電動(dòng)機(jī)基本開(kāi)環(huán)控制環(huán)節(jié)介紹.ppt

第5章,電動(dòng)機(jī)基本開(kāi)環(huán)控制環(huán)節(jié),在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)炔块T中，廣泛使用著各種生產(chǎn)機(jī)械，它們大都以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)進(jìn)行拖動(dòng)。電動(dòng)機(jī)是通過(guò)某種自動(dòng)控制方式來(lái)進(jìn)行控制的，最常見(jiàn)的是繼電接觸器自動(dòng)控制系統(tǒng)，又稱電氣控制。,主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等傳統(tǒng)的低壓電器元件組成，以傳統(tǒng)的測(cè)試方式為手段，以控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、換向、調(diào)速為主要內(nèi)容。這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是機(jī)床和其他許多機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)更先進(jìn)電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。,缺點(diǎn)：是采用固定接線方式、功能簡(jiǎn)單、體積龐大、靈活性差、工作頻率低、觸點(diǎn)易損壞、可靠性差。,繼電接觸器自動(dòng)控制系統(tǒng),5.1異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路,電動(dòng)機(jī)的基本控制環(huán)節(jié)：,優(yōu)點(diǎn)：它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，而且堅(jiān)固耐用，慣量小，運(yùn)行可靠，很少需要維護(hù)，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)生活中得到廣泛的應(yīng)用。,5.1.1鼠籠式電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制,三相鼠籠異步電機(jī),三相鼠籠異步電機(jī)全壓起動(dòng)控制電路,優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：起動(dòng)電流較大，將使用電線路電壓下降，影響臨近負(fù)載正常工作。,適用電動(dòng)機(jī)容量在10kW以下，并且電動(dòng)機(jī)容量小于供電變壓器容量的20的場(chǎng)合。,三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,三相鼠籠異步電機(jī)全壓起動(dòng)的工作原理,直接將三相對(duì)稱交流電接入電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組相應(yīng)的出線端上。,U,V,W,控制？,在低壓電路中作為不頻繁接通和分?jǐn)嚯娐酚?，主要用?lái)將電路與電源隔離。,U,V,W,QS,電路圖中電器元件的觸點(diǎn)均按吸引線圈為斷電、手柄置于零位、元件沒(méi)有受外力作用時(shí)的情況畫出。,主要用于低壓配電電路不頻繁通斷控制，在電路發(fā)生短路、過(guò)載、欠壓和漏電等故障時(shí)能分?jǐn)喙收想娐贰?U,V,W,用來(lái)頻繁接通或斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路，每小時(shí)可開(kāi)閉好幾百次。,QS,KM,主電路：傳輸能量的線路，流過(guò)電氣設(shè)備負(fù)載電流的電路，其導(dǎo)線用加粗的實(shí)線表示，一般畫在圖面的左側(cè)。,當(dāng)接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)（KM）閉合電機(jī)接通電源開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)（KM）斷開(kāi)，電機(jī)停止運(yùn)行。,控制電路,接觸器的工作原理？,只要控制交流接觸器線圈電路的通斷就能控制電機(jī)的起停。,控制電路：傳送控制信號(hào)的線路，其導(dǎo)線用細(xì)實(shí)線表示，一般畫在圖面的右側(cè)。,鼠籠式電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制,SB,點(diǎn)動(dòng)控制：通常用在電動(dòng)機(jī)檢修后試車或生產(chǎn)機(jī)械的位置調(diào)整。,連續(xù)運(yùn)行控制,這種依靠接觸器輔助觸點(diǎn)使其線圈保持通電的作用稱為自鎖。起自鎖作用的輔助觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。,SB0,停止按鈕,自鎖觸點(diǎn),起動(dòng)按鈕,保護(hù)環(huán)節(jié),為了防止電機(jī)在故障狀態(tài)以及超負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，應(yīng)在控制電路和主電路中加保護(hù)電器。,QS,KM,發(fā)生短路事故短路保護(hù),FU1,FU2,FU2,當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期過(guò)載，或發(fā)生斷相故障使電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)額定值時(shí)。過(guò)載保護(hù)：熱繼電器FR。,QS,KM,熱繼電器如何實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)?,FU1,FR,FR,還能消除由于電壓恢復(fù)線路自起動(dòng)而產(chǎn)生的安全隱患。,當(dāng)電源電壓由于某種原因嚴(yán)重欠壓（或失壓）時(shí)。,欠壓保護(hù)：是依靠接觸器KM本身的電磁機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的（主電路和控制電路為同一電源）。,1,2,1,2,點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)運(yùn)行控制電路,既能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行又能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)的控制電路。,方案1：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA（旋轉(zhuǎn)操作）與自鎖觸點(diǎn)KM串聯(lián)。,解自鎖,SA,方案2：,使用一個(gè)復(fù)合按鈕SB2，操作SB2實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。,SB1,KM,SB0,FU2,FU2,FR,復(fù)合按鈕的動(dòng)作順序：按下SB2，先斷常閉觸頭，解除控制電路的自鎖功能；后合常開(kāi)觸頭，接通KM的線圈。,方案3：,點(diǎn)動(dòng)：使用中間繼電器KA和控制按鈕SB2。,SB1,KM,SB0,FU2,FU2,FR,KA,KA,SB2,鼠籠式電動(dòng)機(jī)兩地控制,SB2,KM,SB1,FU2,FU2,FR,鼠籠式電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與定子電流的相序有關(guān)。,主電路,U,V,W,QS,FU1,FR,L1,L2,L3,KM1控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。,KM2控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。,相序L1L2L3正轉(zhuǎn)UVW反轉(zhuǎn)WVU,控制電路,KM1,SB0,FU2,FU2,FR,1,2,如何保證在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)接觸器動(dòng)作，以確保電源不會(huì)短路？,實(shí)現(xiàn)的控制功能：正轉(zhuǎn)停反轉(zhuǎn),電氣互鎖：兩個(gè)接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)起相互控制作用，這兩對(duì)起聯(lián)鎖作用的觸點(diǎn)稱為聯(lián)鎖觸點(diǎn)。利用兩個(gè)接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)起相互控制作用，即當(dāng)一個(gè)接觸器線圈通電時(shí)，用其常閉輔助觸點(diǎn)的斷開(kāi)來(lái)鎖住另一個(gè)電路，使另一個(gè)接觸器不能通電。應(yīng)用聯(lián)鎖后，可以保證在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)接觸器動(dòng)作，確保電源不會(huì)短路。,電氣互鎖,正轉(zhuǎn)直接到反轉(zhuǎn)的連續(xù)控制,機(jī)械互鎖：采用復(fù)式按鈕，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)直接到反轉(zhuǎn)的控制,自動(dòng)往返行程控制線路,使用位置開(kāi)關(guān)（如行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)）發(fā)出正、反轉(zhuǎn)控制指令即可實(shí)現(xiàn)。,限位開(kāi)關(guān),SQ2,SQ1,限位開(kāi)關(guān),KM1,SB1,KM1,SB0,FU2,FU2,FR,1,2,SB2,KM2,KM2,5.1.2鼠籠式電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制,電動(dòng)機(jī)在直接起動(dòng)（即全壓起動(dòng)）過(guò)程中，最初起動(dòng)電流為額定電流的57倍。起動(dòng)時(shí)過(guò)大的沖擊電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身和電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行都會(huì)造成不利影響。一方面使電動(dòng)機(jī)自身起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減?。妱?dòng)機(jī)全壓起動(dòng)轉(zhuǎn)矩本身就不大）；另一方面，由于導(dǎo)致電網(wǎng)電壓降低而影響其他用電器的正常工作。特別是較大容量的電動(dòng)機(jī)需要采用降壓起動(dòng)。,鼠籠式電動(dòng)機(jī)Y-D降壓起動(dòng)控制,起動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成Y形；,這種控制方式僅適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為D形接法。,待轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，再將定子繞組換接成D形，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)人全壓正常運(yùn)行。,W2,W1,V2,V1,U1,U2,定子繞組聯(lián)接的換接控制,起動(dòng)時(shí)先閉合KM2定子繞組接成Y，每相定子上的電壓僅為額定電壓的、而電網(wǎng)的電流僅為全壓直接起動(dòng)時(shí)的；,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，斷開(kāi)KM2然后閉合KM3，電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成正常運(yùn)行時(shí)的D形。,星形三角形換接減壓起動(dòng)控制線路,缺點(diǎn)：KM2和KM3是帶電切換。,鼠籠式電動(dòng)機(jī)自耦降壓起動(dòng)控制,采用自耦變壓器降壓起動(dòng)的控制電路中，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的限制，是依靠自耦變壓器的降壓作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓。一旦起動(dòng)結(jié)束，自耦變壓器便被切除，額定電壓或者說(shuō)自耦變壓器的一次電壓直接加在定子繞組，這時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行。通常習(xí)慣稱自耦變壓器為起動(dòng)補(bǔ)償器。,自耦變壓器減壓起動(dòng)控制線路,5.1.3繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制,三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組可通過(guò)滑環(huán)串接合適的起動(dòng)電阻減小起動(dòng)電流，提高轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,一般在要求最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的場(chǎng)合，繞線式異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。例如橋式起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)的起動(dòng)控制線路，就采用了繞線式異步電動(dòng)機(jī)。,控制的電路,KI1、KI2為欠電流繼電器。它們的吸合（銜鐵）電流相同，均為電動(dòng)機(jī)的最初起動(dòng)電流；而釋放（銜鐵）電流調(diào)節(jié)成不同的大小，且KI1的釋放電流大于KI2的釋放電流最小。,注意,注意,電動(dòng)機(jī)重復(fù)短時(shí)工作時(shí)，常采用頻敏變阻器與轉(zhuǎn)子繞組直接串接的方式，不必用接觸器等短接設(shè)備。若是偶然起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般用一只接觸器，起動(dòng)結(jié)束時(shí)；將頻敏變阻器短接。,5.1.4鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)器控制,直接起動(dòng)方式由于其對(duì)電網(wǎng)的巨大沖擊、對(duì)負(fù)載設(shè)備的損傷和對(duì)其它負(fù)荷的不利影響，在10kW以上電機(jī)已很少采用。Y-D起動(dòng)由于對(duì)電機(jī)六出線的要求和低可靠性，一般只用于4100kW的小功率電機(jī)。自耦降壓起動(dòng)由于其實(shí)用性得到了廣泛的應(yīng)用，但它對(duì)有色金屬的大量耗費(fèi)和落后的控制方式，如今在歐美已遭淘汰，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也日益萎縮。,替代以上幾種起動(dòng)方式的正是日益流行的電子式軟起動(dòng)器。,電子式軟起動(dòng)器是采用電力電子技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和微處理器技術(shù)而研制生產(chǎn)的新型控制設(shè)備。,電子式軟起動(dòng)器,電子式軟起動(dòng)器的基本原理,電子式軟起動(dòng)器的基本原理：是通過(guò)對(duì)功率器件即晶閘管的控制而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的起動(dòng)控制，控制輸出給電動(dòng)機(jī)的電壓從可整定的初始值經(jīng)過(guò)可整定的斜率時(shí)間上升到供電電網(wǎng)全壓。從而降低對(duì)電機(jī)電源的容量要求，并減少對(duì)供電電網(wǎng)的影響和機(jī)械傳動(dòng)的沖擊。,當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，由電子電路控制晶閘管GTO的導(dǎo)通角使電機(jī)的端電壓以設(shè)定的速度逐漸升高，一至升到全電壓。,軟起動(dòng)過(guò)程完成后，三相旁路接觸器KM閉合，電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)全壓運(yùn)行。,說(shuō)明,與傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備相比，性能更可靠，使起動(dòng)更平滑，對(duì)電網(wǎng)沖擊更小，此外還具有限流調(diào)節(jié)、軟停車、節(jié)能、智能通訊、智能保護(hù)等傳統(tǒng)起動(dòng)方式所沒(méi)有的功能。,如果是輕載，則在正常運(yùn)行時(shí)，也可保持所需的較低端電壓，使電機(jī)的功率因數(shù)升高，效率增大。在電機(jī)停機(jī)時(shí)，也通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)端電壓慢慢降低至0，從而實(shí)現(xiàn)軟停機(jī)。,5.2異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電路,三相異步電動(dòng)機(jī)從切斷電源到安全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的關(guān)系總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這樣就使得非生產(chǎn)時(shí)間拖長(zhǎng)，影響了勞動(dòng)生產(chǎn)率，不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求。如萬(wàn)能銑床、臥式鏜床、組合機(jī)床等，都要求能準(zhǔn)確定位和迅速停車，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，為了保證工作設(shè)備的可靠性和人身安全，為了實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確停車，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)機(jī)械效率，對(duì)要求停轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)采取措施，強(qiáng)迫其迅速停車，這就叫“制動(dòng)”。,三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法分為兩類：電磁機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。,電磁機(jī)械制動(dòng)是用電磁鐵操縱機(jī)械裝置來(lái)強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)迅速停車，如電磁抱閘、電磁離合器。電氣制動(dòng)實(shí)質(zhì)上是在電動(dòng)機(jī)停車時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)與原來(lái)旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，迫使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，如反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、反饋制動(dòng)等。實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的控制線路是多種多樣的。,本節(jié)僅介紹反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)控制線路。,5.2.1反接制動(dòng)控制,由于反接制動(dòng)是利用改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組上三相電源的相序，使定子產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的一種制動(dòng)方法。顯然，反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍，因此，制動(dòng)電流大，制動(dòng)力矩大，制動(dòng)迅速。但是這種方法對(duì)設(shè)備沖擊也大，通常僅用于10kW以下的小容量電動(dòng)機(jī)。,為減小制動(dòng)電流，通常要求在電動(dòng)機(jī)定子電路中串接一定的電阻（稱為反接制動(dòng)電阻）。串入的制動(dòng)電阻既限制了制動(dòng)電流，又限制了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。另外，當(dāng)反接制動(dòng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，必須及時(shí)切除電源，以防止反向再起動(dòng)。,5.2.2能耗制動(dòng)控制,能耗制動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個(gè)直流電壓（即通入直流電流），利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的作用，在轉(zhuǎn)速為零時(shí)切除直流電源，以達(dá)到