電機控制原課件

第二章電機控制原理及方法第一節(jié)標準電機控制方法

1、如何用按鈕實現(xiàn)電動機的單向點動控制？如圖1－1所示：當電動機需要單向點動控制時，先合上隔離開關DK，按下點動按鈕QA，接觸器C的線圈通電，接觸器的主觸頭C閉合，電動機D得電而起動運轉。當手放松QA時，接觸器C的線圈失電，主觸頭C又釋放，電動機因主電路斷電而停轉。熱繼電器RJ作過載保護用，當電動機過載（過負荷）時，串聯(lián)在主電路中的熱繼電器發(fā)熱元件雙金屬片受熱而彎曲，使串聯(lián)在控制電路中的執(zhí)繼電器常閉觸頭RJ斷開，接觸器C的線圈失電，從而保護了電動機。

2、如何用按鈕實現(xiàn)電動機單向直接起動控制？

如圖1－2所示：單向直接起動控制電路。它是在單向點動控制線路的基礎上，在起動控制按鈕QA的兩端并聯(lián)一只接觸器的常開輔助觸頭C來實現(xiàn)的。這個常開觸頭稱為“自鎖”觸頭。

2）用按鈕作聯(lián)鎖保護的正反轉控制電路。如圖1－4所示。該電路與圖1－3比較，只是用復合按鈕的常閉觸頭代替了接觸器的常閉觸頭作為聯(lián)鎖，稱為機械聯(lián)鎖。但動作過程類似。它的優(yōu)點是正反轉換向操作不需要按動停止按鈕，直接按動ZQA的主觸頭發(fā)生粘連不能斷開時，再直接按反轉按鈕FQA時，會發(fā)生短路事故，故可靠性差。

3）用按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖的控制電路。它把圖1－3和圖1－4中的“聯(lián)鎖”都保留下來，增加了工作的可靠性，此電路用于頻繁操作的電動機控制中。

4、怎樣用行程開關實現(xiàn)行程限位控制？如圖1－5為正反轉用行程開關作限位自動停止的控制電路。它在原有的正反轉控制電路基礎上，各串聯(lián)一只行程開關，當小車上的擋鐵撞到行程開關1XWK或2XWK的滾輪時，就斷開了控制電路中的行程開關常閉觸頭1XWK或2XWK，便自動停車。

5、怎樣實現(xiàn)自動往復控制？要實現(xiàn)工作臺等工作機件的自動往復循環(huán)控制，可采用圖1－6所示的控制電路。它是在正反轉控制電路中加入聯(lián)鎖的行程開關觸頭1XWK和2XWK來實現(xiàn)的。將行程開關1XWK和2XWK分別固定在往復運動的工作臺兩端的不動機座上，當工作臺運行到行程開關處，工作臺上的擋鐵撞到1XWK和2XWK的滾輪時，工作臺就自動反向運行。3XWK和4XWK是為安全保護而設置的極限行程開關。

7、什么是電阻降壓起動和電抗降壓起動？起動原理是什么？采用什么起動設備？這種起動方法是當籠型電動機起動時，在定子電路與電源之間串聯(lián)電阻器或電抗器，在電阻或電抗上產生一定的電壓降，使定子繞組承受的電壓小于額定電壓（即降壓起動），待電動機轉速達到或接近額定轉速時，短路電阻器使電源額定電壓直接施加在定子繞組上運行（即全壓運行）。電路原理如圖1－7所示：三相單投形狀2K先斷開，電阻器（或電抗器）便串入定子電路與電源之間。這時開關1K閉合，便實現(xiàn)定子電路串電阻器（或電抗器）降壓起動。待起動完畢，立即將開關2K閉合，短路掉電阻器（或電抗器），進入全壓運行。8、什么是星形－三角形降壓起動法？

起動原理是什么？凡是要求正常運行時接成三角形的籠型異步電動機，在起動時，將三相定子繞組接成星形，待電動機起動后，達到或接近額定轉速時，再將三相定子繞組改接成三角形進入正常運行，這種起動方法稱為星形－三角形降壓起動法。所使用的設備稱為星形－三角形（Y－）起動器。采用星形－三角形起動為什么能降低起動電壓？根據三相負載電路的原理可知，三相繞組接成三角形，每相繞組承受的電壓（相電壓）就等于電源額定電壓（線電壓）；若將三相繞組接成星形，每相繞組承受的電壓（相電壓）只是電源額定電壓（線電壓）的1/倍（即57.7%），所以，把電動機的三相定子繞組接成星形起動，每相繞組承受的電壓就只有接成三角形直接起動的1/倍（即起動電壓只是額定電壓的57.7%）。自耦變壓器降壓起動是利用自耦變壓器來降低起動電壓，從而達到降低起動電流的目的。在起動時，將三相自耦變壓器接入三相電源與電動機的三相定子繞組之間，變壓器的低壓邊（即變壓器的抽頭）接到電動機的定子繞組上，便開始降壓起動。待電動機轉速達到或接近額定轉速時，迅速切除自耦變壓器，使電源直接進入電動機定子繞組，，便進入全壓運行。其原理電路如圖1－9所示。用特制的五刀開關來控制。起動時，把閘刀手柄推到“起動”位置，閘刀1、2、和3將三相自耦變壓器接入電源與電動機之間，而閘刀4和5將三相變壓器接成星形（三繞組的未端并聯(lián)在一起），電動機便進入減壓起動。待轉速接近正常時，迅速將閘刀手柄拉到“運行”位置，電動機直接接電源，在額定電壓下正常運行。此時，變壓器完全不起作用，即脫離電動機電路。9、什么是自耦變壓器降壓起動法？

起動原理是什么？10、自耦變壓器降壓起動法有哪些起動設備？自耦變壓器降壓起動所使用設備叫自耦減壓起動器（又稱自耦補償起動器或簡稱補償器）。常用的型號有：QJ2、QJ3、QJ10、QJO1等系列自自耦減壓起動器。以及XJ01、XQ01系列自耦減壓起動控制箱等。都只適用于籠型電動機作不頻繁起動用。常用的QJ3系列為手動自耦減壓起動器。它由三相自耦變壓器、熱繼電器、失壓脫扣器、觸頭、操作手柄以及機械聯(lián)鎖裝置等構成。箱底盛有絕緣油，觸頭浸在其中，絕緣油起滅弧作用。機械聯(lián)鎖裝置可防止操作手柄在“停止”位置時直接拉到“運行”位置，可避免直接起動。熱繼電器作過載保護，失壓脫扣器伯失壓保護。

第二節(jié)

三相異步電機變頻調速的工作原理變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。

2.2變頻器控制原理圖設計：

2.2.1

首先確認變頻器的安裝環(huán)境；

I.工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。II.環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現(xiàn)結露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。III.腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。2.2.1

首先確認變頻器的安裝環(huán)境；IV.振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F(xiàn)這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。V.電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統(tǒng)，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導致控制單元失靈或損壞。2.2.2變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法；

I.變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。II.控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。III.電機電纜應獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。IV.與變頻器有關的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。2.2.4變頻器的接地；

變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力設備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。

2.3變頻器控制柜設計：

變頻器應該安裝在控制柜內部，控制柜在設計時要注意以下問題

1)散熱問題：變頻器的發(fā)熱是由內部的損耗產生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主，約占98%，控制電路占2%。為了保證變頻器正?？煽窟\行，必須對變頻器進行散熱我們通常采用風扇散熱；變頻器的內裝風扇可將變頻器的箱體內部散熱帶走，若風扇不能正常工作，應立即停止變頻器運行；大功率的變頻器還需要在控制柜上加風扇，控制柜的風道要設計合理，所有進風口要設置防塵網，排風通暢，避免在柜中形成渦流，在固定的位置形成灰塵堆積；根據變頻器說明書的通風量來選擇匹配的風扇，風扇安裝要注意防震問題。

變頻器應該安裝在控制柜內部，控制柜在設計時要注意以下問題2)電磁干擾問題：I.變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾，而且會產生高次諧波，這種高次諧波會通過供電回路進入整個供電網絡，從而影響其他儀表。如果變頻器的功率很大占整個系統(tǒng)25%以上，需要考慮控制電源的抗干擾措施。II.當系統(tǒng)中有高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源時，變頻器本身會因為干擾而出現(xiàn)保護，則考慮整個系統(tǒng)的電源質量問題。

2.4變頻器接線規(guī)范：

信號線與動力線必須分開走線：使用模擬量信號進行遠程控制變頻器時，為了減少模擬量受來自變頻器和其它設備的干擾，請將控制變頻器的信號線與強電回路（主回路及順控回路）分開走線。距離應在30cm以上。即使在控制柜內，同樣要保持這樣的接線規(guī)范。該信號與變頻器之間的控制回路線最長不得超過50m。信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內部：連接PLC和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內，極易受到變頻器和外部設備的干擾；同時由于變頻器無內置的電抗器