电气控制与PLC应用课件 项目1 电动机正反转电气控制

项目一电动机正反转电气控制

1.11.21.3低压电器相关知识电气控制电路相关知识1.4应用举例

项目简述

1.5实训操作及视频演示思维导图一、项目简述工农业生产中，生产机械的运动部件往往要求实现正反两个方向运动，这就要求拖动电动机能正反向旋转。例如，在铣床加工中工作台的左右、前后和上下运动，起重机的上升与下降等，可以采用机械控制、电气控制或机械电气混合控制的方法来实现，当采用电气控制的方法实现时，则要求电动机能实现正反转控制。从电动机的原理可知，改变电动机三相电源的相序即可改变电动机的旋转方向，而改变三相电源的相序只需任意调换电源的两根进线，如图1-1所示。合上开关QS，按下启动按钮SB2，电动机正转；按下停止按钮SB1，电动机停止，按下反转启动按钮SB3，电动机反转。1.按钮按钮开关是一种用人力（一般为手指或手掌）操作，并具有储能（弹簧）复位的一种控制开关。按钮的触点允许通过的电流较小，一般不超过5A，因此一般情况下不直接控制主电路，而是在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁等。二、电气控制器件相关知识（一）按钮、刀开关2、按钮符号及结构2、刀开关1、刀开关又称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。在低压电路中，作为不频繁接通和分断电路用，或用来将电路与电源隔离。2、刀开关型号及结构通常在电路中起通断、隔离作用。不能倒装或平装；不能频繁操作，只能通断小负载。

二、接触器接触器是一种在电磁力的作用下，能够自动地接通或断开带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。1、工作原理：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。2、接触器工作原理静铁心线圈释放弹簧动铁心（衔铁）短路环线圈中通入的交流电在铁芯中产生交变的磁通，衔铁产生振动，发出噪声。短路环消除振动和噪声：在交流接触器铁芯和衔铁的两个不同端部各开一个槽，槽内嵌装一个用铜、康铜或镍铬合金材料制成的短路环，又称减振环或分磁环。保证衔铁可靠吸合。3、接触器的结构及型号CJT1系列交流接触器4、交流接触器常见故障：1）触头过热原因：接触压力不足，触点表面氧化，触点容量不够等。2）触头磨损原因：电气磨损或机械磨损3）线圈失电后触头不能复位原因：触头被电弧焊在一起了，铁心剩磁太大，弹簧弹力不足，活动部分被卡住。4）铁心噪声太大5）线圈过热或烧毁（三）热继电器是一种常见的保护电器。利用电流的热效应而动作，主要用来对连续运行的电动机进行过载保护。发热电阻丝双金属片导板触头调节旋钮手动复位按扭受热变形方向JR36FR表示符号：热继电器动作(一)不带断相保护装置的热继电器工作原理示意图

差动式断相保护装置动作原理a）未通电；b）三相额定电流；c）三相同时过载；d）一相断相（二）带断相保护装置的热继电器（三）型号由于热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及动作机构传递信号的惰性原因，热继电器从电动机过载到触点动作需要一定的时间，因此热继电器不能作短路保护。但也正是这个热惯性和机械惰性，保证了热继电器在电动机起动或短时过载时不会动作，从而满足了电动机的运行要求说明（四）符号作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻分类：

（四）熔断器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM快速熔断器RS自恢复熔断器瓷插式熔断器螺旋式熔断器（四）熔断器有填料式熔断器无填料密封式熔断器快速熔断器自恢复熔断器（一）结构有填料密闭管式熔断器RT0-200熔管是熔体的保护外壳，用耐热绝缘材料制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔座是熔断器的底座，作用是固定熔管和外接引线。熔体熔体是熔断器的主要组成部分。常用形式：丝状、片状或栅状。熔体的材料：①铅、铅锡合金或锌等低熔点材料，多用于小电流电路；②银、铜等较高熔点的金属，多用于大电流电路。（二）工作原理利用金属导体作为熔体串联在被保护的电路中，当电路发生过载或短路故障时，通过熔断器的电流超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动分断电路，起到保护作用。对过载反应很不灵敏。电气设备发生轻度过载时，熔断器将持续很长时间才熔断，有时甚至不熔断。因此，除在照明电路中外，熔断器一般不宜用作过载保护，主要用作短路保护。

熔断器按结构形式分:半封闭插入式无填料封闭管式有填料封闭管式自复式二、常用的低压熔断器RC1A系列插入式熔断器一般用在交流

50HZ、额定电压380V及以下，额定电流200A及以下的低压线路末端或分支电路中，作为电气设备的短路保护及一定程度的过载保护。用途（三）RClA系列插入式熔断器(瓷插式熔断器)型号结构（四）RLl系列螺旋式熔断器结构用途RLl系列螺旋式熔断器广泛应用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，在交流额定电压500V、额定电流200A及以下的电路中，作为短路保护器件。a)外形b)结构（五）RMl0系列无填料封闭管式熔断器型号RM10系列无填料封闭管式熔断器用途是一种大分断能力的熔断器，广泛用于短路电流较大的电力输配电系统中，作为电缆、导线和电气设备的短路保护及导线、电缆的过载保护。（六）RT0系列有填料封闭管式熔断器（七）快速熔断器快速熔断器又叫半导体器件保护用熔断器。结构快速熔断器的典型结构图主要用途：用于硅元件变流装置内部的短路保护。由于硅元件的过载能力差，因此要求短路保护元件应具有快速动作的特征。快速熔断器能满足这种要求，且结构简单，使用方便，动作灵敏可靠，因而得到了广泛应用。熔断器符号4．熔断器的选用只有正确选择熔断器和熔体，才能起到应有的保护作用。选择熔断器的基本原则如下。（1）根据使用场合确定熔断器的类型。例如，容量较小的照明线路或电动机的保护，宜采用RC1A系列插入式熔断器或RM10系列无填料封闭管式熔断器；短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜采用具有高分断能力的RL系列螺旋式熔断器或RT（包括NT）系列有填料封闭管式熔断器；保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速熔断器（RLS或RS系列）。（2）熔断器的额定电压必须等于或高于线路的额定电压。额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。（3）熔体额定电流应根据实际使用情况按以下原则计算。①对于照明、电热等电流较平稳、无冲击电流的负载短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。②对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，熔体的额定电流IRN应大于或等于电动机额定电流IN的1.5～2.5倍，即IRN≥(1.5～2.5)IN。③对于频繁启动或启动时间较长的电动机，其系数应增加到3～3.5。④对多台电动机的短路保护，熔体的额定电流应等于或大于其中最大容量电动机的额定电流INmax的1.5～2.5倍，再加上其余电动机额定电流的总和，即IRN≥INmax(1.5～2.5)+三、基本控制相关知识一、电工识图的基本要求：1、从简单到复杂，循序渐进识图。2、应具有电工、电子基本理论知识。3、要熟记会用电气图形符号和文字符号。4、要熟各类电气典型基本电路。5、掌握各类电气图的绘制特点。6、把电气图与土建图结合起来看。7、了解电气图的有关标准和规程。二、识图的步骤1、详读图纸说明。2、识读概略图和框图。3、读识电气原理图4、读识电气接线图和安装图（一）电气图识图及制图标准生物机电

三、电气识图基本方法

1、先机后电

2、先主后辅

3、化整为零

4、集零为整

5、统观全局

6、总结特点

四、机床电气控制系统分析的一般方法步骤：

1、了解机械设备的机械动作及工步图。分析传动系统的驱动方式，含电动、液压、气动驱动原理。

2、了解电器元件的安装位置及作用。

3、分析机械部件与电器元件的关联，含操纵手柄，行程控制的档铁、撞块、离合器、电磁铁等的状态及安装位置。

4、分析电气控制原理。生物机电五、分析电气控制原理图方法——跟踪法1、主电路的读图法第一步：分清主电路中的用电设备。第二步：搞清楚用什么电器元件控制用电设备第三步：了解主电路中其它电器元件的作用。第四步：看电源（交流、直流）2、识读辅助电路的步骤第一步：看电源（交流、直流）第二步：看辅助电路是如何控制主电路的第三步：看电气元件之间的关系分析具体电路、不断总结、不断提高安装接线图原理图（二）三相异步电动机单相启停控制1、三相笼型异步电动机的启动控制线路启动方式：直接启动(或全压启动)

（1）电动机的点动控制线路

电动机启动电流Ist为额定电流IN的4～7倍

点动控制电气原理

2、线路的保护设置（1）短路保护FU1FU2（2）欠压和失压保护优点：第一，防止电源电压严重下降时电动机欠压运行。第二，防止电源电压恢复时，电动机白行启动造成设备和人身事故。第三，避免多台电动机同时启动造成电网电压的严重下降。（2）单向直接启动控制线路三相异步电动机单向连续控制

1.线路图：主电路、控制电路

2.线路分析（2）电路具有的保护环节。①短路保护。主电路和控制电路分别由熔断器FU1和FU2实现短路保护。当控制回路和主回路出现短路故障时，能迅速有效地断开电源，实现对电器和电动机的保护。②过载保护。由热继电器FR实现对电动机的过载保护。当电动机出现过载且超过规定时间时，热继电器双金属片过热变形，推动导板，经过传动机构，使常闭辅助触点断开，从而使接触器线圈失电，电动机停转，实现过载保护。③欠电压保护。当电源电压由于某种原因而下降时，电动机的转矩将显著下降，电动机无法正常运转，甚至引起电动机堵转而烧毁。采用具有自锁的控制电路可避免出现这种事故。因为当电源电压低于接触器线圈额定电压的75%左右时，接触器就会释放，自锁触点断开，同时常开主触点也断开，使电动机断电，起到保护作用。④失电压保护。电动机正常运转时，电源可能停电，当恢复供电时，如果电动机自行启动，就很容易造成设备和人身事故。采用带自锁的控制电路后，断电时由于自锁触点已经打开，因此恢复供电时电动机不能自行启动，从而避免了事故发生。欠电压和失电压保护作用是按钮、接触器控制连续运行的控制电路的一个重要特点。（3）三相异步电动机点动、连续控制

基本的点动图a

带转换开关图b

点动和连续图c

利用中间继电器图d（三）三相异步电动机正反转控制线路

1、异步电动机的正反转控制线路（1）电动机“正-停-反”控制（2）电动机“正-反-停”控制线路

(3)具有自动往返的正反转控制线路互锁控制：

在电动机控制线路中，一条电路接通，而保证另一条电路断开的控制。

作用：在正反转控制线路中引入互锁控制是为了防止电源短接。

电气互锁：利用接触器常闭触点，在控制线路中一条电路接通，而保证另一条电路断开的控制。机械互锁控制：利用机械按钮，在控制线路中一条电路接通，而保证另一条电路断开的控制。既有“电气互锁”，又有“机械互锁”，故称为“双重互锁”，此种控制线路工作可靠性高，操作方便，为电力拖动系统所常用。

（1）正转控制:四、应用举例（一）三相异步电动机带按钮互锁的正反转控制的安装调试试车1．工作任务①能分析交流电动机联锁控制原理。②能正确识读电路图、装配图。③会按照工艺要求正确安装交流电动机联锁控制电路。④能根据故障现象检修交流电动机联锁控制电路2．工作图

3、工作过程分析①正转控制：常闭先打开→对KM2线圈联锁按下SB2KM1常闭触点打开→对KM2线圈联锁常开后闭合→KM1线圈得电→

KM1主触点闭合→电动机M正转

KM1常开触点闭合→自锁②由正转直接到反转控制：

KM1常闭触点闭合→解除对KM2线圈的联锁先常闭打开→KM1线圈失电→KM1主触点打开→电动机M停止正转

KM1常开触点打开→解除自锁按下SB3KM2常闭触点闭合→解除对KM1线圈的联锁后常开闭合→KM2线圈得电→KM2主触点闭合→电动机M反转

KM2常开触点闭合→自锁③停止：

KM2常闭触点闭合→解除对KM1线圈的联锁按下SB1→KM2线圈失电→ KM2主触点打开→电动机M停转

KM2常开触点打开→解除自锁（二）CA6140型普通车床电气控制

1．主要结构及运动特点2．电气控制要求

根据车床的运动情况和工艺要求，车床对电气控制提出如下要求：(1)主拖动电动机一般选用三相鼠笼式异步电动机，并采用机械变速。

(2)为车削螺纹，主轴要求正、反转，小型车床由电动机正、反转来实现，CA6140型车床则靠摩擦离合器来实现，电动机只作单向旋转。

(3)一般中、小型车床的主轴电动机均采用直接启动。停车时为实现快速停车，一般采用机械制动或电气制动。

(4)车削加工时，需用切削液对刀具和工件进行冷却。为此，设有一台冷却泵电动机，拖动冷却泵输出冷却液。

(5)冷却泵电动机与主轴电动机有着联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机启动后才可选择启动与否；而当主轴电动机停止时，冷却泵电动机立即停止。

(6)为实现溜板箱的快速移动，由单独的快速移动电动机拖动，且采用点动控制。

(7)电路应有必要的保护环节、安全可靠的照明电路和信号电路。3、CA6140型车床的控制线路CA6140型车床的电气原理图如图8—2所示，图中M1为主轴及进给电动机，拖动主轴和工件旋转，并通过进给机构实现车床的进给运动；M2为冷却泵电动机，拖动冷却泵输出冷却液；M3为溜板快速移动电动机，拖动溜板实现快速移动。

1、主轴及进给电动机M1的控制由启动按钮SBl、停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转启动一停止电路。按下SB1线圈通电并自锁M1单向全压启动，通过磨擦离合器及传动机构拖动主轴正转或反转，以及刀架的直线进给。停止时，按下SB2KM1断电M1自动停车。2、冷却泵电动机M2的控制M2的控制由KM2电路实现。主轴电动机启动之后，KM1辅助触点(9—11)闭合，此时合上开关SA1KM2线圈通电M2全压启动。停止时，断开SA1或使主轴电动机M1停止，则KM2断电，使M2自由停车。

3、快速移动电动机M3的控制