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电气控制与PLC第2章电气控制线路基础目的：学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机起、停，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；调速。要求：领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。2.1电气控制线路图电气控制线路：用导线将电动机、电器、仪表等元件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路电气控制系统图（三种）：电气原理图、电器布置图、电气安装线路图步骤：电气设计—原理图----成套----现场安装----调试各环节功能：器件容量选择、器件距离考虑第2章电气控制线路基础2.2三相笼型异步电动机的基本控制线路2.3三相笼型异步机降压起动控制线路2.4三相笼型异步机制动控制线路2.5三相笼型异步电动机速度控制线路2.2三相笼型异步电动机的基本控制线路本节主要描述小型电动机的全压起动及其主要控制环节（电动机的启动方法和原理已由电机课程进行过理论研究）。2.2.1全压启动控制线路2.2.2正反转控制线路2.2.3点动控制线路2.2.4多点控制线路2.2.5顺序控制线路2.2.6自动循环控制线路2.2.1全压启动控制线路主电路：三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。控制电路：用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。（实际接线图)起动过程分析：合上QS，按动起动按钮SB1—KM线圈通电并自锁－M通电工作。KM自锁触点，是指与SB1并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB1闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定。停止按钮SB2，用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作。演示全压启动控制电路的保护分析过载保护：热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KM线圈断电，使电动机M停止工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可以重新工作。短路保护：熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短路保护。零压保护：电路失电复上电，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动。2.2.2正反转控制电路正反转实现的方法：改变电源相序（两根火线对调）。1、正反转基本控制电路：主电路：KM1主触点接通正相序电源—M正转。KM2主触点接通反相序电源—M反转。控制电路：SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。演示2、按钮联锁功能图2.2.3的电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。图2.2.4使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。可以很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。2.2.3点动控制线路演示（在长动基础上的点动）用途：适用于电动机短时间调整的操作。①按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。②转换开关控制：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。③中间继电器KA控制：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。2.2.4多点控制线路定义：多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置，故称多地控制。特点：起动按钮的常开触点并联，停止按钮的常闭触点串联。操作：无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操作任意一个停止按钮都可以打断自锁电路，使电动机停止运行。2.2.5顺序控制线路控制电路的顺序控制：a）KM1的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。b）单独用一个KM1的辅助常开触点作顺序控制触点。c）M1—M2的顺序起动、M2－M1的顺序停止控制。顺序停止控制分析：KM2线圈断电，SB1常闭点并联的KM2辅助常开触点断开后，SB1才能起停止控制作用，所以，停止顺序为M2－M1。2.2.6自动循环控制线路工作台移动机构示意在工作台的移动机构和固定部件上分别装置的行程开关和档铁（压动行程开关用），当移行机构运动到某一固定位置时，压动行程开关，取代人手接动按钮的功能，实现自动循环控制。右图SQ1用于正转控制，SQ2用于反转控制，SQ3、SQ4的常闭触点用于极限位置的保护。综合1、电气原理图中电器元件各部分符号与实际位置无关，可根据原理，将电气符号画在任何需要的电路位置。2、基本电路的结构特点：1）.自锁——接触器常开触点与按钮常开触点相并联。2）.互锁——两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。3）.点动——无自锁环节。4）.多地——按钮的常开触点并联、常闭触点串联。2.3三相笼型异步机降压起动控制线路用途：三相交流异步电动机的降压起动，用于大容量三相交流异步电动机空载和轻载起动时减小起动电流。降压启动控制电路：Y-△起动、软启动器启动控制电路。要求：熟记Y-△起动控制电路结构和工作原理，掌握软启动器启动电路工作原理的分析方法2.3.1Y-△降压起动①降压原理：起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时△连接。Y-△降压起动控制电路②主电路分析：KM1、KM3——Y起动，KM1、KM2——△运行。③Y-△降压起动过程分析：按下起动按钮SB2—KM1线圈通电自锁—KM3线圈通电--M作Y接起动；—KT线圈通电延时—KM3线圈断电－KM2线圈通电自锁—M作△接行。—KT线圈断电复位。优点：启动电流、启动转矩可调节，还具有电动机过载保护等功能2.2.3软起动器及其使用使用晶闸管桥可以逐步增加电机的三相电源电压，改变晶闸管的触发角，电机电压随着变化。1、软启动器工作原理2、软启动器的控制功能（1）斜坡升压启动方式开环设定初始电压Uop,启动时间T1应用场合：一对多电动机功率远低于软启动功率(2)转矩控制及启动电流限制启动方式引入电流反馈，以转矩为目标进行控制设定初始力矩Tqo,启动阶段力矩限幅Tli,力矩斜坡上升时间t1,启动电流限幅Ili应用场合：最多（3）电压提升脉冲启动方式设定电压提升脉冲限幅Uli,一般为5个电源周波，即100MS.适用场合：重载并需要克服较大摩擦力的场合3、软启动器应用举例以施奈德的Altistart46软启动器为例单台软启动启动多台电机控制电路2.4三相笼型异步机制动控制线路2.4.2能耗制动1、制动原理制动时，在切除交流电源的同时，给三相定子绕组通入直流电流。2、主电路直流电源的获取方法，交流电源（降压）经整流（半波、全波、桥式）。主电路中接触器KM1的主触点闭合时，电动机M作电动工作。接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。3、控制电路（按时间原则控制）4、起动：按动起动按钮SB2→KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。5、制动：按动停车按钮SB1→KM1线圈断电复位→KM2线圈通电自锁→电动机M定子绕组切除交流电源，通入直流电源能耗制动。SB1→KT线圈通电延时→KM2线圈断电复位→KT线圈断电复位。2.5三相笼型异步电动机速度控制线路2.5.3变频调速与变频器的使用。1、变频器的基本概念（1）V/F控制（2）矢量控制2、各种控制方式的变频器特性比较3、变频器的操作和显示4、变频器调速应用举例以西门子的MICROMASTER440（MM440）变频器为例，功率从0.12KW-250KW。（1）控制方式矢量控制¨无传感器矢量控制（SLVC）¨带编码器的矢量控制（VC）V/f控制¨磁通电流控制（FCC），改善了动态响应和电动机的控制特性¨多点V/f特性快速电流限制（FCL）功能，避免运行中不应有的跳闸内置的直流注入制动复合制动功能改善了制动特性内置的制动单元（仅限外形尺寸为A至F的MM440变频器）加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能¨起始和结束段带平滑圆弧¨起始和结束段不带平滑圆弧（2）保护特性过电压/欠电压保护变频器过热保护接地故障保护短路保护电动机过载保护PTC/KTY电动机过热保护（3）变频器功能方框图（4）应用举例图2.2.5工作台往复运动示意图Altistart46软启动器MICROMASTER440变频器功能方框图变频器应用举例实际接线图