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电动机正反转控制线路优化方案

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:熟悉电动机正、反转控制线路的构成和工作原理。任务分析了解正、反转控制线路在实际生产中的应用,以及如何使电动机正、反转的原理。闭合转换开关SA,电路为自锁正转控制电路。此电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的正转控制电路。主电路由正、反转接触器KM1、KM2的主触头来实现电动机三相电源任意两相的换相,从而实现电动机正反转。

电动机正反转控制线路优化方案

学习目标

(1)会正确识别、选用、安装、使用常用低压电器,熟悉它们的功能、基本结构、工作原理及型号意义,熟记它们的图形符号和文字符号。

(2)熟悉电动机正、反转控制线路的构成和工作原理。

(3)会安装与检修电动机正反转控制线路。

任务分析

了解正、反转控制线路在实际生产中的应用,以及如何使电动机正、反转的原理。熟悉电动机正、反转各种控制线路的构成和工作原理;会安装和检修各正、反转的控制线路。

知识链接

1.点动与连续运转的控制

自锁与互锁的控制系统统称为电气的联锁控制,在电气控制电路中应用十分广泛,是最基本的控制。生产机械的运转状态有连续运转与短时间段运转,所以对其拖动电动机的控制也有点动与连续运转两种控制方式,对应的有点动控制与连续运转控制电路,如图5-4所示。

图5-4 电动机点动与连续运转控制电路

(a)基本点动控制电路;(b)开关选择运行状态的电路;(c)两个按钮控制的电路

图5-4(a)所示为基本点动控制电路。按下点动按钮SB,KM线圈通电,电动机启动旋转;松开SB按钮,KM线圈断电释放,电动机停转,所以该电路为单纯的点动控制电路。图5-4(b)所示为用开关SA断开或接通自锁电路,可实现点动也可实现连续运转的电路。合上开关SA时,可实现连续运转;SA断开时,可实现点动控制。图5-4(c)所示为用复合SB3实现点动控制,按钮SB2实现连续运转控制的电路。

1)点动正转控制电路

点动正转控制电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制电路,如图5-4(a)所示。

电路的工作原理如下:先合上电源开关Q。

启动:按下SB→KM线圈得电→KM主触点闭合→电动机M启动运转。

停止:松开SB→KM线圈失电→KM主触点分断→电动机M失电停转。

停止使用时,断开电源开关Q。

2)开关选择运行状态电路

电路如图5-4(b)所示,松开转换开关SA,该电路为点动正转控制电路,工作原理和点动正转控制电路相同。闭合转换开关SA,电路为自锁正转控制电路。此电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的正转控制电路。三相异步电动机的自锁控制电路的主电路和点动控制的主电路大致相同,但在控制电路中又串联了一个停止按钮SB1,在启动按钮SB2两端并联了接触器KM的一对辅助触点。接触器自锁正转控制电路不但能使电动机连续运转,而且还有一个重要的特点,就是具有欠压和失压(或零压)保护作用。它主要由按钮开关SB(启/停电动机使用)、交流接触器KM(用作接通和切断电动机的电源及失压保护和欠压保护等)、热继电器(用作电动机的过载保护)等组成。

(1)欠压保护。“欠压”是指电路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当电路电压下降到某一数值时,电动机能自动脱离电源电压停转,避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当电路电压下降时,电动机的转矩随之减小,电动机的转速也随之降低,从而使电动机的工作电流增大,影响电动机的正常运行,电压下降严重时还会引起“堵转”现象,以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制电路就可避免电动机欠压运行,这是因为当电路电压下降到一定值,从而使接触器线圈磁通减弱,产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时,动铁芯被迫释放,带动主触点、自锁触点同时断开,自动切断主电路和控制电路,电动机失电停转达到欠压保护的目的。

(2)失压保护。失压保护是指电动机在正常运行中,由于外界某种原因引起突然断电时,能自动切断电动机电源。当重新供电时,保证电动机不能自行启动,避免造成设备和人身伤亡事故。采用接触器自锁控制电路,由于接触器自锁触点和主触点在电源断电时已经断开,使控制电路和主电路都不能接通。所以在电源恢复供电时,电动机就不能自行启动运转,保证了人身和设备的安全。

电路的工作原理如下:先合上电源开关Q。

3)连续与点动混合正转控制电路

机床设备在正常运行时,一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时,又需要电动机能点动控制,实现这种控制要求的电路是连续与点动混合控制的正转控制电路,如图5-4(c)所示。

电路的工作原理如下:先合上电源开关Q。

(1)连续控制

(2)点动控制

2.正反转控制线路

单向转动的控制线路比较简单但是只能使电动机朝一个方向旋转,带动生产机械的运动部件朝一个方向运动。但很多生产机械往往要求运动部件能向正、反两个方向运动,如机床工作台的前进和后退、万能铣床主轴的正反转、起重机的上升和下降等。

当改变通入电动机定子绕组的三相电源相序,即把接入电动机三相电源进线中的任意两相对调接线时,电动机就可以反转。下面介绍几种常用的正反转控制线路。

1)转换开关控制电动机正反转电路

转换开关控制电动机正反转电路如图5-5所示,图中SC是转换开关,SC有四对触头,三个工作位置。当SC置于上、下方不同位置时,通过其触头来改变电动机定子接入三相交流电源的相序,进而改变电动机的旋转方向。在这里,接触器KM作为线路接触器使用。转换开关SC为电动机旋转方向预选开关,由按钮来控制接触器,再由接触器主触头来接通或断开电动机三相电源,实现电动机的启动和停止。

图5-5 转换开关控制电动机正反转电路

2)无互锁的正反转控制电路

图5-6(a)所示为将两个单向旋转控制电路组合而成。主电路由正、反转接触器KM1、KM2的主触头来实现电动机三相电源任意两相的换相,从而实现电动机正反转。当需要正转启动时,按下正转启动按钮SB2,KM1线圈通电吸合并自锁,电动机正向启动并运转;当需要反转启动时,按下反转启动按钮SB3,KM2线圈通电吸合并自锁,电动机便反向启动并运转。但若在按下正转启动按钮SB2,电动机已进入正转运行后,发生又按下反转启动按钮SB3的误操作时,由于正反转接触器KM1、KM2线圈均通电吸合,其主触头均闭合,于是发生电源两相短路,致使熔断器FU1熔体熔断,电动机无法工作。因此,该电路在任何时候只能允许一个接触器通电工作。为此,通常在控制电路中将KM1、KM2正反转接触器常闭辅助触头串联在对方线圈电路中,形成相互制约的控制,这种相互制约的控制关系称为互锁,这两对起互锁作用的常闭触头称为互锁触头。

图5-6 三相异步电动机正反转控制电路

(a)无互锁电路;(b)具有电气互锁电路;(c)具有双重互锁电路

3)接触器联锁的正反转控制电路

接触器联锁的正反转控制电路如图5-6(b)所示。线路中采用了两个接触器,即正转用接触器KM1和反转用的接触器KM2,它们分别用正转按钮SB1和反转按钮SB2控制。从主电路中可以看出,这两个接触器的主触点所接通的电源相序不同,KM1按L1-L2-L3相序接线,KM2则按L3-L2-L1相序接线。

由主电路看出接触器KM1和KM2的主触点决不允许同时闭合,否则将造成两相电源短路事故。为了避免两个接触器同时得电动作,就在正反转控制电路中分别串接了对方接触器的一对常闭辅助触头,这种互锁称为电气互锁,这样,当一个接触器得电动作时,通过其常闭触点使另一个接触器不得电动作,接触器间这种相互制约的作用叫接触器联锁。

电路工作原理:先合上电源开关Q。

正转控制:

反转控制:

停止:按下SB1,整个控制电路失电,主触点分断,电动机M失电停转。(www.xing528.com)

从以上分析可见,该线路的优点是工作可靠,但缺点是操作不便,正、反转变换时需要按下停止按钮。

为了克服接触器联锁的正反转控制线路操作不便的缺点,可以采用按钮联锁的正反转控制线路,这种正反转控制线路的工作原理与接触器联锁的正反转控制线路的工作原理基本相同。

4)按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路

为了克服接触器的正反转控制线路和按钮联锁的正反转控制线路的不足,在接触器联锁的基础上又增加了一对按钮联锁,这对互锁是将正、反转启动按钮的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈电路中,这种互锁称为按钮互锁,又称机械互锁。图5-6(c)所示为具有双重互锁的控制电路。

电路工作原理:先合上电源开关Q。

正转控制:

反转控制:

停止:按下SB1,整个控制电路失电,主触点分断,电动机M失电停转。

该电路可以实现不按停止按钮,由正转直接变反转或由反转直接变正转。这是因为按钮互锁触头可实现先断开正在运行的电路,再接通反向运转电路,称为正-反-停电路。

项目技能实训一 三相异步电动机的点动与连续运转控制

1.实训目的

(1)了解按钮、交流接触器和热继电器的基本结构和动作原理。

(2)掌握三相异步电动机直接启动的工作原理、接线及操作方法。

(3)了解电动机运行时的保护方法。

(4)比较常用点动、长动控制电路的特点。

(5)学会实验电路接线及故障排除。

2.实训设备

三相异步电动机一台,三相转换开关一个,交流接触器一个,热继电器一个,三联按钮开关一个,导线若干。

3.实训原理及依据

1)点动控制环节

点动控制电路主要由按钮、接触器组成,如图5-7所示。闭合电源开关QS,按下启动按钮SB,接触器KM线圈得电,接触器常开主触头闭合,电动机得电运转;松开启动按钮SB,由于复位弹簧的作用按钮复位,接触器KM线圈失电,接触器常开主触头断开,电动机停转,从而实现点动控制。

2)长动控制环节(自锁控制环节)

点动控制只能在按下按钮时使电动机转动,松开按钮就停止运行。为了实现电动机长期连续运行,需要加入自锁触头。当按下启动按钮SB2时,接触器KM线圈得电,常开主触头吸合,同时自锁触头闭合,这样即使松开启动按钮SB2,接触器的线圈仍然有电流通过,因此,电动机可连续运行。为了使自锁后的电动机可以停止运转,在控制电路中再串入一个停止按钮SB1即可。带自锁环节的控制电路如图5-8所示。

图5-7 点动控制电路

图5-8 带自锁环节的控制电路

3)保护环节

为确保电动机正常运行,防止由于短路、过载、失压和欠压等事故造成的危害,在电动机的主电路和控制电路中必须具备各种保护装置。一般有短路保护、过载保护、失压保护和欠压保护等。

短路保护利用熔断器来实现,过载保护利用热继电器来实现。本实验台带有短路保护,故电路中没有接入熔断器。注意,由于熔断器和热继电器在电路中所起作用不同,所以,两者不能互相代替使用。失压保护是为了在电动机运行时由于外界原因突然断电又重新供电,在未加防范的情况下容易出现事故,为了确保断电后,在工作人员没有重新操作的情况下,电动机不能得电转动,因此,在控制电路中应有保护环节。在三相异步电动机控制电路中常用接触器实现失压和欠压保护。

4.实训内容和步骤

(1)三相异步电动机的单方向点动控制。按图5-7接线,其中电动机采用星形接法。合上开关,按下按钮SB,观察电动机和交流接触器的动作情况,松开SB,电动机停止运转。

(2)电动机连续运转。主电路不变,控制电路如图5-8接线,按下启动按钮SB2,电动机连续运转,按下停止按钮SB1,电动机停转。

5.实训要求

(1)认真仔细连接电路并自检,确认无误后方可通电。

(2)连接电路时,要按照“先主后控、先串后并、上入下出、左进右出”的原则接线,做到心中有数。

(3)主、控制电路的导线要区分开颜色,以便于检查。

(4)实验所用电压为380 V或220 V的三相交流电,严禁带电操作,不可触及导电部件,尽可能单手操作,保证人身和设备的安全。

6.思考题

(1)实验电路中的过载和失压保护是如何实现的?

(2)实验过程中出现的问题及产生问题的原因。

(3)电动机的正反转能否同时接通,为什么?

7.技能训练考核评分标准(表5-1)

表5-1 技能训练考核评分标准

续表

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