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已修改的部分电工实训指导书
电工实训指导书
编者廖无限
电气与信息工程学院
电工电子实验中心
2007年10月
第5章交流电机控制实训
5.1基础知识
5.1.1常用低压电器
低压电器:
常指用于交流额定电压1200v、直流额定电压1500v及以下的电路中的电器产品。
主要有接触器、继电器、自动断路器、熔断器、行程开关和其它电器等电器产品。
具本细分如图5.1所示。
图5.1常用低压电器产品
5.1.2控制电器的分类及作用
常用低压电器大多可做为控制电器,控制电器的分类及作用如图5.2所示
图5.2控制电器的分类及作用
1、熔断器
熔断器(俗称保险丝)担负的主要任务是为电线电缆作短路保护(有时也作过载保护),不论短路电流值有多高,它都能切断。
其次,也适宜用作设备和电器的保护,其外形如图5.3所示。
图5.3熔断器外形
2、主令电器
主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器,用来控制接触器、继电器或其它电器线圈,使电路接通或分断,从而达到控制生产机械的目的。
主令电器应用广泛、种类繁多。
按其作用可分为:
控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器及其它主令电器(如脚踏开关、钮子开关、紧急开关)等。
(1)按钮
按钮又称控制按钮或按钮开关是一种接通或分断小电流电路的主令电器,其结构简单.应用广泛。
触头允许通过的电流较小.一般不超过5A,主要用在低压控制电路中.手动发出控制信号。
如图5.4所示。
(a)外形(b)内部结构(C)符号
图5.4按钮外形、结构和符号
按钮由按钮帽,复位弹簧,桥式动、静触头和外壳等组成。
一般为复合式.即同时具有常开、常闭触头。
按下时常闭触头先断开,然后常开触头闭合。
去掉外力后在恢复弹簧的作用下,常开触头断开,常闭触头复位。
3、自动开关(低压断路器)
低压断路器又称自动空气开关或自动开关。
它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合,是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。
它对线路、电器设备及电动机实行保护。
是低压配电网中的一种重要保护电器。
如图5.5所示。
(a)外形(b)内部结构(C)符号
图5.5自动开关外形、结构和符号
4、交流接触器
电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或断开电动机电路或负载电路的控制电器。
用它可以实现频繁的远距离操作,它具有比工作电流大数倍的接通相分断能力。
接触器最主要的用途还是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。
因此,它是电力拖动控制系统中员重要的也是最常用的控制电器。
如图5.6所示。
接触器按其主触点控制的电路中的电流分为直流接触器和交流接触器。
交流接触器特点:
交流线圈、有短路环、采用双断口触头
直流接触器特点:
直流线圈、滚动指型触头
接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。
交流接触器的额定电压一般为220V、380V、660V及1140V;直流接触器一般为220V、440V及660V。
辅助触头的常用额定电压:
交流380V;直流220V。
(a)外形(b)内部结构
(C)符号
图5.6交流接触器外形、结构和符号
接触器的额定工作电流系指主触头的额定电流。
接触器电流等级为:
6A、10A、16A、25A、40A、60A、100A、160A、250A、400A、600A、1000A、1600A、2500A及4000A。
交流接触器的操作频率一般为:
300次/h~1200次/h。
5、继电器
继电器:
是一种根据电量(电流、电压)或非电量(时间、速度、温度、压力等)的变化自动接通和断开控制电路,以完成控制或保护任务的电器。
继电器一般由3个基本部分组成:
检测机构、中间机构和执行机构。
与接触器的区别:
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应,而接触器只有在一定的电压信号下动作。
继电器用于切换小电流的控制电路,而接触器则用来控制大电流电路,因此,继电器触头容量较小(不大于5A),且无灭弧装置。
继电器种类很多,按输入信号可分为:
电压继电器、电流继电器、功率继电器、速度继电器,压力继电器、温度继电器等;按工作原理可分为:
电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器等;按用途可分为控制与保护继电器;按输出形式可分为有触点和无触点继电器。
(1)热继电器
是利用电流流过热元件时产生的热量,使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。
主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。
如图5.7所示。
热继电器的选用:
●过载能力较差的电动机,热元件的额定电流IRT为电动机的额定电流IN的60%~80%。
●在不频繁的启动场合,若电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6秒时,可按电动机的额定电流选取热继电器;
●当电动机为重复且短时工作制时,要注意确定热继电器的操作频率,对于操作频率较高的电动机不宜使用热继电器作为过载保护。
(a)外形(b)内部结构
(C)符号
图5.7热继电器外形、结构和符号
5.1.3交流电动机的接线
本书所述的交流电动机是指三相异步电动机(笼型电动机)。
三相异步电动机的定子绕组的连接方法有△型连接法和Y型连接法两种,如图5.8所示。
图5.8三相异步电动机的定子绕组的连接方法
这种接法与电动机接线端子是一一对应的。
5.1.4基本控制电路的接线
(1)在实训过程中,在保障电机控制逻辑正确的情况下、合理的布局也是关键之一,这主要为了减少控制线的长度、数量和检修的劳动强度。
如图5.9、5.10、5.11所示。
图5.9按钮的连接图
图5.10电器触点的连接
图5.11线圈的连接
5.1.5常用低压电器电气控制原理图
1、电动机单向运转控制线路——直接起动的控制
一个具有自锁和过载保护功能的单向运转控制线路如图5.12所示。
(1)工作原理
主电路:
三相电源——S——FU——KM(主触点)——FR(热元件)——M。
控制电路:
1——SB1——SB2(与KM辅助触点并联)——KM(线圈)——FR(动断触点)——2。
(2)自锁与连续控制
KM的辅助触点。
(3)保护措施
短路保护(FU)、过载保护(FR)、零压保护(KM)。
2、电动机单向运转控制线路——点动的控制
若把图5.12中自锁触点KM去掉,则可对电动机实行点动控制。
动作次序:
闭合开关S接通电源
按SB2→KM线圈得电→KM主触点闭合→M运转
松SB2→KM线圈失电→KM主触头恢复→M停转
3、电动机正反转的控制线路
要使电动机给够实现反转,只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。
为此用两个接触器来实现这一要求。
如图5.13所示。
KMF为实现电机正转的接触器,KMR为实现电机反转的接触器。
图5.13中的(a)无互锁控制,有严重的设计缺陷!
一旦运行,可能会造成主电路三相短路!
不得使用!
!
!
图5.13中的(b)正-停-反控制,必须先按停止按钮,才可改变另一方向起动控制。
图5.13中的(b)正-停-反控制,可以不先按停止按钮,就可以改变另一方向起动控制,但控制线多,较复杂。
图5.12单向直接起动控制线路
图5.13电动机正反转的控制线路
5.2电机控制实训
5.2.1实训一——三相异步电动机的单向直接起动和点动控制
一、实训目的
1、掌握三相异步电动机的机单向直接起动。
2、掌握三相异步电动机的点动控制方法。
3、熟悉控制电器的功能和使用。
二、实训设备、工具和器材
电工实训台、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、一字起(大、小各一个)、十字起(大、小各一个)、试电笔、钢锯、绝缘胶布、空气开关、保险座与保险,交流接触器、热继电器、按钮、三相交流异步电动机、导线、塑料线槽、自攻螺丝钉等。
三、实训电路
1、三相异步电动机的单向直接起动电路
按图5.12或图5.14接线,工作原理请参照5.12的内容,自行分析。
(a)
(b)
图5.14电动机单向运转控制线路
2、三相异步电动机的单向点动控制电路
若把图5.12或5.14中自锁触点KM去掉,则可对电动机实行点动控制。
四、实训步骤和内容
1、分析电路原理;
2、列出原器件表;
元器件表
代号
名称
型号
规格
数量
备注
QS
低压断路器
DZ47
5A/3P
1
FU
螺旋式熔断器
RL1-15
配熔体3A
3
KM
交流接触器
CJX2-9/380
AC380V
1
SB1,SB2
实验按钮
2
SB2红
SB1绿
FR
热继电器
JR-36
整定电流0.68A
1
M
三相鼠笼式异步电动机
380V0.45A120W
1
3、参照本章的实训基本要求和实训注意事项,以及电路图,在实训台上进行线路合理布局;
4、.必须断电安装;区分控制的不同的额定电压和额定电流等级,以便采取变通的控制电源策略;
5、认清保险、按钮、开关、接触器和继电器等电器的接线端子的作用,以及与原理图对应的位置;
6、安装实验器材和导线连接完成后,不允许有裸露的带电金属,在老师检查认可后,再行上电检验;
7、检验时,先不要带负载上电,待空载验证控制电路正常后,方可带电动机运行。
五、思考与练习
1、下图的控制线路画得是否合理?
原理上有无错误?
2、如果接触器额定电压是220V的,能接在380V的线路上?
如何处理为妙?
3、自已设计一种即能点动控制,又能实现自锁的控制。
5.2.2实训二——三相异步电动机的两地一控
一、实训目的
1、掌握三相异步电动机单向直接起动的两地一控方法。
2、进一步熟悉控制电器的功能和使用。
二、实训设备、工具和器材
电工实训台、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、一字起(大、小各一个)、十字起(大、小各一个)、试电笔、钢锯、绝缘胶布、空气开关、保险座与保险,交流接触器、热继电器、按钮、三相交流异步电动机、导线、塑料线槽、自攻螺丝钉等。
三、实训电路和原理
本指导书以两地一控电路为例说明。
如图5.15所示。
如果要实现更多地点的控制,可以采用同时在所在地点增加关断按钮和起动按钮,即关断按钮采用常闭触点,串联在控制电路的支路上;起动按钮采用常开触点,并联在控制电路的自锁触点上。
图5.15三相异步电动机的两地一控
四、实训步骤和内容
1、分析电路原理;
2、列出元器件表;
元器件表
代号
名称
型号
规格
数量
备注
QS
低压断路器
DZ47
5A/3P
1
FU
螺旋式熔断器
RL1-15
配熔体3A
3
KM
交流接触器
CJX2-9/380
AC380V
1
SB11
SB12
SB21
SB22
实验按钮
LAY3-11
一常开一常闭自动复位
4
SB11绿
SB21绿
SB12红
SB22红
FR
热继电器
JR-36
整定电流0.68A
1
M
三相鼠笼式异步电动机
380V0.45A120W
1
五、思考与练习
1、设计一种三地一控的交流电动机直接起动的电路图。
2、设计一种三地一控的交流电动机点动的电路图。
5.2.3实训三——三相异步电动机的正反转控制
一、实训目的
1、掌握三相异步电动机的正反转控制方法。
2、进一步熟悉控制电器的功能和使用。
二、实训设备、工具和器材
电工实训台、钢丝钳、尖嘴钳、电工刀、一字起(大、小各一个)、十字起(大、小各一个)、试电笔、钢锯、绝缘胶布、空气开关、保险座与保险,交流接触器、热继电器、按钮、三相交流异步电动机、导线、塑料线槽、自攻螺丝钉等。
三、实训电路和原理
三相异步电动机的正反转控制,如图5.13所示。
实际上的控制电路采用图5.15的(b)、(c)两种的较多,这两路控制电路各有特点。
四、实训步骤和内容
1、分析电路原理;
2、列出原器件表;
元器件表
代号
名称
型号
规格
数量
备注
QS
低压断路器
DZ47
5A/3P
1
FU1
螺旋式熔断器
RL1-15
配熔体3A
3
FU2
瓷插式熔断器
RC1-5A
2A
2
KM1
KM2
交流接触器
CJX2-9/380
AC380V
2
SB1
SB2
SB3
实验按钮
LAY3-11
一常开一常闭自动复位
3
SB1绿
SB2绿
SB3红
FR
热继电器
JR36
整定电流0.68A
1
M
三相鼠笼式异步
电动机
380V0.45A120W
1
五、思考与练习
1、在三相异步电动机的正反转控制过程中,发现电机不能反向运转,但控制电路动作正常,请问会有哪些原因产生这类现象?
2、设计一种用上两组关断和起动按钮,分别控制正、反两个方向动作的电路。
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