电气控制与PLC全册配套完整教学课件

1、电气控制与电气控制与PLC全册配套完全册配套完整教学课件整教学课件课程名称：任课教师：2 第1章 常用低压电器4 1.1.1低压电器的分类 1.按使用的系统分类 1、低压配电电器： 主要用于低压配电系统中。 2、低压控制电器： 主要用于电力拖动系统中。 2.按动作方式分类 1、手动电器：通过人力操作而动作的电器。 2、自动电器：按照信号或某个物理量的高低而自动动作的电器。 3.按动作原理分类 1、电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器。如接触器、继电器、电磁铁等。 2、非电磁式电器：依靠外力或非电量信号(如速度、压力、温度等)的变化而动作的电器。如转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温

2、度继电器等。5 1.1.2低压电器的结构 电磁机构：电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，产生电磁吸力带动触头动作，用来接通或分断电路。1、衔铁 2、 铁芯 3、吸引线圈 触头系统：触头系统是低压电器的执行部件，用来实现电路的接通和断开。6 1.1.3低压电器的辅助结构（灭弧） 电弧：动静触头在分断过程中，由于瞬间的电荷密度极高，导致动、静触头间形成大量炽热的电荷流，产生弧光放电现象。电弧的存在不仅降低了电器的使用寿命，又延长了电路的分断时间，甚止可能导致事故。 常用的灭弧方法有电动力灭弧、金属栅片灭弧和磁吹灭弧。 1、电动力灭弧 2、金属栅片灭弧 3、磁吹灭弧1、衔铁 2、铁心 3、

3、线圈7 1.2.1继电器的结构及工作原理 继电器工作特点：具有跳跃式的输入输出特性。控制继电器用于电路的逻辑控制，继电器具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，继电器用于将某种电量(如电压、电流)或非电量(如温度压力转速时间等)的变化量转换为开关量 以实现对电路的自动控制功能。 继电器特性曲线图 当继电器输入量X由零增至一定值之前，即X小于X0，继电器输出量Y为Ymin。当输入量X增加到X0时，继电器吸合，输出量Y突变至Ymax ；若X继续增大，Y保持不变（Y=Ymax）。当输入信量X减小，若X仍大于XC时，输出量Y保持不变（Y=Ymax）。当降低至XC时，继电器释放，输出量Y由Ymax突

4、变为Ymin，若X继续减小，Y值均保持不变（Y=Ymin）。 继电器的分类：按用途分，有控制继电器和保护继电器；按动作原理分，有电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器和热继电器；按输入信号的不同来分，有电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器等。8 1.2.2电磁式继电器 电磁式继电器结构图 继电器的吸动值和释放值可以根据保护要求在一定范围内调整。 1)转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流(电压)，弹簧反力越大动作电流(电压)就越大，反之就越小。 2)改变非磁性垫片的厚度，非磁性垫片越厚衔铁吸合后磁路的气隙和磁阻就越大，释放电流(电压)也就越大

5、，反之越小，而吸引值不变。 3)用调节螺丝改变初始气隙的大小，在反作用弹簧力和非磁性垫片厚度一定时，初始气隙越大，吸引电流(电压)就越大，反之就越小，而释放值不变。9 电磁式电流继电器 电磁式电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化，其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器可分为：欠电流继电器、过电流继电器。(a)欠电流继电器(b)过电流继电器电流继电器的图形符号和文字符号JL12系列电流继电器DL-20C电流继电器 10 电磁式电压继电器的输入量是电路的电压大小，电压继电器根据输入电压大小而动作。与电流继电器类似电压继电器

6、也分为欠电压继电器和过电压继电器两种。 电磁式电压继电器工作时并联在电路中，因此线圈匝数多，导线细，阻抗大，反映电路中电压的变化，用于电路的电压保护。(b)过电压继电器(a)欠电压继电器电压继电器的图形符号和文字符号DY-20CE系列系列电压继电器电压继电器DY-3 电压继电器电压继电器11中间继电器： 触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)中间继电器示意图触点线圈KAKAA1A2(b)中间继电器图形符号中间继电器的结构示意图及图形文字符号 JZ7系列中间继电器系列中间继电器 JZY1系列中间继电器系列中间继电器 12 1.2.3时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。其种类很多，按其动

7、作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等。按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。 JS14P系列数系列数字式时间继电器字式时间继电器 JS11系列数字系列数字式时间继电器式时间继电器 JS20系列系列时间继电器时间继电器 13 JS7-A系列时间继电器系列时间继电器 141.线圈 2.静铁芯 3、7.弹簧 4.衔铁 5.推板 6.顶杆 8.弹簧 9.橡皮膜 10.螺钉 11.进气孔 12.活塞 13、16.微动开关 14.延时开关 15.杠杆空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号 通电延时型铁心动铁心动铁心铁心进气孔进气孔(a)通电延时继电器示意图(c)断电延时继电器示意图 通电延时接

8、点断电延时接点瞬动接点瞬动接点橡皮膜线圈弹簧延时调节螺丝延时调节螺丝传动杆橡皮膜气室气室或或或或KTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKT弱弹簧弱弹簧活塞杆杠杆传动杆通电延时接点瞬动接点线圈(b)通电延时继电器图形符号(d)断电延时继电器图形符号断电延时接点瞬动接点线圈15 断电延时型铁心动铁心动铁心铁心进气孔进气孔(a)通电延时继电器示意图(c)断电延时继电器示意图 通电延时接点断电延时接点瞬动接点瞬动接点橡皮膜线圈弹簧延时调节螺丝延时调节螺丝传动杆橡皮膜气室气室或或或或KTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKTKT弱弹簧弱弹簧活塞杆杠杆传动杆通电延时

9、接点瞬动接点线圈(b)通电延时继电器图形符号(d)断电延时继电器图形符号断电延时接点瞬动接点线圈空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号（图中标号同上图）161.2.4 热继电器 主要是用于电气设备（主要是电动机）的过负荷保护，热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过负荷和断相保护。FRFRFRFRFR双金属片热元件传动杆 触点复位按钮复位螺丝手动/自动调节旋钮(b)热继电器图形符号(a)热继电器结构示意图热元件触点热继电器结构示意图及图形符号17 热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机

10、的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以下几个方面来选择： (1) 热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。 (2) 热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的.05.倍。 (3) 对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。18 1.2.5速度继电器 又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机

11、的反接制动控制。 JY-1型速度继电器 速度继电器的图形符号和文字符号19 1.3.1交流接触器的结构及工作原理 交流接触器：用于频繁接通或断开交、直流主电路或大容量控制电路的自动切换电器。能实现远距离自动控制。 接 触 器CZ18系列直流接触器系列直流接触器 20123456主触点辅助触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)接触器示意图KMKMKM主触点辅助触点线圈A1A231324344123456131421223132434413142122A1A2KM主触点辅助触点线圈1234561314212231324344A1A2(b)接触器图形符号交流接触器的结构示意图及图形符号接 触 器21接

12、触 器123467851、静铁心 2、线圈 3、弹簧4、动铁心 5、主触点 6、常开辅助触点 7、灭弧罩 8、常闭辅助触点大功率交流接触器的结构示意图及图形符号22 1.3.4接触器的选用接 触 器 (1)根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。一般控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载则选用直流接触器。 (2)根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。 (3)根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。 (4)根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。吸引线圈的额定电压应与

13、控制电路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以 上时应能可靠地吸合。23 1.4.1低压开关 用于隔离电源或在规定条件下接通、分断电路，以及转换正常或非正常的电路。分类如下： 刀开关是一种手动电器，常用的刀开关有HD型单投刀开关， HS型双投刀开关、 HR型熔断器式刀开关、 HZ型组合开关、 HK型闸刀开关、 HY型倒顺开关等。24 1、HK型开启式负荷开关 HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关。由于它结构简单，价格便宜，使用维修方便，故得到广泛应用。主要用作电气照明电路，电热电路。小容量电动机电路的不频繁控制开关，也可用作分支电路的配电开关。QLFU负荷开关 25静触头动触头QSQS

14、QS操作杆传动杆接线端接线端静触头动触头QSQSQS(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)HD型单投刀开关示意图及图形符号26 HS型双投刀开关也称转换开关，其作用和单投刀开关类似，常用于双电源的切换或双供电线路的切换等，操作杆传动杆接线端接线端接线端静触头动触头QSHS型双投刀开关示意图及图形符号 27操作杆传动杆接线端接线端静触头静触头熔断器QS HR型熔断器式刀开关也称刀熔开关，它实际上是将刀开关和熔断器组合成一体的电器，刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上应用很广泛。刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的工作电流，所以一般应在无正常工作电流的情况下进行操作。

15、HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号 28组合开关又称转换开关，控制容量比较小，结构紧凑，常用于空间比较狭小的场所，如机床和配电箱等。组合开关一般用于电气设备的非频繁操作、切换电源和负载以及控制小容量感应电动机和小型电器。合合分QS(a)内部结构示意图静触头动触头绝缘连杆(c)图形符号(b)外形示意图组合开关的结构示意和图形符号29 HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关。刀开关带有灭弧装置，能够通断负荷电流，熔断器用于切断短路电流。一般用于小型电力排灌、电热器、电气照明线路的配电设备中，用于不频繁地接通与分断电路，也可以直接用于异步电动机的非频繁全压启动控制。 负荷开关 HH3系列负荷开关系列负荷

16、开关 30 断路器的种类 按其用途和结构特点可分为DW型框架式断路器、DZ型塑料外壳式断路器、DS型直流快速断路器和DWX型、DWZ型限流式断路器等。 框架式断路器：主要用作配电线路的保护开关， 塑料外壳式断路器：可用作配电线路的保护开关，还可用作电动机、照明电路及电热电路的电源开关。 1.4.3 低压断路器的结构和工作原理低压断路器的结构和工作原理 低压断路器又称自动空气开关，当电路发生严重的过载、短路及欠电压等故障时能自动切断故障电路，从而保护其他电器。低压断路器也可用于不频繁地接通和断开电路及不频繁地启动电动机。31DW型框架式断路器DZ型塑料外壳式断路器32 断路器主要由三个基本部分组

17、成：即触头、灭弧系统和各种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压(欠电压)脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。断路器工作原理示意图及图形文字符号L1L2L3分励脱扣器远控按钮过载保护过流保护失压保护过电流脱扣器失电压脱扣器热脱扣器QFQF断路器图形符号33断路器工作原理动画示意34 (1) 断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流很大选用限流型；额定电流比较大或有选择性保护要求选框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电路应选直流快速断路器等。 (2) 断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。 (3) 断路器极限通断能力大于或等于

18、电路最大短路电流。 (4) 欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。 (5) 过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。35 熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流平方和电流通过的时间成正比，电流越大则熔体熔断时间越短，这种特性称为熔断器的反时限保护特性或安秒特性。如图所示。1.5.2 熔断器的分类 按结构分为开启式、半封闭式和封闭式； 按有无填料分为有填料式、填料式； 按用途分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器及自复式熔断器等。熔断器：熔断器：在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。 1.5.1 熔断器的结构及工作原理熔断器的结构及工作原理36 常用的熔断器 1

19、、插入式熔断器， 2、螺旋式熔断器，3、RMl0型密封管式熔断器，4、RT型有填料密封管式熔断器熔断器类型及图形符号瓷盖熔丝插头导线底座插座(a) RC1型瓷插式熔断器底座熔芯接线端接线端瓷帽上螺旋导体下螺旋导体熔断指示器熔芯导电帽导电底座(b) RL1型螺旋式熔断器37熔体铜帽插刀接线端绝缘筒插座(c) RM10型密封管式熔断器插刀接线端插座网状熔体石英砂填料瓷套管(d) RT0型有填料式熔断器FU(e)熔断器图形符号38 1.5.3 熔断器的选择(1)额定电压的选择熔断器的额定电压大于或等于线路的工作电压。(2)额定电流的选择若负载为纯电阻负载时，则熔丝电流就等于或大于负载额定电流。当熔断

20、器用于电动机的短路保护时，选用原则如下：单台工作的电动机： IRe(1.52.5)IDe保护多台电机时： IRe(1.52.5)IDemIDe式中 IRe 熔体额定电流IDe电动机额定电流IDem容量最大的电动机电动机额定电流(3)熔断器的额定电流应大于所装熔体的额定电流。39 主令电器：主令电器：是在自动控制系统中发出指令或信号，使接触器、继电器或其他电器动作，以达到接通或分断电路目的。主令电器应用广泛、种类繁多。按其作用可分为：按钮开关、行程开关、接近开关、万能转换开关等。LT3脚踏开关脚踏开关 LX2系列行程开关系列行程开关 LA10系列按钮开关系列按钮开关 LK5系列主令控制器系列主令

21、控制器 40 按钮是一种最常用的的主令电器，用于在控制电路中发布控制命令 (c)急停按钮示意图(a)按钮示意图(d)急停按钮图形符号(b)按钮图形符号SBSBSBSBSB复位弹簧变形簧片动触点推杆常态位置动态位置按钮结构示意图及图形符号微动式按钮动作原理图41行程开关又叫限位开关，它的种类很多，按运动形式可分为直动式、微动式、转动式等；按触点的性质分为有触点式和无触点式。1、触点行程开关(a)直动式行程开关示意图(b)微动式行程开关示意图SQSQ滚轮弓型弹簧弹簧触点转杆(c)旋转式双向机械碰压限位开关示意图图形符号图形符号行程开关结构示意图及图形符号42 无触点行程开关又称接近开关，它可以代替

22、有触头行程开关来完成行程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。 无触点行程开关分为有源型和无源型两种，多数无触点行程开关为有源型，主要包括检测元件、放大电路、输出驱动电路三部分。 接近开关按检测元件工作原理可分为高频振荡型、超声波型、电容型、电磁感应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。不同型式的接近开关所检测的被检测体不同。测体检测元件放大电路输出驱动输出端被检接近开关有源型接近开关结构框图43 接近开关输出形式有两线、三线和四线式几种，晶体管输出类型有NPN和PNP两种，外形有方型、圆型、槽型和分离型等多种。 如下图为槽型三线式

23、NPN型光电式接近开关的工作原理图和远距分离型光电开关工作示意图。槽型和分离型光电开关44转换开关是一种多挡位、多触点、能够控制多回路的主令电器。各种控制设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换相测量等；也可用于控制小容量电动机的起动、换向、调速。转换开关及图形符号及实物图45第2章 电气控制电路基础46 图样是工程界交流的语言图样是工程界交流的语言 电气图：电气图：根据国家电气制图标准根据国家电气制图标准GB4728GB4728规定的图形符号、规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连

24、接，表达设备电气控制系统电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。分类：分类： 电路图（电气原理图）（设计、分析用）电路图（电气原理图）（设计、分析用） 电气元件布置图电气元件布置图 电气接线图电气接线图47电气控制电路基础 2.1 2.1电气控制系统电气控制系统 2.1.12.1.1电气原理图电气原理图 根据电气控制系统的工作原理，根据电气控制系统的工作原理，将电气控制系统中各将电气控制系统中各电气元件及其电气元件及其连接关系连接关系用用电气元件展开的形式绘制出来，电气元件展开的

25、形式绘制出来，不按电气元件实际布置和形状不按电气元件实际布置和形状大小来绘制，用于分析研究大小来绘制，用于分析研究系统的组成和工作原理系统的组成和工作原理。 电气原理图包括：电气原理图包括：主电路：主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用设备的驱动电路，包括从电源到用 电设备的电路，是电设备的电路，是强电流强电流通过的部分。通过的部分。控制电路：控制电路：由各种电器的线圈、常开、常闭触由各种电器的线圈、常开、常闭触 点等组合构成的控制逻辑电路，是点等组合构成的控制逻辑电路，是 弱电流弱电流通过的部分。通过的部分。信号、照明电路信号、照明电路保护电路保护电路SB1SB1KMKMFRMFUL1L2L

26、348电气控制电路基础UVWKMFRM13L1L2L3380V 50HZQ1M23FRSBSB12.5mm2U12V12W12V1U1W1V2U2W2V21U21W211.5mm2FU2AFU2AFU2A380VTC 50VA6.3V0.75mm2Q2KMHLEL主 电 路控 制 电 路辅 助 电 路123454kW1440r/min0.125kW2900r/min2KMUPEPEPEFU0.75mm2QF25FU134121113 X绘制电气原理图的基本规则绘制电气原理图的基本规则49电气控制电路基础 a b图2.2 区位图号含义及触点位置表示含义图区、触点位置索引图区、触点位置索引区位图号

27、含义及触点位置表示含义50电气控制电路基础2.1.2电气元件布置图电气元件布置图电器设备和元器件的布置应注意以下几电器设备和元器件的布置应注意以下几个方面：个方面：（1）体积大和较重的电器设备、元）体积大和较重的电器设备、元器件应安装在电器安装板的下方，而发器件应安装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在上方。热元器件应安装在上方。（2 2）强电、弱电应分开，弱电要加）强电、弱电应分开，弱电要加以屏蔽防止外界干扰。以屏蔽防止外界干扰。（3 3）需要经常维护、检修、调整的）需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不宜过高或过低。电气元件安装位置不宜过高或过低。（4 4）电气元件的布置应考虑整

28、齐、）电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器应安装在一起，以利安装和配线。器应安装在一起，以利安装和配线。（5 5）布置图根据设备的复杂程度可）布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作集中绘制在一张图纸上，控制柜、操作台的电气元件布置图也可以分别绘出。台的电气元件布置图也可以分别绘出。51电气控制电路基础2.2 电路的逻辑关系电路的逻辑关系 电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因电气控制系统的状态可分为工作状态和非工作状态，因此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作过程。此，可以利用逻辑函数描述系统组成和工作

29、过程。 系统的逻辑函数描述：系统的逻辑函数描述：器件描述、电路描述器件描述、电路描述1.1. 器件描述器件描述 a a）触点表达）触点表达 动作状态动作状态 不动作状态不动作状态 常开触点常开触点 KMKM、KAKA、SQ 1 0SQ 1 0 常闭触点常闭触点 KMKM、KAKA、SQ 0 1SQ 0 1 b b）线圈）线圈 通电通电 断电断电 KMKM、KA 1 0KA 1 052电气控制电路基础2. 2. 电路描述电路描述触点连接逻辑函数描述：触点连接逻辑函数描述：并联状态并联状态-逻辑加（逻辑加（“或或”）串联状态串联状态-逻辑乘（逻辑乘（“与与”）电路逻辑函数描述：电路逻辑函数描述：每

30、个耗能元件，均有自己的逻辑每个耗能元件，均有自己的逻辑函数表达式函数表达式举例：举例：)()(21KMSBSBKMfSB1SB2KMKMKA1KA1KA2KA3KA2KA3KA1KA1KA2KA3KMKMabc53电气控制电路基础三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电器、等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电器、接触器、按钮等有触点电器组成。接触器、按钮等有触点电器组成。异步电动机的启动有两个特点：异步电动机的启动有两个特点：1 1、启动电流大、启动电流大 一般笼型异

31、步电动机启动电流约为额定电流的一般笼型异步电动机启动电流约为额定电流的4747倍。倍。2 2、启动转矩小、启动转矩小对电动机启动的主要要求对电动机启动的主要要求（1 1）有足够大的启动转矩）有足够大的启动转矩（2 2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。 不同类型与容量的异步电动机可采取不同类型与容量的异步电动机可采取减压启动减压启动直接启动直接启动54电气控制电路基础1 1、开关控制直接启动、开关控制直接启动电路保护措施：电路保护措施： FUFU短路保护短路保护优点：优点： 控制方法简单、经济、实用。控制方法简单、经济、实用。缺点：缺

32、点： 操作不方便、不安全，无过载、零压等保操作不方便、不安全，无过载、零压等保护措施，不能实现远距离控制和自动控制护措施，不能实现远距离控制和自动控制适用于不频繁启动的小容量电动机适用于不频繁启动的小容量电动机, ,如小型如小型台钻、砂轮机、冷却泵等。台钻、砂轮机、冷却泵等。2.3.2三相异步电动机的全压启动（直接启动控制电路）三相异步电动机的全压启动（直接启动控制电路）起、停主电动机电源保护21PESA3M380VWVU满足下列关系则可直接启动：满足下列关系则可直接启动：NSNSTPSII475. 055电气控制电路基础、接触器控制直接启动、接触器控制直接启动主电路：主电路： 三相电源经三相

33、电源经QSQS、FU2FU2、KMKM的主触点的主触点，FRFR的热元件到电动机三相定子绕的热元件到电动机三相定子绕组。组。控制电路控制电路： 用两个控制按钮，控制接触器用两个控制按钮，控制接触器KMKM线线图的通、断电，从而控制电动机（图的通、断电，从而控制电动机（M M）启动和停止。）启动和停止。启停过程启停过程： 合上合上QSQS，按动启动按钮，按动启动按钮SB2SB2KMKM线圈通电并自锁线圈通电并自锁MM通电工作通电工作。 KMKM自锁触点自锁触点，是指与，是指与SB2SB2并联的并联的常开辅助触点，其作用是当按钮常开辅助触点，其作用是当按钮SB2SB2闭合后又断开，闭合后又断开，K

34、MKM的通电状态的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁保持不变，称为通电状态的自我锁定。定。 停止按钮停止按钮SB1SB1，用于切断，用于切断KMKM线圈线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电流并打开自锁电路，使主回路的电动机电动机M M定子绕组断电停止工作。定子绕组断电停止工作。FU1KMM3QSL1L2L3FU2FRSB1SB2KMFRKMPE自锁自锁-依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。57电气控制电路基础2.3.3三相异步电动机的降压启动三相异步电动机的降压启动定子串电阻降压启动控制电路定子串电阻降压启动控制电路原理原理： 电动机在启动时

35、在三相定子绕组中电动机在启动时在三相定子绕组中串接电阻，使电动机定子绕组电串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，以限制启动电流。启动压降低，以限制启动电流。启动结束后再将电阻短接，使电动机结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。在额定电压下正常运行。 主电路：主电路： KM1KM1实现串电阻启动实现串电阻启动 KM2KM2实现全压运行实现全压运行UVWKM2KM1M3FRFU1FRSB1SB2KMPEKM1KTKMKTKM1KM2电动机运行电动机控制减压控制1234567851116 X222 7 4R2KM125QSL1L2L3380V FU558电气控制电路基础低速运行低速运行(

36、(三角形接线三角形接线) )：KM1KM1闭合，闭合，KM2 KM2 、KM3 KM3 断开断开高速运行（双星形接线）：高速运行（双星形接线）：KM2 KM2 、KM3 KM3 闭合，闭合，KM1KM1断开断开注意：注意：定子绕组极数改变后，其相序定子绕组极数改变后，其相序方向和原来相序相反。因此在变极时，方向和原来相序相反。因此在变极时，主电路中必须保证电动机任意两个出主电路中必须保证电动机任意两个出线端同时对调，以保持高速和低速时线端同时对调，以保持高速和低速时的转向相同。的转向相同。FU1KM1M3QSL1L2L3KM3KM2FU2SB1SB2KM1KM2KT KM3KM2KTKM2KT

37、KM3FRFRKM1PEY 降压启动降压启动59电气控制电路基础自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动 在自耦变压器减压起在自耦变压器减压起动的控制线路中，电动机动的控制线路中，电动机启动电流的限制是启动电流的限制是依靠自依靠自耦变压器的降压作用耦变压器的降压作用来实来实现的。启动时，电动机定现的。启动时，电动机定子绕组得到的电压是自耦子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，待电变压器的二次电压，待电动机转速接近额定转速时，动机转速接近额定转速时，自耦变压器便被短接，此自耦变压器便被短接，此时电源电压即额定电压直时电源电压即额定电压直接加于定子绕组，电动机接加于定子绕组，电动机进入全电压正常工作

38、。进入全电压正常工作。UVWKM1FU2KM2M3FRFU1KM1TCFU3FU424VFRSB1SB2KAFU5KM1KTKA KAKM1KTKM1KAKM2380VPE60电气控制电路基础2.4三相异步电动机的运行控制三相异步电动机的运行控制 2.4.2 2.4.2 多台电动机顺序控制多台电动机顺序控制 对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同对于一些大中型机床、起重运输机械等生产设备，常要求操作人员在不同方位进行操作与控制，这时就需要组成方位进行操作与控制，这时就需要组成多地点控制多地点控制线路。线路。 对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都

39、发对于重要、大型的设备，为了保证其操作安全，往往需几个操作者都发出命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要出命令，即满足多个条件后设备才允许开始工作，这需要多条件控制电路多条件控制电路 FUSB1KMSB4SB3SB5SB6KMSB2KM13L1L2L3KM23M1M2FU1QSFR1FR2FU2SB2KM1KM1FR1FR2SB1KM1SB3SB4KM2KM2SB2KM1KM1SB1KM1SB3SB4KM2KM2KM2abPEPEFU2FR1FR2(a)多地点多地点(b)多条件多条件61电气控制电路基础2.4.3电动机的正、反转控制电动机的正、反转控制工作原理工作原理 将接至电动机的

40、将接至电动机的三相电源进线中的三相电源进线中的任意两相对调，即任意两相对调，即可使电动机反转。可使电动机反转。主电路主电路 KM1KM1，KM2KM2换相序换相序。互锁互锁 KM1KM1，KM2KM2若同时若同时动作，将引起电源动作，将引起电源相间短路，要加互相间短路，要加互锁。锁。UVWFU11KM2FRM3KMPEFU2FRSB1SB2KM2SBKM1KM1KM23380VKM1KM2FRSB1SB2SB3KM2KM1SB2SB3KM1KM1KM2KM262电气控制电路基础2.4.4双速异步电动机的控制双速异步电动机的控制实际生产中的机械设备，往往有调速的要求。实际生产中的机械设备，往往有

41、调速的要求。spfn160电动机转速：电动机转速：电动机转速调节的三个参数：电动机转速调节的三个参数：f-f-调频、调频、s-s-转差调速、转差调速、p-p-变级调速变级调速f f、s s调速为无级调速，调速为无级调速，p p 为有级调速为有级调速变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速变速电动机一般有双速、三速、四速等之分，与普通电动机不同的是，变速电动机的定子备有一套或多套绕组，电动机的定子备有一套或多套绕组，改变接法就可改变电动机的磁极对数改变接法就可改变电动机的磁极对数，进而改变转速。进而改变转速。双速电动机三相绕组连接图如下：21346554213a b25

42、4136654213663电气控制电路基础用于用于迅速停车或准确定位，迅速停车或准确定位，实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停实现切断电源后，克服惯性，迫使电动机迅速停转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。转的功能。实质就是给电动机一个与转动方向相反的制动转矩。 常用制动方式：常用制动方式： 机械制动：机械制动：机械抱闸、液压或气压制动机械抱闸、液压或气压制动 电气制动：电气制动：反接制动、能耗制动等反接制动、能耗制动等 2.5.1机械制动机械制动 机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止转机械制动：就是用外加的机械作用力使电动机在断电后转子迅速停止

43、转动的一种方法。动的一种方法。 应用较多的机械制动装置是应用较多的机械制动装置是电磁制动器电磁制动器，它主要由电磁铁和制动器两部，它主要由电磁铁和制动器两部分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆分组成。电磁铁包括铁芯、衔铁和线圈三部分；制动器由闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分组成。和弹簧等部分组成。 64电气控制电路基础L1L2L3M3SB2SB1KM线圈杠杆衔铁弹簧闸轮闸瓦YDKMKM1U21W21PEQFFU2电磁抱闸断电制动控制电磁抱闸断电制动控制 65电气控制电路基础 断电制动控制方式在断电制动控制方式在起重机械起重机械上被广泛采用，不仅能准确定位，同时还上被广

44、泛采用，不仅能准确定位，同时还可防止突然停电时重物自行坠落。可防止突然停电时重物自行坠落。 缺点：缺点：不经济；停止时手动调整工件困难。不经济；停止时手动调整工件困难。 1 1、反接制动、反接制动 制动原理：制动原理：切断三相电源切断三相电源-接通反向启动电接通反向启动电源（产生反向启动力矩）源（产生反向启动力矩）-制动制动-转速为零时切断电源转速为零时切断电源 制动手段：制动手段： 利用接触器的主触点接入利用接触器的主触点接入反向电路；反向电路； 利用速度继电器判定零速，利用速度继电器判定零速，切断电源；（切断电源；（可用时间继电器可用时间继电器吗？）吗？）定子定子转子转子动触点动触点n 当

45、电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。当电动机的电磁转矩与旋转方向相反时，便进入电气制动状态。 电气制动有电气制动有反接制动反接制动、能耗制动能耗制动、反馈制动反馈制动等，鼠笼式异步电动等，鼠笼式异步电动 机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。机常用的电气制动方法是反接制动和能耗制动。2.5.2电气制动电气制动66电气控制电路基础KM1M3KM2RKSFU2SB2KM1KM1SB1KM2SB1KM2KM1nKSKM2FRL1L2L3QF复合停止按钮复合停止按钮SB1SB1动动合触点上并联合触点上并联KM2KM2的的自锁触点。停车期间，自锁触点。停车期间，用手转动机床主轴调用

46、手转动机床主轴调整工件位置时，速度整工件位置时，速度继电器的转子继电器的转子 随着随着转动，若不按停止按转动，若不按停止按钮钮SB1SB1，KM2KM2就不会得就不会得电，电动机就不会反电，电动机就不会反接于电源。接于电源。反接制动电流约为启反接制动电流约为启动电流的两倍，动电流的两倍，主电主电路制动回路中串入路制动回路中串入限限流电阻流电阻R R，防止制动，防止制动时对电网的冲击和电时对电网的冲击和电动机绕组过热。电动动机绕组过热。电动机容量较小且制动不机容量较小且制动不是很频繁的正反转控是很频繁的正反转控制电路中，可以不加制电路中，可以不加限流电阻。限流电阻。67电气控制电路基础2 2、能

47、耗制动、能耗制动制动原理：制动原理：切断三相电源切断三相电源-定子绕组接入直流电源（产生磁场）定子绕组接入直流电源（产生磁场）-惯性转动的转子切惯性转动的转子切割磁力线（产生电磁转矩）割磁力线（产生电磁转矩）-制动制动 这种制动方法是将在运动过程中储存在这种制动方法是将在运动过程中储存在转子中的机械能转变成电能，又消耗在转子的制动上，因此称为能耗制动。转子中的机械能转变成电能，又消耗在转子的制动上，因此称为能耗制动。TCKM1M13KM248VFU1FU2FU4RPKM2KM1110VFU3KM2SB1SB2KM1KM1PEKM2SB1SB2KM1KM1KM2KM1KM2KTKTabL1L2L

48、3QF能耗制动控制电路：能耗制动控制电路：三相笼型异三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，步电动机切断三相电源的同时，定子绕组接通直流电源，转子原定子绕组接通直流电源，转子原来储存的机械能转变为电能，消来储存的机械能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，转速为耗在转子回路的电阻上，转速为零时再将其切除。零时再将其切除。主电路：变压器主电路：变压器TC和整流器提和整流器提供制动直流电源，供制动直流电源，KM2为制动为制动接触器接触器。控制电路控制电路(a)(a)：手动控手动控制：停车时按下制：停车时按下SB1SB1按按钮，制动结束时放开。钮，制动结束时放开。 电路简单，操作不便。电路简单，操作不便

49、。控制电路控制电路(b)(b)：根据电动机带负根据电动机带负载制动过程时间载制动过程时间长短设定时间继长短设定时间继电器电器KTKT的定时值，的定时值，实现制动过程的实现制动过程的自动控制。自动控制。制动作用强弱与通入直流电流的制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关，在同大小和电动机的转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越样的转速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力强，电流一定时转速越高制动力矩越大。矩越大。一般取直流电流为电动机空载一般取直流电流为电动机空载电流的电流的34倍，过大会使定子过倍，过大会使定子过热。热。可调节整流器输出端的可变电可调节整流器输出端的可

50、变电阻阻RP，得到合适的制动电流。，得到合适的制动电流。 682.6 电液控制系统电液控制系统 液压传动系统由于其特有的优点，如易获得较大力矩、运动传递平稳液压传动系统由于其特有的优点，如易获得较大力矩、运动传递平稳均匀、调节控制方便等，在机械制造、工程、建筑、矿山等领域具有广泛均匀、调节控制方便等，在机械制造、工程、建筑、矿山等领域具有广泛的应用。当液压传动系统与电气控制系统相结合组成的应用。当液压传动系统与电气控制系统相结合组成电液联合控制系统电液联合控制系统时，时，即用电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部件完即用电气控制电路控制液压传动系统，再由液压传动系统驱动运动部

51、件完成规定动作，成规定动作，这样就能很方便地实现由多种工作程序组合的自动工作循环这样就能很方便地实现由多种工作程序组合的自动工作循环控制，广泛应用于组合机床、自动化机床、机械加工自动线、数控机床等控制，广泛应用于组合机床、自动化机床、机械加工自动线、数控机床等设备上。电磁阀设备上。电磁阀69电气控制电路基础70电气控制电路基础 动力部件动力部件： 液压泵液压泵 执行部件执行部件： 液压缸液压缸 液压马达液压马达 控制部件控制部件: : 压力控制阀压力控制阀 流量控制阀流量控制阀 方向控制阀方向控制阀 辅助装置：辅助装置： 油箱，油管，过滤器油箱，油管，过滤器控制对象控制对象-油泵电动机、电磁换

52、向阀油泵电动机、电磁换向阀M3液压缸液压泵调速阀YV1-1YV1-2YV2-1YV2YV1SQ2SB1SQ3SQ1快进工进快退滑台快进工进快退停止SB1SB1SB1SB1SB1+-+-+-+-71 液压动力滑台液压动力滑台是典型的电液控制装置，它是是典型的电液控制装置，它是组合机床上实现进给运动组合机床上实现进给运动的的一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、一种通用部件，配上动力头和不同的主轴箱可以对工件完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角、铣削以及攻螺纹等加工工序。刮端面、倒角、铣削以及攻螺纹等加工工序。 动力滑台由液压缸驱动，该电液控制系统的分析可分为三步：动力滑

53、台由液压缸驱动，该电液控制系统的分析可分为三步：（1 1）工作循环图分析，工作循环图分析，确定工步顺序、每步的工作内容以及各工步转换主令；确定工步顺序、每步的工作内容以及各工步转换主令；（2 2）液压系统分析液压系统分析，对照液压系统原理图，确定每工步中应通电的电磁阀线，对照液压系统原理图，确定每工步中应通电的电磁阀线圈，结合分析结果和工作循环图中给出的条件列出电磁铁动作顺序表。圈，结合分析结果和工作循环图中给出的条件列出电磁铁动作顺序表。（3 3）控制电路分析控制电路分析，对照电磁铁动作顺序表，逐步分析电路如何在转换主令，对照电磁铁动作顺序表，逐步分析电路如何在转换主令的控制下完成电磁阀线圈

54、通、断电的控制。的控制下完成电磁阀线圈通、断电的控制。 液压动力滑台液压动力滑台72M3液压缸液压泵调速阀YV1-1YV1-2YV2-1YV2YV1SQ2SB1SQ3SQ1快进工进快退滑台快进工进快退停止SB1SB1SB1SB1SB1+-+-+-+-工作循环图工作循环图SQ2 SQ1SQ3快进快进工进工进快退快退SB1YV1-1YV1-2YV2-1转换主令转换主令快进快进 + - +SB1工进工进 + - -SQ2快退快退 - + -SQ3原位原位 - - -SQ1电磁阀动作顺序表电磁阀动作顺序表73M13KMM23FU3FR1FR2SB1SB2SQ2KM3KM1SQ4KM4SQ1KM1KM3

55、KM4SQ3KM2KM1KM2KM3KM4UVW380V1KM3KM2KM4PEPEQFQFQF12控制电路控制电路742.7电气控制系统中的保护环节电气控制系统中的保护环节 选择和设置保护环节是所有电气控制系统不可选择和设置保护环节是所有电气控制系统不可缺少的组成部分，保护人身安全、电网、电动机、缺少的组成部分，保护人身安全、电网、电动机、以及电气控制设备等。电气控制系统中常见的保护以及电气控制设备等。电气控制系统中常见的保护环节有环节有电压保护、电流保护、过载保护及弱磁保护电压保护、电流保护、过载保护及弱磁保护等等。75电气控制电路中常用的保护电路FU1KM1M3L1L2L3KM2IIUK

56、I1KI2KVFU2FRKAKI1KI2KVKM2KM1FU2KM1KM2KAFRSA0SA1SA2PEQFRC76常用电气保护环节常用电气保护环节保护环节保护环节故障原因故障原因采用的保护元件采用的保护元件电压保护电压保护短路保护短路保护 过电流保过电流保护护过载保护过载保护弱磁保护弱磁保护超速保护超速保护电源电压突然消失、降低或电源电压突然消失、降低或升高升高电源负载短路电源负载短路错误启动、过大负载频繁正错误启动、过大负载频繁正反向启动反向启动长期过载运行长期过载运行直流励磁电流突然消失或减直流励磁电流突然消失或减小小电压过高、弱磁场电压过高、弱磁场继电器或接触器、中间继电器继电器或接触

57、器、中间继电器熔断器、低压断路器熔断器、低压断路器过电流继电器过电流继电器热继电器、热敏电阻、低压断路器、热继电器、热敏电阻、低压断路器、热脱扣装置热脱扣装置欠电流继电器欠电流继电器过电压继电器、离心开关、测速发电过电压继电器、离心开关、测速发电机机第 3 章 常用设备电气控制系统分析78 本章通过对典型生产机械电气控制系统的实例分析本章通过对典型生产机械电气控制系统的实例分析 （车床、铣床、组合机床等）（车床、铣床、组合机床等）1、进一步学习、掌握电气控制电路的组成以及各种基本控制电、进一步学习、掌握电气控制电路的组成以及各种基本控制电 路在具体电气控制系统的应用。路在具体电气控制系统的应用

58、。2、掌握分析电气控制系统的方法，培养阅读电气控制图的能力、掌握分析电气控制系统的方法，培养阅读电气控制图的能力3、加深对机械设备中机械、液压与电气控制紧密配合的理解，、加深对机械设备中机械、液压与电气控制紧密配合的理解， 为实际工作中对设备电气控制系统进行分析打下基础。为实际工作中对设备电气控制系统进行分析打下基础。79 3.1 3.1 设备控制系统分析概述设备控制系统分析概述对设备电气控制系统进行分析时，首先需要对设备电气控制系统进行分析时，首先需要对对设备整体系统设备整体系统有所了解，在此基础上，才能有所了解，在此基础上，才能有效地针对设备系统控制要求，分析电气控制有效地针对设备系统控制

59、要求，分析电气控制系统的组成与功能。设备整体系统分析有如下系统的组成与功能。设备整体系统分析有如下三个方面：三个方面：1.1.设备概况调查设备概况调查 通过阅读生产机械设备的有关技术资料，通过阅读生产机械设备的有关技术资料，了解设备的基本结构及工作原理、设备的传动了解设备的基本结构及工作原理、设备的传动系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、运动要求等。运动要求等。2.2.电气设备及电气元件选用电气设备及电气元件选用 明确电动机作用、型号规格以及控制要求，明确电动机作用、型号规格以及控制要求，了解各种电器的工作原理、控制作用及功能。了解各种电器的工作原理

60、、控制作用及功能。3.3.设备和电气元件的连接关系分析设备和电气元件的连接关系分析 了解了被控设备和采用的电气设备、电气了解了被控设备和采用的电气设备、电气元件的基本状况，还应确定两者之间的联接关元件的基本状况，还应确定两者之间的联接关系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。信息采集传递过程信息采集传递过程是通过设备上的各种操作手是通过设备上的各种操作手柄、撞块、挡铁以及各种现场信息检测机构作柄、撞块、挡铁以及各种现场信息检测机构作用到主令信号发出元件上，并将信号采集传递用到主令信号发出元件上，并将信号采集传递到电气控制系统中；到电气控制系统中；运动