整理继电器控制部分4.docx

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整理继电器控制部分4

第四章按控制过程的变化参量进行控制的规律

按照温度、流量、压力、电流、电压等参数的变化进行控制。

任何一个生产过程的进行，总伴随着一系列的参数变化，如机械位移、温度、流量、压力、电流、电压、转矩等。

原则上说，只要能检测出这些物理量，便可用它来对生产过程进行自动控制。

对电气控制来说，只要选定某些能反映生产过程中的参数变化的电器元件，例如各种继电器和行程开关等，由它们来控制接触器或其他执行元件，实现电路的转换或机械动作，就能对生产过程进行控制。

常见的有按时间变化、转速变化、电流变化、位置变化参量进行控制的电路，分别称为时间、速度、电流和行程原则的自动控制。

一、时间原则控制

（一）定子串电阻降压启动控制线路

为了有效降低电机的启动电流，最好的办法就是降低启动电压。

定子串电阻降压启动是电动机启动时在三相定子电路串接电阻，使得加在定子绕组上的电压降低，启动结束后再将电阻短接，电动机在额定电压下正常运行。

这种启动方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，因而在中小型生产机械中应用较广。

图（a）：

合上QS—按下SB2—KM1线圈得电---KM1辅助常开触点闭合自锁

---KM1主触点闭合—电机串电阻R启动

---KT线圈得电—延时---KT延时闭合的常开触点闭合

--KM2线圈得电---KM2常开触点闭合自锁

---KM2主触点闭合---短路电阻---电机全压启动。

但（a）线路中，电动机全压运行后，接触器KM1和时间继电器KT的线圈仍一直通电，需要改进。

图（b）线路中，接触器KM2得电后，用其常闭触点将KM1及KT的线圈电路断电，同时KM2自锁。

这样，在电动机启动后，只有KM2得电使之正常运行。

（二）自耦变压器（补偿器）降压启动控制线路

补偿器降压启动是利用自用变压器来降低启动电压，达到限制启动电流的目的，常用于大容量笼型异步电动机的启动控制。

电动机启动的时候，定子绕组得到的电压是自耦变压器的副边电压，一旦启动完毕，切断自耦变压器电路，把额定电压直接加在电动机的定子绕组上，电动机进入全压正常运行。

合上QS—按下SB2—KM1线圈得电---KM1主、辅触点闭合—电机降压启动

---KT线圈得电—KT瞬时常开触点闭合---自锁

---延时---KT延时断开的常闭触点断开—变压器T切除

---KT延时闭合的常开触点闭合—KM2主触点闭合

---电机全压运行

（三）星形-三角形降压启动控制线路

正常运行时定子绕组接成三角形的笼型三相异步电动机可采用星形—三角形降压启动方法达到限制启动电流的目的。

启动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组的接线换接成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。

因功率在4kw以上的三相笼型异步电动机均为三角形接法，故都可以采用星形—三角形启动方法。

合QS—按下SB2—KM1得电---KM1常开触点闭合自锁

---KM1主触点闭合

===电机接星形降压启动

--KM3得电---KM3主触点闭合

----KM3常闭触点断开----KM2线圈互锁

--KT得电—延时---KT延时断开---KM3失电

---KT延时闭合—KM2得电---KM2自锁

---KM2主闭—电机全压启动

--KM2断开—KT断电

与其他降压启动相比，星形－三角形降压启动投资小，线路简单，但启动转矩小。

这种启动方法只适用于空载或轻载状态下。

（四）双速电动机的控制电路（自学）

三相笼型异步电动机的调速方法之一是依靠变更定子绕组的极对数来实现的。

图3—11为4／2极的双速异步电动机定子绕组接线示意图，图3—11（a）将电动机定子绕组的U1、V1、W1三个接线端接三相交流电源，而将电动机定子绕组的U2、V2、W2三个接线端悬空，三相定子绕组接成三角形。

此时每相绕组中的①、②线圈串联，电流方向如图3—11（a）中虚线箭头所示，电动机以四极运行为低速。

若将电动机定子绕组的U2、V2、W2三个接线端子接三相交流电源，而将另外三个接线端于U1、V1、W1连在一起如图3—11（b）所示，则原来三相定子绕组的三角形接线变为双星形接线，此时每相绕相中的①、②线圈相互并联，电流方向如图3—11（b）中虚线箭头所示，于是电动机便以两极运行为高速。

图3—12所示的双速电动机控制线路采用两个接触器来换接电动机的出线端以改变电动机的转速。

图3—12（a）中由复合按钮SB2和SB3分别控制电动机低速和高速运行，其工作过程请大家自行分析。

图3-12（a）由复合按钮SB2和SB3分别控制电动机低速和高速运行

图3—12（b）为双速电动机接成低速启动，然后自动切换成高速运转的控制线路，它也是根据启动过程中时间的变化，利用时间继电器控制低、高速的转换。

按下按钮SB2时，断电延时的时间继电器KT的线圈通电，其延时断开的常开触点立即闭合，使接触器KM1的线圈通电，将电动机的定子绕组接成三角形，低速启动，同时使中间继电器KA通电并自锁。

KA的常闭触点断开使时间继电器KT断电，经延时，KT的常开触点断开，接触器KM1断电，其常闭触点复位使接触器KM2通电，电动机便自动地从三角形接法换接成双星形接法，变为高速运行。

（五）笼型异步电动机能耗制动控制线路

电动机的电磁转矩与旋转方向相反的运行状态是电气制动状态。

笼型异步电动机的制动常采用能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，向定子绕组内通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用产生制动的电磁转矩，达到制动的目的。

在制动过程中，电流、转速和时间三个参量都在变化，原则上可以任取其中一个参量作为控制信号。

取时间作为变化参量，其控制线路简单、成本较低，故实际应用较多。

图3－13为按时间原则控制的能耗制动的线路。

起动时，按下SB2，KM1线圈得电，其常开主触点和常开辅助触点闭合，自锁形成，电机运行。

制动时，按下复合按钮SB1，其常闭按钮先断开，KM1线圈断电，KM1主触点断开，KM1的常闭辅助触点复位（闭合），为制动做好准备；之后SB1的常开按钮闭合，KT线圈得电，其瞬时常开触点立即闭合，同时KM2线圈得电，KM2的常开辅助触点闭合，自锁形成，KM2的常开主触点闭合，向定子绕组内通入直流电流，制动开始；经一定时间的延时后，KT的延时断开常闭触点动作（断开），KM2的常开辅助触点复位（断开），自锁解除，KM2和KT的线圈断电，KM2的常开主触点复位，制动结束。

上述过程如下：

二、速度原则控制

速度原则控制取转速为变化参量。

速度继电器是检测转速和转向的自动电器，也是速度控制的基本电器。

利用速度原则可以实现电动机反接制动和能耗制动的自动控制，以及电动机的低速脉动控制等。

（一）速度原则控制的单向能耗制动控制线路

速度继电器：

在120—3000r/min范围触点动作；在低于100r/min时触点复位。

控制过程分析如下：

按下SB2，KM1得电并自锁，电机运行，由于速度>120r/min，速度继电器KS的常开触点闭合，为制动做好准备。

制动时，

SB1按下----KM1断电----切断电机供给的交流电源

-----KM2得电----向电机输入直流电---电机能耗制动开始

----转速降低----转速降低到小于100r/min时

---KS触点复位（断开）---KM2失电---停止向电机供直流电－制动结束。

（二）反接制动控制电路

反接制动是利用改变电动机电源的相序、使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的制动方法。

反接制动常采用转速为变化参量进行控制。

由于反接制动时，转子与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电压直接启动时电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，冲击大。

通常仅适于10KW以下的小容量电动机。

为了减小冲击电流，通常要求在电动机主电路中串接限流电阻。

控制过程分析如下：

按下SB2，KM1得电并自锁，电机运行，由于速度>120r/min，速度继电器KS的常开触点闭合，为制动做好准备。

制动时，

SB1按下----KM1失电----电机断电，但电机仍运转，KS仍闭合

----KM2得电---KM2辅助触点完成自锁、互锁

---KM2主闭---电机接电阻反接制动

---电机降速---转速低于100r/min时KS复位

---KM2失电—反接制动结束。

三、电流原则控制

电流原则控制取电流为变化参量，电流继电器是电流原则控制的基本电器。

电流继电器可在线圈中的电流达到某一整定值时动作，或在电流降低到某一整定值时释放。

按电流原则，可以实现过电流或欠电流保护、电动机的分级启动和夹紧力的自动控制等。

（一）电动夹紧机构的控制线路

图3－20是横梁夹紧机构的自动控制线路。

其中接触器KM1控制电动机M正转为夹紧，接触器KM2控制电动机M反转为放松。

行程开关SQ用于夹紧和放松状态检查，电流继电器KI用于根据电动机的电流大小检查夹紧力。

放松到位时压动行程开关SQ，夹紧机构的螺母滑块移到左端极限位置。

要夹紧时，按下夹紧按钮SB1，由于此时行程开关SQ的常开触点是被压合的，所以接触器KM1线圈通电并自锁，电动机正转启动，滑块右移。

在启动的瞬间，启动电流很大，虽然电流继电器KI动作，但因行程开关SQ仍被压着，不影响KM1的通电。

当滑块移动一段距离时，电动机启动完毕，启动电流迅速减小使电流继电器复位，这时改由KI的常闭触点和KM1的另一闭合的常开触点串联来保持KM1的线圈继续通电，行程开关SQ也复位了。

随着滑块继续右移和机械的动作，夹紧开始。

夹紧力上升使电流增大到预定值，电流继电器动作，其常闭触点断开使KM1断电，电动机正转停止，夹紧结束。

要放松时，按下按钮SB2，接触器KM2通电并自锁，电动机反转，滑块左移，开始放松。

放松到位时压下行程开关SQ，其常闭触点断开，使KM2断电，电动机停止，放松结束。

四、行程原则控制

行程原则控制取行程为变化参量，行程开关是行程原则控制的基本电器。

行程开关装在所需地点，当装在运动部件上的撞块碰动行程开关时，行程开关的触点动作，从而实现电路的切换。

行程控制主要用于机床进给速度的自动换接、自动工作循环、自动定位以及运动部件的限位保护等。

图3—21（a）是行程控制的限位线路。

KM1和KM2分别是行车向前和向后的接触器，在其线圈电路中分别串接行程开关的常闭触点。

当行车向前到达终点时，装在终点的行程开关SQ1的常闭触点被行车撞块撞开，KM1断电，行车停止，从而起到限位保护作用。

一旦行车离开终点位置．行程开关就能自动复位，行车继续正常运行。

这种专为限制极限位置用的行程开关亦称限位开关或终端开关。

原理如下：

SQ1装在终点，SQ2装在起点。

右行时，按下SB2，KM1得电自锁，电机正转，小车右行，到达终点时，撞块撞上SQ1，SQ1的常闭触点断开，KM1断电，电机停转，右行结束；

左行时，按下SB3，KM2得电自锁，电机反转，小车左行，到达起点时，撞块撞上SQ2，SQ2的常闭触点断开，KM2断电，电机停转，左行结束。

图（b）是自动往复控制，原理类似图（a），请大家自己分析。

第四章作业

4－1

设计一个控制线路，要求第一台电动机启动10s后，第二台电动机自动启动，运行10s后，第一台电动机停止，同时使第三台电动机自行启动，再运行15s后，电动机全部停止。

（电机均采用直接起动方式）

4－2

某笼型异步电动机单向运行，要求采用定子串电阻减压起动，采用速度控制原则进行反接制动，试设计主电路和控制电路。

一、环境影响评价的基础

4－3

某水泵由笼型异步电动机拖动，采用星－三角型减压起动，要求在三处都能控制电机的起、停，设计主电路和控制电路。

A.国家根据建设项目影响