电气控制与可编程控制器技术第三版

1、线路工作原理分析： 先合上电源开关QS，,3.星形三角形启动的特点,启动电流特性好，星形启动电流只是原来三角形接法直接启动时的13，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右。 结构简单、操作方便、价格低廉。 启动转矩为三角形的直接启动时的13，转矩特性差，只能空载或轻载启动。,注意事项,星形三角形启动只适用于三角形接法的电动机（一般4KW以上位接法），不能对星形接法的电动机采用星形三角形启动，否则要烧毁电动机。 星形三角形启动的延时时间要根据电动机的启动时间来整定。,3、降压启动的其他方法,（1）延边三角形降压启动方法。仅适用于定子绕组特别设计的异步电动机。 （2）定子串电阻降压启动方法。定子线路

2、中串接电阻，使电动机绕组电压降低，启动结束后再将电阻短接。这种方法会消耗大量的电能且装置成本较高。 （3）软启动器的应用 （4）变频器的应用,电器与PLC控制,三、绕线式异步电动机启动控制 常用方法是在转子绕组中串接外加电阻或频敏电阻器进行启动，以达到减少启动电流，提高转子电路的功率因数和增加启动转矩的目的。,1、转子串接电阻启动控制线路,（1） 按时间原则组成的启动控制线路 依靠时间继电器的依次动作短接启动电阻,（2） 按电流原则组成的控制线路 通过欠电流继电器的释放值设定进行控制，利用电动机启动时转子电流的变化来控制转子串接电阻的切除。,2、转子回路串频敏变阻器启动控制线路 克服了前面方法

3、中由于电流与转矩是跃变的会造成一定的冲击，而且分段级数越多线路就越复杂的缺点。 频敏变阻器的特点是其阻抗能随着转子的电流频率的下降自动减小，所以是绕线式异步电动机较理想的启动设备。,采用频敏变阻器的启动控制线路,第四节 三相异步电动机制动控制,三相异步电动机从切断电源到安全停止转动，由于惯性的关系总要经过一段时间。为了提高效率、准确停车，必须采取制动控制。 制动方法分为两类： 机械制动（如电磁抱闸制动、电磁离合器制动）和电气制动（如反接制动、能耗制动、回馈制动） 一、电磁抱闸制动和电磁离合器制动 1、电磁抱闸制动 靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来制动的。,电器与PLC控制,电磁抱闸制

4、动: 有断电电磁抱闸制动和通电电磁抱闸制动,断电电磁抱闸制动：电磁铁线圈一旦断电或未接通时电动机都处于抱闸制动状态，例如电梯、吊车、卷扬机等。 通电电磁抱闸制动：平时制动闸总是在松开状态，通电后才抱闸。例如机床等需要经常调整加工件位置的设备往往采用这种方法。,2、电磁离合器制动,采用电磁离合器来实现制动的，电磁离合器体积小，传递力矩大，制动平稳且迅速。 二、反接制动控制线路 1、线路设计思想,电器与PLC控制,制动原理 改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，从而产生与电动机转向相反的制动转矩，使电动机转速迅速下降。,制动特点 制动迅速，效果好，但因制动电流大，所以制动冲击大，

5、通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。,2、典型线路介绍 反接制动主要采用速度继电器用来检测电动机的转速变化，转速下降到零时（100/min），由速度继电器自动切断电源。,电器与PLC控制,反接制动要求 制动时要在定子绕组中串入一定的电阻限制反接制动电流，在电动机转速接近与零时，要及时切断反相序电源，以防止电动机反向再启动。,1.电动机单向运行反接制动控制线路, 按下启动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机M启动运转，当转速对于120r/min时，速度继电器KS常开触点闭合，为反接制动做好准备。 按下停止按钮SB1，其常闭触点先断开，KM1线圈失电，电动机脱离电源；SB1常开触点后闭合，

6、电动机因惯性KS还闭合，所以KM2线圈得电，电动机通反相序电源而进入反接制动状态，电动机转速迅速下降, 当转速小于100r/min时，KS常开触点断开，KM2线圈失电，反接制动结束。,（2）可逆反接制动控制线路,电动机的正向和反向制动分别有速度继电器的两对常开触点KS-Z、KS-F来控制。 限流电阻的作用：在反接制动时限制制动电流；在启动时限制启动电流。 反接制动优点：制动效果好； 缺点：能量消耗大，由电网供电的电能和拖动系统的机械能全部转化为电动机转子的热损耗。,电器与PLC控制,具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线,电阻R是反接制动电阻，同时也具有限制启动电流的作用。KSl和KS2分别

7、为速度继电器KS的正转和反转常开触点。,按下正转启动按钮SB2，KA3线圈通电并自锁，其常闭触点断开互锁中间继电器KA4线圈电路，KA3常开触点闭合，使接触器KMl线圈通电，KMl主触点闭合使定子绕组经电阻R接通正序三相电源，电动机M开始降压启动。,原理分析,电动机转速上升到一定值时，速度继电器正转常开触点KSl闭合，中间继电器KAl通电并自锁，这时由于KAl、KA3的常开触点闭合，接触器KM3线圈通电，电阻R被短接，定子绕组直接加以额定电压，电动机转速上升到稳定工作转速，进入正常运行状态。,1,1,1,1,按下停止按钮SBl，则KA3、KMl、KM3线圈相继断电。由于速度继电器的正转常开触点

8、KSl尚未复原，KAl仍处于工作状态，所以在KMl常闭触点复位后，KM2线圈便得电，其常开触点闭合，使定子绕组经电阻R获得反相序三相交流电源，对电动机进行反接制动，电动机转速迅速下降。,原理分析续,当电动机转速低于速度继电器动作值时，速度继电器常开触点复位，KAl线圈断电，接触器KM2释放，反接制动过程结束。,三、能耗制动控制线路,制动原理 在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用产生制动转矩，以达到制动的目的。,制动特点 制动平稳，效果好，制动电流角反接时要小，所以制动冲击小，但制动效果不及反接制动，需要直流电源，控制电路相对复

9、杂。通常适用于较大容量电动机频繁启动制动场合。,能耗制动时间的控制方式 采用能耗制动时间控制原则：利用时间继电器控制制动时间。 采用能耗制动速度控制原则：利用速度继电器，检测电动机的转速来控制制动的时间,电动机单向运行能耗制动控制线路,电动机运行时，按下SBl，SB1常闭先断开，KMl线圈失电，电动机脱离三相交流电源。 SB2常开后闭合，KM2、KT线圈得电自锁，直流电源通过KM2主触点闭合而加入定子绕组，电动机进入能耗制动状态。当转速接近于零时，时间继电器延时常闭触点断开，KM2失电，又使KT线圈的电源也被断开，电动机能耗制动结束。,以时间原则控制的单向能耗制动线路,KT的瞬时常开触点的作用

10、是为了当出现KT线圈断线或机械卡住故障时，在按下SBl后仍能迅速制动后脱离直流电源。,能耗制动特点：,把电动机转子所储存的动能转变为电能，且又消耗在电动机转子上，与反接制动相比，能耗少，制动停车准确。适用于电动容量大，要求制动平稳和启动频繁的场合。,第五节 电动机的可逆运行,正、反转原理 改变三相异步电动机的电源相序，即三相电源进线中任意两相对调，电动机即可反向运转。通过改变正反向接触器主触点的接线来实现。 一、电动机可逆运行的手动控制,电器与PLC控制,1.接触器联锁的正反转控制线路（正停反）,先合上电源开关QS， 正向控制：, 反向控制：, 反向控制,2.按钮、接触器双重联锁的正反转控制线

11、路（正反停）,先合上电源开关QS， 正向控制：, 反向控制, 停止,按下SB1，整个控制线路失电，主触点和自锁触点分断，电动机M失电停转,二、电动机可逆运行的自动控制,电器与PLC控制,在生产实践种，有些生产进行的工作台要求在一定的范围内自动往返运动，如万能铣床、龙门刨床等，以便实现对工件的连续加工，提高生产效益，这就需要电气控制线路实现自动转换正反转控制,1.限位开关的作用 SQ1、SQ2： 对工作台往返位置的定位及自动换接电动机正反 转控制电路，实现工作台的自动往返行程控制。 SQ3、SQ4：用作终端保护，以防止SQ1、SQ2失灵，工作台超过限定位置二造成事故。 2. 原理分析 先合上电源

12、开关，,第六节 三相笼形异步电动机速度控制线路,在很多领域中，要求对三相笼型异步电动机能够实现调速，其目的是实现自动控制节能，以提高产品质量和生产效率。如钢铁行业的轧钢机、鼓风机，机床行业中的车床、机械加工中心等，都要求三相笼型异步电动机可调速。,一、调速的基本概念 三相笼型异步电动机的转速公式： n=n0(1s）=60f (1s）/p n0电动机同步转速，p为极对数，s为转差率，f1为供电电源频率。 三相笼型异步电动机调速方法 改变极对数p的变极调速、改变转差率s的降压调速和改变电动机供电电源频率f的变频调速。,二、变极调速控制线路,1.电动机变极原理 改变电动机绕组极对数的方法有两种，一是

13、采用一套绕组，通过改变绕组内部的连接方式，实现改变极对数；二是采用多套绕组，通过组合连接达到改变极对数的目的。,2.双速电动机变极方法 双速电动机改变极对数的绕组连接方式有两种，一个是三角形（低速、四极）与双星形（高速、二极）接法；另一个是单星形（低速、四极）与双星形接法（高速、二极）接法,注意,为了使变速前后电动机转向保持不变，变极后必须改变绕组的电源相序。如低速运行时，三相绕组端子1、2、3分别接三相电源的L1、L2、L3，高速运行时，4、5、6端子应分别接三相电源的L3、L2、L1。,电器与PLC控制,3.双速电动机调速控制电路,注意,三角形一双星形接法属于恒功率调速，它适用与带动恒功率

14、负载。星形一双星形接法属于恒转矩调速，它适用与带动恒转矩负载，只有这样电动机才能达到充分利用。,三、变频调速与变频器的使用,变频调速的特点 使用标准电机（如笼型电动机），可以连续调速，改变转速方向可通过电子回路改变相序实现。其优点是启动电流小，加减速度可调节，电机可以高速化和小型化，防爆容易，保护功能齐全(如过载保护、短路保护、过电压和欠电压保护)等。,变频调速的应用范围 应用于风机、泵、搅拌机、挤压机、精纺机和压缩机，其节能效果显著。它应用于机床如车床、机械加工中心、钻床、铣床、磨床，主要目的是提高生产率和质量；也广泛应用于其他领域，如各种传送带的多台电机同步、调速和起重机械等。,变频器图面

15、,变频器接线图,变频器应用举例,此变频器有三种控制：数字操作面板控制、端子控制、通信接口控制。,第七节 电气控制线路中的保护主令电器,一、电流型保护： 1、短路保护： 短路的瞬时故障电流可达额定电流的几倍到几十倍，短路保护要求具有瞬动性，即在很短的时间内切断电源，常采用熔断器。 图229中的FU1对三相主电路进行短路保护，FU2对控制电路作短路保护。电源开关也可采用自动开关作短路和过载保护。 2、过电流保护： 常采用过电流继电器KI，其特点是动作电流值比短路保护的电流值小，一般不超过2.5Ie。也要求有瞬动特性，即只要过电流值达到整定值，保护电器立即切断电源。 图229中，电动机在启动结束后，KT的瞬时常开保护，延时常闭断开，使KI并接在电流互感器二次侧两端，电流达到整定值时，KI常闭断开，使KM失电，电机停止运行。,电器与PLC控制,3、过载保护：,过载是指电动机运行电流大于其额定电流，但通常在1.5Ie以内。采用热继电器FR与接触器KM配合动作的方法完成保护。如图2-29中的热继电器FR在过载时其常闭触点动作（断开），使接触器KM失电，电动机得到保护。 4、断相保护： 通常采用专用短相保护热继电器 5、欠电流保护： 通常采用欠电流继电器KI来实现，欠电流继电器线圈串联在被保护电路中，正常工作时吸合，一旦发生欠电流时释放以切