本科实验报告 修改版可直接用.docx
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本科实验报告修改版可直接用
本科实训报告
实训名称：
异步电机的点动连续运行控制线路
实验地点：
电机馆电力拖动实验室
专业班级：
电气1202学号：
2012001107
学生姓名：
姚占辉
指导教师：
赵荣理
2016年1月10日
目录
第1章电气控制原理电路的设计简介
1.1概要
电气控制原理电路设计是原理设计的核心内容，各项设计指标通过它来实现，它又是工艺设计和各种技术资料的依据。
电气控制原理电路的基本设计方法
电气控制原理电路设计的方法主要有分析设计法和逻辑设计法两种。
1、分析设计法
分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节（单元电路）或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整线路。
当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。
分析设计法的优点是设计方法简单，无固定的设计程序，它是在熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制电路能力的基础进行的，容易为初学者所掌握，对于具备一定工作经验的电气技术人员来说，能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用；其缺点是设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性。
为此，应反复审核电路工作情况，有条件时还应进行模拟试验，发现问题及时修改，直到电路动作准确无误，满足生产工艺要求为止。
2、逻辑设计法
逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的电路图。
逻辑设计法的优点是能获得理想、经济的方案，但这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还要涉及一些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采用。
其具体设计过程可参阅专门论述资料，这里不再作进一步介绍。
1.2电气原理图设计的基本步骤
电气原理图设计的基本步骤是：
（l）根据确定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图。
（2）设计出原理框图中各个部分的具体电路。
设计时按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。
（3）绘制总原理图。
（4）恰当选用电器元件，并制订元器件明细表。
设计过程中，可根据控制电路的简易程度适当地选用上述步骤。
1.3原理图设计中的一般要求
一般来说，电气控制原理图应满足生产机械加工工艺的要求，电路要具有安全可靠，操作和维修方便，设备投资少等特点，为此，必须正确地设计控制电路，合理地选择电器元件。
原理图设计应满足以下要求：
1、电气控制原理应满足工艺的要求
在设计之前必须对生产机械的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解，并在此基础上来考虑控制方式，起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。
2、控制电路电源种类与电压数值的要求
对于比较简单的控制电路，而且电器元件不多时，往往直接采用交流380V或220V电源，不用控制电源变压器。
对于比较复杂的控制电路，应采用控制电源变压器，将控制电压降到110V或48V、24V。
这种方案对维修、操作以及电器元件的工作可靠均有利。
对于操作比较频繁的直流电力传动的控制电路，常用220V或110V直流电源供电。
直流电磁铁及电磁离合器的控制电路，常采用24V直流电源供电。
交流控制电路的电压必须是下列规定电压的一种或几种：
6V，24V，48V，110V（优选值），220V，380V，50Hz。
直流控制电路的电压必须是下列规定电压的一种或几种：
6V，12V，24V，48V，110V，220V。
3、确保电气控制电路工作的可靠性、安全性
为保证电气控制电路可靠地工作，应考虑以下几个方面：
（1）电器元件的工作要稳定可靠，符合使用环境条件，并且动作时间的配合不致引起竞争。
复杂控制电路中，在某一控制信号作用下，电路从一种稳定状态转换到另一种稳定状态，常常有几个电器元件的状态同时变化，考虑到电器元件总有一定的动作时间，对时序电路来说，就会得到几个不同的输出状态。
这种现象称为电路的“竞争”。
而对于开关电路，由于电器元件的释放延时作用，也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出的可能性，这种现象称为“冒险”。
“竞争”与“冒险”现象都将造成控制电路不能按照要求动作，从而引起控制失灵。
通常所分析的控制电路电器的动作和触点的接通与断开，都是静态分析，没有考虑电器元件动作时间，而在实际运行中，由于电磁线圈的电磁惯性、机械惯性、机械位移量等因素，使接触器或继电器从线圈的通电到触点闭合，有一段吸合时间；线圈断电时，从线圈的断电到触点断开，有一段释放时间，这些称为电器元件的动作时间，是电器元件固有的时间，不同于人为设置的延时，固有的动作延时是不可控制的，而人为的延时是可调的。
当电器元件的动作时间可能影响到控制电路的动作时，需要用能精确反映元件动作时间及其互相配合的方法（如时间图法）来准确分析动作时间，从而保证电路正常工作。
（2）电器元件的线圈和触点的连接应符合国家有关标准规定
电器元件图形符号应符合GB4728中的规定，绘制时要合理安排版面。
例如，主电路一般安排在左面或上面，控制电路或辅助电路排在右面或下面，元器件目录表安排在标题上方。
为读图方便，有时以动作状态表或工艺过程图形式将主令开关的通断、电磁阀动作要求、控制流程等表示在图面上，也可以在控制电路的每一支路边上标注出控制目的。
在实际连接时，应注意以下几点：
①正确连接电器线圈。
交流电压线圈通常不能串联使用，即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联后，接在两倍线圈额定电压的交流电源上，以免电压分配不均引起工作不可靠。
在直流控制电路中，对于电感较大的电器线圈，如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等，不宜与同电压等级的接触器或中间继电器直接并联使用。
②合理安排电器元件和触点的位置。
对于串联回路，电器元件或触点位置互换时，并不响其工作原理，但在实际运行中，影响电路安全并关系到导线长短，
③防止出现寄生电路。
寄生电路是指在控制电路的动作过程中，意外出现不是由于误操作而产生的接通电路。
④尽量减少连接导线的数量，缩短连接导线的长度。
⑤控制电路工作时，应尽量减少通电电器的数量，以降低故障的可能性并节约电能。
⑥在电路中采用小容量的继电器触点来断开或接通大容量接触器线圈时，要分析触点容量的大小，若不够时，必须加大继电器容量或增加中间继电器，否则工作不可靠。
4、应具有必要的保护环节
控制电路在事故情况下，应能保证操作人员、电气设备、生产机械的安全，并能有效地制止事故的扩大。
为此，在控制电路中应采取一定的保护措施。
常用的有漏电开关保护、过载、短路、过流、过压、失压、联锁与行程保护等措施。
必要时还可设置相应的指示信号。
5、操作、维修方便
控制电路应从操作与维修人员的工作出发，力求操作简单、维修方便。
6、控制电路力求简单、经济
在满足工艺要求的前提下，控制电路应力求简单、经济。
尽量选用标准电气控制环节和电路，缩减电器的数量，采用标准件和尽可能选用相同型号的电器
第2章实训所用设备简介
2.1交流接触器
（1）电磁机构电磁机构由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。
（2）触点系统包括主触点和辅助触点。
主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。
辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。
（3）灭弧装置容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。
对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。
（4）其他部件包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。
电磁式接触器的工作原理如下：
线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。
此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。
线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。
2.2辅助触头
辅助触头的作用
产品电子化。
在现代化企业中，采用PC控制系统代替由电气—机械元件组成的系统，已是机械电气控制系统的主流。
该系统要求电器产品具有高可靠性、高抗干扰性，还要求触点能可靠接通低电压、弱电流，触头断开时的电弧不
能干扰电子电路的正常运行。
产品组合化、模块化。
将不同功能的模块按不同的需求组合成模块化组合电器，是当今低压电器行业的发展方向。
在接触器的本体上加装辅助触头组件、延时组件、自锁组件、接口组件、机械连锁组件及浪涌电压组件等，可以适应不同场合的要求，从而扩大产品适用范围，简化生产工艺，方便用户安装、使用与维修。
与此同时，还将进一步提高产品的可靠性和产品质量。
虽然到目前为止，国内外低压电器标准还没有对低压电器智能化进行定义。
但被业界普遍认可的是，智能低压电器必须具有四个功能基本特征：
即保护功能非常齐全、测量实时电流参数、故障记录与显示、内部故障自诊断等。
2.3继电器
继电器（relay）一种电控制器件，在输入量变化到额定规定时，在输出电路被接通或阻断的一种电器装置。
我们通常应于自动化控制中，经常用的方式是用小电流去控制大电流，在电路中起到“自动开关”的作用，因此继电器是一种自动保护装置。
由于继电器是具有隔离功能的自动开关元件，在工业电子中被广泛用于遥控、通迅、自动控制、机电一体化设备和电力电子中，是最常用的控制元件之一。
其主要作用可分为：
1、扩大控制范围，使用多点继电器控制信号达到一定值时，触控多点，同时换接、开断、接通不同的线路
2、放大作用，用一个很微小的控制量可以控制大功率的电路
3、信号综合，多信号控规定输入继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果
4、遥控、监测、自动装置，可以使用矢口程序控制线路实现自动化。
继电器的分类：
1、按工作原理和结构特性可分为：
电磁继电器、固体继电器、温度继电器、舌簧继电器、时间继电器、高频继电器、极化继电器、其他类型的继电器（有继电器，声继电器，热继电器，仪表式继电器，霍尔效应继电器，差动继电器等）
2、按动作原理可分为：
电磁型、感应型、整流型、电子型、数字型等
3、按继电器的作用可分为：
启动继电器、量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器
2.3.1时间继电器
时间继电器是一种利用电磁原理和机械原理实现电路中延时控制或通断的控制电器,从动作原理上可分为有空气阻尼型、电动型和电子型和其它型。
时间继电器的电气控制系统是一个非常重要的元器件,按功能又可分为通电延时和断电延时两种类型。
时间继电器的工作原理
当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。
但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹,上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。
经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。
从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。
延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。
吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。
空气经出气孔被迅速排出。
时间继电器接线图
1、控制接线：
你把它看成直流继电器来考虑。
3、7用来接12V控制电压；2、7用来接24V控制电压。
其中的7当成直流电的负极，使用时接到零线。
2接220V的火线。
2、工作控制：
虽然控制电压接上了，但是是否起控制作用，由面板上的计时器决定。
3、功能理解：
它就是一个开关，单刀双掷的，有一个活动点活动臂，就像常见的闸刀开关的活动刀臂一样。
8是活动点，5是常闭点，继电器不动时，他们两个相连。
动作时，8、6相连。
4、负载接线：
电源的零线或负极接用电器的零线或负极端。
电源的火线或正极接8脚，用电器的火线端或正极接6脚，5脚空闲不用。
5、工作原理：
计时无效期间，8、5相连，相当于我们平常电灯开关断开状态。
有效时，继电器动作，8、6相连，用电器得电工作，相当于我们平常电灯开关接通状态
2.3.2中间继电器
中间继电器（intermediaterelay）：
用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。
它用于在控制电路中传递中间信号。
中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：
接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。
所以，它只能用于控制电路中。
它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。
所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。
新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。
一般是直流电源供电。
少数使用交流供电。
中间继电器原理
线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位，继电器的工作原理是当某一输入量（如电压、电流、温度、速度、压力等）达到预定数值时，使它动作，以改变控制电路的工作状态，从而实现既定的控制或保护的目的。
在此过程中，继电器主要起了传递信号的作用。
中间继电器组成部分
中间继电器就是个继电器，它的原理和交流接触器一样，都是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。
中间继电器的特点
1.整个继电器采用的是模块化结构，它的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触头组数较多。
继电器的体积小，重量轻，整机动作灵活、可靠，机械寿命为200万次，电气绝缘性能很好，其它的耐振性能、阻燃性能、温度特性、电气性能均达到或超过了标准要求，另外外观新颖，维修也简便
2.常见的中间继电器也有主触头和辅助触头，主触头一般有四组，辅助触头有两组。
与接触器相比，它的主触头较小，承载能力低，主要用于传递控制信号。
3.中间继电器作用是用来传递信号或同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件
中间继电器的作用
一般的电路常分成主电路和控制电路两部分，继电器主要用于控制电路，接触器主要用于主电路；通过继电器可实现用一路控制信号控制另一路或几路信号的功能，完成启动、停止、联动等控制，主要控制对象是接触器；接触器的触头比较大，承载能力强，通过它来实现弱电到强电的控制，控制对象是电器。
2.4熔断器
熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。
熔断器一种简单而有效的保护电器。
在电路中主要起短路保护作用。
熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。
使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。
常用的熔断器
（1）插入式熔断器
（2）螺旋式熔断器,熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。
螺旋式熔断器。
分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。
（3）封闭式熔断器,封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种，如图3和图4所示。
有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。
无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下，600A以下电力网或配电设备中。
（4）快速熔断器,它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。
由于半导体元件的过载能力很低。
只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。
快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。
（5）自复熔断器,采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。
当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。
当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。
自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。
其优点是不必更换熔体，能重复使用。
工作时，熔断器串连在被保护的电路中。
当电路发生短路或严重过载时，熔断器中的熔断体将自动熔断，起到保护作用，最常见的就是保险丝
2.5按钮
按钮开关简称按钮，通常用来接通和断开控制电路，它是电力拖动中一种发出指令的低压电器，应用十分广泛的一种主令电器，在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信
号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。
其特点是安装在工作进行中的机器、仪表中，大部分时间是处于初始自由状态的位置上，只是在有要求时才在外力作用下转换到第二种状态（位置），当外力一旦除去，由于弹簧的作用，开关就又回到初始位置。
按钮开关可以完成启动、停止、正反转、变速以及互锁等基本控制。
通常每一个按钮开关有两对触点。
每对触点由一个常开触点和一个常闭触点组成。
当按下按钮，两对触点同时动作，常闭触点断开，常开触点闭合。
为了标明各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别，如下图所示。
其颜色有红、绿、黑、黄、蓝、白等。
如，红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮等。
按钮开关的主要参数、型式、安装孔尺寸、触头数量及触头的电流容量，在产品说明书中都有详细说明。
按钮开关原理—工作原理
按键开关的工作原理比较好理解。
直白的说来就是这样的：
里面有一个电磁铁的吸附装置，当你把按键按下去之后，里边的电磁铁就代电产生磁性，然后通过这个吸附装置把电路接通或者断开。
从而实现了线路的远程控制等功能。
按键不受外力作用（即静态）时触头的分合状态，分为启动按键（即常开按键）、停止按键（即常闭按键）和复合按键（即常开、常闭触头组合为一体的按键）。
对启动按键而言，按下按键帽时触头闭合，松开后触头自动断开复位;停止按键则相反，按下按键帽时触头分开，松开后触头自动闭合复位。
复合按键是按下按键帽时，桥式动触头向下运动，使常闭触头先断开后，常开触头才闭合;当松开按键帽时，则常开常开触头先分断复位后，常开触头再闭合复位。
2.6控制线
控制线一般指的是：
传递指令的线，这样的线通过的电流较小，线径不需要太粗，有的控制线外面还要增加屏蔽线，以防止干扰；指令信号一般有以下几种：
1、电压信号；2、交流信号；3、脉冲；4、数字信号；5、计算机指令；等等。
控制线连接在指令发出装置（开关、控制器、主机等）和指令接收装置（继电器、执行器、分机等等）之间。
执行器上一般还设有输入电源、输出电源或输出信号分路。
第三章点动、连续运行控制线路
三相异步电动机要实现连续运行，必须在电动机起动后，保持接触器线圈有电。
我们可以把一对接触器的辅助触点，并联在启动按钮旁。
当电机启动并松开启动按钮后，由接触器的辅助触点维持向接触器线圈供电，以保持接触器工作，使电动机连续运转，直到按下停止按钮，接触器线圈失电，电动机才停止运行。
如果把并联在启动按钮旁的接触器辅助触点通路切断，只能通过启动按钮向接触器线圈的供电，电动机的运转只能由启动按钮来控制，这就是电动机的“点动”状态。
附图中的开关S1就是用作“点动-连续”的选择而设。
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