雙速電機自動變速控制實驗2016

1、雙速電動機自動變速控制線路1.1實訓目的1掌握按鈕接觸器控制雙速電動機變速控制線路的安裝與檢修2掌握時間繼電器自動控制雙速電動機變速控制線路的安裝與檢修1.2實訓理論基礎(chǔ)1.交流異步電動機的雙速控制線路由三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式n=(1S)60f1/p可知，改變異步電動機磁極對數(shù)P，可實現(xiàn)電動機調(diào)速。 （1）變極調(diào)速在電源頻率f1不變的條件下，改變電動機的極對數(shù)p，電動機的同步轉(zhuǎn)速n1，就會變化，極對數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速就降低一半，電動機的轉(zhuǎn)速也幾乎下降一半，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 要改變電動機的極數(shù)，當然可以在定子鐵心槽內(nèi)嵌放兩套不同極數(shù)的三相繞組，從制造的角度看，這種方法很不經(jīng)濟。通常是利用

2、改變定子繞組接法來改變極數(shù)，這種電機稱為多速電機。 1）變極原理下面以4極變2極為例，說明定子繞組的變極原理。圖21-1畫出了4極電機U相繞組的兩個線圈，每個線圈代表U相繞組的一半，稱為半相繞組。兩個半相繞組順向串聯(lián)(頭尾相接)時，根據(jù)線圈中的電流方向，可以看出定子繞組產(chǎn)生4極磁場，即2p=4，磁場方向如圖21-1(a)中的虛線或圖3.1(b)中的×、所示。(a) 剖視原理圈 (b)順串展開圖圖21-1繞組變極原理圖(2p=4)(a) 削視原理圖 (b)反串展開圖 (c)反并展開圖圖21-2繞組變極原理圖(2p=2)如果將兩個半相繞組的連接方式改為圖211所示的樣子，即使其中的一個半

3、相繞組U2、U2中電流反向，這時定子繞組便產(chǎn)生2極磁場，即2p=2。由此可見，使定子每相的一半繞組中電流改變方向，就可改變磁極對數(shù)。 2）三種常用的變極接線方式圖21-3示出了三種常用的變極接線方式的原理圖，其中圖21-3a)表示由單星形聯(lián)結(jié)改接成并聯(lián)的雙星形聯(lián)結(jié)；圖21-3b)表示由單星形聯(lián)結(jié)改接成反向串聯(lián)的單星形聯(lián)結(jié)；圖21-3c)表示由三角形聯(lián)結(jié)改接成雙星形聯(lián)結(jié)。由圖可見，這三種接線方式都是使每相的一半繞組內(nèi)的電流改變了方向，因而定子磁場的極對數(shù)減少一半。a)YYY（2pp） b)順串Y反串Y(2pp) c)YY(2pp)圖21-3雙速電動機常用的變極接線方式 必須指出，當改變定子繞組接

4、線時，必須同時改變定子繞組的相序（對調(diào)任意兩相繞組出線端），以保證調(diào)速前后電動機的轉(zhuǎn)向不變。這是因為在電機定子圓周上，電角度=p×機械角度，當p=1時，U、V、W三相繞組在空間分布的電角度依次為0°、120°、240°；而當p=2時，U、V、W三相繞組在空間分布的電角度變?yōu)?°、120°×2=240°、240°×2=480° (即120°)?？梢?，變極前后三相繞組的相序發(fā)生了變化，因此變極后只有對調(diào)定子的兩相繞組出線端，才能保證電動機的轉(zhuǎn)向不變。 變極調(diào)速電動機，有倍極比(如

5、24極、48極等)雙速電動機、非倍極比(如46極、68極等)雙速電動機；還有單繞組三速電動機，這種電動機的繞組結(jié)構(gòu)復雜一些。變極調(diào)速時，轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化，所以調(diào)速的平滑性差。但它在每個轉(zhuǎn)速等級運轉(zhuǎn)時，和普通的異步電動機一樣，具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性較好。變極調(diào)速既可用于恒轉(zhuǎn)矩負載，又可用于恒功率負載，所以對于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、通風機、升降機等都采用多速電動機拖動。（2）雙速異步電動機的控制線路 下面就雙速異步電動機的YY手動調(diào)速控制線路進行分析。1） 雙速異步電動機定子繞組的連接雙速異步電動機定子繞組的/YY接線圖如圖21-4所示。圖中，三相定子繞組接成形， a)

6、b) a)低速一接法(4極) b)高速一YY接法、(2極) 圖21-4雙速電動機三相定子繞組YY接線由三個連接點接出三個出線端U1、V1、W1，從每相繞組的中點各接出一個出線端U2、V2、W2，這樣定子繞組共有6個出線端。通過改變這6個出線端與電源的連接方式，就可以得到兩種不同的轉(zhuǎn)速。要使電機在低速工作時，就把三相電源分別接至定子繞組作形連接頂點的出線端U1、V1、Wl上，另外三個出線端U2、V2、W2空著不接，如圖21-4a)所示，此時電動機定子繞組接成形，磁極為4極，同步轉(zhuǎn)速為1500 rmin；若要使電動機高速工作，就把三個出線端U1、V1、W1并接在一起，另外三個出線端U2、V2、W2

7、分別接到三相電源上，如圖21-4b)所示，這時電動機定子繞組接成YY形，磁極為2極，同步轉(zhuǎn)速為3000 rmin。可見雙速電動機高速運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速是低速運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的兩倍。2）接觸器控制雙速電動機的控制線路 用按鈕和接觸器控制雙速電動機的電路如圖21-5所示。其中SB1、KM1控制電動機低速運轉(zhuǎn)；SB2、KM2、KM3控制電動機高速運轉(zhuǎn)。圖21-5接觸器控制雙速電動機的電路圖 線路工作原理如下：先合上電源開關(guān)QS。 形低速啟動運轉(zhuǎn)：停轉(zhuǎn)時，按下SB3即可實現(xiàn)。3）時間繼電器控制雙速電動機的控制線路用按鈕和時間繼電器控制雙速電動機低速啟動高速運轉(zhuǎn)的電路圖如圖21-6所示。時間繼電器KT控制電動機啟動時

8、間和一YY的自動換接運轉(zhuǎn)。 圖21-6按鈕和時間繼電器控制雙速電動機自動控制電路圖線路工作原理如下：先合上電源開關(guān)Qs。 形低速啟動運轉(zhuǎn)：YY形高速運轉(zhuǎn)。 停止時，按下SB3即可。若電動機只需高速運轉(zhuǎn)時，可直接按下SB2，則電動機形低速啟動后，自動變成YY形高速運。 2以圖21-6控制線路為例簡述雙速電動機自動控制線路的一般檢修方法（1）電動機不能低速起動故障的檢修 電動機不能起動的原因有：電源故障；熔斷器熔絲斷；控制回路1-0號線間元件或線路出故障；接觸器KM主觸頭或線圈出故障；檢查步驟如下。 1）檢查電源接觸器KM能否吸合。按壓起動按鈕SB1，這時可用聽覺來判斷接觸器KM是否吸合。如果吸合

9、，就會有響亮而清脆的“喀”聲；假如沒有吸合，則無響聲。注意試車時間要短，應(yīng)一開即停，否則可能造成電動機將燒壞。如果KM吸合而電動機不能起動，這說明1-8號之間的線路和元件正常。故電動機不能起動的原因只有電源斷相、接觸器KM主觸頭接觸不良二種可能。如果KM不能吸合，除了沒有控制電源(含F(xiàn)U2熔斷)外，還可能是控制電路1-8號間存在故障或接觸器KM1的鐵心卡死。 2）檢查電動機是否斷相。當接觸器KM吸合而電動機不能起動時，可以聽聽電動機有無“嗡嗡”聲；用手摸電動機外殼時有先微微振動的感覺，如有“嗡嗡”聲和微微振動，則存在電動機斷相故障。要立即按停止按鈕SB3，拆除電動機接線，再進行下面的檢測，尋找

10、故障點。檢測時先用萬用表交流500V檔測量熔斷器FUl進線及出線的三相線電壓應(yīng)為380V±10。如進線斷相，則是電源故障或進線斷，需修理電源或更換導線；如果是出線斷相，則FUl熔體熔斷，需更換熔體。 如電源電壓正常，再測接觸器KM主觸頭進線及出線的三相電壓。如果進線斷相，則是線路斷，需更換導線；如果是出線斷相，則為KM主觸頭損壞，可修復或更換主觸頭。 如果KM正常，則需再檢測FR1進出線的三相電壓，注意應(yīng)分別對應(yīng)兩種轉(zhuǎn)速進行測量，（先測量低速時Ul、V1、W1、)，同樣，進線斷相是線路斷；出線斷相是FR1熱元件損壞。應(yīng)進行修復或更換熱繼電器。 如果接觸器吸合，電動機不能起動，但也沒有

11、“嗡嗡”聲和微微振動，則是電動機斷開兩相電源造成。并應(yīng)按上述方法檢查主接觸器和熱繼電器進出線三相電壓。 3）接觸器KM1不吸合故障的檢修。檢修過程如下。 用萬用表交流500V檔測量FU2進線及出線電壓，應(yīng)為380V±10。如僅僅是出線沒有電壓，則FU2熔體斷，應(yīng)更換熔體；如果FU2進線沒有電壓，則為電源故障，按前述方法檢查。 測量1-5號間的電壓，如有380V為正常；如接觸器KM1不吸合，則為SB3按鈕動斷觸頭未接通，需修復或更換按鈕SB3。 測量1-6號間的電壓，如有電壓正常；則是KT延時常閉觸頭損壞，修復或更換時間繼電器。如沒有電壓，則是KM2、KM3聯(lián)鎖常閉觸頭損壞或KM1線圈

12、連線斷路，可切斷電源，用萬用表R×1檔，測量6-7號、7-8號KM2、KM3聯(lián)鎖常閉觸頭，若斷線修復或更換KM2、KM3接觸器，若6-8號電阻為零，則測量KM1線圈，應(yīng)有低值電阻；若電阻為無限大，即為線圈斷路，應(yīng)更換KM1線圈。 若所有各點電壓均正常，則可能是接觸器KM1的動鐵心卡死，此時接觸器KM1。在線圈通電情況下應(yīng)有微微振動及發(fā)出電磁噪聲。這時，可拆下檢查或修理或更換。如無微振及電磁噪聲，也可能是起動按鈕SB1接觸不好，可用萬用表R×l檔進行檢查并修復。4）電動機只有低速點動的檢修。首先檢查接觸器。KM1的自鎖功能。在切斷電源的情況下，用螺絲刀頂壓接觸器動鐵心，使呈吸

13、合狀態(tài)，再用萬用表R×1檔測量4-5號間的電阻，如果電阻值不為零，則自鎖觸頭有故障，應(yīng)進行修復或更換KM1接觸器。 如果自鎖觸頭接觸良好，則分別測量檢查連至自鎖觸頭的4號線和5號線連線是否已斷或連接處松脫，找出故障點后，修復即可。 （2）電動機一起動就爆斷主回路熔體FU1的故障，檢修這種故障是由于線路短路或電動機短路所致。此時，控制回路短路的可能性極小，因FU2熔體的電流等級比FUl要小得多，故它應(yīng)先熔斷。 1）檢查短路故障點。對于短路點，除穿管導線和電動機外，一般都可以明顯地看到灼痕及熔化的金屬粒，檢修時應(yīng)注意觀察；同時，可在斷電情況下；用500V絕緣電阻表分段測量線路的對地和線間

14、絕緣電阻，找出故障段后，再用脫開某些連線頭的方法進一步縮小范圍，直至找出短路點所在導線或元件進行更換或修復。 2）檢查電動機轉(zhuǎn)子是否堵轉(zhuǎn)，電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)也能造成熔體FUl在電動機起動瞬間爆斷。檢查時，先切斷電源，再由人來轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)軸，電動機應(yīng)能轉(zhuǎn)動。若無法轉(zhuǎn)動，則為電動機卡死或傳劫機構(gòu)卡死；如果是電動機轉(zhuǎn)子本身卡死，大多是因為軸承滾珠碎裂造成，可拆修電動機，更換軸承，如果是傳動機構(gòu)卡死，則應(yīng)由鉗工修理。 （3）控制回路熔體爆斷的檢修 這種故障一般是由于控制回路短路或?qū)Φ囟搪吩斐伞?1）在斷開電源的情況下，用萬用表R×1檔測量接觸器線圈兩端電阻，這時應(yīng)有較大的電阻值，如為零，則是線圈

15、短路，需要更換線圈；如電阻值很小，而且線圈發(fā)湯，并有焦臭味，則線圈有匝間短路存在，也需更換線圈。 2）用萬用表R×1檔測量FU2的出線端：1號線、0號線對地電阻，其阻值應(yīng)保持在無限大處。如發(fā)現(xiàn)某點對地電阻值極小或為零，則存在對地短路點。假設(shè)為1。對地短路，此時可拆去6號線。若故障依舊，再拆去3號線，依次類推，直到故障消除為止。找出短路故障點后，針對故障發(fā)生的原因(元件絕緣擊穿、導線絕緣破損、導線連接部分碰地，元件安裝不當使導電體碰地等)所在，再進行更換元件、導線，重新緊固元件和導線連接點等修理工作。（4）高速運行時的故障檢修 如圖21.6所示，當合上開關(guān)QS，按下起動按鈕SB2，首先

16、是時間繼電器KT吸合，KM1吸合，電動機低速啟動運行，經(jīng)時間繼電器延時后其延時常閉觸頭斷開，使接觸器KM1斷電，KMl釋放，其常閉聯(lián)鎖觸頭恢復閉合，電動機低速運行結(jié)束，當時間繼電器延時后其延時常開觸頭閉合后，KM2、KM3接觸器吸合，電動機就由低速起動轉(zhuǎn)入高速運行。 1)電動機不能轉(zhuǎn)入高速運行的檢修。此時存在兩種情況。 電動機低速起動后，一直運行在低速狀態(tài)，這種故障出自時間繼電器KT，可能是鐵心卡死呈斷電狀態(tài)；也可能是延時機構(gòu)失靈，致使延時常閉觸頭不能斷開。應(yīng)該修理或更換時間繼電器，并根據(jù)需要整定好延時時間。 電動機低速起動，經(jīng)過一段時間延時后，電動機停止轉(zhuǎn)動。出現(xiàn)該故障時，時間繼電器KT和接

17、觸器KMl的線圈回路工作均正常。首先應(yīng)檢查時間繼電器KT的瞬時觸頭KT-1不能閉合自鎖，在斷開電源的情況下，用萬用表R×1檔測量KT-1的瞬時觸頭是否能閉合，阻值應(yīng)為零，如果不通，則應(yīng)該修理或更換時間繼電器。如果阻值為零，則測量KM1聯(lián)鎖觸頭，若電阻為無限大，應(yīng)該修理或更換接觸器KM1。如果阻值為零，即為KM2、KM3線圈斷路，電阻為無限大，應(yīng)更換KM2、KM3線圈檢修或更換KM2、KM3接觸器。 到此，只要接觸器、KM1、KM2、KM3完好，電動機就能正常進入高速運行狀態(tài)了。21.3實訓準備器材表21-1 實訓準備工具、儀表、器材明細表序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量1單相交流電源220

18、V和36 V、5 A處12三相四線電源 3×380，220V、20A 處13電工通用工具 驗電筆、鋼絲鉗、螺絲刀(一字形和十字形)、電工刀、尖嘴鉗、活扳手、剝線鉗等套14萬用表M47型萬用表塊15兆歐表5050型、500V、0200M塊16鉗形電流表T301A 、050A塊17勞保用品絕緣鞋、工作服等套18圓珠筆，尺自備套1表21-2 實訓準備電器明細表序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量1三相電動機YD12M-4/2 3.3KW/4KW、380V、7.4A/8.6A、YY臺12配線板500mm×450mm×20 mm塊13組合開關(guān) HZ10-25/3個14交流接觸器CJ2

19、0-16，線圈電壓380V只35中間繼電器ZJ7-4/4，線圈電壓380V只16熱繼電器JRl6-20/3D，整定電流7.4 A只17熱繼電器JRl6-20/3D，整定電流8.6 A只18時間繼電器JS7-2A，線圈電壓380V只19熔斷器及熔芯配套RL1-60/20，25A套610熔斷器及熔芯配套RL1-15/4，5A套211三聯(lián)按鈕LA10-3H或LA4-3H個112兩聯(lián)按鈕LA10-2H或LA4-2H個113接線端子排JX2-1015，500V、10A、15節(jié)條114螺絲，螺母，平墊圈M4×25mm或M4×15套3515塑料軟銅線BVR-2.5mm2，顏色黑色或自定米

20、2516塑料軟銅線BVR-2.5mm2，顏色黑色或自定米2517塑料軟銅線BVR-0.75 mm2，顏色紅色或自定米1518塑料軟銅線BVR-1.5 mm2，顏色黃綠雙色米119別徑壓端子UT2.5-4，UT1-4個2020行線槽TC3025，長34cm，兩邊打3.5mm孔條521異型編碼套管3.5mm米0.3以上為手動自動雙速電機控制線路的兩個課題的電器明細表，可根據(jù)實際訓練課題選用。21.4實訓操作要點1安裝訓練操作要點 （1）安裝步驟及工藝要求安裝工藝可參照課題18技能訓練的工藝要求進行。其安裝步驟如下： 1）按表21-2配齊所用電器元件，并檢驗元件質(zhì)量。 2）根據(jù)圖21-6、所示電路圖

21、，畫出布置圖。 3）在控制板上按布置圖固裝除電動機以外的電器元件，并貼上醒目的文字符號。 4）在控制板上根據(jù)電路圖進行板前線槽布線，并在線端套編碼套管和冷壓接線頭。 5）安裝電動機。 6）可靠連接電動機及電器元件不帶電金屬外殼的保護接地線。 7）可靠連接控制板外部的導線。 8）自檢。 9）檢查無誤后通電試車，并用轉(zhuǎn)速表測量電動機轉(zhuǎn)速。 （2）注意事項 1）接線時，注意主電路中接觸器KM1、KM2在兩種轉(zhuǎn)速下電源相序的改變，不能接錯；否則，兩種轉(zhuǎn)速下電動機的轉(zhuǎn)向相反，換向時將產(chǎn)生很大的沖擊電流。 2）控制雙速電動機形接法的接觸器KM1和YY接法的KM2的主觸頭不能對換接線，否則不但無法實現(xiàn)雙速控

22、制要求，而且會在YY形運轉(zhuǎn)時造成電源短路事故。 3）熱繼電器FR1、FR2的整定電流及其在主電路中的接線不要搞錯。 4）通電試車前，要復驗一下電動機的接線是否正確，并測試絕緣電阻是否符合要求。 5）通電試車時，必須有指導教師在現(xiàn)場監(jiān)護，同時做到安全文明生產(chǎn)。2檢修訓練操作要點 （1）故障設(shè)置在控制電路和主電路中各人為設(shè)置電氣故障兩處共四處。 （2）故障檢修由學生自編檢修步驟，經(jīng)教師審閱合格后，參照課題18技能訓練中的檢修步驟和方法進行檢修訓練。（3）注意事項 1）檢修前要認真閱讀電路圖，掌握線路的構(gòu)成、工作原理及接線方式。 2）檢修過程中，故障分析、排除故障的思路和方法要正確，嚴禁擴大和產(chǎn)生新的故障。 3）工具、儀表使用要正確，帶電檢修時必須有指導教師在現(xiàn)場監(jiān)護，以確保用電安全。4）檢修必須在定額時間內(nèi)完成。21.5實訓過程記錄1繪制電氣原理圖、接線圖和布置圖。2按圖選擇元器件并作記錄。3固定元器件位置及線槽位置4連接導線21.6實訓成績評定1雙速電動機自動變速控制線