电气控制与PLC工程应用-电气控制基础

第2章电气控制基础2.1电气控制基础知识2.2三相异步电动机的控制2.3典型电气电路分析与控制系统设计2.1电气控制基础知识2.1.1电气控制系统图及有关规定2.1.2继电器—接触器控制基本环节2.1.3电动机的保护环节2.1.1电气控制系统图及有关规定1.电气原理图2.电气元件布置图3.电气安装图1.电气原理图1)电气原理图一般分为主电路和辅助电路。2)每一电气元件采用国家规定的统一的图形符号来表示，在图形符号附近用文字符号标注属于哪类电器。3)同一电器的各个部件(如接触器的线圈和触点)在图中的位置，根据便于阅读和研究的原则来安排，可以不画在一起，但属于同一电器的部件均编以相同的文字符号。4)对于接触器、继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出，控制器手柄按趋于零位时的状态画出，按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等。5)在原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序和信号流从上到下、从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。6)直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方(直流电源的正极)和下方(直流电源的负极)。7)为了便于检索电气电路，方便阅读和分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用。8)在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明，即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号。图2-1CW6132车床电气原理图图2-2接触器KM触点的索引图2-3电气元件布置图3.电气安装图1)同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，各部件的位置尽量符合实际情况。2)各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。3)不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。4)应详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积及连接导线的根数。图2-4CW6132车床电气安装图2.1.2继电器—接触器控制基本环节1.起停、自锁环节和连续控制2.点动控制3.接触器控制的电动机正、反转控制电路4.多地点与多条件控制5.顺序控制图2-5三相异步电动机起—保—停控制电路a)主电路b)控制回路图2-6点动控制电路3.接触器控制的电动机正、反转控制电路(1)电动机“正—停—反”控制电路(2)电动机“正—反—停”控制电路(3)具有自动往复功能的正反转控制电路图2-7三相异步电动机正反转控制电路(3)具有自动往复功能的正反转控制电路1)起动控制：合上开关QF，按下按钮SB2，使KM1线圈得电并自锁，其常闭触点断开，切断KM2线圈的回路，实现互锁，电动机M通电正转，工作台向前运动；当挡铁B压下SQ2时，SQ2的常闭触点切断KM1线圈回路，电动机停止正转，同时其常开触点闭合，接通KM2线圈回路并使KM2自锁，同时KM2的常闭触点切断KM1回路，实现互锁，电动机开始反转，工作台向后运动；当挡铁A压下SQ1时，SQ1的常闭触点切断KM2线圈回路，同时接通KM1回路并使其自锁，电动机又开始正转进入下一个循环。2)停机控制：按下SB1，接触器KM1、KM2线圈失电，电动机M断电停机，工作台停止运动。图2-8工作台自动往返运动控制电路a)工作台往复运动示意图b)主电路c)控制电路图2-9多地点与多条件控制电路a)多地点控制电路b)多条件控制电路图2-10顺序控制电路图2-11按时间顺序起动的控制电路2.1.3电动机的保护环节1.短路电流保护2.过载保护3.过电流保护4.零电压与欠电压保护5.弱磁保护1.短路电流保护(1)熔断器保护(2)断路器保护图2-12电动机常用保护环节2.2三相异步电动机的控制2.2.1电动机减压起动控制2.2.2电动机减压制动控制2.2.3双速异步电动机的高低速控制2.2.1电动机减压起动控制1.定子串接电阻减压起动2.—联结减压起动图2-13定子串电阻减压起动电路图2-14—△减压起动电路2.2.2电动机减压制动控制1.反接制动2.能耗制动1.反接制动1)三相感应电动机电源相序要反接。2)当电动机转速接近零时，应迅速切断三相感应电动机的三相电源，否则会出现反向起动。3)进行电源反接制动时，电动机定子电路应串入反接制动电阻，以减小反接制动电流，减小制动冲击。图2-15电动机单向运行反接制动电路2.能耗制动1)KM2常闭触点与KM1线圈回路串联，KM1常闭触点与KM2线圈回路串联。2)按钮SB1的常闭触点接入KM1线圈回路，SB1的常开触点接入KM2线圈回路，这时按钮互锁保证了KM1、KM2不可能同时通电，与上面的互锁触点起到同样作用。图2-16能耗制动原理图2.2.3双速异步电动机的高低速控制1.—􀰊联结2.—􀰊联结图2-17双速电动机三相绕组接法图2-18双速电动机高、低速控制2.3典型电气电路分析与控制系统设计2.3.1C650型普通卧式车床电气控制2.3.2Z3040摇臂钻床电气控制2.3.3电气控制电路设计2.3.1C650型普通卧式车床电气控制1)进给电动机(简称主电动机)M1，功率为30kW，允许在空载情况下直接起动。2)冷却泵电动机M2，功率为0.15kW，用于在车削加工时，提供切削液，对零件与刀具进行冷却。3)快速移动电动机M3，功率为2.2kW，由于溜板箱连续移动是短时工作，故M3只要求单向点动、短时运转，不设过载保护。4)电路还应有必要的互锁、保护及安全可靠的照明电路。1.电气原理图分析2.控制电路分析2.控制电路分析(1)主电动机M1的点动调整控制(2)主电动机M1的正、反转控制(3)主电动机M1的停车制动控制(4)冷却泵电动机M2的控制(5)刀架移动电动机M3的控制(6)辅助电路图2-19C650型卧式车床电气控制原理图2.3.2Z3040摇臂钻床电气控制1.主电路2.控制电路图2-20Z3040摇臂钻床2.控制电路(1)主轴电动机M1的控制(2)摇臂升降电动机M2的控制(3)主轴箱与立柱的夹紧与放松控制(4)照明电路(5)摇臂升降的限位保护2.3.3电气控制电路设计1.控制电路力求简单、经济，提高性价比2.保证控制电路工作安全、可靠3.应尽量便操作和维修方便1)尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的电路和环节。2)合理安排电气元件及触点的位置。3)尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同型号，这样可以降低生产成本，便于厂家采购和降低备品备件的数量、种类。图2-22触点的合理安排(一)图2-24控制电路的简化a)合并开关b)合并触点2.保证控制电路工作安全、可靠1)正确连接电器线圈和触点。2)控制电路中应避免出现“寄生”电路。3)尽量避免多个电器依次动作才能接通另一个电器的控制结构，这样可以提高电路工作的可靠性，如图2-28所示。4)选择好控制电气元件的动作类型，避免“竞争冒险”现象。5)应具有完善的保护环节，包括必要的电气互锁。图2-25接触器线圈的连接a)错误连接b)正确连接图2-27“寄生”电路的处理a)错误连接b)正确连接图2-28减少通电电器的连接方法图2-29触点的“竞争冒险”图2-30自动间歇控制电路4.试设计一个工作台前进—退回控制电路。(1)前进—后退停止到原位；(2)工作台到达终点后停一下(延时5s)再后退；(3)工作台在前进中能立即后退到原位；(4)有终端保护。11.试设计一台异步电动机的控制电路。(1)能实现起、停的两地控制；(2)能实现点动调整；(3)能实现单方向的行程保护；(4)要有短路保护和过载保护。12.试设计一条自动运输线，有两台电动机，M1拖动运输机，M2拖动卸料机。(1)M1先起动后，M2才允许起动;(2)M2先停止，经一段时间后M1才自动停止，且M2可单独停止;(3)两台电动机均有短路保护和过载保护。13.试设计M1和M2两台电动机顺序起、停的控制电路。(1)M1起动后，M2立即自动起动；(2)M1停止后，延时一段时间，M2才自动停止；(3)M2能点动调整工作;(4)两台电动机均有短路保护和过载保护。