繼電器控制部分4

1、第四章 按控制過程的變化參量進(jìn)行控制的規(guī)律按照溫度、流量、壓力、電流、電壓等參數(shù)的變化進(jìn)行控制。任何一個(gè)生產(chǎn)過程的進(jìn)行，總伴隨著一系列的參數(shù)變化，如機(jī)械位移、溫度、流量、壓力、電流、電壓、轉(zhuǎn)矩等。原則上說，只要能檢測出這些物理量，便可用它來對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)控制。對電氣控制來說，只要選定某些能反映生產(chǎn)過程中的參數(shù)變化的電器元件，例如各種繼電器和行程開關(guān)等，由它們來控制接觸器或其他執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換或機(jī)械動(dòng)作，就能對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。常見的有按時(shí)間變化、轉(zhuǎn)速變化、電流變化、位置變化參量進(jìn)行控制的電路，分別稱為時(shí)間、速度、電流和行程原則的自動(dòng)控制。一、 時(shí)間原則控制（一）定子串電阻降壓啟動(dòng)控

2、制線路為了有效降低電機(jī)的啟動(dòng)電流，最好的辦法就是降低啟動(dòng)電壓。定子串電阻降壓啟動(dòng)是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)在三相定子電路串接電阻，使得加在定子繞組上的電壓降低，啟動(dòng)結(jié)束后再將電阻短接，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。這種啟動(dòng)方式由于不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制，設(shè)備簡單，因而在中小型生產(chǎn)機(jī)械中應(yīng)用較廣。圖(a)：合上QS按下SB2KM1線圈得電-KM1輔助常開觸點(diǎn)閉合自鎖-KM1主觸點(diǎn)閉合電機(jī)串電阻R啟動(dòng)-KT線圈得電延時(shí)-KT延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)閉合-KM2線圈得電-KM2常開觸點(diǎn)閉合自鎖-KM2主觸點(diǎn)閉合-短路電阻-電機(jī)全壓啟動(dòng)。但（a）線路中，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行后，接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT的線圈仍一直通電，需

3、要改進(jìn)。圖（b）線路中，接觸器KM2得電后，用其常閉觸點(diǎn)將KM1及KT的線圈電路斷電，同時(shí)KM2自鎖。這樣，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，只有KM2得電使之正常運(yùn)行。（二）自耦變壓器（補(bǔ)償器）降壓啟動(dòng)控制線路補(bǔ)償器降壓啟動(dòng)是利用自用變壓器來降低啟動(dòng)電壓，達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的，常用于大容量籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的副邊電壓，一旦啟動(dòng)完畢，切斷自耦變壓器電路，把額定電壓直接加在電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。合上QS按下SB2KM1線圈得電- KM1主、輔觸點(diǎn)閉合電機(jī)降壓啟動(dòng)-KT線圈得電KT瞬時(shí)常開觸點(diǎn)閉合-自鎖-延時(shí)-KT延時(shí)斷開的常閉觸點(diǎn)斷開

4、變壓器T切除-KT延時(shí)閉合的常開觸點(diǎn)閉合KM2主觸點(diǎn)閉合-電機(jī)全壓運(yùn)行（三）星形-三角形降壓啟動(dòng)控制線路正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的籠型三相異步電動(dòng)機(jī)可采用星形三角形降壓啟動(dòng)方法達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。啟動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組的接線換接成三角形，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行狀態(tài)。因功率在4kw以上的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)均為三角形接法，故都可以采用星形三角形啟動(dòng)方法。合QS按下SB2KM1得電-KM1常開觸點(diǎn)閉合自鎖 -KM1主觸點(diǎn)閉合 =電機(jī)接星形降壓啟動(dòng)-KM3得電- KM3主觸點(diǎn)閉合 -KM3常閉觸點(diǎn)斷開-KM2線圈互鎖-KT得電延時(shí)-KT延時(shí)斷

5、開-KM3失電-KT延時(shí)閉合KM2得電-KM2自鎖-KM2主閉電機(jī)全壓啟動(dòng)-KM2斷開KT斷電 與其他降壓啟動(dòng)相比，星形三角形降壓啟動(dòng)投資小，線路簡單，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。這種啟動(dòng)方法只適用于空載或輕載狀態(tài)下。（四）雙速電動(dòng)機(jī)的控制電路（自學(xué)）三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法之一是依靠變更定子繞組的極對數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。圖311為42極的雙速異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接線示意圖，圖311(a)將電動(dòng)機(jī)定子繞組的U1、V1、W1三個(gè)接線端接三相交流電源，而將電動(dòng)機(jī)定子繞組的U2、V2、W2三個(gè)接線端懸空，三相定子繞組接成三角形。此時(shí)每相繞組中的、線圈串聯(lián)，電流方向如圖311(a)中虛線箭頭所示，電動(dòng)機(jī)以四極運(yùn)行為低速。

6、若將電動(dòng)機(jī)定子繞組的U2、V2、W2三個(gè)接線端子接三相交流電源，而將另外三個(gè)接線端于U1、V1、W1連在一起如圖311(b)所示，則原來三相定子繞組的三角形接線變?yōu)殡p星形接線，此時(shí)每相繞相中的、線圈相互并聯(lián)，電流方向如圖311(b)中虛線箭頭所示，于是電動(dòng)機(jī)便以兩極運(yùn)行為高速。圖312所示的雙速電動(dòng)機(jī)控制線路采用兩個(gè)接觸器來換接電動(dòng)機(jī)的出線端以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖312(a)中由復(fù)合按鈕SB2和SB3分別控制電動(dòng)機(jī)低速和高速運(yùn)行，其工作過程請大家自行分析。 圖3-12（a）由復(fù)合按鈕SB2和SB3分別控制電動(dòng)機(jī)低速和高速運(yùn)行圖312(b)為雙速電動(dòng)機(jī)接成低速啟動(dòng)，然后自動(dòng)切換成高速運(yùn)轉(zhuǎn)的控制線

7、路，它也是根據(jù)啟動(dòng)過程中時(shí)間的變化，利用時(shí)間繼電器控制低、高速的轉(zhuǎn)換。按下按鈕SB2時(shí)，斷電延時(shí)的時(shí)間繼電器KT的線圈通電，其延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)立即閉合，使接觸器KM1的線圈通電，將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成三角形，低速啟動(dòng)，同時(shí)使中間繼電器KA通電并自鎖。KA的常閉觸點(diǎn)斷開使時(shí)間繼電器KT斷電，經(jīng)延時(shí)，KT的常開觸點(diǎn)斷開，接觸器KM1斷電，其常閉觸點(diǎn)復(fù)位使接觸器KM2通電，電動(dòng)機(jī)便自動(dòng)地從三角形接法換接成雙星形接法，變?yōu)楦咚龠\(yùn)行。（五） 籠型異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相反的運(yùn)行狀態(tài)是電氣制動(dòng)狀態(tài)?；\型異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)常采用能耗制動(dòng)，就是在電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源之后，向定子

8、繞組內(nèi)通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用產(chǎn)生制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)到制動(dòng)的目的。在制動(dòng)過程中，電流、轉(zhuǎn)速和時(shí)間三個(gè)參量都在變化，原則上可以任取其中一個(gè)參量作為控制信號。取時(shí)間作為變化參量，其控制線路簡單、成本較低，故實(shí)際應(yīng)用較多。圖313為按時(shí)間原則控制的能耗制動(dòng)的線路。起動(dòng)時(shí)，按下SB2，KM1線圈得電，其常開主觸點(diǎn)和常開輔助觸點(diǎn)閉合，自鎖形成，電機(jī)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，按下復(fù)合按鈕SB1，其常閉按鈕先斷開，KM1線圈斷電，KM1主觸點(diǎn)斷開，KM1的常閉輔助觸點(diǎn)復(fù)位（閉合），為制動(dòng)做好準(zhǔn)備；之后SB1的常開按鈕閉合，KT線圈得電，其瞬時(shí)常開觸點(diǎn)立即閉合，同時(shí)KM2線圈得電，KM2的常開輔助觸

9、點(diǎn)閉合，自鎖形成，KM2的常開主觸點(diǎn)閉合，向定子繞組內(nèi)通入直流電流，制動(dòng)開始；經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)后，KT的延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)動(dòng)作（斷開），KM2的常開輔助觸點(diǎn)復(fù)位（斷開），自鎖解除，KM2和KT的線圈斷電，KM2的常開主觸點(diǎn)復(fù)位，制動(dòng)結(jié)束。上述過程如下：二、 速度原則控制速度原則控制取轉(zhuǎn)速為變化參量。速度繼電器是檢測轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的自動(dòng)電器，也是速度控制的基本電器。利用速度原則可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)的自動(dòng)控制，以及電動(dòng)機(jī)的低速脈動(dòng)控制等。（一） 速度原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路速度繼電器：在1203000r/min范圍觸點(diǎn)動(dòng)作；在低于100r/min時(shí)觸點(diǎn)復(fù)位?？刂七^程分析如下：按下SB2

10、，KM1得電并自鎖，電機(jī)運(yùn)行，由于速度>120r/min，速度繼電器KS的常開觸點(diǎn)閉合，為制動(dòng)做好準(zhǔn)備。制動(dòng)時(shí)，SB1按下-KM1斷電-切斷電機(jī)供給的交流電源 -KM2得電-向電機(jī)輸入直流電-電機(jī)能耗制動(dòng)開始-轉(zhuǎn)速降低-轉(zhuǎn)速降低到小于100r/min時(shí)-KS觸點(diǎn)復(fù)位（斷開）-KM2失電-停止向電機(jī)供直流電制動(dòng)結(jié)束。（二）反接制動(dòng)控制電路反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)電源的相序、使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，因而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)方法。反接制動(dòng)常采用轉(zhuǎn)速為變化參量進(jìn)行控制。 由于反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接啟動(dòng)時(shí)電

11、流的兩倍，因此反接制動(dòng)特點(diǎn)之一是制動(dòng)迅速，效果好，沖擊大。通常僅適于10KW以下的小容量電動(dòng)機(jī)。為了減小沖擊電流，通常要求在電動(dòng)機(jī)主電路中串接限流電阻?？刂七^程分析如下：按下SB2，KM1得電并自鎖，電機(jī)運(yùn)行，由于速度>120r/min，速度繼電器KS的常開觸點(diǎn)閉合，為制動(dòng)做好準(zhǔn)備。制動(dòng)時(shí)，SB1按下-KM1失電-電機(jī)斷電，但電機(jī)仍運(yùn)轉(zhuǎn)，KS仍閉合-KM2得電-KM2輔助觸點(diǎn)完成自鎖、互鎖 -KM2主閉-電機(jī)接電阻反接制動(dòng)-電機(jī)降速-轉(zhuǎn)速低于100r/min時(shí)KS復(fù)位-KM2失電反接制動(dòng)結(jié)束。三、電流原則控制電流原則控制取電流為變化參量，電流繼電器是電流原則控制的基本電器。電流繼電器可在

12、線圈中的電流達(dá)到某一整定值時(shí)動(dòng)作，或在電流降低到某一整定值時(shí)釋放。按電流原則，可以實(shí)現(xiàn)過電流或欠電流保護(hù)、電動(dòng)機(jī)的分級啟動(dòng)和夾緊力的自動(dòng)控制等。（一） 電動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的控制線路圖320是橫梁夾緊機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制線路。其中接觸器KM1控制電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)為夾緊，接觸器KM2控制電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)為放松。行程開關(guān)SQ用于夾緊和放松狀態(tài)檢查，電流繼電器KI用于根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流大小檢查夾緊力。放松到位時(shí)壓動(dòng)行程開關(guān)SQ，夾緊機(jī)構(gòu)的螺母滑塊移到左端極限位置。要夾緊時(shí)，按下夾緊按鈕SB1，由于此時(shí)行程開關(guān)SQ的常開觸點(diǎn)是被壓合的，所以接觸器KM1線圈通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，滑塊右移。在啟動(dòng)的瞬間，啟動(dòng)電流很大，雖然

13、電流繼電器KI動(dòng)作，但因行程開關(guān)SQ仍被壓著，不影響KM1的通電。當(dāng)滑塊移動(dòng)一段距離時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢，啟動(dòng)電流迅速減小使電流繼電器復(fù)位，這時(shí)改由KI的常閉觸點(diǎn)和KM1的另一閉合的常開觸點(diǎn)串聯(lián)來保持KM1的線圈繼續(xù)通電，行程開關(guān)SQ也復(fù)位了。隨著滑塊繼續(xù)右移和機(jī)械的動(dòng)作，夾緊開始。夾緊力上升使電流增大到預(yù)定值，電流繼電器動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開使KM1斷電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)停止，夾緊結(jié)束。要放松時(shí)，按下按鈕SB2，接觸器KM 2通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，滑塊左移，開始放松。放松到位時(shí)壓下行程開關(guān)SQ，其常閉觸點(diǎn)斷開，使KM2斷電，電動(dòng)機(jī)停止，放松結(jié)束。四、行程原則控制行程原則控制取行程為變化參量，行程開關(guān)

14、是行程原則控制的基本電器。行程開關(guān)裝在所需地點(diǎn)，當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)部件上的撞塊碰動(dòng)行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)電路的切換。行程控制主要用于機(jī)床進(jìn)給速度的自動(dòng)換接、自動(dòng)工作循環(huán)、自動(dòng)定位以及運(yùn)動(dòng)部件的限位保護(hù)等。圖321(a)是行程控制的限位線路。KM1和KM2分別是行車向前和向后的接觸器，在其線圈電路中分別串接行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)行車向前到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，裝在終點(diǎn)的行程開關(guān)SQ1的常閉觸點(diǎn)被行車撞塊撞開，KM1斷電，行車停止，從而起到限位保護(hù)作用。一旦行車離開終點(diǎn)位置行程開關(guān)就能自動(dòng)復(fù)位，行車?yán)^續(xù)正常運(yùn)行。這種專為限制極限位置用的行程開關(guān)亦稱限位開關(guān)或終端開關(guān)。原理如下：SQ1裝在終點(diǎn)，SQ2

15、裝在起點(diǎn)。右行時(shí)，按下SB2，KM1得電自鎖，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車右行，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，撞塊撞上SQ1，SQ1的常閉觸點(diǎn)斷開，KM1斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，右行結(jié)束；左行時(shí)，按下SB3，KM2得電自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車左行，到達(dá)起點(diǎn)時(shí)，撞塊撞上SQ2，SQ2的常閉觸點(diǎn)斷開，KM2斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，左行結(jié)束。圖(b)是自動(dòng)往復(fù)控制，原理類似圖(a)，請大家自己分析。第四章作業(yè)41 設(shè)計(jì)一個(gè)控制線路，要求第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)10s后，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行10s后，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止，同時(shí)使第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)，再運(yùn)行15s后，電動(dòng)機(jī)全部停止。（電機(jī)均采用直接起動(dòng)方式）42某籠型異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行，要求采用定子串電阻減壓起動(dòng)，采用速度控制原則進(jìn)行反接制動(dòng)，試設(shè)計(jì)主電路和控制電路。43某水泵由籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用星三角型減壓起動(dòng)，要求在三處都能控制電機(jī)的起、停，設(shè)計(jì)主電路和控制電路。44有一臺(tái)四級皮帶運(yùn)輸機(jī)，分別由M1、M2、M3、M4四臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其動(dòng)作順序如下：啟動(dòng)時(shí)要求按MlM2M3M4順序啟動(dòng)；停車時(shí)要求按M4