電力拖動基本控制路線畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文學 校： 周口科技職業(yè)學院系 別： 機械工程系09機電一班 學 號： 200903020071論文題目： 電力拖動控制路線及維修指導老師 ： 羅雨來論文作者： 鄭春武 緒論 以電動機作為原動機拖動機械設備運動的一種拖動方式。又稱電氣傳動。 簡史 各類機械設備的運動都要依靠動力。在電動機問世以前，人類生產(chǎn)多以風力、水力或蒸汽機作為動力。19世紀30年代出現(xiàn)了直流電動機，俄國物理學家.雅科比首次以蓄電池供電給直流電動機，作為快艇螺旋槳的動力裝置，以推動快艇航行。此后，以電動機作為原動機的拖動方式開始被人們所矚目。到80年代，由于三相交流電傳輸方便以及結構簡單的三相交流異步電動機的發(fā)明，使電

2、力拖動得到了發(fā)展。 20世紀，隨著社會的進步，為提高生產(chǎn)率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，工業(yè)部門對機械設備不斷提出新的、高的技術要求。如要求有寬的速度調(diào)節(jié)范圍、有高的調(diào)速精度、能快速地進行可逆運行以及對位置、加速度、張力、轉(zhuǎn)矩等物理量的可控性能的要求等。以蒸汽機、柴油機等作為原動機的拖動裝置很難甚至不可能予以完成，而應用電力拖動則能很好地滿足上述技術要求。因此，電力拖動被廣泛用于冶金、石油、交通、紡織、機械、煤炭、輕工、國防和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等部門，在國民經(jīng)濟中占有重要地位，是社會生產(chǎn)不可缺少的一種傳動方式。 特點由于電能獲得方便，使用電動機的設備體積比其他動力裝置小,并且沒有汽、油等對環(huán)境的污染,控制方便，運行性

3、能好，傳動效率高，可節(jié)省能源等。所以，80以上的機械設備，小如用步進電機拖動指針跳動的電子手表、大到上萬千瓦的大型軋鋼機械等都應用電力拖動。80年代，中國生產(chǎn)的電能中約有三分之一用于電力拖動。單個電力拖動裝置的功率可以從幾毫瓦到幾百兆瓦，轉(zhuǎn)速可從每小時幾轉(zhuǎn)到每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)。組成電力拖動裝置由電動機及其自動控制裝置組成。自動控制裝置通過對電動機起動、制動的控制，對電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的控制，對電動機轉(zhuǎn)矩的控制以及對某些物理參量按一定規(guī)律變化的控制等，可實現(xiàn)對機械設備的自動化控制。采用電力拖動不但可以把人們從繁重的體力勞動中解放出來，還可以把人們從繁雜的信息處理事務中解脫出來，并能改善機械設備的控制性能，

4、提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。分類按電動機供電電流制式的不同，有直流電力拖動和交流電力拖動兩種。早期的生產(chǎn)機械如通用機床、風機、泵等不要求調(diào)速或調(diào)速要求不高，以電磁式電器組成的簡單交、直流電力拖動即可以滿足。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，對電力拖動的靜態(tài)與動態(tài)控制性能都有了較高的要求，具有反饋控制的直流電力拖動以其優(yōu)越的性能曾一度占據(jù)了可調(diào)速與可逆電力拖動的絕大部分應用場合。自20年代以來，可調(diào)速直流電力拖動較多采用的是直流發(fā)電機-電動機系統(tǒng),并以電機擴大機、磁放大器作為其控制元件。電力電子器件發(fā)明后，以電子元件控制、由可控整流器供電的直流電力拖動系統(tǒng)逐漸取代了直流發(fā)電機-電動機系統(tǒng),并發(fā)展到采用數(shù)字電路控

5、制的電力拖動系統(tǒng)。這種電力拖動系統(tǒng)具有精密調(diào)速和動態(tài)響應快等性能。這種以弱電控制強電的技術是現(xiàn)代電力拖動的重要特征和趨勢。 交流電動機沒有機械式整流子，結構簡單、使用可靠,有良好的節(jié)能效果,在功率和轉(zhuǎn)速極限方面都比直流電動機高；但由于交流電力拖動控制性能沒有直流電力拖動好，所以70年代以前未能在高性能電力拖動中獲得廣泛應用。隨著電力電子器件的發(fā)展，自動控制技術的進步，出現(xiàn)了如晶閘管的串級調(diào)速、電力電子開關器件組成的變頻調(diào)速等交流電力拖動系統(tǒng)，使交流電力拖動已能在控制性能方面與直流電力拖動相抗衡和媲美，并已在較大的應用范圍內(nèi)取代了直流電力拖動。 目錄緒論1n 課題一 電路元器件介紹及認識4n 課

6、題二 基本的控制路線6n 課題三 正反轉(zhuǎn)控制路線7n 課題四 Y-降壓啟動控制路線9n 課題五 自動化與電力拖動12低壓斷路器：低壓斷路器(曾稱自動開關)是一種不僅可以接通和分斷正常負荷電流和過負荷電流，還可以接通和分斷短路電流的開關電器。低壓斷路器在電路中除起控制作用外，還具有一定的保護功能，如過負荷、短路、欠壓和漏電保護等。低壓斷路器的分類方式很多，按使用類別分，有選擇型(保護裝置參數(shù)可調(diào))和非選擇型(保護裝置參數(shù)不可調(diào)),按滅弧介質(zhì)分，有空氣式和真空式(目前國產(chǎn)多為空氣式)。低壓斷路器容量范圍很大，最小為4A，而最大可達5000A。 低壓斷路器廣泛應用于低壓配電系統(tǒng)各級饋出線，各種機械設

7、備的電源控制和用電終端的控制和保護。 低壓熔斷器：從特性方面讓他餓來看從特性方面來看，過載需要反時限保護特性，短路則需要瞬動保護特性。從參數(shù)方面來看，過載要求熔化系數(shù)小，發(fā)熱時間常數(shù)大，短路則要求較大的限流系數(shù)，較小的發(fā)熱時間常數(shù)、較高的分斷能力和較低的過電壓。從工作原理來看，過載動作的物理過程主要是熱熔化過程，而短路則主要是電弧的熄滅過程。熔斷器的保護特性也就是熔體的熔斷特性，一般從特性方面來看，過載需要反時限保護特性，短路則需要瞬動保護特性。從參數(shù)方面來看，過載要求熔化系數(shù)小，發(fā)熱時間常數(shù)大，短路則要求較大的限流系數(shù)，較小的發(fā)熱時間常數(shù)、較高的分斷能力和較低的過電壓主令電器-按鈕按鈕，是一

8、種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開控制電路（其中電流很?。?，從而達到控制電動機或其他電氣設備運行目的的一種開關。自動控制電器-接觸器 接觸器(Contactor)是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強的磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開 輔助繼電器 繼電器是一種根據(jù)輸入信號（

9、電量或非電量）的變化，接通或斷開小電流電路，實現(xiàn)自動控制和保護電力拖動裝置的電器。一般情況下不直接控制電流較大的主電路，而是通過接觸器或其他電器對主電路進行控制。同接觸器相比，繼電器具有觸頭分斷能力小、結構簡單、體積小、重量輕、反應靈敏、動作準確、工作可靠等特點。 繼電器主要由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三部分組成。感測機構把感測到的電量或非電量傳遞給中間機構，并將它與預定值（整定值）相比較，當達到預定值時，中間機構便使執(zhí)行機構動作，從而接通或斷開電路。熱繼電器是繼電器的其中一種，它是利用流過繼電器的電流所產(chǎn)生的熱效應而反時限動作的繼電器。所謂反時限動作，是指電器的延時動作時間隨著通過電路電流

10、的增加而縮短。熱繼電器主要用于電動機的過載保護、斷相保護、電流不平衡運行的保護及其他電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。自鎖控制線路如圖所示為三相異步電動機自鎖控制電路的電路圖，它主要由按鈕開關QA（起停電動機使用）、交流接觸器CJ（用做接通和切斷電動機的電源以及失壓和欠壓保護等）、熱繼電器JR（用做電動機的過載保護）等組成。三相異步電動機的自鎖控制線路的主電路和點動控制的主電路大致相同，但在控制電路中又串接了一個停止按鈕TA,在啟動按鈕QA的兩端并接了接觸器CJ的一對常開輔助觸頭。接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路不但能使電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)，而且還有一個重要的特點，就是具有欠壓和失壓（或零壓）保護作用。常見故障以及分析

11、：觸頭吸合或者吸合不完全原因：1 電壓變化過大或者不穩(wěn)定 2 線路接觸不良或者配線錯誤 3 觸頭彈簧壓力過大 4 交流接觸器自身損壞故障排除及查找方法：第一步:用實驗法觀察故障現(xiàn)象，初步判定故障范圍第二步：用邏輯發(fā)縮小故障范圍第三步：用檢測法確定故障點在帶點作業(yè)下檢測最為方便快捷，但要注意安全。1.若電機不轉(zhuǎn)交流接觸器無動作：則取出導線一根（1.5mm銅線即可,需要兩頭剝開）將導線一頭置于TA左端，一頭置于A1處（切記手指不要觸碰導線）若交流接觸器吸合電動機運行則換到TA右端。依次分別從兩端向中間遞進，可以順利的找出原件問題，就可以根據(jù)相對的問題找出解決的辦法。例如1 導線放置在TA左端與A1

12、端電機正常運行，放在TA右端電機無反應，則可以斷定常閉按鈕故障。更換即可（切不可將導線放置于A2端造成兩相短路）2 交流接觸器正常吸合，萬用表測的輸出端為380V電壓而電機不運行則要檢查主電路接線端子，以及電機是否正常。分階測量法主要有電壓分階測量；電阻分階測量法等。不多做介紹正反轉(zhuǎn)控制電路正傳控制線路 SB2常閉觸頭先分斷KM2聯(lián)鎖（切斷反轉(zhuǎn)控制電路）按下SB1 SB2常開觸頭閉合 KM1線圈得電 KM1自鎖觸頭閉合自鎖 KM1主觸頭閉合 電機M啟動連續(xù)運轉(zhuǎn) KM1聯(lián)鎖觸頭分斷對KM2的連鎖 反轉(zhuǎn)控制電路 KM1自鎖觸頭分斷 SB2常閉觸頭先分斷 KM1線圈失電 KM1主觸頭分斷按下SB2

13、KM1聯(lián)鎖觸頭恢復閉合 SB2常開觸頭閉合 KM2線圈得電 主觸頭閉合 電機啟動反轉(zhuǎn)運行 正反轉(zhuǎn)電路圖分兩部分，左側的主回路，右測是控制回路。UVW是三相AC380V進線。主回路中FU1是主回路保險。KM1和KM2分別是右側控制回路接觸器線圈的主接點。在這里就是為了掉相。FR是電機過載保護。M3是三相交流電機?？刂苹芈分?FU2是控制回路保險。FR是過載保護的常閉接點。下一個沒有標記的常閉接點是停止按鈕，應該是SB1。下面的SB2和SB3分別是兩個按鈕，分別是正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)按鈕，這兩個按鈕都使用了常閉和常開兩組接點。接點類的KM1和KM2分別是接觸器KM1和KM2的輔助常開接點。方框類的KM1和K

14、M2分別是接觸器KM1和KM2的線圈。線路注意事項以及故障分析1.交流接觸器絕對不允許同時閉合，因為正反轉(zhuǎn)控制路線改變了電源相序。若同時閉合則會引起兩相短路，出現(xiàn)危險。解決辦法1.在接線同時加斷路器分段短路電流 2.在交流接觸器接線時串加常閉觸點 3.在按鈕接線同時增加按鈕連鎖，即：串聯(lián)按鈕常閉觸點2.主線路接線時相序的改變，即任意改變其中兩相的相序 例如U V W 改變?yōu)閁 W V U V W 改變?yōu)閃 V U 必須注意相間改變否則不能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)3對于線路問題的檢查以及維修如有同上的則不再繼續(xù)解釋按鈕啟動以后不能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)或者不能轉(zhuǎn)換1.可能是交流接觸器在主線的改變時接線調(diào)相出現(xiàn)失誤導致調(diào)相

15、后仍按照原方向繼續(xù)運轉(zhuǎn)，處理辦法就是重新布線（建議根據(jù)相序不同改變導線顏色）2.按鈕無反應則應該檢查交流接觸器下面的熱繼電器是否復位，只需按一下即可（注釋：熱繼電器具有過熱 失壓 欠壓 缺相保護）PS：正反轉(zhuǎn)是平時電力拖動系統(tǒng)當中有著巨大的作用，正反轉(zhuǎn)是一個簡單但是用途廣泛。大家值得掌握 降壓啟動通常的降壓啟動方法有以下幾種 1.定子繞組串電阻降壓啟動 2.自耦變壓器降壓啟動 3.Y降壓啟動 4.延邊三角形降壓啟動但是由于線路控制的復雜性以及考慮安裝方便和經(jīng)濟性的考慮一般采用Y降壓啟動控制線路。 異步電動機因其結構簡單、價格便宜、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應用.但在起動過程中起動電流較大,所以容量大

16、的電動機必須采取一定的方式起動,星-三角形換接起動就是一種簡單方便的降壓起動方式.星三角起動可通過手動和自動操作控制方式實現(xiàn)。 對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說，如果在起動時將定子繞組接成星形，待起動完畢后再接成三角形，就可以降低起動電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動，或簡稱為星三角起動（Y-起動）。 采用星三角起動時，起動電流只是原來按三角形接法直接起動時的1/3。如果直接起動時的起動電流以67Ie計，則在星三角起動時，起動電流才22.3倍。 起動電流降低了，起動轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接起動時的1/3。 由此可見，采用星三角起動方式時，電

17、流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在只適用于無載或者輕載起動的場合。換句話說，由于起動轉(zhuǎn)矩小，星三角起動的優(yōu)點還是很顯著的，因為基于這個起動原理的星三角起動器，同任何別的減壓起動器相比較，其結構最簡單，價格也最便宜。除此之外，星三角起動方式還有一個優(yōu)點，即當負載較輕時，可以讓電動機在星形接法下運行。此時，額定轉(zhuǎn)矩與負載可以匹配，這樣能使電動機的效率有所提高，并因之節(jié)約了電力消耗。 Y降壓起動也稱為星形三角形降壓起動，簡稱星三角降壓起動。這一線路的設計思想仍是按時間原則控制起動過程。所不同的是，在起動時將電動機定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V），減小了起動電流對電

18、網(wǎng)的影響。而在其起動后期則按預先整定的時間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V），電動機進入正常運行。凡是正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動機，均可采用這種線路。 Y-降壓啟動控制路線 線路主要的控制方法簡介如下 按下ST啟動按鈕主交流接觸器KM閉合，在自動的狀態(tài)下時間繼電器KT帶電。輔助的交流接觸器KMY帶電，電機實現(xiàn)Y形運轉(zhuǎn)。一段時間后時間繼電器KT瞬時閉合延時斷開出頭斷開，同時瞬時斷開延時閉合常開觸點閉合。中間繼電器K帶電，K常開觸頭閉合。同時導致電機完成了Y-降壓啟動，完成對KMY的聯(lián)鎖。電機降壓啟動全部完成 在手動狀態(tài)下 按下ST啟動按鈕，主交流接觸

19、器KM閉合。KM輔助常開觸頭閉合實現(xiàn)自鎖，KMY星型啟動（注意這時候如果不按轉(zhuǎn)換按鈕SN不會實現(xiàn)降壓啟動）。按下SN，這時中間繼電器K帶電，K常開觸頭閉合。同時導致電機完成了Y-降壓啟動，完成對KMY的聯(lián)鎖。電機降壓啟動全部完成。 線路注意事項： 1.用Y-降壓啟動控制的電機，必須有六個出線端子，且定子繞組在三角形接法時額定電壓等于三相電源的線電壓。 2.接線時要保證電機三角形接法的正確性，即接觸器主觸頭閉合時，應保證繞組的U1與W2、V1與U2、W1與U1相連接。3.接觸器KMY的進線必須從三相定子繞組的末端引入，若將其首端引入，則在KMY吸合時，會產(chǎn)生三相電源短路事故。4.控制板外部配線，

20、必須按要求必須一律放在導線通道內(nèi)使導線有適當?shù)臋C械保護，以防止液體、鐵屑、灰塵進去。5.通電校驗前，要在檢查一下熔體規(guī)格及時間繼電器、熱繼電器的各整定值是否符合要求。6.通電校驗時必須要求兩個人以上在場，以方便處理突發(fā)緊急事故智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。 系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系

21、統(tǒng)體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展 微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學、航空航天、