电机控制总结

电机控制总结机床组成：主机、驱动部分、控制部分、检测和显示部分。电力拖动：由电动机通过传动机构带动主机进行工作。分类：1）集中拖动2）单机拖动3）多电机拖动常用低压电器的基本原理低压电器：通常是指用于额定电压在直流DC 1200V、交流AC1000V及以下电路中的电器。按用途分：1.控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器。如手动电器有转换开关、按钮开关等，自动电器有接触器、继电器、电磁阀等; 自动保护电器有热继电器等。用于电能输送和分配的电器。如刀开关、熔断器、低压断路器等。用于完成某种动作或传送功能的电器，如电磁铁，电磁离合器，等。包括变频调速器、可编程序控制器、软起动器、稳压与调压电器等。作用：配电电器执行电器其它电器1.1熔断器2.3.4.FU短路保护熔体的材料：（1）低熔点材料:铅锡合金、锌高熔点材料：银、铜、铅组成：主要由熔体和放置熔体的绝缘管和底座组成。常用产品系列：插入式熔断器熔体材料主要是软铅丝和铜丝，螺旋式熔断器主要用于工矿企业低压配电设备、机床设备的电气控制系统中玻璃管式熔断器电弧的形成:热电发射、高电场发射、碰撞游离、热游离有填料密封管式熔断器最大分断电流可达1250A灭弧方法：拉长电弧、冷却弧柱、多分短弧RCRLRT瓷座和瓷盖共同形成灭弧室。适用于不振动场合，民用和工业的照明用路。RM无填料密封管式熔断器拆卸，检修较为方便。灭弧装置：电动力吹弧、磁吹灭弧、窄缝灭弧、金属栅片灭弧熔断器熔体选择：对于如照明线路等没有冲击电流的负载，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的电流，即IfuI式中，/加为熔体的额定电流；/为电路的工作电流。对于电动机一类的负载，应考虑起动冲击电流的影响，应按下式计算/fu （1.52.5） /N式中，/N为电动机的额定电流。对于多台电动机，如果由一个熔断器保护时，熔体的额定电流应按下式计算/fu （1.52.5） /Nmax+S /N式中，/Nmax为容量最大的一台电动机的额定电流；S /N为其余电动机额定电流的总和。1.2手控电器及主令电器1刀开关：通常用于接通或分断无负载电路，作为电源引入开关或隔离开关。|胶盖闸刀开关（QS）这种开关易被电弧烧坏，不宜带重负载接通或分断电路，主要用于频率为50Hz，电压低于380V，电流小于60A的电力线路中。作为一般照明、电热等回路的控制开关，也可以用作分支线路的配电开关。| | |-B熔断器式刀开关（QS-FU）: 一般多采用有填料熔断器和刀开关组合而成（刀熔开关），广泛应用于开关柜 或与终端电器配套的电器装置中，作为线路或用电设备的电源隔离开关及严重过载和短路保护之用。2转换开关：转换开关是一种多档式，控制多回路的主令电器。广泛用于各种配电装置的电源隔离、电路转 换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关。组合开关（SA）万能转换开关：万能转换开关是具有更多操作位置和触点、能够换接多个电路的一种手动控制电器，能控制多个回路，适应复杂线路的要求。3控制按钮：控制按钮是一种接通或分断小电流的主令电器。主要用于操纵接触器、继电器或电气联锁电路， 以实现对各种运动的控制。组成：1）按钮帽2）复位弹簧3）动触头4）静触头结构型式紧急式一装有突出的蘑菇形钮帽，以便紧急操作；旋转式一用手旋转进行操作；指示灯式一在透明 的按钮内装人信号灯，以作信号显示；钥匙式一为使用安全起见，须使用钥匙插人方可旋转操作。按钮帽颜色红色一停止急停；绿色一启动；黑色一点动；蓝色一复位；黑白、白色或灰色一启动与停止交替动作 4行程开关和接近开关行程开关1）直动式行程开关结构简单、成本低，但其触点的分合速度取决于撞块移动速度，不宜用在撞块速度 小于0.4m/min的场合。2）旋转式行程开关当滚轮5走过操纵件6的中点时，盘形弹簧3和弹簧9都使操纵件6 迅速转动，因而使动触点迅速地与右边的静触点分开，并与左边的静触点闭合。这样就减少了电弧对触点的烧蚀， 并保证了动作的可靠性。适用于低速运动的机械。3）微动开关体积小，动作灵敏，适合小型电器及电气设备中。 要限制推杆的最大行程，以免压坏开关。接近开关由高频振荡器和整形放大器组成。QS-FUE*B常开触点SB常闭触点SB复合触点振荡器振荡后，在开关的感应面上产生一个交变磁场，当金属物体接近感应面时，金属体产生涡流，吸收了振荡器的能量，使振荡器减弱以致停止振荡。1.3低压断路器（自动开关）（QF）作用：不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。主要用|于在不频繁操作的低压配电线路或开关控制柜（箱）中作为电源开关使用。具有过载、过电流、短路、断相、漏 ；一 电等保护作用。按结构形式分：万能框架式、塑壳式和模块式。yF?1.4接触器：（KM）可频繁地接通和分断交直流主电路及大容量的控制电路。TVV工作原理：组成：触点系统、电磁机构和灭弧装置等部分。主触点用以通断电流较大的主电路，辅助触点用来通叫小电流的控制电路。具有欠压失压保护作用。在单相交流电磁机构中，由于磁通是交变的，当磁通过零时吸力也为零，此时，已吸合的衔铁在反力弹簧的作用下释放打开； 磁通过零后，电磁吸力增大，当吸力大于反力时，衔铁又重新吸合。交流电源每个周波两次过零，使衔铁产生剧烈的抖动，产生强 烈的噪音，严重时可使铁芯抖散 解决方法：在交流接触器铁芯端面上嵌入一金属短路环（分磁环）短路环起到磁通分相的作用， 把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样，两 部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除 了振动。1.5继电器是一种根据电气（I,U等）或非电气量（时间、转速等）的变化，接通或断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。 继电器与接触器的区别：（1）继电器一般用于控制小电流的电路，触点额定电流不大于5A，没有灭弧装置，而接触器一般用于控 制大电流的电路，主触点额定电流不小于5A，有的加有灭弧装置。（2）接触器只能对电压作出反应，而继电器可在电量或非电量 作用下动作。中间继电器（KA）作用：将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器，它的输入信号为线圈的通断，输出是触点的动作。 用来弥补主继电器触点的不足或容量不足。与接触器的区别：（1）接触器用来接通和分断大功率的负载电路，中间继电器用来切换小功率的负载电路（电机辅助电路）； （2）中间继电器的电磁系统和触点系统在结构上比较小巧，触点对数较多，无主辅触点之分，各触点允许通过的电流相等。时间继电器（KT）作用：在电路中起延时、定时作用。分类：1）按延时原理分：主要有空气式、电动式、电子式等几大类。2）按延时方式有通电延时和断电延时两种。通电（断电）延时继电器：当线圈通电（断电）时触点延时动作，线圈断电（通电）时触点瞬时动作。d）e）f）g）h） ）时间继电器的图形符号a）线圈-般符号b）通电延时线圈c）断电延时线圈d）延时闭合常开触头e）延时断开常闭触头f）延时断开常开触头g）延时闭合常闭触头h）瞬动常开触头i）瞬动常闭触头热继电器（FR）作用：主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过电流和断相保护。速度继电器（KV）作用：当转速达到规定值时动作的继电器，与接触器配合，实现对电动机的制动。电流继电器（KI） 线圈串接在被测量的电路中，以反应电路电流的变化。有过电流继电器和欠电流继电器两类。1.2电气原理图基本规则和注意事项：原理图一般分主电路和辅助电路两部分画出：主电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。辅助电路包括控制回路、信 号电路及保护电路等。一般主电路用粗实线表示，画在左边（或上部）；辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）。（2源理图中各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要符合国家标准。属于同一电器的线圈和 触点，都要用同一文字符号表示。当使用相同类型电器时，可在文字符号后面加注阿拉伯数字序号来区分。原理图中各电器元件的导电部件如线圈和触点的位置，应根据便于阅读和发现的原则来安排，绘在它们完成作用的地方。同电 器元件的各个部件可以不画在一起。原理图中所有电器的触点，都按没有通电或没有外力作用时的开闭状态画出。如：继电器、接触器的触点，按线圈未通电时的状 态画；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画出；控制器按手柄处于零位时的状态画等。（5源理图中有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示。无直接电联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。原理图中无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。 1.3组成电气控制线路的基本电路基本电路 一个完整的控制电路包括了电源电路、主电路、控制电路和辅助电路四部分。电源电路：按规定绘成水平线与电源保护和电源开关组成。主电路：该电路的通电状态决定了电机的状态。控制回路：该电路的通电状态决定了线圈的状态。辅助电路：起照明、信号显示、报警等作用。电气原理图的绘制原则1、电器是未通电时的状态，二进制逻辑元件是置零时的状态，机械开关是循环开始前的状态。2、电源电路电路一般绘成水平线，主电路用垂直线绘在图面左侧，控制线路用垂直线绘在图面右侧。3、在垂线左侧的触点是常开触点，右侧是常闭触点，水平线上方为常闭触点，下方为常开触点。三相异步电动机的启动控制线路 启动基本要求：1、足够的起动转矩以加快起动过程。2、起动电流要小。起动方法：全压起动和降压起动起动方法要根据电网容量的大小，电动机的功率大小和种类以及工作特性和要求等因素决定。 全压起动 利用闸刀开关或接触器直接把电动机接到电网上。优点：起动设备简单，成本低，起动时间短，起动方便可靠。缺点：起动电流大，对电动机和电网有一定的冲击。正反转控制如何实现将接至电动机的三相电源进线中任意的两相对调，即可实现正反转。电气互锁的作用：防止接触器主触点熔焊或机械结构失灵使主触点不能断开。若另一接触器动作会造成事故。工作台自动往返控制多地点控制电路顺序起、停控制电路降压起动电动机的定子加上了降低了的电压进行起动，起动后再将电压恢复至额定值，目的是减少较大的起动电流以减少对电 网的冲击。（1） Y降压起动在正常运行时，电机定子绕组联成形，起动时联结成 Y形，起动完毕后再恢复为形。妇=焰=；玖=回J4 = *=380F% _1 k =4a 同a 3 L ItTAj3（2）串联电阻降压起动 电动机起动时，在三相定子电路上串接电阻，使加在电 动机绕组上电压降低，起动后再将电阻短接，电动机仍然在额定电压下正常运行。 特点：起动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单。三相异步电动机的制动控制线路停机制动有两种类型:一是电磁铁操纵机械进行制动的电磁机械制动;利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为机械制动。机械制动分为通电制动型和断电制动型两种。 电磁抱闸结构 制动轮和电机同轴安装，当制动闸紧紧抱住制动轮，电动机转子便会迅速停止旋转。二是电气制动使电动机产生一个与转子原来转动方向相反的力矩来进行制动，常用的电气制动有反接制动和能耗制动。电磁式机械制动控制电路应用较普遍的机械制动装置有电磁抱闸和电磁离合器两种。反接制动原理：利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，而产生制动转矩的一种制动方法。特点：制动力矩大，制动迅速，效果好，但冲击效应较大，制动准确性差。通常仅适用于10kw以下的小容量电动机。要求：1.通常要求在电动机主电路中串接反接制动电阻电阻以限制反接制动电流。反接制动电阻的接线有对称和不对称两种接法。2.在电动机转速接近于零时，及时切断反相序电源，以防止反向再起动。可逆运行反接制动控制电路单向反接制动控制电路KM2（互锁解除）M+（串R制动） KM（互锁）KM活单向反接制动控制过程反接制动：SB|r KM-可逆运行反接制动控制过程制动：SBlq KM一KM3 一串人电明）IKA3+KA1-一KM2（串入E 制动）KV1 KA1-M 7 制动完毕）能耗制动控制原理：在电动机切断电源之后，在电动机定子绕组上立即加一个直流电压，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。优点：停车准确可靠，制动平稳、能耗小。对电网无冲击，缺点：需要直流电源。确快速停车。三相异步电动机的调速电路X1.A2 人头尾串联三相异步电动机的转子转速：n = 1 （1 - 5）Aln -n电流频率f 转差率s = （n0同步转速）磁极对数p在一些重型机床中，常常将能耗制动与电磁抱闸配合使用，先进行能耗制动，当转速降至某值时，令抱闸动作，可以有效地实现准Li L3 Ljb)Li L2 L,fl /1N头尾串联p=2头尾并联p=1低速-偿法：3个电源线连接在接线端U、V、W每根绕组的中点接出的接线端 空着不接，此时磁极为4，电机同步转速为1500 r/min高速-接法：接线端U、V、W短接，U、V、W 三个接线端接上电源， 此时磁极为2，同步转速为3000 r/min注：为保证转向一致，两种接法切换时，应将电源相序反过来。变频器（变频调速）对交流电动机实现变频调速的装置叫变频器。变频器的基本类型按其结构可分为：交一交变频器和交一直一交变频器交一交变频器没有明显的中间滤波环节，电网交流电被直接变成可调频 调压的交流电。而交一直一交变频器先将电网交流电变换为直流电，经中 间滤波环节之后，再进行逆变转换为变频变压的交流电。特点 属于一次换能，效率较高，但整个装置元件数较多，调频范围仅为电网频率的1/31/2,适用于低速大功率拖动。交一直一交变频器是二次换能，效率略低，装置元件数较少，频率调节范围较宽，适用于各种拖动装置。1、恒磁通变频调速 fi /in在变频响速的同时保持磁通恒定，即为了保持磁通儿恒定,根据式可翎，必须使定子电压 叫 随频率.方成正比变化, 并且建于电压与频率的比值为常数，即恒功率变频调速电动机在额淀转速以上运行时，即使巾 继续向上调.受额定值的限制而不能 跟着向上调。因为,电动机充许的最高工作电压为孔朴于是额定工作点以后.只 能向上调频，不能向上调压，电压必须保持口= “冷不变而茂时随着电那频率儿的 上升，电动机中的主截通必”，减少，拖动转溟也下降，且陶骚倍数噩高.转速 越商，拖动转矩越低，可以认为转速与转矩的乘积不变，即%=珞含常数电气原理图阅读分析的方法与步骤1） 分析主电路从主电路入手，根据每台电动机和电磁阀等执行电器的控制要求去分析它们的控制内容，控制内容包括起动、 方向控制、调速和制动等。2）分析控制电路根据主电路中各电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，利用前面学过的基 本环节的知识，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。分析控制电路的最基本方法是查线读图法。3）分析辅助电路 辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，它们大多由控制电路中的元件来控制的，所 以在分析时，还要回过头来对照控制电路进行分析。4）分析联锁与保护环节机床对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动和控制方案以外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。5）总体检查经过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整的 方法，检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元件所 起的作用。车床电气控制多采用不变速的异步电动机拖动，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控制电路比较简单。主轴正转或反转的旋转运动：通过改变主 轴电动机的转向或采用离合器实现。进给运动：多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。为 了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。车床设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时冷却。有的还专设 一台润滑泵对系统进行润滑。主电动机直接起动和降压起动的选取：考虑电动机的容量；考虑电网的容量。不经常起动的电动机可 直接起动的容量为变压器容量的30%，经常起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的20%。主电动机的制动方式： 电气方法实现的能耗制动和反接制动；机械的摩擦离合器制动。C650-2型卧式车床常见电气故障的诊断与检修1）主轴电动机不能起动 M1主电路熔断器FIJI和控制电路熔断器FU3熔体熔断，应更换。 热继电器FRl已动作过，动断触点未复位。要判断故障所在位置，还要查明引起热继电器动作的原因，并排除。可 能有的原因：长期过载；继电器的整定电流太小；热继电器选择不当。按原因排除故障后，将热继电器复位即可。 控制电路接触器线圈松动或烧坏，接触器的主触点及辅助触点接触不良，应修复或更换接触器。 起动按钮或停止按钮内的触点接触不良，应修复或更换按钮。 各连接导线虚接或断线。 主轴电动机损坏，应修复或更换。2）主轴电动机断相运行按下起动按钮，电动机发出嗡嗡声不能正常起动，这是电动机断相造成的，此时应立即切断电源，否则易烧坏电动机。 可能的原因是：电源断相。熔断器有一相熔体熔断，应更换。 接触器有一对主触点没接触好，应修复。3）主轴电动机起动后不能自锁故障原因是控制电路中自锁触点接触不良或自锁电路接线松开，修复即可。4）按下停止按钮主轴电动机不停止接触器主触点熔焊，应修复或更换接触器。停止按钮动断触点被卡住，不 能断开，应更换停止按钮。5）冷却泵电动机不能起动 按钮SB6触点不能闭合，应更换。熔断器FU2熔体熔断，应更换。热继电器FR2 已动作过，未复位。接触器KM4线圈或触点已损坏，应修复或更换。冷却泵电动机已损坏，应修复或更换。6）快速移动电动机不能起动 行程开关SQ已损坏，应修复或更换。接触器KM5线圈或触点已损坏，应修复或更 换。快速移动电动机已损坏，应修复或更换。