電機(jī)控制原課件

第二章電機(jī)控制原理及方法第一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)控制方法

1、如何用按鈕實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的單向點(diǎn)動控制？如圖1－1所示：當(dāng)電動機(jī)需要單向點(diǎn)動控制時，先合上隔離開關(guān)DK，按下點(diǎn)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(jī)D得電而起動運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)手放松QA時，接觸器C的線圈失電，主觸頭C又釋放，電動機(jī)因主電路斷電而停轉(zhuǎn)。熱繼電器RJ作過載保護(hù)用，當(dāng)電動機(jī)過載（過負(fù)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(hù)了電動機(jī)。

2、如何用按鈕實(shí)現(xiàn)電動機(jī)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(diǎn)動控制線路的基礎(chǔ)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(shí)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(hù)的正反轉(zhuǎn)控制電路。如圖1－4所示。該電路與圖1－3比較，只是用復(fù)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(jī)械聯(lián)鎖。但動作過程類似。它的優(yōu)點(diǎn)是正反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)控制中。

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

5、怎樣實(shí)現(xiàn)自動往復(fù)控制？要實(shí)現(xiàn)工作臺等工作機(jī)件的自動往復(fù)循環(huán)控制，可采用圖1－6所示的控制電路。它是在正反轉(zhuǎn)控制電路中加入聯(lián)鎖的行程開關(guān)觸頭1XWK和2XWK來實(shí)現(xiàn)的。將行程開關(guān)1XWK和2XWK分別固定在往復(fù)運(yùn)動的工作臺兩端的不動機(jī)座上，當(dāng)工作臺運(yùn)行到行程開關(guān)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(yùn)行。3XWK和4XWK是為安全保護(hù)而設(shè)置的極限行程開關(guān)。

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(shè)備？這種起動方法是當(dāng)籠型電動機(jī)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(chǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到或接近額定轉(zhuǎn)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(yùn)行（即全壓運(yùn)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(guān)1K閉合，便實(shí)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(guān)2K閉合，短路掉電阻器（或電抗器），進(jìn)入全壓運(yùn)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(yùn)行時接成三角形的籠型異步電動機(jī)，在起動時，將三相定子繞組接成星形，待電動機(jī)起動后，達(dá)到或接近額定轉(zhuǎn)速時，再將三相定子繞組改接成三角形進(jìn)入正常運(yùn)行，這種起動方法稱為星形－三角形降壓起動法。所使用的設(shè)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(jù)三相負(fù)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(jī)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(dá)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(jī)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(jī)的定子繞組上，便開始降壓起動。待電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到或接近額定轉(zhuǎn)速時，迅速切除自耦變壓器，使電源直接進(jìn)入電動機(jī)定子繞組，，便進(jìn)入全壓運(yùn)行。其原理電路如圖1－9所示。用特制的五刀開關(guān)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(jī)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(jī)便進(jìn)入減壓起動。待轉(zhuǎn)速接近正常時，迅速將閘刀手柄拉到“運(yùn)行”位置，電動機(jī)直接接電源，在額定電壓下正常運(yùn)行。此時，變壓器完全不起作用，即脫離電動機(jī)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(shè)備？自耦變壓器降壓起動所使用設(shè)備叫自耦減壓起動器（又稱自耦補(bǔ)償起動器或簡稱補(bǔ)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(jī)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(jī)械聯(lián)鎖裝置等構(gòu)成。箱底盛有絕緣油，觸頭浸在其中，絕緣油起滅弧作用。機(jī)械聯(lián)鎖裝置可防止操作手柄在“停止”位置時直接拉到“運(yùn)行”位置，可避免直接起動。熱繼電器作過載保護(hù)，失壓脫扣器伯失壓保護(hù)。

第二節(jié)

三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的工作原理變頻器是利用電力半導(dǎo)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(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。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(shè)計(jì)：

2.2.1

首先確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境；

I.工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時應(yīng)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(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)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(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)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(rèn)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(jī)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(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時間后，應(yīng)對其進(jìn)行檢查和維護(hù)。V.電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)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(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)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(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)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(dǎo)致控制單元失靈或損壞。2.2.2變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法；

I.變頻器和電機(jī)的距離應(yīng)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(jī)全部用穿線管屏蔽。III.電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應(yīng)避免電機(jī)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(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關(guān)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(guān)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(jī)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(dǎo)線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應(yīng)和動力設(shè)備的接地點(diǎn)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(shè)計(jì)：

變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部，控制柜在設(shè)計(jì)時要注意以下問題

1)散熱問題：變頻器的發(fā)熱是由內(nèi)部的損耗產(chǎn)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\(yùn)行，必須對變頻器進(jìn)行散熱我們通常采用風(fēng)扇散熱；變頻器的內(nèi)裝風(fēng)扇可將變頻器的箱體內(nèi)部散熱帶走，若風(fēng)扇不能正常工作，應(yīng)立即停止變頻器運(yùn)行；大功率的變頻器還需要在控制柜上加風(fēng)扇，控制柜的風(fēng)道要設(shè)計(jì)合理，所有進(jìn)風(fēng)口要設(shè)置防塵網(wǎng)，排風(fēng)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(jù)變頻器說明書的通風(fēng)量來選擇匹配的風(fēng)扇，風(fēng)扇安裝要注意防震問題。

變頻器應(yīng)該安裝在控制柜內(nèi)部，控制柜在設(shè)計(jì)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(chǎn)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(chǎn)生高次諧波，這種高次諧波會通過供電回路進(jìn)入整個供電網(wǎng)絡(luò)，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(dāng)系統(tǒng)中有高頻沖擊負(fù)載如電焊機(jī)、電鍍電源時，變頻器本身會因?yàn)楦蓴_而出現(xiàn)保護(hù)，則考慮整個系統(tǒng)的電源質(zhì)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(jìn)行遠(yuǎn)程控制變頻器時，為了減少模擬量受來自變頻器和其它設(shè)備的干擾，請將控制變頻器的信號線與強(qiáng)電回路（主回路及順控回路）分開走線。距離應(yīng)在30cm以上。即使在控制柜內(nèi)，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(nèi)部：連接PLC和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時由于變頻器無內(nèi)置的電抗器