《双速异步电动机的控制线路》电子教材精Word文档格式.docx
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因此，我们对电路进行改良，使电路具有控制灵活操作方便，可靠性好的特点。
如图6-1-3所示，线路工作原理请自行分析。
图6-1-3双速电动机自动控制线路图
由三相异步电动机的转速公式
（r/min）可知，改变异步电动机转速可通过三种方法来实现：
一是改变电源频率f1；
二是改变转差率s；
三是改变磁极对数p。
改变磁极对数来实现电动机调速的方法称为变极调速。
变极调速的具体方法是通过对定子绕组引出线的不同连接方式，得到相应的磁极对数来实现的。
变极调速属有级调速，并且只适用于鼠笼型异步电动机。
凡磁极对数可改变的鼠笼型电动机通常称为多速电动机，常见的多速电动机有双速、三速和四速等几种类型。
其中双速异步电动机实物图如图6-1-4所示。
a）b）c）
图6-1-4双速异步电动机实物图
•a）YD系列双速电动机b）干洗机专用双速电动机c）洗衣机用双速电动机
双速异步电动机定子绕组的连接
双速电动机定子绕组常见的换接方法有Y—YY和△—YY两种。
如图6-1-5所示是双速电动机定子绕组的△—YY接线图。
图中，三相定子绕组先由三个连接点接三个出现端U1、V1、W1，再从每相绕组的中点各接出一个出线端U2、V2、W2，这样定子绕组共有六个出线端。
通过改变图中这六个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。
如图6-1-5a）所示，将电动机定子绕组接成△形，磁极为四极，同步转速为1500r/min，电动机为低速工作；
若想使电动机高速工作，只要将电动机定子绕组的接线改变接成如图6-1-5b）的YY形，此时电动机将变为二极，同步转速为3000r/min。
图6-1-5双速电动机三相定子绕组Δ/YY接线图
a）低速-Δ接法（4极）b）高速-YY接法（2极）
由此可见，双速电动机是磁极减少一半而转速增加一倍，即高速运转速度是低速运转速
度的两倍。
值得注意的是双速电动机定子绕组从一种接法改变为另一种接法时，必须把电源相序反接，以保证电动机的旋转方向不变。
思考：
1.异步电动机的转速与哪些因素有关？
2.双速电动机的定子绕组有几个出线端？
分别画出△/YY双速电动机在低速、高速时定子绕组的接线图。
3.图6-1-3所示的双速电动机低速运转，应按哪个按钮？
高速运转呢？
时间继电器如何控制电动机低速启动时间和低速、高速的自动换接？
叙述线路的工作原理。
学习情境二自动控制高低速线路的安装与检修
学习目标
1.学习实训安全守则，做好线路安装前准备工作。
2.明确工作任务，制定工作计划，填写工作计划书。
3.能正确分析、绘制自动控制高低速电气控制线路的元器件布置图、接线图。
4.能按照工艺要求，正确安装、调试三相异步电动机反接制动电气控制线路。
能正确使用万用表进行线路检查，验证电路安装的正确性，并能修正装接的错误点。
一、自动控制高低速线路元件布置图及接线图的绘制
1.元件布置图绘制元件布置图，经教师检查合格后，在控制板上安装电器元件。
电器安装应牢固，并符合工艺要求，如图6-2-1所示。
图6-2-1元件位置图
2.线路安装图
线路安装应遵循由内到外、横平竖直的原则；
尽量做到合理布线、就近走线；
编码正确、齐全；
接线可靠，不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。
反接制动控制线路的安装图如图6-2-2、6-2-3所示。
图6-2-2自动控制高低速线路主电路安装图
图6-2-3自动控制高低速线路控制电路安装图
任务实施
自动控制高低速线路的安装与检修
一、制定工作计划
1.明确负责人和小组成员，制定工作计划，填写工作计划书。
表5-2-1为工作计划书，表5-2-2为元件耗材清单。
表5-2-1“自动控制高低速线路的安装与检修”工作计划书
“自动控制高低速线路的安装与检修”工作计划书
工具
清单
序号
工具名称
数量
备注
材料
清单
材料名称
单位
工序及
工期安排
工作内容
完成时间
备注
二、现场安装、布线与调试
现场实施包含七个步骤流程：
拆除旧有线路、定位元器件、安装元器件、接线、自检、通电试车（调试）、交付验收。
每个步骤都有相应的工艺要求，施工时要遵守规则要求。
1.实训器材
（1）工具 电工常用工具：
测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。
（2）仪表 MF47型万用表。
（3）元件及耗材在实训操作时，为了节约成本，可将需用的电气元件规格降低等级进行安装，元件及耗材清单见表6-2-2。
表6-2-2元件及耗材清单
序号
名称
型号
规格
1
控制板
50*50cm2
304不锈钢
1块
网孔板
2
熔断器
RL1-15/10
380V
3只
主电路用
3
RL1-15/6
380v
2只
控制电路用
4
熔芯
10A
5
6A
6
交流接触器
CJX2（LC1）F-115
7
热继电器
JR20-25L/11.7A
8
电动机
YS502290W
1台
9
按钮盒
3眼
1只
10
按钮
NP2-BA
11
接线端子
JF5-1.5mm2
3节
12
铝合金卡轨
C45
2个
13
高低导轨
1条
14
铜塑线
BV1/1.37mm
10m
15
BV1/1.13mm
5m
16
多股软线
BVR7/0.75mm
2m
按钮线用
17
螺杆
M4×
20
若干
18
M4×
19
平垫圈
Φ4
弹簧垫圈
21
螺母
22
时间继电器
JS7-2A
23
中间继电器
JZ7-44
2.器件安装工艺要求
（1）接触器安装应垂直于安装面，安装孔用螺丝应加弹簧垫圈和平垫圈。
安装倾斜度不超过5º
，否则会影响接触器的动作特性。
接触器散热孔置垂直方向上，四周留有适当空间。
安装和接线时，注意不要将螺丝、螺母或线头等杂物落入接触器内部。
以防人为造成接触器不能正常工作或烧毁的结果。
（2）按布置图在控制板上安装电器元件，断路器、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧，并确保熔断器的受电端为底座的中心端。
（3）各元件的安装位置应整齐、匀称，间距合理，便于元件的更换。
（4）紧固各元件时，用力要均匀，紧固程度适当。
在紧固熔断器、接触器等易碎元件时，应该用手按住元件一边轻轻摇动，一边用旋具轮换旋紧对角线上的螺钉，直到手摇不动后，再适当加紧旋紧些即可。
3.板前明线布线工艺要求
布线时，应符合平直、整齐、紧贴敷设面、走线合理及接点不得松动等要求。
其原则是：
（1）布线通道要尽可能少，同路并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。
（2）同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。
非交叉不可时，该跟导线应在接线端子引出时就水平架空跨越，且必须走线合理。
（3）布线应横平竖直，分布均匀。
变换走向时应垂直转向。
（4）布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。
（5）布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由低至高，先控制电路，后主电路的顺序进行，以不妨碍后续布线为原则。
（6）在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管。
所有从一个接线端子（或接线桩）到另一个接线端子（或接线桩）的导线必须连续，中间无接头。
（7）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层、不反圈及不露铜过长。
同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。
（8）一个电器元件接线端子上的连接导线不得多于两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。
4.调试与检修
（1）自检
线路安装完成后要进行自检。
首先直观检查接线是否正确、规范。
按电路图或接线图,从电源端开始逐段核对接线及接线端子处线号是否正确、有无漏接或错接之处。
检查导线接点是否符合要求、压接是否牢固。
同时注意接点接触应良好,避免带负载运转时产生闪弧现象。
用万用表检查线路的通断情况。
检查时，应选用倍率适当的电阻挡，并进行校零，以防发生短路故障。
对控制电路的检查（断开主电路），可将表棒分别搭在V21、W21线端上，读数应为“∞”。
按下SB时，读数应为接触器线圈的直流电阻值。
然后断开控制电路，再检查主电路有无开路或短路现象，此时，可用手动来代替接触器通电进行检查。
用兆欧表检查线路的绝缘电阻的阻值应不得小于1MΩ。
及时记录检查和测量结果，逐个修正，直至完全正确。
1）线路故障检修的方法
用试验法观察故障现象，初步判定故障范围；
用逻辑分析法缩小故障范围；
用测量法（电压测量法和电阻测量法）确定故障点：
安装前测量各元件是否完好,坏的要修理好,修不好的要更换新的,同时要测量并记下自己所用交流接触器KM1、KM2线圈的直流电阻,具体的数值不同型号的接触器有较大有差别,如常用的CJ10-20交流接触器线圈直流电阻约2000Ω、而型号较新的S-K21线圈直流电阻则只有几百欧姆。
首先,用万能表电阻档测量熔断器FU1、FU2、FU3,应该是电阻为0Ω,若不导通,则更换熔体或重拧紧熔断器的瓷帽直到导通良好,然后才能进行下面的自检测量。
万能表选用合适的档位,档位过大使示数太小、误判是短路,档位过小使示数很大、误判为开路,严重会影响到测量的准确性;
一般选择×
10Ω档或者×
100Ω档。
在自检测量时把万用表的两根表笔分别接在控制电路的起点即FU2的U11、V11两点（或是FU2的出线点0、1两点）,按下按钮、接触器位置开关等元件来模拟控制元件的工作,根据各支路的通断使得所控制的接触器线圈、继电器线圈形成并联或断开,从万电表所指示的阻值变化来判断安装的线路是否正确。
步骤可分为按钮功能、接触器自锁功能、接触器互锁功能及主电路来进行,把万用表的两根表笔分别接在控制电路的起点即FU2的U11、V11两点,万用表的读数指示为∞（如果电阻为0Ω,则电路存在短路;
如果电阻为2000Ω或1000Ω则有可能是自锁触头或启动按钮接错）。
学生在自检测量过程中提高了分析判断电路的水平。
最后要提醒,在接通电源后通电试车前应该用电压测量法测量各熔断器的输出电压是否正常,若不正常要找出原因;
当控制电路能正常控制后,一定要测量连接电动机的电源输出端子的电压是否正常,以免造成电动机通电时缺相。
4.通电试车
断电检查无误后,在教师的监督下,安装安全操作规范通电试车,观察各接触器、继电器、电动机的动作状态,测量相关技术参数,若存在故障,及时处理。
线路检测无误后,标注有关铭牌标签,按6S管理规定清理施工现场。
通电试车工艺要求：
（1）为保证人身安全，在通电校验时，要认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作。
校验前，应检查与通电核验有关的电气设备是否有不安全的因素存在，若查出应立即整改，然后方能试车。
（2）通电试车前，必须征得教师的同意，并由指导老师接通三相电源L1、L2、L3，同时在现场监护。
学生合上电源开关QF后，检查熔断器出线端，是否有电压。
按下SB，观察接触器情况是否正常，是否符合线路功能要求，电器元件的动作是否灵活，有无卡阻及噪声过大等现象，电动机运行情况是否正常等。
但不得对线路接线是否正确进行带电检查。
观察过程中，若发现有异常现象，应立即停车。
（3）试车成功率以通电后第一次按下按钮时计算。
（4）如出现故障后，学生应独立进行检修。
若需带电检查时，老师必须在现场监护。
检修完毕后，如需要再次试车，老师也应该在现场监护，并做好时间记录。
（5）通电校验完毕，切断电源。
三、现场检修
如果通电调试发现设备工作不正常，就须进行故障检修，检修完毕再通电调试，直至设备工作完全正常。
典型故障分析流程如图6-2-4所示。
图6-2-4自动控制高低速线路检修流程图
四、项目验收、评价
填写项目验收表（表5-2-3）、项目实施评价表（表5-2-4），并选出最佳案例，进行成果展示、汇报。
任务结束后能按照6S管理规定清理施工现场。
表5-2-3项目验收表
项目名称学习任务实训地点实施日期
班级小组姓名指导教师
验收内容
配分
评分标准
扣分
得分
装前检查
1、电动机质量检测，每漏一处扣5分；
2、电器元件漏检或错检，每处扣2分。
安装元件
1、元件布置不整齐、不匀称、不合理，每只扣3分；
2、元件安装不紧固，每只扣4分；
3、安装元件时漏装木螺钉，每只扣1分；
4、走线槽安装不符合要求，每处扣2分；
5、损坏元件扣15分。
布线
30
1、不按电路图接线，扣15分；
2、布线不符合要求：
主电路，每根扣4分；
控制电路每根扣2分；
3、接点松动、露铜过长、压绝缘层、反圈等，每个接点扣1分；
4、损伤导线绝缘或线芯，每根扣5分；
5、漏套或错套编码套管，每处扣2分；
6、漏接接地线，扣10分。
通电试车
40
1、整定值未整定或整定错，每只扣5分；
2、熔体规格配错，主、控电路各扣5分；
3、第一次试车不成功，扣20分；
第二次试车不成功，扣30分；
第三次试车不成功，扣40分。
表5-2-4项目实施评价表
项目名称学习任务实训地点实施日期
项目实施评价表
评价内容
评价等级
（ABCDEF）
自我
评价
小组
教师
项目
过程
1、工作态度
2、知识掌握
3、技能水平
4、难易程度
5、团队精神
6、总结反思
成果
质量
1、计划可行性
2、分工合理性
3、创新发展性
4、成果正确、规范
5、项目展示、讲解流畅性
奖励
1、进步奖（自我对比，有所提升）
2、互助奖（给他人讲解、分享）
3、组织奖（有效地组织成员顺利实施）
班级小组姓名指导教师
1.如果调试时，按下低速启动按钮SB1，无低速运行，按下高速启动按钮SB2，无低速启动，过几秒后，直接高速运行，应该怎样进行故障检修？
2.如果调试时，整机不动作，应该怎样进行故障检修？
3.在图6-1-2中若时间继电器KT-2常闭触头始终不断开，会出现什么现象？
小拓展
三相异步电动机的调速方法
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两大类多种调速方式。
一、变级调速方法
变极调速的特点：
1、具有较硬的机械特性，稳定性良好。
2、无转差损耗，效率高。
3、接线简单，控制方便，价格低。
4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速。
5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
变极调速方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重机械、风机、水泵等。
二、变频调速方法
变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统的主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交流-直流-交流变频器，其特点是：
1、效率高，调速过程中没有附加损耗。
2、应用范围广，可用于笼型异步电动机。
3、调速范围大，运行平稳，精度高。
4、技术复杂，造价高，维护、检修困难。
变频调速适应于要求精度高、调速性能较好的场合。
三、串级调速方法
串级调速是指在绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速目的的方法。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加电势的装置把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速等形式，目前多采用晶闸管串级调速，其特点为：
1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产设备上，效率较高。
2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调试范围在额定转速的70%~90%的生产机械。
3、调速装置发生故障时可以切换至全速运行，避免停产。
4、晶闸管串级调速功率因素偏低，谐波影响较大。
串级调速方法适用于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机等。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率增大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
此方法设备简单、控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
此方法属于有级调速，电动机机械特性较软。
五、定子调压调速方法
当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同的转速。
由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般鼠笼式电动机难以应用。
为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的鼠笼式电动机，如专供调压调速的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。
为了扩大稳定运行范围，当调速在2:
1以上的场合应采用反馈控制，以达到自动调节转速的目的。
调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自藕变压器以及晶闸管调压等几种，晶闸管调压方式效果最佳。
调压调速的特点：
1、调压调速线路简单，易实现自动控制。
2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻上，效率较低。
调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。
六、电磁调速电动机调速方法
电磁调速电动机也称滑差电动机。
电磁调速又叫转差调速，电磁调速电动机由鼠笼式电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。
直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角可以改变励磁电流的大小。
电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。
电枢和励磁绕组没有机械联系，都能自由转动。
电枢与电动机转子同轴连接，称之为主动部分，它由电动机带动，磁极用联轴节与负载轴对接，称之为从动部分。
当励磁绕组通入直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢；
当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，改变转差离合器的直流励磁电流便可改变离合器的输出转矩和转速。
电磁调速电动机的调速特点是：
1、装置、结构及控制线路简单，运行可靠，维修方便。
2、调速平滑，无级调速。
3、对电网无谐波影响。
4、速度丢失大，效率低。
此方法适用于中、小功率，要求平滑运动、短时、低速运行的生产机械。
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