现代低压电器及其控制技术.ppt

1、控制要求：控制要求：1.M1 1.M1 起动起动10s10s后，后，M2M2自动起动自动起动 2.M2 2.M2 运行运行5s5s后，后，M1M1停止，同时停止，同时M3M3自动起动自动起动 3.3.再运行再运行15s15s后，后，M2M2和和M3M3全部停止。全部停止。设计要求：设计要求：主电路设计主电路设计控制电路设计控制电路设计说明说明 定时控制例定时控制例四（评讲）：四（评讲）：顺序控制顺序控制 主电路设计主电路设计（1）：）：主电路主电路FUM13ABCKM1FR1KM2FR2M23KM3FR3M33FR控制电路控制电路(1)(1)：M1 M1 起动起动10s10s后，后，M2M2自

2、动起动自动起动SB2 KM1 KT1 KM2 延时延时10 KM2 M1起动起动 M2起动起动KM1SB1SB2KT1KM1KM2KT1控制电路控制电路 KT2 控制电路控制电路(2)(2)：M2 M2 运行运行5s5s后，后，M1M1停止，同时停止，同时M3M3自动起动自动起动KM1SB1SB2KT1FRKM2KT1控制电路控制电路KT2KT2KM2KM3KT2KM1 M1起动起动SB2 KT1 KM2 延时延时10 KM2 M2起动起动 KT2 延时延时5M1 M3起动起动 KM3 KT3 KM1KT2控制电路控制电路(3)(3)：再运行再运行15s15s后，后，M2M2和和M3M3全部停

3、止。全部停止。KM1SB1SB2KT1FRKM1KM2KT1控制电路控制电路KT2KT3KT2KM2KM3KT2KM3KT3KT3延时延时10M2 M3 SB2 KT1 KM2 KM2 M2起动起动 KT2 延时延时5M1 M3起动起动 KM3 KT3 KT3 延时延时15KT23.4 三相异步电动机制动控制线路对要求停转的电动机采取措施，强迫其迅速停车，这就叫“制动”。三相异步电动机的制动方法分为两类：机械制动和电气制动。机械制动有电磁抱闸制动、电磁离合器制动等。电气制动有反接制动、能耗制动、回馈制动等。3.4.1 电磁机械制动控制线路(1)电磁抱闸制动线路电磁抱闸制动是机械制动，其设计思想

4、是利用外加的机械作用力，使电动机迅速停止 转动。由于这个外加的机械作用力，是靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来产生的，所以叫做电磁抱闸制动。电磁抱闸制动又分为两种制动方式，即断电电磁抱闸制动和通电电磁抱闸制动。1)断电电磁抱闸制动图3.18 断电电磁抱闸制动控制线路制动控制线路制动控制线路 P94图中1是电磁铁，2是制动闸，3是制动轮，4是弹簧。图3.19 通电电磁抱闸制动控制线路制动控制线路制动控制线路 P94电磁抱闸制动的优点是制动力矩大，制动迅速，安全可靠，停车准确。其缺点是制动愈快，冲击振动就愈大，对机械设备不利。(2)电磁离合器制动线路图3.20是电磁离合器制动控制线路。线路

5、工作原理为：按下停止按钮SB1，SB1的常闭触点断开，将电动机定子电源切断，SB1的常开触点闭合，使电磁离合器YC得电吸合，将摩擦片压紧，实现制动，电动机惯性转速迅速 下降。松开按钮时，电磁离合器线圈断电，结束强迫制动，电动机停转。图3.20 电磁离合器制动控制线路电磁离合器制动控制线路电磁离合器制动控制线路 P963.4.2 反接制动控制线路(1)线路设计思想反接制动是利用改变电动机电源电压相序，使电动机迅速停止转动的一种电气制动方法。反接制动的关键是，当电动机转速接近零时，能自动地立即将电源切断，以免电动机反向起动。为此采用按转速原则进行制动控制，即借助速度继电器来检测电动机速度变化,当制

6、动到接近零速时(100 r/min)，由速度继电器自动切断电源。图3.21 三相异步电动机定子串联限流电阻改变电动机电源相序的反接制动，其优点是制动效果好，其缺点是能量损耗大，为避免对电动机及机械传动系统的过大冲击，延长其使用寿命，一般在10 kW以上电动机的定子电路中串接对称电阻或不对称电阻，以限制制动转矩和制动电流。这个电阻称为反接制动电阻，如图3.21所示。图3.22 电机单向反接制动控制线路反接反接制动控制线路制动控制线路 P98 速度控制速度控制动触点动触点静触点静触点外环外环工作原理工作原理 速度继电器的速度继电器的轴由电动机带动，轴由电动机带动，其外环转动到一其外环转动到一定速度

7、时，撞击定速度时，撞击动触点，使常开动触点，使常开触点闭合，常闭触点闭合，常闭触点打开。触点打开。速度继电器速度继电器图3.23 可逆运行的反接制动控制线路反接反接制动控制线路制动控制线路 P99图3.24 可逆反接制动控制线路反接反接制动控制线路制动控制线路 P99图3.25 定子串对称电阻可逆反接制动控制线路定子串对称电阻可逆反接制动控制线路定子串对称电阻可逆反接制动控制线路P1003.4.3 能耗制动控制线路(1)线路设计思想该线路的设计思想是在电动机脱离三相交流电源以后，立即将直流电源接入定子绕组，利用转子感应电流与静止磁场的作用产生制动转矩，从而达到制动的目的。(2)典型线路介绍1)

8、单向能耗制动控制线路图3.26 按时间原则控制的单向能耗制动控制线路图3.26为按时间原则控制的单向能耗制动控制线路。线路思路为：当转子的惯性速度接近零时，时间继电器KT的常闭触点延时断开，使接触器KM2线圈和KT线圈相继失电，切断能耗制动的直流电源，线路停止工作。图3.27为按速度原则控制的单向能耗制动控制线路。该线路与图3.26所示控制线路基本相同，只是在控制电路中取消了时间继电器KT的线圈电路，而在电动机轴的伸出端安装了速度继电器KA，并且用速度继电器KA的常开触点取代了时间继电器KT延时断开的常闭触点。若欲使电动机停止转动，其操作过程如下：图3.27 按速度原则控制的单向能耗制动控制线

9、路按停止按钮SB1，KM1线圈失电释放，切除电动机三相交流电源。此时，转子的惯性速度仍然很高，速度继电器KA的常开触点仍闭合，接触器KM2得电，主触点闭合，接通整流器的输入、输出电路，向电动机定子绕组送入直流电流，电动机开始制动。待转子转速接近零时，KA常开触点断开复位，KM2线圈断电，能耗制动结束。2)可逆运行能耗制动控制线路图3.28为电动机按时间原则控制可逆运行的能耗制动控制线路。图3.28 按时间原则控制的可逆运行能耗制动控制线路按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，切断电动机三相交流电源，KM3和KT线圈得电并自锁，接通整流器的输入、输出电路，使直流电压送至定子绕组，电动机进行正向能耗

10、制动。KM3常闭辅助触头断开，保证在制动时电动机起动电路不被接通。电动机正向转速迅速下降，当转速接近零时，时间继电器KT的常开触点经过延时后断开，KM3线圈电路切除直流电源。由于KM3自锁常开辅助触头恢复常态，随之时间继电器KT线圈也失电，正向能耗制动结束。图3.29 按速度原则控制的可逆能耗制动控制线路图3.29为按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路。该线路与图3.28的控制线路基本相同。在这里同样用速度继电器KA取代了时间继电器KT。由于速度继电器的触头具有方向性，所以，电动机的正向能耗制动和反向能耗制动，分别由速度继电器的两对常开触点KA-Z、KA-F来控制，代替原线路中的时间继电器

11、KT的一对延时断开常闭触点。从能量角度看，能耗制动是把电动机转子运转所储存的动能转变为电能，且又消耗 在电动机转子的制动上，与反接制动相比，能量损耗少。在制动时磁场静止不动，不会产生有害的反转，制动停车准确，制动过程平稳。3.5 三相异步电动机的调速控制线路三相异步电动机的调速，可用变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻来实现。3.5.1 变更极对数的调速控制线路(1)线路设计思想由异步电动机转速表达式(2)变更绕组极对数原理通常把变更绕组极对数的调速方法简称为变极调速。变极调速是有级调速，速度变换是阶跃式的。双速电动机三相定子绕组接线示意图如图3.30所示。图3.30(a)示出了/YY接线的

12、变换，它属于恒功率调速。综上可知，变更电动机定子绕组的/YY接线，就改变了极对数。接线具有四极，对应低速；YY接线具有两极，对应高速，由此改变了电动机的转速。图3.30双速电动机定子绕组接线示意图(a)/YY变换 (b)Y/YY变换图3.30(b)示出了Y/YY的接线变换。它属于恒转矩调速。同理可分析，定子绕组的磁场极数从四极变为二极，对应电动机的低速和高速两个速度等级。(3)典型线路介绍1)双速电动机调速控制线路图3.31为双速电动机调速控制线路，其线路工作原理为：双投开关Q合向“低速”位置时，接触器KM3线圈得电，电动机接成三角形，低速运转。双投开关Q置于“空档”，电动机停转。图3.31

13、双速电动机调速控制线路双投开关Q合向“高速”位置时，时间继电器KT得电，其瞬动常开触点闭合，使KM3线圈得电，绕组接成三角形，电动机低速起动。经一定延时，KT的常开触点延时闭合，常闭触点延时断开，使KM3失电，KM2和KM1线圈得电，定子绕组接线自动从三角形切换为双星形，电动机高速运转。2)三速异步电动机控制线路一般三速电动机的定子绕组具有两套绕组，其中一套绕组连接成/YY，另一套绕组连接成Y，如图3.32(a)所示。图3.32 三速电动机定子绕组接线示意图图3.33所示为双绕组三速异步电动机的控制线路。该线路的特点是：利用组合开关SA的转换，可实现手动变速或自动加速的控制。其线路工作原理为：

14、合上电源隔离开关QS。若将组合开关SA的手柄扳在位置2，按下起动按钮SB2，信号指示灯HL1亮，接触器KM1、KM2得电吸合，电动机定子第一套绕组的D1、D、D2、D3接向电源连成三角形，呈8极，电动机低速起动。同时，时间继电器KT1得电。经一定延时，KT1的常闭触点延时断开KM1、KM2线圈电路，KM1、KM2复位，使D1、D、D2、D3端子脱离电源，指示灯HL1 熄灭。11图3.33 双绕组三速异步电动机的控制线路同时，KT1的常开触点延时闭合，指示灯HL2亮，使接触器KM3和时间继电器KT2相继得电；电动机第二套绕组D7、D8、D9接线端接向电源，联成星形，呈6极，电动机加速运转。经一定

15、延时，KT2的常闭触点延时断开KM3线圈电路，KM3释放，使D7、D8、D9端子脱离电源，信号指示灯HL熄灭。同时，KT2的常开触点延时闭合，接触器KM4、KM5得电并自锁，指示灯HL3亮。电动机定子第一套绕组的D4、D5、D6端 接 电源，D1、D、D2、D3端短接，联成双星形、呈4极，电动机加速至最高转速稳定运行。欲要停车，按停止按钮SB1即可。3.5.2 变更转子外加电阻的调速控制线路变更转子外加电阻的调速方法，只能适用于绕线式异步电动机。串入转子电路的电阻不同，电动机工作在不同的人为特性上，从而获得不同的转速，达到调速的目的。3.6 其他典型控制线路3.6.1 多地点控制线路1有些机械

16、和生产设备为了操作方便，常在两地或两个以上的地点进行控制。图3.34 多地点控制线路图3.34就是实现三地控制的控制电路。3.6.2 顺序起停控制线路图3.35为顺序起停控制线路。接触器KM1、KM2分别控制电动机M1和M2。图3.35(a)为顺序起动、同时停止控制线路。图3.35(b)为顺序起动、顺序停止控制线路。图3.35(c)为顺序起动、逆序停止控制线路。3.6.3 步进控制线路图3.36为采用中间继电器组成的顺序控制3个程序的步进控制线路。图3.35 顺序起停控制线路图3.36 中间继电器组成的步进控制线路线路工作原理为：按下起动按钮SB2，使中间继电器KA1线圈得电并自锁，Q1也将持

17、续得电，执行第一程序；同时KA1的常开触点闭合，为KA2线圈得电做好准备。当第一程序执行结束，信号SQ闭合，使KA2线圈得电并自锁，KA2常闭触点断开，切断KA1和Q1，即切断第一程序。Q2也持续得电，执行第二程序，而KA2的常开触点闭合，为KA3线圈得电做好准备。当第三程序执行结束时，信号SQ3闭合，使KA4线圈得电并自锁，KA3释放切断第三程序。此刻，全部程序执行完毕。按SB1停止按钮，为下一次起动做好准备。3.6.4 多台电动机同时起、停电路组合机床通常应用动力头对工件进行多头多面同时加工(动力头是指使刀具得到旋转运动的部件)，这就要求控制电路具有对多台电动机既能实现同时起动又能实现单独

18、调整的性能。图3.37所示电路可以满足上述要求。图3.37 多台电动机同时起、停控制线路3.7 电动机的保护电动机的保护 电动机保护电动机保护的类型：的类型：失压保护失压保护：采用继电器、接触器控制：采用继电器、接触器控制短路保护短路保护：加熔断器：加熔断器过载保护过载保护：加热继电器：加热继电器M3ABCKMFUQS主主电电路路KMKMSB1SB2控制电路控制电路3.7.1 失压保护失压保护 采用继电器、接触器控制后，电采用继电器、接触器控制后，电源电压源电压85%时，接触器触头自动时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电

19、源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。电机自动起动而伤人。方法：方法：采用继电器、接触器控制。采用继电器、接触器控制。3.7.2 短路保护短路保护频繁起动频繁起动 的电机：的电机：异步电动机的起动电流异步电动机的起动电流（Is t）约为额定电流（约为额定电流（IN）的的(57）倍。）倍。选择熔体额定电流选择熔体额定电流（）时，必）时，必须须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：常用以下关系：一般电机：一般电机：方法：方法：加熔断器。加熔断器。KMSB1KMSB2FR电机工作时，若因负载过重电机工作时，若因负载过重而使电流

20、增大，但又比短路电流而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，小。此时熔断器起不了保护作用，应加热继电器，进行过载保护。应加热继电器，进行过载保护。M3A B CKMFUQSKR3.7.3 过载保护过载保护热继电器热继电器的热元件的热元件热继电热继电器触头器触头方法：方法：加热继电器。加热继电器。作用：作用：可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。自动空气断路器（自动开关）自动空气断路器（自动开关）结构：结构：过流过流脱扣器脱扣器欠压欠压脱扣器脱扣器工作原理：工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣

21、器将脱钩顶开，断开电源。源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。小结小结1 电机的起动 直接起动运行 点动 长动 降压起动 电机外部：串电阻电抗串电阻电抗 加自耦变压器加自耦变压器 电机本身：Y 起动起动 延边延边 起动起动绕线电机：改变人为特性起动绕线电机：改变人为特性起动小结小结 电机的运行控制 时间继电器时间继电器速度继电器速度继电器正转、反转、停止、及正反转控制、正转、反转、停止、及正反转控制、顺序控制等顺序控制等 3 电机的停止 机械制动：电磁抱闸制动、电磁离合器制动等。电气制动：制动有反接制动、能耗制动、回馈制动小结小结4 电机的调速控制电机的调速控制 改变极对数改变极对数 总的原则：恒功率调速。总的原则：恒功率调速。5 电机的保护电机的保护 过电流过电流 低电压低电压 过负荷过负荷