低壓電氣控制線路安裝與調試 課件 項目3、4 三相異步電動機點動與連續(xù)運行控制、三相異步電動機正反轉控制線路的裝調

3.1?項目任務3.2?項目準備3.3?背景知識3.4?操作指導3.5

知識進階3.1項目任務本項目為三相異步電動機點動與連續(xù)運行控制，項目主要內容如表3-1所述。項目導讀三相異步電動機的點動與連續(xù)運行控制是電動機控制系統(tǒng)中最為基本的控制環(huán)節(jié)，具有使用范圍廣、價值高、價格低、安裝方便等特點，例如機床的對刀、小型鉆砂輪機等。如圖3-1所示為小型臺鉆。3.1.1?電氣原理圖繪制任務書電氣原理圖繪制任務書如表3-2所述。3.1.2?列出元件清單并檢測相關器件任務書列出元件清單并檢測相關器件任務書如表3-3所述。3.1.3?元件的固定及線路的安裝任務書元件的固定及線路的安裝任務書如表3-4所述。3.2?項目準備3.2.1?任務流程圖三相異步電動機點動與連續(xù)運行控制線路的裝調流程圖如圖3-2所示。3.2.2?環(huán)境設備三相異步電動機點動與連續(xù)運行控制線路所需工具和設備如表3-5所示。3.3?背景知識3.3.1?點動控制線路的工作原理如圖3-3所示為點動控制線路的主電路及控制電路圖。當按下點動按鈕SB開關時，接觸器線圈KM通電，同時接觸器KM主觸頭閉合，三相異步電動機開始轉動；當松開SB開關時，接觸器線圈KM失電，同時接觸器KM主觸頭斷開，三相異步電動機停止轉動。如圖3-4與圖3-5所示是點動控制線路的主電路及控制電路圖所對應的元件布置圖與電路接線圖。點動控制線路與手動控制線路的區(qū)別是點動控制線路中控制電路與主電路不為同一回路，且控制元件為按鈕開關SB和交流接觸器KM，便于實現(xiàn)遠距離及自動控制。3.3.2?連續(xù)運行控制線路的工作原理如圖3-6是連續(xù)運行控制線路的主電路與控制電路圖，其實際上就是利用接觸器自鎖功能而實現(xiàn)的。該電路與點動控制線路的區(qū)別就是當松開控制按鈕SB開關時，電動機控制電路仍然處于接通狀態(tài)，電動機實現(xiàn)連續(xù)運行狀態(tài)。如圖3-7與圖3-8所示是連續(xù)運行控制線路的主電路與控制電路圖對應的元件布置圖與電路接線圖。具體控制過程如下：3.3.3?具有過載保護的連續(xù)運行控制線路的工作原理具有過載保護的連續(xù)運行控制線路是一種既能實現(xiàn)短路保護，又能實現(xiàn)過載保護的控制線路，如圖3-9所示是其主電路及控制電路圖。它采用熱繼電器作為保護元件，當電路過載時，串聯(lián)在主電路中的發(fā)熱元件受熱發(fā)生彎曲，使串聯(lián)在控制電路中的熱繼電器的動斷觸點斷開，切斷控制電路，使KM線圈失電，斷開主觸點，電動機停止運行。如圖3-10與圖3-11所示是具有過載保護的連續(xù)運行控制線路的主電路及控制電路圖對應的元件布置圖與電路接線圖。具有過載保護的連續(xù)運行控制線路的工作原理與連續(xù)運行控制線路的工作原理基本相同，不同之處在于前者增加了保護元件熱繼電器FR。這是因為電動機在運行過程中，如果長期負載過大、頻繁啟動或者缺相運行都可能使電動機定子繞組的電流增大，超過其額定值，而在這種情況下熔斷器往往不熔斷，從而引起定子繞組過熱，使溫度超過允許值，就會造成絕緣損壞從而導致電動機壽命縮短，嚴重時會燒毀電動機的定子繞組。因此在電動機控制電路中，必須采用過載保護措施。3.3.4?點動與連續(xù)運行的控制線路的實現(xiàn)同時具有點動和連續(xù)運行的控制線路的工作原理與點動控制線路、連續(xù)控制線路的工作原理相似，只是在連續(xù)運行控制線路的基礎之上，增加了一個手動開關，就將點動和連續(xù)運行控制線路合為一個控制線路。具體控制過程如下：(1)連續(xù)運行控制過程：(2)點動運行控制過程：3.4?操作指導3.4.1?繪制原理圖根據(jù)控制線路要求繪制電氣原理圖、元件布置圖和接線圖，分別如圖3-12、圖3-13、圖3-14所示。3.4.2?安裝電路1.檢查元器件根據(jù)表3-5配齊元器件，并檢查元器件的規(guī)格是否符合要求以及檢測元件的質量是否完好。在本項目中需要檢測的元器件有熱繼電器、交流接觸器、電動機等。2.元器件布局、安裝與配線1)元器件的布局元器件布局時要參照接線圖進行，若與書中所提示的元器件不同，應該按照實際情況布局。2)元器件的安裝元器件安裝時每個元器件擺放要整齊，上下左右要對整齊，間距要均勻。擰螺絲釘時一定要加彈簧墊，而且松緊適度。3)配線配線時要嚴格按配線圖配線，不能丟、漏，同時要穿好線號并使線號方向一致。3.固定元器件按照繪制的接線圖(如圖3-14所示)固定元器件。4.布線按照安裝工藝的標準布線。5.檢查電路連接檢查電路連接時應對照接線圖檢查是否存在掉線、錯線，是否編漏、編錯線號，接線是否牢固等。3.4.3?通電前的檢測通電前的檢測方法有電阻測量法和電壓測量法。1.電阻測量法采用電阻測量法進行通電前檢測時，首先將電源斷開，將萬用表選擇至合適的擋位(一般為R×100Ω擋)，然后按照控制電路輸出的線號順序對各個點依次測量，如圖3-15所示。2.電壓測量法采用電壓測量法進行通電前檢測時，首先接通電源，將萬用表選擇至合適的擋位(交流電壓500V)，然后把黑表筆接到0點的位置，用紅表筆依次接到1、2、3點上，如果測得電壓值都正常，則把兩表筆接到1點和4點上測出兩點間的電壓，如圖3-16所示。3.4.4?通電試車為保證人身安全，在通電試車時，要認真執(zhí)行安全操作規(guī)程的有關規(guī)定，一人監(jiān)護，一人操作。試車前，應檢查與通電試車有關的電氣設備是否有不安全的因素存在，若查出問題應該立即整改，然后方能試車。(1)通電試車前，由指導老師接通三相電源L1、L2、L3，并且要在現(xiàn)場監(jiān)護。(2)當按下點動按鈕開關時，觀察接觸器動作情況是否正常，線路功能是否符合要求，元器件的動作是否靈活，有無卡阻及噪聲過大等現(xiàn)象，電動機運行情況是否正常等。(3)通電試車完畢，停轉后切斷電源。先拆除三相電源線，再拆除電動機。(4)如有故障，應該立即切斷電源，要求學生獨立分析原因并檢查電路，直至達到項目擬定的要求。若需要帶電檢查時，必須在老師現(xiàn)場監(jiān)護下進行。3.5?知識進階3.6.1?電氣線路圖的繪制方法與識圖技巧電氣控制線路是一種由導線將電動機、電器、儀表等電氣元件按照一定的要求及規(guī)則和方法連接起來以實現(xiàn)某種功能的電氣線路。在進行電氣控制線路的設計時，為了表達電氣控制系統(tǒng)的結構、原理，便于進行電氣元件的安裝、調整、控制和維修，應本著簡明易懂的原則，使用統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號繪制電氣控制線路圖。電氣系統(tǒng)控制線路圖有電氣原理圖、電氣元件布置圖和電氣接線圖3種。1.常用電氣圖形符號、文字符號電氣控制線路圖是電氣工程技術的通用語言。為了便于交流和溝通，國家標準局參照國際電工委員會(IEC)頒布的有關文件，制定了我國電氣設備的有關標準，采用統(tǒng)一的圖形符號和文字符號及回路標號。本書電氣控制線路圖的繪制符號符合GB/T4728.1—2018《電氣簡圖用圖形符號第1部分：一般要求》、GB/T6988.1—2008《電氣技術用文件的編制第1部分：規(guī)則》和GB/T50786—2012《建筑電氣制圖標準》的規(guī)定。2.電氣原理圖的繪制電氣原理圖是為了便于閱讀和分析控制電路的各種功能，用各種符號、電氣連接起來描述全部或部分電氣設備的工作原理的電路圖。根據(jù)簡單、清晰的原則，電氣原理圖采用電氣元件展開的形式繪制，它包括了所有電氣元件導電部分和接線端子，但并不按照電氣元件的實際安裝位置和實際接線情況繪制，也不反映電氣元件的大小。電氣原理圖分為主電路和輔助電路。從電源到電動機的這部分電路為主電路，可通過較大電流。輔助電路包括控制電路、信號電路、照明電路以及保護電路，電路中通過的電流較小?？刂齐娐酚砂粹o、接觸器(線圈、主觸頭和輔助觸頭)、繼電器觸頭、熱繼電器的觸頭、信號燈、照明燈等組成。電氣原理圖繪制原則如下：(1)主電路用粗實線繪制在圖紙的左側，其中電源電路用水平線繪制，受電動力設備及其保護電氣支路應垂直于電源電路畫出。(2)輔助電路用細實線繪制在圖紙的右側，應垂直繪制于兩條水平電源線之間，耗能元件(如線圈、電磁鐵、信號燈等)的一端應直接連接在接地的水平電源線上，控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間。(3)主電路和輔助電路一般情況應按照動作順序從上到下、從左到右依次排列。(4)各電氣元件和部件在電氣原理圖中的位置應該根據(jù)便于閱讀的原則安排，同一電氣元件的多個部件可以不畫在一起，但需要用同一文字符號標明。多個同一種類的電氣元件可在文字符號后面加上數(shù)字序號下標。如兩個接觸器可用KM1、KM2文字符號區(qū)別。(5)主電路標號由文字符號和數(shù)字組成。文字符號用于標明主電路中元件或線路的主要特征，數(shù)字標號用于區(qū)別電路的不同線段。(6)三相交流電源引入線用L1、L2、L3標記(分別對應以前的A、B、C三相，即對應色標黃、綠、紅)，中性線為N。電源開關之后的三相交流電源主電路分別按U、V、W順序進行標記，接地端為PE。(7)電動機分支電路接點標記采用三相文字代號后面加數(shù)字來表示，數(shù)字中的十位數(shù)表示電動機代號，個位數(shù)表示該支路接點的代號，從上到下按數(shù)值的大小順序標記。如U11表示M1電動機的第一相的第一個接點代號，U12為第一相的第二個接點代號，以此類推。(8)輔助電路中連接在一點上的所有導線具有同一電位而標注相同的線號，線圈、指示燈等以上線號標奇數(shù)，線圈、指示燈等以下電路線號標偶數(shù)。(9)原理圖上盡可能減少線條交叉或避免線條交叉。原理圖中直接連接的交叉導線連接點用實心圓點表示；可拆接或測試點用空心圓點表示；無直接連接的交叉點則不畫圓點。根據(jù)圖面布置的需要，可以將電氣元件的圖形符號逆時針旋轉90°繪制。(10)對非電氣控制和人工操作的電氣元件，必須在原理圖上用相應的圖形符號表示其操作方法及工作狀態(tài)。對同一機構操作的所有觸頭，應用機械連桿表示其聯(lián)動關系。各個觸頭的運動方向和狀態(tài)必須與操作件的動作方向和位置協(xié)調一致。對與電氣控制有關的機、液、氣等裝置，應用符號繪制出簡圖，以表示相互之間的關系。3.電氣元件布置圖的繪制電氣元件布置圖表示各種電氣設備在機械設備和電氣控制柜中的實際安裝位置，以給布局電氣設備各個單元和安裝工作提供所需要數(shù)據(jù)的圖樣。在繪制電氣元件布置圖時應遵循以下幾條原則：(1)體積大和較重的電器應該安裝在控制柜的下方。(2)安裝發(fā)熱元件時，要注意控制柜內所有元件溫度升高的范圍應保持在它們允許的極限內。對散熱很大的元件，必須隔離安裝，必要時可采用冷風降溫措施。(3)為提高電子設備的抗干擾能力，弱電部分應該加裝屏蔽和隔離裝置。(4)元件的安排必須遵守規(guī)定的間隔(參見GB5226.1—2006)和爬電距離。而且應考慮到電氣元件的維修，電氣元件的布置和安裝不宜過密，應留有一定的空間位置，以便操作。(5)需要經常維護、檢修和調整用的電器(如插件部分、可調電阻、熔斷器等)安裝位置不宜過高或者過低。(6)盡量將外形及結構尺寸相同的電氣元件安裝在一排，以利于安裝和補充加工，而且宜于布置，整齊美觀。(7)電氣元件布置應適當對稱，可從整個電氣元件布置圖考慮對稱，也可從某一部分布置圖考慮對稱，具體應該根據(jù)電氣元件布置圖的特點而定。4.電氣接線圖的繪制根據(jù)電氣原理圖和各電氣控制裝置的電氣布置圖可以繪制電氣接線圖。繪制電氣接線圖應遵循以下原則：(1)接線圖的繪制應符合《GB/T6988.1—2008電氣技術用文件的編制第1部分：規(guī)則》的規(guī)定。(2)電氣接線圖一律采用細實線繪制。(3)各電氣元件用規(guī)定的圖形符號繪制，同一電氣元件的各部件必須畫在一起。各電氣元件在圖中的位置應與實際安裝位置保持一致。(4)各電氣元件的文字符號及端子排的編號應與原理圖一致，并按原理圖的界限進行連接。原理圖中項目代號、端子號及絕緣導線號的編制應分別符合GB5094—1985《電氣技術中的項目代號》、GB/T4026—2010《人機界面標志標識的基本和安全規(guī)則設備端子和導體終端的標識》及GB/T4884—1985《絕緣導線的標記》等規(guī)定。(5)走向相同的多根導線可用單線繪制。(6)畫連接導線時，應標明導線的規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸。(7)接線走向要清楚表示出接線關系。目前接線圖中表示接線關系的畫法有兩種：一是直接接線法，即直接畫出兩個元件之間的連線，適用于電氣系統(tǒng)簡單、電氣元件少，接線關系不復雜的情況；二是間接標注接線法，即接線關系采用符號標注，不直接畫出兩元件之間的連線，適用于電氣系統(tǒng)復雜、電器元件多、接線關系比較復雜的情況。(8)不在同一控制柜或者配電屏上的電氣元件的電氣連線，除大線外，必須經過端子排。(9)端子排要排列清楚，便于查找?？砂淳€號數(shù)字大小順序排列，或按動力線、交流控制線、直流控制線分類后，再按線號排列。5.電氣原理圖圖面區(qū)域劃分為了便于檢索電氣線路，方便閱讀電氣原理圖，應將電氣原理圖圖面劃分為若干區(qū)域。圖區(qū)的編號一般寫在圖的下部，如圖3-17所示，圖中圖面被劃分為了8個圖區(qū)。圖的上方設有用途欄，可用文字標注該欄所對應的下面的電路或元件的功能，以利于理解電氣原理圖各部分的功能及全電路的工作原理。6.符號位置的索引由于接觸器、繼電器的線圈和觸頭在電氣原理圖中不是畫在一起的，其觸頭分布在圖中所需的各個圖區(qū)，因此為便于閱讀，在接觸器、繼電器線圈的下方需畫出其觸頭的索引表。對于接觸器，索引表中各欄的含義如表3-8所示；對于繼電器，索引表中各欄的含義如表3-9所示。例如，圖3-17中的接觸器KM1的索引如圖3-18所示，接觸器KM2的索引如圖3-19所示。此索引表明KM1有3對主觸頭在2圖區(qū)，無輔助動合觸頭和輔助動斷觸頭。此索引表明KM2有3對主觸頭在3圖區(qū)，1對輔助動合觸頭在6圖區(qū)，無輔動斷觸頭?！癤”表示沒有使用輔助動斷觸頭，有時也可采用省去“X”的表示法。4.1?項目任務4.2?項目準備4.3?背景知識4.4?操作指導4.5

知識進階4.1項目任務本項目為三相異步電動機正反轉控制線路的裝調，項目主要內容如表4-1所述。項目導讀在實際生產中，機床工作臺需要前進與后退，萬能銑床的主軸需要正轉與反轉，起重機的吊鉤需要上升與下降等都需要通過電動機的正反轉控制來實現(xiàn)。三相異步電動機的正反轉控制線路是通過改變接入三相異步電動機繞組的電源相序來實現(xiàn)的。常見的控制線路有順倒開關正反轉控制線路、接觸器聯(lián)鎖正反轉控制線路、按鈕聯(lián)鎖正反轉控制線路、接觸器和按鈕聯(lián)鎖正反轉控制線路。如圖4-1所示為港口船舶起吊裝置示意圖。4.1.1?電氣原理圖繪制任務書電氣原理圖繪制任務書如表4-2所述。4.1.2?列出元件清單并檢測相關器件任務書列出元件清單并檢測相關器件任務書如表4-3所述。4.1.3?元件的固定及線路的安裝任務書元件的固定及線路的安裝任務書如表4-4所述。4.2?項目準備4.2.1?任務流程圖三相異步電動機正反轉控制線路的裝調流程圖如圖4-2所示。4.2.2?環(huán)境設備三相異步電動機正反轉控制線路的裝調項目所需工具和設備如表4-5所示。4.3?背景知識4.3.1?手動控制正反轉線路的工作原理1.手動控制正反轉線路的繪制及原理圖分析手動控制正反轉線路的原理圖如圖4-3所示。2.工作過程分析轉換開關SA處在“正轉”位置時，電動機正轉；轉換開關SA處在“反轉”位置時，電動機的相序改變，電動機反轉；轉換開關SA處在“停止”位置時，電源被切斷，電動機停車。電動機處于正轉狀態(tài)時，欲使之反轉，必須把手柄扳到“停止”位置，先使電動機停轉，然后再把手柄扳至“反轉”位置。如果直接把手柄由“正轉”扳至“反轉”，因電源突然反接，會產生很大的沖擊電流，燒壞轉換開關和電動機定子繞組。3.線路特點手動控制正反轉線路的優(yōu)點是所用電氣元件少，控制簡單。其缺點是頻繁換向時操作不方便，無欠壓和零壓保護，只能適合于容量為5.5kW以下的電動機的控制。4.3.2?接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的工作原理1.接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的繪制及原理圖分析接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的主電路和控制電路圖如圖4-4所示。2.工作過程分析1)接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的正轉控制分析按下正轉按鈕SB1→接觸器KM1線圈得電→KM1主觸頭閉合→電動機正轉，同時KM1的自鎖觸頭閉合，KM1的互鎖觸頭斷開。2)接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的反轉控制分析先按下停止按鈕SB3→接觸器KM1線圈失電→KM1的互鎖觸頭閉合；然后按下反轉按鈕SB2→接觸器KM2線圈得電→KM2主觸頭閉合，電動機開始反轉，同時KM2的自鎖觸頭閉合，KM2的互鎖觸頭斷開。3.線路優(yōu)缺點接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的優(yōu)點是工作安全可靠，其缺點是操作不方便。4.3.3?雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路的實現(xiàn)雙重連鎖的正反轉控制線路的實現(xiàn)是在接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路的基礎之上在控制線路中增加了按鈕開關聯(lián)鎖控制。這種互鎖關系能保證一個接觸器斷電釋放后，另一個接觸器才能通電動作，從而避免因操作失誤而造成電源相間短路。按鈕和接觸器的復合互鎖使電路更安全可靠。1.雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路正轉控制分析按下正轉按鈕SB1→接觸器KM1線圈得電→KM1主觸頭閉合→電動機正轉，同時KM1的自鎖觸頭閉合，SB1聯(lián)鎖接點斷開，KM1的互鎖觸頭斷開。2.雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路反轉控制分析按下反轉按鈕SB2→接觸器KM1線圈失電→KM1的互鎖觸頭閉合→接觸器KM2線圈得電→KM2主觸頭閉合，電動機開始反轉，同時KM2的自鎖觸頭閉合，SB2聯(lián)鎖接點斷開，KM2的互鎖觸頭斷開。3.雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路接觸器互鎖分析為了避免正轉和反轉兩個接觸器同時動作造成相間短路，在兩個接觸器線圈所在的控制電路上加了電氣聯(lián)鎖。即將正轉接觸器KM1的常閉輔助觸頭與反轉接觸器KM2的線圈串聯(lián)，也將反轉接觸器KM2的常閉輔助觸頭與正轉接觸器KM1的線圈串聯(lián)。這樣，兩個接觸器互相制約，使得任何情況下不會出現(xiàn)兩個線圈同時得電的狀況，起到保護作用。4.雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路按鈕互鎖分析復合啟動按鈕SB1與SB2也具有電氣互鎖作用。SB1的常閉觸頭串接在KM2線圈的供電線路上，SB2的常閉觸頭串接在KM1線圈的供電線路上。4.4?操作指導4.4.1?繪制原理圖根據(jù)控制要求繪制的雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路的主電路及控制電路圖如圖4-5所示；雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路布線圖如圖4-6所示；雙重聯(lián)鎖的正反轉控制線路接線圖如圖4-7所示。4.4.2?安裝電路1.檢查元器件根據(jù)表4-1配齊元器件，并檢查元器件的規(guī)格是否符合要求以及檢測元器件的質量是否良好。在本項目中需要檢測的元器件有熱繼電器、交流接觸器、電動機。2.元器件布局、安裝與配線1)元器件的布局元器件布局時要參照接線圖進行，若與接線圖中所標示的元器件不同，則應該按照實際情況布局。2)元器件的安裝元器件安裝時每個元器件要擺放整齊，上下左右要對正，間距要均勻。擰螺絲釘時一定要加彈簧墊，而且松緊適度。3)配線配線時要嚴格按配線圖配線，不能丟、漏，同時要穿好線號并使線號方向一致。3.固定元器件按照繪制的接線圖(如圖4-7所示)固定元器件。4.布線按照安裝工藝的標準布線。5.檢查電路連接檢查電路連接時應對照接線圖檢查是否存在掉線、錯線，是否編漏、編錯線號，接線是否牢固等。4.4.3?通電前的檢測通電前的檢測通常有兩種方法。1.電阻測量法采用電阻測量法進行通電前檢測時，首先將萬用表選擇至合適的擋位(一般為R×100Ω擋)，然后按照控制電路輸出的線號順序對各個點依次測量。具體測量方法可參照圖3-15。2.電壓測量法采用電壓測量法進行通電前檢測時，首先將萬用表選擇合適的擋位(交流電壓500V)，然后根據(jù)電壓的走向，依次測量。具體測量方法可參照圖3-16。4.4.4?通電試車為保證人身安全，在通電試車時，要認真執(zhí)行安全操作規(guī)程的有關規(guī)定，一人監(jiān)護，一人操作。試車前，應檢查與通電試車有關的電氣設備是否有不安全的因素存在，若查出應該立即整改，然后方能試車。具體要求如下：(1)通電試車前，由指導老師接通三相電源L1、L2、L3，并且要在現(xiàn)場監(jiān)護。(2)當按下點動按鈕開關時，觀察接觸器動作情況是否正常，線路功能是否符合要求，電氣元件的動作是否靈活，有無卡阻及噪聲過大等現(xiàn)象，電動機運行情況是否正常等。(3)通電試車完畢，停轉