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基本电气控制线路的装接


项目五 基本电气控制线路的装接
三相异步电动机在工农业生产中应用非常广泛, 其控制线路的安装和调试是电工职业岗 位的一项重要技能。 本项目主要介绍常用的几种继电—接触器控制线路以及线路的安装、 调 试, 逐步培养学生读图能力和故障处理能力以及实践操作技能, 为今后从事控制线路的设计、 安装和技术改造打下一定的基础。

一、学习目标
知识目标

: 1.了解电气原理图,平面布置图、安装接线图的工艺规范及要求; 2.熟练掌握相关低压控制器件的选取与应用; 3.掌握三相异步电动机的如下运行控制原理:手动控制、点动控制、连续控制、电机 的正、反转、降压启动方式、制动控制、行程控制等; 4.掌握控制线路的保护功能和检测知识。 技能目标: 1.能够识读和绘制电气控制原理图; 2.能结合控制电路器件进行规范、合理的布局并能正确绘制、识读接线图; 3.会结合控制对象选择相关控制器件并能正确使用与安装,会使用常用检测工具和仪 表; 4.能规范地进行电气控制线路的安装与检测维护,并能将所学典型控制环节运用于实 际控制电路中。 5.培养学生良好的职业道德、安全生产、规范操作、质量及效益意识。

二、工作任务单
序号 1 2 任务名称 三相异步电动机基本控制电路的装接 三相异步电动机其他典型控制电路的装接

任务一
知识链接一

三相异步电动机基本控制电路的装接

电气控制识图基本知识

一、电工用图的分类及其作用 在电气控制系统中, 首先是由配电器将电能分配给不同的用电设备, 再由控制电器使电 动机按设定的规律运转,实现由电能到机械能的转换,满足不同生产机械的要求。在电工领 域安装、 维修都要依靠电气控制原理图和施工图, 施工图又包括电气元件布置图和电气接线
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图。电工用图的分类及作用见表 5-1。
表 5-1 电工用图 概 念 电工用图的分类及作用 作 用 图中内容 电气控制线路中所 包含的电器元件、设 备、线路的组成及连 接关系

是用国家统一规定的图形符号、 文字 原理图 符号和线条联接来表明各个电器的 连接关系和电路工作原理的示意图, 如图 5-1 所示 电 气 控 制 图 施 工 图 平 面 布 置 图 接 线 图 是根据电器元件在控制板上的实际 安装位置,采用简化的外形符号(如 方形等) 而绘制的一种简图。 如图 5-2 所示

是分析电气控制原理、 绘制及 识读电气控制接线图和电器 元件位置图的主要依据

主要用于电器元件的布置和 安装

项目代号、端子号、 导线号、导线类型、 导线截面等

电气线路中所含元 是用来表明电器设备或线路连接关 系的简图,如图 5-3 所示 是安装接线、 线路检查和线路 维修的主要依据 器件及其排列位置, 各元器件之间的接 线关系

L1 L2

L3

1

1

1

QF U1 V1 W1

FU

1

M M
KM

0

SB

2 KM U V W

M

M

M M
PE M 3~


图 5-1 电气原理图

M

2

QF

FU

KM XT1 XT2

SB

图 5-2 平面布置图

L1 L2 L3 QF FU

1

0

D
U1 V1W1 U1 V1W1 KM U V W 0 2

U1

V1

1

2 SB 1

PE 3~进线

L1 L2 L3 U V W

1

2

M
图 5-3 接线图

电气控制图是电气工程技术的通用语言。 为了便于信息交流与沟通, 在电气控制线路中, 各种电器元件的图形符号和文字符号必须统一, 即符合国家强制执行的国家标准。 我国颁布 了 GB 4728—84《电气图用图形符号》 、GB 6988—87《电气制图》及 GB 7159—87《电气技 术中的文字符号制订通则》 ,GB5226-85《机床电气设备通用技术条件》 ,GB/T6988-1997 《电气技术用文件的编制》等。 二、读图的方法和步骤 电路和电气设备的设计、安装、调试与维修都要有相应的电气线路图作为依据或参考。 电气线路图是根据国家标准的图形符号和文字符号,按照规定的画法绘制出的图纸。 1.电气线路图中常用的图形符号和文字符号 要识读电气线路图, 必须首先明确电气线路图中常用的图形符号和文字符号所代表的含 义,这是看懂电气线路图的前提和基础。 (1)基本文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字 母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为 23 类,每一大类电器用一

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个专用单字母符号表示,如“K”表示继电器、接触器类, “R”表示电阻器类。当单字母符 号不能满足要求而需要将大类进一步划分、 以便更为详尽地表述某一种电气设备、 装置和元 器件时采用双字母符号。 双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成, 组合 形式为单字母符号在前、另一个字母在后,如“F”表示保护器件类, “FU”表示熔断器, “FR”表示热继电器。 (2)辅助文字符号。辅助文字符号用来表示电气设备、装置、元器件及线路的功能、 状态和特征,如“DC”表示直流, “AC”表示交流。辅助文字符号也可放在表示类别的单 字母符号后面组成双字母符号,如“KT”表示时间继电器等。辅助文字符号也可单独使用, 如“ON”表示接通, “N”表示中性线等。 2.电气原理图的绘制和阅读方法 电气原理图是用于描述电气控制线路的工作原理、以及各电器元件的作用和相互关系, 而不考虑各电路元件实际的位置和实际连线情况的图纸。 绘制和阅读电气原理图, 一般遵循 下面的规则。 (1)原理图一般由主电路、控制电路和辅助电路三部分组成。主电路就是从电源到电 动机绕组的大电流通过的路径; 控制电路是指控制主电路工作状态的电路; 辅助电路包括照 明电路、信号电路及保护电路等。信号电路是指显示主电路工作状态的电路;照明电路是指 实现机械设备局部照明的电路; 保护电路是实现对电动机的各种保护。 控制电路和辅助电路 一般由继电器的线圈和触点、接触器的线圈和触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等 电器元件组成。 这些电路通过的电流都较小。 一般主电路用粗实线表示, 画在左边 (或上部), 电源电路画成水平线,三相交流电源相序 L1、L2、L3 由上而下依次排列画出,经电源开关 后用 U、V、W 或 U、V、W 后加数字标志。中线 N 和保护地线 PE 画在相线之下,直流电 源则正端在上、负端在下画出;辅助电路用细实线表示,画在右边(或下部) 。 (2)原理图中,所有的电器元件都采用国家标准规定的图形符号和文字符号来表示。 属于同一电器的线圈和触点,都要用同一文字符号表示。当使用相同类型电器时,可在文字 符号后加注阿拉伯数字序号来区分,例如两个接触器 KM1、KM2 表示,或用 KMF、KMR 表示。 (3)原理图中,同一电器的不同部件,常常不绘在一起,而是绘在它们各自完成作用 的地方。 例如接触器的主触点通常绘在主电路中, 而吸引线圈和辅助触点则绘在控制电路中, 但它们都用 KM 表示。 (4)原理图中,所有电器触点都按没有通电或没有外力作用时的常态绘出。如继电器、 接触器的触点,按线圈未通电时的状态画;按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态 画等。 (5)原理图中,在表达清楚的前提下,尽量减少线条,尽量避免交叉线的出现。两线 需要交叉连接时需用黑色实心圆点表示,两线交叉不连接时需用空心圆圈表示。 (6)原理图中,无论是主电路还是辅助电路,各电气元件一般应按动作顺序从上到下, 从左到右依次排列,可水平或垂直布置。 (7)为了查线方便。在原理图中两条以上导线的电气连接处要打一圆点,且每个接点 要标一个编号,编号的原则是:靠近左边电源线的用单数标注,靠近右边电源线的用双数标 注,通常都是以电器的线圈或电阻作为单、双数的分界线,故电器的线圈或电阻应尽量放在 各行的—边(左边或右边) 。 在阅读电气原理图以前,必须对控制对象有所了解,尤其对于机、液(或气) 、电配合 得比较密切的生产机械, 单凭电气线路图往往不能完全看懂其控制原理, 只有了解了有关的 机械传动和液(气)压传动后,才能搞清全部控制过程。 阅读电气原理图的步骤:一般先看主电路,再看控制电路,最后看信号及照明等辅助电

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路。先看主电路有几台电动机,各有什么特点,例如是否有正、反转,采用什么方法启动, 有无制动等;看控制电路时,一般从主电路的接触器入手,按动作的先后次序(通常自上而 下)一个一个分析,搞清楚它们的动作条件和作用。控制电路一般都由一些基本环节组成, 阅读时可把它们分解出来,便于分析。此外还要看有哪些保护环节。

知识链接二

基本控制线路的装接步骤和工艺要求

一、电气控制线路的安装工艺及要求 1.安装前应检查各元件是否良好。 2.安装元件不能超出规定范围。 3.导线连接可用单股线(硬线)或多股线(软线)连接。用单股线连接时,要求连线 横平竖直,沿安装板走线,尽量少出现交叉线,拐角处应为直角。布线要美观、整洁、便于 检查。用多股线连接时,安装板上应搭配有行线槽,所有连线沿线槽内走线。 4.导线线头裸露部分不能超过 2mm。 5.每个接线柱不允许超过两根导线,导线与元件连接要接触良好,以减小接触电阻。 6.导线与元件连接处是螺丝的,导线线头要沿顺时针方向绕线。 二、安装电气控制线路的方法和步骤 安装电动机控制线路时, 必须按照有关技术文件执行。 电动机控制线路安装步骤和方法 如下。 1.阅读原理图。明确原理图中的各种元器件的名称、符号、作用,理清电路图的工作 原理及其控制过程。 2.选择元器件。根据电路原理图选择组件并进行检验。包括组件的型号、容量、尺寸、 规格、数量等。 3.配齐需要的工具,仪表和合适的导线。按控制电路的要求配齐工具,仪表,按照控 制对象选择合适的导线,包括类型、颜色、截面积等。电路 U、V、W 三相用黄色、绿色、 红色导线,中性线(N)用黑色导线,保护接地线(PE)必须采用黄绿双色导线。 4.安装电气控制线路。根据电路原理图、接线图和平面布置图,对所选组件(包括接 线端子)进行安装接线。要注意组件上的相关触点的选择,区分常开、常闭、主触点、辅助 触点。 控制板的尺寸应根据电器的安排情况决定。 导线线号的标志应与原理图和接线图相符 合。在每一根连接导线的线头上必须套上标有线号的套管,位置应接近端子处。线号编制方 法如下。 (1)主电路。三相电源按相序自上而下编号为 L1、L2、L3;经过电源开关后,在出 线端子上按相序依次编号为 U11、V11、W11。主电路中各支路的,应从上至下、从左至右, 每经过一个电器元件的线桩后,编号要递增,如 U11、V11、W11,U12、V12、W12??。 单台三相交流电动机(或设备)的三根引出线按相序依次编号为 U、V、W(或用 U1、V1、 W1 表示) ,多台电动机引出线的编号,为了不致引起误解和混淆,可在字母前冠以数字来 区别,如 1U、1V、1W,2U、2V、2W??。 (2)控制电路与照明、指示电路。应从上至下、从左至右,逐行用数字来依次编号, 每经过一个电器元件的接线端子,编号要依次递增。 5.连接电动机及保护接地线、电源线及控制电路板外部连接线。 6.线路静电检测。包括学生自测和互测,以及老师检查。 7.通电试车。 8.结果评价。 三、电气控制线路安装时的注意事项 1.不触摸带电部件,严格遵守 “先接线后通电,先接电路部分后接电源部分;先接主

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电路,后接控制电路,再接其他电路;先断电源后拆线”的操作程序。 2.接线时,必须先接负载端,后接电源端;先接接地端,后接三相电源相线。 3.发现异常现象(如发响、发热、焦臭) ,应立即切断电源,保持现场,报告指导老师。 4.注意仪器设备的规格、量程和操作程序,做到不了解性能和用法,不随意使用设备。 四、通电前检查 控制线路安装好后,在接电前应进行如下项目的检查。 1.各个元件的代号、标记是否与原理图上的一致和齐全。 2.各种安全保护措施是否可靠。 3.控制电路是否满足原理图所要求的各种功能。 4.各个电气元件安装是否正确和牢靠。 5.各个接线端子是否连接牢固。 6.布线是否符合要求、整齐。 7.各个按钮、信号灯罩和各种电路绝缘导线的颜色是否符合要求。 8.电动机的安装是否符合要求。 9.保护电路导线连接是否正确、牢固可靠。 10.检查电气线路的绝缘电阻是否符合要求。其方法是:短接主电路、控制电路和信号 电路,用 500V 兆欧表测量与保护电路导线之间的绝缘电阻不得小于 0.5 兆欧。当控制电路 或信号电路不与主电路连接时, 应分别测量主电路与保护电路、 主电路与控制电路和信号电 路、控制电路和信号电路与保护电路之间的绝缘电阻。 五、空载例行试验 通电前应检查所接电源是否符合要求。通电后应先点动,然后验证电气设备的各个部 分的工作是否正确和操作顺序是否正常。 特别要注意验证急停器件的动作是否正确。 验证时, 如有异常情况,必须立即切断电源查明原因。 六、负载形式试验 在正常负载下连续运行, 验证电气设备所有部分运行的正确性, 特别要验证电源中断和 恢复时是否会危及人身安全、 损坏设备。 同时要验证全部器件的温升不得超过规定的允许温 升和在有载情况下验证急停器件是否仍然安全有效。

知识链接三

三相异步电动机的启停控制

一、三相异步电动机点动控制线路 点动控制指需要电动机作短时断续工作时, 只要按下按钮电动机就转动, 松开按钮电动 机就停止动作的控制。 实现点动控制可以将点动按钮直接与接触器的线圈串联, 电动机的运 行时间由按钮按下的时间决定。 点动控制是用按钮、 接触器来控制电动机运转的最简单的正 转控制线路, 生产机械在进行试车和调整时通常要求点动控制, 如工厂中使用的电动葫芦和 机床快速移动装置、龙门刨床横梁的上、下移动,摇臂钻床立柱的夹紧与放松,桥式起重机 吊钩、大车运行的操作控制等都需要单向点动控制。 1.电气控制原理图 点动控制电路由电源开关 QS、熔断器 FU、按钮 SB、接触器 KM 和电动机 M 组成。如 图 5-4、图 5-5 所示。

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主电路 3~

辅助电路 启动按钮

动 合 主 触 点
M M 33 ~ ~

静 铁

动铁心



图 5-4 点动控制结构图

想一想:点动! 连续运行怎么办?

图 5-5 点动控制原理图

在图 5-4 和 5-5 电路中,其主要原理是当按下按钮 SB 时,交流接触器的线圈 KM 得电, 从而使接触器的主触点闭合,使三相电进入电动机的绕组,驱动电动机转动。松开 SB 时, 交流接触器的线圈失电,使接触器的主触点断开,电动机的绕组断电而停止转动。实际上, 这里的交流接触器代替了闸刀或组合开关使主电路闭合和断开的。

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2.电路控制动作过程 (1)启动:先合上电源开关 QS,按下按钮 SB→交流接触器 KM 线圈得电→KM 主触 点闭合→电动机 M 转动。 (2)停止:松开按钮 SB→交流接触器 KM 线圈失电→KM 主触点断开→电动机 M 停 止。 3.电动机的转动特点 按下 SB,电动机转动;松开 SB,电动机停止转动,即点一下 SB,电动机转动一下, 故称之为点动控制。 二、三相异步电动机单方向连续控制线路 生产机械连续运转是最常见的形式, 要求拖动生产机械的电动机能够长时间运转。 三相 异步电动机自锁控制是指按下按钮 SB2,电动机转动之后,再松开按钮 SB2,电动机仍保持 转动。 其主要原因是交流接触器的辅助触点维持交流接触器的线圈长时间得电, 从而使得交 流接触器的主触点长时间闭合, 电动机长时间转动。 这种控制应用在长时连续工作的电动机 中,如车床、砂轮机等。 1. 电气控制结构图和原理图 点动控制电路中加自锁(保)触点 KM,则可对电动机实行连续运行控制。电路工作 原理:在电动机点动控制电路的基础上给启动按钮 SB2 并联一个交流接触器的常开辅助触 点,使得交流接触器的线圈通过其辅助触点进行自锁。当松开按钮 SB2 时,由于接在按钮 SB2 两端的 KM 常开辅助触头闭合自锁,控制回路仍保持通路,电动机 M 继续运转。电气 控制原理如下图 5-6、图 5-7 所示。

图5-6 连续控制接触器控制结构图

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自锁触点

主电路

控制电路

图 5-7 有过载保护连续控制接触器控制原理图

想一想:点动+连续运行怎么办? 2.动作过程 先合上电源开关 QS。 (1)启动运行。按下按钮 SB2→KM 线圈得电→KM 主触点和自锁触点闭合→电动机 M 启动连续正转。 (2)停车。按停止按钮 SB1→控制电路失电→KM 主触点和自锁触点分断→电动机 M 失电停转。 (3)过载保护。电动机在运行过程中,由于过载或其他原因,使负载电流超过额定值 时,经过一定时间,串接在主回路中热继电器 FR 的热元件双金属片受热弯曲,推动串接在 控制回路中的常闭触头断开,切断控制回路,接触器 KM 的线圈断电,主触头断开,电动 机 M 停转,达到了过载保护的目的。 三、三相异步电动机单方向点动与连续混合控制的控制电路 1.连续与点动混合正转控制线路原理图 在生产实践过程中,机床设备正常工作需要电动机连续运行,而试车和调整刀具与工件的 相对位置时,又要求“点动”控制。为此生产加工工艺要求控制电路既能实现“点动控制” 又 能实现“连续运行”工作。 用途:试车、检修以及车床主轴的调整和连续运转等。 方法一:用开关,如图 5-8a。 方法二:用复合按钮,如图 5-8b。 方法三:用中间继电器,如图 5-8c。

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图 5-8 点动与连续复合控制电路原理图

其主电路和连续控制电路相同。 2.用复合按钮实现连续与点动混合控制过程 如图 5-8a 所示,线路的动作过程:先合上电源开关 QS,点动控制、长动控制和停止的 工作过程如下。 (1)点动控制。按下按钮 SB3→SB3 常闭触点先分断(切断 KM 辅助触点电路) 。SB3 常开触点后闭合 (KM 辅助触点闭合) →KM 线圈得电→KM 主触点闭合→电动机 M 启动运 转。 松开按钮 SB3→SB3 常开触点先恢复分断→KM 线圈失电→KM 主触点断开(KM 辅助 触点断开)后 SB3 常闭触点恢复闭合→电动机 M 停止运转,实现了点动控制。 (2)长动控制。按下按钮 SB2→KM 线圈得电→KM 主触点闭合(KM 辅助触点闭合) →电动机 M 启动运转。实现了长动控制。 (3) 停止。 按下停止按钮 SB1→KM 线圈失电→KM 主触点断开→电动机 M 停止运转。 关键:断开自锁,实现点动;接通自锁,实现连续运转。 3.线路优缺点 线路简单,但动作不够可靠。 请读者自行分析图 5-8b 和 5-8c 的工作过程。

知识链接四

电气控制系统的保护环节

电动机在运行的过程中, 除按生产机械的工艺要求完成各种正常运转外, 还必须在线路 出现短路、过载、欠压、失压等现象时,能自动切断电源停止转动,以防止和避免电气设备 和机械设备的损坏事故,保证操作人员的人身安全。常用的电动机的保护有短路保护、过载 保护、欠压保护、失压保护等。 一、短路保护 当电动机绕组和导线的绝缘损坏时, 或者控制电器及线路损坏发生故障时, 线路将出现

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短路现象,产生很大的短路电流,使电动机、电器、导线等电器设备严重损坏。因此,在发 生短路故障时,保护电器必须立即动作,迅速将电源切断。 常用的短路保护电器是熔断器和自动空气断路器。熔断器的熔体与被保护的电路串联, 当电路正常工作时,熔断器的熔体不起作用,相当于一根导线,其上面的压降很小,可忽略 不计。当电路短路时,很大的短路电流流过熔体,使熔体立即熔断,切断电动机电源,电动 机停转。同样若电路中接入自动空气断路器,当出现短路时,自动空气断路器会立即动作, 切断电源使电动机停转。 二、过载保护 当电动机负载过大, 启动操作频繁或缺相运行时, 会使电动机的工作电流长时间超过其 额定电流,电动机绕组过热,温升超过其允许值,导致电动机的绝缘材料变脆,寿命缩短, 严重时会使电动机损坏。 因此, 当电动机过载时, 保护电器应动作切断电源, 使电动机停转, 避免电动机在过载下运行。 常用过载保护电器是热继电器。 当电动机的工作电流等于额定电流时, 热继电器不动作, 电动机正常工作;当电动机短时过载或过载电流较小时,热继电器不动作,或经过较长时间 才动作;当电动机过载电流较大时,串接在主电路中的热元件会在较短时内发热弯曲,使串 接在控制电路中的常闭触点断开,先后切断控制电路和主电路的电源,使电动机停转。 三、欠压保护 当电网电压降低,电动机便在欠压下运行。由于电动机负载没有改变,所以欠压下电动 机转速下降, 定子绕组中的电流增加。 因此电流增加的幅度尚不足以使熔断器和热继电器动 作, 所以这两种电器起不到保护作用。 如不采取保护措施, 时间一长将会使电动机过热损坏。 另外,欠压将引起一些电器释放,使电路不能正常工作,也可能导致人身伤害和设备损坏事 故。因此,应避免电动机欠压下运行。 实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。 在机床电气控制线路中, 只有少数 线路专门装设了电磁式电压继电器起欠压保护作用; 而大多数控制线路, 由于接触器已兼有 欠压保护功能,所以不必再加设欠压保护电器。一般当电网电压降低到额定电压的 85%以 下时,接触器(电压继电器)线圈产生的电磁吸力减小到复位弹簧的拉力,动铁心被释放, 其主触点和自锁触点同时断开,切断主电路和控制电路电源,使电动机停转。 四、失压保护(零压保护) 生产机械在工作时,由于某种原因发生电网突然停电,这时电源电压下降为零,电动机 停转, 生产机械的运动部件随之停止转动。 一般情况下, 操作人员不可能及时拉开电源开关, 如不采取措施,当电源恢复正常时,电动机会自行启动运转,很可能造成人身伤害和设备损 坏事故,并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。因此,必须采取失压保护措施。 在电气控制线路中,起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。当电网停电时,接 触器和中间继电器线圈中的电流消失,电磁吸力减小为零,动铁心释放,触点复位,切断了 主电路和控制电路电源。当电网恢复供电时,若不重新按下启动按钮,则电动机就不会自行 启动,实现了失压保护。

知识链接五

三相异步电动机的正、反转控制

生产机械需要前进、后退,上升、下降等,这就要求拖动生产机械的电动机能够改变旋 转方向,也就是对电动机要实现正、反转控制。正、反转控制线路是指采用某一方式使电动 机实现正、反转向调换的控制。在工厂动力设备中,通常采用改变接入三相异步电动机绕组 的电源相序来实现。 正、 反转控制最基本的要求是正转交流接触器和反转交流接触器线圈不能同时带电, 正、 反转交流接触器主触点不能同时吸合, 否则会发生电源相间短路问题。 实现三相异步电动机

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正、 反转控制常用的控制线路有接触器联锁、 按钮联锁和接触器按钮双重联锁控制三种形式。 一、接触器联锁正、反转控制 1.工作原理 根据电路的需要,在电路中采用按钮盒中的两个按钮来控制电动机的正、反转,即正转 按钮 SB2 和反转按钮 SB3。为了避免 2 只接触器同时动作,在两个电路中分别串入对方接 触器的一个常闭辅助触点。这样,当正转接触器 KM1 得电动作时,对应的反转接触器 KM2 由于 KM1 常闭触点联锁的原因,使 KM2 不能得电动作,反之亦然。这样就保证电动机的 正、 反转能独立完成。 这种接触器通过它的联锁触点控制另一个接触器工作状态的过程称为 联锁。控制原理如图 5-9 所示。

图 5-9 接触器联锁正、反转控制原理图

2.动作过程 先合上电源开关 QS。正转控制、反转控制和停止的工作过程如下。 (1)正转控制。按下正转启动按钮 SB2→KM1 线圈得电→KM1 主触点和自锁触点闭 合(KM1 常闭互锁触点断开)→电动机 M 启动连续正转。 (2)反转控制。先按下停车按钮 SB1→KM1 线圈失电→KM1 主触点分断→电动机 M 失电停转→再按下反转启动按钮 SB3→KM2 线圈得电→KM2 主触点和自锁触点闭合→电动 机 M 启动连续反转。 (3)停车。按停止按钮 SB1→控制电路失电→KM1(或 KM2)主触点分断→电动机 M 失电停转。 注意:电动机从正转变为反转时,必须先按下停止按钮后,才能按反转启动按钮,否则 由于接触器的联锁作用,不能实现反转。
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想一想:正在正转时若按下反转按钮会怎么办,此电路需要改进的地方? 二、按钮联锁正、反转控制 1.工作原理 按钮联锁控制与接触器联锁控制原理基本一样, 区别在于接触器联锁是采用接触器自身 的常闭辅助触点来联锁接触器的主触点, 使电动机工作, 而按钮联锁是采用按钮自身的常闭 触点来联锁接触器的主触点,使电动机工作。二者操作步骤和动作过程基本上是一样的,按 钮联锁的三相异步电动机正、反转控制电路如图 5-10 所示。

图 5-10

按钮联锁正、反转控制原理图

2.动作过程 闭合电源开关 QS。 (1)正转控制。按下按钮 SB1→SB1 常闭触点先分断对 KM2 联锁(切断反转控制电 路)→SB1 常开触点后闭合→KM1 线圈得电→KM1 主触点和辅助触点闭合→电动机 M 启 动连续正转。 (2)反转控制。按下按钮 SB2→SB2 常闭触点先分断→KM1 线圈失电→KM1 主触点 分断→电动机 M 失电→SB2 常开触点后闭合→KM2 线圈得电→KM2 主触点和辅助触点闭 合→电动机 M 启动连续反转。 (3)停止。按停止按钮 SB3→整个控制电路失电→KM1(或 KM2)主触点和辅助触点 分断→电动机 M 失电停转。 想一想:这种线路控制的可靠程度,需要改进的地方? 三、双重联锁正、反转控制 接触器、按钮双重互锁(联锁)的正、反转控制线路安全可靠、操作方便。常用接触器、 按钮双重互锁(联锁)的正、反转控制如图 5-11 所示。 线路要求接触器 KM1 和 KM2 不能同时通电, 否则它们的主触头同时闭合, 将造成 L1、 L3 两相电源短路,为此在 KM1 和 KM2 线圈各自的支路中相互串接了对方的一副常闭辅助 触头,以保证 KM1 和 KM2 不会同时通电。KM1 和 KM2 这两副常闭辅助触头在线路中所 起的作用称为互锁(联锁)作用。另一个互锁是按钮互锁,SB1 动作时 KM2 线圈不能通电, SB2 动作 KM1 线圈不能通电。

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图 5-11

按钮、接触器双重互锁控制线路

二、控制过程 线路的动作过程:先合上电源开关 QS。正转控制、反转控制和停止的工作过程如下。 1.正转控制 按下按钮 SB1→SB1 常闭触点先分断对 KM2 联锁(切断反转控制电路)→SB1 常开触 点后闭合→KM1 线圈得电→KM1 主触点闭合→电动机 M 启动连续正转。KM1 联锁触点分 断对 KM2 联锁(切断反转控制电路) 。 2.反转控制 按下按钮 SB2→SB2 常闭触点先分断→KM1 线圈失电→KM1 主触点分断→电动机 M 失 电→SB2 常开触点后闭合→KM2 线圈得电→KM2 主触点闭合→电动机 M 启动连续反转。 KM2 联锁触点分断对 KM1 联锁(切断正转控制电路) 。 3.停止 按停止按钮 SB3→整个控制电路失电→KM1(或 KM2)主触点分断→电动机 M 失电停 转。

知识链接六

三相异步电动机的行程控制

根据生产机械的运动部件的位置或行程进行控制称为行程控制。 生产机械的某个运动部 件,如机床的工作台,需要在一定的范围内往复循环运动,以便连续加工。这种情况要求拖 动运动部件的电动机必须能自动地实现正、反转控制。 一、电气原理图 行程开关控制的电动机正、反转自动循环控制线路如图 5-12 所示。利用行程开关可以 实现电动机正、反转循环。为了使电动机的正、反转控制与工作台的左右运动相配合,在控 制线路中设置了四个位置开关 SQl、SQ2、SQ3 和 SQ4,并把它们安装在工作台需限位的地 方。其中 SQl、SQ2 被用来自动换接电动机正、反转控制电路,实现工作台的自动往返行程 控制;SQ3、SQ4 被用来作终端保护,以防止 SQl、SQ2 失灵,工作台越过限定位置而造成 事故。在工作台边的 T 形槽中装有两块挡铁,挡铁 1 只能和 SQl、SQ3 相碰撞,挡铁 2 只能

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和 SQ2、SQ4 相碰撞。当工作台运动到所限位置时,挡铁碰撞位置开关,使其触头动作, 自动换接电动机正、反转控制电路,通过机械传动机构使工作台自动往返运动。工作台行程 可通过移动挡铁位置来调节,拉开两块挡铁间的距离,行程就短,反之则长。

图 5-12 行程开关控制的三相异步电动机自动往返运动

想一想:自动往返控制和正、反转控制有何区别与联系? 二、工作过程 先合上电源开关 QS, 按下前进启动按钮 SB1→接触器 KM1 线圈得电→KM1 主触头和自 锁触头闭合→电动机 M 正转→带动工作台前进→当工作台运行到 SQ2 位置时→撞块压下 SQ2→其常闭触点断开(常开触点闭合)→使 KM1 线圈断电→KM1 主触头和自锁触头断开, KM1 动合触点闭合→KM2 线圈得电→KM2 主触头和自锁触头闭合→电动机 M 因电源相序改 变而变为反转→拖动工作台后退→当撞块又压下 SQ1 时→KM2 断电→KM1 又得电动作→电 动机 M 正转→带动工作台前进,如此循环往复。按下停车按钮 SB,KM1 或 KM2 接触器断 电释放,电动机停止转动,工作台停止。SQ3、SQ4 为极限位置保护的限位开关,防止 SQ1 或 SQ2 失灵时,工作台超出运动的允许位置而产生事故。

任务实施一 三相电动机手动控制线路的装接
一、三相闸刀开关控制的三相异步电动机的全压启动 1.电工工具、仪表及器材 (1)电工常用工具。测电笔、电工钳、尖嘴钳、斜口钳、螺钉旋具(一字形与十字形) 、 电工刀、校验灯等。 (2)仪表。数字式万用表或指针式万用表。 (3)导线。主电路采用 BV1.5 mm2(红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2(黑 色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线数量 由教师根据实际情况确定。 (4)所需的电器元件。见表 5-2。

15

表 5-2 代号 M QS FU QS XT 名称 三相异步电动机 三相闸刀开关 螺旋式熔断器 倒顺开关 端子排 推荐型号 Y112M-4 HK1-30/3 RL1-30/20 HY2-30/3 JX2-1010

电器元件明细表 推荐规格 数量 1 1 2 1 1

4kW、380V、Δ 接法、8.8A、1440r/min 三极、380V 额定电流 30A、熔体直连 380V、30A、配熔体额定电流 20A 三极、380V、30A 10A、10 节、380V

(5)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2.固定元器件 配齐元件之后,按图 5-13 进行元器件安装。

FU1

QS

XT

图 5-13 三相闸刀开关控制平面布置图

3.电路装接 电气控制原理图如图 5-14a 所示。读懂原理图之后,按图 5-15 连接电路。

(a) 三相闸刀开关控制电路

(b) 倒顺开关控制电路

图 5-14 电动机手动控制电路图

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图 5-15 三相闸刀开关控制的三相异步电动机的全压启动接线图

4.自检和互检电路的连接情况 5.静电检测 将检测结果填入表 5-3 中。 (1)用万用表测 QS 两端的电压与电阻。 (2)用万用表测电动机电源接线端之间的电压及电动机接线端与机壳之间的电压。
表 5-3 自检和互检 发现的问题 开 关 两 端 电 电动机电源 和解决方案 压和电阻 接线端电压 检测结果记录 通电试车 电源相线之 电动机接线端 间电压 之间电压 静电检测结果 实训 内容 电动机接线端电 动 机 与外壳之间电转 动 情 压 况

闸刀开关控制 三相异步电动 机全压启动 倒顺开关控制 三相异步电动 机全压启动 UQS RQS UQS RQS

UUV UVW UWU UUV UVW UWU

UAB UBC UCA UAB UBC UCA

UUV UVW UWU UUV UVW UWU

6.通电试车 在老师检查同意后,闭合 QS,观察电动机的转动情况,用万用表测量两相线之间的电
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压和电动机两接线端之间的电压,记录两个测量结果并进行比较。 二、倒顺开关控制的三相异步电动机的控制电路(可以实现正、反转) 1.连接电路 按图 5-14(b)连接电路。 2.自检和互检电路的连接情况 3.静电检测 将结果填入表 5-3 中。 (1)用万用表测 QS 两端的电压与电阻。 (2)用万用表测电动机电源接线端之间的电压及电动机接线端与机壳之间的电压。 4.通电试车 在老师检查同意后,闭合QS,观察电动机启动情况,然后把倒顺开关扳到“停”的位置, 使电动机停车之后,再把倒顺开关扳倒“反”的位置,观察电动机的旋转方向的改变,用万 用表测量两相线之间的电压和电动机两接线端之间的电压,记录两个测量结果并进行比较。 三、电动机接线 三相异步电动机的定子绕组共有六个引线端,分别固定在接线盒内的接线柱上,各相绕 组的始端分别用 U1、V1、W1 表示;末端用 U2、V2、W2 表示。定子绕组的始末端在机座接 线盒内的排列次序如图 5-16 所示。

图 5-16 电动机绕组接线图

定子绕组有星形和三角形两种接法。若将 U2、V2、W2 接在一起, U1、V1、W1 分 别接到 A,B,C 三相电源上,电动机为星形接法,实际接线与原理接线如图 5-17 所 示。

图 5-17 电动机 Y 绕组接线图

18

如果将 U1 接 W2,V1 接 U2,W1 接Ⅴ2,然后分别接到三相电源上,电动机就是三角 形接法,如图 5-18 所示。

图 5-18 电动机?绕组接线图

在生产实践中,先进行电动机的安装固定,装接好控制板(箱)之后,三相电源线 外要套装保护钢管,最后与电动机的接线螺栓相连,如图 5-19 所示。

电源线的接线头

图 5-19 电动机的引线安装

五、工作质量评价 见表 5-4。
表 5-4 项目内容 器材准备 工具、 仪表的 使用 装前检查 配 5 分 任务完成质量评分表 评 分 标 准 扣2分 扣3分 扣2分 扣3分 每漏一处扣 2 分 每处扣 2 分 每件扣 5 分 每件扣 4 分 每件扣 15 分 得分

(1)不清楚元器件的功能及作用 (2)不能正确选用元器件 (1)不会正确使用工具 (2)不能正确使用仪表 (1)电动机质量检查 (2)电器元件漏检或错检 (1)安装不整齐、 不合理

5

10

安装工艺

20

(2)元件安装不紧固 (3)损坏元件

19

(1)接点不符合要求 接线工艺 30 (2)损伤导线绝缘或线芯 (3)漏接接地线 (1)第一次试车不成功 通电试车 30 (2)第二次试车不成功 (3)第三次试车不成功 安全文明生产 定额时间 4h 备注 开始时间 10 违反安全文明操作规程(视实际情况进行扣分) 每超时 5min 以内以扣 5 分计算

每个接点扣 5 分 每根扣 5 分 扣 10 分 扣 10 分 扣 20 分 扣 30 分

除定额时间外,各项目的最高扣分不应超过配分数 结束时间 实际时间 总成绩

特别提示—— 1.三相闸刀开关应竖直安装,电源进线在上,负载出线在下,上推合闸,下拉开闸。 2.螺旋式熔断器的电源进线应接在下接线端子上,负载出线应接在上接线端子上,安 装熔断器时应有足够的间距,以便于拆装、更换熔体。 3.电动机接线应在断电的情况下进行,其接法应按要求进行。 4.操作注意安全,在没有确定带电的情况下应视为有电,禁止在通电情况下直接接触 电动机的金属外壳。

任务实施二 三相电动机点动控制线路的装接
一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 使用的主要电器元件见表 5-5。
表 5-5 代号 M QF QS FU KM SB XT1 XT2 名称 三相异步电动机 低压断路器 组合开关 螺旋式熔断器 交流接触器 按钮 端子排 端子排 推荐型号 Y112M-4 DZ10-100 HZ10-25/3 RL1-15/2 CJ10-20 LA10-3H JX2-1010 JX2-1004 元件明细表 数量 1 1 1 2 1 1 1 1 推荐规格 4kW、380V、Δ 接法、8.8A、1440r/min 三相、额定电流 15A 三极、380V、25A 380V、15A、配熔体额定电流 2A 20A、线圈电压 380V 保护式、按钮数 3 10A、10 节、380V 10A、4 节、380V

注:低压断路器和组合开关任选其一。

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2 (2) 导线。 规格有: 主电路采用 BV1.5 mm(红色、 绿色、 黄色) 控制电路采用 BVlmm2 ; 2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm (红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给,简单线路可不用编码套管。
20

二、项目实施步骤及工艺要求 1.读懂点动正转控制线路电路图 5-5,明确线路所用元件及作用。 2.按表 5-5 配置所用电器元件,并检验型号及性能。在配置过程中应该注意以下问题。 (1)电器元件的技术数据符合要求,外观无损伤。 (2)电器元件的电磁机构动作要灵活。 (3)对电动机进行常规检查。 3. 在控制板上按布置图 5-20 安装电器元件, 并标注上醒目的文字符号。 工艺要求如下。 (1)低压断路器、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧。 (2)各元件的安装位置应整齐、匀称,间距合理,便于元件的更换。 (3)紧固各元件时要用力均匀,紧固程度适当。在紧固熔断器、接触器等易碎裂元件 时,应用手按住元件一边轻轻摇动,一边用螺丝刀轮换旋紧对角线上的螺钉,直到手摇不动 后再适当旋紧些即可。

QF

FU

KM XT1 XT2

SB

图 5-20 点动元器件平面布置图

4.按接线图 5-21 和接线样板实物图 5-22 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线 布线的工艺要求是。 (1)布线通道尽可能少,同路并行导线按主、控电路分类集中,单层密排,紧贴安装 面布线。 (2)同一平面的导线应高低一致。 (3)布线应横平竖直,导线与接线螺栓连接连接时,应打羊眼圈,并按顺时针旋转, 不允许反圈。对瓦片式接点,导线连接时,直线插入接点固定即可。 (4)布线时不得损伤线芯和导线绝缘。所有从一个接线端子到另一个接线端子的导线 必须连续,中间无接头。 (5)导线与接线端子或接线桩连接时,不得压绝缘层及露铜过长。在每根剥去绝缘层 导线的两端套上编码套管。 (6)一个电器元件接线端子上的连接导线不得多于两根,每节接线端子板上的连接导 线一般只允许连接一根。 (7)同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应一致。

21

L1 L2 L3 QF D

1 FU U1

0

V1

U1 V1 W1 U1 V1W1

KM U V W 0 2 SB PE 3~进线 L1 L2 L3 U V W 1 2 1 2

M
图 5-21 点动接线参考图

图 5-22 点动接线样板实物图

5.根据电路图 5-22 检查控制板布线的正确性。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 (1)按电路原理图或电气接线图从电源端开始,逐段核对接线及接线端子处连接是否 正确,有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固。接触应良好,以 免接负载运行时产生闪弧现象。 检查主电路时, 可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况

22

进行检查。 (2)用万用表检查控制线路的通断情况:用万用表表笔分别搭在接线图 U1、V1 线端 上(也可搭在 0 与 1 两点处) ,这时万用表读数应在无穷大;按下 SB 时表读数应为接触器 线圈的直流电阻阻值。 (3)用兆欧表检查线路的绝缘电阻不得小于 0.5M?。 10.通电试车。接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。 (1)学生合上电源开关 QS 后,允许用万用表或测电笔检查主、控电路的熔体是否完 好,但不得对线路接线是否正确进行带电检查。 (2)第一次按下按钮时,应短时点动,以观察线路和电动机有无异常现象。 (3)试车成功率以通电后第一次按下按钮时计算。 (4)出现故障后,学生应独立进行检修,若需要带电检查时,必须有教师在现场监护。 检修完毕再次试车,也应有教师监护,并做好实习时间记录。 (5)实习课题应在规定时间内完成。 11.注意事项。 (1)不触摸带电部件,严格遵守“先接线后通电,先接电路部分后接电源部分;先接 主电路,后接控制电路,再接其他电路;先断电源后拆线”的操作程序。 (2)接线时,必须先接负载端,后接电源端;先接接地端,后接三相电源相线。 (3)发现异常现象(如发响、发热、焦臭) ,应立即切断电源,保持现场,报告指导老 师。 (4)电动机必须安放平稳,电动机及按钮金属外壳必须可靠接地。接至电动机的导线 必须穿在导线通道内加以保护,或采取坚韧的四芯橡皮护套线进行临时通电校验。 (5)电源进线应接在螺旋式熔断器底座中心端上,出线应接在螺纹外壳上。 (6)按钮内接线时,用力不能过猛,以防止螺钉打滑。 三、工作质量评价 见表 5-6。
表 5-6 任务完成质量评分表 项目内容 器材准备 工具、仪表的 使用 装前检查 配 5 分 评 分 标 准 扣2分 扣3分 扣2分 扣3分 每漏一处扣 2 分 每处扣 2 分 扣5分 每只扣 4 分 每只扣 2 分 每只扣 3 分 扣 15 分 扣 10 分 每根扣 4 分 每根扣 2 分 扣1分 得分 (1)不清楚元器件的功能及作用 (2)不能正确选用元器件 (1)不会正确使用工具 (2)不能正确使用仪表 (1)电动机质量检查 (2)电器元件漏检或错检 (1)不按布置图安装 (2)元件安装不紧固 安装元件 15 (3)安装元件时漏装木螺钉 (4)元件安装不整齐、不匀称、不合理 (5)损坏元件 (1)不按电路图接线 (2)布线不符合要求:主电路 布线 30 控制电路

5

10

(3)接点松动、露铜过长、压绝缘层、反圈等,每个接点 (4)损伤导线绝缘或线芯 (5)漏套或错套编码套管(教师要求) 23

每根扣 5 分 每处扣 2 分

(6)漏接接地线 (1)热继电器未整定或整定错 (2)熔体规格配错,主、控电路各 通电试车 35 (3)第一次试车不成功 第二次试车不成功 第三次试车不成功 安全文明生产 违反安全文明生产规程、小组团队协作精神不强 定额时间 4h 备注 开始时间 每超时 5min 以内以扣 5 分计算

扣 10 分 扣5分 扣5分 扣 10 分 扣 20 分 扣 30 分 扣 5~40 分

除定额时间外,各项目的最高扣分不应超过配分数 结束时间 实际时间 总成绩

特别提示—— 1.安装控制板上的走线槽及电器元件时,必须根据电器元件位臵图画线后进行安装, 并做到安装牢固、排列整齐、均称、合理、便于走线及更换元件。 2.紧固各元件时,要受力均匀,紧固程度适当,以防止损坏元件。 3.各电器元件与走线槽之间的外露导线,要尽可能做到横平竖直、走线合理、美观整 齐,变换走向要垂直。

任务实施三 三相电动机连续控制线路的装接
一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-7。
表 5-7 元 件 明 细 表 代号 M QS FU1 FU2 KM FR SB XT1 XT2 名称 三相异步电动机 组合开关 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器 交流接触器 热继电器 按钮 端子排 端子排 推荐型号 Y112M-4 HZ10-25/3 RL1-60/25 RL1-15/2 CJ10-20 JR16-20/3 LA10-3H JX2-1015 JX2-1010 推荐规格 4kW、380V、Δ 接法、8.8A、1440r/min 三相、额定电流 25A 380V、60A、配熔体额定电流 25A 380V、1.5A、配熔体额定电流 2A 20A、线圈电压 380V 三极,20A、整定电流 8.8A 保护式、500V、5A、按钮数 3、复合按钮 10A、15 节、380V 10A、10 节、380V 数量 1 1 3 2 1 1 1 1 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给,简单线路可不用编码套管。 二、项目实施步骤及工艺要求
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1.读懂过载保护连续正转控制线路电路图,明确线路所用元件及作用。 2.按表 5-7 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-23 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。

QS

FU2

FU1

KM SB1 XT2 SB2

FR XT1

图 5-23 连续控制元器件平面布置图

4.按接线图 5-24 和 5-25 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线布线的工艺要求 参照任务实施二。 5.根据电路图 5-26 检查控制板布线的正确性。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 (1)用查线号法分别对主电路和控制电路进行常规检查,按控制原理图和接线图逐一 查对线号有无错接、漏接。按电路原理图或电气接线图从电源端开始,逐段核对接线及接线 端子处连接是否正确,有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固。 (2)用万用表分别对主电路和控制电路进行通路、断路检查。 1)主电路检查。断开控制电路,分别测 U11、V11、W11 任意两端电阻应为∞,按下 交流接触器的触点架时,测得是电动机两相绕组的串联直流电阻值(万用表调至 R×1 挡, 调零) 。检查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。

25

图 5-24 连续控制主电路接线图

图 5-25 连续控制控制电路接线图

26

图 5-26 连续控制电路接线样板图

2)控制电路检查。将表笔跨接在控制电路两端,测得阻值为∞,说明启动、停止控制 回路安装正确;按下 SB2 或按下接触器 KM 触点架,测得接触器 KM 线圈电阻值,说明自 锁控制安装正确。 (将万用表调至 R×10 挡,或 R×100 挡,调零) 。 (3)检查电动机和按钮外壳的接地保护。 (4) 检查过载保护。 检查热继电器的额定电流值是否与被保护的电动机额定电流相符, 若不符,调整旋钮的刻度值,使热继电器的额定电流值与电动机额定电流相符;检查常闭触 点是否动作,其机构是否正常可靠;复位按钮是否灵活。 10.通电试车。接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。 (1)电源测试。合上电源开关 QS,用测电笔测 FU1、三相电源。 (2)控制电路试运行。断开电源开关 QS,确保电动机没有与端子排连接。合上开关 QS,按下按钮 SB2,接触器主触点立即吸合,松开 SB1,接触器主触点仍保持吸合。按下 SB2,接触器触点立即复位。 (3)带电动机试运行。断开电源开关 QS,接上电动机接线。再合上开关 QS,按下按 钮 SB1,电动机运转;按下 SB2,电动机停转。 11.注意事项。参照任务实施二。 三、常见故障及维修 三相异步电动机具有过载保护的接触器自锁正转控制线路常见故障及维修方法见表 5-8。
表 5-8 三相异步电动机具有过载保护的接触器自锁正转控制线路常见故障及维修方法 故障原因 1.熔断器熔体熔断 电动机不启动 2.自锁触点和启动按钮串联 3.交流接触器不动作 4.热继电器未复位 27 维修方法 1.查明原因排除后更换熔体 2.改为并联 3.检查线圈或控制回路 4.手动复位 常见故障

发出嗡嗡声,缺相 跳闸

动、静触头接触不良 1.电动机绕阻烧毁 2.线路或端子板绝缘击穿 1.触头烧损粘连 2.停止按钮接点粘连 1.自锁触点错接成常闭触点 2.触点接触不良 1.自锁触点未接上 2.并接到停止按钮上

对动静触头进行修复 1.更换电动机 2.查清故障点排除 1.拆开修复 2.更换按钮 1.改为常开 2.检查触点接触情况 1.检查自锁触点 2.并接到启动按钮两侧

电动机不停车

电动机时通时断

只能点动

四、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.自锁触点和启动按钮并联。 2.接控制电路时交流接触器线圈是唯一负载,不能忘记,否则会导致控制电路短路。

任务实施四 三相电动机点动与连续复合控制线路的装接
一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-9。
表 5-9 元 件 明 细 表 代号 M QS FU1 FU2 KM FR SB XT1 XT2 名称 三相异步电动机 组合开关 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器 交流接触器 热继电器 按钮 端子排 端子排 推荐型号 Y112M-4 HZ10-25/3 RL1-60/25 RL1-15/2 CJ10-20 JR16-20/3 LA10-3H JX2-1015 JX2-1010 推荐规格 4kW、380V、Δ 接法、8.8A、1440r/min 三相、额定电流 25A 380V、60A、配熔体额定电流 25A 380V、1.5A、配熔体额定电流 2A 20A、线圈电压 380V 三极,20A、整定电流 8.8A 保护式、500V、5A、按钮数 3、复合按钮 10A、15 节、380V 10A、10 节、380V 数量 1 1 3 2 1 1 1 1 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂点动与连续复合控制线路电路图(用复合按钮控制) ,明确线路所用元件 及作用。
28

2.按表 5-9 配置所用电器元件,并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-27 安装固定电器元件,并标注上醒目的文字符号。

XT2 QS FU2

FU1

KM

SB3 SB2

FR SB1 XT1

图 5-27 点动与连续复合控制平面布置图

4.按接线图 5-28 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线布线的工艺要求参照任务 实施二。 5.根据电路图 5-8a 检查控制板布线的正确性。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 (1)按电路原理图或电气接线图从电源端开始,逐段核对接线及接线端子处连接是否 正确,有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固。接触应良好,以 免接负载运行时产生闪弧现象。 (2)用万用表检查线路的通断情况;用万用表检查时,应选用电阻档的适当档位,并 进行校零,以防错漏短路故障。 (3)检查控制电路,用万用表表笔分别搭在控制电路两端,这时万用表读数应在无穷 大;按下 SB2、SB3 时表读数应为接触器线圈的直流电阻阻值。 (4)检查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。 (5)合上 QS,按下按钮 SB3,接触器 KM 吸合,电动机运转,松开按钮 SB3,接触 器 KM 失电,电动机停转,点动控制;按下按钮 SB2,接触器 KM 吸合,电动机运转,松 开按钮 SB2,电动机继续运转,长动控制。 (6)用兆欧表检查线路的绝缘电阻不得小于 0.5M?。

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图 5-28 点动与连续复合控制接线图(按钮依次为 3、2、1)

10.通电试车。通电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。 (1)学生合上电源开关 QS 后,允许用万用表或测电笔检查主、控电路的熔体是否完 好,但不得对线路接线是否正确进行带电检查。 (2)第一次按下按钮时,应短时点动,以观察线路和电动机有无异常现象。 (3)试车成功率以通电后第一次按下按钮时计算。 (4)出现故障后,学生应独立进行检修,若需要带电检查时,必须有教师在现场监护。 检修完毕再次试车,也应有教师监护,并做好实习时间记录。 (5)实习课题应在规定时间内完成。 11.注意事项。参照任务实施二。 三、常见故障及维修 三相异步电动机具有过载保护的接触器自锁正转控制线路常见故障及维修方法见表 5-10。
表 5-10 三相异步电动机具有过载保护的接触器自锁正转控制线路常见故障及维修方法 常见故障 故障原因 1.熔断器熔体熔断 电动机不启动 2.交流接触器不动作 3.热继电器未复位 缺相 跳闸 动、静触头接触不良 1.电动机绕阻烧毁 2.线路或端子板绝缘击穿 1.触头烧损粘连 电动机不停车 2.停止按钮接点粘连 3.停车按钮接在自锁触头内 维修方法 1.查明原因排除后更换熔体 2.检查线圈或控制回路 3.手动复位 对动静触头进行修复 1.更换电动机 2.查清故障点排除 1.拆开修复 2.更换按钮 3.更换位置

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不能点动 不能连续

点动按钮常闭触点没有串联在电动 机的自锁控制电路中 自锁没有接上

重新接线 重新接线

四、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.点动采用复合按钮,其常闭触点必须串联在电动机的自锁控制电路中。 2.通电试验车时,应先合上 QS,再按下按钮 SB2 或 SB3,并确保用电安全。

任务实施五 三相电动机双重互锁续控制线路的装接
一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-11。
表 5-11 代号 M QS FU1 FU2 KM1 FR SB XT1 XT2 名称 三相异步电动机 组合开关 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器 交流接触器 热继电器 按钮 端子排 端子排 推荐型号 Y112M-4 HZ10-25/3 RL1-60/25 RL1-15/2 CJ10-20 JR16-20/3 LA10-3H JX2-1015 JX2-1010 元 件 明 细 表 推荐规格 4kW、380V、Δ 接法、8.8A、1440r/min 三相、额定电流 25A 380V、60A、配熔体额定电流 25A 380V、1.5A、配熔体额定电流 2A 20A、线圈电压 380V 三极,20A、整定电流 8.8A 保护式、500V、5A、按钮数 3、复合按钮 10A、15 节、380V 10A、10 节、380V 数量 1 1 3 2 2 1 1 1 1

2.工具 电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm× 500 mm× 20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂双重互锁正、反转电动机控制线路电路图,给线路元件编号,明确线路 所用元件及作用。 2.按表 5-11 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-29 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。 4.按接线图 5-30 和样板图 5-31 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线布线的工 艺要求参照任务实施二。

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QS

FU2

FU1

KM1

KM2

SB3 SB2

FR XT1 XT2

SB1

图 5-29 双重联锁正、反转控制平面布置图

图 5-30 双重联锁正、反转控制接线图

5.根据电路图 5-31 检查控制板布线的正确性。

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图 5-31 双重联锁正、反转控制接线样板图

6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 (1)主电路的检查。 1)按查号法检查。重点检查交流接触器 KM1 和 KM2 之间的换相线,并用查线法逐线 核对。检查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。 2)万用表检查法。将万用表打到 R×10 挡(调零) ,断开控制线路(断开 FU2) ,用表 笔分别测 U11、V11、W11 之间的阻值为∞;按下 KM1 触点架,测得阻值应为电动机两相 绕组直流电阻串联的阻值;松开 KM1 的触点架。按开 KM2 触点架,测得同样结果;最后 用表笔测 U11 和 W11 两端,按下 KM1 触点架,测得电动机两相绕组直流电阻串联的阻值, 将 KM1 和 KM2 触点架同时按下,测得阻值为零,说明换相正确。 (2)控制线路的检查。用查线号法对照原理和接线图分别检查按钮、自锁触点和联锁 触点的布线;用万用表检查控制电路,连接 FU2,检查自锁触点、互锁触点、按钮、热继电 器常闭触点、熔断器等的通断情况。 (3)检查启动、停止和按钮控制。按下 SB2 测得 KM1 线圈的电阻值,同时按下 SB1, 测得阻值为∞。同时按下 SB2 和 SB3 测得阻值为∞,松下 SB2,测得 KM2 线圈的阻值。 (4)检查自锁、联锁控制。按下 KM1 触点架,测得 KM1 线圈的电阻值,同时按下 KM2 触点架,测得阻值为∞。反之,按下 KM2 触点架,测得 KM2 线圈阻值,同时按下 KM1 触点架,测得阻值为∞。 10.通电试车。接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。 做好线路板的安装检查后,按安全操作规定进行试运行,即一人操作,一人监护。 先合上 QS,检查三相电源。再确保电动机不接入的情况下,按 SB2,接触器 KM1 触 点架吸合,按下 SB3 接触器 KM1 释放,KM2 触点架吸合。按下 SB1,接触器 KM2 释放。

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断开 QS,接上电动机。再合上 QS,按下 SB2,电动机正转。按下 SB3,电动机反转。 按下 SB1,电动机停转。 11.注意事项。 (1)电动机必须安放平稳,以防止在可逆运转时产生滚动而引起事故,并将其金属外 壳可靠接地。 (2)要注意主电路必须进行换相,否则,电动机只能进行单向运转。 (3)要特别注意接触器的联锁触点不能接错;否则将会造成主电路中二相电源短路事 故。 (4)接线时,不能将正、反转接触器的自锁触点进行互换;否则只能进行点动控制。 (5)通电校验时,应先合上 QS,再检验 SB2(或 SB3)及 SB1 按钮的控制是否正常,并 在按 SB2 后再按 SB3,观察有无联锁作用。 (6)应做到安全操作。 三、常见故障分析 该电路故障发生率比较高。常见故障主要有以下几方面原因。 1.接通电源后,按启动按钮(SB1 或 SB2),接触器吸合,但电动机不转且发出“嗡嗡” 声响;或者虽能启动,但转速很慢。 分析:这种故障大多是主回路一相断线或电源缺相。 2.控制电路时通时断,不起联锁作用。 分析:联锁触点接错,在正、反转控制回路中均用自身接触器的常闭触点做联锁触点。 3.按下启动按钮,电路不动作。 分析:联锁触点用的是接触器常开辅助触点。 4.电动机只能点动正转控制。 分析:自锁触点用的是另一接触器的常开辅助触点。 5.按下 SB2,KM1 剧烈振动,启动时接触器“叭哒”就不吸了。 分析:联锁触点接到自身线圈的回路中。接触器吸合后常闭接点断开,接触器线圈断电 释放,释放常闭接点又接通,接触器又吸合,接点又断开,所以会出现“叭哒”接触器不吸 合的现象。 6.在电机正转或反转时,按下 SB3 不能停车。 分析:原因可能是 SB3 失效。 7. 合上 QS 后,熔断器 FU2 马上熔断。 分析:原因可能是 KM1 或 KM2 线圈、触头短路。 8. 合上 QS 后,熔断器 FU1 马上熔断。 分析:原因可能是 KM1 或 KM2 短路,或电机相间短路,或正、反转主电路换相线接错。 9. 按下 SB1 后电机正常运行,再按下 SB2,FU1 马上熔断。 分析:原因是正、反转主电路换相线接错或 KM1、KM2 常闭辅助触头联锁不起作用。 四、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.主电路必须将两相电源换向,在交流接触器进线换相或者在出线换相都可以,主电 路绝对不能短路。 2.必须要有互锁,否则在换相时会导致电源相间短路。 3.安装训练可从简单到复杂,先从接触器互锁再到双重互锁,体会双重互锁的优点和 接线特点。

任务实施六 三相电动机自动往返行程控制线路的装接
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一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-12。
表 5-12 元 件 明 细 表 代号 M QS FU1 FU2 KMl、KM2 SQ1— SQ4 FR SBl—SB3 XT1 XT2 名称 三相异步电动机 组合开关 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器 交流接触器 位置开关 热继电器 按钮 端子排 端子排 走线槽 推荐型号 Y112M-4 HZ10-25/3 RL1-60/25 RL1-15/2 CJ10-20 JLXKl—111 JR16-20/3 LA10-3H JX2-1015 JX2-1010 推荐规格 4kW、380V、Δ 接法、8.8A、1440r/min 三相、额定电流 25A 380V、60A、配熔体额定电流 25A 380V、1.5A、配熔体额定电流 2A 20A、线圈电压 380V 单轮旋转式 三极,20A、整定电流 8.8A 保护式、500V、5A、按钮数 3 10A、15 节、380V 10A、10 节、380V 18 mm×25 mm 数量 1 1 3 2 2 4 1 1 1 1 若干

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2 (2)导线。规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制读懂自动往返控制电路图,给线路元件编号,明确线路所用元件及作用。 2.按表 5-12 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-32 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。 4.按接线样板图 5-33 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线布线的工艺要求参照 任务实施二。 5.根据电路图 5-12 和图 5-33 检查控制板布线的正确性。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 (1)主电路接线检查。按电路图或接线图从电源端开始,逐段核对接线有无漏接、错 接之处,检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固,以免带负载运行时产生闪弧现象。检 查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。 (2)控制电路接线检查。用万用表电阻挡检查控制电路接线情况。

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FU1

FU2

QS

KM1

KM2 SB3

SQ4

SQ2

SQ1 R

SQ3

SB2 SB1

FR XT1 XT2

图 5-32 行程控制平面布置图

图 5-33 行程控制接线样板图

10.检查无误后通电试车。为保证人身安全,在通电试车时,要认真执行安全操作规程 的有关规定,经老师检查并现场监护。 接通三相电源 L1、L2、L3,合上电源开关 QS,用电笔检查熔断器出线端,氖管亮说 明电源接通。分别按下 SB2→SB3 和 SBl→SB3,观察是否符合线路功能要求,观察电器元 件动作是否灵活,有无卡阻及噪声过大现象,观察电动机运行是否正常。若有异常,立即停

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车检查。 11.注意事项。 (1)不触摸带电部件,遵守安全操作规程。 (2)可用手动行程开关来模拟真实的生产环境。 三、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.位臵开关可以先安装好,不占定额时间。位臵开关必须牢固安装在合适的位臵上。 安装后,必须对手动工作台或受控机械进行试验,合格后才能使用。 2.通电校验时,必须先手动位臵开关,试验各行程控制和终端保护动作是否正常可靠。 3.体会与正、反转的区别与联系,掌握自动往返电路的特点。

思考与练习
1.电气图的类型及作用? 2.读电气原理图的步骤和方法? 3.电气控制线路的安装步骤和工艺要求? 4. 试比较点动控制线路与自锁控制线路从结构上看主要区别是什么?从功能上看主要 区别是什么? 5. 自锁控制线路在长期工作后可能出现失去自锁作用。 试分析产生的原因是什么? 6. 交流接触器线圈的额定电压为 220V, 若误接到 380V 电源上会产生什么后果?反之, 若接触器线圈电压为 380V,而电源线电压为 220V,其结果又如何? 7.分析双重联锁的正、反转控制线路与单一互锁的区别。说明互锁(联锁)的含义。 8.在控制线路中,短路、过载、失、欠压保护等功能是如何实现的? 在实际运行过程 中,这几种保护有何意义? 9.行程开关在自动往返控制电路中的作用?

任务二
知识链接一

三相异步电动机其他典型控制电路的装接
降压启动方式及原理

在工厂中, 若笼型异步电动机的额定功率超出了允许直接启动的范围, 则应采用降压启 动。所谓降压启动,是借助启动设备将电源电压适当降低后加在定子绕组上进行启动,待电 动机转速升高到接近稳定时,再使电压恢复到额定值,转入正常运行。三相笼型异步电动机 容量在 10kW 以上或由于其他原因不允许直接启动时, 应采用降压启动。 降压启动也称减压 启动。 降压启动的目的是减小启动电流以及对电网的不良影响,但它同时又降低了启动转矩, 所以这种启动方法只适用于空载或轻载启动时的鼠笼式异步电动机。 鼠笼式异步电动机降压 启动的方法通常有定子绕组回路串电阻或电抗器降压启动、定子绕组串自耦变压器降压启 动、Y-△变换降压启动、延边三角形降压启动四种方法。 一、定子绕组回路串电阻或电抗器降压启动 定子回路串电阻降压启动是指在电动机启动时, 把电阻串接在电动机定子绕组与电源之 间,通过电阻的分压作用来降低定子绕组上的启动电压;待电动机启动后,再将电阻短接, 使电动机在额定电压下正常运行。 串电阻降压启动的缺点是减少了电动机的启动转矩, 同时启动时在电阻上功率消耗也较 大,如果启动频繁,则电阻的温度很高,对于精密的机床会产生一定影响,故这种降压启动

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方法在生产实际中的应用正逐步减少。 1.接触器控制定子绕组串电阻降压启动控制电路 控制原理图如图 5-34 所示。

图 5-34 串电阻降压启动控制电路

控制过程如下:闭合电源开关 QS。 (1)降压启动。按下按钮 SB2→KM1 线圈得电→KM1 主触点和辅助常开触点闭合→ 电动机 M 定子串电阻降压启动。 (2)全压运行。待笼型电动机启动好后,按下按钮 SB3→KM2 线圈得电→KM2 辅助 常开触点先断开→KM1 线圈得电→KM2 主触点和辅助常开触点闭合→电动机 M 全压运行。 (3)停止。按停止按钮 SB1→整个控制电路失电→KM2(或 KM1)主触点和辅助触点 分断→电动机 M 失电停转。 2.时间继电器自动控制定子绕组串电阻降压启动控制电路 控制原理图如图 5-35 所示。

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图 5-35 串电阻降压启动时间继电器控制电路

控制过程如下: 闭合电源开关 QS。

启动电阻一般采用 ZX1、ZX2 系列铸铁电阻,功率大,能够通过较大电流,三相电路 中每相所串电阻值相等。 二、定子绕组回路串自耦变压器降压启动

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自耦变压器降压启动是利用自耦变压器来降低加在电动机三相定子绕组上的电压, 达到 限制启动电流的目的。自耦变压器降压启动时,将电源电压加在自耦变压器的高压绕组,而 电动机的定子绕组与自耦变压器的低压绕组连接。当电动机启动后,将自耦变压器切除,电 动机定子绕组直接与电源连接, 在全电压下运行。 自耦变压器降压启动比 Y—△降压启动的 启动转矩大, 并且可用抽头调节自耦变压器的变比以改变启动电流和启动转矩的大小。 但这 种启动需要一个庞大的自耦变压器,且不允许频繁启动。因此,自耦变压器降压启动适用于 容量较大但不能用 Y—△降压启动方法启动的电动机的降压启动。 为了适应不同要求, 通常 自耦变压器的抽头有 73%、64%、55%或 80%、60%、40%等规格。 1. 利用自耦降压启动器手动实现 此种启动方法是利用自耦变压器降低加在定子绕组上的电压,三相自耦变压器接成星 形,用一个六刀双掷开关 S 来控制变压器接入或脱离电源,如图 5-36 所示。启动时先将开 关 QS 合上,再把 S 合到启动位置,此时电动机定子绕组通过自耦变压器和电网相接,定子 绕组上的电压小于电网电压,从而减小了启动电流,等到电动机的转速升高后,再把开关 S 扳到运行位置,把自耦变压器从电路中切除,使电动机三相定子绕组直接和电源相联,运行 于额定电压下。

图 5-36 笼型电动机自耦变压器降压启动线路图 (a)线路图 (b)自耦降压启动器外形

2.利用时间继电器自动实现 其控制原理如图 5-37 所示。 其控制过程如下: 闭合电源开关 QS。 (1)降压启动。按下按钮 SB2→KM2 和 KM3 线圈得电→KM2 和 KM1 常闭辅助触点 断开、KM2 和 KM3 主触点及其辅助常开触点闭合→电动机 M 定子串自耦变压器 T 降压启 动→时间继电器线圈 KT 线圈得电→开始计时、KT 瞬动触点闭合,为全压运行做准备。

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图 5-37 自耦变压器降压启动自动控制线路

(2)全压运行。时间继电器线圈 KT 整定时间到→KT 延时常闭触点断开、延时常开触 点闭合→KM2 和 KM3 线圈断电→KM2 和 KM3 常闭辅助触点闭合、 KM2 和 KM3 主触点及 其辅助常开触点断开→KM1 线圈得电→KM1 辅助常闭触点断开、KM1 主触点和辅助常开 触点闭合→KT 线圈失电→电动机 M 全压运行。 (3)停止。按停止按钮 SB1→整个控制电路失电→KM1(或 KM2 和 KM1)主触点和 辅助触点分断(时间继电器线圈断电)→电动机 M 失电停转。 想一想:时间继电器线圈为何在全压运行时要失电? 三、丫-△变换降压启动 电动机 Y-△降压启动是指把正常工作时电动机三相定子绕组作△联结的电动机,启动 时换接成按 Y 型联结,待电动机启动好之后,再将电动机三相定子绕组按△型联结,使电 动机在额定电压下工作。采用 Y-△降压启动,可以减少启动电流,其启动电流仅为直接启 动时的 1/3,启动转矩也为直接启动时的 1/3。大多数功率较大△接法的三相异步电动机降 压启动都采用这种方法。Y-△降压启动控制电路一般分为 3 种,第一种是利用 Y-△降压转 换器手动实现;第二种是利用按钮、接触器控制的 Y-△降压启动电路;第三种是利用时间 继电器来控制的 Y-△降压启动电路。下面分别介绍三种 Y-△降压启动电路的工作原理和工 作过程。 1.Y-△降压转换器手动降压启动 手动控制的 Y-Δ 启动器电路结构简单,操作也方便。它不需控制电路,直接用手动方 式拨动手柄,切换主电路达到降压启动的目的。常用手动 Y-Δ 启动器的结构如图 5-38 所 示。

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(a )手动 Y-△转换器降压启动 图 5-38

(b )手动 Y-△转换器外形图 手动 Y-Δ 启动器的结构图

其控制过程如下:闭合电源开关 QS1。 (1)Y 降压启动。将三刀双掷开关 QS2 扳到 Y 启动位置,此时定子绕组接成星形,实 现星形降压启动。 (2) 稳定运行。 Δ 待电动机转速接近稳定时, 再把三刀双掷开关 QS2 扳到Δ 运行位置, 实现三角形全压稳定运行。 (3)停止。断开 QS1→电动机 M 失电停转。 2.按钮、接触器控制的 Y-△降压启动电路 (1)按钮、接触器控制的 Y-△降压启动电路工作原理。如图 5-39 所示,本电路使用了 三个交流接触器,其中 KM 为电源引入接触器,KM1 为 Y 型启动接触器,KM2 为△型运 行接触器。按钮中的 SB2 为启动按钮,SB3 为转换按钮,SB1 为停止按钮。启动时,按下 SB2,电动机 Y 型连接,实现降压启动;启动结束后,按下 SB3,电动机△型连接,电动机 在全压下工作。

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图 5-39 按钮、接触器控制的 Y-△降压启动控制线路

(2)动作过程。闭合电源开关 QS。

停车:按停止按钮 SB1→整个控制电路失电→电动机 M 失电停转。 3.时间继电器自动控制的 Y-△降压启动电路 (1)时间继电器自动控制的 Y-△降压启动电路工作原理。常见的 Y—△降压启动自动 控制线路如图 5-40 所示。图中主电路由 3 只接触器 KM1、KM2、KM3 主触点的通断配合, 分别将电动机的定子绕组接成 Y 或△。当 KM1、KM3 线圈通电吸合时,其主触点闭合,定 子绕组接成 Y;当 KM1、KM2 线圈通电吸合时,其主触点闭合,定子绕组接成△。两种接 线方式的切换由控制电路中的时间继电器定时自动完成。

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图 5-40 时间继电器自动控制的 Y-△降压启动电路原理图

(2)动作过程 闭合电源开关 QS。 1)Y 启动△运行 KM1 自锁触点闭合 KM1 线圈通电吸合 KM1 主触点闭合 定子绕组接成 Y, 电动机降压启动 KM3 主触点闭合 按下 SB2 KM3 线圈通电吸合 KM3 联锁触点断开 → KM2 线圈断电 KT 常闭触点延时断开→ KM3 线圈断电 KT 线圈通电吸合 KT 常开触点延时闭合 ──┐ ┌───────────────────────────┘ │ KM2 自锁触点闭合 │ KM2 主触点闭合 定子绕组接成△,电动机全压运行 └→ KM2 线圈通电吸合 KM1 主触点已闭合 KM2 联锁触点断开 2)停止。按下 SB1→控制电路断电→KM1、KM2、KM3 线圈断电释放→电动机 M 断电停车。

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四、延边三角形降压启动 1.延边三角形降压启动降压启动电路工作原理 延边三角形降压启动控制线路是指电动机启动时,把定子绕组的一部分接成“△”形, 另一部分接成“Y”形,使整个绕组接成延边三角形,待电动机启动后,再把定子绕组改接 成三角形全压运行的控制线路。三相笼型异步电动机启动时,定子绕组一部分接成Δ ,另一 部分接成 Y,使整个绕组接成延边Δ ,如图 5-41(a)所示;待电动机启动后,再把定子绕 组改接成Δ 全压运行,如图 5-41(b)所示。这种启动方法称为延边Δ 降压启动。 延边Δ 降压启动是在 Y-Δ 降压启动的基础上加以改进而形成的一种启动方式, 它把 Y 和Δ 两种接法结合起来, 使电动机每相定子绕组承受的电压小于Δ 联结时的相电压, 而大于 Y 形联结时的相电压,并且每相绕组电压的大小可随电动机绕组抽头(U3、V3、W3)位置 的改变而调节,从而克服了 Y-Δ 降压启动时启动电压偏低启动、转矩偏小的缺点。

(a)延边Δ 连接

(b)Δ 连接

图 5-41 延边三角形降压启动电动机定子绕组连接方式

图 5-42 所示是用由时间继电器实现的电气自动控制电路。

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图 5-42 延边三角形降压启动控制线路

2.工作工程 闭合电源开关 QS。 (1)延边三角形降压启动△运行 KM1 自锁触点闭合 KM1 线圈通电吸合 KM1 主触点闭合 定子绕组接成延边三角形, 电动机降压启动 KM3 主触点闭合 按下 SB1 KM3 线圈通电吸合 KM3 联锁触点断开 →KM2 线圈断电 KT 常闭触点延时断开→ KM3 线圈断电 KT 线圈通电吸合 KT 常开触点延时闭合 ──┐ ┌───────────────────────────┘ │ KM2 自锁触点闭合 │ KM2 主触点闭合 定子绕组接成△,电动机全压运行 └→KM2 线圈通电吸合 KM2 辅助常开触点断开 KT 线圈断电 (2)停止。按下 SB2→控制电路断电→KM1、KM2、KM3 线圈断电释放→电动机 M 断电停 车

知识链接二

顺序控制电路

车床主轴转动时,要求油泵先给润滑油,主轴停止后,油泵方可停止润滑,即要求油泵 电动机先启动,主轴电动机后启动,主轴电动机停止后,才允许油泵电动机停止,实现这种 控制功能的电路就是顺序控制电路。在生产实践中,根据生产工艺的要求,经常要求各种运 动部件之间或生产机械之间能够按顺序工作。 一、主电路实现电动机顺序控制电路 1.电气控制线路图如图 5-43 所示。

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图 5-43 主电路实现顺序控制电路图

2.线路特点 电动机 M2 主电路的交流接触器 KM2 接在接触器 KM1 之后,只有 KM1 的主触点闭合 后,KM2 才可能闭合,这样就保证了 M1 启动后,M2 才能启动的顺序控制要求。 3.线路工作过程 合上电源开关 QS。按下 SB1→KM1 线圈得电→KM1 主触点闭合→电动机 M1 启动连 续运转→再按下 SB2→KM2 线圈得电→KM2 主触点闭合→电动机 M2 启动连续运转。 按下 SB3KM1 和 KM2 主触点分断→电动机 M2 和 M1 同时停转。 二、控制电路实现顺序启动、逆序停止控制电路 1.电气控制线路图 如图 5-44 所示。 2.线路特点 电动机 M2 的控制电路先与接触器 KM1 的线圈并接后,再与 KM1 的自锁触点串接, 而 KM2 的常开触点与 SB1 并联,这样就保证了 M1 启动后,M2 才能启动以及 M2 停车后 M1 才能停车的顺序控制要求。 3.线路工作过程 合上电源开关 QS。按下 SB2→KM1 线圈得电→KM1 主触点闭合→电动机 M1 启动连 续运转→再按下 SB4→KM2 线圈得电→KM2 主触点闭合→电动机 M2 启动连续运转。 按下 SB3→KM2 线圈失电→KM2 主触点分断和 KM2 两个常开辅助触点断开→电动机 M2 停转→再按下 SB1→KM1 主触点分断和 KM1 两个常开辅助触点断开→电动机 M1 停转。

47

图 5-44 顺序启动、逆顺序停止控制电路图

不同生产机械的控制要求不同, 顺序控制电路有多种多样的形式, 可以通过不同的电路 来实现顺序控制功能,满足生产机械的要求,读者可自行总结。

知识链接三

多地控制电路

有些生产设备为了操作方便, 需要在两地或多地控制一台电动机, 例如普通铣床的控制 电路,就是一种多地控制电路。这种能在两地或多地控制一台电动机的控制方式,称为电动 机的多地控制。在实际应用中,大多为两地控制。 ? 一、工作原理图 如图 5-45 所示为两地控制的具有过载保护接触器自锁正转控制电路图。其中 SB12、 SB11 为安装在甲地的启动按钮和停止按钮;SB22、SB21 为安装在乙地的启动按钮和停止 按钮。 线路的特点是: 两地的启动按钮 SB12、 SB22 要并联接在一起; 停止按钮 SB11、 SB21 要串联接在一起。这样就可以分别在甲、乙两地启动和停止同一台电动机,达到操作方便之 目的。对三地或多地控制,只要把各地的启动按钮并接、停止按钮串接就可以实现。

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图 5-45 异地控制电路图

想一想:三地控制如何实现? 二、工作工程 线路工作过程如下。 合上电源开关 QS。按下甲地启动按钮 SB12(或乙地启动按钮 SB22)→KM 线圈得电 →KM 主触点闭合及其常开自锁触点闭合→电动机 M 启动连续运转。实现甲乙两地都可以 启动。 按下甲地停车按钮 SB11(或乙地停车按钮 SB21)→KM 线圈失电→KM 主触点断开及 其常开自锁触点断开→电动机 M 启动连续运转。实现甲乙两地都可以停车。

任务实施一

三相电动机串电阻降压启动控制电路装接

本任务以时间继电器自动控制的定子串电阻降压启动为例。 一、主使用的要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-13。
表 5-13 元 件 明 细 表 代号 M QS FUl FU2 KMl、KM2 KT FR R 名称 三相异步电动机 组合开关 熔断器 熔断器 交流接触器 时间继电器 热继电器 电阻器 推荐型号 Y132S—4 HZl0—25/3 RLl—60/25 RLl—15/2 CJl0—20 JS7—2A JRl6—20/3 ZX2-2/0.7 推荐规格 5.5kW、380V、11.6A、△接法、 1440r/min 三极、25A 500V、60A、配熔体 25A 500V、15A、配熔体 2A 20A、线圈电压 380V 线圈电压 380V 三极、20A、整定电流 11.6A 22.3A、7Ω 、每片电阻 0.7Ω 数量 1 1 3 2 2 1 1 3

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SB1、SB2 XT1 XT2

按钮 端子排 端子排

LAl0—3H JX2-1015 JX2-1010

保护式、按钮数 3 10A、15 节、380V 10A、10 节、380V

2 1 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm× 500 mm× 20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂串联电阻降压启动自动控制线路电路图,给线路元件编号,明确线路所 用元件及作用。 2.按表 5-13 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-46 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。

QS

FU1

FU2

KM2

KM1

KT SB2

FR XT1 XT2

R

SB1

图 5-46 串联电阻降压启动自动控制平面布置图

4.按接线图 5-47 进行板前明线布线和套编码套管(注意:接线图中的 KM1 和 KM2 与原理图中位置互换) 。板前明线布线的工艺要求参照项目五任务一中任务实施二。

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图 5-47 定子串电阻降压启动控制接线图

5.根据电路图 5-35 检查控制板布线的正确性。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。检查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。 检查控制电路时,利用万用表的电阻档或数字式万用表的蜂鸣器检测接触器线圈电阻、 触点的通断情况、 时间继电器线圈的电阻, 延时触点的通断情况以及按钮动合、 动断触点等。 10.通电试车。接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。做好线路板 的安装检查后,按安全操作规定进行试运行,即一人操作,一人监护。 三、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.主电路两个交流接触器不能换相,否则会出现全压运行时电动机反转。 2.时间继电器在全压运行时要断电,以便延长时间继电器的使用寿命。

任务实施二

三相电动机星三角转换降压启动控制电路装接

本任务以时间继电器自动控制的星三角降压启动为例。

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一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-15。
表 5-15 元 件 明 细 表 代号 M QS FUl FU2 KMl、KM2、 KM3 KT FR SB1、SB2 XT1 时间继电器 热继电器 按钮 端子排 名称 三相异步电动机 组合开关 熔断器 熔断器 交流接触器 推荐型号 Y132S—4 HZl0—25/3 RLl—60/25 RLl—15/2 CJl0—20 JS7—2A JRl6—20/3 LAl0—3H JX2-1015 推荐规格 5.5kW、380V、11.6A、△接法、 1440r/min 三极、25A 500V、60A、配熔体 25A 500V、15A、配熔体 2A 20A、线圈电压 380V 线圈电压 380V 三极、20A、整定电流 11.6A 保护式、按钮数 3 10A、15 节、380V 数量 1 1 3 2 3 1 1 1 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm2(红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给,走线槽若干。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂星三角转换降压启动自动控制线路电路图,给线路元件编号,明确线路 所用元件及作用。 2.按表 5-15 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-48 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。 4.按接线图 5-49 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线布线的工艺要求参照项目 五任务一中任务实施二。 5.根据电路图 5-50 检查控制板布线的正确性。 (1)主电路接线检查。按电路图或接线图从电源端开始,逐段核对接线有无漏接、错 接之处,检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固,以免带负载运行时产生闪弧现象。检 查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。 (2)控制电路接线检查。用万用表电阻挡或数字式万用表的蜂鸣器检查控制电路接线 情况。重点检测接触器线圈的电阻,触点的通断情况;时间继电器线圈的电阻,延时触点的 通断以及按钮动合、动断触点的检测、热继电器的检测、熔断器的检测等。

52

图 5-48 星三角降压启动时间继电器自动控制平面布置图

图 5-49 星三角降压启动时间继电器自动控制接线图

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图 5-50 星三角降压启动时间继电器自动控制接线样板图

6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.通电试车。 接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。做好线路板的安装检查后, 按安全操作规定进行试运行,即一人操作,一人监护。 接通三相电源 L1、L2、L3,合上电源开关 QS,用电笔检查熔断器出线端,氖管亮说明 电源接通。 分别按下 SB2 和 SB1, 观察是否符合线路功能要求, 观察电器元件动作是否灵活, 有无卡阻及噪声过大现象,观察电动机运行是否正常。若有异常,立即停车检查。 三、电路的故障分析 星形—三角形启动控制电路的常见故障主要有: 1.按下启动按钮 SB2,电机不能启动。 分析:主要原因可能是接触器接线有误,自锁、互锁没有实现。 2.由星形接法无法正常切换到三角形接法,要么不切换,要么切换时间太短。 分析:主要原因是时间继电器接线有误或时间调整不当。 3.启动时主电路短路。 分析:主要原因是主电路接线错误。 4.Y 启动过程正常,但三角形运行时电动机发出异常声音转速也急剧下降。 分析:接触器切换动作正常,表明控制电路接线无误。问题出现在接上电动机后,从故 障现象分析,很可能是电动机主回路接线有误,使电路由 Y 接转到△接时,送入电动机的 电源顺序改变了, 电动机由正常启动突然变成了反序电源制动, 强大的反向制动电流造成了 电动机转速急剧下降和异常声音。 处理故障:核查主回路接触器及电动机接线端子的接线顺序。 四、注意事项

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(1)电动机必须安放平稳,以防止在可逆运转时产生滚动而引起事故,并将其金属外 壳可靠接地。 进行星形—三角自动降压启动的电动机, 必须是有 6 个出线端子且定子绕组在 △接法时的额定电压等于 380V。 (2)要注意电路星形—三角自动降压启动换接,电动机只能进行单向运转。 (3)要特别注意接触器的触点不能错接,否则会造成主电路短路事故。 (4)接线时,不能将接触器的辅助触点进行互换,否则会造成电路短路等事故。 (5)通电校验时,应先合上 QS,用检验 SB2 按钮的控制是否正常,并在按 SB2 后 6 秒钟,观察星形—三角自动降压启动作用。 五、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示—— 1.Y-△降压启动电路,只适用于△形接法的异步电动机。进行星形—三角形启动接线 时应先将电动机接线盒的连接片拆除,必须将电动机的 6 个出线端子全部引出。 2.接线时要注意电动机的三角形接法不能接错,应将电动机定子绕组的 U1、V1、W1 通过 KM2 接触器分别与 W2、U2、V2 相连,否则会产生短路现象。 3.KM3 接触器的进线必须从三相绕组的末端引入,若误将首端引入,则 KM3 接触器吸 合时,会产生三相电源短路事故。 4.接线时应特别注意电动机的首尾端接线相序不可有错,如果接线有错,在通电运行 会出现启动时电动机正转, 运行时电动机反转, 导致电动机突然反转电流剧增烧毁电动机或 造成掉闸事故。

任务实施三

顺序控制电路装接

本任务以某车床为例。 一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-16。
表 5-16 元 件 明 细 表 代号 M 名称 三相异步电动机 推荐型号 Y—112M—4 推荐规格 4kW、380V、11.6A、△接法、 1440r/min 1.5kW、380V、3.4A、Y 接法、 2845r/min 三极、25A 500V、15A、配熔体 2A 20A、线圈电压 380V 三极、20A、整定电流 11.6A 三极、10A、整定电流 8.3A 保护式、复合按钮(停车用红色) 10A、15 节、380V 10A、10 节、380V 数量 1

M QF FU KMl、KM2 FR1 FR2 SB1-SB4 XT1 XT2

三相异步电动机 低压断路器 熔断器 交流接触器 热继电器 热继电器 按钮 端子排 端子排

Y90S—2 DZ5—20/330 RLl—15/2 CJl0—20 JRl6—20/3 JRl6—10/3 LAl0—3H JX2-1015 JX2-1010

1 1 2 2 1 1 4 1 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表

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ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给,走线槽若干。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂顺序控制线路电路图 5-51,给线路元件编号,明确线路所用元件及作用。 2.按表 5-16 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-52 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。 4.按接线图 5-53 进行板前明线布线和套编码套管。板前明线布线的工艺要求参照项目 五任务一中任务实施二。
L1 L2 L3

QF U11 V11 W11

FU 0 1 FR1 2 FR2 3 SB1 4 SB2 5 KM2 KM1 SB3 6 SB4 7 KM1 8 KM2 KM2

KM1 U12 V12 W12 FR1 1U 1V 1W M 3~ PE M1 FR2

KM2 U13 V13 W13 2 2U 2V 2W M 3~ M2

KM1

图 5-51 某车床顺序控制控制电路图

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QF

FU

KM2

KM1

SB1 SB2

SB3 SB4

FR1 XT1

FR2 XT2

图 5-52 顺序控制平面布置图
L1 L2 QF D U11 V11 W11 1 7 KM1 8 U12 V12 W12 5 1 1U 1V 1W 2 2U 2V 2W 5 U11 V11 W11 4 0 111 1 KM2 6 U13 U12 U11 3 8 7 U11 V11 W11 4 0 3 3 L3 1 FU 0

2 3

SB1

4 4

SB3 6
6

SB2
5 XT1 PE L1 L2 L3 1U 1V 1W 2U 2V 2W XT2 3 4 2 5 6 7

SB4

7

3~进线 M1 M2

图 5-53 顺序控制接线图

5.根据电路图 5-51 检查控制板布线的正确性。 (1)主电路接线检查。按电路图或接线图从电源端开始,逐段核对接线有无漏接、错 接之处,检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固,以免带负载运行时产生闪弧现象。检 查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。 (2)控制电路接线检查。用万用表电阻挡或数字式万用表的蜂鸣器检查控制电路接线 情况。重点对按钮和接触器触点的接线进行检测。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。

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9.通电试车。 接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。做好线路板的安装检查后, 按安全操作规定进行试运行,即一人操作,一人监护。 接通三相电源 L1、L2、L3,合上电源开关 QS,用电笔检查熔断器出线端,氖管亮说明 电源接通。分别按下启动按钮 SB2 和 SB4 以及停车按钮 SB3 和 SB1,观察是否符合线路功能 要求,观察电器元件动作是否灵活,有无卡阻及噪声过大现象,观察电动机运行是否正常。 若有异常,立即停车检查。 三、故障分析 常见故障主要有: 1.KM1 不能实现自锁。 分析:原因可能有两个(1)KM1 的辅助接点接错,接成常闭接点,KM1 吸合常闭断 开,所以没有自锁; (2)KM1 常开和 KM2 常闭位置接错,KM1 吸合式 KM2 还未吸合, KM2 的辅助常开是断开的,所以 KM1 不能自锁。 2.不能实现顺序启动,可以先启动 M2。 分析:M2 可以先启动,说明 KM2 的控制电路中的 KM1 常开互锁辅助触头没起作用, KM1 的互锁触头接错或没接,这就使得 KM2 不受 KM1 控制而可以直接启动。 3.不能顺序停止,KM1 能先停止。 分析:KM1 能停止这说明 SB1 起作用,并接的 KM2 常开接点没起作用。原因可能在 以下两个地方。 (1)并接在 SB1 两端的 KM2 辅助常开接点未接; (2)并接在 SB1 两端的 KM2 辅助接点接成了常闭接点。 4.SB1 不能停止。 分析: 原因可能是 KM1 接触器用了两个辅助常开接点, KM2 只用了一个辅助常开接点, SB1 两端并接的不是 KM2 的常开而是 KM1 的常开,由于 KM1 自锁后常开闭合所以 SB1 不起作用。 四、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.要求甲接触器 KM1 动作后乙接触器 KM2 才能动作, 则将甲接触器的常开触点串在乙接 触器的线圈电路。 2.要求乙接触器 KM2 停止后甲接触器 KM1 才能停止, 则将乙接触器的常开触点并接在甲 停止按钮的两端。

任务实施四

三相电动机多地控制电路装接

本任务以甲、乙两地对独立同一台电动机实现控制为例。 一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-17。
表 5-17 元 件 明 细 表 代号 M QS FUl FU2 名称 三相异步电动机 组合开关 熔断器 熔断器 推荐型号 Y132S—4 HZl0—25/3 RLl—60/25 RLl—15/2 58 推荐规格 5.5kW、380V、11.6A、△接法、 1440r/min 三极、25A 500V、60A、配熔体 25A 500V、15A、配熔体 2A 数量 1 1 3 1

KM FR SB11、SB21 SB12、SB22 XT

交流接触器 热继电器 按钮 按钮 端子排

CJl0—20 JRl6—20/3 LAl0—H LAl0—H JX2-1015

20A、线圈电压 220V 三极、20A、整定电流 11.6A 保护式、红色 保护式、绿色 10A、15 节、380V

1 1 2 2 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm× 500 mm× 20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂串联电阻降压启动自动控制线路电路图,给线路元件编号,明确线路所 用元件及作用。 2.按表 5-17 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-54 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。 4.进行板前明线布线和套编码套管。接线可参考图 5-55,操作者应画出实际接线

图(标号相同的点是同电位点,用导线互相连接起来,但应注意每个点上不能超过两 根导线)。板前明线布线的工艺要求参照项目五任务一中任务实施二。
FU2 FU1 QS

KM

SB甲停

SB乙启

FR

SB11 SB12

SB21 SB22

XT
图 5-54 异地控制元器件平面布置图

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图 5-55 异地控制接线参考图

5.根据电路图 5-45 检查控制板布线的正确性。 6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 检查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。按电路图或 接线图从电源端开始, 逐段核对接线有无漏接、 错接之处, 检查导线接点是否符合要求, 压接是否牢固。 控制电路接线检查。用万用表电阻挡(或数字式万用表的蜂鸣器通断档进行检测) 检查控制电路接线情况。 10.通电试车。 接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。做好线路板的安装检查后, 按安全操作规定进行试运行,即一人操作,一人监护。 三、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.遵守安全操作规程,先接线后检查再通电。 2.学生应该团队协作,学会思考,举一反三,善于总结。 3.在操作训练时,将甲乙两地的启动按钮和停车按钮放在两个不同的位臵。并将启动 按钮并联,停车按钮串联。

任务拓展
知识链接 制动控制电路

制动控制电路装接

60

三相笼型异步电动机切断电源后,由于惯性,总要经过一段时间才能完全停止。为缩短 时间,提高生产效率和加工精度,要求生产机械能迅速准确地停车。采取一定措施使三相笼 型异步电动机在切断电源后迅速准确地停车的过程,称为三相笼型异步电动机制动。 三相笼型异步电动机的制动方法分为机械制动和电气制动两大类。 在切断电源后, 利用机械装置使三相笼型异步电动机迅速准确地停车的制动方法称为机 械制动,应用较普遍的机械制动装置有电磁抱闸和电磁离合器两种。在切断电源后,产生和 电动机实际旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩) ,使三相笼型异步电动机迅速准确地停车 的制动方法称为电气制动。常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动和发电反馈制动等。 一、机械制动 机械制动是用电磁铁操纵机械机构进行制动(电磁抱闸制动、电磁离合器制动等) 。 电磁抱闸的基本结构如图 5-56 所示,它的主要工作部分是电磁铁和闸瓦制动器。

图 5-56 电磁抱闸结构示意图

电磁抱闸的控制电路如图 5-57 所示。电磁线圈由 380V 交流供电。 电磁抱闸的控制电路的工作过程:按下启动按钮 SB2,接触器 KM 线圈通电,其自锁 触头和主触头闭合,电动机 M 得电。同时,抱闸电磁线圈通电,电磁铁产生磁场力吸合衔 铁,带动制动杠杆动作,推动闸瓦松开闸轮,电动机启动运转。 停车时,按下停车按钮 SB1,KM 线圈断电,电动机绕组和电磁抱闸线圈同时断电,电 磁铁衔铁释放,弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮,电动机立即停止转动。 特点:断电时制动闸处于“抱住”状态。 适用场合:升降机械,防止发生电路断电或电气故障时,重物自行下落。

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图 5-57 电动机的电磁抱闸制动控制线路

图 5-58 是控制线路实物接线样板图,在进行电路装接时可参此图进行。

图 5-58 电动机的电磁抱闸制动控制接线样板图

二、 电气制动 1.反接制动 反接制动是将运动中的电动机电源反接(即将任意两根相线接法对调) ,以改变电动机

62

定子绕组的电源相序, 定子绕组产生反向的旋转磁场, 从而使转子受到与原旋转方向相反的 制动力矩而迅速停转。原理如图 5-59 所示。

图 5-59 反接制动原理图

工作过程如下:

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原理说明:电动机正常运转时,KM1 通电吸合,KS 的常开触点闭合,为反接制动作准 备。按下停止按钮 SB1,KM1 断电,电动机定子绕组脱离三相电源,电动机因惯性仍以很 高速度旋转,KS 常开触点仍保持闭合,将 SB1 按到底,使 SB1 常开触点闭合,KM2 通电 并自锁,电动机定子串接电阻接上反相序电源,进入反接制动状态。电动机转速迅速下降, 当电动机转速接近 100r/min 时,KS 常开触点复位,KM2 断电,电动机断电,反接制动结 束。 特点:设备简单,制动力矩较大,冲击强烈,准确度不高。 适用场合:适用于要求制动迅速,制动不频繁(如各种机床的主轴制动)的场合。容量 较大(4.5kW 以上)的电动机采用反接制动时,须在主回路中串联限流电阻。但是,由于反 接制动时,振动和冲击力较大,影响机床的精度,所以使用时受到一定限制。 反接制动的关键是电动机电源相序的改变, 且当转速下降接近于零时, 能自动将反向电 源切除。防止反向再启动。 2.能耗制动 能耗制动是在三相笼型异步电动机脱离三相交流电源后,在定子绕组上加一个直流电 源,使定子绕组产生一个静止的磁场,当电动机在惯性作用下继续旋转时会产生感应电流, 该感应电流与静止磁场相互作用产生一个与电动机旋转方向相反的电磁转矩(制动转矩) , 使电动机迅速停转。能耗制动的控制形式比较多,下面以全波整流、时间控制原则为例来说 明,控制线路如图 5-60 所示。

图 5-60 能耗接制动原理图

线路工作过程如下: 先合上电源开关 QS。 (1)启动过程

(2)制动停车过程

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特点(与反接制动相比) :优点是能耗小,制动电流小,制动准确度较高,制动转矩平 滑;缺点是需直流电源整流装置,设备费用高,制动力较弱,制动转矩与转速成比例减小。 适用场合:适用于电动机能量较大,要求制动平稳、制动频繁以及停位准确的场合。能 耗制动是一种应用很广泛的一种电气制动方法, 常用在铣床、 龙门刨床及组合机床的主轴定 位等。 说明:主电路中的 R 用于调节制动电流的大小;能耗制动结束,应及时切除直流电源。 补充: KM2 常开触点上方应串接 KT 瞬动常开触点。 防止 KT 出故障时其通电延时常闭 触点无法断开,致使 KM2 不能失电而导致电动机定子绕组长期通入直流电。 3.回馈制动 又称再生发电制动,只适用于电动机转子转速 n 高于同步转速 n1 的场合。 下面以起重机从高处下降重物为例来说明,如图 5-61 所示。

图 5-61

回馈制动原理示意图

原理说明: 电动机的转子转速 n 与定子旋转磁场的旋转方向相同, 当电动机转子轴上受 外力作用,且转子转速比旋转磁场的转速高(如起重机吊着重物下降) ,即 n>n1。这时, 转子绕组切割旋转磁场, 产生的感应电流的方向与原来电动机状态时相反, 电磁转矩方向也 与转子旋转方向相反,电磁转矩变为制动转矩,使重物不致下降太快。 因为当转子转速大于旋转磁场的转速时, 有电能从电动机的定子返回给电源, 实际上这 时电动机已经转入发电机运行,所以这种制动称为发电回馈制动。

任务实施

制动控制电路装接

本任务以速度继电器控制的反接制动电路为例。 一、使用的主要工具、仪表及器材 1.电器元件 见表 5-18。
表 5-18 元 件 明 细 表 文字符号 M QS 名称 三相异步电动机 组合开关 推荐型号 Y112M—4 HZl0—25/3 65 推荐规格 4kW、380V、6.8A、1420r/min、△接 法 三极、25A 数量 1 1

FUl FU2 KM FR R KS(SR) SB1、SB2 SB3 XT

熔断器 熔断器 交流接触器 热继电器 电阻器 速度继电器 按钮 按钮 端子排

RLl—60/25 RLl—15/2 CJl0—20 JRl6—20/3 ZX2-2/0.7 JY1 LA25—11 LA25—11 JX2-1020

500V、60A、配熔体 25A 500V、15A、配熔体 2A 20A、线圈电压 380V 三极、20A、整定电流 6.8A 22.3A、7Ω 、每片电阻 0.7Ω 额定转速(100-3000r/min) 、380V、2A、 正转及反转触点各一对 绿色、复合按钮 红色、复合按钮 10A、20 节、380V

3 1 2 1 3 1 2 1 1

2.工具 测电笔、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。 3.仪表 ZC7(500V)型兆欧表、DT-9700 型钳形电流表,MF500 型万用表(或数字式万用表 DT980) 。 4.器材 (1)控制板一块(600mm×500 mm×20 mm) 。 2 (2)导线规格:主电路采用 BV1.5 mm (红色、绿色、黄色) ;控制电路采用 BVlmm2 (黑色) ;按钮线采用 BVR0.75 mm2(红色) ;接地线采用 BVRl.5 mm2(黄绿双色) 。导线 数量由教师根据实际情况确定。 (3)紧固体和编码套管按实际需要发给。 二、项目实施步骤及工艺要求 1.绘制并读懂时间继电器控制的反接制动电路图,给线路元件编号,明确线路所用元 件及作用。 2.按表 5-18 配置所用电器元件并检验型号及性能。 3.在控制板上按布置图 5-62 安装电器元件,并标注上醒目的文字符号。 QS FU1 FU2

R SB2

KM1

KM2

FR

KS

SB1

XT

图 5-62 反接制动控制元器件平面布置图

4.进行板前明线布线和套编码套管。接线可参考图 5-63,操作者应画出实际接线 图。板前明线布线的工艺要求参照项目五任务一中任务实施二。
66

5.根据电路图 5-63 检查控制板布线的正确性。

图 5-63 反接制动接线参考图

6.安装电动机。 7.连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。 8.连接电源、电动机等控制板外部的导线。 9.自检。 检查主电路时,可以手动来代替受电线圈励磁吸合时的情况进行检查。按电路图或 接线图从电源端开始, 逐段核对接线有无漏接、 错接之处, 检查导线接点是否符合要求, 压接是否牢固。注意:主电路电源相序要改变,另外要串接制动电阻。 控制电路接线检查。用万用表电阻挡(或数字式万用表的蜂鸣器通断档进行检测) 检查控制电路接线情况。注意控制电路的互锁触点和自锁触点不能接错,反向制动的联 动复合按钮不能接错,速度继电器的触点不能接错。 10.通电试车。 接电前必须征得教师同意,并由教师接通电源和现场监护。做好线路板的安装检查后, 按安全操作规定进行试运行,即一人操作,一人监护。 三、工作质量评价 工作质量评价参照表 5-6,定额时间由指导教师酌情增减。

特别提示——
1.两接触器用于联锁的常闭触点不能接错,否则会导致电路不能正常工作,甚至有短 路隐患。 2.速度继电器的安装要求规范,正反向触点安装方向不能错,在反向制动结束后及时 切断反向电源,避免电动机反向旋转。 3.在主电路中要接入制动电阻来限制制动电流。

思考与练习
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1. 采用 Y-△降压启动对鼠笼电动机有何要求? 2.如果启动时电动机一直运行在 Y 接状态,不能转到△接状态,会是什么原因? 3. 对 Y-△降压启动控制回路中的一对互锁触头有何作用?若取消这对触头换接启动有何 影响,可能会出现什么后果? 4.鼠笼式异步电动机降压启动的方法及各自特点? 5.反接制动和能耗制动主电路为何要接入制动电阻? 6.反接制动电路的原理和注意事项? 7.三相异步电动机有哪几种制动方式,各有何特点? 8.异地控制电路的特点? 9.顺序控制电路的特点? 10.继电接触器控制电路装接的体会?

项目五小结
三相异步电动机控制线路的安装和调试在工矿企业生产中应用非常广泛, 具有较强的理 论性和很强的实践性。 本项目采用理实一体化的方式, 主要介绍了三相异步电动机控制电路 原理、电路装接的方法及工艺要求。包括手动控制、点动控制、连续控制、点动与连续复合 控制、 正、反转控制、行程控制以及降压启动、 异地控制, 顺序控制和制动控制线路的装接。 1.手动控制是利用闸刀开关、铁壳开关、组合开关、空气开关、倒顺开关,并组合熔 断器,实现对电动机的手动起停控制。 2.点动控制指需要电动机作短时断续工作时,只要按下按钮电动机就转动,松开按钮 电动机就停车的控制。 控制电路主要由一个接触器和启动按钮组成; 连续控制电路是在点动 控制电路的基础上增加一个自锁触点和一个停车按钮以及热继电器。 自锁是利用接触器的常 开辅助触点与启动按钮并联, 在接触器通电后给它的线圈提供另一条通路, 使启动按钮松开 后接触器仍能保持通电。 3.正、反转控制线路是指采用某一方式使电动机实现正、反转转向调换的控制。在工 厂动力设备中通常采用改变接入三相异步电动机绕组的电源相序来实现。常见的控制线路 有:接触器联锁、按钮联锁和双重联锁。联锁(互锁)是两个接触器在各自的控制电路中串 入对方的常闭辅助触点(或复合按钮常闭触点) ,当一条控制电路接通时,另一条控制电路 被切断。 行程控制是利用行程开关将生产机械的行程转化为开关信号实现自动控制。 行程开 关安装在机械运动的合适位置,当运动撞块碰到行程开关时,如果切断控制电路,则机械停 止运动,则为限位控制;如果在切断控制电路的同时,又接通反向运动的控制电路,则可实 现自动往返行程控制。 4.降压启动是先将电源电压适当降低,加到三相异步电动机绕组上,待电动机启动后 再使其电压恢复到额定值的启动。常见的降压启动有定子绕组回路串电阻或电抗器降压启 动、定子绕组串自耦变压器降压启动、丫-△变换降压启动、延边三角形降压启动四种方法。 5.异地控制是在几个地方独立对同一台电动机实现起停控制,特点是启动按钮并联, 停车按钮串联。 6.两台电动机顺序启动的联锁方法是将先启动的接触器常开触点与后启动的控制电路 相串联。 两台电动机按顺序停止的联锁方法是将先将先停的接触器常闭触点与后停的停止按 钮相并联。 7.制动是指电动机脱离电源后立即停转的过程。有机械制动和电气制动两大类。 8.异步电动机的常规保护措施有短路保护、过载保护和失压、欠压保护。电路保护用 熔断器、过载保护用热继电器,失压和欠压保护常用交流接触器。 9.电器原理图分为主电路、控制电路和辅助电路三部分。要掌握常用元器件的图形符
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号和文字符号,掌握电气控制线路的规律。阅读电气原理图的步骤是先看主电路,再看控制 电路和辅助电路, 通常在读图之前还应了解生产机械对控制电路的要求。 平面布置图和接线 图是电路装接时的重要施工图,在电路装接是要事先绘制平面布置图和接线图,按图施工。 10.电气控制线路装接的步骤是: (1)阅读原理图; (2)选择元器件; (3)配齐需要的 工具,仪表和合适的导线; (4)安装电气控制线路; (5)连接电动机及保护接地线、电源线 及控制电路板外部连接线; (6)线路静电检测。包括学生自测和互测,以及老师检查; (7) 通电试车; (8)结果评价。 11.接线要按工艺要求进行,通电前先进行必要的检查,严格遵守操作规程,注意人身 和设备安全,节约使用材料,团队协作,勤于思考,善于总结,勇于实践。

项目五习题
5-1.在用倒顺开关手动实现三相异步电动机正、反转电路中,欲使电机反转为什么要 把手柄扳到“停止”使电动机 M 停转后,才能扳向“反转”使之反转? 5-2.解释“自锁”和“互锁”的含义,并举例说明。 5-3.在电动机起、停控制电路中,已装有接触器 KM,为什么还要装一个刀开关 QS? 它们的作用有什么不同? 5-4.在电动机启、 停控制电路图中,如果将刀开关下面的三个熔断器改接到刀开关上 面的电源线上是否合适?为什么? 5-5.电动机主电路中已装有熔断器,为什么还要再装热继电器?它们各起什么作用? 能不能互相替代?为什么? 5-6.如图 5-64 所示的电动机启、停控制电路有何错误?应如何改正?

图 5-64

习题 5-6 图

5-7.如果将连续运行的控制电路误接成如图 5-65 所示的那样,通电操作时会发生什么 情况?

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SB1 SB1 KM

SB1 SB2

SB1 SB2 KM KM KM KM

SB2 KM

SB2 KM

KM

(a)

(b)
图 5-65 习题 5-7 图

(c)

(d)

5-8.某机床的主轴和润滑油泵各由一台笼型异步电动机拖动,为其设计主电路和控制 电路,控制要求如下: (1)主轴电动机只能在油泵电动机启动后才能启动; (2)若油泵电动机停车,则主轴电动机应同时停车; (3)主轴电动机可以单独停车; (4)两台电动机都需要短路保护、过载保护。 5-9.画出 Y-△降压启动电气控制原理图,并说明工作工程。 5-10.画出三相异步电动机三地控制(即三地均可启动、停止)的电气控制线路。 5-11.试分析如图 5-66 所示的控制功能。

控制主电路

控制电路图 a 图 5-66 习题 5-11 图

控制电路图 b

5-12.请分析如图 5-67 所示电路的控制功能,并说明工作工程。

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图 5-67 习题 5-12 图

5-13.画出能耗制动的电气原理图,并说明工作工程。 5-14.试设计出三种不同形式的点动和连续复合控制的电气控制原理图。 5-15.画出双重互锁的电动机正、反转电气控制原路图,并说明其工作工程。 5-16.画出行程开关控制的自动往返电气控制原理图,并说明其工作工程。 5-17.写出继电-接触器控制电路装接所需的工具和仪表。 5-18.自行总结继电—接触器控制电路装接的步骤。 5-19.自行总结继电—接触器控制电路装接的工艺要领。

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