机械继电接触器基本控制电路及逻辑表示

第二章 机械继电接触器基本 控制电路及逻辑表示(二）2.2 机械电气原理图的画法规则机械电气原理图的画法规则2.3 机械电路的逻辑表示机械电路的逻辑表示2.4 异步电机起动、正反转、制动电路异步电机起动、正反转、制动电路2.5 其它基本控制电路其它基本控制电路目录机械电器控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成，从而实现对机械的电器自动控制。为了便于对控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维修，需要对电气控制系统中各电气元件及其相互连接用国家规定的统一符号、文字和图形表示出来。这种图就是电电器器控制系统图控制系统图，它有三种形式：电气原理图电气原理图电器布置图电器布置图电气安装接线图电气安装接线图2.2 电气原理图的画法规则电气原理图的画法规则2.2画法规则电电气气原原理理图图：是为了便于阅读和分析控制电路的各种功能，用各种符号。电气连接联系起来描绘全部或部分电气设备的工作原理的电路图。电电气气原原理理图图绘绘制制原原则则：简单清晰，采用电气元件展开的形式绘制。包括：所有电气元件的导电部件和接线端点，当并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。电气原理图图CW6132型车床电器位置图电器位置图电器位置图电器位置图详细绘出了电气设备中各电器的相对位置。图中各电器的文字符号应与有关电路图中电器元件的文字符号相同。右图是CW6132型车床的电器位置图。电器位置图 接线图接线图接线图是实际接线的依据和准则，也是检查电路和维修不可缺少的技术文件。根据表达对象和用途的不同，接线图有单元接线图、互连接线图和端子接线图等。它们都是在电路图基础上编制的，且符合装配、施工的要求，按各个电器元件和设备的相对安装敷设位置来绘制。国家标准GB698851986电气制图接线图和接线表)详细规定了接线图的编制规则，其主要有：接线图接线图中各电器元件图形符号、文字符号以及它们之间的连线编号均应以电路图为准，并保持一致。在接线图中，一般都应标出项目的相对位置，项目代号；端子间的电连线关系，端子号、导线号、导线类型、截面积等。同一控制箱或控制屏的各电器元件可直接相连，而箱(或屏)内与外部电器元件连接时必须经接线端子排。互连接线图中的互连关系可用连续线、中断线或线束表示图CW6132型车床电气互连接线图接线图上所有表示的电气连接，一般并不表示实际走线的路径。配线时，由电工师傅根据经验选择最佳途径。接线图主要用于配线、检查、维修中，起到电路图所起不到的作用，所以它在生产现场同样得到广泛的应用。一、绘制原理图的原则与要求一、绘制原理图的原则与要求1、原理图包括：主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。主电路（动力电路）主电路（动力电路）：指从电流到电动机大电流通过的电路，其中电源电路用水平线绘制，受电动力设备（电动机）及其保护电路支路，应垂直于电源电路画出。一、原则与要求控制电路、照明电路、信号电路及保护电路：控制电路、照明电路、信号电路及保护电路：应垂直地绘于两条水平电源线之间，耗能元件（如线圈、电磁铁、信号灯等）的一端应直接连接在接地的水平电源线上，控制触头连接在上方水平线与耗能元件之间。2、图中所有电器触头，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。对于继电器、接触器的触头，按吸引线圈不通电状态画，控制器手柄处于零位时的状态画，按钮、行程开关触头按不受外力作用时的状态画。3、无论主电路还是辅助电路，各元件一般按动作顺序从上到下，从左到右依次排列。4、原理图中，各电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一元件的各个部件可以不画在一起。5、原理图中有直接电联系的交叉导线连接点，用实心圆点表示；可撤接或测试点用空心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画园点。6、对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式及工作状态。7、对与电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。图2-21CY6140车床电气原理图图2-21为了便于检索电气线路，方便阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域。图区的编号编号一般写在图的下部。图的上部设有用途栏用途栏，用文字注明该栏对应的下面电路或元件的功能，以利于理解原理图各部分的功能及全电路的工作原理。二、图面区域的划分二、图面区域的划分二、区域划分由于接触器、继电器的线圈和触头在电气原理图中不是画在一起，其触头也分布在图中所需的各个图区，为了便于阅读，在接触器、继电器线圈的下方画出其触头的索引表。对于接触器，索引表中各栏含义如下：三、符号位置的索引三、符号位置的索引左栏中栏右栏主触头所在图区号辅助常开触头所在图区号辅助常闭触头所在图区号三、符号索引对于继电器，索引表中各栏含义如下：左栏右栏常开触头所在图区号常闭触头所在图区号例如在图233中，接触器KM1和KM2下的索引表分别如下：38143133KM1444KM2表示没有使用辅助触头，有时也可采用省去的表示法1、用KA、KM、SQ、SB分别表示继电器、接触器、行程开关的动合（常开）触头；用KA、KM、SQ、SB分别表示继电器、接触器、行程开关的动断（常闭）触头。2、电路中开关元件的受激状态（如继电器线圈得电、行程开关受压）为“1”状态；开关元件的原始状态（如继电器线圈失电、行程开关未受压）为“0”状态。触头的闭合状态为“1”，触头的断开状态为“0”状态。一、机床电路的逻辑表示一、机床电路的逻辑表示2.3 机械电路的逻辑表示机械电路的逻辑表示2.3逻辑表示KA=1继电器线圈处于得电状态KA=0继电器线圈处于失电状态KA=1继电器常开触头闭合KA=0继电器常开触头断开KA=1继电器常闭触头闭合KA=0继电器常闭触头断开从上述规定看出，开关元件本身状态的“1”（线圈得电）、“0”取值合它的动合（常开）触头的“1”、“0”取值一致，而和其动断（常闭）触头的取值相反。在逻辑代数中，常用大写字母A、B、C表示逻辑变量。1、逻辑或其公式为：fA+B,与并联电路相对应，如右图所示。二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示二、逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示二、串并联2、逻辑与其公式为：fAB,与串连电路相对应，如图235所示。3、逻辑非即取反；01，10；A1，A0；动断和动合触头。三机床电路的逻辑表示三机床电路的逻辑表示1、以某一控制电器的线圈为对象，写出与此对象有关的电路中各控制元件、信号元件、执行元件、保护元件等，它们触头间相互连接关系的逻辑函数表达式（均以未受激时的状态来表示）。2、有了表达式后，可根据各个元件的实际状态，分析线圈的状态，得到机械各运动部件的运行状态。（如电磁阀得失电，电机启动或停止等）。图221电机M1控制电路中，KM1的逻辑表达式为：KM1=SB1(SB2+KM1)FR1三、电路逻辑表示四逻辑代数的基本性质及应用举例逻辑代数的基本性质及应用举例1、逻辑代数的基本性质见P15页的表21。2、应用举例。见图224的a)和b)。a)图的逻辑表达式为：f=A(BC+BC)+A(BC+BC)=ABC+ABC+ABC+ABC=AB(C+C)+AB(C+C)=AB+AB=A(B+B)=A四、举例图224电路简化a)简化前b)简化后一异步电机的起动电路异步电机的起动电路1、直接起动控制电路1）对小型台钻、冷却泵、砂轮机等，可用开关直接起动（图225）。2）对中小型普通车床的主电机采用接触器直接起动（图226）。短路保护、过载保护、欠压（失压）保护、自锁电路、“记忆功能”、2.4 异步电机起动、正反转、制动电路异步电机起动、正反转、制动电路2.4起动正反转制动图225用开关直接起动电路图226用接触器直接起动电路图2-25、25(1)电路工作过程图225控制电路的工作过程如下：(2)电路的保护环节在电动机尽可能充分利用的同时，确保电动机能够安全、可靠、长期地运行，电路除要满足电动机控制要求外，还必须选择和设置保护装置来保护电动机。接触器直接起动控制电路有如下保护环节：1)短路保护熔断器FU作电路的短路保护之用。当电路发生短路时，熔断器立即被熔断，切断电源。熔断器仅作短路保护而不能起过载保护，这是因为一方面，熔断器的规格必须根据电动机起动电流大小作适当选择，另一方面还要考虑熔断器保护特性的反时限保护特性。2)过载保护热继电器FR作电动机的过载保护之用。当电动机过载、堵转或断相等都会引起定子绕组电流过大，热继电器根据电流的热效应，而使热继电器FR动作，即FR的动断辅助触点断开，则使KM线圈断电释放，从而KM主触点断开，切断电动机电源。由于热惯性，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时还必须设有短路保护，并且选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。3)欠电压(失压)保护欠电压(失压)保护是依靠起动按钮复位功能和接触器本身的电磁机构来实现的。当电动机正在运行时，如果电源电压因某种原因过分地降低或消失时，接触器KM的衔铁自行释放，电动机停止，同时KM自锁触点断开。当电源电压恢复正常时，接触器KM线圈也不可能自行通电，即电动机不会自行起动，要使电动机起动，操作者必须再次按下起动按钮。控制电路具有欠电压(失压)保护能力以后，有以下三方面的好处：第一，防止电压严重下降时电动机低压运行；第二，避免电动机同时起动而造成电压严重下降；第三，防止电源电压恢复正常时，电动机突然起动造成设备和人身事故。2降压起动控制电路降压起动控制电路三相笼型异步电动机采用直接起动，优点是：控制线路简单，维修工作量小。缺点是：起动电流大，约为额定电流的47倍。大容量电动机起动时，其过大的起动电流会引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至起动困难，而且还要影响同一供电网络中其它设备的正常工作，另外，如果电动机频繁起动，则由于热量的积累，可能使电动机过热，加速线因老化，缩短电动机的寿命，所以，大容量笼型异步电动机的起动电流应限制在一定范围内。一台电动机可否直接起动，应根据起动次数、电网容量和电动机容量来决定。一般规定是：起动时供电母线上的电压降落不得超过额定电压的1015；起动时变压器的短。2、降压起动时过载不超过最大允许值，即电动机的最大容量不超过变压器容量的2030。若不满足条件，则必须采用减压起动笼型异步电动机减压起动，是起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当电动机的转速接近额定值时，再将电压恢复到额定值，使之在全电压下运行。由于降低了起动电压，起动电流也就降低了，但因起动转矩正比于电压的平方，所以起动转矩更显著地减小，因此，减压起动只适用于起动时负载转矩不大的情况，如轻载或空载。由于机床电动机一般都为空载起动，所以常采用减压起动方式。常用的减压起动方式有星一三角（丫一星一三角（丫一）减压起动）减压起动、定子串电阻减压起动定子串电阻减压起动和自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动等。1)星一三角（丫一星一三角（丫一）减压起动控制电路）减压起动控制电路 星一三角减压起动法是电动机起动时，定于绕组先连成丫形，接入三相交流电源，待转速接近额定转速时，将电动机定子绕组连成形，电动机进入正常运行。因此，星一三角减压起动适合于在正常工作时三相定子绕组接成三角形的三相笼型异步电动机。而功在4kw以上的三相笼型异步电动机定子绕组在正常工作时，都接成三角形，对这种电动机就可采用星一三角减压起动。相电流（丫丫）I=线电流（）I/3相电压220V，线电压380V1）星三图227a是两种星一三角减压起动的控制电路。图227a减压起动工作过程如下：图227a异步电机星一三角（丫一）减压起动电路 图2-27a图227a中控制电路的逻辑表达式为：KM1=FRSB1(SB2+KM1)KT=FRSB1(SB2+KM1)KM2KM3=FRSB1(SB2+KM1)KM2KTKM2=FRSB1(SB2+KM1)KM3(KT+KM2)逻辑表达式注意：图227a主电路中KM2的主触点与电动机各绕组的接法，要保证定子绕组联结形式为三角形，同时也要保证三角形联结时电动机的转向与星形联结时的转向相同。另外，KM2、KM3主触点不能同时间闭合，否则将造成电源短路事故，采取的方法是动断触点KM2和KM3构成互锁触点。图227a控制线路存在缺陷是：若接触器KM3线因断线，电动机就有造成全压直接起动的可能。因为当起动按钮SB2被接下而使接触器KM1线圈通电并自锁以后，虽然KM1主触点的闭合，但由于KM3线圈断线，其主触点不能闭合，而没使电动机定于绕组接成丫形，所以电动机无法起动。当时间继电器KT的整定时间到达时，接触器KM2线圈通电并自锁，定子绕组连接成三角形，于是电动机全压直接起动，这对于减压起动控制电路是不允许存在的。图227b是又一星-三角减压起动控制电路，图b电路避免了图a电路中存在的那种全压起动的可能，而且它与图a相比，在主电路中KM1的主触点改变了位置，这样，电动机正常运行时，图b中KM1承担的是相电流，而图a中KM1承担的是线电流，使KM1的电流选取标准大大降低，使电路的成本与体积均相应减小。星三角减压起动方式仅适合于在正常运行时定于绕组作三角形连接的三相笼型异步电动机。而实现此减压起动方式，工厂现场中常采用丫-自动起动器，简便且经济。图227b异步电机星一三角（丫一）减压起动电路 图2-27b2)定子串电阻减压起动控制电路定子串电阻减压起动控制电路 所谓定子串电阻减压起动，就是在电动机起动的过程中，利用串联电阻来减小定子绕组电压，以达到限制起动电流的目的，一旦起动完毕，再将电阻短接，电动机进入全电压正常运行。图228是定子串电阻减压起动的控制电路，其减压起动工作过程如下:2）定子串电阻图228定子串电阻减压起动控制电路图2-28图228a中控制电路的逻辑表达式为：KM1=FRSB1(SB2+KM1)KM2=FRSB1(SB2+KM1)KTKT=FRSB1(SB2+KM1)图228b中控制电路的逻辑表达式为：KT=FRSB1(SB2+KM1)KM1KM1=FRSB1(SB2+KM1)KM2KM2=FRSB1(SB2+KM1)KT+KM2逻辑表达式电路图228a，控制电路虽然简单，但存在一些缺点：1）电动机正常运行时只要接触器KM2得电即可，可是这一电路中除KM2得电以外，时间继电器KT和接触器KM1在正常运行过程中也始终通电，这样对KT、KM1不利，同时也增加电路的故障点，降低电路的可靠性。2）接触器KM1线圈与时间继电器KT线图并联，这在某种情况下就有出现全压直接起动的可能。例如：当KM1线图存在断线一类的故障，操作人员按下起动按钮SB2后，电动机并没有运转，便以为是起动按钮触点接触不良，于是延长按下的时间，在这种情况下，若时间继电器KT的延时动合触点闭合，电动机全压直接起动现象立即发生。控制电路图228b弥补了图228a的这两个缺点：第一，电动机运行时，KM1、KT都失电，仅有KT2得电，使电路可靠性大大提高。第二，KT线圈电路中串联了KM1的动合触点，这样操作人员按下SB2的时候，只要KM1不闭合，即使加长SB2按下时间，KT也无法通电，从而避免全压起动的可能。定子串电阻减压起动方式由于不受电动机定子绕组接线形式的限制，且设备简单，因而在中小型生产机械中应用较广，机床中也常用这种串电阻减压方式减小点动及制动时的电流。缺点是每次起动都要在起动电阻上消耗大量的电能。3)自耦变压器减压起动控制电路自耦变压器减压起动控制电路 自耦变压器减压起动是利用自耦变压器来降低电动机起动时的电压，达到限制起动电流的目的。起动时，电源电压加在自耦变压器的一次绕组上，电动机的定子绕组与自耦变压器的二次绕组相连，当电动机的转速接近额定值时，将自耦变压器切除，电动机直接与电源相连，在正常电压下运行。这个使电动机减压起动的自耦变压器也称起动补偿器。3）自耦降压图228c自耦变压器减压起动控制电路图2-28c图228c是自耦变压器减压起动的控制电路。其减压起动过程如下：图228c中控制电路的逻辑表达式为：KM1=FRSB1(SB2+KM2KM1)KTKM3KT=FRSB1(SB2+KM2KM1)KM3KM2=KTKM3=FRSB1(KT+KM3)KM1逻辑表达式图228c中，在按钮SB2和KM2的自锁触点之间串接有一KM1动合触点，其作用是：当出现接触器KM1线圈断线时，按下SB2按钮，KM3线圈不会得电，电动机不会存在全压起动的可能。自耦变压器减压起动适用于电动机正常运转时定子绕组接成丫形，而不能采用星三角减压起动方式的三相笼型异步电动机。自耦变压器降压起动与星三角减压起动相比，前者的起动电压、起动转矩可通过不同的抽头来调节，具有调整灵活的优点，但此起动设备费用大，通常用于起动大型和特殊用途电动机。二异步电机正反转控制电路异步电机正反转控制电路生产机械往往要求运动部件可以实现两个相反方向运行，例如：主轴的正向和反向转动，工作台的前进和后退，起重机吊钩的上升和下降等，这些两个相反方向的运动通常是靠拖动它们的电动机正反转来实现的。从电工学课程可知，只只要把电动机定子三相绕组中任意两相调换一下接到电源上，要把电动机定子三相绕组中任意两相调换一下接到电源上，电动机定子相序即可改变，从而电动机转向改变电动机定子相序即可改变，从而电动机转向改变。实际电路构成时，可在主电路中用两组接触器主触点分别构成正转相序接线和反转相序接线，控制电路中，控制正转接触器线圈得电，其主触点闭合，电动机正转；或者控制反转接触器线圈通电，其主触点闭合，电动机反转。主要有用按钮控制按钮控制和用行程开关行程开关控制的正方转控制电路。二、正反转1电动机正反转的按钮控制电动机正反转的按钮控制 图229是用按钮控制的电动机正反转电路。在主电路中，采用两个接触器，即正转用接触器KM1和反转用的接触器KM2，当接触器KM1的主触点闭合，三相电源的相序按L1、L2、L3接人电动机，电动机正转。而当KM2的主触点闭合时，三相电源按L3、L2、L1接人电动机，电动机反转。图229a控制电路中，若按下正向起动按钮SB2，KM1得电，电动机正转。要使电动机反转，必须按下停止按钮SB1后，再按反转起动按钮SB3，电动机方可反向起动。显然这种电路的缺点是操作不方便。1、按钮正反转图229按钮控制电动机正反转电路a)方案一b)方案二图229由主电路知，若KM1和KM2的主触点同时闭合时，将会造成Ll和L3两相电源短路，这是绝对不允许发生的。因此，要使电路安全可靠地工作，最多只允许一个接触器工作，要实现这样的控制要求，通常在控制电路中，将KM1和KM2的动断辅助触点分别串接在KM2和KM1的工作线圈电路里，构成互相制约关系，(若电动机正转时，KM1得电，其动断辅助触点的断开来锁住KM2线圈的电路，使得KM2不可能得电。)这种互相制约的关系称为“互锁互锁”，这种互锁方式可称是“电电气互锁气互锁”。而把这对KM1、KM2动断辅助触点称为互锁触点。图229b控制电路中，正、反向起动按钮SB2、SB1采用复合按钮可实现电动机正转与反转之间的直接切换。因为复合按钮的动作特点总是先断后合，复合按钮的这种互锁功能，也称“机械互锁机械互锁”。图229b电路中既有“电气互锁电气互锁”，又有“机械互锁”，保证了电路可靠地工作。若控制电路仅用复合按钮进行互锁，而不用接触器的互锁触点互锁，工作是不可靠的。在实际中可能出现这样情况，由于负载短路或大电流长期作用，接触器的主触点被强烈的电弧“烧焊”在一起，或者接触器的机构失灵，使衔铁卡住总在吸合状态，这都可能使主触点不能断开，这时，如果另一接触器动作就会造成电源短路事故。2电动机正反转的行程开关控制电动机正反转的行程开关控制 按钮控制电动机正反转是属手动控制，而用行程开关控制电动机正反转则属机动控制，一般是由运动部件上的挡铁在工作中碰压行程开关，来实现电动机正反转的自动切换。机床(如龙门刨床、平面磨床)的工作台在一定行程内往复循环工作的自动控制就用这样的电路来实现的。图230是某机床工作台往复循环的控制电路。电动机的正反转可通过SB：、SB3手动控制，也可用行程开关实现机动控制，机动控制的自动循环工作过程如下：预置条件(SQ：被压下)2、行程开关正反转图230行程开关控制电动机正反转电路图2-30图230中SBl为停止按钮，SB2为电动机M正转(工作台前进)起动按钮，SB3为M反转(工作台后退)起动按钮，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4为行程开关，按要求固定在机床床身上。SQ1和SQ2分别使用复式触点，用来发出“到位返回”信号，实现自动往复控制，SQ3、SQ4都使用动断触点，安装在工作台往复运动的极限位置，进行限位保护，防止行程开关SQ1和SQ2失灵，工作台继续运动不停止，越出床身轨道而造成事故。用行程开关按机械设备运动部件的位置或机件的位置变化来进行的控制，称作按行程原则的自动控制，也称行程控制。行程控制是机械设备中应用较广泛的控制方式之一。三异步电机的制动电路异步电机的制动电路三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的存在，总要经过一段时间，这往往不能适应某些机械设备工艺的要求。如万能铣床、卧式镗床、组合机床等的主轴都要求能迅速停车和准确定位，这就要求对电动机进行制动控制，强迫其立即停车。电动机制动方法有两类，即机械制动和电气制动。机械制动是用机械装置(如电磁制动器)使电动机在切断电源后迅速停转；电气制动实质上是在电动机停车时，产生一个与原来旋转方向相反的制动转矩，迫使电动机转速迅速下降。三相笼型异步电动机的常用电气制动方法有能耗制动能耗制动和反接制动反接制动。三、制动1耗制动控制电路耗制动控制电路 电动机能耗制动方法就是在电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组中加入一个直流电源，以产生一个恒定的磁场，惯性运转的转子绕组切割恒定磁力线，产生与惯性转动方向相反的电磁转矩，对转子起制动作用，当转速降至零时，再切除直流电源。图244是电动机能耗制动的控制电路。主电路中接触器KM1的主触点闭合，将三相交流电源接至电动机，KM2的主触点闭合将全波整流装置提供的直流电源接至电动机。1、能耗制动图231能耗制动控a)方案一b)方案二图2-31上述制动过程中，停止按钮SB1必须始终处于压下状态，而它的松开时间或者说能耗制动时间必须依靠操作人员的经验，时间短了，制动效果差，时间长了，既费电又对电动机定子绕组的寿命不利。图231a是用复合按钮实现电动机能耗制动的控制电路。其制动工作过程如下：图231b是制动时间由时间继电器控制的电动机能耗制动电路。其制动过程如下：在图231b控制电路中，时间继电器KT瞬时动合触点的作用是：在时间继电器存在线圈断线或机械卡住而无法工作一类的故障时，即使按下SBl后，接触器KM2不能自锁长期得电，避免了出现电动机定子绕组中长期流过直流电源的现象。电动机能耗制动，制动转矩的大小与直流电流值的大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，制动作用越强，但直流电流不能太大，一般约为异步电动机空载电流的35倍，否则将烧坏电动机定子绕组。图231直流电路中串接的可调电阻RP，用来调节制动电流。电动机能耗制动时，制动转矩随电动机的惯性转速下降而减小，因而制动平稳且能量消耗小，但制动力较弱，特别是低速时尤为突出，另外需附加直流电源装置。能耗制动一般用于制动要求平稳准确的场合，如磨床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等。2反接制动控制电路反接制动控制电路 电动机反接制动方法就是想要停车时，将电动机上三相电源相序切换，使之产生一与转子惯性转动方向相反的转矩，这样电动机转速迅速下降，当转速接近零时，将电源切除。假设电动机正在正向运行，若将电源反接，电动机转速将由正转急剧降到零，如果反接电源不及时切除，则电动机又要从零速反向起动运行。如何在转速为零时及时切除电源呢？采用速度继电器来完成，速度继电器转子与电动机的轴同轴相连，电动机的转速即反映为速度继电器转子的转速。速度继电器的工作原理是：当速度继电器的转子转速大于120rmin时，其触点动作：当转速小于100rmin时，其触点复位。2、反接制动图232电动机反接制动控制电路图2-32图232是电动机反接制动的控制电路。其工作过程如下：电动机反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全压直接起动时电流的两倍。因此，一般在10kW以上的电动机采用反接制动时，应在电动机反接制动控制电路中串接一电阻，以限制反接制动电流。电动机反接制动方式的优点是：制动力矩大，制动迅速。缺点是：制动精确性差，制动过程冲击强烈，易损坏传动零件，能量消耗较大。所以反接制动一般只适用系统惯性较大，制动要求迅速、操作不频繁的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动。一连续工作（长动）与点动控制一连续工作（长动）与点动控制 机床在加工时需要连续运转，即所谓长动。但在试车及调整及快速移动时，需要点动。长动可用自锁电路实现，取消自锁触头或使自锁触头不起作用就是点动。按下起动按钮，电动机起动，松开按钮，电动机能保持原有的工作状态持续工作，这称为长动。所谓点动，即按下起动按钮时，电动机转动，松开按钮时，电动机立即停止工作。长动与点动的区别在于控制电路中起动按钮两端是否有自锁环节，有的即为长动，没有的即为点动。具有点动与长动控制功能的电路如图246所示2.5 其它基本控制电路其它基本控制电路2.5其它电路图233具有点动与长动控制功能电路图2-33图233a是用复合按钮SB3实现点动控制，SB2实现长动控制，可实现点动与长动的直接切换。图233b是用选择开关SA选择点动或长动控制，当需要点动时，将开关SA打开，按下起动按钮SB2，即可实现点动控制；当需长动时，将开关SA闭合，按下SB：即可实现长动控制。一般选择开关SA在停机后选择。图233c采用中间继电器来实现点动或长动控制，按下按钮SB2实现点动控制，按下按钮SB3实现长动控制二多地点控与多条件制电路二多地点控与多条件制电路 在大型机械设备中，为了操作方便，常要求可在多个地点进行控制操作。实现的方法是将分散在各操作站上的起动按钮引线并联起来，停止按钮引线串连接。如图247a所示，将起动按钮作并联连接，停止按钮作串联连接，且把三对起动、停止按钮分别装置在三个地点，就可实现三地操作。有的自动控制电路中，为了保证操作安全，需要多个条件满足，才能开始工作。如图247b所示，限位开关SQ1、SQ2、SQ3的动合触点串联连接，可得多条件控制电路。二、多地点图2-34多地点与多条件控制电路a)多地点控制电路b)、c)多条件控制电路图2-34图234a中，KM线圈的通电条件为按钮SB2、SB3、SB4三个动合触点任一闭合，即当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，则接通电路，这种动合触点并联构成逻辑“或”。KM线圈的断电条件为按钮SB1、SB5、SB6三个动断触点任一断开，即当几个条件仅具备一个条件时则切断电路，这种动断触点串联构成逻辑“与非”。图234b中，KA线圈通电条件为SQ1、SQ2、SQ3都被压下(如各动力头都退回原位时)，即当几个条件同时具备时，则接通电路，这种动合触点串联构成逻辑“与”。图234c中，KA线圈的断电条件为KA1、KA2、KA3三个动断触点都断开，即当几个条件都具备时，则切断电路。动断触点并联构成逻辑“或非”。三、联锁控制三、联锁控制 两台或两台以上的设备，由于各台设备所起的作用不同，必须按一定条件工作，才能保证设备安全、可靠地运行，这个要求反映在电气控制上称互锁(或联锁)。实现互锁(联锁)的控制电路称为互锁(联锁)控制电路。图235是典型的互锁控制电路，它控制两台电动机不允许同时工作。图中KM1、KM2分别是控制电动机M1、M2起动用接触器。三、联锁控制图235两台电动机互锁控制电路a)辅助触点互锁b)行程开关互锁图2-25如图235a所示，当KM1得电时，其动断触点断开，使KM2线圈不能得电；同样，KM2得电时，KM1线圈无法得电，从而保证任何时候两台电动机能同时工作。这种在各自的接触器线圈电路中串人对方接触器的辅助动断触点，就构成互锁电路。由接触器动断触点构成的互锁电路也常用于具有两种电源接线的单台电动机控制中。如前述电动机正反转控制、星三角减压控制及双速电动机高低速控制，构成电源两种接线的接触器的动断触点在电路中形成互锁，使两种电源接线不能同时加入电动机，防止电源短路。图235b是机床工作台往复循环工作的控制电路。KM1得电带动工作台前进，压下SQ2，SQ2动断触点先断开，切断KM1电源；SQ2动合触点后合上，接通KM2，工作台后退。同理，压下SQl，先切断KM2电源，后接通KM1，保证KM1、KM2不能同时工作。这种互锁用行程开关来实现，当然也可用复合按钮实现。四、顺序起动控制四、顺序起动控制 为满足工艺流程的要求，保证设备运行的可靠与安全，在一个控制系统的多台设备只能按一定的顺序工作，这种控制电路称顺序控制电路。如：铣床的主轴旋转后工作台方可移动，某些机床主轴必须在液压泵工作后才能工作等等。图236三台设备顺序工作的控制电路，图中KM1、KM2、KM3分别为控制三台设备电动机M1、M2、M3起动用接触器。按下SB2，KM1得电(M1起动)，接着按SB4，KM2才能得电(M2才能起动)，最后按SB6，KM3最后得电(M3最后起动)。M1-M2-M3的工作顺序不能颠倒的。四、顺序起动控制图236顺序控制电路a)辅助触点控制b)电源控制图2-36图236a是利用辅助触点进行顺序控制，KM1的辅助动合触点作为控制条件，串联在KM2的线圈电路中，只有当KM1线圈得电后，该辅助动合触点闭合，KM2线圈方可允许得电；同样，只有当KM1线圈、KM2线圈都得电后，KM3线圈方可允许得电。图236b是利用电源进行顺序控制，KM2线圈电路在KM1线圈电路起停控制环节之后接出，当按钮SB2按下，KM2线圈得电，其辅助动合触点闭合自锁，使KM2线圈电源接人，按SB4、SB3方可控制KM2线圈的通电、断电；同样，在KM2得电后，按下SB6、SB5方可控制KM3线圈的通电、断电。五双速异步电机的调速控制五双速异步电机的调速控制 实际生产中，为满足机械设备生产过程的需要，常要求有多种速度输出，例如：在金属切削机床上加工零件，为保证零件加工质量，主轴的转速随着工件和刀具的材料，工件的直径，加工工艺的要求及走刀量的大小等的不同而不同。调速通常有机械和电气调速两种。若采用电气调速，简单易行，且可大大简化机械变速机构。从电工学课程可知，三相异步电动机转速公式为：五、双速电机调速控制式中：n电动机转速；s转差率；f电源频率；p磁极对数。由上述公式表明，改变电动机的转速有三种方法，即改变转差率、电源频率、磁极对数。转差率调速是三相绕线转子异步电动机的调速方法，广泛应用于起重设备中。变频调速是三相交流异步电动机的调速方法，将在本书后面章节中详细介绍。这里，仅介绍变极调速。变极调速仅适合于三相笼型异步电动机。因为笼型异步电动机的转子绕组本身没有固定的极数，能够随着定子绕组的极数变化而变化，所以，一般可通过改变定子绕组的连接方式来改变磁极对数，从而实现转速的调节。笼型异步电动机变极调速属于电气有级调速，常用的多速电动机有双速、三速和四速电动机，下面以双速电动机为例来分析这类电动机的变速控制电路。1双速电动机定子绕组的联结双速电动机定子绕组的联结 图250是42极双速电动机定子绕组接线示意图。图250a中将定子绕组U1、V1、W1接电源，U2、V2、W2接线端悬空，则电动机定子绕组接成三角形，此时电动机磁极为4极(二对磁极对数)，形成低速运行。1、绕组联接图2374/2极双速电动机定子绕组接线示意图a)三角形联结b)双星形联结图2-37每相绕组中的两个线圈串联，电流参考方向如图237a中箭头所示。图237b中将接线端U1、Vl、W1连在一起，U2、V2、W2接电源，则电动机定子绕组接成双星形，此时电动机磁极为2极(一对磁极对数)，形成高速运行。每相绕组中的两个线圈并联，电流参考方向如图237b中箭头所示。由原来4极电动机改为2极电动机，如电源频率为50Hz，则同步转速由1500rmin变为3000rmin。注意：电动机从低速转为高速时，为保证电动机旋转方向不变，应把电源相序改变。此种定子绕组丫丫变换属于恒功率调速，适用于如车床、铣床、镗床等主轴的调速。2双速电动机控制电路双速电动机控制电路 图238是定子绕组丫丫变换的双速电动机控制电路。主电路中接触器KM1，的主触点闭合，则电动机定子绕组构成三角形连接；接触器KM2和KM3的主触点同时闭合构成丫丫形联结。控制电路有两种，图238a中低速起动按钮SB2和高速起动按钮SB3都采用复合按钮，可直接实现低速与高速之间的相互切换。图238b中SA是具有三个接点的转换开关，当SA扳到中间位置时，电动机M停转。当SA扳到“低速”位置时，接触器KM1线圈得电，KM1主触点闭合，电动机定子绕组接成三角形，低速起动并运转。当SA扳到“高速”位置时，电动机先低速运行一段时间，经过时间继电器延时后自动切换到高速，以限制起动电流，其工作过程如下：2、控制电路图238双速电动机变速控制电路a）方案一图2-38a图238双速电动机变速控制电路b）方案二图2b38b对功率较小的电动机可采用如图238a控制电路对较大功率的电动机可采用图238b控制电路。问题问题课间休息课间休息下课下课