項(xiàng)目五 任務(wù)5電鍍行車(chē)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)

項(xiàng)目五：電鍍行車(chē)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制三相異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)623三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的Y/△降壓起動(dòng)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的自耦變壓器降壓起動(dòng)4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方案電鍍行車(chē)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)5電鍍專用行車(chē)工作流程圖電鍍操作的主要部件：行車(chē)、吊鉤、吊籃、限位開(kāi)關(guān)、鍍前處理槽、電鍍槽、鍍后處理槽等。

1.電鍍行車(chē)的工作流程電鍍的工序主要包括待鍍品裝籃、吊籃上升、行車(chē)前進(jìn)、吊籃下降、槽內(nèi)停留、吊籃上升、……、行車(chē)后退等。2.電鍍行車(chē)中的電動(dòng)機(jī)（1）根據(jù)工作條件和起動(dòng)要求選擇電動(dòng)機(jī)電鍍車(chē)間通常用的是三相交流電，所以控制電鍍行車(chē)的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都是三相異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，三相異步電動(dòng)機(jī)有籠型和繞線型之分。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，適用于輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、造價(jià)也比較高，適用于重載起動(dòng)的場(chǎng)合。電鍍行車(chē)由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制：一是移行電動(dòng)機(jī)，控制行車(chē)的左右移動(dòng)；二是升降電動(dòng)機(jī)，控制吊籃的上升和下降。2.電鍍行車(chē)中的電動(dòng)機(jī)（2）兩種電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載特性移行電動(dòng)機(jī)控制行車(chē)的左右移動(dòng)，是克服摩擦力做功，負(fù)載特性為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；升降電動(dòng)機(jī)控制吊籃的上升和下降，是克服重力做功，負(fù)載特性為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。（3）根據(jù)負(fù)載輕重，判定兩種電動(dòng)機(jī)的類型反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載通常是輕載，所以移行電動(dòng)機(jī)屬于輕載起動(dòng)，適宜于采用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)；位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載通常是重載，升降電動(dòng)機(jī)需要重載起動(dòng)，適宜于采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。（1）三個(gè)備選起動(dòng)控制方案：直接起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、Y-△降壓起動(dòng)。3.移行電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方案（2）起動(dòng)備選方案的可行性分析（3）確定起動(dòng)控制方案①電動(dòng)機(jī)容量在10kW以下時(shí)，直接起動(dòng)是最佳起動(dòng)方式。移行電動(dòng)機(jī)帶鍍件左右移動(dòng)屬于輕載，容量在10kW以下的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)就能帶動(dòng)，所以確定采用直接起動(dòng)方案。②如果電動(dòng)機(jī)容量超過(guò)了10kW，且鍍件的重量經(jīng)常變化，也就是負(fù)載轉(zhuǎn)矩經(jīng)常變化時(shí)，宜采用自耦變壓器降壓起動(dòng)。自耦變壓器有三個(gè)抽頭，選擇不同的抽頭，可得到不同的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，便于適應(yīng)鍍件重量的變化。③如果電動(dòng)機(jī)容量超過(guò)了10kW，且鍍件的重量相對(duì)穩(wěn)定，也就是負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，宜采用Y-△降壓起動(dòng)。Y-△降壓起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，工作可靠，限流效果好，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩恒定。（1）兩個(gè)備選起動(dòng)控制方案：轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻分級(jí)起動(dòng)、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)。4.吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方案（2）備選起動(dòng)控制方案的可行性分析①轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻分級(jí)起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電阻可兼作調(diào)速電阻用。缺點(diǎn)：起動(dòng)電阻會(huì)消耗電能，而且起動(dòng)過(guò)程中每切除一級(jí)起動(dòng)電阻，都會(huì)產(chǎn)生電氣沖擊和機(jī)械沖擊。應(yīng)用：重載起動(dòng)，但對(duì)起動(dòng)的平滑性要求不高的場(chǎng)合。②轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)過(guò)程平滑性好，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：頻敏變阻器的初投資較大，且不能用來(lái)調(diào)速。應(yīng)用：對(duì)起動(dòng)性能要求比較高的重載起動(dòng)場(chǎng)合。（3）確定起動(dòng)控制方案4.吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方案由于電鍍吊鉤升降電動(dòng)機(jī)只要求重載起動(dòng)，對(duì)起動(dòng)的平滑性沒(méi)有要求，起動(dòng)結(jié)束正常運(yùn)行時(shí)也不需要調(diào)速，所以，兩種備選起動(dòng)控制方案都可以采用?？紤]到雖然頻敏變阻器的初投資較大，但是它的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益好，而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)，運(yùn)行維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。因此，確定采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)。（1）設(shè)置控制按鈕5.電鍍行車(chē)系統(tǒng)中的需要設(shè)置的低壓電器（2）設(shè)置限位開(kāi)關(guān)（3）設(shè)置時(shí)間繼電器移行電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2、SB3。

在每個(gè)槽位上方分別設(shè)置行車(chē)移行到位限位開(kāi)關(guān)SQ1~SQ3和移行到末端限位開(kāi)關(guān)SQ4。在原位和每個(gè)槽位上方設(shè)置吊籃上升到位限位開(kāi)關(guān)ST0、ST1~ST3。在原位和每個(gè)槽位下方設(shè)置吊籃下降到位限位開(kāi)關(guān)ST0′、ST1′、ST2′和ST3′。設(shè)置通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT1、KT2、KT3，分別對(duì)應(yīng)鍍件在1槽、2槽、3槽內(nèi)停留的時(shí)間。設(shè)置通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT4和KT5，分別對(duì)應(yīng)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)所需的時(shí)間，以便起動(dòng)結(jié)束及時(shí)切除頻敏變阻器。設(shè)置通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT6、KT7，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)結(jié)束后，延時(shí)一定的時(shí)間，才讓過(guò)電流繼電器KA3投入運(yùn)行。6.移行電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。（1）保留原電路中的主電路（2）去掉原電路的機(jī)械互鎖、限位保護(hù)和正反轉(zhuǎn)循環(huán)功能移行電動(dòng)機(jī)選定的是直接起動(dòng)控制，由于電鍍移行電動(dòng)機(jī)需要正反轉(zhuǎn)，而且是運(yùn)行到末端后自動(dòng)反轉(zhuǎn)，與三相異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)控制的有很多相同或者類似之處，所以選取三相異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)控制電氣原理圖作為基礎(chǔ)電路，再根據(jù)電鍍移行電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作需要，進(jìn)行修改完善。修改完善的具體步驟為：為了方便檢修，保留原電路的停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2、SB3，無(wú)需手動(dòng)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)直接切換，因而去掉機(jī)械互鎖。采用了新的限位保護(hù)，去掉原有的限位保護(hù)。原來(lái)的正反轉(zhuǎn)是無(wú)限循環(huán)的，這里完成一次正轉(zhuǎn)、一次反轉(zhuǎn)就停車(chē)，所以保留正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的自動(dòng)切換，去掉反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的自動(dòng)切換?！镫妱?dòng)機(jī)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制線路1.FU作短路保護(hù)2.FR作長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)3.起動(dòng)按鈕與接觸器配合作欠壓失壓保護(hù)4.SQ3和SQ4作限位保護(hù)機(jī)械互鎖電氣互鎖限位保護(hù)6.移行電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖設(shè)計(jì)（4）行車(chē)移行到各槽位上方自動(dòng)停止和自動(dòng)再起動(dòng)控制（3）從原位開(kāi)始的起動(dòng)控制電鍍移行電動(dòng)機(jī)要有“移行到達(dá)各槽位上方自動(dòng)停止”、“鍍件提升到上限位自動(dòng)再起動(dòng)左行”的功能?！耙菩械竭_(dá)各槽位上方自動(dòng)停止”功能，由槽位上方的限位開(kāi)關(guān)SQ1~SQ3斷開(kāi)正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈電路，再由KM1主觸頭復(fù)位斷開(kāi)，切斷移行電動(dòng)機(jī)正序電來(lái)實(shí)現(xiàn)?！板兗嵘缴舷尬蛔詣?dòng)再起動(dòng)左行”功能，可通過(guò)吊籃提升到槽位上方限位開(kāi)關(guān)ST1~ST3接通正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈電路，再由KM1主觸頭閉合為移行電動(dòng)機(jī)接通正序電，從而使移行電動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)，帶動(dòng)行車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)。在原位時(shí)，吊籃上升至上限位后，行車(chē)自動(dòng)前進(jìn)，可以利用原位的上限位開(kāi)關(guān)ST0的常開(kāi)觸頭接通正轉(zhuǎn)接觸器KM1，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)使之正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行車(chē)前進(jìn)。（5）行車(chē)自動(dòng)返回控制（6）行車(chē)返回原位的停車(chē)控制6.移行電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖設(shè)計(jì)行車(chē)前進(jìn)至生產(chǎn)末端能自動(dòng)后退返回，顯然要由末端限位開(kāi)關(guān)SQ4完成由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)的自動(dòng)切換：SQ4常閉觸頭切斷正轉(zhuǎn)接觸器KM1，斷開(kāi)移行電動(dòng)機(jī)的正序電，移行電動(dòng)機(jī)不再正轉(zhuǎn)，行車(chē)停止前進(jìn)；SQ4常開(kāi)觸頭接通反轉(zhuǎn)接觸器KM2，接通移行電動(dòng)機(jī)的反序電，移行電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行車(chē)后退。行車(chē)返回原位后能自動(dòng)停下，由工人卸下鍍件，準(zhǔn)備開(kāi)始下一個(gè)工作周期。既然行車(chē)原位起動(dòng)是依靠原位上限位開(kāi)關(guān)ST0的常開(kāi)觸頭實(shí)現(xiàn)的，那么行車(chē)到原位停止就可利用ST0的常閉觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。（7）經(jīng)過(guò)前面6個(gè)步驟的修改，得到電鍍移行電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的

完整控制電路如下。電鍍移行電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制電氣原理圖（8）綜合審查6.移行電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)綜合審查，該圖能滿足電鍍移行電動(dòng)機(jī)的所有控制要求。7.設(shè)計(jì)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖宜采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。選取三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)的電氣原理圖為基礎(chǔ)電路，結(jié)合吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作需要，進(jìn)行修改完善。轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動(dòng)控制電氣原理圖吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制的主電路7.設(shè)計(jì)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖不論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，在起動(dòng)之初，KM3和KM4的常開(kāi)觸頭都是斷開(kāi)的，接入頻敏變阻器起動(dòng)。起動(dòng)結(jié)束，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)利用KM3/KM4的常開(kāi)觸頭閉合來(lái)切除頻敏變阻器。

（1）修改主電路在原圖的主電路中，去掉不必要的電壓表和電流表。將控制過(guò)電流繼電器KA3接入和切除的中間繼電器改為KA4。KM1作正轉(zhuǎn)接觸器，加入交換了L1、L2兩相電源相序的反轉(zhuǎn)接觸器KM2。由KM3和KM4兩個(gè)接觸器控制頻敏變阻器接入和切除，其他部分不變，修改后的主電路如圖所示。吊鉤升降電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)控制電路7.設(shè)計(jì)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖（2）修改控制電路（2）正轉(zhuǎn)接觸器KM1的控制正轉(zhuǎn)接觸器KM1控制吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的上升，KM1能否得電由正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2和三個(gè)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT1、KT2、KT3來(lái)控制。SB2的常開(kāi)觸頭和KT1、KT2、KT3的延時(shí)閉合觸頭并聯(lián)，任意一個(gè)觸頭閉合，都能讓KM1得電。將鍍件裝入吊籃后，工人用起動(dòng)按鈕SB2發(fā)出起動(dòng)控制信號(hào)。KT1、KT2、KT3的延時(shí)時(shí)間分別對(duì)應(yīng)鍍件在1槽、2槽、3槽內(nèi)停留的時(shí)間，以起到鍍件在各槽處理完后就讓吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)吊籃上升的作用。吊籃上升到上限位，壓下上限位開(kāi)關(guān)，上限位開(kāi)關(guān)的常閉觸頭切斷KM1線圈，斷開(kāi)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的正序電，吊鉤升降電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，吊籃停止上升。ST0、ST1、ST2和ST3分別對(duì)應(yīng)原位、1槽、2槽和3槽的上限位開(kāi)關(guān)，它們的常閉觸頭串聯(lián)，任意一個(gè)上限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，都能讓KM1斷電，讓電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，也就是讓吊籃停止上升。7.設(shè)計(jì)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖（3）吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)起動(dòng)過(guò)程吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)提升運(yùn)動(dòng)由正轉(zhuǎn)接觸器KM1控制，直接借用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)的控制電路部分。起動(dòng)瞬間，通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT4和正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈同時(shí)得電，KM1立即動(dòng)作接通正序電，KT4延時(shí)；反轉(zhuǎn)接觸器KM2和控制頻敏變阻器的接觸器KM3、KM4都不得電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動(dòng)，既有大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又能將起動(dòng)電流限制在允許范圍內(nèi)。起動(dòng)結(jié)束，KT4延時(shí)閉合觸頭閉合，KM3得電動(dòng)作，切除頻敏變阻器，吊鉤升降電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，帶動(dòng)吊籃上升。（4）反轉(zhuǎn)接觸器KM2的控制反轉(zhuǎn)接觸器KM2控制吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的下降，KM2能否得電由反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB3和三個(gè)槽位限位開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3來(lái)控制。SB3的常開(kāi)觸頭和SQ1、SQ2、SQ3的常開(kāi)觸頭并聯(lián)，任意一個(gè)觸頭閉合，都能讓KM2得電。起動(dòng)按鈕SB3只在檢修時(shí)會(huì)用到，在正常電鍍過(guò)程用不上它。當(dāng)鍍件運(yùn)行到1槽、2槽、3槽的槽位上方時(shí)，對(duì)應(yīng)的SQ1、SQ2、SQ3的常開(kāi)觸頭閉合，使移行電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)不再帶動(dòng)鍍件前進(jìn)，而使吊鉤升降電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)吊籃下降。ST0′、ST1′、ST2′和ST3′分別對(duì)應(yīng)原位、1槽、2槽和3槽的下限位開(kāi)關(guān)，它們的常閉觸頭串聯(lián)，吊籃下降到下限位時(shí)，對(duì)應(yīng)的下限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，就能讓KM2斷電，讓電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，吊籃停止下降。此時(shí)，如果停在原位，就供工人裝卸鍍件；如果停在任意一個(gè)槽位下，則讓鍍件在槽內(nèi)停留接受電鍍處理。7.設(shè)計(jì)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖（5）吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)起動(dòng)過(guò)程吊鉤升降電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)下降運(yùn)動(dòng)與正轉(zhuǎn)提升運(yùn)動(dòng)雖然運(yùn)動(dòng)方向相反，但是起動(dòng)過(guò)程很類似，同屬于轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)，仍然是直接借用原圖的起動(dòng)控制電路。起動(dòng)瞬間，通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT5和反轉(zhuǎn)接觸器KM2同時(shí)得電，KM2立即動(dòng)作接通反序電，KT5延時(shí)；正轉(zhuǎn)接觸器KM1和控制頻敏變阻器的接觸器KM3、KM4都不得電，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動(dòng)，將起動(dòng)電流限制在允許范圍內(nèi)。起動(dòng)結(jié)束，KT5延時(shí)閉合觸頭閉合，KM4得電動(dòng)作，切除頻敏變阻器，吊鉤升降電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，帶動(dòng)吊籃下降。7.設(shè)計(jì)吊鉤升降電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電氣原理圖（6）鍍件在槽內(nèi)停留的控制鍍件在槽內(nèi)停留的時(shí)間由電鍍的工藝要求決定，通常是已知的，可以預(yù)先設(shè)定。一旦吊籃下降到下限位，吊鉤升降電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，就起動(dòng)對(duì)應(yīng)槽位的通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT1、KT2、KT3。鍍件在槽內(nèi)停留接受電鍍處理的過(guò)程，時(shí)間繼電器一直在延時(shí)；電鍍處理完成，延時(shí)正好結(jié)束，KT1或KT2或KT3的延時(shí)閉合觸頭閉合，接通正轉(zhuǎn)接觸器KM1，讓吊鉤升降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，帶動(dòng)吊籃上升，把吊籃重新吊起來(lái)。圖中用到了3個(gè)中間繼電器KA1、KA2、KA4，1個(gè)過(guò)電流繼電器KA3和7個(gè)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT1~KT7，保留了原電路中起動(dòng)過(guò)程讓過(guò)電流繼電器KA3短路、起動(dòng)結(jié)束延時(shí)讓KA3投入運(yùn)行、延時(shí)切除頻敏變阻器等功能，增加了槽位停留時(shí)間控制等。（7）幾個(gè)繼電器的作用KA1、KA2分別控制接觸器KM3和KM4在起動(dòng)結(jié)束后，及時(shí)切除頻敏變阻器。在起動(dòng)過(guò)程中，KA4的常閉觸頭讓過(guò)電流繼電器KA3的線圈短路，起動(dòng)電流不經(jīng)過(guò)KA3，避免了起動(dòng)電流大而造成KA3誤動(dòng)作，起