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[分享] 电路识图30-电气控制电路原理分析

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资源大师勋章

发表于 2018-2-10 18:49:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 tiankai001 于 2018-2-11 11:07 编辑

电气控制电路主要由按钮、继电器、接触器等组成。其优点是结构简单、造价低、抗干扰能力强、调整维护容易等。它不仅可以实现生产过程自动化,而且还可以实现集中控制和远程控制。
只要搞清楚元器件的结构、特性、动作原理及电路的基本控制方式,抓住接个典型电路,掌握其控制规律,则电气控制电路就很容易理解了。
一、三相异步电动机的正/反转控制电路
根据三相异步电动机的原理,要改变电动机的转向,只需将电动机接到三相电源的3根电源线中的任意两根线对调,改变通入电动机的三相电流相序即可。常用的控制电路可采用倒顺开关、按钮、接触器等电气元件来实现。
1、电路组成
下图为由两个启动按钮分别控制两个接触器来改变通入电动机的三相电流相序,实现电动机正/反转的控制电路。其中,接触器KM1用于电动机正转控制,接触器KM2用于电动机反转控制。从主电路可以看出,如果两个接触器KM1,KM2由于误操作而同时工作,6个主触头同时闭合,将造成三相电源短路,这是决不允许的。因而,控制电路的设计,必须保证两个接触器KM1,KM2在任何情况下只能有一个工作,为此,在正转控制电路中串入一个反转接触器的动断辅助触头KM2,在反转控制电路中串入一个正转接触器的辅助动断触头KM1。这样,在正转接触器KM1工作时,它的动断辅助触点KM1断开,将反转控制电路切断;相反,在反转接触器KM2工作时,它的动断辅助触点KM2断开,将正转控制电路切断。这就保证两个接触器KM1和KM2不会同时工作,这种相互制约的控制称为“互锁”控制,辅助触头KM1和KM2称为“互锁”触头。
2、正/反转控制原理
操作时,按正转启动按钮SB2,KM1线圈通电并自锁,接通正序电源,电动机正转;当要使电动机反转时,必须先按下停止按钮SB1,使KM1断电,然后再按反转启动按钮SB3,KM2线圈通电并自锁,实现电动机的反转。
3、双重互锁控制电路
下图所示的双重互锁正/反转控制电路,是在上图所示控制电路的基础上增加了复合式按钮的机械“互锁”环节。这种电路的优点是:如果要使正转运行的电动机反转,不必先按停止按钮SB1,只要直接按下反转启动按钮SB3即可;当然,从反转运行到正转运行,也是如此。这种电路具有电气和机械的双重“互锁”功能,不但提高了控制的可靠性,而且既可实现正转-停止-反转-停止的控制,又可实现正转-反转-停止的控制。
二、三相异步电动机的行程控制
行程控制是按运动部件移动的距离发出指令的一种控制方式。例如:运动部件(如机床工作台)的左、右、上、下运动,包括行程控制、自动换向、往复循环、终端限位保护等。行程控制用行程开关实现。
行程开关(也称限位开关)是一种根据生产机械的行程信号进行动作的电气元件,其结构和工作原理与按钮相似,同样有动合触头和动断触头。行程开关和按钮一样,要连接在控制电路中。
行程开关安装在固定的基座上,当与装在被它控制的生产机械运动部件上的撞块相撞时,撞块压下行程开关的滚轮,便发出触头通或断信号;当撞块离开后,有的行程开关能自动复位(如单轮旋转式),而有的行程开关不能自动复位(如双轮旋转式),后者需依靠另一方向的二次相撞来复位。
三、行程控制电路原理
三相异步电动机的行程控制电路如下图a)所示,这基本上是一个电动机正/反转控制电路,电动机正/反转带动运动部件前进、后退;运动部件上的撞块1、2和行程开关ST1~ST4的安装位置如下图b)所示,ST1和ST2是复合式行程开关,具有一个动断触头和一个动合触头。ST1用来切断正转控制电路并闭合反转控制电路;相应地,ST2用来切断反转控制电路,并闭合正转控制电路。这样,行程开关在撞块1、2的撞击下,便可控制电动机正/反转,带动运动部件前进、后退。行程开关ST3和ST4具有一个动断触头,当撞块撞击行程开关ST1或ST2,而ST1或ST2由于故障没有动作时,运动部件按原来的方向继续运动使撞块撞击ST3或ST4,切断控制电路,并使电动机停止,从而起到终端限位保护的作用。
四、三相异步电动机的时间控制
生产中,很多加工和控制过程是以时间为依据进行控制的,这类控制都是利用时间继电器来实现的。
1、时间继电器
时间继电器是一种延时动作的继电器,它从接受信号(如线圈带电)到执行动作(如触头断开或闭合)具有一定的时间间隔,此时时间间隔可按需要预先整定,以协调和控制生产机械的各种动作。时间继电器的种类通常有电磁式、电动式、空气式和电子式等。时间继电器的触头系统有延时动作触头和瞬时动作触头,其中又分动合触头和动断触头。延时动作触头又分延时断开型和延时闭合型。
2、单台电动机的延时控制电路
电动机启动后控制运行时间的电路如下图所示。按启动按钮SB2,接触器KM带电并自锁,电动机启动运行。与此同时,时间继电器KT带电,并开始计时,当达到预先整定的时间,它的延时动断触点KT断开,切断接触器控制电路,电动机停止。同样,用时间继电器的延时动作合触时,可以接通接触器控制电路,实现时间控制。
时间继电器的延时时间可根据需要进行整定。如整定为5秒,检查接线正确后合上主电源。启动电动机,观察交流接触器、时间继电器和电动机的动作情况;改变时间继电器的延时时间为10秒,重复上述操作。
3、两台电动机的延时控制电路
如下图所示,时间继电器延时时间整定为5秒,检查接线正确后合上主电源开关QS,按启动按钮SB2,电动机M1启动运转;时间继电器KT延时5秒后,其常开触点闭合,KM2线圈得电,接通KM2主电路,电动机M2运转,观察交流接触器、时间继电器和电动机的动作情况;改变时间继电器的延时时间为10秒,重复上述操作,在试验时,电动机M2可用白炽灯代替。
4、三相异步电动机的制动控制1)电动机制动控制的分类
阻止电动机转动,使之减速或停转的措施称为制动。电动机及其拖动的生产机械具有惯性,电动机切断电源后并不能立即停止转动。因此,在要求电动机迅速停转或准确停在某个位置,或缩短辅助工作及保障安全时。都需要采取制动措施。电气制动有以下方法:
A)反接制动要求
反接制动是在电动机停转时,将其所接的三根电源线中的任意两根对调,由于电源相序改变,会产生一个与原来方向相反的电磁转矩,这对于惯性作用仍沿原方向旋转的电动机起到制动作用,当电动机转速接近零时,断开电源。这种方法制动转矩大、制动迅速,但制动电流很大,一般要在定子回路中串入电阻。
B)能耗制动
当电动机停车与交流电源断开后,立即给定子绕组通入直流电源,产生一个静止的磁场,而电动机由于惯性作用沿原方向继续旋转。根据电磁学理论,转子绕组中感应的电流与静止磁场作用,产生一个与原方向相反的制动转矩,可使电动机迅速停转。这种方法停转准确,但制动过程要消耗电能,转子会发热,一般要在转子回路中串入电阻。
2)制动控制电路
A)电磁制动器制动电路
机械制动是利用机械装置使电动机在切断电源后迅速停转。采用比较普遍的机械制动设备是电磁制动器。电磁制动器主要由两部分组成,及制动电磁铁和制动瓦制动器。
电磁制动器的控制电路如下图所示。按下按钮SB2,接触器KM线圈得电动作,电动机通电。电磁制动器的线圈YB也通电,铁心吸引衔铁而闭合,同时衔铁克服弹簧拉力,迫使制动杠杆向上移动,从而使制动器的制动瓦与闸轮松开,电动机正常运转。
按下停止按钮SB1后,接触器KM线圈断电释放,电动机的电源被切断,电磁制动器的线圈也同时断电,衔铁释放,在弹簧拉力的作用下使制动瓦紧紧抱住制动轮,电动机就迅速被制动停转。
这种制动在起重机械上以及要求比较严格的设备上被广泛采用。当重物吊到一定高度,电路突然发生故障断电时,电动机断电,电磁制动器线圈也断电,制动瓦立即抱住制动轮,使电动机迅速制动停转,从而可以防止重物掉下。另外,也可以利用这一点将重物停留在空中某个位置上。
B)反接制动控制电路
三相异步电动机在改变它的电源相序后,就可以进行反接制动。相序改变,电动机定子的旋转磁场反向,产生与电动机原转矩方向相反的反转矩,因而起到制动作用。
三相异步电动机反接制动电路如下图所示。当按下按钮SB1,接触器KM1吸合,使电动机带动速度继电器KS一起旋转。速度转动到额定转速后KS常开触点闭合,做好制动准备。按下SB2停止按钮,KM1断电,其常闭触头闭合,KS在电动机惯性作用下触头仍闭合,这时,KM2吸合,电动机反接制动。当电动机转速下降直至停止时,KS断开,KM2释放,制动完毕。
3)能耗制动控制电路
下图是单管整流能耗制动电路。当停车时,按下停止按钮SB2,KM1,KT失电释放,这时KT延时断开触头仍然闭合,使制动接触器KM2得电动作,电源经制动接触器接到电动机的两相绕组上,另一相经整流二极管回到零线。达到整定时间后,KT常开触头断开,KM2失电释放,制动过程结束。在此过程中,产生与转子转动相反的力矩,从而使转子尽快停止,转子的动能消耗在转子回路中,因此称为能耗制动。
这种制动电路结构简单、体积小、成本低,常用于对制动要求不高的10KW以下电动机中。

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