電氣控制與應用

電氣控制與應用第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月三相交流異步電動機起動電流一般為額定電流的4～7倍，在電源變壓器容量不夠大而電動機功率較大的情況下，直接起動該電動機導致電源變壓器輸出電壓下降，這不僅減小了電動機本身的起動轉矩，而且還會影響同一供電線路中其他電氣設備的正常工作。因此，大容量籠型異步電動機的起動電流應限制在一定的范圍內，不允許直接起動。對于空載起動的三相籠型異步電動機常采用降低電動機定子繞組電壓的方法來減少起動電流，常用的有定子繞組串電阻降壓起動、星-三角降壓起動和定子繞組串自耦變壓器降壓起動等方法；空載起動的三相繞線式異步電動機常采用轉子繞組串電阻和轉子繞組串頻敏變阻器降壓起動等方法。第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1認識元器件 2.1.1時間繼電器在生產中經常需要按一定的時間間隔對生產機械進行控制，例如電動機的降壓起動需要一定的時間起動，然后才能加上額定電壓運行；在一條自動化生產線中的多臺電動機，常需要分批起動，在第一批電動機起動后，需經過一定時間后才能起動第二批等，這類自動控制通常是利用時間繼電器來實現(xiàn)的。時間繼電器也是機床中的常用電器之一，是控制線路中的延時元件，常用的時間繼電器外觀如圖2-1所示。

a）b）c）d）圖2-1時間繼電器a）JS7系列b）JS11系列

c）JSZ3系列d）JS14A第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月時間繼電器有瞬時動作觸點和延時動作觸點兩種，根據(jù)延時觸點的動作特點分為通電延時型和斷電延時型兩種。通電延時型是在時間繼電器的線圈通電時，其延時觸點延時動作（分為延時斷開和延時閉合兩種）、瞬時觸點瞬時動作，線圈斷電時所有觸點都瞬時復位；斷電延時型是在線圈通電時，所有觸點都瞬時動作，線圈斷電時，其延時觸點延時復位，瞬時觸點瞬時復位。觸點的電氣圖形和文字符號如圖2-2所示。a）b）c）d）e）f）g）h）圖2-2電氣圖形和文字符號線圈一般符號b)通電延時線圈c)斷電延時線圈d)通電延時閉合動合（常開）觸點

e)通電延時斷開動斷（常閉）觸點f）斷電延時斷開動合（常開）觸點g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點h）瞬動觸點第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1．時間繼電器的選擇（1）類型選擇。時間繼電器分為空氣阻尼式、數(shù)字式和電動式等類型，凡是對延時要求不高的場合，一般采用價格較低的JS7系列空氣阻尼式時間繼電器；反之，如對延時要求較高，則可采用JS11數(shù)字式、JS10電動式等系列的時間繼電器。（2）延時方式的選擇。時間繼電器有通電延時和斷電延時兩種，應根據(jù)控制線路的要求來選擇哪一種延時方式的時間繼電器。（3）線圈電壓的選擇。根據(jù)控制線路電壓來選擇時間繼電器線圈的電壓。（4）電源、環(huán)境溫度變化時的選擇。在電源電壓波動大的場合，采用空氣阻尼式或電動式時間繼電器比采用數(shù)字式好，而在電源頻率波動大的場合，不宜采用電動式時間繼電器，在溫度變化較大處，則不宜采用空氣阻尼式時間繼電器。第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2．時間繼電器的使用（1）JS7系列時間繼電器的延時時間，可在規(guī)定范圍內自行調整，但由于這種時間繼電器精度較低，要準確調整延時時間就比較困難，需要反復調試確定。平時應經常清除灰塵和油污，以免增大誤差。（2）電動式時間繼電器延時范圍調節(jié)后，如需精確延時，應首先接通同步電動機電源，以減少電動機起動引起的誤差。對通電延時型時間繼電器，調節(jié)延時時間必須在斷開電磁離合器線圈電源后才能進行；對斷電延時型時間繼電器，調節(jié)整定延時時間必須在接通電磁離合器線圈電源后才能進行。（3）JS11、JS23系列時間繼電器在使用前必須核對額定工作電壓與將接入的電源電壓是否相符，直流型的不要將電源的正負極性接錯；接線時必須按接線端子圖正確接線，觸點電流不允許超過額定電流。第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3．時間繼電器的常見故障故障現(xiàn)象可能原因排除方法延時觸點不動作線圈斷線或接觸不良更換線圈或重新接線電源電壓低于線圈額定電壓調整電源電壓或更換線圈電動式時間繼電器的同步電動機線圈斷線更換同步電動機的線圈電動式時間繼電器棘爪無彈性，不能剎住棘齒修復或更換棘爪電動式時間繼電器的游絲斷裂更換游絲延時時間縮短空氣阻尼式時間繼電器氣室裝配不嚴而漏氣重新裝配氣室空氣阻尼式時間繼電器氣室內橡膠膜損壞更換橡膠膜電磁式時間繼電器的非磁性墊片磨損更換墊片延時時間變長空氣阻尼式時間繼電器的氣室內有灰塵、使氣道阻塞清除阻塞氣道的灰塵電動式時間繼電器的傳動機構缺少潤滑油加入潤滑油，活動傳動機構第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2中間繼電器中間繼電器的觸點容量較小，且沒有主、輔之分，相當于接觸器的輔助觸點。中間繼電器觸點的額定電流多數(shù)為5A，對于電動機額定電流不超過5A的控制系統(tǒng)，可用中間繼電器代替接觸器使用。其主要用途是當其他繼電器的觸點數(shù)或觸點容量不夠時，可選用中間繼電器來增加觸點數(shù)或觸點容量，起到中間轉換的作用。常用中間繼電器的型號有JZ7系列和JZC1系列。其外觀和電氣符號如圖2-3所示。

a）b）c）d）e）圖2-3中間繼電器a）JZ7系列

b）JZC1系列

c）中間繼電器線圈

d）動合觸點

e）動斷觸點

第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1．中間繼電器的選擇中間繼電器的選用應根據(jù)被控制電路的電壓等級、所需觸點的數(shù)量和種類以及容量等要求來選擇。2．中間繼電器的使用中間繼電器的使用方法和接觸器相似，但由于中間繼電器觸點容量較小，一般接到控制電路中，不能接到主電路中。

第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3電流繼電器電流繼電器用于電力拖動系統(tǒng)的電流保護和控制。電流繼電器的觸點接于控制電路，為執(zhí)行元件。電流繼電器按照使用功能可分為欠電流繼電器和過電流繼電器兩種：過電流繼電器主要用于重載或頻繁起動的場合，作為電動機和主電路的過載或短路保護。過電流繼電器在電路正常工作時不動作，整定范圍通常為額定電流的110％~350％。欠電流繼電器常用于直流電動機磁場的弱磁保護，因直流電動機的轉速與磁場激磁電流成反比，當磁場激磁電流太小時，會使直流電動機超速，造成事故。欠電流繼電器也常用于平面磨床電磁吸盤的弱磁和失磁保護。通用型電流繼電器通過整定值的調整可以作為過電流繼電器和欠電流繼電器使用，常用的通用型電流繼電器的外形和電氣符號如圖2-4所示。第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

a）b）c）d）e）圖2-4通用型電流繼電器a）JL14系列

b）JL18系列

c）過電流繼電器線圈

d）欠電流繼電器線圈

e）觸點

第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1．過電流繼電器的選擇（1）過電流繼電器線圈的額定電流應大于或等于電動機的額定電流。（2）過電流繼電器的觸點種類、數(shù)量、額定電流應滿足控制電路的要求。（3）過電流繼電器的動作電流，一般為電動機額定電流的1.7～2倍；需要頻繁起動時，為電動機額定電流的2.25～2.5倍。2．欠電流繼電器的選擇（1）欠電流繼電器線圈的額定電流應大于或等于保護電路的額定電流。（2）欠電流繼電器的吸合動作電流應小于或等于保護電路額定電流的80％。（3）欠電流繼電器的釋放動作電流應小于保護電路最小電流的80％。第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3．電流繼電器的使用（1）按控制線路和設備的技術要求，仔細核對繼電器的銘牌數(shù)據(jù)（如線圈的額定電壓、電流、整定值以及延時等參數(shù)）是否符合要求。（2）檢查電流繼電器的活動部分是否動作靈活、可靠，外罩及殼體是否有損壞或缺件等情況；各部件應清潔，觸點表面要平整，無油污、燒傷與銹蝕等。（3）當銜鐵吸合后，彈簧在被壓縮位置上應有1～2mm的壓縮距離，不能壓死；觸點的超行程不小于1.5mm，動合觸點的分開距離不小于4mm，動斷觸點的分開距離不小于3.5mm。第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4頻敏變阻器頻敏變阻器是一種由鑄鐵片或鋼板疊成鐵心,外面再套上繞組的三相電抗器，當電動機在起動或制動過程的瞬間，轉子感應電勢很大、轉子電流的頻率高，此時頻敏變阻器的阻抗很大，轉子電路所產生的能量一小部分將被阻抗所限制，而絕大部分消耗在頻敏變阻器上并轉化成熱能。隨著轉子轉速增加，轉子電路中的電流和頻率不斷減小，頻敏變阻器的等值阻抗和消耗在頻敏變阻器上的能量也隨之減小。當起動完畢，轉差率接近為零，頻敏變阻器的等值阻抗和損耗亦接近零，從而達到自動變阻的目的。頻敏變阻器主要由鐵芯、繞組及附件三大部分構成。鐵芯由數(shù)片E形厚鋼板疊合；繞組由銅導線繞制而成，接成星形，繞組一般有0%、30％、80％、90％和100％五個抽頭。頻敏變阻器的外觀和電氣符號如圖2-5所示。第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1．頻敏變阻器的選擇頻敏變阻器適用于三相繞線式電動機空載或輕載起動，其優(yōu)點是結構較簡單、成本低、維護方便、起動平滑等，缺點是起動轉矩不大。選用時由于計算比較復雜，一般根據(jù)電動機功率和工作制式（偶爾起動制、重復短時起動制）查表選擇。（1）偶爾起動負載主要包括水泵、空氣壓縮機、軋鋼機、傳送帶等機械。（2）重復短時起動負載主要包括橋式起重機、升降臺等機械。2．頻敏變阻器的使用（1）對于偶爾起動的頻敏變阻器，在起動完畢后必須切除；對于重復短時起動的頻敏變阻器，允許長期接于轉子電路中。（2）偶爾起動的頻敏變阻器允許連續(xù)起動幾次，但是總的起動時間輕載不得超過80s，重載不得超過120s。（3）如果起動電流過小、起動轉矩太小、起動時間過長，應換接頻敏變阻器的抽頭，使匝數(shù)減少，一般使用80％的抽頭或更少的抽頭匝數(shù)。由于匝數(shù)少，起動電流增大，起動轉矩也增大。（4）如果起動電流過大、起動時間過短，應換接頻敏變阻器的抽頭，使用100％的抽頭匝數(shù)。匝數(shù)增加后，起動電流減小，起動轉矩也減小。（5）如果在剛起動時起動轉矩過大，伴有機械沖擊現(xiàn)象，但起動完畢后穩(wěn)定轉速又偏低（偶爾起動頻敏變阻器完畢切除時，沖擊電流較大），應增加頻敏變阻器的鐵芯氣隙。由于氣隙增加，起動電流略增，起動轉矩略減，但起動完畢時轉矩增大，提高了穩(wěn)定轉速。（6）增加氣隙時，先松開頻敏變阻器的四個拉緊螺栓，然后在E形鐵芯的上、下鐵芯之間增加非磁性墊片（銅板、鋁板、絕緣板），然后擰緊拉緊螺栓。注意：墊片尺寸不要大于鐵芯的尺寸，以免損傷線圈。第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2三相籠型異步電動機起動控制電路電動機可否直接起動，應根據(jù)起動次數(shù)、電網(wǎng)容量和電動機的容量來決定。一般規(guī)定，起動時供電母線上的電壓降落不得超過額定電壓的10％～15％；起動時變壓器的短時過載不超過最大允許值，即電動機的最大容量不超過變壓器容量的20％～30％。通常電動機功率小于7.5kW的三相異步電動機空載起動時，可以直接起動，超過7.5kW就得降壓起動。第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1定子串電阻降壓起動電路定子繞組串接電阻降壓起動是指在電動機起動時，把電阻串接在電動機定子繞組與電源之間，通過電阻的分壓作用來降低定子繞組上的起動電壓，待電動機起動后，再將電阻短接，使電動機在額定電壓下全壓運行。定子繞組串接電阻降壓起動控制電路如圖2-6所示。第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2星-三角降壓起動電路星-三角降壓起動是指在三相異步電動機起動時，把定子繞組接成星形，以降低電壓、限制起動電流；當電動機起動后，再將定子繞組改接成三角形，使電動機在額定電壓下正常運行。星-三角降壓起動的控制方式有手動控制、按鈕與接觸器控制和時間繼電器自動控制等，在機床設備中采用的是時間繼電器自動控制的方式，其控制線路如圖2-8所示。第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月星-三角降壓起動控制電路第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3自耦變壓器降壓起動電路自耦變壓器降壓起動也稱為串電感降壓起動，是利用串接在電動機M繞組回路中的自耦變壓器降低加在電動機繞組上的起動電壓，待電動機起動后，再使電動機與自耦變壓器脫離，電動機即可在全壓下運行。利用自耦變壓器構成的降壓起動控制