月26日星期日 16 1 接触器 当按钮揿下时 线圈通电 静铁心被磁化 并把动铁心 衔铁 吸上 带动转轴使触头闭合 从而接通电路 当放开按钮时 过程与上述相反 使电路断开 1 工作原理 电磁原理 2020年1月26日星期日 17 静铁心 线圈 复位弹簧 触头系统 2 接触器的结构和工作原理 动铁心 衔铁 一 接触器 电流大小主触头辅助触头状态动断触头 常闭 动合触头 常开 触头系统 2020年1月26日星期日 18 交流接触器 控制线圈接线 主触点接线 控制线圈 辅助触点接线 2020年1月26日星期日 19 4 图形符号及文字符号 一 接触器 2020年1月26日星期日 20 电气控制原理图 交流电机 熔断器 交流接触器 热继电器 刀开关 2020年1月26日星期日 21 常见交流接触器 CJX1系列交流接触器 CJX2系列交流接触器 常见直流接触器 CZO系列直流接触器 CJT1系列交流接触器 2020年1月26日星期日 22 5 接触器的选择1 接触器的基本参数额定电压 额定电流 额定通断能力 允许操作次数 寿命 触头动作时间等 2 接触器的工作制和使用类别额定工作制 八小时工作制 不间断工作制 断续周期工作制 短时工作制使用类别 根据负载不同AC 1 无感或微感负载AC 2 绕线式异步电动机起停AC 3 鼠笼式异步电动机起停AC 4 鼠笼式异步电动机反接制动 正反转 点动3 接触器的选用原则使用类别 主电路参数 额定电压 额定电流 额定通断能力 辅助触头参数 电寿命 额定操作频率等 2020年1月26日星期日 23 二 继电器 1 功能 用于自动控制系统中 起控制和保护电路或传递和转换信号的作用 2 分类按工作原理分 电磁式 90 感应式 电动式 电子式 机械式等按反应信号分 电流 电压 速度 压力 热继电器等按用途分 控制 保护 中间继电器按动作时间分 瞬时动作 延时动作继电器按输出形式分 有触点 无触点继电器 2020年1月26日星期日 24 接触器 用于主电路 电流容量大 有主触头 有灭弧装置 电磁式继电器 结构及工作原理与接触器大体相似 用于控制电路 电流容量小 一般5A以下 触头没有主辅之分 触头数量多 没有灭弧装置 一 电磁式继电器 2020年1月26日星期日 25 一 电磁式继电器 继电器返回系数 K值过小 继电器复位能力不足K值过大 继电器稳定性不够 2020年1月26日星期日 26 一 电磁式继电器 电磁式继电器分类电压继电器过电压欠电压电流继电器过电流欠电流中间继电器 2020年1月26日星期日 27 1 电压继电器 KV 根据电压信号而动作 一般并于电路中 具有保护作用 1 过电压式正常工作电压 不动作 过电压 电压U 1 05 1 2 URT 电压整定值 时触头动作 动断触头断开电路 起过电压保护 2 欠电压式正常工作电压 触头动作 动合触头吸合 欠电压 电压U 0 2 0 3 URT 电压整定值 时 触头复位 动合触头断开电路 起欠电压保护 2020年1月26日星期日 28 2 电流继电器 KA 根据电流信号而动作 一般串于电路中 具有保护作用 1 过电流式正常工作电流 不动作 电流过大 触头动作 动断触头断开电路 起过电流保护 2 欠电流式 用于直流电机弱磁调速保护正常工作电流 触头动作 动合触头吸合 电流过小 触头复位 动合触头断开电路 起欠电流保护 2020年1月26日星期日 29 2020年1月26日星期日 30 3 中间继电器 K 1 特点 触头数量多触头电流容量较大 5 10 A2 作用 a 信号放大b 扩展触头数目 增加控制回路数3 图形符号及文字符号 2020年1月26日星期日 31 中间继电器 控制线圈接线 触点接线 控制线圈 2020年1月26日星期日 32 JZ7系列中间继电器 2020年1月26日星期日 33 二 热继电器 1 功能 主要用来对连续运行的电动机进行长期过载保护和断相保护 2 结构和原理 是利用电流的热效应原理进行工作的 p14 3 热继电器的主要参数 热元件的额定电流根据电动机的额定电流值选择 稍大于或等于 2020年1月26日星期日 34 热继电器结构原理图 2020年1月26日星期日 35 2020年1月26日星期日 36 断相保护热继电器 2020年1月26日星期日 37 4 图形符号及文字符号 2020年1月26日星期日 38 电气控制原理图 交流电机 熔断器 交流接触器 热继电器 刀开关 2020年1月26日星期日 39 热继电器 2020年1月26日星期日 40 三 时间继电器 KT 1 功能 当吸引线圈通电或断电后 其触点经过一定延时再动作 在电路中起着控制动作时间的作用 2 分类1 按延时方式通电延时 线圈通电 延时 触电动作线圈断电 触点立即复位断电延时 线圈通电 触点立即动作线圈断电 延时 触点复位 2020年1月26日星期日 41 2 按工作原理电磁式时间继电器空气阻尼式时间继电器 p17 电动机式时间继电器电子式时间继电器 2020年1月26日星期日 42 空气阻尼式时间继电器 2020年1月26日星期日 43 阻尼式时间继电器 2020年1月26日星期日 44 阻尼式时间继电器 2020年1月26日星期日 45 3 图形符号及文字符号 KT 时间继电器 2020年1月26日星期日 46 时间继电器 2020年1月26日星期日 47 2020年1月26日星期日 48 四 速度继电器 KS 1 功能 主要用于与接触器配合 实现笼型异步电动机的反接制动控制 又称反接制动继电器 2 结构和工作原理1 结构 主要有转子 定子和触点三部分 2 工作原理 2020年1月26日星期日 49 图2 2JYl速度继电器结构原理图 1 转子2轴3 定子4 绕组5 定子柄6 静触点7 动触点8 簧片 2020年1月26日星期日 50 2 工作原理当转子转动时 在绕组内感应出电动势和电流 此电流和磁场作用产生电磁扭矩使定子柄向旋转方向转动 拨动簧片使触点动作 当转子转速接近零 约100r min 电磁扭矩不足于克服定子柄重力 触点系统恢复原态 速度继电器虽然应用电磁感应原理 但触点动作是靠速度大小来控制的 2020年1月26日星期日 51 3 图形符号及文字符号 2020年1月26日星期日 52 三 主令电器 主令电器是一种专门用来 发布 电气控制命令的电器 用于切换控制电路 以达到改变控制系统工作状态目的 常用的主令电器有 按钮 行程开关 接近开关 万能转换开关 主令控制器等 2020年1月26日星期日 53 一 按钮 SB 1 功能 用于手动发出控制信号 触头容量小 5A以下 用于控制电路 2 结构和工作原理 P20 图2 273 分类按组合型式分单钮复合按钮4 图形符号及文字符号 2020年1月26日星期日 54 2020年1月26日星期日 55 主令开关 一般钮 蘑茹头钮 带灯钮 旋钮 钥匙钮 自锁钮 2020年1月26日星期日 56 二 行程开关 SQ 1 结构和工作原理2 应用安装在生产机械的行程上 利用运动部件上的挡块撞击来发出控制命令 1 利用生产机械的行程位置实现电路切换 以控制其运动方向 速度及行程大小 2 安装在生产机械行程终点的位置 对生产机械予以限位保护 3 图形符号及文字符号 2020年1月26日星期日 57 2020年1月26日星期日 58 2020年1月26日星期日 59 行程开关 行程开关的功能是相应于移动机械的位置产生电信号 设备使用于任何气候条件 2020年1月26日星期日 60 三 接近开关 1 功能 非接触型行程开关当生产机械或被检测物体接近它的动作距离范围时 它就发出信号 除了行程控制和限位保护外 还可用于位置检测 计数控制 物体存在检测 液面控制 零件尺寸检测等 与行程开关比 工作更可靠 定位精度更高 2 种类接近开关按工作原理分有高频振荡型 霍尔型 光电型 超声波型等 2020年1月26日星期日 61 3 图形符号及文字符号 2020年1月26日星期日 62 接近开关及微动开关 接近开关 2020年1月26日星期日 63 四 万能转换开关 1 作用 万能转换开关是一种具有多个挡拉 多对触头 可以控制多个回路的手动控制电器 主要作电路转换之用 也可用来直接控制小容量异步电机非频繁起 停控制 2 工作原理 P23 24 图2 36 2020年1月26日星期日 64 HZ10系列转换开关 四 万能转换开关 2020年1月26日星期日 65 3 图形符号及文字符号 一对触头下方虚线上有 表示当手柄处于该位置时 该对触头闭合 如果触头下放虚线上没有 则表示在该位置上 该对触头处于打开状态 SA左中右 四 万能转换开关 2020年1月26日星期日 66 五 主令控制器 主令控制器可以按照预制顺序切换多个控制回路 与万能转换开关相比 主令控制器的触头容量要大一些 操作挡位也较多 可用作大容量电动机的起动 换向 调速和制动等远距离控制 但不直接接电动机的主电路 用在控制电路中 通过接触器控制主电路 工作原理与万能转换开关相似 P25 图2 38自己看 图形符号与万能转换开关类似 2020年1月26日星期日 67 四 熔断器 FU 1 功能 是一种广泛应用的保护电器 熔断器串于被保护电路中 当电路发生短路或严重过载时 它的熔体能自动迅速熔断 从而切断电路 起到保护作用 2 结构组成 熔断器主由熔体和安装熔体的绝缘管或绝缘座等组成 P26 图2 40 3 分类 从结构型式上分 常用的熔断器有插入式 无填料密闭管式 有填料封闭管式 螺旋式 快速熔断器等 2020年1月26日星期日 68 4 熔断特性 熔体的熔断时间与通过熔体的电流有关 I IN 1 25时 熔体能长期工作 I IN 2时 熔体在30s 40s后熔断 I IN 10时 认为熔体瞬时熔断 5 熔断器的选配无冲击电流的电路 熔断器的额定电流 电路的额定电流有冲击电流的电路 熔断器的额定电流 电路的额定电流如 交流电机三相绕组中 熔断器的额定电流 电路启动电流 K K 1 6 2 5 2020年1月26日星期日 69 6 图形符号及文字符号 熔断器 FU 2020年1月26日星期日 70 熔断器 2020年1月26日星期日 71 五 自动空气开关 QF 1 功能 自动空气开关也称断路器 不但能用于正常工作时手动通 断电路 而且当电路发生过载 短路或失压等故障时 能自动切断电路 有效地保护串接在后的电器设备 2 结构和工作原理 P29 图2 45 包括触头系统 灭弧系统 保护机构 传动机构等部分 3 特点 具有过载 短路 失压保护作用 2020年1月26日星期日 72 五 自动空气开关 QF 2020年1月26日星期日 73 4 图形符号及文字符号 自动空气开关 QF 2020年1月26日星期日 74 自动开关 断路器