电工学第7章 电气自动控制

第7章电气自动控制圆锯机本章内容7.5行程控制7.1手动控制7.2起停自动控制7.3正反转控制7.6时间控制7.4顺序联锁控制7.7可编程控制本章要求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.掌握基本控制电路的组成、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。§7.0电气自动控制概述●继电接触控制可自动实现设备的安全运行和生产效率的提高。●实现继电接触控制的电气设备称为控制电器:如闸刀开关、按钮、继电器、接触器等。●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，称为继电接触控制。一、电器分类●按电压分：低压电器和高压(1000V以上)电器§7.1手动控制●按动作分：手动控制电器和自动控制电器●按作用分：控制电器、执行电器和保护电器二、手动控制常用低压电器●常用手动控制低压电器有闸刀开关、熔断器和断路器1、闸刀开关●外形图●用途：控制交流380V、直流220V，小电流电路的通断。三、手动常用低压电器●符号：Q电流在10~100A。§7.1手动控制Q2、组合开关(又称转换开关)●结构：由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。●外形图●用途：可实现多条线路、不同联接方式的转换。一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。三、手动常用低压电器§7.1手动控制M~3~380V●用组合开关控制电动机起停的接线图。2、组合开关(又称转换开关)●符号：QS三、手动常用低压电器§7.1手动控制●用途：3、熔断器§7.1手动控制用于低压线路中的短路保护●外形与结构●符号：3、熔断器①插入式熔断器FU§7.1手动控制②螺旋式熔断器④有填料式熔断器③管式熔断器⑤自恢复式熔断器●熔断器额定电流IF的选择(1)电灯、电炉等电阻性负载IFIL(3)频繁起动的电机(2)单台电机52.电动机的起动电流熔丝额定电流261~.电动机的起动电流熔丝额定电流3、熔断器§7.1手动控制4、自动空气断路器(自动开关)●外形与结构●用途：可实现电源与负载的接通、断开。同时又实现负载的短路、过载、失压等保护。§7.1手动控制锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放动画●自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧§7.1手动控制●自动空气断路器符号4、自动空气断路器(自动开关)§7.1手动控制QF断路器自动断路器QAHD自动断路器§7.1手动控制四、手动控制电路QFM~3~380VQSM~3~380VFUQM~3~380VFU●手动控制电路简单--但只适合小功率电动机的控制。●对大功率电动机手动控制困难，并且受电弧烧伤的危险。●手动控制不能频繁操作和远距离操作。●解决手动控制缺点的方法----采用自动控制。●自动控制要采用自动低压控制电器。四、手动控制电路§7.1手动控制1.按钮(手动切换电器)●用途：按钮常用于接通和断开控制电路。●按钮的外形图。§7.2起停自动控制一、自动常用低压电器1.按钮§7.2起停自动控制一、自动常用低压电器●按钮的结构外壳按钮帽复位弹簧支柱连杆桥式动触头4312常闭静触头常开静触头1.按钮§7.2起停自动控制一、自动常用低压电器●按钮的符号常闭按钮常开按钮SB12SB3443121.按钮§7.2起停自动控制一、自动常用低压电器●种类结构符号名称常闭按钮停止常开按钮起动复合按钮SBSB用途停止/起动/联锁动画2.热继电器●外形与结构(a)外形(b)结构●用途：用于电动机的过载保护。§7.2起停自动控制一、自动常用低压电器发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆●热继电器工作原理双金属片常闭触头动画§7.2起停自动控制复位按钮2.热继电器~●热继电器符号热继电器动断触点热继电器发热元件§7.2起停自动控制2.热继电器FRFR3.交流接触器●外形●用途：用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。§7.2起停自动控制一、自动常用低压电器3.交流接触器●结构§7.2起停自动控制主触点辅助触点辅助触点上铁心下铁心绝缘支架吸引线圈下铁心上铁心主触点吸引线圈CJ0~M3~电源电机线圈辅助触点铁心衔铁电机主触点常闭常开动画弹簧●交流接触器原理图§7.2起停自动控制3.交流接触器●符号①线圈KM主触点用于主电路，流过的是大电流。(需灭弧装置)辅助触点用于控制电路，流过的小电流(无灭弧装置)KM③动合(常开)辅助触点④动断(常闭)辅助触点KM属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示②动合(常开)主触点§7.2起停自动控制3.交流接触器KM●接触器技术指标：§7.2起停自动控制3.交流接触器①触点数目(主触点3~4对，辅助触点有2对常开，2对常闭)。②线圈额定工作电压（通常是220V或380V）。③主触点额定电流（10~几百安）。一、自动常用低压电器主电路控制电路二、电动机直接起动的控制电路1、电路动画开关熔断器接触器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§7.2起停自动控制FRKMFUQS~3MKMSB1SB2FRKMFRKMFUQS~3MKMSB1SB2FRKM2、控制原理●起动合上开关QS按下起动按钮SB2,KM线圈通电KM主触点闭合，电动机运转。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§7.2起停自动控制M~3FRKMFUQS~3MKMSB1SB2FRKM2、控制原理●停车断电~380V自锁按停车按钮SB1→KM线圈断电KM主触点断开→电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。取消自锁§7.2起停自动控制停转M~33、电动机的保护热继电器过载保护保险丝短路保护零压、欠压保护FRKMFUQS~3M接触器KMSB1SB2FRKM小电流控制大电流低电压控制高电压§7.2起停自动控制热继电器动断触点FRKMFUQS~3MSB1SB2FRKM三、点动控制电路去掉自锁保护触点,实现点动控制。§7.2起停自动控制按SB3实现点动工作按SB2实现连续工作四、既能长期工作又能点动的控制电路按SB3使线圈KM通电；但不能使线圈KM自锁。KMSB2FRKMSB1~SB3复合按钮用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。§7.2起停自动控制§7.3正反转控制方法：将接到电动机的三根电源相线，任意两根互换，电动机反转。需用两个接触器来实现这一要求当接触器F工作时，电机正转。当接触器R工作时，将接到电机上的电源相线任意两根互换，电动机反转。M~3QFABCabcM~3QFABCabc§7.3正反转控制正转接触器正转按钮正转触点反转触点反转接触器反转按钮SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时闭合。KMRKMF1、电路KMFFRSBSBFKMFSBRKMRKMR3~MFRFUQKMRKMFFRSBSBFKMFSBRKMRKMR3~MFRFUQKMR§7.3正反转控制§7.3正反转控制按下SBF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”。“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。解决措施：在控制电路中加入机械连锁。通电断开断电电机正转闭合SBKMFKMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR2、电器联锁§7.3正反转控制机械联锁电气联锁利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。鼠笼式电动机正反转的控制线路3、机械联锁KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR§7.3正反转控制当电机正转时，按下反转按钮SBR先断开断电闭合通电断开停止正转闭合闭合电机反转动画SBR常闭立即切断正转控制电路通电通电KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR§7.4顺序联锁控制按SB1通电闭合再按SB2闭合通电闭合闭合1.控制要求：M1起动后M2才能起动。停车时同时停车。M1转动M2转动动画KM2KM1FUQM1~3M2~3FR1FR2SB2KM2KM2SBSB1KM1KM1FR1FR2§7.4顺序联锁控制例7-1：两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？2.顺序控制举例§7.4顺序联锁控制例7-1控制要求：起动时：M1起动后，M2才能起动。停车时：M2停车后，M1才能停车。KM2KM2SB4KM2KM1SB3KM1SB2SB1KM1u2.顺序控制举例§7.5行程控制行程控制：某些生产机械为安全需要或为提高生产效率要求行程控制。正程限位开关STaSTb逆程1、电动葫芦在电动葫芦工作极限两端要安装安全限位开关。2、铣床在铣床工作面极限两端安装自动往返工作的限位开关,提高生产效率。正程逆程ab工件铣刀§7.5行程控制用于自动往复控制或限位保护等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。一、行程开关1、外形图§7.5行程控制一、行程开关2、行程开关的结构常开触点常闭触点滚轮复位弹簧支柱连杆桥式动触头§7.5行程控制一、行程开关3、行程开关的动作示意图STST4、行程开关的符号§7.5行程控制前进(正转)后退行程开关自动往返运动（龙门刨）挡块1二、行程控制行程开关挡块2STa1STb2§7.5行程控制自动往返运动（龙门刨）二、行程控制SBKMRSBFKMFKMFKMRSTaSTbKMFKMRSBR按SBF时KMF通电(其常闭断开，常开闭合)KMF断电KMR通电电机正转工作台前进到达预定位置挡块1撞击STa停止正转电机反转(工作台后退)一、时间继电器●种类：电磁式、电子式、数字式●用途：用于时间控制。●电磁式外形§7.6时间控制静铁芯动铁芯恢复弹簧线圈杠杆机构释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔进气孔调节螺丝微动开关1微动开关2●电磁式结构空气室§7.6时间控制●空气式时间继电器---通电延时原理图线圈通电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触头动作常开延时闭合触头常闭延时断开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。§7.6时间控制●时间继电器技术指标：§7.6时间控制①线圈额定工作电压：220、380V等②继电器延时时间：0.4~60S（或0.4~180S）。●符号①线圈KT③常闭延时断开触头④常闭触点②常开延时闭合触头⑤常开触头⑥常开延时断开触头⑦常闭延时闭合触头§7.6时间控制§7.6时间控制二、时间控制1、Y–换接起动控制线路KM△KMYKM1FUQSB1SB2KTKM1KMYKM△KMYKMYKM1KTKM△KTKM△通电延时继电器§7.6时间控制二、时间控制1、Y–换接起动控制线路SB1SB2KTKM1KMYKM△KMYKMYKM1KTKM△KTKM△KM1:接通电源KM△:绕组联接KMY:绕组Y联接复合按钮通电延时断开通电瞬时闭合§7.6时间控制SB1SB2KTKM1KMYKM△KMYKM1KM1KTKM△KTKM△起动过程：通电通电通电断电按SB2KM1通电→KM△断电→常开闭合电机Y形起动常闭断开常开闭合自锁→KT通电1、Y–换接起动控制线路→常闭断开→KMY通电释放SB2→电机仍保持Y形接法运转起动过程：按SB2电机处于Y形接法起动松开SB2,电机仍维持Y形接法运转。§7.6时间控制SB1SB2KTKM1KMYKM△KMYKM1KM1KTKM△KTKM△起动过程：通电通电通电断电1、Y–换接起动控制线路当KT常闭触点延时断开时KM1断电常开断开常闭闭合→KM△通电通电常开闭合常闭断开KMY断电完成Y→△换接。§7.6时间控制SB1SB2KTKM1KMYKM△KMYKM1KM1KTKM△KTKM△起动过程：通电1、Y–换接