电气控制与PLC电子教学案.docx

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电气控制与PLC电子教学案

共青科技学院授课教案

课程名称：

[电气控制与PLC]

制定日期2017/2/18

授课教师：

职称：

讲师

授课对象:

15级机电1班,数控班授课时数：

72

教材名称及版本：

电气控制与PLC及变频器技术应用；

智明理工大学

课题名称:

项目1电动机基本控制电路安装调试

授课类型:

理论课+实践课+习题课

教学目的、要求：

通过本项目的学习，应达到：

（1）能识别常用的各种低压电器；

（2）能识读基本控制电路图，并能分析说明电路的工作原理；

（3）能绘制基本控制电路的接线图；

（4）会板前布线，能根据接线图正确安装和调试基本控制线路；

（5）会检修继电控制线路简单故障。

授课主要容及课时分配：

1）理论教学8节

2）实践教学6节

3）习题课2节

教学重点：

（1）安装调试电动机单向连续运行线路；

（2）安装调试电动机正反转运行线路；

（3）安装调试电动机Y-△降压起动线路；

（4）安装调试电动机能耗制动线路。

教学难点：

（1）安装调试电动机Y-△降压起动线路；

（2）安装调试电动机能耗制动线路。

教学手段、教具：

教学手段：

理论教学+实践教学

教具：

多媒体，万用表，低压电器。

教学方法：

启发式+直观式

教学过程：

§1.1：

任务1三相异步电动机单向运行电路的安装调试

1.1.1相关元器件介绍

一、.刀开关

刀开关是一种手动电器，广泛应用于照明电路及配电设备做隔离电源用，有时也用作直接启动小容量（≤5.5KW）电动机。

HK系列刀开关的型号含义如图1-3所示。

刀开关的选择原则：

①根据使用场合，选择刀开关的类型、极数以及操作方式。

②刀开关的额定电压应大于或等于线路电压。

③刀开关的额定电流应大于或等于线路的电压。

对于电动机负载，开启式刀开关的额定电流可取电动机额定电流的3倍。

二.低压断路器

低压断路器又称自动空气开关。

是低压配电网络和电力拖动系统中常用的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身，正常情况下用于完成不频繁接通和分断电路。

当电路中发生短路、过载及欠压等故障时，能自动切断故障电路，保护用电设备的安全。

低压断路器相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合。

（1）低压断路器分类

低压断路器种类很多，按结构和性能可以分为万能式（又称框架式）、装置式（又称塑壳式）、限流式、直流快速式、漏电保护式和灭磁式等。

（2）低压断路器结构和工作原理

（3）低压断路器技术参数和型号含义

低压断路器的其主要技术参数：

额定电压、额定电流、脱扣器类型、极数、整定电流围、动作时间、分断能力等。

三.熔断器

熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护，有时兼作过载保护的电器。

使用时把它串接于被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，以其自身产生的热量使熔体迅速熔断，从而自动切断电路，实现短路和过载保护作用。

（1）熔断器结构及分类

熔断器按结构形式分为插入式（RC系列）、螺旋式（RL系列）、有填料封闭管式（RT系列）、无填料封闭管式（RM系列）、自复式等。

其外形结构及符号如图所示。

（2）熔断器型号

熔断器的型号含义如图所示。

（3）熔断器选择原则

熔体额定电流的选择

a．对于照明、电热等电流较平稳、无冲击电流的负载的短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。

b．对电动机负载，要考虑冲击电流的影响，计算方法如下：

对于单台不频繁启动的电动机，熔体的额定电流IRN应大于或等于1.3～2.5倍电动机额定电流IN，即：

对于频繁启动或启动时间较长的电动机，上式的系数应增加到3～3.5。

对于多台电动机，熔体的额定电流IRN应大于或等于其中最大容量的电动机额定电流INmax的1.3～2.5倍，再加上其余电动机额定电流的总和∑IN，即：

四.交流接触器

接触器是一种自动的电磁式开关，用于远距离频繁接通或断开交流主电路及大容量控制电路。

接触器具有欠电压自动释放保护功能，工作可靠，使用寿命长，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载。

图1-9所示为常用的几种接触器外形图。

（1）交流接触器结构及工作原理

交流接触器由电磁系统、触点系统、灭弧装置和其他部件等组成。

CJ10-20型接触器的结构如图1-10所示。

1电磁系统

由吸引线圈、静铁心和衔铁（动铁心）三部分组成。

其作用原理是：

吸引线圈通电时产生磁场，衔铁受到电磁力的作用而被吸向铁心；吸引线圈断电后，磁场消失，衔铁在复位弹簧的作用下，恢复原位。

衔铁带动连接机构运动，从而带动触点作相应的动作，实现电路的接通或断开。

2触点系统

交流接触器的触头按接触情况可分为点接触、线接触式和面接触式三种。

按触头的结构形式分，有桥式触头和指形触头两种。

当接触器未工作时处于接通状态的触点称为常闭触点（又称动断触点），当接触器未工作时处于断开状态的触点称为常开触点（又称动合触点），常开触点和常闭触点是联动的。

③灭弧装置

触点在分断大电流电路时，会在动、静触点之间产生较大的电弧。

电弧不仅会烧损触点，延长电路分断时间，严重时还会造成相间短路，因此，容量较大（20A以上）的交流接触器均装有瓷灭弧罩，以迅速切断触点分断时所产生的电弧。

（2）交流接触器的型号及含义

常用的交流接触器有国产的CJ10、CJ20等系列，CJ系列接触器的型号及含义如图1-12所示。

（3）交流接触器的电气符号

五.热继电器

热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应原理来切断电路的保护电器。

具有过载保护功能，但不能用于短路保护。

（1）热继电器结构及工作原理

热继电器的外形结构如图1-14所示，它由热元件、双金属片、触点、复位按钮、导板及推杆等组成。

图1-14热继电器的结构图

1—电流整定装置2—复位按钮3—热元件4—双金属片5—导板6—常闭触点7—推杆

六.按钮

按钮是一种用来接通或分断小电流电路的手动控制且可以自动复位的主令电器

（1）按钮的种类、结构

按钮的种类很多，有揿钮式、钥匙式、旋钮式和紧急式等，如图1-16（a）所示为常见的按钮外形，图（b）、（c）为按钮的结构和图形符号。

按钮主要由按钮帽、复位弹簧、动触头、静触头、支柱连杆及外壳等部分组成。

1.1.2识读电气原理图

电气控制线路图是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的图形、符号和图线等形式来表示电气系统中各电气设备、元器件的相互连接关系。

电气图是电气安装、调试和检修的理论依据。

电气控制系统图一般分三种：

电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。

1.常用电器的图形符号和文字符号

2.电气原理图-单向连续运行电路

3.绘制电气原理图应遵循的原则

（1）原理图一般分为主电路和辅助电路两部分。

主电路是指从电源到电动机的大电流通过的路径。

（2）原理图中，各电器元件不画实际的外形，而采用国家规定的统一标准符号来画。

根据便于阅读的原则，同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。

（3）所有电器的触点，都应按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。

（4）原理图中，有直接联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示，无直接联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。

（5）原理图中接线端子标记

①对主电路，三相交流电源引入线用L1、L2、L3、N、PE标记；经过电源开关后，在出线端子上按相序依此编号为U11、V11、W11，每经过一个电器元件的线桩后，编号要递增，如U12、V12、W12，U13、V13、W13…。

②对控制电路与照明、指示电路，应从上到下、从左到右，逐行用数字依此编号，每经过一个电器元件的接线端子，编号要依此递增。

编号的起始数字除控制电路必须从阿拉伯数字1开始外，其他辅助电路依此递增100作起始数字，如照明电路编号从101开始；信号电路编号从201开始等

◆举例：

单向连续运行电路工作原理分析

三相异步电动机单向连续运行控制电路如图1-18所示，图中，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，其工作原理如下：

线路保护功能

①短路保护：

由熔断器FU1、FU2分别实现主电路和控制电路的短路保护。

短路时，熔断器的熔体熔断，切断电路，起到保护作用。

②过载保护：

由热继电器FR对电动机实现长期过载保护。

当电动机出现过载时，热继电器动作，串接在控制电路中的常闭触点FR断开，KM线圈失电，从而使电动机主电路断电，实现过载保护。

③失压、欠压和零压保护：

由接触器KM本身的电磁结构特点来实现。

1.1.3任务实施

1.设备材料

2.绘制安装接线图

3.固定元器件并安装接线

（1）检查元器件

（2）固定元器件

（3）采用线槽布线安装

（4）按钮、电动机、三相电源等外围设备布线安装时，必须通过接线端子排XT与控制板部低压电器对接。

（5）一个接线接线端子上的连接线不得多于两根。

所有从一个接线端子到另一个接线端子的导线必须连续，中间不能有接头。

4.自查线路

（1）线路故障检查将万用表转换开关放到合适的档位，一般置于R×100档，检测线路的通断情况

5.通电试车并排故

（1）调试控制电路

（2）带电动机试车

（3）电压分阶测量法确定故障点

1.1.4能力拓展：

既可点动又可连续运行电气线路

&§1.2：

任务2电动机正反转运行电路的安装调试

1.2.1相关知识学习

一.三相电动机正反转基本控制电路

1、电路结构分析

2、电气原理分析

3、电气功能分析

4、几点思考：

a）电路用到了哪些低压电器。

b）电路能实现哪些电器保护功能。

二.双重互锁正反转控制电路

1、电路结构分析

2、电气原理分析

3、电气功能分析

4、几点思考：

a）电路用到了哪些低压电器。

b）电路能实现哪些电器保护功能。

c）与上述电路不同之处有哪些？

？

三.工作台自动往复运动控制电路

（1）限位开关

限位开关又称为位置开关或行程开关，主要用于检测工作机械的位置，当运动部件达到一个预定位置时，操作机构则发出命令以控制其运动方向或行程大小。

（2）工作台往复运行控制电路

1、电路结构分析

2、电气原理分析

3、电气功能分析

4、几点思考：

a）电路用到了哪些低压电器。

b）电路能实现哪些电器保护功能。

c）与上述电路不同之处有哪些？

？

1.2.2任务实施

安装并调试图1-26所示的按钮、接触器双重互锁正反转控制线路。

1.2.3能力拓展多地点控制和顺序控制电路

一.多地点控制电路

1）分析电路原理

2）分析电路功能

3）实践举例

4）电路的异同

二.多台电动机顺序控制线路

1、主电路实现顺序控制

（以两台电机为例）

1）分析电路原理

2）分析电路功能

3）实践举例

4）电路的异同

2、控制电路实现顺序控制

（以两台电机为例）

1）分析电路原理

2）分析电路功能

3）实践举例

4）电路与上述电路的异同

&§1.3任务3电动机Y-△降压启动线路的安装调试

1.3.1相关知识学习

1.电动机降压起动

容量较大的笼型异步电机（一般大于4KW）起动电流较大，通常直接起动电流为其额定电流的4~7倍。

所以容量较大的电机采用降压起动的方式来起动。

降压起动的方法有定子绕组串电阻、星—三角、自耦变压器和延边三角形等。

2.Y/△降压起动

Y/△降压起动是指电动机起动时，使定子绕组接成星形，用以降低起动电压，从