电动机控制线路(史上最全)

南瑞电控励磁2021-05-15 15:31:15

1.手动正转控制

图1 手动正转控制

利用铁壳开关或胶盖瓷底刀开关的控制线路如图1所示。在一般工厂中使用的三相电风扇及砂轮机等设备常采用这种控制线路。图中QS-FU表示铁壳开关(或胶盖瓷底刀开关)。当合上铁壳开关,电动机就能转动,从而带动生产机械旋转。拉闸后,熔断器就脱离电源,以保证安全。

2.采用转换开关的控制

转换开关控制线路如图2所示。图中QS为转换开关,也叫组合开关。它的作用是引入电源或控制小容量电动机的启动和停止。

图2 采用转换开关的控制

机床电气控制中常用的转换开关有HZ10系列。这种转换开关有3副静触片,每一触片的一端固定在绝缘垫板上,另一端伸出盒外,并附有接线柱,以便和电源、用电设备相接。3个动触片装至绝缘垫板上,垫板套在附有手柄的绝缘杆上。手柄能向任一方向每次转动90°,并带动3个动触片分别与3副静触片同时通断。

3.用倒顺开关的正反转控制

常用的倒顺开关有HZ3-132型和QX1-13M/4.5型,其控制线路如图3所示。

图3 用倒顺开关的正反转控制

倒顺开关有6个接线柱,L1、L2和L3分别接三相电源,D1、D2和D3分别接电动机。倒顺开关的手柄有3个位置:当手柄处于停止位置时,开关的两组动触片都不与静触片接触,所以电路不通,电动机不转;当手柄拨到正转位置时,A、B、C、F触点闭合,电动机接通电源正向运转;当电动机需向反方向运转时,可把倒顺开关手柄拨到反转位置上,这时A、B、D、E触片接通,电动机换相反转。

在使用过程中电动机处于正转状态时欲使它反转,必须先把手柄拨至停转位置,使它停转,然后再把手柄拨至反转位置,使它反转。

倒顺开关一般适用于4.5kW以下的电动机控制线路。

4.具有自锁的正转控制

具有自锁的正转控制线路如图4所示。当启动电动机时合上电源开关QS,按下启动按钮SB1,接触器KM线圈获电,KM主触点闭合,使电动机M运转;松开SB1,由于接触器KM常开辅助触点闭合自锁,控制电路仍保持接通,电动机M继续运转。停止时按SB2,接触器KM线圈断电,KM主触点断开,电动机M停转。

图4 具有自锁的正转控制

具有自锁的正转控制线路的一个重要特点是它具有欠压与失压(或零压)保护作用。

5.具有过载保护的正转控制

有很多生产机械因负载过大、操作频繁等原因,电动机定子绕组中长时间流过较大的电流,有时熔断器在这种情况下尚未及时熔断,以致引起定子绕组过热,影响电动机的使用寿命,严重的甚至烧坏电动机。因此,对电动机还必须实行过载保护。

图5 具有过载保护的正转控制

具有过载保护的正转控制线路如图5所示。当电动机过载时,主回路热继电器FR所通过的电流超过额定电流值,使FR内部发热,其内部双金属片弯曲,推动FR闭合触点断开,接触器KM的线圈断电释放,电动机便脱离电源停转,起到了过载保护作用。

6.按钮连锁正反转控制

图6 按钮连锁正反转控制

线路如图6所示,它采用了复合按钮,按钮互锁连接。当电动机正做正向运行时,按下反转按钮SB3时,首先是使接在正转控制线路中的SB3的常闭触点断开,于是,正转接触器KM1的线圈断电释放,触点全部复原,电动机断电但做惯性运行,紧接着SB3的常开触点闭合,使反转接触器KM2的线圈获电动作,电动机立即反转启动。该线路既保证了正反转接触器KM1和KM2不会同时通电,又可不按停止按钮而直接按反转按钮进行反转启动。同样,由反转运行转换成正转运行,也只需直接按正转按钮。

这种线路的优点是操作方便;缺点是如果正转接触器主触点发生熔焊分断不开时,直接按反转按钮进行换向,会产生短路事故。

7.接触器连锁的正反转控制

图7 接触器连锁的正反转控制

图7所示为接触器连锁正反转控制线路。图中采用了两个接触器,即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2。由于接触器的主触点接线的相序不同,所以当两个接触器分别工作时,电动机的旋转方向相反。

线路要求两接触器不能同时通电。为此,在正转与反转控制电路中分别串联了KM2和KM1的常闭触点,以保证KM1和KM2不会同时通电。

8.按钮、接触器复合连锁的正反转控制

图8 按钮、接触器复合连锁的正反转控制

图8所示是复合连锁正反转控制线路,它集中了按钮连锁、接触器连锁的优点,即当正转时,不用按停止按钮即可反转,又可避免接触器主触点发生熔焊分断不开时,造成短路事故。

9.限位控制

限位控制线路如图9所示。图中SQ1和SQ2为限位开关,装在预定的位置上。

图9 限位控制

当按下SB1,接触器KM1线圈获电动作,电动机正转启动,运动部件向前运行,当运行到终端位置时,装在运动物体上的挡铁碰撞行程开关SQ1,使SQ1的常闭触点断开,接触器KM1线圈断电释放,电动机断电,运动部件停止运行。此时,即使再按SB1,接触器KM1的线圈也不会获电,故保证了运动部件不会越过SQ1所在的位置。当按下SB3时,电动机反转,运动部件向后运动至挡铁碰撞行程开关SQ2时,运动部件停止运动,如中间需停车,按下停止按钮SB2即可。

10.用按钮点动控制电动机启停线路

图10 用按钮点动控制电动机启停线路

在工业生产过程中,常会见到用按钮点动控制电动机启停的线路。它多适用在快速行程以及地面操作行车等场合。控制线路如图10所示。当需要电动机工作时,按下按钮SB,交流接触器KM线圈获电吸合,使三相交流电源通过接触器主触点与电动机接通,电动机便启动运行。当放松按钮SB时,由于接触器线圈断电,吸力消失,接触器便释放,电动机断电停止运行。

11.可逆点动控制

可逆点动控制线路如图11所示。当按下SB1时,接触器KM1得电吸合,电动机M正向转动;当按下SB2时,接触器KM2得电吸合,电源相序改变,电动机反向转动;当松开SB1或SB2时,电动机停转,实现了可逆点动要求。

图11 可逆点动控制

为了防止两个接触器同时接通造成两相短路,在两个线圈回路中各串一个对方的常闭辅助触点作连锁保护。

12.既能点动又能长期工作的控制

在实际生产工作中,有时需要人来点动操作电动机,也有时需要长期使电动机运行。图12所示是既有点动按钮、又有正常长期运行按钮的控制线路。点动时,按下SB3,接触器KM吸引线圈得电,KM常开主触点闭合,电动机运行;放开按钮开关时,由于在点动接通接触器KM的同时,又断开了接触器的自锁常开触点,所以在SB3按钮松开后电动机停转。那么当按长期工作按钮开关SB1时,KM得电吸合,而KM自锁触点便自锁,故可以长期吸合运行。应用这种线路有时会因接触器出现故障使其释放时间大于点动按钮的恢复时间,造成点动控制失效。SB2是电动机停止按钮,线路中FR为热继电器。

图12 既能点动又能长期工作的控制

13.可逆点动、启动混合控制

可逆点动、启动混合控制线路如图13所示,它具有可逆点动、可逆运转功能,并设有触点、按钮双重连锁机构,使用时操作方便,工作原理如图13所示。当按下点动按钮SB3时,KM1线圈得电,电动机正转,同时按钮又断开了KM1的自锁触点;当松开SB3按钮时,接触器KM1失电断开,电动机停转。如需长期使电动机运行,可按下SB1按钮。此时接触器KM1得电吸合,KM1自锁触点自锁,松开SB1按钮后,电动机继续运转。在按下按钮SB1时,按钮SB1的另一组常闭触点断开,这时即使按下SB4反转按钮,KM2也不会得电吸合,从而组成按钮连锁机构。另外,KM1的一组常闭触点串联于KM2线圈回路中,接触器KM2的一组常闭触点又串联于KM1的线圈回路中,从而组成接触器连锁机构。注意:因常用的按钮只有一组常闭触点,不够用,所以点动操作不能实现按钮互锁。

图13 可逆点动、启动混合控制

14.自动循环控制

图14 自动循环控制

在有些生产机械中,要求工作台在一定距离内能自动循环运动,以便对工件连续加工。图14所示是工作台自动循环控制线路。按下SB1,接触器KM1线圈获电动作,电动机启动正转,通过机械传动装置拖动工作台向左运动;当工作台上的挡铁碰撞行程开关SQ1(固定在床身上)时,其常闭触点SQ1-1断开,接触器KM1线圈断电释放,电动机断电;与此同时SQ1的常开触点SQ1-2闭合,接触器KM2线圈获电动作并自锁,电动机反转,拖动工作台向右运动;这时行程开关SQ1复原。当工作台向右运动至一定位置时,挡铁碰撞行程开关SQ2,使其常闭触点SQ2-1断开,接触器KM2线圈断电释放,电动机断电;同时SQ2-2闭合,接通KM1线圈电路,电动机又开始正转。这样往复循环直到工作完毕。按下停止按钮SB2,电动机停转,工作台停止运动。

另外,还有两个行程开关SQ3、SQ4安装在工作台循环运动的方向上,它们处于工作台正常的循环行程之外,起终端保护作用,以防SQ1、SQ2失效造成事故。

15.由3个接触器组成的正反转控制

图15 由3个接触器组成的正反转控制

线路见图15。按下正转按钮SB1时,正转接触器KM2吸合,KM2常开辅助触点闭合自锁,这时因为SB1常闭触点是断开的,所以接触器KM1不动作;放松SB1后,接触器KM1获电动作,电动机正向转动。反转时,按下反转按钮SB3,首先断开正转接触器KM2,接触器KM1随之断开,这时两个接触器组成四断点灭弧电路实现灭弧,随后接通反转接触器KM3电源,KM3常开辅助触点闭合自锁;松开SB3后,接触器KM1获电动作,电动机反向转动。

这种控制线路由于采用了四断点电路,能有效地熄灭电弧,防止电弧短路。但当接触器容量较大时,电器投资高。

16.用电弧连锁继电器延长转换时间的正反转控制

图16 用电弧连锁继电器延长转换时间的正反转控制

线路见图16。按下正转按钮SB1时,正转接触器KM1获电动作,电动机正向转动,KM1常开辅助触点闭合,使电弧连锁继电器KA获电动作,串联在KM1、KM2电路的KA常闭触点断开,同时KA常开触点闭合自锁;按下反转按钮SB3时,首先断开KM1控制电路,KM1失电释放,当主触点电弧完全熄灭后,电弧连锁继电器KA释放,这时KA常闭触点闭合,KM2获电动作,电动机反向转动。

这种线路能完全防止正反转转换过程中的电弧短路,适用于转换时间小于灭弧时间的场合。电弧连锁继电器的线圈额定电压应与主电路相同。

17.多台电动机同时启动控制

图17所示为多台电动机同时启动控制线路。当按下启动按钮SB1时,接触器KM1、KM2和KM3同时吸合并自锁,因3台电动机(主回路未画)可同时启动。按下停止按钮SB2,KM1、KM2和KM3都断电释放,3台电动机同时停转。图中SA1、SA2和SA3是双刀双掷钮子开关,作为选择控制元件。如拨动SA3,使其常开触点闭合,常闭触点断开,这时按下按钮SB1,只能接通KM2、KM3。这样,经SA1、SA2、SA3开关的选择,可以按要求来控制一台或多台电动机的启停。

图17 多台电动机同时启动控制

18.钻床主轴电动机和液压电动机的连锁控制

图18所示是钻床主轴电动机和液压电动机的连锁控制线路。在此线路中,不管是接触器未吸合,还是电路存在短路、过载故障,都可避免只有一台电动机工作而另一台停转的现象。

图18 钻床主轴电动机和液压电动机的连锁控制

按下启动按钮SB1,接触器KM1、KM2线圈通电,两台电动机同时启动。KM1和KM2常开辅助触点串联后,作为两个接触器的自锁触点。当任一接触器有故障而不能吸合时,两台电动机均不能工作。当任一主电路中发生短路或过载时,QF2或QF3自动开关脱扣,QF2、QF3主触点和辅助触点分断,此时接触器KM1或KM2线圈断电,无论KM1释放或KM2释放,自锁触点必然断开,使另一接触器也断电释放。故控制电路全部断电,两台电动机均停转。

线路中钮子开关SA1和SA2分别用来对主轴或液压电动机进行单独控制和调整。

19.绕线式异步电动机转子串电阻启动控制

图19所示的线路是绕线式异步电动机三级电阻启动控制线路。它根据电动机转子电流的大小变化,利用电流继电器控制电阻的切除,把启动电流控制在一定范围内,提高启动转矩。

图19 绕线式异步电动机转子串电阻启动控制

按下启动按钮SB1,KM1获电动作并自锁,电动机转子电路串入三级电阻启动。这时KI1、KI2、KI3吸合,其常闭触点断开,使加速接触器KM2、KM3、KM4都断开不动作,而其常开触点闭合,使中间继电器KA得电动作,KA常开触点闭合,使KA自锁并为电动机加速做好准备。

待电动机转速升高后,转子电流减小,首先KI1释放,其常闭触点闭合,加速接触器KM2获电动作,其常开触点闭合,把第一段启动电阻1R短接;这时电流又增大,当转速稳定后,转子电流又减小,KI2释放,其常闭触点闭合,KM3获电动作,又将第二段启动电阻2R短接……直到启动电阻全部切除,电动机启动过程结束。

启动电路中,3个电流继电器KI1、KI2、KI3吸合电流相同,但释放电流不一样大,KI1最大,KI2次之,KI3最小。中间继电器KA的作用是为了保证在启动开始时使全部电阻都接入。要求当3个电流继电器的常闭触点都打开后,其常开触点才能闭合。如果立即闭合,则在转子电流由零值递增的过程中,3个电流继电器都尚未动作,其常闭触点仍闭合,加速接触器KM2、KM3和KM4因获电而同时动作,将全部电阻短接,造成电动机转子未串电阻直接启动。

20.企业常见车床、磨床、铣床、钻床、镗床线路

(1)C620型车床线路

C620型车床是普通车床的一种。它有主线路、控制线路和照明线路三部分,见图20(a)。主线路共有两台电动机,其中1M是主轴电动机,拖动主轴旋转和刀架做进给运动。由于主轴是通过摩擦离合器实现正反转的,所以主轴电动机不要求有正反转。主轴电动机1M是用按钮和接触器控制的。2M是冷却泵电动机,直接用转换开关QS2控制。

当合上转换开关QS1,按启动按钮SB1,接触器KM线圈获电动作,其主触点和自锁触点闭合,电动机1M启动运转。需要停止时,按下停止按钮SB2,接触器KM线圈断电释放,电动机停转。

当1M接通电源旋转后,合上转换开关QS2,冷却泵电动机2M即启动运转。2M与1M是联动的。

照明线路由一台380V/36V变压器供给36V安全电压,使用时合上开关QS3即可。

图20(a) C620型车床线路

(2)M7120型平面磨床线路

M7120型平面磨床是企业使用较多的一种机床。它的电气线路如图20(b)所示,主要有主线路、控制线路、照明及指示线路以及电磁工作台线路。

主线路有4台电动机,其中1M为液压泵电动机,它起到使工作台往复运动的作用。2M带动砂轮旋转进行磨削加工。3M是冷却泵电动机,对磨削起冷却作用。4M用于砂轮机的升降调整。1M、2M、3M电动机在工作中只需要正转,其中冷却泵电动机3M应在砂轮电动机2M运转情况下才能运转,而升降电动机4M应在正反两个方向均能工作。

线路中的FR1、FR2、FR3这3个热继电器和欠压继电器KV对1M、2M、3M起到过载保护和欠压保护作用。FU1熔断器对四台电动机进行短路保护。

电磁工作台线路由变压器T变压及整流电路整流后提供110V直流电压,它的保护线路由欠压继电器、放电电容和电阻组成。

照明线路由变压器提供36V的安全电压,5个指示灯HL1~HL4和HL分别表示1M~4M以及电磁工作台的工作状态。

下面叙述整个线路的工作过程:当电源接通后,如果线路无故障,欠压继电器KV动作,其常开触点闭合,为KM1、KM2接触器吸合做好准备。当按下SB1按钮后,KM1接触器线圈得电吸合,液压泵电动机开始运转。由于接触器KM1的吸合,自锁触点自锁使1M电动机在松开按钮后继续运行。当工作完毕按下停止按钮SB2,KM1失电释放而使1M停止运行。在需要砂轮电动机和冷却泵电动机工作时,按下SB3按钮,KM2接触器得电吸合,砂轮电动机和冷却泵电动机同时工作。停止时按SB4按钮,两台电动机停转。SB5和SB6按钮控制升降电动机的工作,按下时运转,松开即停止。按下SB7按钮,KM5接触器吸合,电磁工作台带磁而把工件牢牢地吸住;按下SB8按钮,电磁工作台失去吸力。为了消除剩磁,可按下SB9按钮,使接触器KM6得电吸合,把反向电流通入工作台,退完磁后松开SB9即可将工件取下。

图20(b) M120型平面磨床线路

(3)Z35型摇臂钻床线路

Z35型摇臂钻床可用于钻孔、攻丝(又称攻螺纹),在企业中使用相当广泛。它的电气线路如图20(c)所示,主要由主线路、控制线路和照明线路组成。主线路有四台电动机。其中主轴电动机为2M,由KM1接触器控制单方向开停;3M是摇臂升降电动机,由接触器KM2、KM3控制正反方向运转;4M为主柱紧松电动机,由接触器KM4和KM5控制正反向运转,操纵主柱的夹紧与松开;1M是在工作时给切削工件输送冷却液的冷却泵电动机,它由开关QS2控制。

当开始工作时,将十字开关SA扳向左面,左面触点闭合,零压继电器KV线圈得电,其常开触点闭合自锁。然后将SA扳向右面,接通KM1线圈使主轴电动机2M通电运转,运转方向由摩擦离合器手柄位置决定。摇臂升降同样由SA控制。当SA向上扳时,KM2接触器得电吸合,3M电动机运转,摇臂向上,升至一定程度时,限位开关SQ1限位,停止上升。SA向下扳,KM3线圈得电,摇臂下降,降至一定程度同样由限位开关限位。主柱夹紧与松开由复合按钮SB1、SB2来完成,按下SB1主柱松开,按SB2主柱夹紧,当松开按钮后,主柱夹紧与松开电动机4M停止工作。

图20(c) Z35型摇臂钻床线路

(4)X62W型万能铣床线路

X62W型万能铣床由3台电动机来完成它的加工过程。线路如图20(d)所示。其中1M是主轴电动机,3M是工作台进给电动机,2M是冷却泵电动机。1M由换向开关QS5、接触器KM2和KM3来完成正反转、反接制动和瞬时制动,并通过机械机构进行变速。3M电动机除了进行正反转控制、快慢速控制、限位控制外,还通过机械机构使工作台上下、左右、前后方向运动。2M为冷却泵电动机,它由KM1接触器控制。

图20(d) X62W型万能铣床线路

(5)T68型卧式镗床线路

T68型卧式镗床线路如图20(e)所示,它由两台电动机来完成工作。其中1M为双速电动机,它通过变速箱等传动机构带动平旋盘和主轴以及润滑油泵运转。2M电动机带动主轴上的拖板做上拖板和下拖板等快速运动。

操作SB1F和SB1R按钮使KM1和KM2得电吸合,1M电动机运转,停车时按下SB2。如需点动,应操作SB3F和SB3R按钮。当需要主轴制动时,按下停止按钮使KM3和KM5接触器释放,电磁铁电源断开,在弹簧作用下杠杆拉紧制动轮,使电动机快速停转。

如果需要1M由低速运转变为高速运转,可通过调速联动机构使SQ1行程开关动作,经时间继电器延时后其常开触点闭合,接通了接触器KM4和KM5线圈,使1M电动机由△形低速运转变为Y形高速运转。

SQ2是与机床变速手柄相连的变速联动行程开关,拉出机床变速手柄后,SQ2断开接触器KM3或KM4、KM5,使电动机停转。进给部件快速移动控制由操作手柄操纵行程开关SQ5和SQ6来完成,当接触器KM6或KM7通电或断电时,2M电动机做上拖板、下拖板等快速运动。

图20(e) T68型卧床式镗床线路

21.用电流继电器控制机械扳手线路

在自动控制中,有时需要根据线路中工作电流的大小来接通或分断某些线路。例如:龙门刨床的横梁由于工作需要,可在立柱上做上下移动,但在切削加工时则必须夹紧在立柱上。横梁的夹紧可由电动机拖动夹紧机构来实现。当夹紧力达到所要求的数值时,电动机的电流相应地增大到某一值,此时电动机必须停下来,否则电流和夹紧力过大,会使电动机及机件损坏。图21是一个用电流继电器控制机械扳手的线路。

图21 用电流继电器控制机械扳手线路

该线路的工作原理是:按下按钮SB1,KM1线圈通电,电动机正转,这时通过丝杆联动铁板向前推动,使放在工作台上的工件慢慢被夹紧,当夹紧丝杆上紧后,电动机发生堵转,这时,电动机电流增大,电流继电器KI动作,它的常闭触点断开,使KM1线圈断电,电动机停转,然后即可对工件操作。当加工完毕后需松开工件时,按下松开按钮SB3,线圈KM2通电,电动机反转,松开工件。

22.防止相间短路的正反转控制

在电动机正反转换接时,常因电动机容量较大或操作不当等原因,触点产生较严重的起弧现象。如果尚未完全灭弧时,反转的交流接触器主触点闭合,就会引起相间短路。如果在正反转启动线路中加一个中间继电器KA,就可防止相间短路。见图,它是将电弧连锁继电器KA的常闭触点接入正反转接触器吸引线圈供电电路内,如果电弧未熄灭,KA就吸合,常闭触点断开,切断转换电路,从而保证只在电弧熄灭后,才能接通转换电路。

23.另一种防止相间短路的正反转控制

如图所示为另一种防止相间短路的正反转控制线路,它多加了一个接触器KM3,当正反转换时,正转接触器KM1断电后,接触器KM3也随着断开。KM1和KM3两个接触器组成四断点灭弧电路,可有效地熄灭电弧,防止相间短路。

24.间歇运行控制

在某些工作场合,电动机需要间歇运行,即在运行一段时间后自动停止,然后再自动启动运行,这样反复进行。图24所示就是一种电动机间歇运行控制线路。当合上开关S时,交流接触器KM和时间继电器KT1得电吸合,电动机启动运行。当运行一段时间后,KT1延时闭合触点闭合,接通继电器KA和时间继电器KT2电路,KA常闭触点断开,电动机停止工作。当经过一段时间后KT2延时断开触点断开,使KA断电释放,KA的常闭触点闭合,再次接通KM线圈电路,电动机重新运行。重复上述动作,可以实现电动机的间歇运行。

图24 间歇运行控制

25.另一种间歇运行控制

图25所示为另一种电动机间歇运行控制线路,可用于机床自动间歇润滑控制等。当合上电源开关QS及控制开关S后,电动机并不马上启动,而要延迟一段规定的时间。待KT1时间继电器动作后,电源接通KM接触器,电动机运转。同时接通了KT2,经一段时间后,KT2动作,KA得电吸合,断开KT1,使KT1释放,其常开触点断开,KM断电,电动机停转。此时KT2也失电动作,断开KA的线圈回路,KA断电从而又接通了KT1时间继电器电源,电动机运行一定时间后,自动停转至规定的时间,然后再启动。这样就周而复始地间歇运行下去。

图25 另一种间歇运行控制

26.电动机自动快速再启动线路

在某些情况下,电动机在经短暂停电又恢复供电时需快速自动启动。例如在重要的需连续作业不能停止的场合,当线路断电后,又自动投入了备用电源,这时要求电动机能马上自动再启动。

图26所示是电动机自动快速再启动线路。当启动电动机后,交流接触器KM闭合,中间继电器KA和时间继电器KT先后吸合。如果这时发生断电,中间继电器KA释放,时间继电器KT断电,其延时断开触点将延时断开。如果在KT触点未断开期间又恢复供电,由KT延时断开触点、常闭触点KA3、SB2按钮及FR线路构成回路,使KM再次吸合,电动机立即再启动。

图26 电动机自动快速再启动线路

在正常停止时,要使按下停止按钮SB2的时间超过KT延时时间,这样电动机就会在按钮SB2松开时不再启动。

27.低速脉动控制

电动机低速脉动控制线路一般用于机床变速、对刀等场合,它的接线方法如图27所示。当按下控制按钮SB时,交流接触器线圈得电吸合,电动机运行。当电动机转速上升到速度继电器动作时,SR常闭触点断开,接触器KM释放,电动机断电;当电动机速度下降到速度继电器复位时,SR触点又重新闭合,使KM再次接通,电动机再次启动运行。这样重复上述动作,使电动机在低速脉动中转动(电动机主电路未画出)。

图27 低速脉动控制

28.利用转换开关预选的正反转启停控制

图28 利用转换开关预选的正反转启停控制

大家知道,要使三相异步电动机反转,只需将引向电动机定子的三相电源线中的任意两根导线对调一下即可。图28所示线路是利用开关S先预选正反转,然后用单个按钮控制启停(主回路未画出)。

29.利用转换开关改变运行方式线路

在线路中加一只转换开关,就能灵活地改变操作控制方式。在图29中,当S断开时,由SB1按钮开关进行点动控制;当S闭合时,接通交流接触器KM的自锁触点,可由SB1按钮进行正常的启停控制。

图29 利用转换开关改变运行方式线路

30.能发出开车信号的启停控制

一些大型的机械设备靠电动机传动的运动部件移动范围很大,故开车前都需发出开车信号,经过一段时间再启动电动机,以便告知工作人员及维修人员远离设备。图30所示线路可实现自动发出开车信号功能。

图30 能发出开车信号的启停控制

需要开车时,按下SB1开车按钮,接触器KM2得电吸合,电铃和灯光均发出开车信号,此时时间继电器KT1也同时得电,经过1min(分钟)后(时间可根据需要调整),KT1常开触点闭合,接通KM1并自锁,主电动机开始运转,同时由于KM1的吸合,又断开了KM2,电铃和灯泡失电停止工作。

31.双路保险启动自投控制

三相交流电动机因启动电流很大(一般是电动机额定工作电流的1.5~2.5倍),故选用的保险丝(熔丝)的额定电流较大,这对保护电动机是很不利的。图31所示是一种双路保险启动自投控制线路。

当电动机启动时,第二路启动保险装置与第一路运行保险装置并联工作。待电动机启动完毕、正常运行时,第二路启动保险装置自动退出。这样,电动机运行时的额定电流和所装设的执行运行保护功能的保险丝的额定电流一致,一旦发生过流或其他故障,能迅速熔断保险丝,保护电动机安全。

图31 双路保险启动自投控制

当启动电动机时,按下SB1按钮,接触器KM2得电,第二路启动保险装置与第一路运行保险装置并联工作。同时,时间继电器KT1得电,经过零点几秒后(时间调到最小位置),KT1常开触点闭合,接通KM1,电动机正常运行。

在KM2得电时,时间继电器KT2也同时得电,经过一段延时后(时间继电器KT2调到电动机启动完毕,正常运行时)动作,使KT2常闭触点断开,KM2接触器释放,第二路启动保险装置退出,并且使时间继电器KT1、KT2断电。

在选择保险丝时,第一路运行保险丝的额定电流应等于电动机的额定电流。第二路启动保险丝的额定电流一般可选择和第一路同样大,如果是重负荷启动,则应酌情增大。

32.一台电动机停止运行后另一台才能停止的控制

图32 一台电动机停止运行后另一台才能停止的控制

在某些工作过程中,要求一台电动机停止运行后,另一台电动机才能停止运行。例如,整流子主机在开机后,送冷风机电动机也需启动运行,并且在主电动机不停止运行的情况下,要求风机不能随时按停,这样才能保证主电动机的正常工作。此线路就适用于这种主副电动机的控制要求,如图32所示。

当按下SB1按钮开关后,风机向主电动机送冷风,然后按下SB3,接触器KM2吸合,主电动机运行。由于KM2的吸合,KM2的常开触点自锁。这时即使误按操作按钮SB2,KM1接触器也不会失电释放,风机也不会停送冷风。只有将主机停止后,KM2失电,其常开触点断开,按下SB2,风机才能停止。

33.两台电动机连锁控制

在装有多台电动机的生产机械上,因各电动机所起的作用不同,有时必须按一定的顺序启动,方能保证工作安全。例如,在车床的主轴工作之前,必须先启动油泵电动机,使润滑系统有足够的润滑油以后,方能启动主轴电动机。

图33 两台电动机连锁控制

图33中1M为油泵电动机,2M为主轴电动机。当按下启动按钮SB1时,线圈KM1通电,其主触点及自锁触点闭合,电动机1M启动。当1M启动后,2M才有可能启动。如果在1M启动以前误按下按钮SB3,2M也不能启动。

34.另一种两台电动机连锁控制

控制线路如图34所示,其工作原理是:按下电动机1M的启动按钮SB1,使接触器KM1线圈通电,这时KM1主触点闭合,1M启动,同时接触器KM1的常开连锁触点也都闭合。串接在电动机2M控制线路中的KM1接触器常开连锁触点闭合后,为电动机2M做好了启动准备。如误动作先按下SB3,因接触器KM1常开连锁触点断开,接触器KM2不通电,电动机2M不能启动。

图34 另一种两台电动机连锁控制

35.用八挡按钮操作的行车控制

在城镇企业工厂里,行车是起吊重物的重要工具之一。图35给出了一般行车用八挡按钮操作控制线路。其中总开、总停为一般交流接触器连接方法,图中上下、左右、前后控制线路为点动,对应的交流接触器为KM3~KM8,并且线路中附加有限位开关以及换相互锁线路。

图35 用八挡按钮操作的行车控制

36.多点控制

由于生产实际需要,要求在两个或两个以上地点都能对电动机进行控制,常称多点控制。那么只要按图36所示方法连接,即可在两个或多个地方操作。常开按钮并联在线路中,常闭按钮串联在线路中。图中SB1、SB2为第一地点控制按钮,SB3、SB4为第二地点控制按钮,SB5、SB6为第三地点控制按钮。图36所示线路可实现在3个地点控制电动机。

图36 多点控制

37.单线远程启停控制

一般用两个按钮控制一台电动机的启动和停止,需要3根导线来连接按钮。如果用一根导线能够实现远地控制电动机的启动和停止,可节约大量导线。

图37所示的线路是一种单线远程控制电动机启停线路。本地控制按钮按一般常规控制线路连接,只是在本地停止按钮前串联两只灯泡。当启动电动机时,按下远地控制按钮SB3,远地的L3相电源给交流接触器KM线圈供电,KM吸合,电动机启动运转;放松按钮SB3,本地L3相电源通过两只灯泡继续给交流接触器KM供电。远地停车时,按下按钮SB4。KM线圈两端都为L2电源,同相时,KM释放,电动机停止运行。

图37 单线远程启停控制

在正常运行时KM线圈与两只为220V的电灯泡串联,灯泡功率可根据接触器的规格型号来确定。经过实验,CDC10-40或CJX1-37型的交流接触器可用功率分别为60W的两只灯泡串联,即能使40A的交流接触器可靠吸合。如果是大于40A的交流接触器,应适当增大电灯泡功率。在正常工作时两只灯泡不亮,在远地按下SB4停车按钮时灯泡会瞬间亮一下,它们也可作为停车指示灯。

此线路都应接在同一的三相四线制电力系统中。安装时要注意电源相序。

38.单线远程正反转控制

在某些情况下,需要在离电动机较远的场所控制电动机的启停或正反转运行。按图38所示架设一根导线,就可完成电动机启停和正反转的控制过程。

图38 单线远程正反转控制

工作原理如图38所示:用户在甲地拨动多挡开关S,当拨到位置“1”时,乙地的电动机停止;当拨到位置“2”时,乙地的电动机因交流电36V通过VD1,再经过地线、大地使VD3导通,继电器KA1吸合,接触器KM1动作,电动机开始正转运行;当拨到位置“3”时,二极管VD2、VD4导通,继电器KA2吸合,这时KM2得电吸合,电动机反转运行。

此电路线路简单,并可在需要远距离控制电动机时节约大量导线。继电器KA可选用JRX-13F型,根据线路长短、降压多少,可选用继电器线圈电压为24V。

39.双速电动机的控制

某些生产机械常采用双速电动机来工作,以扩大调速范围,例如车床等。

图39所示的线路是双速电动机定子绕组的接线方法和双速电动机的控制线路。

工作原理如下:按下低速启动按钮SB1,低速接触器KM1线圈通电,电动机低速运转。此时电动机的绕组作△(三角形)连接,见图39(b)。如需换为高速运转,可按下高速启动按钮SB3,于是KM1线圈断电,高速接触器KM2和KM3线圈接通,电动机高速运转。注意:为保证低速、高速转向一致,必须将高速电源反过来。此时电动机绕组作双Y(星形)并联,见图39(c)。

图39 双速电动机的控制

40.双速电动机用3个接触器的变速控制

控制线路见图40。按下低速按钮SB1,低速接触器KM1获电动作,其常开辅助触点闭合自锁,电动机定子绕组接成三角形低速运转。变速时,按下高速按钮SB3,SB3常闭触点断开使KM1失电释放,同时SB3常开触点闭合,高速接触器KM2获电动作,其常开辅助触点闭合后,KM3才获电动作,以避免KM3闭合时电流很大,使KM2触点烧坏。

图40 双速电动机用3个接触器的变速控制

41.双速电动机自动加速控制

双速电动机自动加速控制线路工作原理如图41所示。当速度选择开关S放在中间位置时,电动机不加电处于停止状态;当将S旋到“Ⅰ”位置时,接触器KM1动作,电动机按△接法与电源连接,三相电源由U1、V1、W1这3个接点接入。当开关旋到“Ⅱ”位置时,电动机则先低速转动,经过时间继电器KT延时后自动切换到高速。这时接触器KM2、KM3动作,三相电源从U2、V2、W2接入,为双Y接法,转速增加一倍。

图41 双速电动机自动加速控制

42.单按钮控制电动机启停线路

常规电动机启动、停止需用两个按钮,在多点控制时,则需按钮引线较多。利用一个按钮多点远程控制电动机的启停,则既可简化控制线路又节省导线。

图42所示的工作原理是:启动时,按下按钮SB,继电器KA1线圈得电吸合,KA1常开触点闭合,交流接触器KM线圈通电,KM吸合并自锁,电动机启动。KM的常开辅助触点闭合,常闭辅助触点断开,这时,继电器KA2的线圈因KA1的常闭触点已断开而不能通电,所以KA2不能吸合。松开按钮SB,因KM已自锁,所以交流接触器KM仍吸合,电动机继续运转。但这时KA1因SB放松而断电释放,其常闭触点复位,为接通KA2做好准备。

在第二次按下按钮SB时,继电器KA1线圈通路被KM常闭触点切断,所以KA1不会吸合,而KA2线圈通电吸合。KA2吸合后,其常闭触点断开,切断KM线圈电源,KM断电释放,电动机停转。

图42 单按钮控制电动机启停线路

43.自装他激直流电动机配电柜线路

直流电动机一般是由三相交流电或两相交流电经晶闸管整流变为直流电作为它的电源,再通过控制晶闸管导通角的大小,控制输出电压的大小,来达到调速的目的,但这种电路较为复杂。下面介绍一种直流电动机用调压器进行调整输出电压,再经过二极管整流供给直流电动机来达到调速的线路,其非常实用。图43所示是调压器与二极管组成的直流电动机调速控制线路,这种线路具有线路简单、工作可靠、能达到无级调速的优点,它适用于单台直流电动机调速或是多台直流电动机调速。

它的工作原理是:合上电源开关QS时,电源接通控制线路,为启动电动机做好了准备。当使用电动机时,按下SB1按钮,交流接触器KM线圈得电吸合,三相调压器输入端接通三相交流电源,这时用手调整三相调压器,三相调压器即开始输出三相交流电压,从0V上升,这时经六只整流二极管VD1~VD6,把交流电压整流成直流电压供直流电动机用。另外线路中还有热继电器过流保护,在电枢主回路中串接了75mV的分流器,直流电流表的量程可根据电动机的额定电流大小来选定。

在电枢的两端线路中还装有直流电压表,供操作人员操作电动机时参考。直流电动机的激磁线圈电压是经单相220V交流电源,由4只二极管整流供给的,只要KM接通交流调压器,激磁电压立即接通激磁线圈。这种线路在一般厂矿、乡镇企业非常实用,可自行装配、改装原有晶闸管触发的配电线路,特别是对因配电线路老化损坏严重、调速板不易恢复修好的直流配电柜,采用此线路效果更好。

图43 自装他激直流电动机配电柜线路

44.串激直流电动机刀开关可逆控制

图44 串激直流电动机刀开关可逆控制

图44为串激直流电动机刀开关可逆控制线路。图中S为双刀双掷开关,通过S可改变电枢绕组的电流方向,从而在接通直流电源后改变电动机的方向。切换刀开关S时,电动机激磁线圈的电流方向始终不变。这种线路可用在电瓶车上等。

45.按速度、电流、时间原则控制直流电动机启动线路

图45(a)所示是按速度原则控制直流电动机启动的线路。它的工作原理是:闭合QS,按动启动按钮SB1后电动机电枢串入全部电阻开始启动。随着转速的上升,反电势增大,电枢两端电压逐渐增高,使SV1、SV2、SV3按顺序依次动作,把R1、R2、R3电阻逐个短接。SV1、SV2、SV3根据实际直流电动机电压需要选取不同的线圈吸合电压,要求满足USV1<;USV2<;USV3。当所有电阻被切除后,电动机就从启动过程过渡到正常运转过程。

图45(a) 按速度原则控制直流电动机启动

图45(b)所示线路是按电流原则控制直流电动机启动的线路,工作原理是:闭合QS,按下启动按钮SB1,接触器KM1获电动作,其常开触点闭合,电动机电枢回路串入电阻R启动。同时,KA动作,KA,其常闭触点断开。当电动机转速升高使电枢电流下降;KA释放,其常闭触点闭合,KM2获电动作,其常开触点闭合,把电阻R短接,电动机在额定电压下正常运转。采用延时继电器KT是为了防止启动开始时,电阻R被KM2短接。

图45(b) 按电流原则控制直流电动机启动

图45(c)所示的线路是一种按时间原则控制直流电动机启动的线路。闭合QS,按下启动按钮SB1,接触器KM得电动作,其常开触点闭合,使电动机电枢回路串入电阻启动。而时间继电器KT1也同时得电动作,其常开触点经延时闭合,使KA1得电动作,从而将R1短接,电动机加速。这时,时间继电器KT2也获电动作,其常开触点延时闭合,使KA2得电动作,又将R2短接。这样,启动过程便告结束。

图45(c) 按时间原则控制直流电动机启动

46.直流电动机使用变阻器启动控制

图46所示的线路是一种直流电动机使用变阻器启动的控制线路。当接通电源时,时间继电器KT1动作,其常闭触点断开。按下启动按钮SB1,KM1获电动作,其常闭触点断开KT1线圈电路,电动机电枢回路串入全部启动电阻启动。电枢电流在R1上产生的压降使时间继电器KT2动作,其常闭触点断开KM3线圈电路。

这样经延时后,首先KT1延时闭合的常闭触点闭合,KM2获电动作,把R1及KT2线圈回路短接,电动机只串入R2部分,速度提高。又经延时后,KT2延时闭合的常闭触点闭合,KM3获电动作,把R2也短接,电动机电枢在额定电压下工作,启动过程结束。

图46 直流电动机使用变阻器启动控制

47.直流电动机正反转控制

对于要求频繁进行正反转运行的直流电动机,常采用改变电枢电流方向的方式来改变电动机的转向。其控制线路如图47所示。按下正转按钮SB1,正转接触器KM1获电动作,其辅助触点动作:一方面常开触点闭合自锁,接通正转控制电路;另一方面,常闭触点断开,切断反转控制电路,电动机正向转动。

反转时,先按下停止按钮SB2,电动机断电;再按下反转按钮SB3,反转接触器KM2获电动作。经类似过程,电动机反向转动。

为了避免过电压损坏电动机,在激磁电路中接有放电电阻R1,其阻值一般为激磁线圈阻值的5~8倍。

图47 直流电动机正反转控制

48.一种JZT电磁调速控制器

电磁调速电动机采用滑差离合器和交流异步电动机结合,在规定的调速范围内,能实现均匀连续无级调速。这里介绍一种JZT型电磁调速控制器,如图48所示。其工作原理如下。

调速是通过离合器来实现的。在励磁线圈未通电流时,电枢虽然在转动,但输出轴不可能跟随电枢转动。当励磁线圈通过电流时,由于电磁作用电枢被磁极所吸引,磁极转子跟随电枢而旋转。改变励磁线圈电流,便可改变磁极转子跟随电枢转速的差距。此电磁调速控制线路就是利用晶闸管输出电流的大小改变励磁线圈电流来实现调速的。

电磁调速控制线路由晶闸管主回路、给定线路、触发线路及测速负反馈线路组成。

图48 一种JZT 电磁调速控制器

主回路采用晶闸管半波整流电路。由于励磁线圈是一个电感性负载,为了使电流连续通过励磁线圈,因此在励磁线圈前并联了续流二极管。FU熔断器用来对整个线路进行短路保护;用C1、R1进行元件侧过电压保护;给定电路中,27V交流电压经二极管整流、滤波、稳压加到给定电位器RP3两端。测速负反馈电压由测速发电机三相电压经二极管整流、滤波加到反馈电位器RP2两端,此直流电压随调速电动机的转速变化而成线性变化,作为速度反馈信号。

它的极性与给定信号电压相反,它增大则使两信号比较后的输出信号电压减小。触发电路由单结晶体管BT-33F组成。当C2充电电压达到一定值时,单结晶体管e-G1间的电阻突然变小,C2就通过e-b1放电,形成脉冲电流。C2放电后,e-b1间又成高电阻态,这时脉冲变压器TM初级有脉冲电流流过,次级则得到相应系列脉冲电压,使晶闸管触发导通。

但由于给定电压和测速负反馈电压进行比较后的控制信号加在单结晶体管VT1上,所以三极管的内阻将随控制信号改变。而内阻的改变又导致C2充放电电流大小的改变,使电容C2充放电时间随之改变。这样单结晶体管产生的触发脉冲能根据控制信号进行自动移相,从而改变晶闸管的导通角来实现控制电动机转速的目的。

注意事项:

在使用此控制器进行调速时,应使电动机的负载端带上大于10%的负载,否则会失控。另外在工作后切断电动机380V电源时,也应同时断开控制器的电源。

调试说明:

此控制器最大直流输出电压大于80V,最大输出电流为5A,控制电动机的功率为0.6~30kW。在调试中,如发现转速压敏电阻RV进行交流电压侧浪涌电压保护;用阻容吸收回路有周期性振荡问题可将励磁线圈两根接线(6、7)调换一下。

转动RP3旋钮于任意一个位置,用机械转速表查是否与调速器中转速表指示一致,不一致时可调RP4。顺时针方向转动RP3旋钮到最大输出位置,调反馈电位器RP2使转速限制在1230r/min左右为宜。这样调整后,操作调速旋钮在“0”位时,负载停转;在顺时针调到最大位置时,负载转速不超过1230r/min,即可投入使用。

49.两种静态继电器直接控制单相、三相电动机应用线路

第一种静态继电器直接控制单相电动机正转线路如图49(a)所示。

图49(a) 静态继电器直接控制单相电动机正转线路

工作原理是当合上电源开关QF,电路进入热备用状态。当没有输入控制信号时,虽然合上电源开关QF,但由于静态继电器关断,电动机不能运行。按下自锁按钮开关SB,GTJ12的电子开关(3-4)得电,发出启动信号,随即GTJ12的电子开关(1-2)导通,于是电动机M得电运行。需要停止电动机运行时,再按一下自锁按钮开关SB,SB解锁,断开GTJ12的电子开关(3-4)的工作电源,于是输入控制信号停止工作,GTJ12的电子开关(1-2)截止,电动机因失电而停止运行。

第二种为GTJ3-60A型静态继电器控制三相交流电动机线路,GTJ3-60A型静态继电器控制三相交流电动机电路如图加49(b)所示。

图49(b) GTJ3-60A型静态继电器控制三相交流电动机线路

当合上电源开关QF,电路进入热备用状态。合上直流电源开关SA后,I号、II号GTJ3-60A型静态继电器内置的电子开关同时导通,电动机M获得三相交流电压而启动运行。

在需要停机时,断开直流电源开关SA,I号、II号GTJ3-60A型静态继电器内置的电子开关同时截止,电动机M因失去两相交流电压而停止工作。

在应用时要特别注意直流控制电压的大小和极性。用SSR控制用电设备时,切忌将负载两端短路,以免损坏SSR。对于静态继电器不同于电磁继电器,其输出端子始终是带电的,所以在检修负载回路时必须断开电源。

因为采用I号、II号GTJ3-60A型静态继电器只控制了三相交流电源中的两相,还有一相直接接到交流电源上,故设备无论工作或停止工作都带电,因此在检修设备时,应将电源开关QF断开。

50.只允许电动机单向运转的控制线路

在某些场合中,要求电动机只允许按一个指定的方向运转,即使当电源相序因外线路检修或其他原因反相时,也要保证电动机按指定方向运转,否则会造成人身及设备事故。

只允许电动机单向运转的控制线路,如图50所示。它利用相序保护电路来实现。相序保护电路由电阻R1~R5、电容C1、二极管VDl及VD2、发光二极管VL、光电三极管VT1、三极管VT2和中间继电器KA组成。

当合上电源开关QS,380V交流电经变压器T降压、整流桥VC整流、电容C2滤波后,给相序保护电路提供约12V直流电压。当电源相序正确时,即为U、V、W相序时,发光二极管VL点亮,光电三极管VTl导通,三极管VT2截止,中间继电器KA失电释放,其动断触点闭合、动合触点断开。按下启动按钮SB2,接触器KMl得电吸合并自锁,电动机正向启动运行。

如果相序不对,则发光二极管VL不亮,光电三极管VTl截止,三极管VT2导通,继电器KA得电吸合,其动断触点断开、动合触点闭合。按下启动按钮SB2,接触器KM2得电吸合并自锁,将电动机改变相序后接入电源,由此电动机仍能正向启动运行工作。

图50 只允许电动机单向运转的控制线路

来源于《电工实用线路300例》作者:王兰君, 由微信公众号:全球电气资源(ID:qqdqzy888)整理发布

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