工业电气控制及PLC技术 第三章 继电接触器控制系统

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§4、直流电动机的控制电路
一、单向运转启动控制电路 二、可逆运转启动控制电路 三、直流电动机制动控制电路
直流电动机电枢回路串电阻启动控制电路
直流电动机可逆运转启动控制电路
直流电动机单向运转能耗制动控制电路
并励直流电动机可逆运行和反接制动控制电路
§5、电气控制电路的读图方法
查线读图法、逻辑代数法。查线读图法步骤如下。 (1)了解生产工艺与执行电器的关系 在分析电气线路之前，应该了解生产设备要完成哪些动作，这些动作之间又有什么联系， 即熟悉生产设备的工艺情况。必要时可以画出简单的工艺流程图，明确各个动作的关系。 此外，还应进一步明确生产设备的动作与电路中执行电器的关系。 例如，车床主轴转动时，要求油泵先给齿轮箱供油润滑，即应保证在润滑泵电动机启 动后才允许主拖动电机启动，也就是控制对象对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。 图4—27所示为主拖动电动机与润滑泵电动机的联锁控制线路。其中电动机M2是拖动油泵 供油的，M1是拖动车床主轴的。 (2)分析主电路 在分析电气线路时，一般应先从主电路着手，看主电路由哪些控制元件构成，由主电 路控制元件的电路结构分析电路的功能，如是否有正反转控制、是否有启、制动要求、是 否有调速要求等。 在图4—27所示的电气线路的主电路中，主拖动电动机Ml电路主要由接触器KM2的主触 点和热继电器FRl组成。从图中可以断定，主拖动电动机M1采用全压直接启动。热继电 器FRl作电动机M1的过载保护，并由熔断器FU担任短路保护。
第三章 继电接触器控制系统
引言：工农业生产中，电机的控制常使用继电接触 器控制电路，这是把接触器、继电器、按钮、行 程开关等电器元件，用导线按一定方式连接组成 的控制线路，实现对电力拖动系统的启动、制动、 调速、换向等功能。本章介绍电气控制电路的构 成原则，常用的单元电路，以典型机械电路说明 电气图纸的解读放法
机械制动控制
制动方法： 机械制动：电磁抱闸、摩擦离合器 电气制动：反接制动、能耗制动、 再生制动、电容制动 1、机械制动：电动机切断电源后， 利用机械装置使电动机迅速停止转动。 2、 机械制动装置：电磁抱闸、电磁 离合器。 （机械制动又有断电制动和通电制动 之分） 图2—17是电磁抱闸的外形图。电 磁抱闸主要有电磁铁和闸瓦制动器两 部分。电磁铁由铁芯、衔铁和线圈组 成；闸瓦制动器由闸轮、闸瓦、扛杆、 弹簧和支座组成。
图（ b ）是带手动开关 SA 的点动 控制线路。当需要点动控制时，只要 把开关 SA 断开，由按钮 SB 2 来进 行点动控制。当需要正常运行时，只 要把开关 SA 合上，将 KM 的自锁触 点接入，即可实现连续控制。
图（ c ）中增加了一个复合按钮 SB 3来 实现点动控制。需要点动运行时，按下 SB3 点动按钮，其常闭触点先断开自锁电 路，常开触发后闭合接通起动控制电路， KM 接触器线圈得电，主触点闭合，接通三 相电源，电动机起动运转。当松开点动按 钮 SB 3 时， KM 线圈失电， KM 主触点 断开，电动机停止运转。 若需要电动机连续运转，由停止按钮 SB 1 及起动按钮 SB 2 控制，接触器 KM 的辅 助触点起自锁作用。
1、星－三角降压启动电路（Δ）
工作过程：首先合上刀开关QS，当接触器KM 1 及KM 3 接通时，电动 机Y形起动。当接触器KM 1 及KM 2 接通时，电动机△形运行。图（b） 为控制电路，其工作过程分析如下: 线路中 KM 2 和KM 3 的常闭触点构成电气互锁，保证电动机绕组只能 接成一种形式，即Y形或△形，以防止同时连接成Y形及△形而造成电源 短路。
电器原理图: 主电路和辅助电路。 1. 主电路是电器控制线路中强电 流通过的部分，由电机及与其相连 接的电器元件(如刀开关、接触器的 主触点、热继电器的热元件、熔断 器等)组成。 2.辅助电路包括控制电路、照明 电路、信号电路及保护电路等，由 按钮、接触器和继电器的线圈、接 触器的辅助触点、继电器的触点以 及其他元件组成。
3、原理：当电磁抱闸线圈通电时，吸合衔铁 动作，克服弹簧力推动扛杆，使闸瓦松开闸 轮，电动机能正常运转。 当电磁抱闸线圈断电时，衔铁与铁芯分 离，在弹簧的作用下，使闸瓦与闸轮紧紧抱 住，电动机被迅速制动而停转。 图2—18为电磁抱闸断电制动的控制线路。 图中YA为电磁抱闸电磁铁的线圈。 电磁抱闸断电制动工作原理：合上电源 开关QS，按下按钮SB2，接触器KM线圈通电 吸合，电磁抱闸线圈YA通电吸合，闸瓦松开 闸轮，电动机起动。 制动时按下停止按钮SB1，接触器KM断电 释放，电动机和电磁抱闸线圈YA同时断电， 电磁抱闸在弹簧作用下，使闸瓦与闸轮紧紧 抱住，电动机被迅速制动而停转。 4、特点：安全可靠，能实现准确停车，不会 因突然停电或电气故障而造成事故。广泛应 用在起重设备上。
两台电动机顺序控制电路 （如磨床、皮带运输机等）
采用时间继电器的顺序启动控制线路
机床工作台往复运动示意图
自动往复循环控制电路
§3、常用基本控制电路
1、星－三角降压启动控制电路 2、串电阻降压启动控制电路 3、自耦变压器降压启动控制电路 4、绕组换接的多速控制电路 5、单向运转反接制动控制电路 6、电动机可逆运行反接制动控制电路 7、单向运行全波整流能耗制动控制电路 8、单向运行半波整流能耗制动控制电路
2、定子串电阻降压启动电路（Y）
3、自耦变压器降压启动电路
4、双速电动机三相绕组连接 （a）图恒功率调速、 Δ YY
（YY）高速接法时，相邻两相的空间相位角为1200， （Δ）低速接法时 ，
由于极数整加一倍，空间相位角为2400 。因此在电路上要改变相序，以保持 电动机旋转方向不变。
双速电动机调速控制电路 （b）图恒转矩调速、Y YY
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同步电动机的起动控制
• 工作原理：合电源开关QSl和QS2，按起动按钮SB2，接触器KMl通电吸合并自锁，定子 绕组串人电阻R1进行降压起动。起动时，定子电流较大，使得电流继电器KI动作，它的动 合触点闭合使时间继电器KTl通电吸合，时间继电器KTl的延时断开动合触点瞬时闭合，使 时间继电器KT2通电吸合，与此同时，KTl的延时闭合动断触点瞬时断开，避免接触器KM3 和KM4误动作。 当电动机的转速接近同步速时，定子电流变小，电流继电器KI释放，时间继电器KTl断 电释放，经过一段延时后，KTl的延时闭合动断触点闭合，使接触器KM3通电吸合并自锁， 电动机在全压下继续起动，同时KTl的延时断开动合触点断开，使时间继电器KT2断电释放， 再经一定延时后，KT2的延时闭合动断触点闭合，使接触器KM4通电吸合，把励磁绕组回 路附加电阻B3短接，并投人励磁。接触器KM4的动合触点闭合，把电流继电器KI的线圈短 接，以防止电动机运转中因冲击电流而导致误动作。接触器KM4的动断触点断开，使接触 器KMl断电释放，从而切断定子起动回路以及时间继电器KTl和KT2线圈的电源。 若按下停止按钮SB1，接触器KM3和KM4断电释放，分别切断定子与转子的电源，同步 电动机停转。 线路中接触器KM2和电压继电器KA组成强励环节。当电源开关QS1合上时，电压继电器 KA吸合，其动断触点使接触器KM2线圈电路不会被接通，所以接触器KM2不会吸合，同步 电动机在正常的励磁下运行。 当电网电压降低时，同步电动机的矩角特性曲线发生变化，即电磁转矩变小，会使电动机 工作稳定性变差。所以在电网电压降低到某一定值时，让电压继电器KA释放，其动断触点 闭合，使接触器KM2线圈通电吸合，其结果将直流发电机励磁回路串接的电阻R2短路，使 直流发电机输出电压提高，同步电动机的励磁电流增加，并使电磁转矩增大，从而电动机 能稳定运行。
二、电气控制原理图： 电气控制原理图是表达电路工作 原理的图纸。图中需绘出全系统所 有的电器元件，但不画元件的实际 外形，也不按照电器元件的实际布 置来绘制，而是根据电器绘图标准， 采用规定的图形符号和文字符号， 依展开图画法表示元器件之间的连 接关系。 电气原理图制图时，图纸幅面选 择应符合规定，图纸应布局紧凑、 清晰和方便使用。
§1、电气控制线路图纸绘制原则、图形和文字符号
电气控制系统图纸： 电气原理图、 电器布置图、 安装接线图。 一、常用的电器图形符号和文字符号 （国家标准 、1990年1月1日起执行） 1、GB 4728—1984《电气图用图形符号》 2、GB 6988—1997《电气制图》 3、GB 7159—1987 《电气技术中的文字符号制订通则》
③同一元件的各个部分可以不画在 一起，但必须用同一文字符号表示。
2．图幅分区：每个分区内竖边方向上用大写的拉丁字母编号，横边 上用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的 左上角开始，分区代号用该区的字母和数字表示，有时为了分析 方便，也把数字区放在图的下面。
CW6132型车床电气原理图
1．绘制电器原理图应遵守的原则：
①图中所有的元器件都应使用国家 统一规定的图形及文字符号。 ②主电路用粗实线绘制在图面的左 侧或上方，辅助电路用细实线绘制 在图面的右侧或下方。 主电路、辅助电路均按从左到右、 从上到下顺序排列。 ④所有电器的可动部分均以自然状态 画出。 所谓自然状态是指各种电器在没有通 电和没有外力作用时的状态。 ⑤应尽可能减少线条和避免线条交叉。 各导线之间有电的联系时，在导线的 交点处画一个实心圆点。 ⑥层次分明，所用元件最少，保证电 器控制线路运行可靠，节省连接导线 以及施工、维修方便等。
CW6132型车床控制盘电器布置图
CW6132型车床电气设备安装布置图
CW6132型车床电气接线图
§2、继电接触器控制电路组成的基本规律
一、自锁及互锁 二、点动及连续运转 三、多地联锁控制 四、顺序控制 五、自动循环
用开关直接启动电动机图
三相异步电动机单向运转控制电路 “启－保－停”
三相异步电动机正反向运转控制电路 正－停－反、正－反－停
机械制动控制图
电磁抱闸原理图
反接制动原理图
5、电动机单向运转反接制动电路