淺談電力拖動(dòng)中基本控制電路的設(shè)計(jì)改進(jìn)與創(chuàng)新

1、淺談電力拖動(dòng)中基本控制電路的設(shè)計(jì)改進(jìn)與創(chuàng)新【摘 要】通過一個(gè)典型的電機(jī)控制電路實(shí)例，對(duì)電力拖動(dòng)教材中比 較常見的“y ”起動(dòng)控制電路工作的可靠性進(jìn)行分析，并闡述提 高“y ”起動(dòng)控制電路工作可靠性的改進(jìn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新方法?！娟P(guān)鍵詞】競(jìng)爭(zhēng)電動(dòng)機(jī)y 起動(dòng)plc目前，日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用的電力拖動(dòng)中利用y起動(dòng) 裝置作為籠型電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)方式還是非常普遍的。這是由于這種 起動(dòng)方式可使電動(dòng)機(jī)每相繞組所承受的電壓在起動(dòng)時(shí)降到直接起動(dòng)的 1/3,電流降到直接起動(dòng)的1/3;并且起動(dòng)電路的成本低、運(yùn)行可靠、 操作和維修方便。但是，如果電路中某些控制電器拒動(dòng)故障而造成不 能實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，或由于觸頭間的制約關(guān)系而

2、造成觸頭動(dòng)作互相競(jìng)爭(zhēng), 都嚴(yán)重影響y 起動(dòng)控制電路工作的準(zhǔn)確性和可靠性。這就要求我們?cè)鰪?qiáng)對(duì)y 起動(dòng)控制電路原理的認(rèn)識(shí)和進(jìn)行新工藝、新技術(shù)、新材料的改進(jìn)和應(yīng)用。一、現(xiàn)實(shí)中間存在的問題s <1)圖（1）是中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)出版社出版的 電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練161頁 的y 起動(dòng)控制電路，不考慮觸點(diǎn)的動(dòng) 作時(shí)間，該控制系統(tǒng)的工作過程如下：按下起動(dòng)按鈕sb2時(shí)，km1得電自鎖，同時(shí)km3和kt的線圈得電，電機(jī) 開始y起動(dòng)，時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，kt延時(shí)閉合的常 開觸頭閉合，km2線圈通電并自鎖，km2常閉觸頭即刻斷開km3和kt 線圈的并聯(lián)支路，電機(jī)于是轉(zhuǎn)入接法運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)

3、生在實(shí)訓(xùn)通電操作試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該電路有時(shí) 能正常工作，有時(shí)不能正常工作。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，kt延時(shí)閉 合的常開觸頭閉合接通km2線圈時(shí)，km2常閉觸頭先于km2常開觸頭 動(dòng)作，km2常閉觸頭首先分?jǐn)鄈t線圈，使得kt常開觸頭很快斷開， 而km2常開自鎖觸頭還未來得及閉合，造成自鎖失敗。電動(dòng)機(jī)始終處 在y接法的低壓運(yùn)行狀態(tài)，如不及時(shí)處理，電機(jī)繞組有被燒毀的危險(xiǎn)。二. 典型的“競(jìng)爭(zhēng)”控制電路km1kt1km2如圖（2）所示的控制線路，不考慮觸點(diǎn) 的動(dòng)作時(shí)間，該控制系統(tǒng)的工作過程如下：壓 下起動(dòng)按鈕sb2，接觸器km1、時(shí)間繼電器kt 得電。經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)，kt的延時(shí)閉合的常 開觸點(diǎn)閉合，接觸器

4、km2得電。此時(shí)，km2的 常閉觸點(diǎn)斷開，使km1、kt失電；同時(shí)，km2常開觸點(diǎn)閉合，使km2 實(shí)現(xiàn)自鎖。這樣，kt失電后其延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)斷開，也不會(huì)影響km2繼續(xù)得電工作。但是，對(duì)該控制線路進(jìn)行通電試驗(yàn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn):有時(shí)候，km2吸合一下又很快釋放，無法實(shí)現(xiàn)自鎖。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是本電路存在“競(jìng)爭(zhēng)”現(xiàn)象，即km2得電后，其常閉觸點(diǎn)先斷開,常開觸點(diǎn)后閉合，km2常閉觸點(diǎn)斷開后，kt失電，kt的觸點(diǎn)斷開，而圖（3）此時(shí)km2常開自鎖觸點(diǎn)還未閉合，導(dǎo)致 km2自鎖失敗。因此在理論分析和設(shè)計(jì) 時(shí)，一定要考慮線路中是否有“競(jìng)爭(zhēng)” 現(xiàn)象存在，對(duì)可能存在的“競(jìng)爭(zhēng)”現(xiàn)象 應(yīng)有一定的預(yù)知。一般說來，如

5、果線路 中某一觸點(diǎn)閉合或打開后，會(huì)引起兩個(gè) 或兩個(gè)以上的電器同時(shí)動(dòng)作或者連續(xù)動(dòng)作，此時(shí)就應(yīng)該考慮到可能會(huì) 有競(jìng)爭(zhēng)。應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作情況進(jìn)行分析，判斷是否有競(jìng) 爭(zhēng)。另外，如果在通電調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)接線完全正確，電器元件也 正常，但通電后，卻不能按原定設(shè)計(jì)思路完成工作任務(wù)；或者有時(shí)能正常工作，有時(shí)無法正常工作，這時(shí)就需要考慮電路中是否有競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn) 象存在。三、解決“競(jìng)爭(zhēng)”采取的措施如圖（2）所示的電路，可改進(jìn)為如圖（3）所示電路，即增加一 個(gè)中間繼電器ka。改進(jìn)后，在kt延時(shí)完成，km2得電時(shí)，先由km2的 常開觸點(diǎn)使中間繼電器ka得電，再由ka的常閉觸點(diǎn)斷開使km1、kt 失電。這里，ka

6、得電和km2的自鎖都是由km2的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，ka 得電和km2自鎖同時(shí)實(shí)現(xiàn)，而ka得電后，kt才會(huì)失電，這樣，就保 證在km2自鎖后，kt才失電，從而避免“競(jìng)爭(zhēng)”。四. 改進(jìn)后的“y ”電路在y 起動(dòng)控制電路中，如果線路設(shè)計(jì)不合理或不完善，會(huì)降 低控制電路工作的準(zhǔn)確性和可靠性。圖（1）電動(dòng)機(jī)有可能始終處在y接法的運(yùn)行狀態(tài)，處理不及時(shí)，電機(jī)有被燒毀的危險(xiǎn)。eb (4)我們可以通過改變線路的結(jié) 構(gòu)、觸點(diǎn)性能以及增加延時(shí)觸頭等 來改變各個(gè)觸頭間的約束關(guān)系，提 高控制電路的準(zhǔn)確性和可靠性。同 時(shí)，還要樹立科學(xué)的設(shè)計(jì)思路，對(duì) 其控制原理予以重視，在設(shè)計(jì)中消 除隱患，確保電路的正常工作。我們利用電工技

7、能培訓(xùn)的機(jī)會(huì)專門進(jìn)行了通電試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)選用前面介紹的接觸器和繼電器。通過解決競(jìng)爭(zhēng)問題的方法，將圖（1）改為圖（4） 的接法，不用km2常閉觸頭，kt延時(shí)閉合的常開觸頭閉合，接通km2 線圈后，一個(gè)km2常開自鎖，另一個(gè)km2常開觸頭閉合中間繼電器的 線圈，之后中間繼電器的觸點(diǎn)才斷開km3和kt的并聯(lián)支路。自鎖失敗 的問題由此得到了解決。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在電器元件工作正常的情況下， 如果不接中間繼電器，自鎖成功的可能性為80%左右；而接了中間繼 電器后，km2自鎖成功的可能性幾乎達(dá)98%以上。當(dāng)然材料成本相對(duì) 以增大了一點(diǎn)，但提高了電路工作的準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性，生產(chǎn) 更安全效率更高。五、plc控制

8、“y ”電路隨著可編程控制技術(shù)的應(yīng)用，采用該技術(shù)來控制也能達(dá)到預(yù)期效rd果。plc控制有著優(yōu)越于繼電器操作盤控制的特點(diǎn)，并能夠很好的進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)、更改、擴(kuò)展。但是通過plc控制實(shí)驗(yàn)，同樣要考慮“競(jìng)爭(zhēng)”問題，并加以改進(jìn)后“競(jìng)爭(zhēng)”才消除，可以得到預(yù)期控制效果。結(jié)合本學(xué)校的實(shí)際情況，所采用的可編程控制（plc）型號(hào)為三菱fx2n系列，根據(jù)y 啟動(dòng)圖（1）控制原理圖采用plc控制，列出 相應(yīng)的地址表如下：輸入輸出元件代號(hào)作用輸入繼電器元件代號(hào)作用輸出繼電器sb1停止xikm1主繼電器y1sb2啟動(dòng)x2km2運(yùn)行y2km3y運(yùn)行y3kt延時(shí)控制t1< yooi 0< y003 k20t120x

9、001ym2轉(zhuǎn)換梯形圖如下圖:< v001 jk20< y003 :10t1 yooi y0i3ii_iiiy002|16圖（5）圖（5）所示梯形圖盡管完全是由電氣控制原理圖轉(zhuǎn)換而成，但是 電子設(shè)備的反映速度比實(shí)際低壓電器要快得多，在實(shí)際的通電操作過 程中，采用此種設(shè)計(jì)，依然存在著“競(jìng)爭(zhēng)”。解決此類問題，由于plc 有著優(yōu)越于繼電器配電盤的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展和修改，通常我們?cè)?設(shè)計(jì)plc控制流程中，都習(xí)慣性的添加一個(gè)短暫延時(shí)，在硬件上不需 要添加設(shè)備，只在軟件編程方面添加定時(shí)器和輔助繼電器的應(yīng)用。諸 如改進(jìn)后梯形圖見圖（6）:轉(zhuǎn)換后梯形圖如下圖:在圖（6）plc梯形圖控制中，實(shí)際接線主電路和控制元件接口都 與圖（5）所示相同，僅僅只是在plc的輸出口多添加了一個(gè)輔助繼電 器ml的輸出，它的控制效果，通過實(shí)驗(yàn)我們可以得到預(yù)期的控制目的?？傊?，作為電類實(shí)習(xí)教師在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，在設(shè)計(jì)和分析繼電力拖 動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮"競(jìng)爭(zhēng)"問題，檢查系統(tǒng)中是否存在"競(jìng) 爭(zhēng)”隱患，并想辦法加以排除，以提高系統(tǒng)的可靠性、安全性和生