双速电机自动变速控制线路.docx
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双速电机自动变速控制线路
双速电动机自动变速控制线路
21.1实训目的
1．掌握按钮接触器控制双速电动机变速控制线路的安装与检修
2．掌握时间继电器自动控制双速电动机变速控制线路的安装与检修
21.2实训理论基础
1.交流异步电动机的双速控制线路
由三相异步电动机的转速公式n=（1–S）60f1/p可知，改变异步电动机磁极对数P，可实现电动机调速。
（1）变极调速
在电源频率f1不变的条件下，改变电动机的极对数p，电动机的同步转速n1，就会变化，极对数增加一倍，同步转速就降低一半，电动机的转速也几乎下降一半，从而实现转速的调节。
要改变电动机的极数，当然可以在定子铁心槽内嵌放两套不同极数的三相绕组，从制造的角度看，这种方法很不经济。
通常是利用改变定子绕组接法来改变极数，这种电机称为多速电机。
1）变极原理
下面以4极变2极为例，说明定子绕组的变极原理。
图21-1画出了4极电机U相绕组的两个线圈，每个线圈代表U相绕组的一半，称为半相绕组。
两个半相绕组顺向串联（头尾相接）时，根据线圈中的电流方向，可以看出定子绕组产生4极磁场，即2p=4，磁场方向如图21-1（a）中的虚线或图3.1（b）中的×、⊙所示。
（a）剖视原理圈（b）顺串展开图
图21-1绕组变极原理图（2p=4）
（a）削视原理图（b）反串展开图（c）反并展开图
图21-2绕组变极原理图（2p=2）
如果将两个半相绕组的连接方式改为图211所示的样子，即使其中的一个半相绕组U2、U2′中电流反向，这时定子绕组便产生2极磁场，即2p=2。
由此可见，使定子每相的一半绕组中电流改变方向，就可改变磁极对数。
2）三种常用的变极接线方式
图21-3示出了三种常用的变极接线方式的原理图，其中图21-3a）表示由单星形联结改接成并联的双星形联结；图21-3b）表示由单星形联结改接成反向串联的单星形联结；图21-3c）表示由三角形联结改接成双星形联结。
由图可见，这三种接线方式都是使每相的一半绕组内的电流改变了方向，因而定子磁场的极对数减少一半。
a）Y—YY（2p—p）b）顺串Y—反串Y（2p—p）c）△—YY（2p—p）
图21-3双速电动机常用的变极接线方式
必须指出，当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序（对调任意两相绕组出线端），以保证调速前后电动机的转向不变。
这是因为在电机定子圆周上，电角度=p×机械角度，当p=1时，U、V、W三相绕组在空间分布的电角度依次为0°、120°、240°；而当p=2时，U、V、W三相绕组在空间分布的电角度变为0°、120°×2=240°、240°×2=480°（即120°）。
可见，变极前后三相绕组的相序发生了变化，因此变极后只有对调定子的两相绕组出线端，才能保证电动机的转向不变。
变极调速电动机，有倍极比（如2／4极、4／8极等）双速电动机、非倍极比（如4／6极、6／8极等）双速电动机；还有单绕组三速电动机，这种电动机的绕组结构复杂一些。
变极调速时，转速几乎是成倍变化，所以调速的平滑性差。
但它在每个转速等级运转时，和普通的异步电动机一样，具有较硬的机械特性，稳定性较好。
变极调速既可用于恒转矩负载，又可用于恒功率负载，所以对于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、通风机、升降机等都采用多速电动机拖动。
（2）双速异步电动机的控制线路
下面就双速异步电动机的△—YY手动调速控制线路进行分析。
1）双速异步电动机定子绕组的连接
双速异步电动机定子绕组的△/YY接线图如图21-4所示。
图中，三相定子绕组接成△形，a）b）
a）低速一△接法（4极）b）高速一YY接法、（2极）
图21-4双速电动机三相定子绕组△／YY接线
由三个连接点接出三个出线端U1、V1、W1，从每相绕组的中点各接出一个出线端U2、V2、W2，这样定子绕组共有6个出线端。
通过改变这6个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。
要使电机在低速工作时，就把三相电源分别接至定子绕组作△形连接顶点的出线端U1、V1、Wl上，另外三个出线端U2、V2、W2空着不接，如图21-4a）所示，此时电动机定子绕组接成△形，磁极为4极，同步转速为1500r／min；若要使电动机高速工作，就把三个出线端U1、V1、W1并接在一起，另外三个出线端U2、V2、W2分别接到三相电源上，如图21-4b）所示，这时电动机定子绕组接成YY形，磁极为2极，同步转速为3000r／min。
可见双速电动机高速运转时的转速是低速运转转速的两倍。
2）接触器控制双速电动机的控制线路
用按钮和接触器控制双速电动机的电路如图21-5所示。
其中SB1、KM1控制电动机
低速运转；SB2、KM2、KM3控制电动机高速运转。
图21-5接触器控制双速电动机的电路图
线路工作原理如下：
先合上电源开关QS。
△形低速启动运转：
停转时，按下SB3即可实现。
3）时间继电器控制双速电动机的控制线路
用按钮和时间继电器控制双速电动机低速启动高速运转的电路图如图21-6所示。
时间继电器KT控制电动机△启动时间和△一YY的自动换接运转。
图21-6按钮和时间继电器控制双速电动机自动控制电路图
线路工作原理如下：
先合上电源开关Qs。
△形低速启动运转：
YY形高速运转。
停止时，按下SB3即可。
若电动机只需高速运转时，可直接按下SB2，则电动机△形低速启动后，自动变成YY形高速运。
2．以图21-6控制线路为例简述双速电动机自动控制线路的一般检修方法
（1）电动机不能低速起动故障的检修
电动机不能起动的原因有：
电源故障；熔断器熔丝断；控制回路1-0号线间元件或线路出故障；接触器KM主触头或线圈出故障；检查步骤如下。
1）检查电源接触器KM能否吸合。
按压起动按钮SB1，这时可用听觉来判断接触器KM是否吸合。
如果吸合，就会有响亮而清脆的“喀”声；假如没有吸合，则无响声。
注意试车时间要短，应一开即停，否则可能造成电动机将烧坏。
如果KM吸合而电动机不能起动，这说明1-8号之间的线路和元件正常。
故电动机不能起动的原因只有电源断相、接触器KM主触头接触不良二种可能。
如果KM不能吸合，除了没有控制电源（含FU2熔断）外，还可能是控制电路1-8号间存在故障或接触器KM1的铁心卡死。
2）检查电动机是否断相。
当接触器KM吸合而电动机不能起动时，可以听听电动机有无“嗡嗡”声；用手摸电动机外壳时有先微微振动的感觉，如有“嗡嗡”声和微微振动，则存在电动机断相故障。
要立即按停止按钮SB3，拆除电动机接线，再进行下面的检测，寻找故障点。
检测时先用万用表交流500V档测量熔断器FUl进线及出线的三相线电压应为380V±10％。
如进线断相，则是电源故障或进线断，需修理电源或更换导线；如果是出线断相，则FUl熔体熔断，需更换熔体。
如电源电压正常，再测接触器KM主触头进线及出线的三相电压。
如果进线断相，则是线路断，需更换导线；如果是出线断相，则为KM主触头损坏，可修复或更换主触头。
如果KM正常，则需再检测FR1进出线的三相电压，注意应分别对应两种转速进行测量，（先测量低速时Ul、V1、W1、），同样，进线断相是线路断；出线断相是FR1热元件损坏。
应进行修复或更换热继电器。
如果接触器吸合，电动机不能起动，但也没有“嗡嗡”声和微微振动，则是电动机断开两相电源造成。
并应按上述方法检查主接触器和热继电器进出线三相电压。
3）接触器KM1不吸合故障的检修。
检修过程如下。
①用万用表交流500V档测量FU2进线及出线电压，应为380V±10％。
如仅仅是出线没有电压，则FU2熔体断，应更换熔体；如果FU2进线没有电压，则为电源故障，按前述方法检查。
②测量1-5号间的电压，如有380V为正常；如接触器KM1不吸合，则为SB3按钮动断触头未接通，需修复或更换按钮SB3。
③测量1-6号间的电压，如有电压正常；则是KT延时常闭触头损坏，修复或更换时间继电器。
如没有电压，则是KM2、KM3联锁常闭触头损坏或KM1线圈连线断路，可切断电源，用万用表R×1档，测量6-7号、7-8号KM2、KM3联锁常闭触头，若断线修复或更换KM2、KM3接触器，若6-8号电阻为零，则测量KM1线圈，应有低值电阻；若电阻为无限大，即为线圈断路，应更换KM1线圈。
④若所有各点电压均正常，则可能是接触器KM1的动铁心卡死，此时接触器KM1。
在线圈通电情况下应有微微振动及发出电磁噪声。
这时，可拆下检查或修理或更换。
如无微振及电磁噪声，也可能是起动按钮SB1接触不好，可用万用表R×l档进行检查并修复。
4）电动机只有低速点动的检修。
首先检查接触器。
KM1的自锁功能。
在切断电源的情况下，用螺丝刀顶压接触器动铁心，使呈吸合状态，再用万用表R×1档测量4-5号间的电阻，如果电阻值不为零，则自锁触头有故障，应进行修复或更换KM1接触器。
如果自锁触头接触良好，则分别测量检查连至自锁触头的4号线和5号线连线是否已断或连接处松脱，找出故障点后，修复即可。
（2）电动机一起动就爆断主回路熔体FU1的故障，检修这种故障是由于线路短路或电动机短路所致。
此时，控制回路短路的可能性极小，因FU2熔体的电流等级比FUl要小得多，故它应先熔断。
1）检查短路故障点。
对于短路点，除穿管导线和电动机外，一般都可以明显地看到灼痕及熔化的金属粒，检修时应注意观察；同时，可在断电情况下；用500V绝缘电阻表分段测量线路的对地和线间绝缘电阻，找出故障段后，再用脱开某些连线头的方法进一步缩小范围，直至找出短路点所在导线或元件进行更换或修复。
2）检查电动机转子是否堵转，电动机转子堵转也能造成熔体FUl在电动机起动瞬间爆断。
检查时，先切断电源，再由人来转动电动机转轴，电动机应能转动。
若无法转动，则为电动机卡死或传劫机构卡死；如果是电动机转子本身卡死，大多是因为轴承滚珠碎裂造成，可拆修电动机，更换轴承，如果是传动机构卡死，则应由钳工修理。
（3）控制回路熔体爆断的检修这种故障一般是由于控制回路短路或对地短路造成。
1）在断开电源的情况下，用万用表R×1档测量接触器线圈两端电阻，这时应有较大的电阻值，如为零，则是线圈短路，需要更换线圈；如电阻值很小，而且线圈发汤，并有焦臭味，则线圈有匝间短路存在，也需更换线圈。
2）用万用表R×1档测量．FU2的出线端：
1号线、0号线对地电阻，其阻值应保持在无限大处。
如发现某点对地电阻值极小或为零，则存在对地短路点。
假设为1。
对地短路，此时可拆去6号线。
若故障依旧，再拆去3号线，依次类推，直到故障消除为止。
找出短路故障点后，针对故障发生的原因（元件绝缘击穿、导线绝缘破损、导线连接部分碰地，元件安装不当使导电体碰地等）所在，再进行更换元件、导线，重新紧固元件和导线连接点等修理工作。
（4）高速运行时的故障检修如图21.6所示，当合上开关QS，按下起动按钮SB2，首先是时间继电器KT吸合，KM1吸合，电动机低速启动运行，经时间继电器延时后其延时常闭触头断开，使接触器KM1断电，KMl释放，其常闭联锁触头恢复闭合，电动机低速运行结束，当时间继电器延时后其延时常开触头闭合后，KM2、KM3接触器吸合，电动机就由低速起动转入高速运行。
1）电动机不能转入高速运行的检修。
此时存在两种情况。
①电动机低速起动后，一直运行在低速状态，这种故障出自时间继电器KT，可能是铁心卡死呈断电状态；也可能是延时机构失灵，致使延时常闭触头不能断开。
应该修理或更换时间继电器，并根据需要整定好延时时间。
②电动机低速起动，经过一段时间延时后，电动机停止转动。
出现该故障时，时间继电器KT和接触器KMl的线圈回路工作均正常。
首先应检查时间继电器KT的瞬时触头KT-1不能闭合自锁，在断开电源的情况下，用万用表R×1档测量KT-1的瞬时触头是否能闭合，阻值应为零，如果不通，则应该修理或更换时间继电器。
如果阻值为零，则测量KM1联锁触头，若电阻为无限大，应该修理或更换接触器KM1。
如果阻值为零，即为KM2、KM3线圈断路，电阻为无限大，应更换KM2、KM3线圈检修或更换KM2、KM3接触器。
到此，只要接触器、KM1、KM2、KM3完好，电动机就能正常进入高速运行状态了。
21.3实训准备器材
表21-1实训准备工具、仪表、器材明细表
序号
名称
型号与规格
单位
数量
1
单相交流电源
～220V和36V、5A
处
1
2
三相四线电源
～3×380，220V、20A
处
1
3
电工通用工具
验电笔、钢丝钳、螺丝刀（一字形和十字形）、电工刀、尖嘴钳、活扳手、剥线钳等
套
1
4
万用表
M47型万用表
块
1
5
兆欧表
5050型、500V、0～200MΩ
块
1
6
钳形电流表
T301—A、0～50A
块
1
7
劳保用品
绝缘鞋、工作服等
套
1
8
圆珠笔，尺
自备
套
1
表21-2实训准备电器明细表
序号
名称
型号与规格
单位
数量
1
三相电动机
YD12M-4/23.3KW/4KW、380V、7.4A/8.6A、△—YY
台
1
2
配线板
500mm×450mm×20mm
块
1
3
组合开关
HZ10-25/3
个
1
4
交流接触器
CJ20-16，线圈电压380V
只
3
5
中间继电器
ZJ7-4/4，线圈电压380V
只
1
6
热继电器
JRl6-20/3D，整定电流7.4A
只
1
7
热继电器
JRl6-20/3D，整定电流8.6A
只
1
8
时间继电器
JS7-2A，线圈电压380V
只
1
9
熔断器及熔芯配套
RL1-60/20，25A
套
6
10
熔断器及熔芯配套
RL1-15/4，5A
套
2
11
三联按钮
LA10-3H或LA4-3H
个
1
12
两联按钮
LA10-2H或LA4-2H
个
1
13
接线端子排
JX2-1015，500V、10A、15节
条
1
14
螺丝，螺母，平垫圈
M4×25mm或M4×15
套
35
15
塑料软铜线
BVR-2.5mm2，颜色黑色或自定
米
25
16
塑料软铜线
BVR-2.5mm2，颜色黑色或自定
米
25
17
塑料软铜线
BVR-0.75mm2，颜色红色或自定
米
15
18
塑料软铜线
BVR-1.5mm2，颜色黄绿双色
米
1
19
别径压端子
UT2.5-4，UT1-4
个
20
20
行线槽
TC3025，长34cm，两边打Φ3.5mm孔
条
5
21
异型编码套管
Ф3.5mm
米
0.3
以上为手动自动双速电机控制线路的两个课题的电器明细表，可根据实际训练课题选用。
21.4实训操作要点
1．安装训练操作要点
（1）安装步骤及工艺要求安装工艺可参照课题18技能训练的工艺要求进行。
其安装步骤如下：
1）按表21-2配齐所用电器元件，并检验元件质量。
2）根据图21-6、所示电路图，画出布置图。
3）在控制板上按布置图固装除电动机以外的电器元件，并贴上醒目的文字符号。
4）在控制板上根据电路图进行板前线槽布线，并在线端套编码套管和冷压接线头。
5）安装电动机。
6）可靠连接电动机及电器元件不带电金属外壳的保护接地线。
7）可靠连接控制板外部的导线。
8）自检。
9）检查无误后通电试车，并用转速表测量电动机转速。
（2）注意事项
1）接线时，注意主电路中接触器KM1、KM2在两种转速下电源相序的改变，不能接错；否则，两种转速下电动机的转向相反，换向时将产生很大的冲击电流。
2）控制双速电动机△形接法的接触器KM1和YY接法的KM2的主触头不能对换接线，否则不但无法实现双速控制要求，而且会在YY形运转时造成电源短路事故。
3）热继电器FR1、FR2的整定电流及其在主电路中的接线不要搞错。
4）通电试车前，要复验一下电动机的接线是否正确，并测试绝缘电阻是否符合要求。
5）通电试车时，必须有指导教师在现场监护，同时做到安全文明生产。
2．检修训练操作要点
（1）故障设置在控制电路和主电路中各人为设置电气故障两处共四处。
（2）故障检修由学生自编检修步骤，经教师审阅合格后，参照课题18技能训练中的检修步骤和方法进行检修训练。
（3）注意事项
1）检修前要认真阅读电路图，掌握线路的构成、工作原理及接线方式。
2）检修过程中，故障分析、排除故障的思路和方法要正确，严禁扩大和产生新的故障。
3）工具、仪表使用要正确，带电检修时必须有指导教师在现场监护，以确保用电安全。
4）检修必须在定额时间内完成。
21.5实训过程记录
1．绘制电气原理图、接线图和布置图。
2．按图选择元器件并作记录。
3．固定元器件位置及线槽位置
4．连接导线
21.6实训成绩评定
1．双速电动机自动变速控制线路安装成绩评定
表21-3考核配分及评分标准
项目内容
配分
评分标准
扣分
得分
线路设计
10
1．线路原理图不正确扣4分
2．布置图不正确扣3分
3．接线图不正确扣3分
装前检查
5
1．元器元件漏检或检错扣3分
2．电动机质量检查扣2分
元器件选择安装
20
1．不按布置图安装扣5分
2．元件安装不牢固每只扣5分
3．元件安装不整齐、不合理扣5分
4．损坏元件扣5分
布线
35
1．不按电器原理图接线扣5分
2．布线不符合要求：
主电路扣5分
控制电路扣5分
3．接点松动、露铜过长、压绝缘层、反圈等扣5分
4．损伤导线绝缘或线芯扣5分
5．编码套管装不正确扣5分
6．漏接地线扣5分
通电试车
30
1．热继电器未整定或整定错扣5分
2．熔体规格配错、主、控电路各扣5分
2．第一次试车不成功扣5分
3．第二次试车不成功扣5分
4．第三次试车不成功扣5分
5．负载接线错误扣5分
安全文明生产
1．违反安全及文明规程扣10～50分
2．乱线敷设，加扣不安全分扣10分
定额时间
3.5h
开始时间
结束时间
考试类型
过程型
教师签字
成绩
2．双速电动机自动变速控制线路故障检修成绩评定
表21-4考核配分及评分标准
项目内容
配分
评分标准
扣分
得分
自编检修步骤
10
检修步骤不合理、不完善扣10分
故障分析
40
1．故障分析、排除故障思路不正确
扣20分
2．标错电路故障范围扣20分
排除故障
50
1．停电不验电扣5分
2．工具及仪表使用不当扣5分3．排除故障的顺序不对扣5分
4．不能查出故障扣5分
5．查出故障点，但不能排除扣5分
6．产生新的故障：
不能排除扣5分
7．损坏电动机扣5分
8．损坏电器元件，或排故方法不正确扣5分
9．排除故障方法不正确扣5分
10．排除故障后通电试车不成功扣5分
安全文明生产
违反安全及文明规程扣10～60分
定额时间
3.5h
开始时间
结束时间
考试类型
过程型
教师签字
成绩
升级会员 