电气控制与PLC应用技术项目三相异步电动机的继电器接触器控制PPT课件

电气控制与PLC技术电子教案 2014 01 目录 模块1三相异步电动机的基本控制模块2三相异步电动机的减压控制模块3三相异步电动机的制动控制模块4三相异步电动机的双速控制 项目一三相异步电动机的继电控制 1 能掌握三相异步电动机的基本控制 2 能掌握三相异步电动机的降压启动控制 3 能掌握三相异步电动机的制动控制 4 能掌握三相异步电动机的双速控制5 能熟练地使用常用的低压电器 6 能调试 排除三相异步电动机控制线路的常见故障 教学目标 准备知识1 常用低压电器的认识准备知识2 电气原理图的画法及阅图方法 工作任务 用低压电器实现对电动机的各种控制 分析工作原理 完成硬件电路装接与通电试车 故障进行分析和排除故障 准备知识1 常用低压电器的认识 低压电器用途用于交流额定电压1000V及以下和直流额定电压1200V及以下电路中 起通断 保护 控制或调节作用的电器 低压电器分类低压配电电器低压控制电器 组合开关 刀开关 转换开关 常用的低压开关 准备知识1 常用低压电器的认识 1 转换开关转换开关又名组合开关 是由分别装在数层绝缘体内的动静触点组合而成 HZ10系列HZ5B系列 图1 4文字符号及图形符号 主要用途用于工频交流电压至500V的电路中作为电源引入开关 控制小型笼型电动机的起动 停止 正反转和变速等 1 转换开关 转换开关的选用应根据电源种类 电压等级 极数及负载的容量来选择 用于直接控制电动机的开关额定电流应不小于电动机额定电流的1 5 2 5倍 1 转换开关 表1 2转换开关额定电压及电流 2 按钮 LA18系列LA19系列LA10系列LAY3系列 按钮是短时间接通或断开小电流电路的电器 主要用途接通或切断接触器 继电器或电气互锁线路 再由它们去控制主电路 实现各种运动的控制 2 按钮 a 按钮开关结构 b 按钮开关的符号 2 按钮 按钮开关结构与符号 表1 5常用按钮的主要技术数据 按钮的选用根据所需要的触头数 使用的场合及颜色标注来选择 2 按钮 熔断器应串联在被保护电路中 当电路短路时 由于电流急剧增大 使熔体过热而瞬间熔断 以保护线路和线路上的设备 所以它主要用作短路保护 熔断器一般由熔体 俗称保险丝 熔管 熔座三部分组成 熔断器的外形如图1 8所示 文字符号和图形符号如图1 9所示 RL系列的螺旋式熔断器多用于电动机控制电路中 3 熔断器 RL1螺旋式熔断器熔体图1 8熔断器的外形图 图1 9文字符号和图形符号 FU 熔断器的选择 选择熔断器时不仅要满足熔断器的型式应符合线路要求和安装条件 必须满足熔断器的额定电压不小于线路的工作电压 熔断器的额定电流应不小于所装熔体的额定电流 1 照明线路等没有冲击电流的负载 熔体额定电流 被保护设备的额定电流2 一台电动机的熔体 熔体额定电流 电动机的起动电流 2 5 3 如果电动机起动频繁 则为 熔体额定电流 电动机的起动电流 1 6 2 3 多台电动机合用的总熔体 熔丝额定电流 1 5 2 5 容量最大的电动机额定电流 其余电动机额定电流之和 熔体额定电流的选择 表1 4常用螺旋式熔断器规格 接触器是一种自动的电磁式式开关 它是利用电磁力作用下的吸合和反向弹簧力作用下的释放 使触点闭合和分断 导致电路的接通和断开 用途 实现远距离操作和自动控制 且具有失电压和欠电压的释放功能 用来频繁地接通或分断带有负载的主电路 如电动机 的自动控制电器 4 接触器 图1 10接触器的结构 CJT1系列CJX2系列CJ20系列NC5系列图1 11部分交流接触器的实物外形图 b 交流接触器通电后结构示意图 a 交流接触器通电前结构示意图 交流接触器的图形和文字符号 1 控制交流负载应选择交流接触器 控制直流负载应选择直流接触器 2 主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压 3 主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流 如使用在频繁起动 制动和频繁可逆的场合时 可选用大一个等级的交流接触器 4 接触器吸引线圈的电压的选择 从安全角度考虑 可选得低一些 当控制电路中的受电线圈超过5个 采用变压器供电时可采用110V 但当控制电路简单 为节省变压器 则可选用380V 5 接触器触头的数量 种类应满足控制电路的要求 接触器的选择 表1 7CJ10系列交流接触器技术数据 结构 热继电器是由热元件 触点系统 动作机构 复位按钮和整定电流装置组成 用途 热继电器是一种应用比较广泛的保护继电器 主要用于电动机的过载保护 选用 一般只要选择热继电器的整定电流等于或略大于电动机的额定电流即可 5 热继电器 表1 6常用热继电器的技术数据 热继电器外形图 热继电器原理图 热继电器的符号 电力拖动电气控制线路主要由各种电器元件 如接触器 继电器 电阻器 开关 和电动机等用电设备组成 为了设计 研究分析 安装维修时阅图方便 在绘制电气控制线路图时 必须使用国家统一规定的电气图形符号和文字符号 准备知识2 电气原理图的画法及阅图方法 一 电气原理图电气原理图表明了电气控制线路的工作原理 以及各电器元件的作用和相互关系 而不考虑各电路元件安装位置和实际连线情况 常用的电气设备图样 绘制电气原理图的规则 1 电气控制线路分为主电路和控制电路 主电路用粗线绘出 而控制电路用相对较细线画 一般主电路画在左侧 控制电路画在右侧 2 电气控制线路中 同一电器的各导电部件如线圈和触点 常常不画在一起 但必须用统一文字标明 3 电气控制线路的全部触点都按 平常 状态绘出 T68型卧式镗床的电气原理图 二 电气设备安装图电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置 三 电气设备接线图电气设备接线图表明各电气设备之间的实际接线情况 电气设备安装图和电气设备接线图主要用于安装 接线 检查维修和工程施工 常用的电气设备图样 卧式车床电气安装 接线图 模块1三相异步电动机基本控制 一 三相异步电动机的单方向控制电路 笼型异步电动机有直接起动和降压起动两种方式 1 直接起动控制线路 对于控制要求不高的简单机械如小型台钻 砂轮机 冷却泵等都直接用开关起动 控制要求按下起动按钮 电动机接通电源起动 松开按钮电动机自锁连续运转 按下停止按钮 电动机断电停转 并具有短路 过载 欠电压及零电压保护 三相异步电动机单方向控制的电气原理图 工作原理分析起动控制 合上电源开关QS 按下起动按钮SB1 接触器KM线圈通电吸合 主触头闭合 电动机M得电起动 同时接触器常开辅助触头闭合 当松开SB1时 KM线圈仍通过自身常开辅助触头继续保持通电 电动机连续运转 这种依靠接触器自身辅助触头保持线圈通电的电路 称为自锁电路或自保电路 并联的常开辅助触头称为自锁触头 停止控制 按下停止按钮SB2 接触器KM线圈断电释放 KM常开主触头及常开辅助触头断开 电动机M断电停转 三相笼型异步电动机正转自锁转控制电路的安装 1 识图根据原理图分析该电路的工作原理 2 电器元件选择根据原理图及所控制电动机的功率选择电器元件 并列出电器元件明细表 3 清点元件数量 并仔细检查各元件 4 绘制接线草图根据原理图画出接线草图 正转控制线路的安装步骤 接线草图绘图方法如下 1 在原理图上标上线号 由于电路简单 可只标控制电路 控制电路的标号从FU2开始 其两点为1 0 然后每经过一个元件符号标号加1 2 画出各电器元件的安装布置图 3 根据原理图画出各电器元件所用到的元件符号 4 根据原理图中标号的大小顺序在接线图中各元件上分别标上标号 5 标号相同则表示同电位点 需用导线连接 5 安装元件根据接线图安装各电器元件 安装要符合要求 6 接线根据电气原理图及接线草图进行接线 7 通电前的检查用万用表检查线路是否正常 检查步骤如下 将万用表扳致电阻档 并接在L1 L2两端闭合转换开关QS 观察万用表 阻值显示应为无穷大 如果阻值显示为零 则说明电路短路 应认真检查 按下按钮SB2 观察万用表 阻值显示应为一个接触器线圈的电阻值 如果阻值显示为零 则说明控制电路短路 如果阻值显示为无穷大 则说明控制电路开路 应认真检查控制电路 用螺丝刀按下接触器使其常开触动闭合 观察万用表 阻值显示应为一个接触器线圈的电阻值 如果阻值显示为无穷大 则说明自锁回路开路 应认真检查自锁回路 如果阻值显示为零 则说明主电路短路或自锁触头接错 通电试车检查无误后 经老师同意通电试车 拓展知识 电动机的点动控制线路 电动机点动与连续运转控制电路a 基本点动控制电路b 开关选择运行状态的电路c 两个按扭控制的电路 三相异步电动机正反转控制控制要求 1 按下正转起动按钮 电动机接通电源起动正转 松开正转按钮电动机连续运转 2 按下停止按钮 电动机断电停转 3 按下反转起动按钮 电动机接通电源起动反转 松开反转按钮电动机连续运转 4 按下停止按钮 电动机断电停转 5 电动机的正反转线路必须设在互锁装置 以防止三相电源的相间短路 6 具有短路 过载 欠电压及零电压保护 二 三相异步电动机正反转控制 电动机 正反转 控制线路 三相异步电动机正反转控制电路a 无互锁电路b 具有电气互锁电路c 具有双重互锁电路 原理分析 安装接线 表1 2电器元件明细表 拓展知识 三相异步电动机双重互锁的正反转控制电路 a 机床工作台自动往复运动示意图b 自动往复循环控制电路 原理分析 拓展知识 具有自动往返的正反转控制电路 拓展知识 行程开关 行程开关又称位置开关或限位开关 它的作用与按钮相同 只是其触点的动作不是靠手动操作 而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触头动作来实现接通或分断电路 行程开关的外形结构 行程开关的电气符号 三 三相异步电动机顺序控制电路 两条带式运输机的示意图如图1 7所示 两条带式运输机的电气控制要求如下 1 1号起动后 2号才能起动 2 按下停止按钮 1号与2号同时停止 3 具有短路 过载 欠电压及零电压保护 图1 7两条带式运输机的示意图 三相异步电动机的顺序控制 拓展知识 三相异步电动机的顺序起动逆序停止控制电路 模块2三相异步电动机减压起动控制 较大容量的异步电动机一般都采用减压起动的方式起动 笼型异步电动机常用的减压起动方法有四种 定子绕组中串电阻减压起动 Y 减压起动 自耦变压器减压起动 延边三角形减压起动 工作任务用常用的低压电器实现对三相笼型异步电动机 三相绕线转子异步电动机的减压起动控制 分析其控制电路的工作原理 完成硬件电路装接与通电试车 并能根据故障现象进行分析和排除故障 模块2三相异步电动机的减压启动控制 二相关实践知识 一 定子绕组中串电阻减压起动控制电路三相异步电动机的定子绕组中串电阻减压起动的控制要求 1 按下起动按钮 电动机定子绕组接入电阻减压起动 2 3 5s后 短接电阻 电动机自动转换成全压运转 3 按下停止按钮 电动机断电停转 4 具有短路 过载 欠电压及零电压保护 模块2三相异步电动机的减压启动控制 定子绕组中串电阻减压起动 定子电路串电阻降压起动适用于中等容量的鼠笼式异步电动机要求平稳起动的场合 二相关实践知识 二 三相异步电动机的星形 三角形减压起动控制电路分析与安装三相异步电动机的星形 三角形降压启动控制的控制要求如下 按下启动按钮 电动机接成星形降压启动 5秒钟后 电动机自动换接成三角形全压运转 按下停止按钮 电动机断电停转 具有短路 过载 欠压及失压保护 模块2三相异步电动机的减压启动控制 电气原理图 适用于125kW及以下的三相笼型异步电动机作Y 减压起动和停止的控制 电器布置图 表1 9电器元件明细表 自耦变压器减压起动适用于负载容量较大 正常运行时定子绕组连接成Y形而不能采用Y 起动方式的笼形异步电动机 延边三角形减压起动是一种既不增加专用起动设备 又可提高起动转矩的减压起动方法适用于定子绕组特别设计的电动机 该电动机拥有9个端头 三 相关器件的介绍 1 继电器及中间继电器 继电器是一种利用各种物理量的变化 将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化 从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件 用途 用于各种控制电路中进行信号传递 放大 转换 联锁等 控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作 实现自动控制和保护的目的 三 相关器件的介绍 中间继电器实质是一种电压继电器 触头对数多 触头容量较大 额定电流5 10A 用途 是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大 即增大触头容量 起到信号中转的作用 电磁式电压继电器 电磁式电流继电器 常用继电器外形图 电磁式继电器的型号含义和电气符号 时间继电器是一种根据电磁原理或机械动作原理来实现触头系统延时接通或断开的自动切换电器 其种类很多 按其动作原理可分为 电磁式 空气阻尼式 电动式与晶体管式时间继电器 按延时方式可分为通电延时型与断电延时型两种时间继电器 2 时间继电器 空气式时间继电器 时间继电器的图形符号及文字符号 晶体管时间继电器 JS20系列通电延时型继电器电路图分析 JS20系列通电延时型继电器电路图 许多机床都要求能迅速停车或准确定位 这就要求对机械进行制动 强迫其迅速停车 制动停车的方式有机械制动和电气制动 电气制动实质是使电动机产生一个与转子原来的转动方向相反的制动转矩 机床中常用的电气制动是能耗制动 反接制动和回馈制动等 模块3三相异步电动机的制动控制 一 工作任务用常用的低压电器实现对三相异步电动机制动控制 分析其控制电路的工作原理 完成硬件制作与通电试车 并能根据故障现象进行分析和排除故障 二 相关实践知识 一 三相异步电动机的能耗制动控制能耗制动是在三相异步电动机脱离三相交流电源后 迅速给定子绕组通入直流电流 产生恒定磁场 利用转子感应电流与恒定磁场的相互作用达到制动的目的 此制动方法是将电动机旋转的动能转变为电能 消耗在制动电阻上 故称为能耗制动 三相异步电动机能耗制动的控制要求 1 电动机双重互锁正反转起动控制 2 按下停止按钮 电动机均能在切断交流电源后 立即在定子绕组中通入直流电 实现能耗制动 3 具有短路 过载 欠电压及零电压保护 原理分析 能耗制动的优点是制动准确 平稳 能量消耗小 缺点是需要一套整流设备 故适用于要求制动平稳 准确和起动频繁的容量较大的电动机 反接制动是停车时利用改变电动机定子绕组中三相电源的相序 产生与转动方向相反转矩而起制动作用的 为防止电动机制动时反转 必须在电动机转速接近零时 及时将反接电源切除 电动机才能真正停下来 机床中广泛应用速度继电器来实现电动机反接制动的控制 电动机与速度继电器转子是同轴连接在一起的 当电动机转速在120 3000r min范围内时 速度继电器的触点动作 当转速低于100r min时 其触点恢复原位 二 三相异步电动机的反接制动控制 二 三相异步电动机的反接制动控制 三相异步电动机反接制动的控制要求 1 电动机单方向起动控制 2 按下停止按钮 电动机采用反接制动 3 具有短路 过载 欠电压及零电压保护 电动机单向反接制动控制线路 1 电机起动时 n 120r min ks动作 为KM2接通做准备 以进行反接制动2 停止时 KM1断电 KM1的常闭触点接通 KM2得电进行反接制动3 反接制动使电机转速快速下降 n 100r min时 ks复位 KM2失电 结束反接制动 知识点 速度继电器 速度继电器是根据电磁感应原理制成的 它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联 用以接受转速信号 速度继电器结构原理图1 调节螺钉2 反力弹簧3 常闭触头4 动触头5 常开触头6 返回杠杆7 杠杆8 定子导条9 定子10 转轴11 转子 反接接制动的优点是设备简单 调整方便 制动迅速 价格低 其缺点是制动冲击大 制动能量损耗大 不宜频繁制动