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电动机的几种常用控制回路简述


电动机的几种常用控制回路简述
摘要: 电动机是应用较多的电气设备.其控制回路直接影响到设备的正常运行。
按照电机的实际控制要求, 选择合适的控制回路很有必要。本文总结了电动机的 几种常用的控制回路,并提出了控制回路设计时应注意到的几个问题。

关键词 电动机 控制回路 接触器 继电器 软起动器

一、 控制回路
1.1 控制回路的作用
控制回路又称操作回路、 控制电路。控制回路的作用是实现对设备的有效控 制, 包括设备的起动停止、 电气线路的投运和断开以及其他要求的运行状态的改 变等,也控制机电元件(例如电磁铁)的通电和断电。 控制回路主要是通过控制断路器或接触器、 继电器的接通和断开来实现对设 备的控制。

1.2 控制回路中的元件
(1)发出指令的主令电器。包括各种按钮和转换开关、行程开关、限位开 关等。 (2)扩展功能并构成逻辑动作关系的控制继电器。例如中间继电器、时间 继电器等。 (3)执行元件。及断路器的跳闸线圈、合闸线圈和合闸接触器,交流接触 器的线圈,液压和空气动力系统中的控制设备(电气控制阀)上的电磁铁等。 (4)信号元件。例如表示断路器所处状态的信号灯。 (5)断路器、接触器的辅助触点等。

1.3 控制回路的分类
控制回路大体可分为两大类: (1)与主电路分离的独立控制电路。此类控制电路与主电路之间没有电的 连接。高压设备和重要设备的操作回路都采用与主电路分离独立的控制电路。 (2)控制电路与主电路之间有电气连接的电路。采用中小型电动机作动力 的机电设备(电压为 380/220V 以下) ,许多都采用与主电路连接的控制电路。

1

1.4 控制回路电压选择应注意的问题
控制回路电压常采用.24V、~220V 和~380V,以~220 V 居多。当控制线 路较长时, 就必须考虑平衡线路电容电流和电压损失的影响。 合理选择控制电压。

1.4.1

导线的临界长度
500Ph 0.3? Ue 2

控制回路导线的临界长度为:Le=

式中:Le——导线的临界长度,m; Ph——接触器线圈的吸合功率,W; Ue——控制电压,V。 若控制线路超过临界长度。 当发出停机命令时, 由于线路上存在杂散电流(如 线路较长时会加大线路的电容电流),该电流将继续维持接触器的吸合,会造成 无法停机的故障。

1.4.2 线路压降
Ue Rl Rl ? R 式中:Rl——导线的电阻; R——控制线圈的电阻。 若控制线路压降过大。起动时.接触器无法吸合,会造成设备无法起动。

线路压降为: ?U ?

二、 电机几种控制电路设计
2.1 单向连续运转控制电路设计
2.1.1 原理图
三相异步电动机接触器—继电器单向连续运转控制电路原理图如下。 控制回 路采用~380V 电源,热继电器 KR 作为电动机 M 的过载保护。

2

图 1

单向连续运转控制电路原理图

2.1.2 动作过程
起动:按下起动按钮 SB1,KM 带电,KM 的主触点闭合给电动机绕组的 3 个接线头供电,同时,KM 的动合辅助触点闭合使 KM 自保持。电动机持续运行。 停止:按下停止按钮 SB2,KM 线圈失电,KM 的主触点断开,电机停止。

2.1.3 应注意的问题
在~220 V 的控制回路中.常见到图 2 中错误的设计。将热继电器 KH 常闭 触点放在接触器 KM 后面,当 KM 和 KH 触点连接处接地时.KH 触点处于短接状 态。由于 KM 线圈电阻大.FU 不会动作。电机过载时不会停止运行.会造成烧 电机的事故。应采用图 3 的设计。KM 前任一接点接地.熔断器就会迅速动作.

图 2

直接起动控制回路 I

图 3

直接起动控制回路 II

3

2.2 电动机正、反转控制电路设计
2.2.1 三相异步电动机双重联锁正、反转控制
所谓双重联锁, 就是正、 反转起动按钮的常闭触点互相串接在对方的控制回 路中,而正、反转接触器的常闭触点也互相串接在对方的控制回路中,从而起到 了按钮和接触器双重联锁的作用。原理图如图 4 所示:

图 4

正反转控制电路原理图

2.2.2 动作过程
当按下电动机 M 的正转起动按钮 SB1 时,电动机 M 正向起动(逆时针方向) 连续运转; 当按下电动机 M 的反转起动按钮 SB2 时, 电动机 M 反向起动(顺时针 方向)连续运转。其中按钮 SB1、SB2 和接触器 KM1、KM2 的常闭触点分别串接在 对方接触器线圈回路中, 当接触器 KM1 通电闭合时, 接触器 KM2 不能通电闭合; 反之当接触器 KM2 通电闭合时,接触器 KM1 不能通电闭合。

2.2.3 应注意的问题
(1)在图 5 的控制回路中.当 KM 同 HG(HW)并联个数较多时.并联电阻值 减小。控制回路电流加大.此时应校验控制回路触点的容量,否则可能会导致控 制回路中常闭触点粘连。造成无法停机。若 KH 触点粘连.就会烧毁过载运行的 电机。故应根据样本,查出接触器和指示灯的电阻值,计算并联电阻 R? (可忽 220 略常开、常闭触点接触电阻),控制回路电流为: I ? ,应小于等于控制回路中 R? 触点的额定电流。
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(2)在采用远方控制箱上控制时. HR 不能省略.从图中可以看出。HR 起 到监视 FU 的作用。具有显示控制回路完好的功能。由于 FU 位于配电柜上.在 远方控制箱上操作时。知道 FU 的状态是十分必要的。 (3)信号灯的颜色问题。在控制回路,红色指示灯表示正常停机,绿色指 示灯表示运行(带电状态)。

图 5

正反转控制回路

2.3 软起动器控制电动机的电路
本文主要介绍 WJR 型软起动器。WJR 系列三相电动机软起动单元是三相交 流异步电动机专用控制产品。起动时,电压由零慢慢提升到额定电压,这样电机 在起动过程中的起动电流, 就由过载冲击电流不可控制变成可控制。并且可以调 节起动电流的大小。 电机起动的全过程都不存在冲击转矩, 而是平滑的起动运行。

2.3.1 WJR 型软起动器
WJR 型软起动器的软起动单元的输入端(R、S、T)为主回路外接电源,输 出端(U、V、W)为外接负载,输入、输出不能反接。面板示意图和主回路电路 图如下:

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图 6

面板示意图

图7

主回路电路图

2.3.3 软起动器电路
WJR 型软起动器主电路和控制回路如下图所示:

图 8

WJR 型软起动器主电路

图 9

软起动器控制回路

说明:1、TA1、TA2、TA3 为取样电流互感器。 2、起动、停止按钮不需外接电源(采用无源接点) ,直接接入。
6

控制信号端子说明: a. 旁路信号输出端子 软起单元达到全压后, 旁路继电器触点闭合并通过端子输出(触点额定通断 电流:5A/250VAC) ,用于接通旁路接触器 KM(如图 9) 。 b. 起动、停止、公共端信号输入端子: 如图 9,按下起动按钮 SB2,电机开始起动。起动完成后,旁路接触器吸合, 系统处于旁路工作状态。按下停止按钮 SB1,则进入软停状态。 c. 电流互感器输入端子: 主电路三只电流互感器(TA1、TA2、TA3)的二次电流(0~5A)输出端,分 别接在软起动单元的“电流互感器 1” 、 “电流互感器 2” 、 “电流互感器 3”的端 子上。无相序及相位要求。电流互感器的二次侧的公共端应可靠接地。 d. 故障信号输出端子: 当外接电源、外接电机及软起动单元出现故障时,自动停机,故障继电器动 作,其“故障信号输出”端子输出无源开关闭合信号,可用此信号控制外部联锁 设备(触点额定通断电流:5A/250VAC) 。

三、总 结
电机的控制方式多种多样: 直接起动控制: 全压下直接起动和停止电动机, 包括单方向运行和可逆运行。 降压起动控制:如星三角降压起动控制。 软起动控制:通过软起动器或变频器控制电机起动。 制动控制:常用的有反接制动、能耗制动。 变速控制:有变极调速、变频调速、电磁调速等方式。 工业生产中,电动机回路的控制问题是非常关键的,本文对于电动机回路电 气的控制达成的解决方法是:按照控制要求设计二次电路,选择一次设备时,可 以以电动机的启停要求、正反转要求等作为选择依据。

参考文献
1. 电气二次回路应用入门 /程逢科,李公静编著.——北京:中国电力出版社, 2008 2. 二次回路识图及故障处理指南/张希泰,陈康龙主编 .——北京:中国水利水 电出版社,2005 3. 继电保护、二次回路、电源故障处理方法及典型实例 /陈家斌,张露江主编. ——北京:中国电力出版社,2012.3

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