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一、電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí)
電氣控制線路:由各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等按不同連接方式組合而成的。
電氣控制線路的作用:實(shí)現(xiàn)對電力拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速和保護(hù),滿足生產(chǎn)工藝要求,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。電動(dòng)機(jī)常見的基本控制線路:
相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn):
GB4728—85《電氣圖常用圖形符號(hào)》
GB5226—85《機(jī)床電氣設(shè)備通用技術(shù)條件》
GB7159—87《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則》
GB6988—86《電氣制圖》
GB5094—85《電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號(hào) 》
1.電氣原理圖
用圖形符號(hào)和項(xiàng)目代號(hào)表示電路各個(gè)電器元件連接關(guān)系和工作原理圖主電路、控制電路和信號(hào)電路應(yīng)分開繪出。表示出各個(gè)電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。
主電路的電源電路一般繪制成水平線,受電的動(dòng)力裝置(電動(dòng)機(jī))及其保護(hù)電器支路用垂直線繪制在圖的左側(cè), 控制電路用垂直線繪制在圖面的右側(cè),同一電器的各元件采用同一文字符號(hào)表明。所有電路元件的圖形符號(hào),均按電器未接通電源和沒有受外力作用時(shí)的狀態(tài)繪制。循環(huán)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備,在電氣原理圖上繪出工作循環(huán)圖。轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等繪出動(dòng)作程序及動(dòng)作位置示意圖表。由若干元件組成具有特定功能的環(huán)節(jié),用虛線框括起來,并標(biāo)注 出環(huán)節(jié)的主要作用,如速度調(diào)節(jié)器、電流繼電器等。電路和元件完全相同并重復(fù)出現(xiàn)的環(huán)節(jié),可以只繪出其中一個(gè)環(huán)節(jié)的完整電路,其余的可用虛線框表示,并標(biāo)明該環(huán)節(jié)的文字號(hào)或環(huán)節(jié)的名稱。
原則:
外購的成套電氣裝置,其詳細(xì)電路與參數(shù)繪在電氣原理圖上。電氣原理圖的全部電機(jī)、電器元件的型號(hào)、文字符號(hào)、 用途、數(shù)量、額定技術(shù)數(shù)據(jù),均應(yīng)填寫在元件明細(xì)表內(nèi)。為閱圖方便,圖中自左向右或自上而下表示操作順序,并盡可能減少線條和避免線條交叉。將圖分成若干圖區(qū),上方為該區(qū)電路的用途和作用,下方為圖區(qū)號(hào)。在繼電器、接觸器線圈下方列有觸點(diǎn)表以說明線圈和觸點(diǎn)的從屬關(guān)系。
分析和設(shè)計(jì)控制電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1) 使控制電路簡單,電器元件少,而且工作又要準(zhǔn)確可靠。
(2) 盡可能避免多個(gè)電器元件依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的控制電路。
(3) 必須保證每個(gè)線圈的額定電壓,不能將兩個(gè)線圈串聯(lián)。
基本控制電路電動(dòng)機(jī)的保護(hù)
短路保護(hù)是因短路電流會(huì)引起電器設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力,使電動(dòng)機(jī)和電器設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械性損壞,故要求迅速、可靠切斷電源。通常采用熔斷器 FU和過流繼電器等。
欠壓是指電動(dòng)機(jī)工作時(shí),引起電流增加甚至使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),失壓(零壓)是指電源電壓消失而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),在電源電壓恢復(fù)時(shí),電動(dòng)機(jī)可能自動(dòng)重新起動(dòng)(亦稱自起動(dòng)),易造成人身或設(shè)備故障。常用的失壓和欠壓保護(hù)有:對接觸器實(shí)行自鎖;用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護(hù)。
過載保護(hù)是為防止三相電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中電流超過額定值而設(shè)置的保護(hù)。常采用熱繼電器FR保護(hù),也可采用自動(dòng)開關(guān)和電流繼電器保護(hù)。
三相異步電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)控制
單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制--接觸器自鎖控制
主電路:
三相電源經(jīng)QS、FU1、KM的主觸點(diǎn),F(xiàn)R的熱元件到電動(dòng)機(jī)三相定子繞組。
控制電路:
用兩個(gè)控制按鈕,控制接觸器KM線圈的通、斷電,從而控制電動(dòng)機(jī)(M)啟動(dòng)和停止。
啟動(dòng)過程:
合上QS,按動(dòng)起動(dòng)按鈕SB2—>KM線圈通電并自鎖->M通電工作。
停止過程:
按動(dòng)停止按鈕SB1—>KM線圈失電并觸點(diǎn)斷開->KM斷電停止工作,松開SB1后,自鎖觸頭處于斷開位置,接觸器線圈仍處于斷電狀態(tài)。
KM自鎖觸點(diǎn),是指與SB1并聯(lián)的常開輔助觸點(diǎn),其作用是當(dāng)按鈕SB1閉合后又?jǐn)嚅_,KM的通電狀態(tài)保持不變,稱為通電狀態(tài)的自我鎖定。停止按鈕SB2,用于切斷KM線圈電流并打開自鎖電路,使主回路的電動(dòng)機(jī)M定子繞組斷電停止工作。
過載保護(hù):
熱繼電器FR用于電動(dòng)機(jī)過載時(shí),其在控制電路的常閉觸點(diǎn)打開,接觸器KM線圈斷電,使電動(dòng)機(jī)M停止工作.排除過載故障后,手動(dòng)使其復(fù)位,控制電路可以重新工作。
短路保護(hù): 熔斷器組FU1用于主電路的短路保護(hù),F(xiàn)U2用于控制電路的短路保護(hù)。
失電壓保護(hù):電路失電,接觸器KM失電釋放,不操作起動(dòng)按鈕,KM線圈不會(huì)再次自行通電,電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行起動(dòng)。
工作原理
連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制
點(diǎn)動(dòng)控制:SA斷開
連續(xù)控制:SA閉合
組成特點(diǎn):
1、在連續(xù)控制電路的基礎(chǔ)上,增加了有兩個(gè)觸頭的點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3,在接通電路的同時(shí)也將自鎖回路斷開,因此可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。
2、SB1:連續(xù)運(yùn)行。
順序控制:要求幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)或停止按一定的先后順序來完成的控制方式
順序啟動(dòng)逆序停止控制:
按下按鈕SB1再按下SB2分別啟動(dòng)M1 M2。
按下SB4停下M2;按下SB3停下M1;順序不能改變。
按鈕控制正反轉(zhuǎn)控制電路
接觸器、按鈕雙重聯(lián)鎖控制
在同一時(shí)間內(nèi),兩個(gè)接觸器只允許一個(gè)通電工作的控制作用,稱為“聯(lián)鎖”
行程控制:有些生產(chǎn)機(jī)械如萬能銑床,要求工作臺(tái)在一定距離內(nèi)能自動(dòng)往返,通常利用行程開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。
三相異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)控制
降壓啟動(dòng)的方法:
定子繞組串電阻(電抗)啟動(dòng)
自耦變壓器降壓啟動(dòng)
Y—△降壓啟動(dòng)
延邊三角形降壓啟動(dòng)
降壓啟動(dòng)的實(shí)質(zhì):
啟動(dòng)時(shí)減小加在定子繞組上的電壓,以減小起動(dòng)電流;啟動(dòng)后再將電壓恢復(fù)到額定值,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
星形——三角形降壓啟動(dòng)控制
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),把定子繞組接成星形,以降低起動(dòng)電壓,減小起動(dòng)電流;待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,再把定子繞組改接成三角形,使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。
Y—△起動(dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)為△形接法的電動(dòng)機(jī)。
三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制
繞線異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn):可以在轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻來改善電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,從而達(dá)到減小啟動(dòng)電流、增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及平滑調(diào)速之目的。
繞線異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)原理:起動(dòng)時(shí),在轉(zhuǎn)子回路中串入三相起動(dòng)變阻器,并把起動(dòng)電阻調(diào)到最大值,以減小起動(dòng)電流,增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,起動(dòng)電阻逐級減小。起動(dòng)完畢后,起動(dòng)電阻減小到零,轉(zhuǎn)子繞組被短接,電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行。
電流原則控制
電流原則控制:電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流最大,KA1、KA2、KA3都吸合,其常閉觸頭都打開,KM1、KM2、KM3主觸頭處于斷開狀態(tài),全部啟動(dòng)電阻均串接在轉(zhuǎn)子繞組中。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流最大,KA1、KA2、KA3都吸合,其常閉觸頭都打開,KM1、KM2、KM3主觸頭處于斷開狀態(tài),全部啟動(dòng)電阻均串接在轉(zhuǎn)子繞組中。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高,轉(zhuǎn)子電流逐漸減小,當(dāng)電流減小至KA1的釋放電流時(shí),KA1首先釋放,其常閉觸頭復(fù)位,使接觸器KM1得電主觸頭閉合,切除第一級電阻R1。R1被切除后,轉(zhuǎn)子電流重新增大,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高,轉(zhuǎn)子電流又減小,當(dāng)減小至KA2的釋放電流時(shí),KA2釋放,KA2的常閉觸頭復(fù)位,KM2線圈得電主觸頭閉合,第二級電阻R2被切除,同理,切除第三級電阻,全部電阻被切除,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢,進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
三相異步電動(dòng)機(jī)電氣制動(dòng)控制
制動(dòng)方法:反接制動(dòng)控制;能耗制動(dòng)
關(guān)鍵是電動(dòng)機(jī)電源相序的改變,且當(dāng)轉(zhuǎn)速下降接近于零時(shí),能自動(dòng)將電源切除。
反接制動(dòng)控制原理:改變電動(dòng)機(jī)電源相序,使定子繞組產(chǎn)生反向的旋轉(zhuǎn)磁場,形成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求:10kW以上電動(dòng)機(jī)的定子電路中串入反接制動(dòng)電阻,轉(zhuǎn)速接近于零時(shí),及時(shí)切斷反相序電源,防止反向再起動(dòng)。
工作原理:電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),KM1通電吸合,KS的常開觸點(diǎn)閉合,為反接制動(dòng)作準(zhǔn)備。按下停止按鈕SB1,KM1斷電,電動(dòng)機(jī)定子繞組脫離三相電源,電動(dòng)機(jī)因慣性仍以很高速度旋轉(zhuǎn),KS常開觸點(diǎn)仍保持閉合,將SB1按到底,使SB1常開觸點(diǎn)閉合,KM2通電并自鎖,電動(dòng)機(jī)定子串接電阻接上反相序電源,進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近100r/min時(shí),KS常開觸點(diǎn)復(fù)位,KM2斷電,電動(dòng)機(jī)斷電,反接制動(dòng)結(jié)束。
能耗制動(dòng)控制原理:電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源后,在定子繞組加直流電源,以產(chǎn)生起阻止旋轉(zhuǎn)作用的靜止磁場,達(dá)到制動(dòng)的目的。
特點(diǎn):
消耗的能量小,其制動(dòng)電流要小得多;
適用于電動(dòng)機(jī)能量較大,要求制動(dòng)平穩(wěn)和制動(dòng)頻繁的場合;
能耗制動(dòng)需要直流電源整流裝置。
特點(diǎn):
消耗的能量小,其制動(dòng)電流要小得多;
適用于電動(dòng)機(jī)能量較大,要求制動(dòng)平穩(wěn)和制動(dòng)頻繁的場合;
能耗制動(dòng)需要直流電源整流裝置。
單向能耗制動(dòng)控制:按速度原則控制直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制
特點(diǎn):良好的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速性能;啟動(dòng)沖擊電流大,可達(dá)額定電流的10~20倍。一般不允許全壓直接起動(dòng)。
串二級電阻按時(shí)間原則啟動(dòng)控制
電氣原理圖:
小結(jié):
1.本章重點(diǎn)講述了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速等控制線路。
2.掌握電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法及其使用場合和特點(diǎn);掌握各種電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及其使用場合和特點(diǎn);掌握電動(dòng)機(jī)的控制原則,即時(shí)間原則、速度原則、電流原則、電勢原則、行程原則、頻率原則。
3.掌握電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的保護(hù)環(huán)節(jié) 常用的聯(lián)鎖保護(hù):電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖, 常用的互鎖環(huán)節(jié):動(dòng)作順序聯(lián)鎖環(huán)節(jié)、電氣元件與機(jī)械動(dòng)作的聯(lián)鎖。
電動(dòng)機(jī)常用的保護(hù)環(huán)節(jié):短路保護(hù)、過電流保護(hù)、過載保護(hù)、失壓和欠壓保護(hù),弱磁保護(hù)及超速保護(hù)等。
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