《电气控制技术与应用》课件 单元四 课题3 设计、安装、调试断电延时、降压启动带半波能耗制动的电气控制线路

单元四电气控制线路的设计课题三设计、安装、调试断电延时、降压启动带半波能耗制动的电气控制线路一、教学目标二、教学任务三、教.学.做（一）课题分析（二）相关知识（三）电路设计（四）元件选择（五）安装与调试四、课题小结五、效果测评目录（一）知识目标1.掌握电气控制线路的逻辑设计法的概念及特点；2.掌握电气控制线路的逻辑设计法的基础知识；3.掌握电气控制线路的逻辑设计法的设计步骤和设计方法；一、教学目标（二）能力目标1.能够应用逻辑设计法设计本课题的电气原理图；2.选择并列出本课题电气控制线路的电器元件型号及规格明细表。3.根据本课题电气原理图进行正确的安装接线。4.掌握正确的电路调试方法并对安装接线进行调试。（一）课题分析（二）相关知识（三）电路设计（四）元件选择（五）安装与调试。二、教学任务提出任务：某三相异步电动机控制线路要求如下：1、要求使用断电延时的时间继电器来控制Y/△降压启动；2、按下停止按钮后，需采用单相半波整流能耗制动。请根据以上要求设计其电气控制线路。三、教.学.做1、拖动方式分析

只有一台拖动电动机，且不需进行调速。采用三相交流鼠笼式异步电动机。2、启动方式分析电动机的启动过程，需要按照Y/△降压启动的方式进行。（一）课题分析3、运行方式分析运行方向为单向运行。4、控制要求分析按下启动按钮时，Y/△降压启动过程由断电延时的时间继电器控制；按下停止按钮时，电动机实施半波整流能耗制动。1、逻辑设计法基础（1）逻辑设计法的基本思路①将控制系统的输入、输出电器元件的状态用状态变量进行表示。②根据控制要求列出状态变量的逻辑表达式。③进一步简化逻辑表达式。④根据逻辑表达式绘制控制线路。（二）相关知识（2）逻辑设计法中状态变量的假定①电器触点的接通或断开的两种状态，即闭合状态规定为“1”，断开状态规定为“0”。②对于继电器、接触器、电磁铁、电磁阀、电磁离合器等输出元件线圈，通电状态规定为“1”，失电状态规定为“0”。（3）基本逻辑表达式①

逻辑“与”——触点串联（a）电路图线圈K通电，则K为“1”表示；线圈K失电，则K为“0”表示。（b）真值表逻辑与的运算规律为：有“0”则“0”，全“1”则“1”。逻辑与表达式为：K=A.B图4-3-1逻辑与运算电路表4-3-1逻辑与真值表ABK000010100111②

逻辑“或”——触点并联（a）电路图输入开关量A、B相互并联后，与输出线圈K串联。（b）真值表逻辑“或”的运算规律为：有“1”则“1”，全“0”则“0”。逻辑或表达式为：K=A+B图4-3-2逻辑或运算电路表4-3-2逻辑“或”真值表ABK000011101111③逻辑“非”——常闭触点（a）电路图输入开关量A为常闭，与输出线圈K串联。（b）真值表逻辑“非”的运算规律为：A不动作线圈接通（也称A对K为“非控制”）。逻辑“非”表达式为：图4-3-3逻辑非运算电路表4-3-3逻辑“非”真值表AK0110（4）逻辑运算定理①交换律：A·B=B·A;A+B=B+A②结合律：A

·（B

·C）=（A

·B）·CA+（B+C）=（A+B）+C③分配律:A·（B+C）=A·B+A·CA+B·C=（A+B）·（A+C）④重叠律:A·A=A；A+A=A⑤吸收律:A+AB=A；A·（A+B）=A⑥非非律:⑦反演律:（5）逻辑代数的化简①化简时经常用到的常量和变量关系为：②化简时经常用到的方法（a）合并项法：利用将两项合为一项。（b）吸收法利用A+AB=A消去多余的因子。（c）消去法利用消去多余的因子。（d）配项法利用逻辑表达式乘以一个“1”和加上一个“0”其逻辑功能不变来进行化简，即利用A+1=1和③逻辑代数式简化中应注意以下问题（a）注意在简化后触点的电流分断能力是否能够达到线路设计要求；（b）在多用些接点能使线路逻辑功能更加明确时，不必强求化简来节省触点。2、控制电路的逻辑函数启、停自锁电路接触器开关的逻辑函数规律。图4-3-4启、停自锁电路图(a)逻辑函数：

一般形式：FK=X开+X关ⅹK图(b)逻辑函数：FK=SB2ⅹ（SB1+K）一般形式：FK=X关（X开+K）式中：X开——开启信号，X关——关闭信号。对开启信号，用X开主ⅹX开约去代替一般形式中的X开对关断信号，用X关主ⅹX关约去代替一般形式中的X关启动、停止、自锁线路扩展公式为：FK=X开主X开约+（X关主+X关约）KFK=（X关主+X关约）（X开主X开约+K）3、逻辑设计法的基本步骤（1）根据生产工艺要求，作出工作循环示意图。（2）确定执行元件和检测元件，并作出执行元件的动作节拍表和检测元件状态表。（3）根据主令元件和检测元件状态表写出各程序的特征数，确定待相区分组，增设必要的中间记忆元件，使得相区分组的所有程序区分开。（4）列出中间记忆元件的开关逻辑函数和执行元件的逻辑函数。（5）根据逻辑函数式设计电气控制线路图。（6）进一步检查、化简、完善电路，增加必要的保护和联锁环节，检查有无寄生回路，是否存在触点竞争现象等。1、主电路设计（1）设计Y/△降压启动的主电路。（三）电路设计图4-3-5（2）设计能耗制动电路在主电路中加入半波整流能耗制动,如图所示电路。2、控制电路设计（1）根据控制要求，作出工作循环示意图，如图所示。图4-3-7Y/△降压启动带半波能耗制动工作循环示意图表4-3-4断电延时Y—Δ降压启动半波能耗制动状态表序号程序名激励信号检测元件状态执行元件状态SB1SB2KT触点KT线圈KM1KM2KM3KM40停止0000000001Y准备SB2011100102Y启动KM301010103Δ运行KT000011004制动SB110000011（2）根据工作循环图列出状态表。（3）给出逻辑函数式①写出各程序的特征数，确定待相区分组，增设必要的中间记忆元件，使待相区分组的所有程序区分开。（a）找出特征数特征数是在各个程序中由检测元件状态构成的二进制数，检测元件分别为SB1、SB2、KT、KM3。各程序特征数表如下：表4-3-5特征数表序号程序名SB1SB2KT触点KM3触点特征数0停止000000001Y准备011001102Y启动011001101113Δ运行000000004制动10010011000（b）决定待相区分组特征数决定了检测元件的状态，也决定了线路的输出状态。控制系统设计中不允许存在特征数相同的现象。程序与程序间的特征数相同称为待相分区组。特征数互不相同的程序叫做相分区组。序号原特征数K新特征数第0程序0000000000第3程序0000100001（c）设置中间记忆元件设置中间继电器ＫA来增加特征数，使待相区分组成为相区分组。②列出中间元件和执行元件的逻辑函数表达式根据状态表4-3-4，找出该输出元件工作的区域，输出元件的工作区域以开启边界线和关断边界线为界。输出元件开启通电，则对应程序的上横线为开启边界线；在某程序关断，则对应该程序的下横线为关断边界线，元件在开关边界线内应为“1”，在边界线外应为“0”。③列写逻辑函数表达式的关键是找出开启线和关断线、

X开主和X开约信号、

X关主和

X关约信号取触点信号的原则如下：（a）取X开主信号的原则：如果主令信号由常态变成受激，则取其常开（动合）触点，若相反则取其常闭（动断）触点；（b）取X关主信号的原则：如果主令信号由常态变成受激，则取其常闭（动断）触点，若相反则取其常开（动合）触点；（c）取X开约信号的原则：取开启线近旁的“1”状态，而开关边界线外尽量为“0”状态的输入变量；（d）取X关约信号的原则：取关断线近旁的“0”状态，而开关边界线外尽量为“1”状态的输入变量。④确定自锁环节的依据：

（a）若在开关边界线内X开主ⅹX开约不能保持“1”状态（即为短信号），则要加自锁环节；（b）若在开关边界线内X开主ⅹX开约始终保持“1”状态（即为长信号）则不需要自锁。⑤写出执行元件的逻辑函数表达式：（a）执行元件KT（准备）逻辑函数表达式：

（b）执行元件KM3（Y型接法准备）逻辑函数表达式：（c）执行元件KM1逻辑函数表达式：（d）执行元件KM2(为Δ运行）逻辑函数表达式：

（e）执行元件KM4(能耗制动）逻辑函数表达式：（4）根据以上逻辑函数式设计线路如图所示：图4-3-8逻辑函数式设计控制电路图3、检查、完善控制电路（1）存在问题图4-3-8图中存在以下问题：①接触器KM2与KM3无互锁；②在KT断电延时触点未断开时，按下制动按钮SB1，则会在控制电路中形成寄生回路，使KT线圈和KM1线圈得电动作。（2）完善电路的处理方法①在KT断电延时触点上串联KM2常闭触点与Δ运行联锁；②在KT断电延时触点上串联KM4常闭触点，切断寄生回路。图4-3-9改进后的控制电路图1、选择拖动电动机选用型号为Y112M-4型三相异步电动机。（四）元件选择型号额定功率额定电流转速效率功率因数堵转电流最大转矩额定电流额定转矩KWAr/min%cosΦ倍倍Y112M-448.771440760.757.02.22、选择电气元件的型号及规格明细见下表表4-3-7电气元件型号及规格明细表序号符号名称型号及规格数量单位用途1M异步电动机Y112M-4,380V,8.77A,50Hz1台主拖动2FU1熔断器RL7-25/25,660V,20A,50Hz3套主电路短路保护3FU2熔断器RL1-15,380V,2A,50Hz2套控制电路短路保护4KH热继电器JR16-20/3,500V,11A,6.8-11A1只过载保护5QS断路器DZ5-20，380V,20A,50Hz1只设备电源引入控制开关6KT时间继电器JS7-3A，380V,50Hz1只断电延时7KM1～KM4接触器CJ20-10，380V，10A4只电动机运行控制8SB1～SB2控制按钮LA10-2H，500V，5A1套启停控制组合按钮（绿、红）9R制动电阻0.5Ω，50W1只限流电阻10V整流电阻2CZ30，30A，600V1只整流1、器材准备（1）常用工具：螺钉旋具（俗称起子。分为一字形和十字形）、测电笔、钢丝钳、尖嘴钳、断线钳（又称斜口钳）、剥线钳、电工刀、活动扳手等电工常用工具。（2）常用仪表：万用表（MF47型）、钳形电流表（MG3-1型）、兆欧表（ZC25-3型）。（3）需用元件规格。元件配齐后需进行质量检验，确保无问题后（需得到实训指导教师的认可）再进行下一步工作。（五）安装与调试常用工具常用仪表表4-3-8实训设备及工具材料表序号分类名称型号规格数量单位备注1电源交流AC3×380/220V、20A1处2劳保用品绝缘鞋、工作服等自定1套3工具电工通用工具验电笔、钢丝钳、三用钳、螺丝刀（包括十字、一字）、斜口钳、镊子、电烙铁、焊锡丝等1套4仪表万用表MF47型1块5设备器材异步电动机Y112M-4,380V,8.77A,50Hz1台6熔断器RL7-25/25,660V,15A,50Hz3套7熔断器RL1-15,380V,2A,50Hz2套8热继电器JR16-20/3,500V,11A,6.8-11A1只9断路器DZ5-20，380V,20A,50Hz1只10时间继电器JS7-3A，380V,50Hz1只11控制按钮LA10-2H，500V，5A1套双联组合12制动电阻0.5Ω，50W1只13整流电阻2CZ30，30A，600V1只14接线端子牌TD-15-202条可自定15配电安装箱660×460mm1个可自定16消耗材料连接导线BLV——2.5mm2若干17连接导线BVR——0.75mm2若干18紧固件M4×15mm螺杆，螺母、平、弹簧垫圈若干只19导轨360mm2条20塑料套管Φ3.5若干米21号码笔黑色31911支可自定2、电路安装（1）安装步骤如下第一步

选配并检查元件和电气设备。第二步

固定电器元件和走线槽，并在电器元件附

近做好与电路图上相同代号的标记。安装

走线槽时，应做到横平竖直、排列整齐匀

称、安装牢固便于走线等。第三步

在控制板上进行板前线槽配线，并在导

线端部套编码套管。第四步

进行控制板外的元件固定和布线。第五步

自检（2）线路安装注意事项①电动机和线路的接地须符合要求。②在控制箱外部布线时，导线必须穿在导线通道或敷设在设备的导线通道里，导线中间不允许有接头。③制动限流电阻与整流二极管工作中发热量较大，需做好保护，焊接可靠，保证散热。3、通电调试（1）调试步骤①将主电路电源断开，接通控制电路电源，检查控制电路的控制逻辑是否与控制要求一致。②接通电源，点动控制各电动机的启动，以检查各电动机转向是否符合要求，机械部分运转是否正常。③通电空载调试空转试车时，应观察各电器元件、线路、电动机及传动装置的工作是否正常。发现异常，应立即切断电源进行检查，待调整或修复后方可再次通电试车。④带负载调试一方面观察设备带负载后是否有其它情况发生；另一方面不断调整时间继电器和热继电器整定值，使之与生产要求相适应。（2）通电调试注意事项：①试车时，传送带上不允许有物料。②试车时，应先合上电源开关，后按启动按钮；停车时，应先按停止按钮，后断开电源开关。四、课题小结图4-3-10本课题内容结构示意图根据本课题学习内容，按照教材所列测评内容，对教学效果进行测评，检验教学达标情况。五、效果测评考核目标考核内容考核要求评分标准配分自评互评师评知识目标（50）课题分析掌握课题分