正反转知识索引

知识索引前一个项目讲的单方向运转控制线路只能使电动机朝一个方向旋转，但许多生产 机械往往要求运动部件能向正、反两个方向 运动。如主轴的正转与反转、机床工作台的 前进与后退等，这些生产机械要求电动机能 实现正、反转控制。根据三项异步电动机工作原理可知，电 动机的旋转方向与通入定子绕组的电流方 向有关系，因此当改变通入电动机定子绕组 的三相电源相序，即把接入电动机三相电源 进线中的任意两相对调接线时，就可使三相 异步电动机反转。常用的控制方法有如下几 种： 一）、倒顺开关正反转控制线路1、倒顺开关倒顺开关也叫可逆转换开关，常见的产 品有HZ3-132型和QX1-13N1/4.5型，它属 于组合开关类型，但与一般的组合开关不 同。倒顺开关的外形、结构如图3-1所示。开关有“倒”、“顺气“停”三个位置。倒顺 开关正反转控制线路一般用于额定电流在10A、功率在4.5kW以下的小容量电动机。 控制线路如图3-1（c）所示。操作倒顺开关 QS，电路状态见表3-1。L1 L2 L3（嚅骨3-132型（顺开关制线路（b）图3-1倒顺开关外形、结构及控制电路表3-1倒顺开关正反转控制线路状态表手柄位置QS状态电路状态电动机状态停QS的动静触头 不接触电路不通电动 机不 转QS的动触头和电路按L1-U，电动左边的静触头L2-V，L3-W机正相接接通转QS的动触头和电路按L1-W，电动右边的静触头L2-V，L3- U机反相接接通转顺倒应该注意的是倒顺开关的手柄只能从 “停”位置左转45或右转45。当电动 机处于正转状态时，要使它反转，应先把手 柄扳到“停”的位置，使电动机先停转，然 后再把手柄扳到“倒”的位置，使它反转。 若直接把手柄由“顺”扳到“倒”的位置， 电动机的定子绕组会因为电源突然反接而 产生很大的反接电流，容易使电动机定子绕 组因过热而损坏。特别提示：1. 电动机及倒顺开关的外壳必须可靠 接地，必须将接地线接到倒顺开关的接地螺 钉上，切忌接在开关的罩壳上。2. 倒顺开关的进出线切忌接错。接线 时，应看清开关线端标记，并使L1、L2、L3 接电源，U、V、W接电动机。否则会造成两相电源短路。3. 倒顺开关的操作顺序要正确。二）接触器连锁正反转控制原理倒顺开关正反转控制线路优点是电器 器件少，线路比较简单；缺点是操作人员劳 动强度大，操作安全性差，所以这种线路一 般用于控制额定电流10A、功率在3KW及 以下的小容量电动机。在实际生产中是用按 钮、接触器来控制电动机的正反转。图32接触器连锁正反转控制线路图如图32所示电路的工作原理分析如下:正转启动：合上电源开关：按下SB1, KM1线圈得电，KM1自锁触头 闭合自锁KM1主触头闭合，电动机启动运转KM1连锁触头分断对KM2连锁 反转启动：先按下按扭SB3，KM1线圈失电，KM1 自锁触头分断解除自锁KM1主触头断开，电动机失电停。KM1联锁触头恢复闭合解除对KM2的联锁 再按下SB2, KM2线圈得电，KM2自锁触 头闭合自锁。KM2主触头闭合，电动机反转启动连续运 转。KM2联锁触头分断对KM1联锁 停止：按SB3，KM2线圈断电。KM2主触头打 开，电动机M停转。KM2常开触头打开，解除自锁必须指出，接触器KM1、KM2的主触头绝 不允许同时闭合，否则将造成两相（L1相和 L3相）电源短路事故，为了避免短路的发生， 在正反转控制电路中分别串接了对方接触器的一对辅助常闭触头。当一个接触器得到动作时，通过其辅助常 闭触头使另一个接触器不能得电动作，接触 器之间这种相互制约的作用叫做接触器联 锁（或互锁）。辅助常闭触头称为联锁触头 （或互锁触头），用符号“”表示。接触器联锁正反转控制线路的优点是安 全可靠，缺点是操作不方便。三）、按钮和接触器双重联锁正反转控制线 路在生产实践中更常用的是正反转自动 控制线路。为了改进接触器联锁正反转线路中操 作不方便的缺点。而采用图3-3所示电路， 利用复合按钮SB1、SB2就可实现直接由正 转变成反转。QS FU1L1 &L2 &L3 o(a)U21 FU21o_QFR2KM1KM2(b)控制电路图33 按钮和接触器双重联锁正反转控制线路图采用复合按钮可以起到联锁作用。这是 由于按下SB1时，只有KM1得电动作，同时 KM2回路被切断。同理按下SB2时，只有KM2 得电动作，KM1回路被切断。但只用按钮进 行联锁，是不可靠的。在实际中，由于负载 短路或大电流的长期作用，接触器的主触头 被强烈的电弧“烧焊”在一起，或者接触器 的机构失灵，使衔铁卡在吸合状态，这些都 可能使主触头断不开，这时如果另一个接触 器动作，必然造成电源两相短路故障。如果用接触器常闭触头进行联锁，无论 什么原因，只要一个接触器处于吸合状态，它的联锁常闭触头必然将另一个接触器线 圈回路切断，避免造成事故。将图3-2和图3-3的优点结合起来就是图3-4所示的按钮、接触器双重联锁的正反 转控制电路。该电路操作方便安全可靠，应 用非常广泛。电路工作原理可自行分析。若要停止，按下SB3，整个控制电路断 电，主触头分断，电动机M断电停转。四）线路的安装和检修1.电器元件明细表，接触器联锁正反 转控制线路的原理图，熟悉线路所用电器元 件的作用和线路的工作原理。所用工具、设 备见表，所用电器元件见表3-2。表3-2电器元件明细表序号名称型号与规格单位数量1三相异 步电动 机Y112M-4，4KW,380V,接法；或 自定台12组合开 关HZ10-25/3只1低压断 路器熔断器熔断器交流接 触器 热继电 器按钮端子排DZ47-63, 380V, 20A, 整定10ART18-32 , 500V,配 10A熔体RT18-32 , 500V,配 4A熔体CJX-22 ,线圈电压 380V, 20ALR2-D13，线圈电压 380V,整定电流8.8A LA-18, 5A，红色、 绿色各1JX2-1015 , 500V, 10A、15节或配套自 备10导轨35mm X 200mm11木螺钉1213塑料硬 铜线 塑料软03mmX 20mm； 03mmX 15mmBV-1.5mm2,BV-1mm2 （颜色自定）BVR-0.75mm2（颜色自30接地线146UT2.5-4, UT1-420色）自定行质量检验。电器元件应完好无损，各项技 术指标符合规定要求，否则应予以更换。3、根据线路图32画出元件布置图，可参考图3-5。FU1FU2 QS DO 口KMlKM23-5按钮和接触器联锁正反转控制 XT线路布置图4、画出接线图布可参考图3-6。FU1|邮田怦QSii由f 沼书旬皿2* II I I II - I - J I I II mJ图性护按钮和接触器联锁鞍转控制 线路接线图5、安装、接线安装电器元件的工艺要求和板前明线 布线的工艺要求同项目二。6、安装电动机、连接外部的导线 安 装电动机做到安装牢固平稳，以防止在换向 时产生滚动而引起事故；连接电动机和按钮 金属外壳的保护接地线；连接电动机、电源 等控制板外部的导线。电动机连接线采用绝 缘良好的橡皮线进行通电校验。7、自检线路 安装完毕的控制线路板， 必须按要求进行认真检查，确保无误后才允 许通电试车。（1）按电路图、接线图从电源端开始，逐段核对接线有无漏接、错接之处，检查导 线接点是否符合要求，压接是否牢固，以免 带负载运行时产生闪弧现象。（2）用万用表检查线路通断情况，用 手动操作来模拟触头分合动作。先检查控制 电路后检查主电路，检查结果可参照表3-3、 表 3-4。表3-3按钮和接触器联锁正反转控制电 路检测U21-V21电阻断开电源和主 电路合上QS,按下按钮SB1按下接触器 KM1可动部分OO按下按钮SB2按下接触器KM2可动部分 按下接触器线B直 流电阻 线B直 流电阻 线直 流电阻 线直 流电阻OOV21-V21不通，控制 线路不得电 V21-V21接通，控制 线路KM1线圈得电 V21-V21接通，控制 线路KM1能自锁 V21-V21接通，控制 线路KM2线圈得电 V21-V21接通，控制 线路KM2能自锁V21-V21断开，正转KM1可动部 分，并按下SB3时按SB3电动机停 转按下接触器KM2可动部分，并按下SB3V21-V21断开，反转8 时按SB3电动机停转表3-4按钮和接触器联锁正反转主电路检测项目L1-U 电L2-V 电L3-W 电阻阻阻合上QS 合上QS，并按下888接触器的可动部 分000同时强制压下接触器KM1和KM2，或同 时按下SB1和SB2,测量控制回路电阻值为 8大。检查主电路，取下控制电路FU2的熔体， 断开控制线路，装好FU1-3熔体，用万用表 分别测量开关QS下端子U11-V11 ,V11-W11,W11-U11之间的电阻，应均为断路(Rf8)。 若某次测量结果为短路(R f 0),这说明所 测两相之间的接线有短路现象，应仔细检 查，排除故障。压下接触器KM1,重复上述测量，测量 主回路电路阻值，压下接触器KM2,重复上 述测量，测量值也为主回路电路阻值，若某 次测量结果为断路(Rf8)，这说明所测两 相之间的接线有断路情况，应仔细检查，找 出断路点，并排除故障。同时压下接触器KM1和KM2，重复上述 测量，W11-U11之间的电阻，应均为短路 (R=0)，U11-V11，V11-W11之间的电阻应为 回路电阻值，若某次测量结果和上述不符， 这说明所测两相之间的接线有断路情况，应 仔细检查，找出断路点，并排除故障。4、接触器联锁正反转控制线路的故障 检修1).故障设置 在主电路和控制电路 中人为设置电气故障各1处。2 ).教师示范检修教师进行示范检 修时，可把下述检修步骤及要求贯穿其中，直至故障排除。(1)用试验法来观察故障现象。主要 注意观察电动机的运行情况、接触器的动作 和线路的工作情况等，如发现有异常情况， 应马上断电检查。(2 )用逻辑分析法缩小故障范围，并 在电路图上用虚线标出故障部位的最小范(3 )用测量法正确、迅速地找出故障 点。(4 )根据故障点的不同情况，采取正确的修复方法，迅速排除故障。(5)排除故障后通电试车。5. 学生检修 教师示范检修后，再由 教师重新设置两个故障点，让学生进行检 修。在学生检修的过程中，教师可进行启发 性的示范指导。6. 整理现场，做好维修记录。特别提示：1. 在通电试验时，必须注意人身和设 备的安全。要遵守安全操作规定，不得随意 触动带电部位，要尽可能在切断电源的情况下进行检测，以免发生不良后果。l=Jl=J2. 用电阻测量方法检查故障时，一定 要先切断电源。测量高电阻电器元件时，要 将万用表的电阻挡转换到适当挡位。所测电 路若与其他电路并联时，必须将该电路与其 他电路断开，否则所量电阻值不准确。用测 量法检查故障点时，一定要保证各种测量工 具和仪表完好，使用方法正确，还要注意防 止感应电、回路电（回路电是指控制本支路 的开关等元件并未动作，由其他回路或支路 的电流在该之路上产生的电压或电流）及其 他并联支路的影响，以免产生误判断。3. 在找出故障点和修复故障时，应注 意不能把找出的故障点作为寻找故障的终 点，还必须进一步分析查明产生故障的根本 原因。4. 通电试车时，要在教师的监护下进 行，必须注意人身和设备安全，严格遵守安 全操作规程，不得随意触动带电部分，要尽 可能切断电动机主电路电源，只在控制电路 带电的情况下进行检查。5. 清理现场时，要先断开线路板总电源开关，拉下总电源开关。整理电气线路， 将检修过程涉及的各接线点重新紧固一遍； 灭弧罩、熔断器帽等盖好旋紧；各导线整理 规范美观。将板面的绝缘皮、废弃的线头等 杂物清理干净。最后将电工工具、仪表和材 料整齐摆放在桌面，清扫地面。知识拓展:1、行程开关行程开关又叫限位开关，它是一种将机 械信号转换为电信号，以控制运动部件的位 置和行程的自动控制电器。行程开关广泛用 于各类机床和起重机械，用以控制其行程、 进行终端限位保护。它的种类很多，按运动 形式可分为直动式、微动式、转动式等；按 其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组 合式；按触头的性质分可为有触头式和无触 头式。1).外形、结构、符号 各种行程开 关的基本结构大体相同，都是由触头系统、 操作机构和外壳组成。图3-5为常见的几种 行程开关外形，图3-6为直动式行程开关结构和行程开关符号。(a) LX19 系列(b) LX5系列(c) LXW8系列微动开关图3-5行程开关外形1-推杆2-弹簧片3-常开触头4-常闭触 头5-弹簧a)常开触头b)常闭触头2、电路分析l=J1x1机械设备中如组合机床、铣床的工作 台、高炉的加料设备等都需要在一定距离内 能自动往返，以使工件能连续加工。自动往返控制线路如图3-10所示。用行程开关进行自动往返控制，其主电 路与双重联锁正反转控制线路完全相同，控 制线路是在接触器联锁的回路上，增加四个 行程开关。其中SQ1、SQ2使用常开常闭触 头，用来发出到位返回信号；SQ3、SQ4使用 常闭触头，安装在运动部件两个方向的极限 位置上，进行限位保护，只在SQ1、SQ2失 去作用，造成线路失控时才起保护作用。J向左 工作台 向右f挡铁2 vSQ1(a)SQ2 SQ4图3-10自动徉返控制线路工作台自动往返控制线路的动作原理图 2-10如下：合上电源开关，接通三相电源；按下SB1 , KM1线圈得电KM1常开辅助触头闭合，实现自锁KM1主触头闭合，电动机M正转，工 作台左移。至限定位置挡铁1压下SQ1KM1常闭辅助触头断开，实现联锁SQ1常闭触头分断，KM1线圈断电，KM1 常开辅助触头复位解除自锁KM1主触头断开，电动机M断电停转KM1常闭辅助触头复位，解除联锁SQ1常开触点闭合，KM2线圈得电，KM2常 开辅助触头闭合，实现自锁KM2主触头闭合，电动机M反转 KM2常闭辅助触头断开，实现联锁 工作台右移，至限定位置挡铁1压下 SQ2，SQ2常闭触头分断，KM2线圈失电， KM2常开辅助触头复位，解除自锁 KM2线圈断电，KM2主触头断开，电动 机M断电停转，KM2常闭辅助触头复位，解除联锁SQ2常开触头闭合，重复正转的过程当停止时按下按钮SB3,则全部控制线路 断电，接触器主触头释放，电动机M断电停 转。3、自动往返控制线路安装1) .器材准备 工具仪表见表2-1,所 用电器元件在表3-1的基础上再增加4个行 程开关SQ1-SQ4。配齐所用电器元件，并检 验元件质量。2) .根据线路图画出布置图和接线图。1=1=3 ).在控制板上按如图所示安装走线 槽和所有电器元件。安装线槽时，应做到横 平竖直、排列整齐匀称、安装牢固和便于走 线等。电器元件安装后贴上醒目的文字符 号。1=4) .按线路图和接线图进行板前线槽 配线，并在导线端部套编码套管和冷压端 子。板前线槽配线的具体工艺要求是：(1)布线时，严禁损伤线芯和导线绝(2 )各电器元件接线端子引出导线的 走向，以元件的水平中心线为界线，在水平 中心线以上接线端子引出的导线，必须进入元件上面的走线槽；在水平中心线以下接线 端子引出的导线，必须进入元件下面的走线 槽。任何导线都不允许从水平方向进入走线 槽内。(3) 各电器元件接线端子上引出或引 入的导线，除间距很小和元件机械强度很差 允许直接架空敷设外，其他导线必须经过走 线槽进行连接。1=1=IIIIII(4) 进入走线槽内的导线要完全置于 走线槽内，并应尽可能避免交叉，装线不要 超过其容量的70%，以便于能盖上线槽盖， 便于以后的装配及维修。1=l(5 )各电器元件与走线槽之间的外露 导线，应走线合理，并尽可能做到横平竖宜， 变换走向要垂直。同一个元件上位置一致的 端子和同型号电器元件中位置一致的端子 上引出或引入的导线，要敷设在同一平面 上，并应做到高低一致或前后一致，不得交 叉。(6 )所有接线端子、导线线头上都应 套有与电路图上相应接点线号一致的编码 套管，并按线号进行连接，连接必须牢靠，不得松动。(7) 在任何情况下，接线端子必须与 导线截面积和材料性质相适应。当接线端子 不适合连接软线或较小截面积的软线时，可 以在导线端头穿上针形或叉形轧头并压紧。(8) 一般一个接线端子只能连接一根 导线，如果采用专门设计的端子，可以连接 两根或多根导线，但导线的连接方式，必须 是公认的、在工艺上成熟的各种方式，如夹 紧、压接、焊接、绕接等，并应严格按照连 接工艺的工序要求进行。5) .根据电路图检验控制板内部布线 的正确性。6) .安装电动机。可靠连接电动机和 各电器元件金属外壳的保护接地线。连接电 动机、电源等控制板外部的导线。7) .自检电路、通电试车。按电路图或接线图从电源端开始，逐段 核对接线有无漏接、错接之处，检查导线接 点是否符合要求，压接是否牢固，以免带负 载运行时产生闪弧现象。用万用表电阻挡检 查控制电路和主电路通断情况。电路的检测和通电试车的步骤可参考 本项目的任务二。特别提示：1. 行程开关可以先安装好，不占定额时间。行程开关必须牢固安装在合适的位置 上。安装后，必须用手动工作台或受控机械 进行试验，合格后才能使用。2. 通电校验时，先手动行程开关，以 试验各行程控制和终端保护动作是否正常 可靠。若在电动机正转（工作台向左运动） 时，压下行程开关SQ1，电动机不反转，且 继续正转，则可能是由于KM1的主触头接线 不正确引起，需断电进行纠正后再试，以防 止发生设备事故。3. 安装训练应在规定定额时间内完成。同时要做到安全操作和文明生产。其他位置控制开关1、接近开关接近开关是一种非接触式的位置开关。 它可以代替有触头行程开关来完成行程控 制和限位保护，还可用于高频计数、测速、l=J液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动 衔接等。由于它具有非接触式触发、动作速 度快、可在不同的检测距离内动作、发出的 信号稳定无脉动、工作稳定可靠、寿命长、 重复定位精度高以及能适应恶劣的工作环 境等特点，所以在机床、纺织、印刷、塑料 等工业生产中应用广泛。111=接近开关由感应头、高频振荡器、放大 器和外壳组成，当运动部件与接近开关的感 应头接近时，就使其输出一个电信号。可分 为高频振荡型、超声波型、电容型、电磁感 应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。 接近开关输出形式有两线、三线和四线式几 种，晶体管输出类型有NPN和PNP两种，外 形有方型、圆型、槽型和分离型等多种。电感式接近开关的感应头是一个具有 铁氧体磁心的电感线圈，只能用于检测金属 体。振荡器在感应头表面产生一个交变磁 场，当金属块接近感应头时，金属中产生的 涡流吸收了振荡的能量，使振荡减弱以至停 振，因而产生振荡和停振两种信号，经整形 放大器转换成二进制的开关信号，从而起到“开”、“关”的控制作用。电容式接近开关的感应头是一个圆形 平板电极，与振荡电路的地线形成一个分布 电容，当有导体或其它介质接近感应头时， 电容量增大而使振荡器停振，经整形放大器 输出电信号。电容式接近开关既能检测金 属，又能检测非金属及液体。常用的电感式接近开关型号有LJ1、LJ2 等系列，电容式接近开关型号有LXJ15、TC 等系列产品。图3-7接近开关外形2、固态继电器交流固态继电器SSR(Solid state releys)是一种无触头通断电子开关，为四 端有源器件。其中两个端子为输入控制端， 另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间电气隔离(浮空)。在 输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从 关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断 状态)，从而控制较大负载。整个器件无可 动部件及触头，可实现相当于常用的机械式 电磁继电器一样的功能。由于固态继电器是由固体元件组成的 无触头开关元件，所以与电磁继电器相比具 有工作可靠、寿命长，对外界干扰小，能与 逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快 和使用方便等一系列优点，因而具有很宽的 应用领域，有逐步取代传统电磁继电器之 势，并可进一步扩展到传统电磁继电器无法 应用的计算机等领域。3、位置开关选择及安装接线1).有触头行程开关的选择有触头行程开关的选择应注意以下几 点：(1) 应用场合及控制对象选择。(2 )安装环境选择防护形式，如开启 式或保护式。(3)控制回路的电压和电流。（4 ）机械与行程开关的传力与位移关 系选择合适的头部形式。2）.接近开关的选择（1）工作频率、可靠性及精度。（2）检测距离、安装尺寸。（3）触头形式（有触头、无触头）、触 头数量及输出形式（NPN型、PNP型）。（4）电源类型（直流、交流）、电压等 级。