第7章电气自动控制.ppt

1、第7章 电气自动控制,7.1 手动控制,7.2 起停自动控制,7.3 鼠笼式电动机正反转的控制线路,7.4 顺序联锁控制,7.5 行程控制,7.6 时间控制,1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。 2. 掌握自锁、联锁的作用和方法。 3. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 4. 掌握基本控制环节的组成、作用和工作过 程。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。,本章要求,第7章 电气自动控制,应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。,本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控制环节和保护环节的典型控制系统（控制线路）。,利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为

2、继电接触控制。,控制电器,常用控制电器,7.1 手动控制,7.1.1 刀开关,7.1.2 熔断器,常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。,熔断器额定电流IF的选择,(1) 电灯、电炉等电阻性负载,IF IL,(3) 频繁起动的电机,(2) 单台电机,7.1.2 熔断器 FU,7.1.3 断路器（自动开关或空气开关 ）,外形与结构,用途：可实现短路、过载、失压保护。,锁钩,主触点 手动闭合,衔铁释放,动画,断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,断路器符号 Q,7.2.1 按钮-手动切换电器,按钮的外形图和结构如图所示。,(a) 外形图,(b) 结构,7.2 起停自动

3、控制,动画,交流接触器的外形与结构,7.2.2 交流接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器.,线圈,辅助触点,铁心,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,动画,弹簧,动作过程,线圈通电,衔铁被吸合,触点闭合,接通电源,接触器线圈,主触点用于主电路 (流过的电流大，需加灭弧装置）,辅助触点用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）,接触器有关符号,用于控制电路,常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。,如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、 120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。,属

4、于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示。,注意,接触器技术指标： 线圈额定工作电压（通常220V或380V）; 主触点的电流（10几百安）; 触点数目等(主触点34对，辅助触点有2对 常开，2对常闭),7. 2.3 热继电器,一、热继电器外形与结构,(a) 外形,(b) 结构,二、 热继电器工作原理,结构原理图,三、热继电器的符号,串联在主电路中,动画,7.2.4 继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。,继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。,主要区别在于：,接触器的主触点可以通过大电流；,1. 电流及电压继电器,电流继电器：可用于过

5、载或过载保护， 电压继电器：主要作为欠压、失压保护。,热继电器（过载保护） 电流继电器 电压继电器 中间继电器 时间继电器（具有延时功能） 速度继电器 .,继电器类型：,2. 中间继电器,中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控 制电路。,通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,外形,符号,7.2.5 电动机起停自动控制线路,1.直接起动,结构图,结构图： 各个电器都 按实际位置画 出，属于同一 电器的各部件 都集中一起。 优点：比较容 易识别电器， 便于安装和检 修。 缺点：不便设 计和分析复杂 系统。,主电路,控制电路,开关,熔断器,接触器

6、 主触点,热继电器 发热元件,热继电器 动断触点,接触器 辅助触点,接触器 线圈,停车按钮,起动按钮,原理图：将控制电路和主电 路清楚分开。,继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。,在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。,1.首先了解工艺过程及控制要求，搞清控制系统中 各电动机、控制电器的作用以及它们的控制关系；,2.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图；,控制线路图的绘制与读图,3. 属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和 触点) 按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路 中，但必须标注相同的文字符号

7、；,4. 所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下的 正常状态画出，即按通电前的状态绘制；,5. 与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等) 在控 制电路中不画出。,控制线路图的绘制与读图,(4) 控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而 右的顺序进行设计或阅读。,(3) 必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈 串联。也就是说，继电器、接触器线圈只能并联， 不能串联；,(2) 尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一 个电器的控制电路；,分析和设计控制电路时应注意以下几点：,使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准 确可靠 ；,KM,SB1,SB2,FR,KM,2. 控制原理,起动,

8、合上开关Q,按下起动按钮SB2 ,KM辅助触点闭合自锁。,转动,通电,380V,松开起动按钮SB2,利用自身辅助触点，维持通电称自锁,KM线圈通电,2. 控制原理,停车,停转,380V,按停车按钮SB1,KM主触点断开,KM辅助触点断开,取消自锁,转动,KM,KM线圈断电,SB1,SB2,FR,KM,3. 电动机的保护,过载保护,短路保护,零压、欠压保护,热继电器动断触点,一、短路保护,一旦发生短路事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。选择熔体额定电流时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。,异步电机的起动电流 Ist=(5-7)电机额定电流,保护措施,方法：加熔断器、过流继电器,因短

9、路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损，故要求迅速、可靠切断电源。,二、过载保护,是为防止三相电动机在运行中电流 超过额定值而设置的保护。,KM,SB1,KM,SB2,FR,加一个或三个热元件是否也可以？,热继电 器触点,三、零压（失压）保护,零压保护就是当电源暂时断电或电压严重下降时，电动机即自动从电源切除。在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。,电源电压85%时，接触器触点自动 断开，可避免烧坏电机。,方法：采用低电压继电器、接触器自锁控制,例1：,点动+连续运行,点动原理：按下起动按钮，电动机运转，松开起动按

10、钮 ，电动机停转。,复合按钮,方法一：复合按钮,点动工作原理,KM,SB2,FR,KM,SB1,SB3,后闭合,先断开,按下SB3,闭合,电机运转,自锁触点不起作用,通电,先断开,后闭合,断开,断电,松开SB3,KM,SB2,FR,KM,SB1,SB3,电机停转,实现点动,用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。,点 动 控 制,点动按钮SB3的作用：,(1) 使接触器线圈KM通电； (2) 使线圈KM不能自锁。,方法二：加中间继电器,SB：点动 SB2：连续运行,主电路同方法一,7.3 电动机正反转控制,1. 基本原理 将接到电源的任意两根 联线对调一头即可实现电动 机的正反转，为此可用两个

11、交流接触器来实现。,2. 基本要求 必须保证两个交流 接触器不能同时工作。,按下SBF,SB,KMF,在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用称为“联锁、互锁。,“联锁”触点,利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。,缺点： 改变转向时必须先按停止按 钮。即实现正停反或反停正控制过程。,KMR,SBF,KMF,KMF,SBR,KMR,KMR,.,.,.,.,.,通电,断开,断电,闭合,机械联锁: 利用复合按钮的触点实现联锁控制。,鼠笼式电动机正反转控制电路,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,解决措施：在控制电路中加入机械连锁。,KMF,KMF,S

12、BR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,当电机正转时， 按下反转按钮SBR,先断开,断电,闭合,通电,断开,闭合,闭合,电机反转,KM1,FU,Q,KM2,M1,M2,3,3,.,SB,SB1,KM1,KM1,SB2,KM2,KM2,按SB1,通电,闭合,再按SB2,闭 合,通电,闭合,闭合,1. 控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。,7.4 顺序联锁控制,.,.,.,.,动画,M1 3,两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。,KM1,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR1,KM1,例1：两条皮带运输机分别由两

13、台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,起动：,通电,通电,闭合,闭合,SB,KM1,FR1,例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,停止：,断电,断电,断开,断开,本章作业,P207 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.4.1,7. 5.1 行

14、程开关,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,(a)外形图,动画,STa,STb,1,2,按SBF时,(其常闭断开， 常开闭合),KMF断电,KMR通电,行程开关,自动往返运动：,挡块,7. 5.2 行程控制,行程开关除用来控制电动 机正反转外，还可实现终端保护、自动循环、制动等各项要求,提示：,7.6 时间控制,一、时间继电器,时间继电器有通 电延时和断电延时两种,种类：电磁式、空气式、电子式（分 数字式、阻容式）,用途：用于时间控制。,电磁外形,时间继电器,是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。,阻尼铜套,衔铁,工作原理： 吸合时是触点瞬时动作，释放时是

15、触点延时动作，故称为断电延时。,(1)直流电磁式 时间继电器,静铁芯,动铁芯,恢复弹簧,线圈,杠杆机构,排气孔,进气孔,调节螺丝,微动开关1,微动开关2,空气式时间继电器-通电延时原理图,空气室,（a）空气式时间继电器-通电延时工作过程,线圈通电 动铁芯向下 吸合 活塞杆受橡皮膜 下气室阻力缓慢下移 杠杆右端受活塞杆控制 缓慢上移碰到触点 触头动作,延时闭合常开触头,延时断开常闭触头,常开触头,常闭触头,从线圈通电到触头动作有一定时间的延时, 该时间受进气孔大小控制,延时闭合常闭触点,延时断开常开触点,(b) 空气式时间继电器-断电延时原理图,结构示意图,瞬动常开触点,瞬动常闭触点,通电后延时

16、触点瞬动触点均改变状态,器件符号, 线圈, 时间继电器技术指标：,触点,线圈额定工作电压-220、380V等 延时时间-0.460S；0.4180S。 结构简单，但准确度较低。,转下页,按 看下页表格,型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。,时间继电器触点类型,断 电 式,断电后 延时闭合常闭,断电后 延时断开常开,通 电 式,瞬 时 动 作,延 时 动 作,常闭触点,常开触点,通电后 延时断开常闭,常闭触点,常开触点,通电后 延时闭合常开,转上页,起动时KM3、KM1工作，电动机接成Y形。,运行时KM2工作，电动机接成形。,1. Y 换接起动控制,Y 起动控制电路,KM2,KT,KM3,K

17、M1,KM2,KT,KM2,KM1,SB1,SB2,KM1,FR,KM3,KT,Y 转换完成,使用了通电延时的时间继电器的两个触点：延时断开的常闭触点和瞬时闭合的常开触点,动作次序,Y起动,延时,KM1通电,KM2通电 KM3 断电,按SB2,动 画,主电路,例2：顺序控制电路,M1起动后 M2延时起动,要求,KM1,SB1,SB2,KT,FR,KM1,KM2,KM2,KT,控制电路,用以下电路可不可以？,继电器、接触器的线圈有各自的 额定值，线圈不能串联。,思考题,不可以,例：,设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求： 1. 小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动： 到A地后停1分钟

18、等待装料，然后自动返回B地。 到B地后停1分钟等待卸料，然后自动返回A地。 2. 有过载和短路保护。,7.7 应用举例,主电路,与电动机的正反转控制的主电路相同,热继电器过载保护,熔断器 短路保护,控制电路,STa 、STb 为 A、B 两处的 行程开关,KTa 、KTb 为 时间继电器,KMF,FR,KMR,SB1,KMF,STa,KMR,KMR,STb,KTa,一、填空题,1. 熔断器是起 保护作用的，热继电器是起_保护作用的。,短路,过载,第7章 复习题,2. 时间继电器的常开延时闭合触点的符号是 。,3. 选择交流接触器应根据 确定它的主触 点的电流,根据_确定它的线圈的额定电压。,4.热继电器的 串接在主电路中,_串接在控 制电路中。,5.在正反转控制电路中,接触器的 触点用于联锁保护, 它的作用 是_ _。,略