項目4電動機單向控制

1、項目單元項目單元4 4 三相籠形異步電動機的單向控制線路的安裝接線三相籠形異步電動機的單向控制線路的安裝接線4.1訓(xùn)練目標訓(xùn)練目標（1）學(xué)會繪制電氣安裝接線圖，熟悉安裝控制線路的步驟。（2）培養(yǎng)電氣控制線路的安裝、調(diào)試、故障分析與排除的操縱能力。4.2實訓(xùn)設(shè)備和器件實訓(xùn)設(shè)備和器件任務(wù)所需實訓(xùn)設(shè)備和元器件見表4-1。表4-1 實訓(xùn)設(shè)備和元器件明細表代號名稱型號規(guī)格數(shù)量M電動機Y-112M-44KW、380V、8.8A、1440r/min1QS組合開關(guān)HZ10-25/3三極額定電流25A若干個FU1熔斷器RL1-60/25500V、60A、配熔體額定電流25A3臺FU2熔斷器RL1-15/2500

2、V、15A、配熔體額定電流2A2只KM交流接觸器CJ10-2020A線圈電壓380V14.3 4.3 相關(guān)知識相關(guān)知識 電磁式繼電器是一種自動電器，它的功能是根據(jù)外界輸入信號，在電氣輸出電路中，控制電路接通或斷開。它主要用來反映各種控制信號，其觸點一般接在控制電路中。電磁式繼電器是應(yīng)用最早、最多的一種形式。其結(jié)構(gòu)及工作原理與接觸器大體相同，在結(jié)構(gòu)上由電磁機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)等組成。但接觸器只有在一定的電壓信號下動作，而電磁式繼電器可以對各種輸入量變化做出反應(yīng)，如電流、電壓、時間、速度等；另外，繼電器是用于切斷小電流的控制和保護回路的，而接觸器是用來控制大電流電路，因此接觸器有滅弧裝置，而電磁式繼電器

3、沒有滅弧裝置。以上是接觸器與電磁式繼電器的區(qū)別。 電磁式繼電器按所反映的參數(shù)可分為電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器等。項目學(xué)習(xí)情境項目學(xué)習(xí)情境11電磁式繼電器電磁式繼電器1電磁式電流繼電器 根據(jù)輸入（線圈）電流大小而動作的繼電器稱為電流繼電器。電流繼電器的線圈串接于被測電路中，反映電路電流的變化，對電路實現(xiàn)過電流與欠電流保護。為了使串人電流繼電器后不影響電路工作情況，因此，電流繼電器的線圈應(yīng)阻抗小、導(dǎo)線要粗、其匝數(shù)應(yīng)盡量少，只有這樣線圈的功率損耗才小。 根據(jù)實際應(yīng)用的要求，電流繼電器又有過電流繼電器和欠電流繼電器之分。過電流繼電器在正常工作時，線圈通過的電流在額定值范圍內(nèi)，它所產(chǎn)生的電磁吸力

4、不足以克服反力彈簧的反作用力，故銜鐵不動作；當(dāng)通過線圈的電流超過某一整定值時，電磁吸力大于反力彈簧拉力，吸引銜鐵動作，于是常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開；有的過電流繼電器帶有手動復(fù)位結(jié)構(gòu)，它的作用是：當(dāng)過電流時，繼電器動作，銜鐵被吸合，但當(dāng)電流再減小甚至到零時，銜鐵也不會自動返回，只有當(dāng)故障得到處理后，采用手動復(fù)位結(jié)構(gòu)，松開鎖扣裝置后，銜鐵才會在復(fù)位彈簧作用下返回原始狀態(tài)，從而避免重復(fù)過電流事故的發(fā)生。 過電流繼電器主要用于頻繁起動的場合，作為電動機或主電路的過載和短路保護。一般的交流過電流繼電器調(diào)整在（110350）IN動作，直流過電流繼電器調(diào)整在（70300）IN動作。 欠電流繼電器是當(dāng)通過線

5、圈的電流降低到某一整定值時，繼電器銜鐵被釋放，所以，欠電流繼電器在電路電流正常時，銜鐵吸合。欠電流繼電器的吸引電流為線圈額定電流的30%65%，釋放電流為額定電流的10%20%。因此，當(dāng)繼電器線圈電流降低到額定電流10%20%時，繼電器即動作，給出信號，使控制電路作出應(yīng)有的反應(yīng)。交流過電流繼電器的鐵心和銜鐵上可以不安放短路環(huán)。 電流繼電器的動作值與釋放值可用調(diào)整反力彈簧的方法來整定。旋緊彈簧，反作用力增大，吸合電流和釋放電流都被提高；反之，旋松彈簧，反作用力減小，吸合電流和釋放電流都降低。另外，調(diào)整夾在鐵心柱與銜鐵吸合端面之間的非磁性墊片的厚度也能改變繼電器的釋放電流，墊片越厚，磁路的氣隙和磁

6、阻就越大，與此相應(yīng)，產(chǎn)生同樣吸力所需的磁動勢也越大，當(dāng)然，釋放電流也要大些。型號意義： JL14系列交直流電流繼電器的磁系統(tǒng)為棱角轉(zhuǎn)動拍合式，由鐵心、銜鐵、磁軛和線圈組成，觸點為橋式雙斷點，觸點數(shù)量有多種，并帶有透明外罩。2電磁式電壓繼電器 電壓繼電器是根據(jù)輸入電壓大小而動作的繼電器。電壓繼電器線圈與被測電路并聯(lián)，反映電路電壓的變化，可作為電路的過電壓和欠電壓保護。為了不影響電路的工作狀態(tài)，要求其線圈的匝數(shù)要多，導(dǎo)線截面要小，線圈阻抗要大。根據(jù)電壓繼電器動作電壓值的不同分為過電壓、欠電壓、零電壓繼電器，一般欠電壓繼電器用得較多。過電壓繼電器在電路電壓為105%120%UN時吸合動作，欠電壓繼電

7、器在電路電壓為40%70%UN時釋放，零電壓繼電器在電路電壓降至5%25% UN時釋放。對于交流勵磁的過電壓繼電器在電路正常時不動作，只有在電路電壓超過額定電壓，達到整定值時才動作，且一動作就將電路切斷。為此，鐵心和銜鐵上也可以不安放短路環(huán)。 常用的過電壓繼電器為JT4A型，欠電壓及零電壓繼電器為JT4P型。型號意義：3電磁式中間繼電器 電磁式中間繼電器的用途很廣。若主繼電器的觸點容量不足，或為了同時接通和斷開幾個回路需要多對觸點時，或一套裝置有幾套保護需要用共同的出口繼電器等，都要采用中間繼電器。中間繼電器實質(zhì)上為電壓繼電器。當(dāng)線圈加上70以上的額定電壓時，銜鐵被吸合，并使銜鐵上的動觸點與靜

8、觸點閉合；當(dāng)失電后，銜鐵受反作用彈簧的拉力而返回原位。 電磁式中間繼電器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理與接觸器完全相同，故稱為接觸器式繼電器，所不同的是中間繼電器的觸點對數(shù)較多，并且沒有主、輔之分，各對觸點允許通過的電流大小是相同的，其額定電流約為5A。 常用的中間繼電器如JZ7型和JZ14型等中間繼電器。 JZ7型繼電器采用立體布置，鐵心和銜鐵用E形硅鋼片疊裝而成，線圈置于鐵心中柱，組成雙E直動式電磁系統(tǒng)。觸點采用橋式雙斷點結(jié)構(gòu)，上、下兩層各有4對觸點，下層觸點只能是常開的，故觸點系統(tǒng)可按8常開、6常開、2常閉及4常開、4常閉組合。 JZ14型中間繼電器采用螺管式電磁系統(tǒng)及雙斷點橋式觸點。其基本結(jié)構(gòu)為

9、交、直流通用，交流鐵心為平頂形，直流鐵心與銜鐵為圓錐形接觸面。觸點采用直列式布置，觸點對數(shù)可達8對，按6常開、2常閉，4常開、4常閉及2常開、6常閉任意組合。繼電器還有手動操作鈕，便于點動操作和作為動作指示，同時還帶有透明外罩，以防塵埃進入內(nèi)部，影響工作的可靠性。圖4-1 JZ7-44型中間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖和圖形文字符號（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形文字符號1-觸點彈簧2-常開觸點3-銜鐵4-鐵心5-底座6-緩沖彈簧7-線圈8-釋放彈簧9-常閉觸點 電磁式中間繼電器與電壓繼電器在電路中的接法和結(jié)構(gòu)特征基本上也相同。在電路中起到中間放大與轉(zhuǎn)換作用。即一是當(dāng)電壓或電流繼電器觸點容量不夠時，可借助中間繼

10、電器來控制，用中間繼電器作為執(zhí)行元件，這時，中間繼電器可被看成是一級放大器。二是當(dāng)其他繼電器或接觸器觸點數(shù)量不夠時，可用中間繼電器來切換多條電路。圖4-1為JZ7-44型中間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖和在電氣原理圖中的符號。 電磁式繼電器一般圖形文字符號是相同的，電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器文字符號都為KA等。 型號意義：項目學(xué)習(xí)情境項目學(xué)習(xí)情境2 2 熱繼電器熱繼電器 熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來切斷電路的保護電器，主要對電動機或其它負載進行過載保護以及三相電動機的斷相保護。電動機在實際運行中，由于過載時間過長，繞組溫升超過了允許值時，將會加劇繞組絕緣的老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時會使電動

11、機繞組燒毀。因此，在電動機的電路中應(yīng)設(shè)置有過載保護。雙金屬片式熱繼電器的基本結(jié)構(gòu)由加熱元件、主雙金屬片、觸點系統(tǒng)、動作機構(gòu)、復(fù)位按鈕、電流整定裝置和溫升補償裝置等部分組成。 熱繼電器的雙金屬片加熱方式有三種，即直接加熱式、間接加熱式和復(fù)合加熱式。其中間接加熱式應(yīng)用最普遍。 它是一種雙金屬片間接加熱式熱繼電器，有兩個主雙金屬片與兩個發(fā)熱元件，兩個熱元件分別串接在主電路的兩相中。雙金屬片作為測量組件，由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬壓焊而成。動觸點與靜觸點接于控制電路的接觸器線圈回路中。在電動機正常運行時，熱組件產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形，但還不足以使熱繼電器的觸點系統(tǒng)動作；當(dāng)負載電流超過整定

12、電流值并經(jīng)過一定時間后，工作電流增大，熱組件產(chǎn)生的熱量也增多，溫度升高，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量足以使雙金屬片受熱向右彎曲，并推動導(dǎo)板向右移動一定距離，導(dǎo)板又推動溫度補償片與推桿，使動觸點與靜觸點分斷，從而使接觸器線圈斷電釋放，將電源切除起到保護作用。電源切斷后電流消失，雙金屬片逐漸冷卻，經(jīng)過一段時間后恢復(fù)原狀，于是動觸點在失去作用力的情況下，靠自身弓簧的彈性自動復(fù)位與靜觸點閉合。1兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。圖4-2所示為兩結(jié)構(gòu)的熱繼電器工作原理示意圖。這種熱繼電器也可以采用手動復(fù)位，將螺釘向外調(diào)節(jié)到一定位置，使動觸點弓簧的轉(zhuǎn)動超過一定角度失去反彈性，在此情況下，即使主雙金屬片冷卻復(fù)原，動觸點也不能自動

13、復(fù)位，必須采用手動復(fù)位，按下復(fù)位按鈕使動觸點弓簧恢復(fù)到具有彈性的角度，使之靜觸點恢復(fù)閉合。這在某些故障未被消除，為防止帶故障投入運行的場合是必要的。 熱繼電器的動作電流還與周圍環(huán)境有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度變化時，主雙金屬片會發(fā)生所謂零點漂移（即發(fā)熱元件未通過電流時主雙金屬片所產(chǎn)生的變形），因而在一定動作電流下的動作時間會產(chǎn)生誤差。為了補償周圍環(huán)境溫度所帶來的影響，設(shè)置了溫度補償雙金屬片，當(dāng)主雙金屬片因環(huán)境溫度升高向右彎曲時，補償雙金屬片也同樣向右彎曲，這就使熱繼電器在同一整定電流下，保證動作行程基本一致。 熱繼電器的整定電流是指熱繼電器連續(xù)工作而不動作的最大電流。整定電流的調(diào)節(jié)可以借助于旋轉(zhuǎn)凸輪于不同

14、位置來實現(xiàn)，旋鈕上刻有整定電流值標尺，轉(zhuǎn)動旋鈕改變凸輪位置便改變了支撐桿的起始位置，即改變了推桿與動觸點連桿的距離，調(diào)節(jié)范圍可達1：1.6。 圖4-2熱繼電器結(jié)構(gòu)示意圖和圖形文字符號 （a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）圖形文字符號 1、2主雙金屬片 3、4熱元件 5導(dǎo)板 6溫度補償雙金屬片 7推桿8動觸點 9靜觸點 10 螺釘 11復(fù)位按鈕 12調(diào)節(jié)凸輪 13彈簧2三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。一般情況下，應(yīng)用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器已能對電動機的過載進行保護。這因為電源的三相電壓均衡，電動機的絕緣良好，三相線電流也是對稱的。但是，當(dāng)三相電源因供電線路故障而產(chǎn)生不平衡情況，或因電動機繞組內(nèi)部發(fā)生短路或接地故障時，就可能使

15、電動機某一相線電流比另外兩相電流要高，若該相線電路中恰巧沒有熱元件，就不能對電動機進行可靠的保護。為此，就必須選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。 三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器外形、結(jié)構(gòu)及工作原理與兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器基本相同。僅是在兩相結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了一個加熱元件和一個主雙金屬片而已。三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器又分為帶斷相保護裝置和不帶斷相保護裝置兩種。 三相電源的斷相是引起電動機過載的常見故障之一。一般，熱繼電器能否對電動機進行斷相保護，這還要看電動機繞組的連接方式。對于繞組是星形接法的電動機來說，當(dāng)運行中發(fā)生斷相，則另外兩相就會發(fā)生過載現(xiàn)象，因流過繼電器熱元件的電流就是電動機繞組的電流，所以，普通的兩相結(jié)構(gòu)或三相結(jié)

16、構(gòu)的繼電器都可以起到斷相保護作用。 對于繞組是三角形接法的電動機來說，若繼電器的熱元件串接在電源的進線中，并且按電動機的額定電流來整定。當(dāng)運行中發(fā)生斷相，流過熱繼電器的電流與流過電動機繞組的電流增加比例是不同的。在電動機三相繞組內(nèi)部，故障相電流將超過其額定電流。但此時的故障相電流并未超過繼電器的整定電流值，所以熱繼電器不動作，但對電動機來說某相繞組就有過載危險。 為了對三角形接法的電動機進行斷相保護，必須采用三相結(jié)構(gòu)帶斷相保護裝置的熱繼電器。由于熱繼電器主雙金屬片受熱膨脹的熱慣性及帶動機構(gòu)傳遞信號的惰性原因，從過載開始到控制電路分斷為止，需要一定的時間，由此可以看出，電動機即使嚴重過載或短路，

17、熱繼電器也不會瞬時動作，所以熱繼電器不能作短路保護。但正是這個熱慣性和機械惰性，在電動機起動或短時過載時，熱繼電器也不會動作，從而滿足了電動機的某些特殊要求。3熱繼電器的基本特性。 繼電器主要用于保護電動機的過載，因此在選用時，必須了解被保護對象的工作環(huán)境、起動情況、負載性質(zhì)、工作制以及電動機允許的過載能力，與此同時還應(yīng)了解熱繼電器的某些基本特性和某些特殊要求。 （1）安秒特性。安秒特性即電流時間特性，是表示熱繼電器的動作時間與通過電流之間的關(guān)系的特性，也稱動作特性或保護特性。 （2）熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性即耐受過載能力。熱繼電器熱元件的熱穩(wěn)定性要求是：在最大整定電流時，對額定電流100A及以下的

18、，通10倍最大整定電流；對額定電流100A以上的，通8倍最大整定電流，熱繼電器應(yīng)能可靠動作5次。 （3）控制觸點壽命。熱繼電器的常開、常閉觸點的長期工作電流為3A，并能操作視在功率為510W的交流接觸器線圈10000次以上。 （4）復(fù)位時間。自動復(fù)位時間不多于5min，手動復(fù)位時間不多于2min。 （5）電流調(diào)節(jié)范圍。電流調(diào)節(jié)范圍約為66100，最大為50100。項目學(xué)習(xí)情境項目學(xué)習(xí)情境3 3 三相籠形異步電動機單向全壓起動控制線路三相籠形異步電動機單向全壓起動控制線路 圖4-3所示為三相籠形異步電動機單向全壓起動控制線路。它是一個常用的最簡單的控制線路。由刀開關(guān)QS、熔斷器FU1、接觸器KM

19、的主觸頭、熱繼電器FR的熱元件與電動機M構(gòu)成主電路。 起動按鈕SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的線圈及其常開輔助觸頭、熱繼電器FR的常閉觸頭和熔斷器FU2構(gòu)成控制回路。起動時，合上QS，引入三相電源。按下SB2，交流接觸器KM的吸引線圈通電，接觸器主觸頭閉合，電動機接通電源直接起動運轉(zhuǎn)。同時與起動按鈕并聯(lián)的接觸器常開輔助觸頭閉合，當(dāng)松開SB2時，KM線圈通過本身輔助觸點繼續(xù)保持通電，從而保證了電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)。這種依靠接觸器自身輔助觸點保持線圈通電的電路，稱為自鎖或自保電路。輔助常開觸點稱為自鎖觸點。 當(dāng)需要電動機停止運轉(zhuǎn)時，可按下停止按鈕SB1，切斷KM線圈電路，KM常開主觸頭與輔助觸點均斷

20、開，切斷電動機電源電路和控制電路，電動機停止運轉(zhuǎn)。圖4-3 三相籠形異步電動機單向全壓起動控制線路 該電路可實現(xiàn)保護環(huán)節(jié)有： （1）短路保護 由熔斷器FU2、FU1分別實現(xiàn)主電路和控制電路的短路保護。為擴大保護范圍，在電路中熔斷器應(yīng)安裝在靠近電源端，通常安裝在電源開關(guān)下邊。 （2）過載保護 由于熔斷器具有反時限保護特性和分散性，難以實現(xiàn)電動機的長期過載保護，為此采用熱繼電器FR實現(xiàn)電動機的長期過載保護。當(dāng)電動機出現(xiàn)長期過載時，串接在電動機定子電路中的雙金屬片因過熱變形，致使其串接在控制電路中的常閉觸頭打開，切斷KM線圈電路，電動機停止運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了過載保護。 （3）欠壓和失壓保護 當(dāng)電源電壓由于

21、某種原因嚴重欠壓和失壓時，接觸器電磁吸力急劇下降或消失，銜鐵釋放，常開主觸點與自鎖觸點斷開，電動機停止運轉(zhuǎn)。而當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時，電動機不會自行起動運轉(zhuǎn)，避免事故發(fā)生。因此具有自鎖的控制電路具有欠壓與失壓保護功能。4.4 4.4 訓(xùn)練內(nèi)容和步驟訓(xùn)練內(nèi)容和步驟1訓(xùn)練內(nèi)容和控制要求 圖4-3所示為三相籠形異步電動機單向全壓起動控制線路訓(xùn)練原理圖。 起動：合上電源開關(guān)QS，按下按鈕SB2KM線圈得電KM主觸點閉合（KM輔助觸點閉合）電動機M起動運轉(zhuǎn)。實現(xiàn)了三相籠形異步電動機單向全壓起動控制。 停止：按下停止按鈕SB1KM線圈失電KM主觸點斷開電動機M停止運轉(zhuǎn)。2訓(xùn)練步驟及要求（1）分析識讀三相異步電動機的單向啟動控制線路的電氣原理圖。 圖4-4 三相異步電動機的單向啟動控制電氣元件布置圖QSFU1FU2KMFRSB2SB1 XT 圖4-5 三相異步電動機的單向啟動控制電氣安裝接線圖SB1SB2L1L2L3L1L2L3U111V111W111U111V111U121V121W12110U111V111W11112323344012344UVWPEM3FRKMU13V13W13QSUVW（2）根據(jù)電