1、1,現(xiàn)代電器與PLC技術(shù)第2章,第二講 講解內(nèi)容： 2.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)控制線路 2.4三相籠型異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路 學(xué)習(xí)說明： 本講主要學(xué)習(xí)典型控制線路的設(shè)計(jì)與分析。重點(diǎn)掌握： 降壓起動(dòng)控制電路：如星形三角形降壓啟動(dòng)線路等； 制動(dòng)控制線路：如三相籠型異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路； 軟啟動(dòng)器的使用。,2,2.3三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)控制線路,原因：容量大于10kW的籠型異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)沖擊電流為額定值的47倍，故一般均需采用相應(yīng)措施降低電壓，即減小與電壓成正比的電樞電流，從而在電路中不至于產(chǎn)生過大的電壓降。,方法：常用的降壓起動(dòng)方式有星形三角形(Y-)降壓起動(dòng)、定子

2、電路串電阻降壓起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)。,3,2.3.1星形三角形降壓啟動(dòng)控制線路,降壓原理：丫一形的降壓起動(dòng)方法是，起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組結(jié)成丫形，這時(shí)加在電動(dòng)機(jī)每相繞組上的電壓為電源電壓額定值的 ，而其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為形連接直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的1/3。起動(dòng)電流降為形連接直接起動(dòng)電流的13，作用:減小了起動(dòng)電流對電網(wǎng)的影響。,優(yōu)點(diǎn)：在于星形起動(dòng)電流只是原來三角形接法的1/3，起動(dòng)電流特性好、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低。,缺點(diǎn)：是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為原來三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差，因而本線路適用于電網(wǎng)電壓380V，額定電壓660V/380V，Y接法的電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)的場合。,設(shè)計(jì)思想：按時(shí)間原則控制啟動(dòng)過程。,定

3、子繞組為三角形接法的電動(dòng)機(jī),啟動(dòng)時(shí),將三角形接法的定子繞組接成星形,啟動(dòng)結(jié)束后,在將星形繞組接成三角形運(yùn)行.降壓啟動(dòng)的目的就是降低啟動(dòng)電流, 采用這種方法啟動(dòng),啟動(dòng)電流降低多上呢?,4,星形三角形降壓起動(dòng)控制電路,5,2.3.2定子串電阻降壓啟動(dòng)控制線路,降壓原理：起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組串上電阻，啟動(dòng)結(jié)束將電阻切除.作用:減小了起動(dòng)電流對電網(wǎng)的影響。,優(yōu)點(diǎn)：控制線路簡單；啟動(dòng)過程平滑；不受定子繞組的接法的限制。,缺點(diǎn)：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降大；電能損耗大。,設(shè)計(jì)思想：按時(shí)間原則控制啟動(dòng)過程。,6,2.3.2定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路,7,2.3.2定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路(背),8,2.3.3自耦變壓

4、器降壓啟動(dòng)控制線路,降壓原理：啟動(dòng)時(shí)利用自耦變壓器降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，啟動(dòng)結(jié)束后將自耦變壓器切除。作用:減小了起動(dòng)電流對電網(wǎng)的影響。,優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：啟動(dòng)電流較??；不受定子繞組接法的限制。,缺點(diǎn)：啟動(dòng)設(shè)備體積大，笨重。價(jià)格高， 維修不方便。,設(shè)計(jì)思想：按時(shí)間原則控制啟動(dòng)過程。,9,圖2-18 自偶變壓器減壓起動(dòng)控制線路,M 3,L1,L2,L3,FU,KM2,KM1,FR,KT KM1 KM3 KM2,KT,FR SB1,SB2,KT,KM3,T,(,(,KT,KM2,KM2,KM2,10,2.3.3、軟啟動(dòng)器及其應(yīng)用,結(jié)構(gòu)： 1)三相交流調(diào)壓電路 2)控制電路 控制原理：利用晶閘管的

5、移相控制原理，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，改變輸出電壓，達(dá)到通過調(diào)壓方式來控制啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。,1、軟啟動(dòng)器的工作原理,11,電流負(fù)反饋的作用:,*將主回路的電流反饋到控制回路，根據(jù)不同的啟動(dòng)方式，通過微處理器改變軟啟動(dòng)器的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)不同的啟動(dòng)特性。 *通過電流負(fù)反饋，檢測主回路的電流，對電動(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)器起到過載、缺相、斷相、三相負(fù)荷不平衡、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊等保護(hù)。 *實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)載電流、電壓、功率因數(shù)等。,2.3.3、軟啟動(dòng)器及其應(yīng)用（續(xù)）,軟啟動(dòng)器的特點(diǎn)：具有軟啟動(dòng)和軟停車功能，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)，另外，還具有電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)等功能。,12,2、軟啟動(dòng)器的控制功能,斜坡升壓啟

6、動(dòng)方式 轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制啟動(dòng)方式 電壓提升脈沖啟動(dòng)方式 轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式 制動(dòng)停車方式,2.3.3、軟啟動(dòng)器及其應(yīng)用（續(xù)）,13,1）斜坡升壓啟動(dòng)方式,設(shè)定參數(shù)： 初始電壓: 啟動(dòng)時(shí)間: 特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)電壓線性逐漸增加，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定值。 適用范圍：一臺(tái)軟啟動(dòng)器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或電動(dòng)機(jī)的功率遠(yuǎn)低于軟啟動(dòng)器額定功率的應(yīng)用場合。,斜坡升壓啟動(dòng)方式特性曲線:,Uq0,Ue,t1,U,t,0,14,2）轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制啟動(dòng)方式,參數(shù)設(shè)定： 啟動(dòng)初始力矩: 啟動(dòng)階段力矩限幅: 力矩斜坡上升時(shí)間: 啟動(dòng)電流限幅: 特點(diǎn)：啟動(dòng)時(shí)間短，啟動(dòng)過程平穩(wěn)。在多種場合使用。,轉(zhuǎn)矩控制及啟動(dòng)電流限制

7、啟動(dòng)特性曲線:,n,T,I,U,t,0,t1,15,3）電壓提升脈沖啟動(dòng)方式,設(shè)定參數(shù)： 電壓提升脈沖: 升壓脈沖寬度: 特點(diǎn)：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。適用于重載啟動(dòng),電壓提升脈沖啟動(dòng)特性曲線：,t,0,n,U,I,16,4）轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式,參數(shù)設(shè)定： 電動(dòng)機(jī)的減速時(shí)間: 特點(diǎn)：停車時(shí)間可調(diào)節(jié),減速平滑。,特性曲線:,n,T,t,0,17,5）制動(dòng)停車方式,參數(shù)設(shè)定 ： 制動(dòng)電流加入的幅值： 制動(dòng)電流加入的時(shí)間： 特點(diǎn)：該制動(dòng)方式為能耗制動(dòng)，制動(dòng)迅速。,特性曲線：,n,IL1,18,3、軟啟動(dòng)器的應(yīng)用舉例,軟啟動(dòng)器接線端子的作用： L1、L2、L3：軟啟動(dòng)器主電源進(jìn)線端 T1、T2、T3：連接電動(dòng)機(jī)的

8、出線端 A1、A2、B1、B2、C1、C2：啟動(dòng)結(jié)束短接可控硅 C、400：軟啟動(dòng)器控制電源進(jìn)線端 PL：軟啟動(dòng)器為外部信號(hào)提供的+24V的電源 L+：軟啟動(dòng)器邏輯輸出部分的外接輸入電源 STOP：接軟停車信號(hào) RUN：接軟啟動(dòng)信號(hào),19,STOP、RUN的接線方式： 三線制：脈沖型信號(hào)，直接與啟動(dòng)按鈕和停止按鈕相連。 兩線制：高電平輸入信號(hào)。 通信遠(yuǎn)程控制 ：PL與STOP 端短接 。 軟啟動(dòng)器內(nèi)部輸出繼電器定義 KF1：可編程輸出繼電器 KF1的功能設(shè)置： 故障繼電器：軟啟動(dòng)器控制電源接通。KF1的常開觸點(diǎn)就閉合，當(dāng)軟啟動(dòng)器發(fā)生故障KF1常開觸點(diǎn)斷開。 隔離繼電器：軟啟動(dòng)器接收到啟動(dòng)信號(hào)，

9、KF1閉合，當(dāng)軟啟動(dòng)器軟停車結(jié)束時(shí)，或在自由停車模式下接受到了停車信號(hào)或在軟啟動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，KF1才斷開。 KF2：啟動(dòng)結(jié)束繼電器 KF2的功能： 啟動(dòng)結(jié)束KF2閉合。 軟啟動(dòng)器出現(xiàn)故障或接收到停車信號(hào)KF2斷開。,3、軟啟動(dòng)器的應(yīng)用舉例（續(xù)）,20,1）電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行、軟啟動(dòng)、軟停車或自由停車控制線路,KA1:隔離繼電器；KA2：啟動(dòng)結(jié)束繼電器,QA0,QA1,QA2,FA1,FA2,SF3,QA1,QA2,KF1,KF1,KF2,KF2,SF2,SF1,圖2-20,21,2）單臺(tái)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制線路 KA1:隔離繼電器；KA2：啟動(dòng)結(jié)束繼電器,A,B,TA,QB,FA,FA1,

10、FA2,QA1,QA11,QA12,QA21,QA22,BB1,BB2,KF1,KF2,C,400,L1,L2,L3,T2,T3,T1,STOP,RUN,PL,L+,SF5,MA1,MA2,圖2-21,22,2）單臺(tái)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制線路 KA1:隔離繼電器；KA2：啟動(dòng)結(jié)束繼電器,BB1,BB2,SF1,SF2,SF11,SF12,SF21,SF22,QA1,QA1,QA11,QA12,QA21,QA22,KF3,KF4,KF5,QA11,QA21,KF1,KF2,QA21,QA22,KF4,KF3,QA21,QA11,QA12,KF4,QA11,KF3,QA21,QA11,圖2-2

11、1續(xù),23,原因：三相異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由于慣性的關(guān)系，總要經(jīng)過一段時(shí)間，這往往不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機(jī)械工藝的要求。如萬能銑床、臥式鏜床、電梯等，為提高生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確停位，要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。,2.4三相籠型異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路,方法：制動(dòng)方法一般有兩大類 1.機(jī)械制動(dòng) 2.電氣制動(dòng) 反接制動(dòng) 能耗制動(dòng),24,工作原理：改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相電源相序，使定子繞組產(chǎn)生方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。反接制動(dòng)要求在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)及時(shí)切斷反相序的電源，以防止電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)。,2.4.1反接制動(dòng)控制線路,工作過程：當(dāng)想要停車時(shí)，首先將

12、三相電源切換，然后當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，再將三相電源切除。控制線路就是要實(shí)現(xiàn)這一過程。,注意：電動(dòng)機(jī)正在正方向運(yùn)行時(shí)，如果把電源反接，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將由正轉(zhuǎn)急速下降到零。如果反接電源不及時(shí)切除，則電動(dòng)機(jī)又要從零速反向起動(dòng)運(yùn)行。如圖2-22 (a)、圖2-22(b)所示為反接制動(dòng)的控制線路。,25,（a）,（b）,圖2-22 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行反接制動(dòng)控制線路,如圖2-21 反接制動(dòng)的控制線路。,26,圖2-22 (a)圖有這樣一個(gè)問題：在停車期間，如果為了調(diào)整工件，需要用手轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子也將隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，其常開觸點(diǎn)閉合，KM2通電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)接通電源發(fā)生制動(dòng)作用，不利于調(diào)整工作。,存在問

13、題與解決方案,圖2-22(b)圖的反接制動(dòng)線路解決了這個(gè)問題：控制線路中停止按鈕使用了復(fù)合按鈕SB1，并在其常開觸點(diǎn)上并聯(lián)了KM2的常開觸點(diǎn)，使KM2能自鎖。這樣在用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，雖然KS的常開觸點(diǎn)閉合，但只要不按復(fù)合按鈕SB1，KM2就不會(huì)通電，電動(dòng)機(jī)也就不會(huì)反接于電源，只有按下SB1，KM2才能通電，制動(dòng)電路才能接通。,注意：因電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)電流很大，故在主回路中串入電阻R，可防止制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組過熱。,27,圖2-23具有反接制動(dòng)電阻的可逆運(yùn)行反解制動(dòng)控制線路,28,定義:能耗制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨電動(dòng)機(jī)的慣性轉(zhuǎn)速下降而減小，因而制動(dòng)平穩(wěn)。這種制動(dòng)方法將轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，又消

14、耗在轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，所以稱為能耗制動(dòng)。 能耗制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小與通入直流電流的大小與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n有關(guān)，同樣轉(zhuǎn)速，電流大，制動(dòng)作用強(qiáng)。一般接入的直流電流為電動(dòng)機(jī)空載電流的35倍，過大會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)的定子繞組。電路采用在直流電源回路中串接可調(diào)電阻的方法，調(diào)節(jié)制動(dòng)電流的大小。 工作原理： 在三相電動(dòng)機(jī)停車切斷三相交流電源的同時(shí)，將一直流電源引入定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性仍沿原方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子在靜止磁場中切割磁力線，產(chǎn)生一個(gè)與慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的制動(dòng)。 設(shè)計(jì)方案：1. 單向運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線路 按時(shí)間原則控制線路； 按速度原則控制線路。 2. 可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線路

15、,2.4.2能耗制動(dòng)控制線路,29,1. 單向運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線路(1) 按時(shí)間原則控制線路。,圖2-24以時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)線路,30,(2) 按速度原則控制線路。,圖2-25以速度原則控制的單向能耗制動(dòng)線路,31,2.按時(shí)間原則控制的可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線路,圖2-26以時(shí)間原則控制的可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)線路,32,能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)比較,反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電流很大，因此制動(dòng)力矩大，制動(dòng)效果顯著，但在制動(dòng)時(shí)有沖擊，制動(dòng)不平穩(wěn)且能量消耗大。 能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)相比，制動(dòng)平穩(wěn)，準(zhǔn)確，能量消耗少，但制動(dòng)力矩較弱，特別在低速時(shí)制動(dòng)效果差，并且還需提供直流電源。 在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的工作要求

16、選用合適的制動(dòng)方法。,33,2.5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線路,改變生產(chǎn)機(jī)械工作速度的方法： 機(jī)械調(diào)速:電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變、利用變速器調(diào)速 。 電氣調(diào)速:改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。,電氣調(diào)速的基本概念: 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：,改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法 ： 1、改變極對數(shù) 變極調(diào)速 2、改變轉(zhuǎn)差率 串級(jí)調(diào)速 3、改變電源頻率 變頻調(diào)速,34,變極調(diào)速的原理,(a)四極繞組展開圖,(b)二極繞組展開圖,(c)三角形雙星形轉(zhuǎn)換,(d)星形雙星形轉(zhuǎn)換,圖2-24雙速電機(jī)改變極對數(shù)的原理,2.5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線路（續(xù)）,35,2.5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線路（續(xù)）,圖2-27,36,2.6變頻調(diào)速與變頻器的使用

17、,2.6.1變頻調(diào)速的基本概念 變頻調(diào)速定義:改變電動(dòng)機(jī)供電電壓的頻率實(shí)現(xiàn)對交流電動(dòng)機(jī)的速度控制。 變頻調(diào)速的特點(diǎn)：連續(xù)改變標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)（如籠型異步電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速；通過電子回路改變電動(dòng)機(jī)定子電源的相序，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方向。 2.6.2變頻器的類型 1.根據(jù)變流環(huán)節(jié)分類: 交-直-交變頻器、交-交變頻器 2.根據(jù)直流電路的濾波方式分: 電壓型變頻器、電流型變頻器 3.根據(jù)控制方式分: V/F控制、矢量控制 4.根據(jù)輸出電壓調(diào)制方式分: PAM方式、PWM方式,37,2.6變頻調(diào)速與變頻器的使用,2.6.3交直-交變頻器的組成,電源,電動(dòng)機(jī),38,2.6變頻調(diào)速與變頻器的使用,2.6.3變頻調(diào)速的

18、主要技術(shù)參數(shù) 1.輸入側(cè)的主要額定數(shù)據(jù) 額定電壓、額定頻率 2.輸出側(cè)的主要額定數(shù)據(jù) 額定電壓、額定電流、額定容量、匹配電動(dòng)機(jī)容量、輸出頻率范圍 3.對變頻器設(shè)置和調(diào)試時(shí)的主要參數(shù): 控制方式、頻率給定方式、加減速時(shí)間、頻率上下限 2.6.4變頻器的選擇 1.種類的選擇：普通型的變頻器、高性能的變頻器、專用變頻器 2.容量選擇:變頻器的額定電流應(yīng)大于拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的最大電流.,39,2.6變頻調(diào)速與變頻器的使用,2.6.5變頻器的主要功能 1.頻率給定功能 頻率設(shè)定方式:面板設(shè)定方式、外接給定方式、通信接口方式 2.升速、降速和制動(dòng)控制 （1）升速和降速功能 （2）制動(dòng)控制 3.控制功能

19、 4.保護(hù)功能 2.6.6變頻器的操作方式 1.數(shù)字操作器和數(shù)字顯示器 2.遠(yuǎn)程操作 3.端子操作,40,2.6變頻調(diào)速與變頻器的使用,2.6.7變頻器應(yīng)用舉例,正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),反向 點(diǎn)動(dòng),正向 點(diǎn)動(dòng),41,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法,（一）電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1.確定拖動(dòng)方案 2.選擇電動(dòng)機(jī)容量 3.設(shè)計(jì)電氣控制線路。 （二）電氣控制線路的設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.設(shè)計(jì)主電路 2.設(shè)計(jì)控制電路 （三）電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法 1.一般設(shè)計(jì)法-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 2.邏輯設(shè)計(jì)法 3.簡單設(shè)計(jì)法,2.7.1 概述,42,1.一般設(shè)計(jì)法-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 電氣控制線路的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主電路、控制電路的設(shè)計(jì)。 （1）電

20、氣控制線路的設(shè)計(jì)步驟 主電路控制電路 反復(fù)審核。 （2）一般設(shè)計(jì)法-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)方法 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，選用典型環(huán)節(jié)，將它們有機(jī)的組合起來，并加以補(bǔ)充修改，綜合成所需的控制電路。 沒有典型環(huán)節(jié)，可以根據(jù)工藝要求自行設(shè)計(jì)，采用邊分析邊畫圖的方法，不斷增加電器元件和控制觸點(diǎn)，以滿足給定的工作條件和要求。,設(shè)計(jì)方法介紹,43,優(yōu)點(diǎn)：能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當(dāng)給定條件變化時(shí)，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路時(shí)，更顯方便。 缺點(diǎn)：由于這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用,利用邏輯代數(shù)

21、這一數(shù)學(xué)工具來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，即根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求及工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及安全電氣的接通與斷開狀態(tài)看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡化，使之成為需要的最簡“與、或”關(guān)系式，根據(jù)最簡式畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖，最后再作進(jìn)一步的檢查和完善，即能獲得需要的控制線路。,2.邏輯設(shè)計(jì)法,44,1.簡單設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)原則 （1）最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對電氣控制的要求。 （2）在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 盡量減少電器的數(shù)量。 盡量減少控制線路中電源的種類。 盡量縮短

22、連接導(dǎo)線的長度和數(shù)量。 正確連接觸點(diǎn)。 正確連接電器的線圈 元器件的連接。應(yīng)盡量減少多個(gè)元件依次通電后才接通另一個(gè)電器元件的情況。,2.7.2 簡單設(shè)計(jì)法介紹,45,2.簡單設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟 1）分析工藝要求； 2）根據(jù)工藝要求找出控制對象的開啟信號(hào)、關(guān)斷信號(hào)； 3）如果有約束條件找出開啟信號(hào)約束條件和關(guān)斷約束條件； 4）結(jié)合一般設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)原則和邏輯函數(shù)，畫出該控制對象的電氣控制線路圖； 5）最后根據(jù)工藝要求做進(jìn)一步的查找工作。 3.簡單設(shè)計(jì)法的特點(diǎn) 1）設(shè)計(jì)方法簡單易于掌握，使用廣泛。 2）要求設(shè)計(jì)者有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需要反復(fù)修改圖紙，設(shè)計(jì)速度較慢。 3）設(shè)計(jì)出的電路不固定，一般需要進(jìn)行模

23、擬實(shí)驗(yàn)。 4）不宜獲得最佳設(shè)計(jì)方案。,46,開啟信號(hào)約束條件: 當(dāng)要求幾個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，電器元件的線圈才得電，可采用幾個(gè)常開觸點(diǎn)與電器元件的線圈串聯(lián)。 在幾個(gè)條件中，只要其中一個(gè)條件成立，所控制的線圈就得電，可用幾個(gè)常開觸點(diǎn)并聯(lián)。 關(guān)斷約束條件: 在幾個(gè)條件中，只要其中一個(gè)條件成立，所控制的電器線圈就將斷電，可用幾個(gè)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。 當(dāng)要求幾個(gè)條件同時(shí)存在時(shí)，線圈才斷電，可用幾個(gè)常閉觸點(diǎn)并聯(lián)。,47,1.選用典型環(huán)節(jié)。 2.合理設(shè)計(jì)電路：必要時(shí)，可以使用邏輯代數(shù)化簡電路，優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)電氣原理圖時(shí)，還要考慮工程施工的要求。 (盡量縮短連接導(dǎo)線的長度和數(shù)量),圖2-26控制電路,例如（雙控

24、） 圖2-26b與圖2-26a相比，具有節(jié)省連接導(dǎo)線，可靠性高。,3.設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng),48, 減少控制觸點(diǎn)，提高可靠性 (元器件的連接。應(yīng)盡量減少多個(gè)元件依次通電后才接通另一個(gè)電器元件的情況。),（a）（b） 圖2-27 控制電路,例如: 圖2-27a電路中，繼電器線圈電流需要依次流過多個(gè)觸點(diǎn)。 圖2-27b的控制電路每一個(gè)繼電器線圈電流僅流過一個(gè)觸點(diǎn)，可靠性得到提高。,49,正確連接線圈(正確連接電器的線圈),圖2-31 線圈的連接,具體應(yīng)注意以下幾方面： 電壓線圈通常不串聯(lián)使用，即使是兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加額定電壓之和，以免電壓分配不勻引起工作不可靠，如圖2-31所示。 對于

25、電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等則不宜與相同電壓等級(jí)的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時(shí)會(huì)造成后者的誤動(dòng)作。,50,注意避免出現(xiàn)寄生回路 在控制線路的動(dòng)作過 程中，如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的意外接通的電路，稱為寄生線路。圖2-32所示為電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制線路，F(xiàn)R為熱繼電器保護(hù)觸點(diǎn)。為了節(jié)省觸點(diǎn)，顯示電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的指示燈HLR和HLL采用圖中所示的接法，正常情況下線路能完成起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)及停止操作。但在運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)過載，F(xiàn)R觸點(diǎn)斷開就會(huì)出現(xiàn)如圖中虛線所示的寄生線路，使接觸器不能可靠釋放而得不到過載保護(hù)。如果將FR觸點(diǎn)位置移接到SB1上端就可避免

26、產(chǎn)生寄生回路。,圖232寄生回路,51,2.7.3 簡單設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)舉例,題目要求：三臺(tái)電動(dòng)機(jī)MA1、MA2、MA3，要求啟動(dòng)順序?yàn)椋篗A1先啟動(dòng)，經(jīng)T1后自動(dòng)啟動(dòng)MA2，再經(jīng)T2后自動(dòng)啟動(dòng)MA3； 停車要求：先停MA3，經(jīng)T3后再停MA2、再經(jīng)T4后停MA1。 通過分析工藝要求找出開啟信號(hào)和關(guān)斷信號(hào) 開啟信號(hào): MA1QA1啟動(dòng)信號(hào)為啟動(dòng)按鈕， MA2QA2啟動(dòng)信號(hào)為時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)。 MA3QA3啟動(dòng)信號(hào)為另一時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)。 關(guān)斷信號(hào)：MA3QA3關(guān)斷信號(hào)為停止按鈕 MA2QA2關(guān)斷信號(hào)為時(shí)間繼電器延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)。 MA1QA1關(guān)斷信號(hào)為另一時(shí)間繼電器延時(shí)斷開常閉觸

27、點(diǎn)。,52,3、找出啟動(dòng)約束條件和關(guān)斷約束條件。（無） 4、根據(jù)我們前面所學(xué)的典型的控制線路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 5、最后根據(jù)工藝要求做進(jìn)一步的查找工作， 如加上保護(hù)和互鎖環(huán)節(jié)。,53,三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟、?？刂齐娐吩韴D,54,2.8.1電氣控制線路分析基礎(chǔ) 分析電氣控制線路的步驟： 閱讀設(shè)備說明書 閱讀電氣控制原理圖 閱讀設(shè)備說明書所了解的內(nèi)容 ： 了解設(shè)備的組成及工作原理、設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及驅(qū)動(dòng)方式、主要技術(shù)性能、規(guī)格和運(yùn)動(dòng)要求。 電氣傳動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行電器的數(shù)目、規(guī)格型號(hào)、安裝位置、用途及控制要求。 設(shè)備的使用方法、各操作手柄、開關(guān)、旋鈕、指示裝置的布置及其在控制線路中的作用的。 與機(jī)械、液

28、壓部分直接關(guān)聯(lián)的電器（行程開關(guān)、電磁閥、電磁離合器、傳感器等）的位置、工作狀態(tài)及其與機(jī)械、液壓部分的關(guān)系，在控制中的作用。,2.8典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路分析,55,電氣原理圖的閱讀分析方法與步驟 原理圖閱讀分析的基本原則： 化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、 集零為整、安全保護(hù)、全面檢查。 常用方法是： 查線分析法 化整為零的原則以某一對象開始 從電源開始，自上而下，自左而右，逐一分析其接通斷開關(guān)系，并區(qū)分出主令信號(hào)、聯(lián)鎖條件、保護(hù)要求。,2.8.1電氣控制線路分析基礎(chǔ)（續(xù)）,56,1）分析主電路 類型、工作方式，起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、調(diào)速、制動(dòng)等控制 要求與保護(hù)要求等。 2）分析控制電路 從電源和主令信

29、號(hào)開始，經(jīng)過邏輯判斷，寫出控制 流程。 3）分析輔助電路 執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、電源顯示、參數(shù)測定、 照明和故障報(bào)警等。 4）分析聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。 5）分析特殊控制環(huán)節(jié) 計(jì)數(shù)、檢測、晶閘管、調(diào)溫等 6）總體檢查 集零為整檢查整個(gè)控制線路。,2.8.1電氣控制線路分析基礎(chǔ)（續(xù)）,57,（1）主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式 （2）拖動(dòng)方式與控制要求 1）主電機(jī) MA1（30kW） 2）冷卻電機(jī) MA2 3）快速移動(dòng)電機(jī) MA3 4）局部照明、保護(hù)、聯(lián)鎖。,2.8.2C650臥式車床電氣控制線路分析,58,2.8.2C650臥式車床電氣控制線路分析,59,習(xí)題與思考題,3-1 如何決定籠型異步電動(dòng)機(jī)是否可采用直接起動(dòng)法？ 3-2 長動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)的區(qū)別是什么？ 3-3 籠型異步電動(dòng)機(jī)是如何改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向的？ 3-4 什么叫能耗制動(dòng)？什么叫反接制動(dòng)？各有什么特點(diǎn)及適用場合？ 3-5