项目六三相异步电动机的基本控制电路及安装电机与电气控制技术 电子教案.doc
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1、电机与电气控制技术与实践项目六 三相异步电动机的基本控制电路及安装任务一 电气控制线路图、接线图和布置图的识读学习目标了解电气图形符号与文字符号的含义;了解电气原理图、接线图和布置图的概念;掌握电气原理图、接线图和布置图的绘制规则。任务分析由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同,使得它们对电动机的控制要求不同。要使电动机按照生产机械的要求正常安全地运转,必须配置一定的电器,组成一定的控制线路,才能达到目的。在生产实践中,一台生产机械的控制线路可以比较简单,也可能相当复杂,但任何复杂的控制线路总是由一些基本控制线路有机地组合起来的。所以要我们了解电路图,连接图和布置图等,和掌握电气原理图,接线
2、图和布置图的绘制原则。 知识链接 一、电气原理图电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图。该图应根据简单、清晰的原则,采用电气元器件展开形式来绘制,它不按电气元器件的实际位置来画,也不反映电气元器件的大小、安装位置,只用电气元器件的导电部件及其接线端钮按国家标准规定的图形符号来表示电气元器件,再用导线将这些导电部件连接起来以反映其连接关系。所以电气原理图结构简单、层次分明,关系明确,适用于分析研究电路的工作原理,且为其他电气图的依据,在设计部门和生产现场获得广泛的应用。现以图6-1CW6132型普通车床电气原理图为例来阐明绘制电气原理图的原则和注意事项。图6-1
3、CW6132 型普通车床电气原理图(一)绘制电气原理图的原则1电气原理图的绘制标准。图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。2电气原理图的组成。电气原理图由电源电路、主电路和辅助电路三部分组成。(1)电源电路一般画成水平线,三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出,中线N和保护地线PE依次画在相线之下。(2)主电路是从电源到电动机的电路,主要由刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件与电动机组成。主电路用粗线绘制在图面的左侧或上方。(3)辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。它们由继电器、接触器的电磁线圈,继电器、接触器辅助触头,控制按钮,其他控
4、制元件触头、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等组成。画辅助电路图时,辅助电路要跨接在两相电源线之间,一般按照控制电路、指示电路和照明电路的顺序依次用细实线垂直画在主电路图的右侧,且电路中与下边电源线相连的耗能元件(如接触器和继电器的线圈、指示灯、照明灯等)要画在电路图的下方,而电器的触头要画在耗能元件与上边电源线之间。为读图方便,一般应按照自左至右、自上而下的排列来表示操作顺序。3电气触头的画法。原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。对于接触器、电磁式继电器,是按电磁线圈未通电时触头状态画出;对于控制按钮、行程开关的触头,是按不受外力作用时的状态画
5、出;对于断路器和开关电器触头,是按断开状态画出。当电气触头的图形符号垂直放置时,以“左开右闭”原则绘制,即垂线左侧的触头为常开触头,垂线右侧的触头为常闭触头;当符号为水平放置时,以“上闭下开”原则绘制,即在水平线上方的触头为常闭触头,水平线下方的触头为常开触头。4电气元器件的画法。原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图,原理图中只画出其带电部件,同一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出,但必须按国家标准规定的图形符号画出,并且用同一文字符号标明。对于几个同类电器,在表示名称的文字符号之后加上数字序号,以示区别。5原理图的布局。电气原理图中,同一电器的各元气件不按实际位置画在一起
6、,而是按功能布置,即同一功能的电气元器件集中在一起,尽可能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制。6线路连接点、交叉点的绘制。画电气原理图时,应尽可能减少线条和避免线条交叉。对有电联系的交叉导线连接点,用小黑圆点表示;无电联系的交叉导线则不画小黑圆点。7电路编号法。电路图采用电路编号法,即对电路中各个接点用字母或数字编号。主电路在电源开关的出线端按相序依次编号为U11、V11、W11。然后按从上至下、从左到右的顺序,每经过一个电器元件,编号递增,如U12、V12、W12;U13、V13、W13。一台三相交流电动机或设备的三根出线依次编号为U、V、W。对于多台电动机引出线的编号,可在字母前用不同
7、的数字区别,如1U、1V、1W。辅助电路编号按“等电位”原则从上至下、从左至右的顺序用数字依次编号,每经过一个电器元件后,编号要依次递增。控制电路编号的起始数字必须是1,其他辅助电路编号的起始数字依次递增100,如照明电路编号从101开始;指示电路编号从201开始等。(二)电气原理图图面区域的划分为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置,有利于读者检索电气线路,常在各种幅面的图纸上分区。每个分区内竖边方面用大写的拉丁字母编号,横边用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角开始,分区代号用该区的拉丁字母或阿拉伯数字表示,有时为了分析方便,也把数字区放在图的下面。为了方便读
8、图,利于理解电路工作原理,还常在图面区域对应的原理图上方标明该区域的元件或电路的功能,以方便阅读分析电路。(三)继电器、接触器触头位置的索引电气原理图中,在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触头所在图在位置的索引代号,索引代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在图区号,右栏为常闭触头所在图区号。(四)电气图中技术数据的标注电气图中各电气元器件的相关数据和型号,常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。如图6-1中热继电路器文字符号FR下方标有。6.811A,该数据为该热继电器的动作电流值范围,而8.4A为该继电器的整定电流值。二、电器元件布置图电器元件布置图是用来表明电气
9、原理图中各元器件在控制板上的实际安装位置,采用简化的外形符号而绘制的一种简图。它不表达电器的具体结构、作用、接线情况以及工作原理,主要用于电器元件的布置和安装。图中各电器的文字符号必须与电路图和接线图的标注相一致。电器元件布置图是控制设备生产及维护的技术文件,电器元件的布置应注意以下几方面:(1)体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方,而发热元件应安装在电器安装板的上方。(2)强电、弱电应分开,弱电应屏蔽,防止外界干扰。(3)需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。(4)电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起,以利安装和配线。(5)电
10、器元件布置不宜过密,应留有一定间距。如用走线槽,应加大各排电器间距,以利布线和维修。电器布置图根据电器元件的外形尺寸绘出,并标明各元器件间距尺寸。控制盘内电器元件与盘外电器元件的连接应经接线端子进行,在电器布置图中应画出接线端子板并按一定顺序标出接线号。图6-2为CW6132型车床控制盘电器布置图。图6-2 CW6132型车床控制盘电器布置图三、安装接线图安装接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的,用来表示电气设备电器元件的位置、配线方式和接线方式的图形。主要用于安装接线、线路的检查维修故障处理。通常接线图与电气原理图和元器件布置图一起使用。接线图表示出项目的相对位置、项目代
11、号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。接线图中的各个项目采用简化外形表示,简化外形旁应标注项目代号,并应与电气原理图中的标注一致。电气接线图的绘制原则是:(1)各电气元器件均按实际安装位置绘出,元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。(2)一个元器件中所有的带电部件均画在一起,并用点划线框起来,即采用集中表示法。(3)各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致,并符合国家标准。(4)各电气元器件上凡是需接线的部件端子都应绘出,并予以编号,各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。(5)绘制安装接线图时,走向相同的相邻导线可以绘成一股线。图6-3是根据上述原则绘制的与
12、图6-1对应的电器箱外连部分电气安装接线图。图6-3 CW6132型车床电气安装接线图电动机基本控制线路的安装步骤:(1)识读电路图,明确线路所用电器元件及其作用,熟悉线路的工作原理。(2)根据电路图或元件明细表配齐电器元件,并进行检验。(3)根据电器元件选配安装工具和控制板。(4)根据电路图绘制布置图和接线图,然后按要求在控制板上固装电器元件。(5)根据电动机容量选配主电路导线的截面。控制电路导线一般采用截面为1平方毫米的铜芯线,按钮线一般采用截面为0.75平方毫米的铜芯线,接地线一般采用截面不小于1.5平方毫米的铜芯线。(6)根据接线图布线,同时将剥去绝缘层的两端线头套上标有与电路图相一致
13、编号的编码套管。(7)安装电动机。(8)连接电动机和所有电器元件金属外壳的保护接地线。(9)连接电源、电动机等控制板外部的导线。(10)自检。(11)交验。(12)通电试车。任务二 电动机正、反转控制线路学习目标会正确识别、选用、安装、使用常用低压电器,熟悉它们的功能、基本结构、工作原理及型号意义,熟记它们的图形符号和文字符号;熟悉电动机正、反转控制线路的构成和工作原理;会安装与检修电动机正反转控制线路。任务分析了解正、反转控制线路在实际生产中的应用,以及如何使电动机正、反转的原理。熟悉电动机正、反转各种控制线路的构成和工作原理。会安装和检修各正、反转的控制线路。 知识链接一、点动与连续运转的
14、控制自锁与互锁的控制系统统称为电气的联锁控制,在电气控制电路中应用十分广泛,是最基本的控制。生产机械的运转状态有连续运转与短时间断运转,所以对其拖动电动机的控制也有点动与连续运转两种控制方式,对应的有点动控制与连续运转控制电路,如图6-4所示。图6-4(a)是基本的点动控制电路。按下点动按钮SB,KM线圈通电,电动机起动旋转;松开SB按钮,KM线圈断电释放,电动机停转。所以该电路为单纯的点动控制电路。图6-4(b)是用开关SA断开或接通自锁电路,可实现点动也可实现连续运转的电路。合上开关SA时,可实现连续运转;SA断开时,可实现点动控制。图6-4(c)是用复合SB3实现点动控制,按钮SB2实现
15、连续运转控制的电路。图6-4 电动机点动与连续运转控制电路(a)基本点动控制电路 (b)开关选择运行状态的电路 (c)两个按钮控制的电路1点动正转控制电路点动正转控制电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制电路,如图6-4(a)所示。电路的工作原理如下:先合上电源开关Q。起动:按下SBKM线圈得电KM主触点闭合电动机M起动运转。停止:松开SBKM线圈失电KM主触点分断电动机M失电停转。停止使用时,断开电源开关Q。2开关选择运行状态电路电路如图6-4(b)所示,松开转换开关SA,该电路为点动正转控制电路,工作原理和点动正转控制电路相同。闭合转换开关SA,电路为自锁正转控制电路。此电
16、路是用按钮、接触器来控制电动机运转的正转控制电路。三相异步电动机的自锁控制电路的主电路和点动控制的主电路大致相同,但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1,在起动按钮SB2两端并接了接触器KM的一对演武辅助触点。接触器自锁正转控制电路不但能使电动机连续运转,而且还有一个重要的特点,就是具有欠压和失压(或零压)保护作用。它主要由按钮开关SB(起/停电动机使用)、交流接触器KM(用做接通和切断电动机的电源及失压保护和欠压保护等)、热继电器(用做电动机的过载保护)等组成。(1)欠压保护。“欠压”是指电路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当电路电压下降到某一数值时,电动机能自动脱离电源电压
17、停转,避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当电路电压下降时,电动机的转矩随之减小,电动机的转速也随之降低,从而使电动机的工作电流增大,影响电动机的正常运行,电压下降严重时还会引起“堵转”的现象,以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制电路就可避免电动机欠压运行,这是因为当电路电压下降到一定值,从而使接触器线圈磁通减弱,产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时,动铁心被迫释放,带动主触点、自锁触点同时断开,自动切断主电路和控制电路,电动机失电停转,达到欠压保护的目的。(2)失压保护。失压保护是指电动机在正常运行中,由于外界某种原因引起突然断电时,能自动切断电动机电源。当重新供电
18、时,保证电动机不能自行起动,避免造成设备和人身伤亡事故。采用接触器自锁控制电路,由于接触器自锁触点和主触点在电源断电时已经断开,使控制电路和主电路都不能接通。所以在电源恢复供电时,电动机就不能自行起动运转,保证了人身和设备的安全。电路的工作原理如下:先合上电源开关Q。起动:按下SB1KM线圈得电KM主触点闭合电动机M起动连续运转 KM自锁触点闭合自锁停止:按下SB2KM线圈失电KM主触点分断电动机M失电停转 KM自锁触点分断3连续与点动混合正转控制电路机床设备在正常运行时,一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时,又需要电动机能点动控制,实现这种控制要求的电路是连续与
19、点动混合控制的正转控制电路,如图6-4(c)所示。电路的工作原理如下:先合上电源开关Q。(1)连续控制起动:按下SB2KM线圈得电KM线圈触点闭合电动机M起动连续运转 KM自锁触点闭合自锁停止:按下SB3KM线圈失电KM主触点分断电动机M失电停转 KM自锁触点分断(2)点动控制起动:按下SB3SB3常闭触点先分断切断自锁电路 SB3常开触点后闭合KM线圈得电KM自锁触点闭合电动机M起动连续运转 KM主触点闭合停止:松开SB3SB3常闭触点后恢复闭合 SB3常开触点先恢复分断KM线圈失电KM自锁触点分断 KM主触点分断电动机M失电停转二、正反转控制线路单向转动的控制线路比较简单但是只能使电动机朝
20、一个方向旋转,带动生产机械的运动部件朝一个方向运动。但很多生产机械往往要求运动部件能向正、反两个方向运动。如机床工作台的前进和后退;万能铣床主轴的正反转;起重机的上升和下降等。当改变通入电动机定子绕组的三相电源相序,即把接入电动机三相电源进线中的任意两相对调接线时,电动机就可以反转。下面介绍几种常用的正反转控制线路。1转换开关控制电动机正反转电路转换开关控制电动机正反转电路如图6-5所示。图中SC是转换开关,SC有四对触头,三个工作位置。当SC置于上、下方不同位置时,通过其触头来改变电动机定子接入三相交流电源的相序,进而改变电动机的旋转方向。在这里,接触器KM作为线路接触器使用。转换开关SC为
21、电动机旋转方向预选开关,由按钮来控制接触器,再由接触器主触头来接通或断开电动机三相电源,实现电动机的起动和停止。图6-5 转换开关控制电动机正反转电路2无互锁的正反转控制电路图6-6(a)是将两个单向旋转控制电路组合而成。主电路由正、反转接触器KM1、KM2的主触头来实现电动机三相电源任意两相的换相,从而实现电动机正反转。当需要正转起动时,按下正转起动按钮SB2,KM1线圈通电吸合并自锁,电动机正向起动并运转;当需要反转起动时,按下反转起动按钮SB3,KM2线圈通电吸合并自锁,电动机便反向起动并运转。但若在按下正转起动按钮SB2,电动机已进入正转运行后,发生又按下反转起动按钮SB3的误操作时,
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