毕业论文关于对移动式皮带输送机电气控制系统的研究

关于对移动式皮带输送机电气控制系统的研究摘要：本论文主要是利用所学知识对移动式皮带输送机的电气控制系统作了阐述和研究，对移动式皮带输送机的电气控制的基本控制原理，控制线路图及电路图及其优缺点作了详细的叙述，且多种控制均有电路图和控制图，使清晰的了解。特别是对三相异步电动机的降压起动，三相异步电动的正反转控制（即卸料小车的前、后移动原理）。制及顺序控制，作了大量文字说明和分析，并配有主、控电路控制图另外还对其辅助电气装置，作了分析和研究，如：限位控制及皮带跑偏装置作了介绍。关键词降压起动 双重连锁正反转控制 电磁机械制动 顺序控制 限位控制前 言输送机是连续输送物料的装置，目前主要有带式输送机、链式输送机、螺旋式输送机等，其中带式输送机以输送能力强、运行平稳，噪音小，制造设备成本低，易于安装、维护以及易于实现过载保护而广泛应用于煤矿开采、水泥工业、钢铁工业（包括焦炼、炼钢生产线）及港口、码头等场合，可以使其更好的为我们服务和对其不足加以改进，皮带输送机又分为平带和“V”带输送，但其电气控制原理却基本一致。本论文主要研究和分析了移动式皮带传送机和电气控制原理和实际控制图，移动式皮带输送机主要用于装卸地点经常变更、粉沫状、颗粒状物料，短途运输的场所，具有工效高，使用方便，机械性能好，便于移动等优点。我厂主要用于氧化铝和氢氧化铝的储运，可以使其输送到不同的岗位和地点。论文在书写过程中，指导教师和本系老师提供了许多专业知识上的帮助，并对本文提出了许多宝贵意见和建议，在此对他们表示诚挚的谢意，由于本人水平有限，不足之处请老师不吝指出，并请提出宝贵意见。本文通俗易懂，图纸简明，实用性强，并在附页中地加了电气符号和标识，即使一般操作人员和电工也可看懂，对常见电气故障进行排除，另外也为该设备及同类设备的研究人员和电气人员提供了参考。参 考 文 献李崇华 电气控制技术 重庆：重庆大学出版社，2004齐占伟 电气控制及维修 北京：机械工业出版社，2003陈小虎 电工电子技术 北京：高等教育出版社，2002尚艳华 电力拖动 北京：电子工业出版，2002云建军 工程制图及计算机绘图 北京：电子工业出版社，2001一、三相鼠笼式异步自动机的降压起动控制电动机从接通电源开始，转速由零上升到额定值的过程称为起运过程。在实际应用中，许多鼠笼型异步电动机都是在定子三相绕组加额定电压起动，当起动转矩大于电动机轴上的负载转矩时，电动机便开始转动。转速从零（即转差率S=1）开始逐渐增加，直至额定转速，这种方法称直接起动。但是，采用这种方法起动时，电动机的起动电流很大，可达额定电流的47倍。过大的起动冲击早流对电动机本身和电网以及电气设备的正常运行都会造成不利影响。一方面使电动机自身起动转矩减小（电动机全压起动转短本身就不大），将延长起动时间，增大起动过程的消耗，严重时甚至使用电动机无法起动，另一方面，由于电网电压降低而影响其他用电器正常工作，使电动机运动不稳，甚至停转。并且在电动机使用过程中，电动机要经常起动与停车，因此，电动机起动性能将对生产与使用有直接的影响。对电动机的起动性能的衡量，一般从以下几方面考虑：起动电流尽可能小；起动转速应足够大；转速的提升应尽可能平衡；起动方法应方便、可靠、起动设备应简单、经济、易维护修理。起动过程中的损耗尽可能小。三相鼠笼型异步电动机能否进行直接起动，一般除考虑到电动机本身的容量外，还取决于供电电网的容量。判断电网容量能否允许电动机直接起动，常用如下的经验公式：Iq/Ie 式Iq电动机全压起动电流，A；Ie电动机的额定电流，A。总之，为了避免起动电流的不良影响，对不同情况应采用不同的起动方法，以尽可能地减小起动电流。一台电动机是否需要采用降压起动，可以用经验公式（1-1）来判断。计算结果满足经验公式时，可采用全压起重方式；计算结果不符合经验公式时，必须采用降压起动。降压起动就是电动机在起动时，加在定子绕组上的电压小于额定电压，当电动机起动后，再将电源升至额定电压，这样大大降低了起动电流，减小了电网上的电压降落。常见的降低起动方式有：串电阻降压起动、Y降压起动，自耦变压器降压起动，延边三角形起动等。不同的生产机械对电动机的要求不同，各种电动机的结构形式及适用范围也不同，因此它们的起动方式也各不相同。三相异步电动机降压起动方式选择：表1-1序号起动方式适用范围优点缺点1直接起动一般用于7.5kw以下的电动机起动设备简单、操作方便，起动过程快当起动电流大且电网容量小时，对电网的影响较大。2采用串电阻（电抗）降压起动用于起动转矩较小的电动机，有时用于不能用Y起动的电动机起动设备简单，起动电流比直接起动电流有所减小起动转矩减少更多，起动时，在电阻上消耗的电能较大，故较少使用3自耦变压器降压起动用于容量较大，正常运用接成星形而不能采用Y起动的电动机。在380V时，可起动40kw、75kw、100kw、130kw的电动机起动转矩较大，起动器二次绕组有不同的电压抽头，可根据具体情况选择电压以满足起动转矩的要求补偿器价格较贵，且易发生故障，不允许频繁起动。4Y降压起动适用于正常运行时绕组接线为三角形的电动机，多用于轻载或空载起动的电动机起动设备简单，容易较大的电动机用QJ3手动油浸Y起动器，一般电机用QX1、QX2系列Y起动器，可以频繁起动起动转矩较小5延边三角形降压起动适用于定子绕组有中间抽头的电动机可选用不同抽头比例来改变电动机的转动转矩，比较灵活。设备简单，可以频繁起动电动机的抽头多，结构复杂经公式1-1验算和表1-1选择比较（皮带传送机所用电机为三相鼠笼式异步功率为22kw的电机），所以我们一般采用Y降压起动。凡是正常运行过程中定子绕组接成三角形的三相异步电动机均可采用Y减压起动方式来达到限制起动电流的目的，其原理是：起动时，定子绕组首先接成Y型，待转速达到一定值后，再将定子绕组换接成形，电动机便是入全压正常运行。如图111-1接触器控制Y降压起动控制线路Y降压起动方式限制起动式电流的原理是，当定子绕线接成Y形时，定子每相绕组上得到的电压是额定电压的，星形起动时线电流比三角形直接起动时的线电流降低3倍，从而达到降压起动的目的。 在自动控制线路中，将引入时间继电器KT来控制电动机制星形降压起动的时间，以完成Y自动转换。图1-2降压启动的自动控制线路图1-2是另一种Y起动自动控制线路。其工作原理是：当按下SB2后，KT线圈得电，KM2和KM1线圈也随后得电，使电动机在星形连接下进行降压起动，但在KM1得电的同时，KM1常闭触点的断开会使KT线圈失电。经一定的整定延时间后，KT的延时断开常开触点断开，使KM2线圈断电。之后，由于KM2常闭辅助触点的复位使KM3线圈得电，电动机将进入三角形运行状态。但在电动机由星形志转为三角形运行过程中，即在KM2线圈断电到KM3线圈线圈得电瞬间，电动机出现极短时间的断电现象。电动机进行Y起控制时，必须保证主电路相序的正确；同时还应注意，对于正常运行时为星形连接的电动机，不能采用Y降压起动的方式。该电路特点是具有欠压和失压（零压）保护作用。“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。这样的后果是电劝机电磁转矩要降低，转速随之下降，会影响电动机正常工作，欠电压严重还会损坏电动机，发生事故。在具有接触器自锁的控制线路中，当电动机运转时，电源电压降低到一定值（一般指降低到额定电压82%以下时），使接触器线圈磁通减弱，电磁吸力学足，动铁心在反作用弹簧的作用下释放，自锁触头断开，失去自锁，同时主触头也断开，使电动机停转，得到欠压保护的作用。“失压”是指当电动机运行时，由于外界的原因，突然断电。如果断电时，没有及时拉开电器设备的电源开关，在电源重新供电时，生产设备会突然在带有负载或操作人员没有充分准备的情况下动作，这将导致各种可能的设备和人身事故。对这类事故的保护称为失压保护或零压保护，而带有接触器自锁的控制线路却具有这种功能。在电源临时停电又恢复供电时，由于自锁接触头已经断开，控制电路不会自行接通，接触器线圈没有电流通过，常开主触砂不会闭合，因而电动机就不会自动起动运转；可避免事故的发生。只有在操作人员有准备的情况下再次按下起动按纽，电动机才能起动，从而保证人身和设备的安全。事实上，凡是具有接触器自锁环节的控制线路，其本身都具有失压和欠压保护作用。我们通常利用熔断器来进行短路保护，利用热继电器来进行电路的过载保护。二、卸料小车的控制2.1在皮带输送中控制卸料小车前后移动的实质是三相异步电动机的正反转来控制其移动方向。图2-1由于采用了接触器常闭辅助触头的电气连锁功能，又采用了联动按钮的机械连锁功能，使电路具有双重（复合）连锁功能。故控制线路集中了接触器边锁和按钮连锁的两种正反转电路的估点，此电路不仅具有操作简单方便的特点，而且能安全可靠地实现正反转运行。图2-1双重连锁的正反转控制线路工作原理：按下正转起动复合钮SB1、KM线圈通电，KM1常开触头闭合，常闭触头断开，实现自锁控制（即卸料小车前进），要想反转（即卸料小车后移），只需按下反转复合按钮SB2，这样SB2常闭触头首先断开，KM2得电实现自锁，而KM1的线圈断电，若要停止，只需按下SB3开关即可停止移动。该电路的也是机床电气控制中经常采用的线路。2.2卸料小车的制动控制三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的关系，总要经过一段时间，这往往不能适应某些生产机械工艺的要求。无论是从提高生产效率，还是从安全及准确停位等方面考虑，都要求电动机能迅速停车，要求对电动机进行制动控制。制动方法一般有两大类：电磁机械制动和电气制动。电磁机械制动是用电磁铁操纵机械装置来强迫电动机迅速停车，如电磁抱闸、电磁离合器。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，迫使电机动转速迅速下降，如能耗制动，反接制动。表1 电磁机械制动特点比较电磁机械制动电磁抱闸制动电磁离合器制动闸瓦平时“抱紧”状态闸瓦平时“松开”状态制动特点使机械不因中途断电而失控制动灵活易于控制传动力矩大、体积小，制动方向平衡、匀速应用场合起重机、卷扬机等特殊用途场合机床类经常需要调整加工位置的场合易于按装在机床上一般置于机床内部表2 能耗制动与反接制动的比较制动方式能耗制动反接制动制动特点制动平衡、准确、能量消耗小。制动力弱，制动转矩与转速成比例的减小，需直流电源制动力强，效果显著，制动过程中有冲击，易损坏运动部件，能量消耗大，不易停在准确的位置适用场合要求制动平稳不经常起动的设备为了工作场合的特殊要求，卸料小车的制动，我们一般常用电磁抱闸，平时处于“抱住”状态的电路。图2-2抱闸控制线路图2-2（a）是电磁抱闸原理图。闸轮与电动机同轴安装，闸瓦是借助弹簧的弹力“抱住”闸轮制劝的。由图看出，如果弹簧选用拉簧，则闸瓦平时处于“松开”状态，如选用压簧，则闸瓦平时处于“抱住”状态。原始状态不同，相应的控制电路也就不同，但都应在电动机运转时，闸瓦松开，电动机停转时，闸瓦抱住。要求电磁线圈YA必须先通电，待闸瓦松开后，才能使电动机通电运转。图（b）的控制线路采用了顺序通电电路，以满足上述要求。其工作原理如下：按下起动按钮SB2，电磁铁线圈YA先通电，将衔铁吸上使弹簧压紧，联动机构将抱闸提起松开。KM2得电，电动机与闸轮一起运转。按下停止按钮SB1时，电动机电源切割，电磁铁线圈失电，弹簧复位，闸瓦重新抱住闸轮，使电动机迅速制动。三、顺序控制在皮带输送机的工作过程中，由于某些特殊的要求，如主电动机M1转动后（即皮带运行后）卸料小车M2的电机才能起动，实现前、后移动，否则会拉伤，甚至拉断皮带，造成不必要的损失，在抱闸制动中也用到了顺序控制电路（即电动机的起动或停止按一定顺序的电路）该电路应用十分广泛，大量应用于机床、设备的控制中。其工作原理和控制图如下：图3-1顺序起动控制图如图3-1只有在M1起动后（皮带转动情况下），电机M2才能起动（卸料小车的移动），但可以分别停止。四辅助电气装置的原理和控制电路4-1行程开关为了使卸料小车在规定的范围内行驶，而不发生意外脱轨或造成不必要的损失（人员安全、设备损坏）我们使用了限位行程开关自动控制，即当卸料小车机械运动到终点两极位置，与限位开关发生碰撞时，限位开关发生控制信号，实现其电气控制。原理及电气控制图如下：图4-1行程控制图 图中行程开关ST1和ST2用来限制横梁向上及向下运动的极限位置。例如：当横梁向上运动到极限位置时，就会碰撞行程开关ST1，于是ST1的动断触点断开，切断横梁向上运动的控制接触器KM3，使它释放，从而切断横梁拖动电机M的电源。这样，M就停止转动，而横梁也停止向上运动，得到保护。42皮带两极跑偏开关在正常情况下，我们可以通过调节托轮来校正皮带的跑偏，但是当人员不在现场或调节无效时，我们在皮带两侧设置了跑偏装置，当皮带严重跑偏时，可以自动或人为压下，实现保护皮带，防止皮带拉断和拉伤磨损。其工作原理与限位开关相同，在此不做重述。由于学生水平有限公司，文中难免有错误或不足，请老师不吝指出，在此，我再次感谢我的指导教师和给我帮助的老师，是他们教我学会了学以致用，理论与实际结合的工作方法，且给了我许多的工作上的支持和鼓励。附录一：附录二附录三：按钮颜色标志序号颜色代表意义典型用途1红停车、开断紧急停车一台或多台电动机的停车机器设备的一部分停止运行磁力吸盘或电磁铁的断电停止周期性的运行紧急开断防止危险性过热的开断2绿或黑起动、工作、点动控制回路激磁辅助功能的一台或多台电动机开始起动机器设备的一部分起动激励磁和吸盘装置或电磁铁点动或缓行3黄返回的起动、移动出界、正常工作循环或移动开始时却抑止危险情况在机械已完成一个循环的始点，机械元件返回，揿黄色按钮可取消预置。4白或蓝以上颜色情况未包括的特殊功能与工作循环无直接关系的辅画功能，控制保护继电器的复位。