机床电气控制与PLC1(PPT125页)

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思考题：
（1）说明电动机型号Y160L-4的意义。 （2）说明某三相异步电动机铭牌的意义：
2.8kW、Y/Δ、220/380V、10.9/6.3A、
1470r/min、50Hz、cos＝0.9。
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1.2 三相异步电动机的全电压启动控制 （边学边做）
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电气原理图
（1）电气原理图分为主电路和控制电路 （2）各电器元件采用国家统一的图形和文字
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本章内容
1.1 三相异步电动机 1.2三相异步电动机的全电压启动控制 1.3三相异步电动机的降压启动控制 1.4 三相异步电动机的正反转控制 1.5 三相异步电动机的制动控制 1.6 三相异步电动机的保护环节 1.7 三相异步电动机的变速
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1.1 三相异步电动机
1.1.1 三相异步电动机的铭牌 1.1.2 三相异步电动机的选择
（1）热继电器的组成及工作原理 （2）热继电器的技术数据 （3）热继电器的选择
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（1）热继电器的组成及工作原理
热元件、双金属片和触点三部分组成
热继电器由于热惯性，当电路短路时不能立即动作而使电路瞬间断 开，因此不能作短路保护。同理，在电动机启动或瞬间过载时，热 继电器也不会动作，这样可避免电动机不必要的停车。
SB
SB
SA
51
6．接触器
用来频繁地接通或分断带有负载的主电路 （1）接触器的结构 （2）接触器的工作原理 （3）接触器的选用
KM
KM
KM
KM
52
Байду номын сангаас
（1）接触器的结构
由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他 部件组成
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（2）接触器的工作原理
1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-弹簧 5-线圈 6-铁芯 7-垫毡 8-触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力弹簧
电动机的额定转速取决于生产机械的要求 和传动机构的变速比。
额定功率一定时，转速越高，则体积越小， 价格越低，但需要变速比大的传动减速机 构。
必须综合考虑电动机和机械传动等方面的 因素。
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例1-1 某三相异步电动机的技术数据：
额定功率PN＝30 kW，△形连接（额定电压 UN＝380V），额定转速nN＝1370r／min， 额定工作时的效率η＝90％，定子功率因数
输出的机械功率。
电源输入的功率：P1N ＝UN IN cos cos功率因数：定子相电压与相电流相
位差的余弦 电动机的效率 η＝PN /P1N×100%
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（ 5）频率 （6）转速 （7）绝缘等级
（ 5） f1 /fN额定频率：定子绕组外加的电源频率。 工频：50Hz。
（6） nN额定转速 ：电动机在额定电压、额定频 率及输出额定功率时的转速。
代号。各电器元件的导电部件（如KM线圈和 触点），都绘制在它们起作用的地方。 （3）原理图中，各电器元件的触点是没有外 力作用或没有通电时的原始状态。
按钮的触点按不受外力作用时的状态绘制 接触器的触点，按线圈未通电时的状态绘制。
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[任务目标]
(1)认识与启动控制相关的几个常用的低 压电器元件——开关、熔断器、热继电器、 自动开关、按钮、接触器、变压器；
3
0.4
0.25~0.4
4.8
0.63
0.4~0.63
7.5
1
0.63~1
12
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5．控制按钮
（1）按钮的组成 （2）按钮的分类 （3）按钮的选用
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（1）按钮的组成
控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触点 和外壳等组成
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（2）按钮的分类
停止按钮 复合按钮 指示灯式按钮 紧急式按钮 旋钮式按钮
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（3）接触器的选用
交流接触器的选择主要考虑主触点的额定 电压、额定电流、辅助触点的数量与种类、 吸引线圈的电压等级、操作频率等。
① 接触器的触点IC= PN / KUN ② 接触器的线圈 ③ 额定操作频率
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表CJX1（3TB）系列接触器的主要技术数据
型号
CJX1- CJX1- CJX1- CJX1-
09
12
16
22
（主触点）额定工作电 流/A
9
12
16
22
220V
2.2
3
4
5.5
三相鼠笼电
机容量/kW 380 V
4
5.5
7.5
11
660 V
5.5 7.5
11
11
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（3）按钮的选用
1）根据使用场合，选择控制按钮的种类， 如开启式、防水式、防腐式等。
2）根据用途，选用合适的类型，如钥匙 式、紧急式、带灯式等。
3）按控制回路的需要，确定不同的按钮 数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。
4）按工作状态指示和工作情况的要求， 选择按钮及指示灯的颜色。
50
SB
（7）绝缘等级： 根据电动机绕组所用的绝缘材 料、按使用时的最高允许温度而划分的不同等级
绝缘等级
AEB FHC
最高允许温 度（°C）
105
120
130
155
180 ＞180
12
（8）工作方式及防护等级
对电动机在铭牌规定的技术条件下持续运 行时间的限制，以保证电动机的温升不超 过允许值。
① 连续工作方式 S1：在额定状态下可长期连 续工作。机床、水泵、通风机。
（4）要求转速恒定或功率因数较高时，宜选用 同步电动机。
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3．电压的选择
电压的选择要根据电动机类型、功率及使 用地点的电源电压来决定。
大容量的电动机(大于100kW)在允许条件 下一般选用如3000V或6000V的高压电动 机。
小容量的Y系列笼型电动机电压只有380V 一个等级。
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4．转速的选择
连续
×××电机厂
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（1）型号 （2）电压及接法
（1）表示电动机的类型、用途和技术特征的代 号。如Y132M-4
（2）UN额定电压:电动机额定运行时，定子绕组 上应加的额定电源线电压值。
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（3）电流 （4）功率、功率因数、效率
IN额定电流：定子绕组的额定线电流值 PN额定功率:在额定运行状态下，其轴上
② 短时工作方式S2：在额定情况下，持续运行 时间不允许超过规定的时限。分为10，30，60， 90（分钟）等四种。
③ 断续工作方式 S3 ：电动机的工作与停歇交 替进行，时间都很短。吊车、起重机等。
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想一想：
某三相笼型异步电动机的额定电压为220 ／380V，那么在380V的情况下，可否采 用Y-Δ启动？为什么?
cos＝0.85，工频f1＝50Hz，启动电流比
Ist/IN＝7.0。 试求：
（1）极对数p；（2）额定转差率sN； （3）额定电流IN；（4）直接启动电流Ist。
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解：
（1）求极对数p
由于电动机的额定转速略小于旋转磁场的 同步转速n0，因此，可根据
nN＝1370r/min判断其同步转速n0＝ 1500r∕min，故得
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三相异步电动机
YS系列
Y2系列
YEJ系列电磁制动式
JR系列绕线型
YB2隔爆型
MC / MY单相铝壳式
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1.1.1 三相异步电动机的铭牌
三相异步电动机
型号 Y132M-4 功率 7.5 kW
电压 380 V
电流 15.3 A
转速 1330 r/min 绝缘
B
等级
年月日
频率 50 Hz
接法
△
工作 方式
对短时运行的电动机，可根据过载系数λ 来选择功率。电动机的额定功率可以是生 产机械所要求功率的1／λ。
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2．电动机类型的选择
（1）三相电源是最普通的动力电源，若无特殊 要求，交流电动机优于直流电动机。
（2）选择交流电动机时，笼型的结构、价格、 可靠性、维护等方面优于绕线转子电动机。
（3）启动、制动频繁且具有较大启动转矩、制 动转矩和小范围调速要求的，可选用绕线转子 电动机，如起重机、锻压机、卷扬机等设备。
10
6.4～10
1.6
1～1.6
16
10～16
2.5
1.6～2.5
25
16～25
4
2.5～4
40
25～40
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（3）热继电器的选择
主要根据电动机的额定电流来确定热 继电器的型号及热元件的额定电流等 级
FR
FR
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4．自动开关
（1）自动开关的工作原理 （2）自动开关的选用
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（1）自动开关的工作原理
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（2）热继电器的技术数据
JRS1、JRS4、JRS28、JR0及JRl0
表1-7 JR0-40型热继电器的技术数据
型 号
额定 电流
额定电
热元件等级 刻度电流调 额定电 刻度电流调
/A 流/A 节范围/A 流/A 节范围/A
0.64 0.4～0.64 6.3
4～6.4
JR040
40
1
0.63～1
L1 L2 L3
1
2
3 4
8
5
QF
7
6
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（2）自动开关的选用
DZ1-20、DZ1-50、DZl0、3VE1、3VE3和3VE4 等系列
表：3VE1系列自动开关的主要技术数据
额定电流∕A
长延时脱扣器电流整定 瞬时脱扣电流整
范围∕A
定值∕A
0.16
0.1~0.16
1.9
0.25
0.16~0.25
2）能准确地分析电动机的点动、启动、正反 转及制动等电路。
3）能根据电路图，对电动机的点动、启动、 正反转及制动等电路进行接线、调试及故障排 除等。
4）能根据要求，设计简单的电动机控制线路。
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问题导入
如何选择三相异步电动机？ 怎样控制才能使其完成工作任务？ 要用到哪些相关的电器元件？
电动葫芦
（b）RC型熔断器示意图
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密封管式熔断器
a）RT型有填料式熔断器 b）RMl0型无填料式熔断器 c）密封管式熔断器示意图
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（3）熔断器的选用
主要是选择熔断器的类型、额定电压、额 定电流及熔体的额定电流。
冲击电流 没有冲击电流
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熔体额定电流的选择
a) 对于照明、电炉等没有冲击电流的电阻性
机床电气控制与PLC
机械工业出版社
1
第1章 三相异步电动机的基本控制
知识目标 技能目标
2
知识目标
1）了解三相异步电动机及常用低压电 器的类型、型号及选用方法，熟记其 图形符号和文字代号。
2）掌握三相异步电动机的基本控制环 节。
3）掌握电动机控制电路的保护环节。
3
技能目标
1）能根据不同场合，正确的选用电动机及常 用低压电器。
(2)学会全电压直接启动的控制方法。
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1.2.1 相关电器元件
1．刀开关 2．熔断器 3．热继电器 4．自动开关 5．控制按钮 6．接触器 7．变压器
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1．刀开关
（1）胶盖开关 （2）铁壳开关 （3）刀开关的选用
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（1）胶盖开关
单极、双极和三极
刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。如果倒装， 拉闸后手柄可能会因自重下落而引起误合闸，造成人身及 设备安全事故。接线时较为安全的做法是：将电源线接在 刀开关的上端，负载线接在其下端。
p＝60f1∕n0＝60×50/1500＝2
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（2）求额定转差率sN
sN＝（n0－nN）/ n0×100%＝（1500-
1370）/1500×100%≈8.7% （3）求额定电流IN
∵ P1N＝PN∕η＝UN IN cos ∴ IN＝PN∕UNcos η＝
30×103∕×380×0.9×0.85≈59.6 A （4）求启动电流Ist Ist＝7.0 IN＝7.0×59.6≈417.2 A
FU
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（1）熔断器的组成
熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管 （或熔座）组成 。
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（2）熔断器的分类
RL型螺旋式熔断器 RC型插入式熔断器 密封管式熔断器
RT型有填料密封管式熔断器 RMl0型无填料密封管式熔断器
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RL型螺旋式熔断器
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RC型插入式熔断器
（a）RC型熔断器实物图
负载，熔体的额定电流等于或稍大于电路的
工作电流，IRN≥I
对于电动机类负载，应考虑 启动冲击电流的影响
b）保护单台电动机时，熔断器的额定电流：
IRN≥（1.5～2.5） IN
c)对于多台电动机由一个熔断器保护：
IRN≥(1.5～2.5) INmax+∑IN
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3．热继电器
利用电流的热效应原理对三相异步电动机 长期过载进行保护的。
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（2）铁壳开关
速断刀开关与熔断器组合在一起
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（3）刀开关的选用
主要根据电源种类、电压等级、电动机容 量、所需极数及使用场合来选用。
如果用来控制非频繁起停的小容量异步电 动机，其额定电流不能小于电动机额定电 流的3倍。
QS
QS
或
QS
QS
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2．熔断器
（1）熔断器的组成 （2）熔断器的分类 （3）熔断器的选用
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1.1.2 三相异步电动机的选择
1．功率（即容量）的选择 2．电动机类型的选择 3．电压的选择 4．转速的选择
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1．功率（即容量）的选择
电动机功率的选择，由生产机械所需的功 率决定。
对连续运行的电动机，要先算出生产机械 的功率，使所选电动机的额定功率等于或 稍大于生产机械功率即可。