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    電機控制線路圖大全,分析詳細,深度好文!

    發布時間:2019-06-07 14:35:17 丨 瀏覽次數:187

    Y-△(星三角)降壓啟動控制線路-接觸器應用接線圖


    Y-△降壓啟動適用于正常工作時定子繞組作三角形連接的電動機。由于方法簡便且經濟,所以使用較普遍,但啟動轉矩只有全壓啟動的三分之…,故只適用于空載或輕載啟動。


    Y-△啟動器有OX3-13、Qx3—30、、Qx3—55、QX3—125型等。OX3后麗的數字系指額定電壓為380V時,啟動器可控制電動機的最大功率值(以kW計)。


    OX3—13型Y-△自動啟動器的控制線路如圖11—11所示。

    合上電源開關Qs后,按下啟動按鈕SB2,接觸器KM和KMl線圈同時獲電吸合,KM和KMl主觸頭閉合,電動機接成Y降壓啟動,與此同時,時間繼電器KT的線圈同時獲電。


    星形——三角形降壓起動控制線路

      星形——三角形( Y —△)降壓起動是指電動機起動時,把定子繞組接成星形,以降低起動電壓,減小起動電流;待電動機起動后,再把定子繞組改接成三角形,使電動機全壓運行。 Y —△起動只能用于正常運行時為△形接法的電動機。


    1.按鈕、接觸器控制 Y —△降壓起動控制線路

    圖 2.19 ( a )為按鈕、接觸器控制 Y —△降壓起動控制線路。線路的工作原理為:按下起動按鈕 SB1 , KM1 、 KM2 得電吸合, KM1 自鎖,電動機星形起動,待電動機轉速接近額定轉速時,按下 SB2 , KM2 斷電、 KM3 得電并自鎖,電動機轉換成三角形全壓運行。


    2.時間繼電器控制 Y —△降壓起動控制線路

    圖 2.19 ( b )為時間繼電器自動控制 Y —△降壓起動控制線路,電路的工作原理為:按下起動按鈕 SB1 , KM1 、 KM2 得電吸合,電動機星形起動,同時 KT 也得電,經延時后時間繼電器 KT 常閉觸頭打開,使得 KM2 斷電,常開觸頭閉合,使得 KM3 得電閉合并自鎖,電動機由星形切換成三角形正常運行。


    圖1 定子串電阻降壓起動控制線路


    圖1是定子串電阻降壓起動控制線路。電動機起動時在三相定子電路中串接電阻,使電動機定子繞組電壓降低,起動后再將電阻短路,電動機仍然在正常電壓下運行。這種起動方式由于不受電動機接線形式的限制,設備簡單,因而在中小型機床中也有應用。機床中也常用這種串接電阻的方法限制點動調整時的起動電流。


    圖1(A)控制線路的工作過程如下:


    按SB2 KM1得電(電動機串電阻啟動)

    KT 得電 (延時) KM2得電(短接電阻,電動機正常運行)

    按SB1,KM2斷電,其主觸點斷開,電動機停車。

    只要KM2得電就能使電動機正常運行。但線路圖(A)在電動機起動后KM1與KT一直得電動作,這是不必要的。線路圖(B)就解決了這個問題,接觸器KM2得電后,其動斷觸點將KM1及KT斷電控制工程網版權所有,KM2自鎖。這樣,在電動機起動后,只要KM2得電,電動機便能正常運行。


    串電阻起動的優點是控制線路結構簡單,成本低,動作可靠,提高了功率因數,有利于保證電網質量。但是控制工程網版權所有,由于定子串電阻降壓起動,起動電流隨定子電壓成正比下降,而起動轉矩則按電壓下降比例的平方倍下降。同時,每次起動都要消耗大量的電能。因此,三相鼠籠式異步電動機采用電阻降壓的起動方法,僅適用于要求起動平穩的中小容量電動機以及起動不頻繁的場合。大容量電動機多采用串電抗降壓起動。


    鼠籠式異步電動機全壓啟動控制線路


    在許多工礦企業中,鼠籠式異步電動機的數量占電力拖動設備總數的85%左右。在變壓器容量允許的情況下,鼠籠式異步電動機應該盡可能采用全電壓直接起動,既可以提高控制線路的可靠性,又可以減少電器的維修工作量。


    電動機單向起動控制線路常用于只需要單方向運轉的小功率電動機的控制。例如小型通風機、水泵以及皮帶運輸機等機械設備。圖1是電動機單向起動控制線路的電氣原理圖。這是一種最常用、最簡單的控制線路,能實現對電動機的起動、停止的自動控制、遠距離控制、頻繁操作等。


    圖2 單向運行電氣控制線路


    在圖2中,主電路由隔離開關QS、熔斷器FU、接觸器KM的常開主觸點,熱繼電器FR的熱元件和電動機M組成??刂齐娐酚善饎影粹oSB2、停止按鈕SB1、接觸器KM線圈和常開輔助觸點、熱繼電器FR的常閉觸頭構成。

    控制線路工作原理為:


    1、起動電動機合上三相隔離開關QS,按起動按鈕SB2,按觸 器KM的吸引線圈得電,3對常開主觸點閉合,將電動機M接入電源,電動機開始起動。同時,與SB2并聯的KM的常開輔助觸點閉合,即使松手斷開SB2,吸引線圈KM通過其輔助觸點可以繼續保持通電,維持吸合狀態。凡是接觸器(或繼電器)利用自己的輔助觸點來保持其線圈帶電的,稱之為自鎖(自保)。這個觸點稱為自鎖(自保)觸點。由于KM的自鎖作用,當松開SB2后,電動機M仍能繼續起動,最后達到穩定運轉。


    2、停止電動機 按停止按鈕SB1控制工程網版權所有,接觸器KM的線圈失電,其主觸點和輔助觸點均斷開,電動機脫離電源,停止運轉。這時即使松開停止按鈕,由于自鎖觸點斷開,接觸器KM線圈不會再通電,電動機不會自行起動。只有再次按下起動按鈕SB2時,電動機方能再次起動運轉。


    也可以用下述方式描述:


    合上開關QS

    起動→KM主觸點閉點→電動機M得電起動、運行

    按下SB2→KM線圈得電—→KM常開輔助觸點閉合→實現自保

    停車→KM主觸點復位→電動機M斷電停車

    按下SB1→KM線圈失電—→ KM常開輔助觸點復位→自保解除

    串自耦變壓器降壓起動控制線路


    在自耦變壓器降壓起動的控制線路中,限制電動機起動電流是依靠自耦變壓器的降壓作用來實現的。自耦變壓器的初級和電源相接,自耦變壓器的次級與電動機相聯。自耦變壓器的次級一般有3個抽頭,可得到3種數值不等的電壓。使用時,可根據起動電流和起動轉矩的要求靈活選擇。電動機起動時,定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓,一旦起動完畢,自耦變壓器便被切除,電動機直接接至電源,即得到自耦變壓器的一次電壓,電動機進入全電壓運行。通常稱這種自耦變壓器為起動補償器。這一線路的設計思想和串電阻起動線路基本相同,都是按時間原則來完成電動機起動過程的。


    圖4  Y—△降壓起動控制線路


    工作原理:


    按下起動按鈕SB2,接觸器KM1線圈得電,電動機M接入電源。同時,時間繼電器KT及接觸器KM2線圈得電。


    接觸器KM2線圈得電,其常開主觸點閉合,電動機M定子繞組在星形連接下運行。KM2的常閉輔助觸點斷開,保證了接觸器KM3不得電。


    時間繼電器KT的常開觸點延時閉合;常閉觸點延時繼開,切斷KM2線圈電源,其主觸點斷開而常閉輔助觸點閉合。


    接觸器KM3線圈得電,其主觸點閉合,使電動機M由星形起動切換為三角形運行。


    停車:按SB1 輔助電路斷電,各接觸器釋放、電動機斷電停車


    線路在KM2與KM3之間設有輔助觸點聯鎖,防止它們同時動作造成短路;此外,線路轉入三角接運行后,KM3的常閉觸點分斷,切除時間繼電器KT、接觸器KM2,避免KT、KM2線圈長時間運行而空耗電能,并延長其壽命。


    三相鼠籠式異步電動機采用Y—△降壓起動的優點在于:定子繞組星形接法時,起動電壓為直接采用三角形接法時的1/3,起動電流為三角形接法時的1/3,因而起動電流特性好,線路較簡單,投資少。其缺點是起動轉矩也相應下降為三角形接法的1/3,轉矩特性差。所以該線路適用于輕載或空載起動的場合。另外應注意,Y—△聯接時要注意其旋轉方向的一致性。


    △—△降壓起動控制線路


    線路設計思想:


    如前所述,Y—△降壓起動有很多優點,但美中不足的是起動轉矩太小。能否設計一種新的降壓起動方法,既具有星形接法起動電流小,又不需要專用起動設備,同時又具有三角形接法起動轉矩大的優點,以期完成更為理想的起動過程呢?△—△降壓起動便能滿足這種要求。在起動時,將電動機定子繞組一部分接成星形,另一部分接成三角形。待起動結束后,再轉換成三角形接法,轉換過程仍按照時間原則來控制。從圖5中的繞組接線看,就是一個三角形3條邊的延長,故也稱延邊三角形。


    圖5為電動機定子繞組抽頭連接方式。其中圖(a)是原始狀態。圖(b)為起動時接成延邊三角形的狀態。圖(c)為正常運行時狀態。這種電動機共有9個抽線頭控制工程網版權所有,改變定子繞組抽頭比(即N1與N2之比),就能改變起動時定子繞組上電壓的大小,從而改變起動電流和起動轉矩。但一般來說,電動機的抽頭比已經固定,所以,僅在這些抽頭比的范圍內作有限的變動。例如,通過相量計算可知,若線電壓為380V,當N1/N2=1/1時,相似于自耦變壓器的抽頭百分比71℅,則相電壓為264V;當N1/N2=1/2時,相似于自耦變壓器的抽頭百分比78℅,則相電壓為290V;當N1/N2=2/1時,相似于自耦變壓器的抽頭百分比66℅;Y—△接法,相似于自耦變壓器的抽頭百分比58℅。

    典型線路介紹

    定子繞組呈△—△接法的線路如圖6所示。



    線路工作原理:

    三相異步電動機的制動控制線路


    某些生產機械,如車床等要求在工作時頻繁的起動與停止;有些工作機械,如起重機的吊勾需要準確定位,這些機械都要求電動機在斷電后迅速停轉,以提高生產效率和保護安全生產。


    電動機斷電后,能使電動機在很短的時間內就停轉的方法,稱作制動控制。制動控制的方法常用的有二類,即機械制動與電力制動,下面將這兩種制動方法介紹如下。

    01
    機械制動

    機械制動是利用機械裝置,使電動機迅速停轉的方法,經常采用的機械制動設備是電磁抱閘,電閘抱閘的外形結構如圖21801所示。



    電磁抱閘主要由兩部分構成:制動電磁鐵和閘瓦制動器。 制動電磁鐵由鐵芯和線圈組成;線圈有的采用三相電源,有的采用單相電源;閘瓦制動器包括:閘瓦,閘輪,杠桿和彈簧等。閘輪與電動機裝在同一根轉軸上. 制動強度可通過調整彈簧力來改變。


    1.電磁抱閘制動控制線路之一


    如圖21802所示,電磁抱閘制動控制線路的工作原理簡述如下:


    接通電源開關QS后,按起動按鈕SB2,接觸器KM線圈獲電工作并自鎖。電磁抱閘YB線圈獲電,吸引銜鐵(動鐵芯),使動、靜鐵芯吸合,動鐵芯克服彈簧拉力,迫使制動杠桿向上移動,從而使制動器的閘瓦與閘輪分開,取消對電動機的制動;與此同時,電動機獲電起動至正常運轉。當需要停車時,按停止按鈕SB1,接觸器KM斷電釋放,電動機的電源被切斷的同時,電磁抱閘的線圈也失電, 銜鐵被釋放,在彈簧拉力的作用下,使閘瓦緊緊抱住閘輪,電動機被制動,迅速停止轉動。


    電磁抱閘制動,在起重機械上被廣泛應用。當重物吊到一定高度, 如果線路突然發生故障或停電時,電動機斷電,電磁抱閘線圈也斷電, 閘瓦立即抱住閘輪使電動機迅速制動停轉,從而防止了重物突然落下而發生事故。


    2.電磁抱閘制動控制線路之二


    采用圖21802控制線路,有時會因制動電磁鐵的延時釋放,造成制動失靈。


    造成制動電磁鐵延時的主要原因:制動電磁鐵線圈并接在電動機引出線上(參見圖2-71)。電動機電源切斷后,電動機不會立即停止轉動,它要因慣性而繼續轉動。由于轉子剩磁的存在,使電動機處于發電運行狀態,定子繞組的感應電勢加在電磁抱閘YB線圈上。所以當電動機主回路電源被切斷后,YB線圈不會立即斷電釋放,而是在YB線圈的供電電流小到不能使動、靜鐵芯維持吸合時,才開始釋放。


    解決上述問題的簡單方法是;在線圈YB的供電回路中串入接觸器KM的常開觸頭。如果輔助常開觸頭容量不夠時, 可選用具有五個主觸頭的接觸器?;蛄硗庠黾右粋€接觸器,將后增加接觸器的線圈與原接觸器線圈并聯。將其主觸頭串入YB的線圈回路中。這樣可使電磁抱閘YB的線圈與電動機主回路同時斷電,消除了YB的延時釋放。


    3.防止電磁抱閘延時的制動控制線路


    如圖21803所示:

    02
    電力制動

    常用的電力制動有電源反接制動和能耗制動兩種。


    一、電源反接制動


    電源反接制動是依靠改變電動機定子繞組的電源相序,而迫使電動機迅速停轉的一種方法。


    1.單向運轉反接制動控制線路


    如圖21804所示:



    2.可逆起反接制動控制線路之一


    如圖21805所示:


    圖中KS—1和KS—2分別為速度繼電器正反兩個方向的兩副常開觸頭,當按下SB2時,電動機正轉,速度繼電器的常開觸頭KS—2閉合,為反接制動作準備,當按下SB3時,電動機反轉,速度繼電器KS—1閉合,為反接制動作準備。中間繼電器KA的作用是:為了防止當操作人員因工作需要而用手轉動工件和主軸時,電動機帶動速度繼電器KS也旋轉;當轉速達到一定值時,速度繼電器的常開觸頭閉合,電動機獲得反向電源而反向沖動,造成工傷事故。


    圖21805控制線路的工作原理,簡述如下:


    閉合電源開關QS后按SB2,接觸器KM1獲電閉合并通過其自鎖觸頭自鎖,電動機M正轉起動,當電動機轉速高于120轉/每分鐘 時,KS—2閉合,為反接制動作準備。


    當需要正轉停止時,按SB1,接觸器KM1斷電釋放而中間繼電器KA獲電吸合并自鎖;KA的常開觸頭斷開,切斷KM2自鎖觸頭的供電回路,使其不能自鎖;KA的常開觸頭接通KM2的線圈回路,使KM2獲電吸合,此時反接制動開始,當電動機的轉速降至約100轉/每分鐘時,速度繼電器KS—2斷開,使 KM2斷電釋放,在中間繼電器自鎖回路中的常開觸頭KM2斷開,使中間繼電器KA也失電釋放。(反轉的起動及反接制動的工作原理與上述相似,不再贅述。)


    可逆起動反接制動的控制線路之一的參考接線步驟如下:


    (1)首先接好電源FU2及熱繼電器FR常閉觸頭,引出控制電源“1”與“2。


    (2)將電源“1”接至三個線圈的一端。接觸器KM1與KM2的線圈空閑端分別接至對方的常閉觸頭;從KM1、KM2的兩個空常閉觸頭各引出一長一短兩根線,其中兩根短線接至對方的常開觸頭,兩根長線為兩個接觸器各自的線圈線,其中從KM2常閉引出的長線為“KM1的線圈線”,接至SB2左側常開接點;從KM2常閉引出的長線為“KM2的線圈線”,接至SB3左側常開接點。


    (3) 將KM1、KM2剛接過線的常開觸頭的空接點,與KA的常閉觸頭用導線連接,并引出一根長線作為“KM1與KM2的共自鎖線”接到SB2(或SB3),右側常開接點;從KA常閉接點的空閑端點引出一根長線,接至SB1右側常閉接點;從KA 線圈的空接點引出兩短一長共三根線,短線分別接KM1、KM2未接過線的常開接點,長線作為“KA的線圈線”接至SB1左側常開接點,將剛接過線的KM1、KM2的兩個空常開接點與KA 的常開接點連接,將剛接過線的KA常開空觸頭與另一個KA常開觸頭連接,并從此點引出一長一短兩根導線,其中短線與電源“2”連接,長線作為“電源線”接至SB1右側常開(或左側常閉)接點上。


    (4)從剛接過線的KA常開空接點引出一根長線接至速度繼電器KS 的兩個常開觸頭,將KS-1,KS-2的空接點與KM1、KM2的線圈線連接。此處注意KS-1與KM1線圈線連接,KS-2與KM2線圈線連接。如果KS與按鈕開關較近,則將KS 的引出線接至按鈕開關SB2、SB3的左側常開接點;如果KS與接觸器KM1、KM2較近,則將KS的引出線接至KM1、KM2的常開自鎖觸頭上(與常閉觸頭交叉相連的一端)。


    (5)將SB1左側常閉與右側常開兩接點相連接;將SB2與SB3右側常開的兩接點相連接。


    (6)檢查所有的接線,確認無錯漏后,送電試機。


    3.可逆起動反接制動控制線路之二


    如圖21806所示:


    圖21813所示的控制線路適用于正常運行為三角形接法的電動機。在電動機三相定子繞組中每相串接一個整流二極管。電動機正常運行時,接觸器KM1、KM2都獲電吸合,KM2觸頭短接二極管。當需要停車時,按停止按鈕SB1,KM1和KM2均斷電釋放,二極管串入繞組工作。電動機轉子有剩磁,且在慣性作用下繼續旋轉,轉子剩磁磁場切割定子繞組,產生定向的感應電流。定子感應電流與轉子的旋轉磁場相互作用,產生制動力矩,迫使電動機停轉。


    圖21812及圖21813中,請讀者自補接線圖。這兩個圖非常簡單,也可以不畫接線圖,按照原理圖直接連接。


    短接制動的優點是簡單易行,無需特殊的控制設備。制動時,定子的感應電流比電動機空載起動時的電流要小。


    短接制動的缺點是:制動作用不強,定位不準確,且僅適用于小容量的高速電動機。


    二、電容制動


    電容制動是將工作著的異步電動機在切斷電源后,立即在定子繞組的端線上,接入電容器而實現制動的一種方法。


    電容制動控制線路如圖21814所示:


    三組電容器可以接成星形或三角形,與電動機定子出線端形成閉合回路。當運行的電動機斷開電源時,轉子內的剩磁切割定子繞組產生感應電動勢,并向電容充電,其充電電流在定子繞組中形成勵磁電流,建立一個磁場,這個磁場與轉子剩磁相互作用,產生一個與旋轉方向相反的制動力矩,使電動機迅速停轉,完成制動。


    電容制動控制線路的工作原理如下:


    起動過程,閉合電源開關QS并按下起動按鈕SB2,接觸器KM1獲電吸合并經KM1-1常開觸頭自鎖,KM1-2常閉觸頭斷開,閉鎖了KM2;接觸器KM1的主觸頭閉合,電動機獲電運轉;KM1-3閉合使時間繼電器KT獲電吸合,KT的延時斷開常開觸頭瞬間閉合,為KM2獲電作準備。需要停車時,按下停止按鈕SB1使接觸器KM1斷電釋放,KM1主觸頭、常開觸頭KM1-1 KM1-3、常閉觸頭KM1-2、均恢復至原始狀態。其中KM1-2聯鎖觸頭恢復閉合時,接觸器KM2獲電吸合,KM2主觸頭閉合,將三相制動電容器及電阻R1、R2接入定子繞組,電動機被制動,直至停轉;同時,KM1-3的斷開使時間繼電器KT失電釋放,其延時斷開常開觸頭延時至電動機停止后,自動斷開,切斷接觸器KM2線圈回路,使接觸器KM2失電釋放。至此,全部電器均恢復至原始狀態。


    控制線路中的電阻R1是調節電阻,用以調節制動力矩的大小,電阻R2為放電電阻。對于380伏、50赫茲的鼠籠式異步電動機,根據經驗,每千瓦每相大約需150微法的制動電容,電容的工作電壓應不小于電動機的額定電壓。


    電容制動的方法對高速、低速運轉的電動機均能迅速制動,能量損耗小,設備簡單,一般用于10千瓦以下的小容量電動機,并且可用于制動較頻繁的場所。


    三、發電制動


    發電制動又稱為再生制動或回饋制動。在電動機工作過程中,由于外力的作用,如起重機在高處下降重物時,可使電動機的旋轉速度n2超過定子繞組旋轉磁場的同步轉速n1?,F假定旋轉磁場不動,則轉子導體將以n2減n1的轉速切割磁力線,使電動機轉變成發電機運行。將重物的位能轉變為電能反饋給電網,所以這種制動方法稱為發電制動。


    發電制動的經濟效益好,可將負載的機械能量變換成電能反送到電網上,發電制動的不足之處是應用范圍窄,僅當電動機實際轉速大于同步轉速時才能實現制動。發電制動常用于起重機械和多速異步電動機。如使電動機轉速由二級變為四級時,定子旋轉磁場的同步轉速由每分鐘3000轉,變為每分鐘1500轉,而轉子由于慣性,仍以原來的大約每分鐘2900轉的速度旋轉,此時 n 大于 n1 ,電動機產生發電制動作用。


    有關電動機的制動,我們已介紹了兩大類,十多種控制線路。讀者在今后的實際工作中,應根據工作現場的實際情況以及經濟條件等因素,靈活地選用這些制動控制線路。



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