电机控制原则.pptx

电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 1.1.三相异步电动机的控制电路的一般原则三相异步电动机的控制电路的一般原则 生产机械的电气控制线路都是根据生产工艺过程的控制要求设计的，而生产工艺过程必然伴随着一些物理量的变化，如行程、时间、速度、电流等。这就需要某些电器能准确地测量和反映这些物理量的变化，并根据这些量的变化对电动机实现自动控制。电动机控制的一般原则有行程控制原则、时间控制原则、速度控制原则和电流控制原则。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 1)行程控制原则行程控制原则 根据生产机械运动部件的行程或位置，利用位置开关来控制电动机的工作状态称为行程控制原则。行程控制原则是生产机械电气自动化中应用最多和作用原理最简单的一种方式。如工作台自动往返行程控制线路就是按行程原则来控制的。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 2)时间控制原则时间控制原则 利用时间继电器按一定时间间隔来控制电动机的工作状态称为时间控制原则，如电动机的降压起动、制动及变速过程中，利用时间继电器按一定时间间隔改变线路的接线方式。以自动完成电动机的各种控制要求。在这里，换接时间的控制信号由时间继电器发出，换接时间的长短则根据生产工艺要求或者电动机的起动、制动和变速过程的持续时间来整定时间继电器的动作时间。如Y降压起动控制线路就是按时间原则来控制的。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 3)速度控制原则速度控制原则 根据电动机的速度变化，利用速度继电器等电器来控制电动机的工作状态称为速度控制原则。反映速度变化的电器有多种。直接测量速度的电器有速度继电器、小型测速发电机。间接测量电动机速度分两类：对于直流电动机用其感应电动势来反映，通过电压继电器来控制；对于交流绕线式异步电动机可用转子频率来反映，通过频率继电器来控制。反接制动控制线路就是利用速度继电器来进行速度控制的。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 4)电流控制原则电流控制原则 根据电动机主回路电流的大小，利用电流继电器来控制电动机的工作状态称为电流控制原则。如机床横梁夹紧机构的自动控制线路就是按行程控制原则和电流控制原则来控制的。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 2 2 电动机的保护电动机的保护 电动机在运行的过程中，除按生产机械的工艺要求完成各种正常运转外，还必须在线路出现短路、过载、过电流、欠压、失压及失磁等现象时，能自动切断电源停止转动，以防止和避免电气设备和机械设备的损坏事故，保证操作人员的人身安全。为此，在生产机械的电气控制线路中，采取了对电动机的各种保护措施。常用的电动机的保护有短路保护、过载保护、过电流保护、欠压保护、失压保护及失磁保护等。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 1)短路保护短路保护 当电动机绕组和导线的绝缘损坏时，或者控制电器及线路损坏发生故障时，线路将出现短路现象，产生很大的短路电流，使电动机、电器、导线等电器设备严重损坏。因此，在发生短路故障时，保护电器必须立即动作，迅速将电源切断。常用的短路保护电器是熔断器和自动空气断路器。熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔断器的熔体不起作用，相当于一根导线，其上面的压降很小，可忽略不计。当电路短路时，很大的短路电流流过熔体，使熔体立即熔断，切断电动机电源，电动机停转。同样若电路中接入自动空气断路器，当出现短路时，自动空气断路器会立即动作，切断电源使电动机停转。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 2)过载保护过载保护 当电动机负载过大，起动操作频繁或缺相运行时，会使电动机的工作电流长时间超过其额定电流，电动机绕组过热，温升超过其允许值，导致电动机的绝缘材料变脆，寿命缩短，严重时会使电动机损坏。因此，当电动机过载时，保护电器应动作切断电源，使电动机停转，避免电动机在过载下运行。常用过载保护电器是热继电器。当电动机的工作电流等于额定电流时，热继电器不动作，电动机正常工作；当电动机短时过载或过载电流较小时，热继电器不动作，或经过较长时间才动作；当电动机过载电流较大时，串接在主电路中的热元件会在较短时内发热弯曲，使串接在控制电路中的常闭触点断开，先后切断控制电路和主电路的电源，使电动机停转。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 3)欠压保护欠压保护 当电网电压降低，电动机便在欠压下运行。由于电动机载荷没有改变，所以欠压下电动机转速下降，定子绕组中的电流增加。因此电流增加的幅度尚不足以使熔断器和热继电器动作，所以这两种电器起不到保护作用。如不采取保护措施，时间一长将会使电动机过热损坏。另外，欠压将引起一些电器释放，使电路不能正常工作，也可能导致人身伤害和设备损坏事故。因此，应避免电动机欠压下运行。实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。在机床电气控制线路中，只有少数线路专门装设了电磁式电压继电器起欠压保护作用；而大多数控制线路，由于接触器已兼有欠压保护功能，所以不必再加设欠压保护电器。一般当电网电压降低到额定电压的85以下时，接触器（电压继电器）线圈产生的电磁吸力减小到复位弹簧的拉力，动铁心被释放，其主触点和自锁触点同时断开，切断主电路和控制电路电源，使电动机停转。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 4)失压保护（零压保护）失压保护（零压保护）生产机械在工作时，由于某种原因发生电网突然停电，这时电源电压下降为零，电动机停转，生产机械的运动部件随之停止转动。一般情况下，操作人员不可能及时拉开电源开关，如不采取措施，当电源恢复正常时，电动机会自行起动运转，很可能造成人身伤害和设备损坏事故，并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。因此，必须采取失压保护措施。在电气控制线路中，起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。当电网停电时，接触器和中间继电器线圈中的电流消失，电磁吸力减小为零，动铁心释放，触点复位，切断了主电路和控制电路电源。当电网恢复供电时，若不重新按下起动按钮，则电动机就不会自行起动，实现了失压保护。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 5)过流保护过流保护 为了限制电动机的起动或制动电流，在直流电动机的电枢绕组中或在交流绕线式异步电动机的转子绕组中需要串入附加的限流电阻。如果在起动或制动时，附加电阻被短接，将会造成很大的起动或制动电流，使电动机或机械设备损坏。因此，对直流电动机或绕线式异步电动机常常采用过流保护。过流保护常用电磁式过电流继电器来实现。当电动机过流值达到电流继电器的动作值时，继电器动作，使串接在控制电路中的常闭触点断开切断控制电路，电动机随之脱离电源停转，达到了过流保护的目的。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 6)失磁保护失磁保护 直流电动机必须在磁场有一定强度下才能起动正常运转。若在起动时，电动机的励磁电流很小，产生的磁场太弱，将会使电动机的起动电流很大；若电动机在正常运转过程中，磁场突然减弱或消失，电动机的转速将会迅速升高，甚至发生“飞车”。因此，在直流电动机的电气控制线路中要采取失磁保护。失磁保护是在电动机励磁回路中串入失磁继电器（即欠电流继电器）来实现。在电动机起动运转过程中，当励磁电流值达到失磁继电器的动作值时，继电器就吸合，使串接在控制电路中的常开触点闭合，允许电动机起动或维持正常运转；但当励磁电流减小很多或消失时，失磁继电器就释放，其常开触点断开，切断控制电路，接触器线圈失电，电动机断电停转。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 3 3 绘制、识读电气控制线路原理图的原则绘制、识读电气控制线路原理图的原则 1).原理图一般分电源电路、主电路、控制电路、信号电路及照明电路绘制。电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1，L2和L3由上而下依次排列画出，中线N和保护地线PE画在相线之下。直流电源则正端在上，负端在下画出。电源开关要水平画出。主电路是指受电的动力装置及保护电器，它通过的是电动机的工作电流，电流较大。主电路要垂直电源电路画在原理图的左侧。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 控制电路是指控制主电路工作状态的电路。信号电路是指显示主电路工作状态的电路。照明电路是指实现机床设备局部照明的电路。这些电路通过的电流都较小，画原理图时，控制电路、信号电路、照明电路要跨接在两相电源线之间，依次垂直画在主电路右侧，且电路中的耗能元件（如接触器和断电器的线圈、信号灯、照明灯等）要画在电路的下方，而电器的触点画在耗能元件的上方。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 2)原理图中，各电器的触点位置都按电路未通电或电器未受外力作用时的常态位置画出。分析原理时，应从触点的常态位置出发。3)原理图中，各电气元件不画实际的外形图，而采用国家标准中的统一图用图形符号画出。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 4)原理图中，同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在线路中所起作用分别画在不同电路中，但它们的动作却是相互关联的，必须标以相同的文字符号。接触器KM的线圈画在控制电路中，而三对常开主触点则画在主电路中。若线圈得电，主触点随即动作，因此，均须标以相同的文字符号KM，来表示它们属于同一个接触器的元件。若图中相同的电器较多时，需要在电器文字符号后面加上数字以示区别，如KM1和KM2等。5)原理图中，对有直接电联系的交叉导线连接点，要用小黑圆点表示，无直接电联系的交叉导线连接点则不画小黑圆点。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 4 4 电动机控制线路安装步骤和方法电动机控制线路安装步骤和方法 安装电动机控制线路时，必须按照有关技术文件执行。并应适应安装环境的需要。电动机的控制线路包含电动机的起动、制动、反转和调速等，大部分的控制线路是采用各种有触点的电器，如接触器、继电器、按钮等。一个控制线路可以比较简单，也可以相当复杂。但是，任何复杂的控制线路总是由一些比较简单的环节有机地组合起来的。因此，对不同复杂程度的控制线路在安装时，所需要技术文件的内容也不同。对于简单的电气设备，一般可把有关资料归在一个技术文件里（如原理图），但该文件应能表示电气设备的全部器件，并能实施电气设备和电网的连接。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 电动机控制线路安装步骤和方法如下：（一）按元件明细表配齐电器元件，并进行检验。（一）按元件明细表配齐电器元件，并进行检验。所有电气控制器件，至少应具有制造厂的名称或商标、型号或索引号、工作电压性质和数值等标志。若工作电压标志在操作线圈上，则应使装在器件的线圈的标志是显而易见的。（二）安装控制箱（柜或板）（二）安装控制箱（柜或板）控制板的尺寸应根据电器的安排情况决定。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 1电电器器的的安安排排 尽可能组装在一起，使其成为一台或几台控制装置。只有那些必须安装在特定位置上的器件，如按钮、手动控制开关、位置传感器、离合器、电动机等，才允许分散安装在指定的位置上。安放发热元件时，必须使箱内所有元件的温升保持在它们的容许极限内。对发热很大的元件，如电动机的起动、制 动 电 阻 等，必 须 隔 开 安 装，必 要 时 可 采 用 风 冷。2可可接接近近性性 所有电器必须安装在便于更换、检测方便的地方。为了便于维修和调整，箱内电气元件的部位，必须位于离地0.42米之间。所有接线端子，必须位于离地0.2米处，以便于装拆导线。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 3间间隔隔和和爬爬电电距距离离 安排器件必须符合规定的间隔和爬电距离，并应考虑有关的维修条件。控制箱中的裸露、无电弧的带电零件与控制箱导体壁板间的间隙为：对于250伏以下的电压，间隙应不小于15毫米；对于250500伏的电压，间隙应不小于25毫米。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 4控控制制箱箱内内的的电电器器安安排排 除必须符合上述有关要求外，还应做到：（1）除了手动控制开关、信号灯和测量仪器外，门上不要安装任何器件。（2）由电源电压直接供电的电器最好装在一起，使其与只由控制电压供电的电器分开。（3）电源开关最好装在箱内右上方，其操作手柄应装在控制箱前面和侧面。电源开关上方最好不安装其他电器，否则，应把电源开关用绝缘材料盖住，以防电击。（4）箱内电器（如接触器、继电器等）应按原理图上的编号顺序，牢固安装在控制箱（板）上，并在醒目处贴上各元件相应的文字符号。（5）控制箱内电器安装板的大小必须能自由通过控制箱和壁的门，以便装卸。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 （三）布线（三）布线 1选用导线选用导线 导线的选用要求如下：（1）导线的类型 硬线只能用在固定安装于不动部件之间，且导线的截面积应小于0.5平方毫米。若在有可能出现振动的场合或导线的截面积在大于等于0.5平方毫米时，必须采用软线。电源开关的负载侧可采用裸导线，但必须是直径大于3毫米的圆导线或者是厚度大于2毫米的扁导线，并应有预防直接接触的保护措施（如绝缘、间距、屏护等）。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 （2）导线的绝缘 导线必须绝缘良好，并应具有抗化学腐蚀的能力。在特殊条件下工作的导线，必须同时满足使用条件的要求。（3）导线的截面积 在必须承受正常条件下流过的最大稳定电流的同时，还应考虑到线路允许的电压降、导线的机械强度和熔断器相配合。2敷设方法敷设方法 所有导线从一个端子到另一个端子的走线必须是连续的，中间不得有接头。有接头的地方应加接线盒。接线盒的位置应便于安装与检修，而且必须加盖，盒内导线必须留有足够的长度，以便于拆线和接线。敷线时，对明露导线必须做到平直、整齐、走线合理等要求。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 3接线方法接线方法 所有导线的连接必须牢固，不得松动。在任何情况下，连接器件必须与连接的导线截面积和材料性质相适应。导线与端子的接线，一般一个端子只连接一根导线。有些端子不适合连接软导线时，可在导线端头上采用针形、叉形等冷压接线头。如果采用专门设计的端子，可以连接两根或多根导线，但导线的连接方式，必须是工艺上成熟的各种方式。如：夹紧、压接、焊接、绕接等。这些连接工艺应严格按照工序要求进行。导线的接头除必须采用焊接方法外，所有导线应当采用冷压接线头。如果电气设备在正常运行期间承受很大振动，则不许采用焊接的接头。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 4导线的标志导线的标志 （1）导线的颜色标志 保护导线（PE）必须采用黄绿双色；动力电路的中线（N）和中间线（M）必须是浅篮色；交流或直流动力电路应采用黑色；交流控制电路采用红色；直流控制电路采用篮色；用作控制电路联锁的导线，如果是与外边控制电路连接，而且当电源开关断开仍带电时，应采用橘黄色或黄色；与保护导线连接的电路采用白色。（2）导线的线号标志 导线线号的标志应与原理图和接线图相符合。在每一根连接导线的线头上必须套上标有线号的套管，位置应接近端子处。线号编制方法如下：电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 主电路 三相电源按相序自上而下编号为L1、L2、L3；经过电源开关后，在出线端子上按相序依次编号为U11、V11、W11。主电路中各支路的，应从上至下、从左至右，每经过一个电器元件的线桩后，编号要递增，如U11、V11、W11，U12、V12、W12。单台三相交流电动机（或设备）的三根引出线按相序依次编号为U、V、W（或用U1、V1、W1表示），多台电动机引出线的编号，为了不致引起误解和混淆，可在字母前冠以数字来区别，如1U、1V、1W，2U、2V、2W。在不产生矛盾的情况下，字母后应尽可能避免采用双数字，如单台电动机的引出线采用U、V、W的线号标志时，三相电源开关后的出线编号可为U1、V1、W1。当电路编号与电动机线端标志相同时，应三相同时跳过一个编号来避免重复。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 控制电路与照明、指示电路 应从上至下、从左至右，逐行用数字来依次编号，每经过一个电器元件的接线端子，编号要依次递增。编号的起始数字，除控制电路必须从阿拉伯数字1开始外，其他辅助电路依次递增100作起始数字，如照明电路编号从101开始；信号电路编号从201开始等。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 5控制箱（板）内部配线方法控制箱（板）内部配线方法 一般采用能从正面修改配线的方法，如板前线槽配线或板前明线配线，较少采用板后配线的方法。采用线槽配线时，线槽装线不要超过容积的70，以便安装和维修。线槽外部的配线，对装在可拆卸门上的电器接线必须采用互连端子板或连接器，它们必须牢固固定在框架、控制箱或门上。从外部控制、信号电路进入控制箱内的导线超过10根，必须接到端子板或连接器件的过渡，但动力电路和测量电路的导线可以直接接到电器的端子上。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 6 6控制箱（板）外部配线方法控制箱（板）外部配线方法 除有适当保护的电缆外，全部配线必须一律装在导线通道内，使导线有适当的机械保护，防止液体、铁 和灰尘的侵入。（1）对导线通道的要求 导线通道应留有余量，允许以后增加导线。导线通道必须固定可靠，内部不得有锐边和运动部件。导线通道采用钢管，壁厚应不小于1毫米，如用其他材料，壁厚必须有等效壁厚为1毫米钢管的强度。若用金属软管时，必须有适当的保护。当利用设备底座作导线通道时，无需再加预防措施，但必须能防止液体、铁 和灰尘的侵入。（2）通道内导线的要求 移动部件或可调整部件上的导线必须用软线。运动的导线必须支承牢固，使得在接线点上不致产生机械拉力，又不出现急剧的弯曲。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 不同电路的导线可以穿在同一线管内，或处于同一个电缆之中。如果他们的工作电压不同，则所用导线的绝缘等级必须满足其中最高一级电压的要求。为了便于修改和维修，凡安装在同一机械防护通道内的导线束，需要提供备用导线的根数为；当同一管中相同截面积导线的根数在310根时，应有1根备用导线，以后每递增110根增加1根。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 （四）连接保护电路（四）连接保护电路 电气设备的所有裸露导体零件（包括电动机、机座等），必须接到保护接地专用端子上。1连续性连续性 保护电路的连续性必须用保护导线或机床结构上的导体可靠结合来保证。为了确保保护电路的连续性，保护导线的连接件不得作任何别的机械紧固用，不得由于任何原因将保护电路拆断，不得利用金属软管作保护导线。2可靠性可靠性 保护电路中严禁用开关和熔断器。除采用特低安全电压电路外，在接上电源电路前必须先接通保护电路；在断开电源电路后才断开保护电路。3明显性明显性 保护电路连接处应采用焊接或压接等可靠方法，连接处要便于检查。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 （五）通电前检查（五）通电前检查控制线路安装好后，在接电前应进行如下项目的检查：1各个元件的代号、标记是否与原理图上的一致和齐全。2各种安全保护措施是否可靠。3控制电路是否满足原理图所要求的各种功能。4各个电气元件安装是否正确和牢靠。5各个接线端子是否连接牢固。6布线是否符合要求、整齐。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 7各个按钮、信号灯罩、光标按钮和各种电路绝缘导线的颜色是否符合要求。8电动机的安装是否符合要求。9保护电路导线连接是否正确、牢固可靠。测试外部保护导线端子与电气设备任何裸露导体零件和外壳之间的电阻应不大于0.1欧姆。10检查电气线路的绝缘电阻是否符合要求。其方法是：短接主电路、控制电路和信号电路，用500伏兆欧表测量与保护电路导线之间的绝缘电阻不得小于1兆欧。当控制电路或信号电路不与主电路连接时，应分别测量主电路与保护电路、主电路与控制电路和信号电路、控制电路和信号电路与保护电路之间的绝缘电阻。电动机控制线路的安装、调试概述电动机控制线路的安装、调试概述 （六）空载例行试验（六）空载例行试验 通电前应检查所接电源是否符合要求。通电后应先点动，然后验证电气设备的各个部分的工作是否正确和操作顺序是否正常。特别要注意验证急停器件的动作是否正确。验证时，如有异常情况，必须立即切断电源查明原因。（七）负载形式试验（七）负载形式试验 在正常负载下连续运行，验证电气设备所有部分运行的正确性，特别要验证电源中断和恢复时是否会危及人身安全、损坏设备。同时要验证全部器件的温升不得超过规定的允许温升和在有载情况下验证急停器件是否仍然安全有效。