1、电气控制与PLC实训教程第1章 常用的低压电器 概述概述 1.1电磁式低压电器的结构和工作原理电磁式低压电器的结构和工作原理 1.2配配 电电 电电 器器1.3控控 制制 电电 器器 1.4继电器继电器 1.5 无触点电器无触点电器 1.6电动机电动机 1.71.1 概述 1.1.1 低压电器的分类1按用途分 低压电器按它在电路中所处的地位和作用可分为低压控制电器和低压配电电器两大类。2按动作方式分 低压电器按它的动作方式可分为自动切换电器和非自动切换电器。3按执行机理分 低压电器按它有无触点可分为有触点电器和无触点电器两大类。1.1.2低压电器的主要技术数据 1额定电流 2额定电压 3操作频
2、率及通电持续率 4机械寿命和电气寿命 1.1.3选择低压电器的注意事项 在选择时首先考虑安全原则，其次是经济性，另外，在选择低压电器时还应注意以下几点。（1）了解电器的正常工作条件（2）了解电器的主要技术性能（3）明确控制对象及使用环境（4）明确相关的技术数据 1.1.4低压电器的型号表示法 国产常用低压电器的全型号组成形式如下：特殊环境条件派生代号，用字母表示 辅助规格代号，用字母表示 派生代号，用一个字母表示 基本规格代号，用字母表示 特殊派生代号，用一个字母表示 设计代号，用数字表示 类组代号，最多三个字母1.2 电磁式低压电器的结构和工 作原理 1.2.1 电磁机构 1组成 电磁机构一
3、般由铁芯、衔铁及线圈等几部分组成。按通过线圈的电流种类分有交流电磁机构和直流电磁机构；按电磁机构的形状分有E形和U形两种；按衔铁的运动形式分有拍合式和直动式两大类。如图1-1所示。图1-1（a）为衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯，图1-1（b）为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯，图1-1（c）为衔铁直线运动的双E形直动式铁芯。交流电磁机构和直流电磁机构的铁芯（衔铁）有所不同，直流电磁机构的铁芯为整体结构，以增加磁导率和增强散热；交流电磁机构的铁芯采用硅钢片叠制而成，目的是减少在铁芯中产生的涡流，使铁芯发热。此外交流电磁机构的铁芯有短路环，以防止电流过零时（滞后90）电磁吸力不足使衔铁振动。2原理 当线圈中有
4、工作电流通过时，通电线圈产生磁场，于是电磁吸力克服弹簧的反作用力使得衔铁与铁芯闭合，由连接机构带动相应的触头动作。3作用 将电磁机构中线圈中的电流转换成电磁力，带动触头动作，完成通断电路的控制作用，将电磁能转换成机械能。1.2.2 触头系统 触头是用来接通或断开电路的，其结构形式有很多种。1按其接触形式分 按其接触形式分为点接触、线接触和面接触3种。如图1-2所示。图1-2（a）为点接触的桥式触头，图1-2（b）为面接触的桥式触头，图1-2（c）为线接触的指形触头。点接触允许通过的电流较小，面接触和线接触允许通过的电流较大。2按控制的电路分 按控制的电路分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断
5、开主电路，允许通过较大的电流。辅助触头用于接通或断开控制电路，只允许通过较小的电流。3按原始状态分 按原始状态分为常开触头和常闭触头。当线圈不带电时，动、静触头是分开的称为常开触头；当线圈不带电时，动、静触头是闭合的称为常闭触头。1.2.3灭弧系统 1电弧的产生 电弧产生高温并有强光，可将触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时可引起事故或火灾。2电弧的分类 电弧分直流电弧和交流电弧，交流电弧有自然过零点，故其电弧较易熄灭。3灭弧的方法（1）机械灭弧：通过机械将电弧迅速拉长，用于开关电路。（2）磁吹灭弧：在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁力作用下，电弧被拉长且被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，电
6、弧被冷却熄灭。（3）窄缝灭弧：在电弧形成的磁场、电场力的作用下，将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中，使其分成数段并迅速熄灭，如图1-3所示，该方式主要用于交流接触器中。（4）栅片灭弧：当触头分开时，产生的电弧在电场力的作用下被推入一组金属栅片而被分成数段，彼此绝缘的金属片相当电极，因而就有许多阴阳极压降，对交流电弧来说，在电弧过零时使电弧无法维持而熄灭，如图1-4所示，交流电器常用栅片灭弧。1.3 配 电 电 器 1.3.1刀开关 刀开关只用于手动控制容量较小、起动不频繁的电动机，可分为瓷底开启式负荷开关和封闭式负荷开关。1.3.2 低压断路器 低压断路器（又称为自动开关）可用来分配电能、不频繁地起
7、动电动机、对供电线路及电动机等进行保护，当它们发生严重的过载或短路及欠压等故障时能自动切断电路。低压断路器按用途分有配电（照明）、限流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间分有一般型和快速型；按结构分有框架式（万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式DZ系列）。1.3.3漏电保护开关 漏电保护开关是一种最常用的漏电保护电器。它既能控制电路的通与断，又能保证其控制的线路或设备发生漏电或人身触电时迅速自动掉闸，切断电源，从而保证线路或设备的正常运行及人身安全。1.3.4 低压熔断器 熔断器由熔体（熔丝或熔片）和安装熔体的外壳两部分组成，起保护作用的是熔体，其外形结构和图形符号如图1-11所示。低压熔断器按
8、形状可分为管式、插入式、螺旋式和羊角保险等；按结构可分为半封闭插入式、无填料封闭管式和有填料封闭管式等。1特点及用途 常用熔断器的特点及用途如表1-1所示。2主要参数 低压熔断器的主要参数如下：（1）熔断器的额定电流Ige；（2）熔体的额定电流ITe （3）熔体的熔断电流Ib （4）熔断器的断流能力Id 如果线路电流大于熔断器的断流能力，熔丝熔断时电弧不能熄灭，可能引起爆炸或其他事故。低压熔断器的几个主要参数之间的关系为：IdIbIgeITe。3选型 熔断器的选型主要是选择熔断器的形式、额定电流、额定电压以及熔体额定电流。熔体额定电流的选择是熔断器选择的核心，其选择方法如表1-2所示。4注意事
9、项 在安装、更换熔体时，一定要切断电源，将刀开关拉开，不要带电作业，以免触电。熔体烧坏后，应换上和原来同材料、同规格的熔体，千万不要随便加粗熔体，或用不易熔断的其他金属丝去替换。1.4 控 制 电 器 1.4.1接触器 接触器是一种适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和控制电路的自动控制电器。1.4.2主令电器 主令电器主要用来切换控制电路，即用它来控制接触器、继电器等电器的线圈得电与失电，从而控制电力拖动系统的起动与停止，以及改变系统的工作状态，如正转与反转等。1.5 继电器 1.5.1 电磁式继电器 电磁式继电器是应用最早同时也应用最多的一种继电器。它由电磁机构和触点系统组 成，如图1-
10、19所示。1电磁式电压继电器 电磁式电压继电器触点的动作与线圈所加电压大小有关，使用时和负载并联。电压继电器又分过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。2电磁式电流继电器 电磁式电流继电器触点的动作与线圈通过的电流大小有关，使用时电流继电器和负载串联。电流继电器又分欠电流继电器、过电流继电器。1.5.2时间继电器 1空气阻尼式时间继电器 时间继电器是电路中控制动作时间的继电器，它是一种利用电磁原理或机械动作原理来实现触点延时接通或断开的控制电器。按其动作原理与构造的不同可分为电磁式、电动式、空气阻尼式和晶体管式等类型。2电子式时间继电器 电子式时间继电器的种类很多，最基本的有延时吸合和延时释
11、放两种，它们大多是利用电容充放电原理来达到延时目的的。1.5.3热继电器 1结构 热继电器主要由热元件、双金属片和触点三部分组成，其外形、结构及图形符号如图1-23所示。2工作原理 3选用 热继电器型号的选用应根据电动机的接法和工作环境决定。4整定1.6 无触点电器 1.6.1接近开关 接近开关（又称无触点位置开关）的用途除行程控制和限位保护外，还可作为检测金属体的存在、高速计数、测速、定位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点按钮等。使用接近开关时应注意选配合适的有触点继电器作为输出器，同时应注意温度对其定位精度的影响。1.6.2温度继电器 在温度自动控制或报警装置中，常采用带电
12、触点的汞温度计或热敏电阻、热电偶等制成的各种型式的温度继电器。1.6.3固态继电器 具有开关速度快、工作频率高、质量轻、使用寿命长、噪声低和动作可靠等一系列优点，固态继电器按其负载类型分类，可分为直流型（DC-SSR）和交流型（AC-SSR）。固态继电器用于控制直流电动机时，应在负载两端接入二极管，以阻断反电势。控制交流负载时，则必须估计过电压冲击的程度，并采取相应保护措施（如加装RC吸收电路或压敏电阻等）。当控制电感性负载时，固态继电器的两端还需加压敏电阻。1.6.4 光电继电器 光电继电器是利用光电元件把光信号转换成电信号的光电器材光电继电器分亮通和暗通两种电路。使用光电继电器必须注意，光
13、电继电器安装、使用时，应避免振动及阳光、灯光等其他光线的干扰。1.7 电动机 1.7.1三相异步电动机 1结构 三相异步电动机分为两个基本部分：定子（固定部分）和转子（旋转部分）。2工作原理 三相异步电动机转动原理如下：三相交流电通入定子绕组，产生旋转磁场。磁力线切割转子导条使导条两端出现感应电动势，闭合的导条中便有感应电流流过。在感应电流与旋磁场相互作用下，转子导条受到电磁力并形成电磁转矩，从而使转子转动。3转向与转速（1）电动机正反转 当通入电动机定子绕组的三相电流相序为UVW时，三相电流产生的旋转磁场是顺时针方向旋转。这时由图1-33可知，转子转动方向也是顺时针方向。由上面分析可知，电动
14、机的转子转动方向和磁场旋转的方向是相同的，而磁场的旋转方向与通入定子绕组的三相电流相序有关。当通入电动机定子绕组的三相电流相序变为UWV时，三相电流产生的旋转磁场将从原来顺时针方向（正转）变为逆时针方向旋转（反转），如图1-34所示。电动机的转子转动方向也跟着变为逆时针方向（反转）。所以，要使电动机反转，只要将三相电源的任意两相对调，即改变通入定子绕组的三相电流的相序，电动机就改变转动方向。（2）电动机转速 三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有关，而旋转磁场的转速又取决于磁场的极数，旋转磁场的极数与定子绕组的安排有关。旋转磁场转速n0当旋转磁场具有p对极时，磁场的转速为n0=60f1/p(r
15、/min)因此，旋转磁场的转速n0决定于电动机电源频率f1和磁场的极对数p。对于某一异步电动机来说，f1和p通常是一定的，所以磁场转速n0是个常数，常称为同步转速。旋转磁场极对数p决定于三相绕组的安排情况。如果每个绕组有一个线圈，那么3个绕组的始端之间相差120空间角，则产生的旋转磁场具有一对极（即p=1），如图1-32所示。如果每个绕组有两个线圈串联，如图1-35所示，那么3个绕组的始端之间相差60空间角，则产生的旋转磁场具有两对极（即p=2），如图1-36所示。转子转速n如图1-33所示，电动机转速n与旋转磁场转速n0之间必须要有差别，否则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁力线就不切
16、割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。这样，转子就不可能继续以n的转速转动。这就是异步电动机名称的由来。转差率s转子转速n与旋转磁场转速n0相差的程度用转差率s来表示，即s=(n0n)/n0 4铭牌数据 三相异步电动机铭牌数据的意义如下。（1）型号 为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。型号说明如下：（2）电压（3）电流（4）功率与效率（5）功率因数 必须正确选择电动机的容量，防止“大马拉小车”，并力求缩短空载的时间。（6）温升与绝缘等级（7）接法 笼型电动机的接线盒中有三相绕组的6个引出线端，连接方法有星形（Y）连接和三角形（）连
17、接两种，如图1-37所示。通常3kW以下的三相异步电动机连成星形，4kW及以上的连成三角形。1.7.2直流电机 直流电机是直流发电机和直流电动机的总称。直流发电机将机械能转换为电能；直流电动机将电能转换为机械能。1构造 直流电动机主要由磁极、电枢和换向器组成，如图1-38所示。（1）磁极 直流电动机的磁极如图1-39所示，（2）电枢 直流电动机的电枢是旋转的，是电动机中产生感应电动势的部分。电枢和电枢铁芯片示意图如图1-40所示。（3）换向器 换向器是直流电动机的构造特征，装在电动机转轴上，如图1-41所示。2基本工作原理图 为了讨论直流电动机的工作原理，现把复杂的直流电动机简化为图1-42所
18、示的工作原理图。第2章 拖动系统基本控制电路 目的目的：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；变极调速。绕线式异步电动机的控制电路；电液控制技术；直流电动机基本控制电路。要求要求：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。第2章 拖动系统基本控制电路 2.1 电气控制线路图的绘制及分析 2.2 全压起动及其主要控制环节 2.3 三相交流异步机降压起动控制电路 2.4 三相交流异步机制动控制电路 2.5 变极调速控制线路
19、 2.6 绕线式异步电动机的控制电路 2.7 电液控制技术 2.8 直流电动机基本控制电路2.1 电气控制线路图的绘制及分析 用以描述电气控制设备电气原理及安装、调试用的工艺性图纸，主要包括电气原理图、电气安装位置图、电气安装接线图和电气安装互连图等。2.1.1 电气线路图2.1.2 电气原理的读图方法2.1.1 电气线路图电气线路图：电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理的图纸，分为电气原理图和电气安装接线图。电气原理图的分类：主：强电流通过部分 辅：控制、照明、指示电气原理图的绘制规则：主：粗实线 辅：细实线 电气符号画法：一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。图中电器元件的状态为
20、常态（未压动、未通电）2.1.2 电气原理的读图方法1、查线读图法（常用方法）：按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。2、逻辑代数法 用逻辑代数描述控制电路的工作关系。2.2 全压起动及其主要控制环节 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）有起停控制、正反转控制电路、其它环节等。2.2.1 起停控制 2.2.2 正反转控制电路 2.2.3 其它环节2.2.1 起停控制 手动控制操作方法：手动合上QS，电动机M工作；手动切断
21、QS，电动机M停止工作。电路保护措施：FU短路保护 电路优点：控制方法简单、经济、实用。电路缺点：保护不完善，操作不方便、自动起停控制主电路主电路：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。起动过程分析起动过程分析：合上QS，按动起动按钮SB1KM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
22、子绕组断电停止工作。起停控制电路的保护分析过载保护过载保护：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。控制电路控制电
23、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。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。3、工作台自动循环控制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
24、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。综合综合 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。2.2.3 其它环节1、点动（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。按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。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。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
25、动操作。2、多地控制 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。3、多条件控制 电路用途电路用途：多条件启动控制和多条件停止控制电路，适用于电路的多条件保护。电路特点电路特点：按钮或开关的常开触点串联，常闭触点并联。多个条件都满足（动作）后，才可以起动或停止。4、顺序控制 用途：用于实现机械设备依次动作的控制要求。主电路顺序控制：KM2串在KM1触点下，故只有M1工作后M2才有可能工作。4、顺序
26、控制 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）M1M2的顺序起动、M2M1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M2M1。综合综合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。5.多条件按钮的常开触点串联、常闭触点并联。2.3 三相交流异步电动机降压起动控制电路 用途用途：三相交流异步电
27、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。降压启动控制电路降压启动控制电路：Y-起动、自耦补偿起动、延边三角形起动控制电路。要求要求：熟记Y-起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦补偿起动和延边三角形降压起动电路工作原理的分析方法2.3.1 Y-降压起动 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 主电路分析：KM1、KM3Y起动，KM1、KM2运行。讨论：KM1、KM2、KM3容量关系。Y-降压起动过程分析：按下起动按钮SB2KM1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
28、。KT线圈断电复位。2.3.2、自耦补偿起动 降压原理降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。主电路主电路：起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1主触点断开，自耦变压器被切除。讨论：KM2与KM1的控制要求；KM1主触点的容量。控制电路：控制电路：起动过程分析按动SB2KM1线圈通电自锁电动机M自耦补偿起动；KT线圈通电延时-KA线圈通电自锁KM1、KT线圈断电-KM2线圈通电电动机M全压运行。2.3.3、延边三角形降压起动 原理原理：绕组连接67、48、59构
29、成延边三角形接法，绕组连接16、24、35为接法。延边三角形降压起动控制电路 主电路分析主电路分析 KM1、KM3使接点1、2、3接三相电源，67、48、5 9对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，构成连接，用于全压运行。控制电路与Y-起动控制电路相同，不再分析。2.4 三相交流异步机制动控制电路 主要内容主要内容：机械抱闸制动，能耗制动，反接制动。要求要求：了解各种制动方法的实现电路，以及能耗制动限流电阻的计算原则，掌握能耗和反接制动电路的原理分析。2.4.1 机械制动 1、常用方法：电动抱闸制动、电磁离合器制动（多用于断电制动）。2.
30、4.1 机械制动2、制动原理：制动原理：断电电磁抱闸制动方式：电磁抱闸的电磁线圈通电时，电磁力克服弹簧的作用，闸瓦松开，电动机可以运转。电磁离合器制动方式（结构）电磁离合器的电磁线圈通电，动、静摩擦片分离，无制动作用，电磁线圈断电，在弹簧力的作用下动、静摩擦片间产生足够大的摩擦力而制动。3、控制电路分析控制电路分析 启动时，接触器KM线圈通电时，其主触点接通电动机定子绕组三相电源的同时，电磁线圈YB通电，抱闸（动摩擦片）松开，电动机转动。停止时，接触器KM线圈断电电动机M断电电磁铁线圈YB失电实现抱闸或电磁制动。2.4.2 电气制动 用途：电气制动多用于电动机的快速停车。常用方法有能耗制动和反
31、接制动。1、能耗制动能耗制动制动原理 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。限流电阻的计算：电路设计时，根据IZ=（1.54）IN的原则，选取直流电流电压等级，以及限流电阻的功率和阻值。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）。图2.4.3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。控制电路（按时间原则控制）起动起动：按动起动按钮SB2KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。制动制动：按动停车按钮SB1KM1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
32、源能耗制动。SB1KT线圈通电延时KM2线圈断电复位KT线圈断电复位。2、反接制动工作原理：反相序电源制动，转速接近零时，切除反相序电源。主电路：KM1电动运行；KM2通入反相序电源，反接制动。限制反接制动电流。控制电路（速度控制原则）起动起动：接动启动按钮SB2KM1通电自锁电动机M通入正相序电源转动。停止停止：按动停车按钮SB1KM1线圈断电复位KM2线圈通电自锁，实现反接制动，转速n接近零时，速度继电器KS常开触点打开KM2线圈断电，反接制动结束。2.5 变极调速控制线路2.5.1 双速电机（鼠笼式三相交流异步电动机）、双速电机的变极方法双速电机的变极方法U1V1W1端接电源，U2V2W
33、2开路，电动机为接法（低速）U1V1W1端短接，U2V2W2端接电源为YY接法（高速）注意注意，变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。2.5.1双速电机2、主电路：KM1主触点构成接的低速接法。KM2、KM3用于将U1V1W1端短接，并在UVW端通入三相交流电源，构成YY接的高速接法。3、控制电路 图a电路中，按钮SB1实现低速起动和运行。按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁，用于实现YY变速起动和运行。图b 电路在高速运行时，先低速起动，后高速（YY）运行，以减少启动电流。4、双速电机控制电路图B分析选择开关SA合向高速时间继电器KT线圈通电延时KM1线圈通电，电动机M
34、作低速启动。KT延时时间到KM1线圈断电复位KM2、KM3线圈通电电动机M作YY接法高速运行。选择开关SA合向低速KM1线圈通电，电动机M作低速转动。选择开关SA合向0位时，电动机停止运行。2.5.2 三速电机控制1、变极原理 三速电机定子有2套绕组，1套可作为接法和YY接法的双速绕组，另1套为Y型接法的中速绕组。2、主电路KM1主触点（4个）构成低速连接，其中W1U3接到W1点。KM2主触点构成中速Y连接，此时U3W1断开以避免交流。KM3、KM4主触点构成高建双星形连接（KM3构成Y点）3、控制电路SB1用于KM1的起停控制，SB2用于KM2的起停控制，SB3用于KM3和KM4的起停控制。
35、2.6绕线式异步电动机控制电路电路类型电路类型：起动（调速）和制动控制电路。电路特点电路特点：绕线电机过流能力弱，故需要设置过流保护装置，实现过流、过载、短路保护功能。2.6.1 起动控制 绕线式异步机常用的起动控制有转子串电阻分级起动和转子串频频变阻器起动。、电流原则控制转子串电阻分级起动 控制原则：电流控制型、电流原则控制转子串电阻分级起动 主电路：R1R3转子外串电阻；KA1KA3转子电流检测用电流继电器（欠流复位型）；KM1KM3转子电阻的旁路接触器。控制电路分析 按动起动按钮SB2KM4线圈通电自锁中间继电器KA4线圈通电、转子串全电阻起动。转速n，电流I过流继电器KA1复位KM1线
36、圈通电切除转子电阻R1、I；随着转速n，电流I过流继电器KA2复位KM2线圈通电切除转子电阻R2、I；转速n，电流I过流继电器K3复位KM3线圈通电切除R3，转速n上升直到电动机起动过程结束。2、时间原则控制转子串电阻分级起动 起动条件起动条件：KM1、KM2、KM3均为原态时，方可起动。起动过程起动过程：按动SB2KM4线圈自锁电动机M串全电阻起动，同时KT1线圈通电延时KM1线圈通电切除R1，同时KT线圈通电延时KM线圈通电切除R，同时KT3线圈通电延时KM3线圈通电自锁切除R3，KT1，KM1，KT2，KM2，KT3等线圈依次断电复位，启动过程结束。3、转子串频敏变阻器起动控制电路 频敏
37、变阻器的工作原理：随nf2，转子等效铁耗电阻自动减小，从而达到无级自动切除的目的。主电路：KM1引入电源。转子RF为频敏变阻器等效电阻，KM2用于起动结束后切除频敏变阻器RF。绕线式异步电动机通常采用过流继电器进行保护，本图采用热继电器做过载保护。电动机功率及电流很大，热继电器可经电流互感器接入。为提高保护精度，起动时将热元件FR短接，运行时投入。控制电路起动过程分析：按动SB2KM1线圈通电自锁M串RF起动。同时，KT通电延时时间到，KA线圈通电自锁KM2线圈通电 KT线圈断电复位，转子切除RF，M进入运行状态。2.6.2 绕线机的能耗制动1、二级起动过程分析：SA合向位置3KM线圈通电M串
38、全电阻起动，同时，KT线圈通电，为制动作准备；KT1线圈通电延时KM1线圈通电切除R1，同时，KT2线圈断电延时KM2线圈通电，电动机转子切除R2，进入运行状态。2、能耗制动过程分析 能耗过程：停车制动时，将SA扳回0位，KM，KM1，KM2线圈均断电，切除电动机交流供电电源；KM线圈断电KM3线圈通电 KM2线圈通电短接转子电阻，电动机M定子绕组通入直流电流，进行能耗制动；KT线圈断电延时时间到KM3线圈断电KM2线圈断电，能耗制动过程结束。3、能耗制动电路保护措施 过流继电器KA13用于过流时切除交流电源；KA4用于直流能耗制动过流时切除直流制动电源；过电压继电器KV用于过压时切除控制电路
39、和电动机M的供电电源。2.7电液控制技术重点重点：液压系统的基础，电液控制的方法难点难点：液压部件的认识要求要求：了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要求，会简单设计液压控制电路。1、液压系统基础控制部件：电磁阀（YV）：二位二通液压电磁换向阀；三位五通电磁换向阀；YA：电磁线圈（直流）溢流阀（压力阀）；调速阀（节流阀）；单向阀动力部件：液压泵及电动机执行部件：液压缸（活塞），液压马达辅助装置：油箱，油管，过滤器2、液压动力滑台液压系统工作原理：滑台进给工步图 快进：YA1，YA3通电 工进：YA1通电 停止：YA1维通，溢流阀工作 快退：YA2通电控制电路分析选择开关SA合向自动工作位置的自
40、动循环过程：按动SB1KA1线圈通电自锁YA1、YA3线圈通电，滑台快进；至压下SQ2KA2线圈通电自锁YA3线圈断电，滑台工进；压下SQ3滑台逗留；KT线圈通电延时KA3线圈通电自锁YA1，KA2线圈断电YA2线圈通电，滑台快退；压下SQ1KA3线圈断电YA2线圈断电，滑台在原位停止。循环过程结束。手动操作：SB2用于工作台手动退回。SA在手动位置时，SB1用于工作台手动进给。2.8直流电动机基本控制电路 重点重点：本节介绍直流电动机的继电器基本控制电路，重点讲解并励直流电动机的起动，正反转控制电路。难点难点：直流电动机过流能力差，电动机的各种保护思想与交流电动机有所不同。要求要求：会设计及
41、分析直流电动机的简单控制电路。1、起动控制电路 2、正、反转控制电路 3、并励电动机能耗制动1、起动控制电路 主电路直流电动机为并励方式，KM1引入直流电源，KM2，KM3分别用于旁路电枢电阻R1和R2。图a控制电路起动过程分析（QS合上状态）：按动SB2KM1线圈通电自锁，电动机串全电阻启动；同时，KT1线圈通电延时时间到，KM2线圈通电，KT2线圈通电延时切除电枢电阻R1；KT2延时时间到，KM3通电切除电枢电阻R2，电动机M电枢全压运行。改进思路，可以在起动结束，KM3线圈通电，电枢全压运行后切除KT1，KT2，KM等电器的线圈电流。图b控制电路起动过程分析：（QS合上状态）启动过程：按
42、动起动按钮SB2KM1线圈通电自锁 KT1、KT2线圈断电延时；M串全电阻起动；KT1延时时间到KM2线圈通电，切除电枢R1；KT延时时间到KM3线圈通电，切除R2，电动机电枢全压运行。2、正、反转控制电路（电枢电源反接改变转向）正反向起动过程分析：（在QS合上状态下）按动正转按钮SB2KM1线圈通电自锁M串R1、R2正向起动；KT1、KT2线圈断电延时，KT1延时时间到KM3线圈通电切除电枢电阻R1。KT延时时间到KM4线圈通电切除电枢电阻R2，M电枢全压正向运行。反向起动过程：（在QS合上状态下）按动反向按钮SB3KM2线圈通电自锁电动机M串R1、R2反向起动；KT1、KT2线圈断电延时，
43、KT1延时时间到KM3线圈通电切除电枢电阻R1。KT延时时间到KM4线圈通电切除电枢电阻R2，M电枢全压反向运行。3、并励电动机能耗制动（停车）图2.8.3原理原理：停车制动时，切除电枢直流电源电压，并用制动电阻R制将电枢电路短接。能耗制动过程分析能耗制动过程分析：在电动状态下，KM1、KM3、KM4线圈通电。按动停车按钮SB1KM1线圈断电切除电枢直流电源KT1，KT2线圈断电继电器KA3线圈在电枢电势作用下通电KM2线圈通电制并在电枢端进行能耗制动n、a，继电器KA3线圈电压过低而复位KM2线圈断电切除R制，能耗制动过程结束。图2.2.1 手动起-停控制电路图2.2.2 自动起-停控制电路
44、图2.2.3 正、反转控制电路图2.2.4 按钮联锁正、反转控制电路图2.2.5工作台往复运动示意图图2.2.6 工作台自动循环控制电路图2.2.7 点动控制电路图2.2.8 两地控制电路图2.2.9 多条件控制电路图2.2.10 主电路顺序控制电路图2.2.11 控制电路的顺序控制图2.3.1 定子绕组Y形和形接线图图2.3.2 Y-起动控制电路图2.3.3 自耦变压器绕组示意图图2.3.4 自耦变压器起动控制电路图2.3.5 延边绕组示意图图2.3.6 延边三角形起动控制电路图2.4.1 电磁抱闸控制电路图2.4.2 电磁离合器的动作原理图图2.4.3 半波整流能耗制动控制电路图2.4.4
45、 单向运行的反接制动控制电路图2.5.1/YY双速电动机定子绕组接线图图2.5.2 4/2极的双速交流异步电动机控制电路图2.5.3 三速电动机定子绕组连接图图2.5.4 三速电动机变极调速控制电路图2.6.1 电流控制三级起动控制电路图2.6.2 时间控制转子串电阻起动电路图2.6.3 转子串频敏变阻器起动控制电路图2.6.4 绕线转子三相交流异步电动机能耗制动控制电路图2.7.1 液压系统常见的图形及文字符号图2.7.2 液压动力滑台的液压系统图图2.7.3 液压动力滑台的自动循环控制图图2.8.1 并励直流电动机二级起动控制线路图2.8.2 改变电枢绕组端电压极性的并励直流电动机正反转控
46、制电路图2.8.3 并励直流电动机能耗制动控制线路KM1I KM1KM1KM2KM1KM1KT2KM4KT2KT1KM3KM1SB1R2KM4KA1R1KM3KA2KA3IKT1KA2传统机床基础知识传统机床基础知识主要组成部分：主要组成部分：床身主轴变速箱尾座进给箱丝杆光杆刀架溜板箱数控车床数控车床传统机床主要配件传统机床主要配件滚珠丝杠刀架传统机床主要配件传统机床主要配件滑块导轨三抓卡盘电动机传统机床主要配件传统机床主要配件限位开关行程开关磁感应式限位开关数控车床主要部件数控车床主要部件滑块导轨CNC伺服电机及控制器变频器数控车床主要部件数控车床主要部件可编程控制器气压电磁阀气缸液压电磁阀
47、直线电机（零传动）电气控制系统分析注意的几个问题：电气控制系统分析注意的几个问题：了解了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。弄清各弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号电动机的安装部位、作用、规格和型号。掌握各种掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法能和操纵方法。注意了解注意了解与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如：。如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等
48、。行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。分析电气控制系统时，要分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路划分成几个部分逐一进行分析划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、保护及相互间的联锁等。动、保护及相互间的联锁等。内容与目的：内容与目的：分析几种典型电气控制电路，进一步掌握控制电路的组成，典型环节的分析几种典型电气控制电路，进一步掌握控制电路的组成，典型环节的应用及分析控制电路的方法。应用及分析控制电路的方法。找出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力，为独
49、立设计打下基础。找出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力，为独立设计打下基础。第一节 卧式车床的电气控制电路 多采用多采用不变速的异步电动机拖动不变速的异步电动机拖动，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控制电路比较简单。制电路比较简单。主轴正转或反转的旋转运动：主轴正转或反转的旋转运动：通过改变主轴电动机的转向或采用离合器通过改变主轴电动机的转向或采用离合器实现。实现。进给运动：进给运动：多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。来实现刀具的进给。为了提高效率，为了提高效率，刀架的快速运
50、动刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。由一台进给电动机单独拖动。车床设有交流电动机拖动的车床设有交流电动机拖动的冷却泵冷却泵，实现刀具切削时冷却。有的还专设，实现刀具切削时冷却。有的还专设一台一台润滑泵润滑泵对系统进行润滑。对系统进行润滑。主电动机直接起动和降压起动的选取：主电动机直接起动和降压起动的选取：考虑电动机的容量；考虑电网的考虑电动机的容量；考虑电网的容量。不经常起动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的容量。不经常起动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的30，经常，经常起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的20。主
