電氣和PLC 第二章

第二章電氣控制線路的根本環(huán)節(jié)

2.1電氣控制線路的繪制

電氣控制系統(tǒng)圖是電氣技術(shù)人員一致運(yùn)用的工程言語(yǔ)。電氣制圖應(yīng)根據(jù)國(guó)家規(guī)范，用規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)以及規(guī)定的畫法繪制。電氣控制線路是由許多電器元件按一定的要求銜接而成的。為了表達(dá)消費(fèi)機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)造、原理等設(shè)計(jì)意圖，為了便于電氣系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運(yùn)用和維修，需求將電氣控制系統(tǒng)中各電器元件及其銜接線路用一定的圖形表達(dá)出來(lái)，這種圖就是電氣控制系統(tǒng)圖。電氣控制系統(tǒng)圖普通有三種：電氣原理圖、電器布置圖和電氣安裝接線圖。在圖上用不同的圖形符號(hào)來(lái)表示各種電器元件，用不同的文字符號(hào)來(lái)闡明圖形符號(hào)所代表的電器元件的根本稱號(hào)、用途、主要特征及編號(hào)等。各種圖紙有其不同的用途和規(guī)定畫法，應(yīng)根據(jù)簡(jiǎn)明易懂的原那么，采用一致規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和規(guī)范畫法來(lái)繪制。在保證圖面規(guī)劃緊湊、明晰和運(yùn)用方便的原那么下選擇圖紙幅面尺寸。圖紙分橫圖和豎圖，按國(guó)家規(guī)范GB2988.2—86規(guī)定，圖紙幅面尺寸及其代號(hào)見(jiàn)表2-1。應(yīng)優(yōu)先選用A4～A0號(hào)幅面尺寸，假設(shè)需求加長(zhǎng)的圖紙，可采用A4×5～A3×3的幅面，假設(shè)上述所列幅面仍不能滿足要求，可按照GB4457.1—84<機(jī)械制圖圖紙幅面及格式>的規(guī)定加大幅面。表2-1電氣圖幅面尺寸及其代號(hào)代號(hào)尺寸/mm代號(hào)尺寸/mmA0A1A2A3A4841×1189594×841420×594297×420210×297A3×3A3×4A4×3A4×4A4×5420×891420×1189297×630297×841297×1051為了便于確定圖上的內(nèi)容、補(bǔ)充、更改和組成部分等的位置，可以在各種幅面的圖紙上分區(qū)，見(jiàn)圖2-1。分區(qū)數(shù)應(yīng)該是偶數(shù)。每一分區(qū)的長(zhǎng)度普通不小于25mm，不大于75mm。每個(gè)分區(qū)內(nèi)豎邊方向用大寫拉丁字母，橫邊方向用阿拉伯?dāng)?shù)字分別編號(hào)。編號(hào)的順序應(yīng)從標(biāo)題欄相對(duì)的左上角開場(chǎng)。分區(qū)代號(hào)用該區(qū)域的字母和數(shù)字表示，如B3、C5。圖2-1圖幅分區(qū)123456123456ABCDABCD

2.1.1常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)

電氣控制系統(tǒng)圖、電氣元件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必需符合國(guó)家規(guī)范規(guī)定。國(guó)家規(guī)范局參照國(guó)際電工委員會(huì)〔IEC〕公布的規(guī)范，制定了我國(guó)電氣設(shè)備有關(guān)國(guó)家規(guī)范：GB4728—1984<電氣圖用圖形符號(hào)>及GB6988—1987<電氣制圖>和GB7159—1987<電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通那么>。規(guī)定從1990年1月1日起，電氣控制線路中的圖形和文字符號(hào)必需符合最新的國(guó)家規(guī)范。一些常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)見(jiàn)附錄<電氣控制線路中常用圖形符號(hào)和文字符號(hào)>。2.1.2電器原理圖電氣原理圖目的是便于閱讀和分析控制線路，應(yīng)根據(jù)構(gòu)造簡(jiǎn)單、層次清楚明晰的原那么，采用電器元件展開方式繪制。它包括一切電器元件的導(dǎo)電部件和接線端子，但并不按照電器元件的實(shí)踐布置位置來(lái)繪制，也不反映電器元件的實(shí)踐大小。下面以圖2-2所示的某機(jī)床的電氣原理圖為例，來(lái)闡明電氣原理圖的規(guī)定畫法和應(yīng)留意的事項(xiàng)。圖2-2某型號(hào)機(jī)床電氣原理圖12347658電源開關(guān)主電動(dòng)機(jī)冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制變壓器照明燈WVUFU1KM1FRML1L2L3QS36VELPE3kwKM2M23～MFU2FU32A380VU21V21W211.5mm21mm2101110VFU52AFU42A1XBSB2KM1SB1SA1SA2101FRKM1KM21mm234291113冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制主電動(dòng)機(jī)控制U11V11W11U2V2W2M13～36VM13～M13～U12V12W12U1V1W1M13～2225××333××1．繪制電氣原理圖時(shí)應(yīng)遵照的原那么(1)電氣原理圖普通分主電路和輔助電路兩部分。主電路是電氣控制線路中大電流經(jīng)過(guò)的部分，包括從電源到電機(jī)之間相連的電器元件，普通由組合開關(guān)、主熔斷器、接觸器主觸點(diǎn)、熱繼電器的熱元件和電動(dòng)機(jī)等組成。輔助電路是控制線路中除主電路以外的電路，其流過(guò)的電流比較小，輔助電路包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路和維護(hù)電路。(2)電氣原理圖中一切電器元件都應(yīng)采用國(guó)家規(guī)范中一致規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。(3)電氣原理圖中電器元件的規(guī)劃，應(yīng)根據(jù)便于閱讀原那么安排。主電路安排在圖面左側(cè)或上方，輔助電路安排在圖面右側(cè)或下方。無(wú)論主電路還是輔助電路，均按功能布置，盡能夠按動(dòng)作順序從上到下，從左到右陳列。(4)電氣原理圖中，當(dāng)同一電器元件的不同部件〔如線圈、觸點(diǎn)〕分散在不同位置時(shí)，為了表示是同一元件，要在電器元件的不同部件處標(biāo)注一致的文字符號(hào)。對(duì)于同類器件，要在其文字符號(hào)后加數(shù)字序號(hào)來(lái)區(qū)別。如兩個(gè)接觸器，可用KM1、KM2文字符號(hào)區(qū)別。(5)電氣原理圖中，一切電器的可動(dòng)部分均按沒(méi)有通電或沒(méi)有外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出。對(duì)于繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按其線圈不通電時(shí)的形狀畫出，控制器按手柄處于零位時(shí)的形狀畫出；對(duì)于按鈕、行程開關(guān)等觸點(diǎn)按未受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出。(6)電氣原理圖中，應(yīng)盡量減少線條和防止線條交叉。各導(dǎo)線之間有電聯(lián)絡(luò)時(shí)，在導(dǎo)線交點(diǎn)處畫實(shí)心圓點(diǎn)。根據(jù)圖面布置需求，可以將圖形符號(hào)旋轉(zhuǎn)繪制，普通逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90o但文字符號(hào)不可倒置。2．圖面區(qū)域的劃分圖紙上方的1、2、3…等數(shù)字是圖區(qū)的編號(hào)，它是為了便于檢索電氣線路，方便閱讀分析從而防止脫漏設(shè)置的。圖區(qū)編號(hào)也可設(shè)置在圖的下方。圖區(qū)編號(hào)下方的文字闡明它對(duì)應(yīng)的下方元件或電路的功能，使讀者能清楚地知道某個(gè)元件或某部分電路的功能，以利于了解全部電路的任務(wù)原理。

3．符號(hào)位置的索引符號(hào)位置的索援用圖號(hào)、頁(yè)次和圖區(qū)編號(hào)的組合索引法，索引代號(hào)的組成如下：

圖號(hào)頁(yè)次圖區(qū)號(hào)電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點(diǎn)的從屬關(guān)系運(yùn)用右圖表示。即在原理圖中相應(yīng)的線圈的下方，給出觸點(diǎn)的圖形符號(hào)，并在下面標(biāo)明相應(yīng)觸點(diǎn)的索引代碼，且對(duì)未運(yùn)用的觸點(diǎn)用“×〞闡明，有時(shí)也可采用上述省略觸點(diǎn)的表示方法。左欄中欄右欄主觸點(diǎn)所在的圖區(qū)號(hào)輔助常開觸點(diǎn)所在的圖區(qū)號(hào)輔助常閉觸點(diǎn)所在的圖區(qū)號(hào)4446×××913××××××KMKA對(duì)接觸器，上述表示方法中各欄的含義如下所示：對(duì)繼電器，上述表示方法中各欄的含義如下所示：左欄右欄常開觸點(diǎn)所在的圖區(qū)號(hào)常閉觸點(diǎn)所在的圖區(qū)號(hào)2.1.3電器元件布置圖

電器布置圖中繪出機(jī)械設(shè)備上一切電氣設(shè)備和電器元件的實(shí)踐位置，是消費(fèi)機(jī)械電氣控制設(shè)備制造、安裝和維修必不可少的技術(shù)文件。布置圖根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度可集中繪制在一張圖上或控制柜、操作臺(tái)的電器元件布置圖分別繪出。繪制布置圖時(shí)機(jī)械設(shè)備輪廓用雙點(diǎn)劃線畫出，一切可見(jiàn)的和需求表達(dá)清楚的電器元件及設(shè)備，用粗實(shí)線繪出其簡(jiǎn)單的外形輪廓。2.1.4電器安裝接線圖

接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維護(hù)和缺點(diǎn)處置，它表示在設(shè)備電控系統(tǒng)各單元和各元器件間的接線關(guān)系，并標(biāo)注出所需數(shù)據(jù)，如接線端子號(hào)、銜接導(dǎo)線參數(shù)等。實(shí)踐運(yùn)用中通常與電路圖和位置圖一起運(yùn)用。圖2-3是根據(jù)圖2-2機(jī)床電路圖繪制的接線圖。L1L2L31101754111U1V1W1U2V2W2M13～M23～4557411113101電源進(jìn)線1×1mm27×1mm21×1mm2包塑金屬軟管Ф10mm2×2m包塑金屬軟管Ф15mm2×1m1×1mm2(紅)+1×1mm2(白)按鈕板3×1.5mm2(黑)+1×1.5mm2(黃綠)包塑金屬軟管Ф20mm2×1m安裝板照明燈圖2-3某機(jī)床電控系統(tǒng)接線圖2.1.5閱讀和分析電氣控制線路圖的方法

1.查線讀圖法(1)了解消費(fèi)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系電氣線路是為消費(fèi)機(jī)械和工藝過(guò)程效力的，不熟習(xí)被控對(duì)象和它的動(dòng)作情況，就很難正確分析電氣線路。因此，在分析電氣線路之前，應(yīng)該充分了解消費(fèi)機(jī)械要完成哪些動(dòng)作，這些動(dòng)作之間又有什么聯(lián)絡(luò)，即熟習(xí)消費(fèi)機(jī)械的工藝情況，必要時(shí)可以畫出簡(jiǎn)單的工藝流程圖，明確各個(gè)動(dòng)作的關(guān)系。此外，還應(yīng)進(jìn)一步明確消費(fèi)機(jī)械的動(dòng)作與執(zhí)行電器的關(guān)系，給分析電氣線路提供線索和方便。例如，車床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要求油泵先給齒輪箱供油光滑，即應(yīng)保證在光滑泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后才允許主拖動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，伺服控制對(duì)象對(duì)控制線路提出了按順序任務(wù)的聯(lián)鎖要求。(2)分析主電路在分析電氣線路時(shí)，普通應(yīng)先從電動(dòng)機(jī)著手，即從主電路看有哪些控制元件的主觸點(diǎn)、電阻等，然后根據(jù)其組合規(guī)律就大致可判別電動(dòng)機(jī)能否有正反轉(zhuǎn)控制、能否制動(dòng)、能否要求調(diào)速等。這樣，在分析控制電路的任務(wù)原理時(shí)，就能做到心中有數(shù)，有的放矢。(3)讀圖和分析控制電路在控制電路中，根據(jù)主電路控制元件主觸點(diǎn)的文字符號(hào)，找到有關(guān)的控制環(huán)節(jié)以及環(huán)節(jié)間的相互聯(lián)絡(luò)。通常對(duì)控制電路多半是由上往下或由左往右閱讀。然后，想象按動(dòng)了操作按鈕〔應(yīng)記住各信號(hào)元件、控制元件或執(zhí)行元件的原始狀態(tài)〕，查對(duì)線路〔跟蹤追擊〕察看有哪些元件受控動(dòng)作。逐一查看這些動(dòng)作元件的觸點(diǎn)又是如何控制其他元件動(dòng)作的，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)被控機(jī)械或被控對(duì)象有何運(yùn)動(dòng)。還要繼續(xù)清查執(zhí)行元件帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使哪些信號(hào)元件形狀發(fā)生變化，再查對(duì)線路；看執(zhí)行元件如何動(dòng)作……在讀圖過(guò)程中，特別要留意相互間的聯(lián)絡(luò)和制約關(guān)系，直至將線路全部看完為止。無(wú)論多么復(fù)雜的電氣線路，都是由一些根本的電氣控制環(huán)節(jié)構(gòu)成的。在分析線路時(shí)，要擅長(zhǎng)化整為零，積零為整?？梢园粗麟娐返臉?gòu)成情況，把控制電路分解成與主電路相對(duì)應(yīng)的幾個(gè)根本環(huán)節(jié)，一個(gè)環(huán)節(jié)一個(gè)環(huán)節(jié)地分析。還應(yīng)留意那些滿足特殊要求的特殊部分，然后把各環(huán)節(jié)串起來(lái)。這樣，就不難讀懂全圖了。2.邏輯代數(shù)法邏輯代數(shù)又叫布爾代數(shù)，開關(guān)代數(shù)。邏輯代數(shù)法是經(jīng)過(guò)對(duì)電路的邏輯表達(dá)式的計(jì)算來(lái)分析控制電路的。邏輯代數(shù)的變量都只需“1〞和“0〞兩種取值，“0〞和“1〞分別代表兩種對(duì)立的、非此即彼的概念，假設(shè)“1〞代表“真〞，“0〞即為“假〞；“1〞即為“有〞，“0〞即為“無(wú)〞；“1〞代表“高〞，“0〞代表“低〞，關(guān)鍵是正確寫出電路的邏輯表達(dá)式。在機(jī)械電氣控制線路中的開關(guān)觸點(diǎn)只需“閉合〞和“斷開〞兩種截然不同的形狀；電路中的執(zhí)行元件如繼電器、接觸器、電磁閥的線圈也只需“得電〞和“失電〞兩種形狀；在數(shù)字電路中某點(diǎn)的電平只需“高〞和“低〞兩種形狀等等。因此可見(jiàn)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系使得邏輯代數(shù)在50多年前就被用來(lái)描畫、分析和設(shè)計(jì)電氣控制線路，隨著科學(xué)技術(shù)的開展，邏輯代數(shù)已成為分析電路的重要數(shù)學(xué)工具。這種讀圖方法的優(yōu)點(diǎn)是，各電器元件之間的聯(lián)絡(luò)和制約關(guān)系在邏輯表達(dá)式中一目了然。經(jīng)過(guò)對(duì)邏輯代數(shù)的詳細(xì)運(yùn)算，一般不會(huì)脫漏或看錯(cuò)電路的控制功能。根據(jù)邏輯表達(dá)式可以迅速正確地得出電氣元件是如何通電的，為缺點(diǎn)分析提供方便。該方法的主要缺陷是，對(duì)于復(fù)雜的電氣線路，其邏輯表達(dá)式很繁瑣、冗長(zhǎng)。但采用邏輯代數(shù)法以后，可以對(duì)電氣線路采用計(jì)算機(jī)輔助分析的方法。2.2三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線路

所謂電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)的定子繞組接上電源，轉(zhuǎn)子開場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，到其轉(zhuǎn)子到達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)這一過(guò)程。三相異步電動(dòng)機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，鞏固耐用，價(jià)錢廉價(jià)，維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)還具有體積小，分量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的特點(diǎn)。因此，在礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的運(yùn)用。三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體速度很大，因此轉(zhuǎn)子電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流很大。轉(zhuǎn)子電流通?？傻竭_(dá)其額定值得5～8倍，定子電流也相應(yīng)添加為其額定值的4～7倍。過(guò)大的起動(dòng)電流一方面會(huì)引起供電線路上很大的壓降，影響線路上其他用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，另一方面電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，加速線圈老化，縮短電動(dòng)機(jī)的壽命，此時(shí)雖然轉(zhuǎn)子電流很大，但功率因數(shù)很低，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不大。在起動(dòng)過(guò)程當(dāng)中如何限制起動(dòng)電流和獲得適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)轉(zhuǎn)矩，這就對(duì)起動(dòng)電路提出了特殊要求。對(duì)不同類型和不同容量的電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用不同的起動(dòng)方法。2.2.1鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制

直接起動(dòng)就是電機(jī)定子繞組加額定電壓來(lái)起動(dòng)。這種起動(dòng)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)和起動(dòng)時(shí)間短。它的主要缺陷是起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響較大、影響負(fù)載系統(tǒng)正常任務(wù)，但這種影響將隨電源容量的增大而減少。普通容量在10kW以下的籠型異步電動(dòng)機(jī)都采用直接起動(dòng)。小型臺(tái)鉆、砂輪機(jī)、冷卻泵的電動(dòng)機(jī)，可用手動(dòng)開關(guān)在動(dòng)力電路中接通電源直接起動(dòng)，如圖2-4所示的控制電路。圖2-5所示為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)單向全壓?jiǎn)?dòng)控制線路。主電路由刀開關(guān)QS、熔斷器FU1、接觸器KM的主觸點(diǎn)、熱繼電器FR的熱元件和電動(dòng)機(jī)M構(gòu)成?？刂凭€路由熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)、停頓按鈕SB1、起動(dòng)按鈕SB2、接觸器KM常開觸點(diǎn)以及它的線圈組成。這是最根本的電動(dòng)機(jī)控制線路。FU2SB1SB2KMFU1KMFRM3～FRQSKMPEL1L2L3SAM3～380VPE電源維護(hù)主電動(dòng)機(jī)起、停12電源維護(hù)電源開關(guān)主電動(dòng)機(jī)主電動(dòng)機(jī)起、?？刂?134525×2圖2-4開關(guān)直接起動(dòng)控制電路圖2-5接觸器直接起動(dòng)控制電路1．任務(wù)原理起動(dòng)時(shí)，合上刀開關(guān)QS，主電路引入三相電源。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM線圈通電，其常開主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源開場(chǎng)全壓?jiǎn)?dòng)，同時(shí)接觸器KM的輔助常開觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM線圈有兩條通電途徑。這樣當(dāng)松開起動(dòng)按鈕SB2后，接觸器KM線圈仍能經(jīng)過(guò)其輔助觸點(diǎn)通電并堅(jiān)持吸合形狀。這種依托接觸器本身輔助觸點(diǎn)使其線圈堅(jiān)持通電的景象稱為自鎖。起自鎖作用的觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。要使電動(dòng)機(jī)停頓運(yùn)轉(zhuǎn)，按停頓按鈕SB1，接觸器KM線圈失電，那么其主觸點(diǎn)斷開；切斷電動(dòng)機(jī)三相電源，電動(dòng)機(jī)M自動(dòng)停車，同時(shí)接觸器KM自鎖觸點(diǎn)也斷開，控制回路解除自鎖；松開停頓按鈕SB1，控制電路又回到起動(dòng)前的形狀。2．控制線路的維護(hù)環(huán)節(jié)(1)短路維護(hù)當(dāng)控制線路發(fā)生短路缺點(diǎn)時(shí)，控制線路應(yīng)能迅速切除電源，熔斷器FU1是作為主電路短路維護(hù)用的，但它達(dá)不到過(guò)載維護(hù)的目的。這是因熔斷器的規(guī)格是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大小作適中選擇的，另一方面熔斷器的維護(hù)特性分散性很大，即使是同一種規(guī)格的熔斷器，其特性曲線也往往很不一樣。熔斷器FU2為控制線路的短路維護(hù)。(2)過(guò)載維護(hù)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期超載運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)呵斥電動(dòng)機(jī)繞組溫升超越其允許值而損壞，通常要采取過(guò)載維護(hù)。(3)欠壓和失壓維護(hù)在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假設(shè)由于電源電壓的消逝而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)就能夠自行起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)能夠會(huì)呵斥人身事故或設(shè)備事故。防止電源電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的維護(hù)也叫零電壓維護(hù)。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過(guò)分降低會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降和轉(zhuǎn)矩降低，假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，使電流過(guò)大，呵斥電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)和損壞電機(jī)。由于電源電壓過(guò)分降低要在電源電壓下降到達(dá)最小允許的電壓值時(shí)將電動(dòng)機(jī)電源切除，這樣的維護(hù)稱為欠電壓維護(hù)。2.2.2鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制

降壓起動(dòng)是指在起動(dòng)時(shí)，在電源電壓不變的情況下，經(jīng)過(guò)某種方法〔改動(dòng)銜接方式或添加起動(dòng)設(shè)備〕，降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再將電壓恢復(fù)到額定值。由于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流與電壓成正比，所以降低起動(dòng)電壓可以減小起動(dòng)電流。但電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大為降低，因此減壓起動(dòng)只適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高或空載、輕載下起動(dòng)的設(shè)備。較大容量的籠型異步電動(dòng)機(jī)〔大于10kW〕因電流較大，直接起動(dòng)電流為其標(biāo)稱額定電流的4～8倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為標(biāo)稱額定轉(zhuǎn)矩的0.5～1.5倍。所以普通都采用降壓方式來(lái)起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，起動(dòng)后再將電壓恢復(fù)到額定值，使之在正常電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。電樞電流和電壓成正比，所以降低電壓可以減小起動(dòng)電流，不至于在電路中產(chǎn)生過(guò)大的電壓降，減少對(duì)線路電壓的影響。降壓起動(dòng)方法有定子電路串電阻〔或電抗〕、星形/三角形、自耦變壓器、延邊三角形和運(yùn)用軟啟動(dòng)器等。其中延邊三角形方法已根本不用，常用的方法是星形/三角形降壓和運(yùn)用軟起動(dòng)器。1．星形/三角形減壓起動(dòng)控制電路Y銜接時(shí)，起動(dòng)電流僅為△銜接時(shí)的1/3，相應(yīng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是△連接的1/3。因此，Y/△僅適用于空載或輕載下的起動(dòng)。星形/三角形減壓起動(dòng)用于定子繞組在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接為三角形的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，繞組接成三角形；在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成星形，至起動(dòng)即將完成時(shí)再換接成三角形。圖2-6是星形/三角形減壓起動(dòng)的控制電路.123987645電源維護(hù)隔離開關(guān)開關(guān)主電動(dòng)機(jī)Y接線主電動(dòng)機(jī)△接線主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停頓主電動(dòng)機(jī)Y/△轉(zhuǎn)換控制FU2KM2FU1380VKM1FRM3～QSPEL1L2L3KM3FRSB1SB2KM1KM2KM2KTKTKM1KM2KTKM3KM33336×333×64447869圖2-6星形/三角形減壓起動(dòng)的控制電路

電路圖中動(dòng)斷觸點(diǎn)KM2和KM3構(gòu)成互鎖，保證電動(dòng)機(jī)繞組只能銜接成一種方式，即星形或三角形，以防止同時(shí)銜接成星形或三角形而呵斥電源短路，使電路能可靠任務(wù)。表2-2描畫了星形/三角形減壓起動(dòng)控制電路的任務(wù)過(guò)程。按SB2KM1線圈得電KM3線圈得電KT線圈得電KM1輔觸點(diǎn)閉合自鎖6KM1主觸點(diǎn)閉合3KM3主觸點(diǎn)閉合3KM3輔觸點(diǎn)斷開6KT觸點(diǎn)延時(shí)斷開9KT觸點(diǎn)延時(shí)閉合6繞組銜接成星形電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)KM2線圈失電KM3線圈失電KM2線圈失電KM2線圈得電KM2輔觸點(diǎn)閉合自鎖7繞組銜接成角形電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)KM2主觸點(diǎn)閉合〔KM1主觸點(diǎn)閉合〕4KM2輔觸點(diǎn)斷開8KT線圈斷電表2-2電器動(dòng)作順序表2.定子串電阻〔電抗器〕減壓起動(dòng)控制電路電動(dòng)機(jī)串電阻減壓起動(dòng)是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在三相定子繞組中串接電阻分壓，使定子繞組上的壓降降低，起動(dòng)后再將電阻短接，電動(dòng)機(jī)即可在全壓下運(yùn)行。這種起動(dòng)方式不受接線方式的限制，設(shè)備簡(jiǎn)單，常用于中小型設(shè)備和用于限制機(jī)床點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)的起動(dòng)電流。但是，串電阻起動(dòng)時(shí)，普通允許起動(dòng)電流為額定電流的2～3倍，減壓起動(dòng)時(shí)加在定子繞組上的電壓為全電壓的1/2，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1/4，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。因此，串接電阻減壓起動(dòng)僅適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的消費(fèi)機(jī)械上。KM1電源維護(hù)隔分開關(guān)開關(guān)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)控制減壓控制380VL1L2L3FRSB1SB2KM1KM2KTKTKM1KM2KM2FU1QSKM1KM2FRM3～PER444863336KM357×圖2-7定子串電阻減壓起動(dòng)控制電路12387645任務(wù)過(guò)程如電器動(dòng)作順序表2-3所示。表2-3電器動(dòng)作順序表按SB2KM1線圈得電KM1輔觸點(diǎn)閉合自鎖6KM1主觸點(diǎn)閉合3電動(dòng)機(jī)串電阻減壓起動(dòng)KT線圈得電KT觸點(diǎn)時(shí)閉合7KM2線圈得電電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)轉(zhuǎn)KM2輔觸點(diǎn)閉合自鎖8KM2主觸點(diǎn)閉合4KM2輔觸點(diǎn)斷開5、6KT、KM1線圈斷電電阻被短接3.自耦變壓器(補(bǔ)償器)減壓起動(dòng)控制電路補(bǔ)償器減壓起動(dòng)是利用自耦變壓器來(lái)降低起動(dòng)時(shí)的電壓，到達(dá)限制起動(dòng)電流的目的。起動(dòng)時(shí)，電源電壓加在自耦變壓器的高壓繞組上，電動(dòng)機(jī)的定子繞組與自耦變壓器的低壓繞組銜接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)一定值時(shí)，將自耦變壓器切除，電動(dòng)機(jī)直接與電源相接，在正常電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。

自耦變壓器減壓起動(dòng)分手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。工廠常采用XJ01系列自動(dòng)補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)減壓起動(dòng)的自動(dòng)控制，其控制電路如圖2-8所示。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)自耦變壓器控制變壓器電動(dòng)機(jī)控制指示燈減壓控制12347658910112228111119×225106×78410KM1103/3KM1KM2KAHL1HL2HL3FU5PEWVUFU1KM2KM1FU2M3～FRFU3110VFU4XBFRSB1KM1KM2KM1KTKASB2KM1KTKAKAKM1KA103/924V圖2-8自動(dòng)起動(dòng)補(bǔ)償器減壓起動(dòng)控制電路控制電路可分為三個(gè)部分：主電路、控制電路和指示燈電路。電動(dòng)機(jī)起開任務(wù)過(guò)程見(jiàn)電器動(dòng)作順序表2-4。按SB2KM1線圈得電KT線圈得電KT觸點(diǎn)延時(shí)閉合6KA線圈得電KM1主觸點(diǎn)閉合2自耦變壓器低壓側(cè)接入自耦變壓器聯(lián)接成星形電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)KM1輔觸點(diǎn)閉合2KM1輔觸點(diǎn)閉合自鎖5KM1輔觸點(diǎn)分?jǐn)嗦?lián)鎖8KM1輔觸點(diǎn)閉合10KM1輔觸點(diǎn)斷開11起動(dòng)指示燈亮停車指示燈滅延時(shí)KM1輔觸點(diǎn)復(fù)位斷開5KA觸點(diǎn)閉合自鎖7KA觸點(diǎn)斷開4KA觸點(diǎn)斷開10起動(dòng)指示燈滅KM1線圈失電KM1主觸點(diǎn)分?jǐn)?KM2主觸點(diǎn)閉合1KA觸點(diǎn)閉合8KM2線圈得電KT線圈失電KM1輔觸點(diǎn)分?jǐn)?KM1輔觸點(diǎn)復(fù)位閉合8電機(jī)全壓運(yùn)轉(zhuǎn)KM2輔觸點(diǎn)閉合9運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈亮自耦變壓器切除表2-4電器動(dòng)作順序表4.延邊△形降壓起動(dòng)控制電路采用Y形/△形降壓起動(dòng)時(shí)，可以在不添加公用起動(dòng)設(shè)備的條件下實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只需額定電壓下起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的1／3，僅適用于空載或輕載下起動(dòng)。而延邊△形降壓起動(dòng)是既不添加起動(dòng)設(shè)備，又能適當(dāng)提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種降壓起動(dòng)方法，它適用于定子繞組為特別設(shè)計(jì)的異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)共有九個(gè)出線端，圖2-9為延邊△形電動(dòng)機(jī)定子繞組抽頭銜接方式。電動(dòng)機(jī)定子繞組作延邊△形接線時(shí)，每相繞組接受的電壓比△形接法時(shí)低，又比Y形接法時(shí)高，介于二者之間。這樣既可實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，又可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖2-9延邊△形電動(dòng)機(jī)定子繞組接線4(8)7634958216(7)35(9)21(6)73(5)982(4)1延邊△形降壓起動(dòng)的自動(dòng)控制線路如圖2-10所示。KM1KM2KTKM3FU2KM3FU1380VKM1FRM3～QSPEL1L2L3FRSB1SB2KM1KM2KM2KTKTKM2123456789KM3圖2-10延邊△形降壓起動(dòng)控制線路5.軟起動(dòng)控制線路前述幾種傳統(tǒng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)線路比較簡(jiǎn)單，不需求添加額外起動(dòng)設(shè)備，但其起動(dòng)電流沖擊普通還很大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較小。如在直接起動(dòng)方式下，起動(dòng)電流為額定值的4～8倍起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.5～1.5倍；在定子串電阻降壓起動(dòng)方式下，起動(dòng)電流為額定值的4.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.5～0.75倍；在星形—三角形起動(dòng)方式下，起動(dòng)電流為額定值的1.8—2.6倍，在星形/三角形切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流沖擊，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.5倍；自耦變壓器降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流為額定值的1.7～4.0倍，在電壓切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流沖擊，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定值的0.4～0.85倍。因此上述這些方法經(jīng)常用于對(duì)起動(dòng)特性要求不高的場(chǎng)所。在一些對(duì)起動(dòng)要求較高的場(chǎng)所，可選用軟起動(dòng)安裝，它采用電子起動(dòng)方法，其根本原理是利用晶閘管的移相調(diào)壓方式來(lái)控制起動(dòng)電壓和起動(dòng)電流。其主要特點(diǎn)是：具有軟起動(dòng)和軟停車功能，起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)理，另外還具有電動(dòng)機(jī)過(guò)載維護(hù)等功能。如圖2-11所示為三相異步電動(dòng)機(jī)用軟起動(dòng)器起動(dòng)控制線路。圖中虛線框所示為軟起動(dòng)器，其內(nèi)部具有電動(dòng)機(jī)過(guò)載維護(hù)功能。當(dāng)電路正常時(shí)，內(nèi)部繼電器KA1常開觸點(diǎn)處于閉合形狀；假設(shè)發(fā)生過(guò)載缺點(diǎn)，KA1常開觸點(diǎn)翻開。當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成，內(nèi)部繼電器KA2常開觸點(diǎn)閉合。QSKM1KM2FU1L1L2L3KM1KM2M3～PEFU2KA1KA2SB1SB2SB3KA1KA2FU3TSTOPRUNPLA2C2T2B2T1T2L＋400CA1C1L3B1L1L2圖2-11三相異步電動(dòng)機(jī)用軟起動(dòng)器起動(dòng)控制線路2.2.3繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，除了籠型的外還有繞線轉(zhuǎn)子式，故稱繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子線圈可銜接成星形或三角形，轉(zhuǎn)子上裝有集電環(huán)，經(jīng)過(guò)電刷安裝將內(nèi)部和外部聯(lián)絡(luò)起來(lái)，繞線轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)即是通過(guò)集電環(huán)和電刷，在轉(zhuǎn)子電路中串接幾級(jí)起動(dòng)電阻，用于限制起動(dòng)電流，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)有電阻分級(jí)起動(dòng)和頻敏變阻器起動(dòng)兩種方式。1．轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)控制轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)控制是在三相轉(zhuǎn)子繞組中分別串接幾級(jí)電阻，并按星形方式接線。起動(dòng)前，起動(dòng)電阻全部接人電路限流起動(dòng)，起動(dòng)過(guò)程中，隨轉(zhuǎn)速升高起動(dòng)電流下降，起動(dòng)電阻逐級(jí)短接，至起動(dòng)完成時(shí)，全部電阻短接，電動(dòng)機(jī)在正常全壓下任務(wù)。起動(dòng)電阻短接方式有兩種：三相電阻不平衡短接法和三相電阻平衡短接法。不平衡短接法是由凸輪控制器控制，每相電阻順序被短接；平衡短接法是由接觸器控制，三相電阻同時(shí)被短接。圖2-12是依托時(shí)間繼電器按時(shí)間原那么自動(dòng)短接起動(dòng)電阻的控制電路。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)二級(jí)電阻短接控制一級(jí)電阻短接控制電動(dòng)機(jī)控制三級(jí)控制KM1KM2KT1QKM3FU2KT2KT3KM4KM21RKM1SB1SB2FU1FRKM4KM3KM2KM1FRKM3KM4KM2L1L2L33R2RKM2KT1KT3KM3KM4KM4KM2KM3KM3KT2111311×67KM32411×910KM32411×1285×8×11×123476589101112M3～圖2-12按時(shí)間原那么控制的轉(zhuǎn)子電路串電阻減壓起動(dòng)控制電路控制電路電器的動(dòng)作順序如表2-5所示。KM3輔觸點(diǎn)斷開4表2-5電器動(dòng)作順序表按SB2KM1線圈得電KT1線圈得電KT1觸點(diǎn)延時(shí)閉合5KM2線圈得電KM1主觸點(diǎn)閉合1電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)KM3線圈得電KM1輔觸點(diǎn)閉合自鎖3延時(shí)KM2觸點(diǎn)閉合自鎖6KM2輔觸點(diǎn)閉合7KM2主觸點(diǎn)閉合1第一級(jí)電阻被短接KM2線圈得電KM2輔觸點(diǎn)斷開4KT1線圈失電KT1觸點(diǎn)延時(shí)閉合8延時(shí)KM3輔觸點(diǎn)閉合自鎖9第二級(jí)電阻被短接KT2線圈失電KM3輔觸點(diǎn)閉合10延時(shí)KM3主觸點(diǎn)閉合1KT2線圈得電KM4輔觸點(diǎn)斷開1第三級(jí)電阻被短接KM4主觸點(diǎn)閉和1KT3線圈失電KM4輔觸點(diǎn)閉合自鎖12電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)轉(zhuǎn)KM4線圈得電KT3觸點(diǎn)延時(shí)閉合11圖2-13是由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流大小的變化來(lái)控制電阻短接的起動(dòng)控制電路KA11××7111445226×1234567電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)載維護(hù)電動(dòng)機(jī)控制頻敏變阻器控制FU2FU1KM2FRSB1SB2KM1KASB2KTKTKM1KM2KTKAM3～FRKM2手動(dòng)KARF圖2-14轉(zhuǎn)子電路串頻敏變阻器起動(dòng)控制電路KM1KA1KM2KM3KM4UVW電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)KA1FRKA2SB1KM1KA3KA4KM1SB2FU1KM1FU2I<KA3KA4KA2FRR3R2R1KM4KM3KM2M3～I(xiàn)<I<11134××11×××5×11×××11×××電動(dòng)機(jī)控制電阻短接控制１２３６７５４圖2-13按電流原那么控制的轉(zhuǎn)子電路串電阻減壓起動(dòng)控制電路×轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)控制電路的控制方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)程中分級(jí)切除起動(dòng)電阻，其結(jié)果呵斥電流和轉(zhuǎn)矩存在忽然變化，因此將會(huì)產(chǎn)活力械沖擊。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的另一方法是轉(zhuǎn)子電路串頻敏變阻器起動(dòng)，這種起動(dòng)方法具有恒轉(zhuǎn)矩的起、制動(dòng)特性，又是靜止的、無(wú)觸點(diǎn)的電子元件，很少需求維修，因此常用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，特別是大容量繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制。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，接在轉(zhuǎn)子繞組的電路中，其繞組電抗和鐵心損耗決議的等效阻抗隨著轉(zhuǎn)子電流的頻率而變化。在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，頻敏變阻器的阻抗值自動(dòng)地平滑減小，這一方面限制了起動(dòng)電流；另一方面又可得到大致恒定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖2-14是采用頻敏變阻器的起動(dòng)控制電路。2.3三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路

消費(fèi)實(shí)際中，很多設(shè)備需求兩個(gè)相反的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，例如主軸的正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床任務(wù)臺(tái)的前進(jìn)后退，起重機(jī)吊鉤的上升和下降等，這些兩個(gè)相反方向的運(yùn)動(dòng)均可經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。從電工學(xué)課程可知，只需將電動(dòng)機(jī)定子繞組相序改動(dòng)，電動(dòng)機(jī)就可改動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。實(shí)踐電路構(gòu)成時(shí)，可在主電路中用兩組接觸器主觸點(diǎn)構(gòu)成正轉(zhuǎn)相序接線和反轉(zhuǎn)相序接線，控制電路中，控制正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，或者反轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。2.3.1按鈕控制的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路

圖2-15是按鈕控制正反轉(zhuǎn)的控制電路。電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制反轉(zhuǎn)控制UVWFU1FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2KM1FRM3～PE222631114KM35KM2KM2KM1SB1FU2123645FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2222631114KM35KM2KM1SB33645SB2SB3圖2-15異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路(a)(b)2.3.2行程開關(guān)控制的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路

按鈕控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)是手動(dòng)控制，行程開關(guān)控制正反轉(zhuǎn)那么是機(jī)動(dòng)控制，是由機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件在任務(wù)過(guò)程中壓動(dòng)行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的自動(dòng)切換。圖2-16是機(jī)床任務(wù)臺(tái)往返循環(huán)的控制電路。圖2-16行程開關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)控制電路任務(wù)臺(tái)前進(jìn)、電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)任務(wù)臺(tái)后退、電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)KM1KM2222631114KM353645FRSB1SB2KM1KM2SB3KM1KM2SQ1-2SB2SQ3SQ1SQ2-2SQ1-1SQ2-1工作臺(tái)MSQ3SQ1SQ2SQ4自動(dòng)控制的自動(dòng)循環(huán)任務(wù)過(guò)程見(jiàn)表2-7所示的電器動(dòng)作順序。用行程開關(guān)按機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位置或機(jī)件的位置變化來(lái)進(jìn)展的控制，稱作按行程原那么的自動(dòng)控制，也稱行程控制。行程控制是機(jī)械設(shè)備運(yùn)用較廣泛的控制方式之一。按SB2KM1線圈得電KM1輔觸點(diǎn)閉合自鎖4KM1輔觸點(diǎn)分?jǐn)嗦?lián)鎖5電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，任務(wù)臺(tái)前移SQ2-2斷開KM2線圈得電KM2輔觸點(diǎn)閉合自鎖6KM2主觸點(diǎn)閉合2KM2輔觸點(diǎn)分?jǐn)嗦?lián)鎖3電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，任務(wù)臺(tái)后移KM1主觸點(diǎn)閉合1SQ2壓下SQ2-1閉合KM1線圈失電原位開關(guān)SQ1壓下預(yù)置條件〔SQ1被壓動(dòng)〕表2-7電器動(dòng)作順序表2.4三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路

三相異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到完全停頓旋轉(zhuǎn)，由于慣性的關(guān)系，總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這往往不能順應(yīng)某些機(jī)械工藝的要求。許多由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備無(wú)論是從提高消費(fèi)效率，還是從平安及準(zhǔn)確停位等方面思索，都要求能迅速停車，因此要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)展制動(dòng)控制，如萬(wàn)能銑床、臥式鏜床和組合機(jī)床等。制動(dòng)停車的方式有兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是采用機(jī)械抱閘的方式，由手動(dòng)或電磁鐵驅(qū)動(dòng)機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；電氣制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)與原轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)迅速停車。常用的電氣制動(dòng)方法是能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)。2.4.1電磁機(jī)械制動(dòng)控制線路

1.電磁抱閘制動(dòng)線路(1)斷電電磁抱閘制動(dòng)(2)通電電磁抱閘制動(dòng)圖2-17是斷電電磁抱閘的制動(dòng)控制圖2-18是通電電磁抱閘制動(dòng)控制線路。線路原理圖。圖2-17斷電電磁抱閘制動(dòng)控制線路FU1KM2L1L2L3M3～FU2FRKM1KM2KM1FRSB1KM1SB2KM2QS1234圖2-18通電電磁抱閘制動(dòng)控制線路FU1KM1L1L2L3M3～FU2FRKM2KM2KM1FRSB1KM1SB2KM1QSKM2KTKTKM22.電磁離合器制動(dòng)線路圖2-19是電磁離合器制動(dòng)控制線路。圖2-19電磁離合器制動(dòng)控制電路L1L2L3FU1QSKM2KM3FRM3～PEFU2FRSB1SB2KM2KM3KM2SB3KM3KM2KM3SB1FU4FU3TYC2.4.2能耗制動(dòng)控制線路

所謂能耗制動(dòng)，就是在電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個(gè)直流電壓，即通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的作用以到達(dá)制動(dòng)的目的。1.電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)能耗制動(dòng)控制線路圖2-20為時(shí)間原那么控制的單向能耗制動(dòng)控制線路。主電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制變壓器起動(dòng)、停頓延時(shí)制動(dòng)FU4PEWVUFU1KM1KM2M3～FRFU5110VFU2FRSB1KM1KM2SB2KM1KTKM1KTKM2KM2FU3TCKTRP1115×6××622×7×4×1234765圖2-20以時(shí)間原那么控制的單相能耗制動(dòng)線路圖2-21為速度原那么控制的單向能耗制動(dòng)控制線路。主電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制變壓器起動(dòng)、停頓制動(dòng)1115×圖2-21以速度原那么控制的單相能耗制動(dòng)線路FU4PEWVUFU1KM1KM2M3～FRFU5110VFU2FRSB1KM1KM2SB2KM1KSKM1KM2KM2FU3TCRP6×22×7×4×n12465732．電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)能耗制動(dòng)控制線路圖2-22為電動(dòng)機(jī)按時(shí)間原那么控制的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的能耗制動(dòng)控制線路。PEFU1KM1FU4WVUM3～FU5110VFRSB1KM1KM2SB2KM1KTKM2TCKM1KM3KTFU2FU3RPKM2FRSB3KM2KM1KM3KM3KM2KTKM3圖2-22電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的能耗制動(dòng)控制線路電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)能耗制動(dòng)控制變壓器反轉(zhuǎn)控制正轉(zhuǎn)控制制動(dòng)延時(shí)1091116×792228×5933×11×5×12347658910112.4.3反接制動(dòng)控制線路

反接制動(dòng)是利用改動(dòng)電動(dòng)機(jī)電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因此產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種制動(dòng)方法。由于反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度接近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過(guò)的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接啟動(dòng)時(shí)電流的兩倍，因此反接制動(dòng)特點(diǎn)之一是制動(dòng)迅速，效果好，沖擊大，通常僅適用于10kW以下的小容量電動(dòng)機(jī)。為了減小沖擊電流，通常要求串接一定的電阻以限制反接制動(dòng)電流。這個(gè)電阻稱為反接制動(dòng)電阻。反接制動(dòng)電阻的接線方法有對(duì)稱和不對(duì)稱兩種接法，顯然采用對(duì)稱電阻接法可以在限制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，也限制了制動(dòng)電流，而采用不對(duì)稱電阻的接法，只限制了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，未加制動(dòng)電阻的那一相，仍具有較大的電流，因此普通采用對(duì)稱接法。反接制動(dòng)的另一要求是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩速度接近于零時(shí)，要及時(shí)切斷反相序的電源，以防止電動(dòng)機(jī)反向再起動(dòng)。1.電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制線路圖2-23為帶制動(dòng)電阻的單向反接制動(dòng)的控制線路。圖2-23單向反接制動(dòng)的控制線路電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)起?？刂浦苿?dòng)控制1114×5×2226×3×123465PEFU1KM1WVUM3～FU2FRKSKM2KSKM2KM1KM2FRSB1KM1SB2KM1KM2nnR2.電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制線路圖2-24為電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)的控制線路。圖2-24可逆運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)的控制線路電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)起?？刂浦苿?dòng)控制2227×3×PEFU1KM1WVUM3～FU2FRKSKM2KM2KM1nFRSB1KM2KM1SB2KM1SB3KM2KS1nnKS2KS1nnKS21114×6×123465783.具有反接制動(dòng)電阻的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制線路圖2-25所示為具有反接制動(dòng)電阻的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制線路。圖2-25具有反接制動(dòng)電阻的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制線路FU1KM1WVUFU2KM2PEM3～FRKSnRKM2FRSB1SB2KA3KA4KA33KA2KM1KM1SB2KA4KA4KA1KM2KS1KM1KA1KM2KA2KM3SB3KA3KA4KA1KA2KA3KA4KA1KA2KS2nnKA3SB3KM32.5三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路

從廣義上講電動(dòng)機(jī)調(diào)速可分為兩大類，即定速電動(dòng)機(jī)與變速聯(lián)軸節(jié)配合的調(diào)速方式和本身可調(diào)速的電動(dòng)機(jī)。假設(shè)采用單速電動(dòng)機(jī)時(shí)，那么需配有機(jī)械變速系統(tǒng)以滿足變速要求，由電動(dòng)機(jī)直接調(diào)速，其調(diào)速方法很多，如變卦定子繞組的極對(duì)數(shù)，起到變極調(diào)速和變頻調(diào)速方式。變極調(diào)速控制最簡(jiǎn)單，價(jià)錢廉價(jià)但不能無(wú)極調(diào)速。普通中小型設(shè)備運(yùn)用較多的還是多速交流電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速控制最復(fù)雜，但性能最好，隨著其本錢日益降低，目前已廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為式中：n0為電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，p為極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f1為供電電源頻率。對(duì)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)來(lái)講，調(diào)速的方法有三種：改動(dòng)極對(duì)數(shù)p的變極調(diào)速、改動(dòng)轉(zhuǎn)差率s的降壓調(diào)速和改動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電電源頻率f1的變頻調(diào)速。2.5.1變極調(diào)速控制線路

變極調(diào)速這一線路的設(shè)計(jì)思想是經(jīng)過(guò)接觸器觸點(diǎn)改動(dòng)電機(jī)繞組的接線方式來(lái)到達(dá)調(diào)速目的。變極電動(dòng)機(jī)普通有雙速、三速、四速之分，雙速電動(dòng)機(jī)定子裝有一套繞組，而三速、四速那么為兩套繞組。電動(dòng)機(jī)變極采用電流反向法。以電動(dòng)機(jī)的一單相繞組為例來(lái)闡明變極調(diào)速原理。如圖2-26所示。A1X1A2X2NSNSA1X1A2X2NS〔a〕四極繞組展開圖〔b〕二極繞組展開圖〔c〕三角形/雙星形轉(zhuǎn)換125634123564〔d〕星形/雙星形轉(zhuǎn)換145632123564圖2-26雙速電動(dòng)機(jī)改動(dòng)極對(duì)數(shù)的原理雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路如圖2-27所示。電動(dòng)極低速運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)低速控制電動(dòng)機(jī)高速控制KM3KM3125634FU1WVUFU2KM1KM2FRFRSB1FRSB1SB2KM1KM3KM13SB3KM3KTKM1KM3KTKM2KM2KTKTKM24×7×1113×67圖2-27雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線路8×3×222××3511×123456782.5.2變頻調(diào)速與變頻器的運(yùn)用

1.變頻調(diào)速的根本概念由三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，改動(dòng)電源頻率f1就可改動(dòng)電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速。變頻器的控制方式可分為兩種，即開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制有V／F控制方式，閉環(huán)控制有矢量控制等方式?！?〕V／F控制：改動(dòng)頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通堅(jiān)持一定，在較廣范圍內(nèi)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率不下降。這就是控制電壓與頻率之比，所以稱為V／F控制?！?〕矢量控制：將供應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)的定子電流在實(shí)際上分成兩部分：產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量和與磁場(chǎng)相垂直、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量。該磁場(chǎng)電流、轉(zhuǎn)矩電流與直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)電流、電樞電流相當(dāng)。在直流電動(dòng)機(jī)中，利用整流子和電刷機(jī)械換向，使兩者堅(jiān)持垂直，并且可分別供電。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)講，其定子電流在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，利用電磁感應(yīng)作用，可在電氣上分解為磁場(chǎng)電流和垂直的轉(zhuǎn)矩電流。2.各種控制方式的變頻器特性比較〔1〕V／P控制變頻器特點(diǎn)①最簡(jiǎn)單的一種控制方式，不用選擇電動(dòng)機(jī)，通用性優(yōu)良；②與其他控制方式相比，在低速區(qū)內(nèi)電壓調(diào)整困難，故調(diào)速范圍窄，通常在1：10左右的調(diào)速范圍內(nèi)運(yùn)用；③急加、減速或負(fù)載過(guò)大時(shí)，抑制過(guò)電流才干有限；④不能精細(xì)控制電動(dòng)機(jī)實(shí)踐速度，不適宜于同步運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)所?！?〕矢量控制變頻器特點(diǎn)①需求運(yùn)用電動(dòng)機(jī)參數(shù)，普通用做公用變頻器；②調(diào)速范圍1：100以上；③速度呼應(yīng)性極高，適宜于急加、減速運(yùn)轉(zhuǎn)和延續(xù)4象限運(yùn)轉(zhuǎn)，能適用任何場(chǎng)所。3.運(yùn)用變頻器調(diào)速的控制線路(1)控制方式變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式，即變頻器輸出電壓與頻率的不同控制關(guān)系。可經(jīng)過(guò)變頻器相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置選擇。主要有：線性V／P控制：變頻器輸出電壓與頻率為線性關(guān)系，用于改動(dòng)轉(zhuǎn)矩和恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載。帶磁通電流控制〔FCC〕的線性V／F控制：在這種方式下，變頻器根據(jù)電動(dòng)機(jī)特性實(shí)時(shí)計(jì)算所需求的輸出電壓，以此來(lái)堅(jiān)持電動(dòng)機(jī)的磁通處于最正確形狀，此方式可提高電動(dòng)機(jī)效率和改善電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)呼應(yīng)特性。平方V／F控制：變頻器輸出電壓平方與頻率為線性關(guān)系，用于改變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如風(fēng)機(jī)和泵。帶“能量?jī)?yōu)化控制〔ECO〕〞的線性V／F控制：此方式的特點(diǎn)是變頻器自動(dòng)添加或降低電動(dòng)機(jī)電壓，搜索并使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在損耗最小的任務(wù)點(diǎn)。無(wú)傳感器矢量控制：用固有的滑差補(bǔ)償對(duì)電機(jī)的，速度進(jìn)展控制。無(wú)傳感器的矢量轉(zhuǎn)矩控制：變頻器可以直接控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。另外，還有與紡織機(jī)械相關(guān)的V／F控制方式?！?〕維護(hù)特性過(guò)電壓、欠電壓維護(hù)、變頻器過(guò)熱維護(hù)、接地缺點(diǎn)維護(hù)、短路保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過(guò)載維護(hù)和用PTC為傳感器的電動(dòng)機(jī)過(guò)熱維護(hù)等?！?〕變頻器功能的方框圖如圖2-28所示為變頻器內(nèi)部功能方框圖。根本操作面板〔BOP〕～－濾波及制動(dòng)元件－～1+10V20V3AIN1+4AIN1－10AIN2+11AIN2－5DIN16DIN27DIN38DIN416DIN517DIN614PTCA15PTCB12AOUT1+13AOUT1－28AOUT2+27AOUT2－20COM19NO18NC22COM21NO25