电动机基本控制线路安装调试与维修.docx
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电动机基本控制线路安装调试与维修
电动机基本控制线路安装、调试、与维修
第一节电动机基本控制线路的绘制及线路安装步骤
由前面所介绍的按钮、开关、接触器、继电器等有触点的低压控制电器所组成的控制线路，叫做电气控制线路。
电气控制线路属于有触点控制。
电气控制线路的表示方法有电气原理图、安装接线图和电气布置图3种。
一、电气控制线路常用的图形、文字符号
电气控制线路图是工程技术的通用语言，为了便于交流与沟通，在电气控制线路中，各种电器组件的图形、文字符号必须符合国家的标准。
近年来，随着我国经济改革开放,相应地引进了许多国外先进设备。
为了便于掌握引进的先进技术和先进设备，便于国际交流和满足国际市场的需要，国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的有关文件，制定了我国电气设备有关国家标准，采用新的图形和文字符号及回路标号,颁布了GB4728—84《电气图用图形符号》及GB6988—87《电气制图》和GB7159—87《电气技术中的文字元号制订通则》。
规定从1990年1月1日起，电气控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。
电气控制线路图中的支路、接点，一般都加上标号。
主电路标号由文字符号和数字组成。
文字符号用以标明主电路中的组件或线路的主要特征；数字标号用以区别电路的不同线段。
三相交流电源引入线采用LI、L2、L3标号,电源开关之后的三相交流电源主电路分别标为U、V、Wo如U1表示电动机的第一相的第一个接点代号，U2为第二相的第二个接点代号，依此类推。
控制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降组件（如电器组件线圈）为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。
直流控制电路中正极按奇数标号，负数按偶数标号。
二、电气原理图
电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路和的工作原理等优点。
在各种工作机械的电气控制中，无论在设计部门还是生产现场都得到广泛的应用。
绘制电气原理图应遵循以下原则：
1、电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。
主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。
控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器组件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。
2、电气原理图中，所有电器组件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。
3、采用电器组件展开图的画法。
同一电器组件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。
若有多个同一种类的电器组件，可在文字符号后面加上数字序号，如KM1、KM2等。
4、所有按钮、触点均没有外力作用和没有通电的原始状态画出。
5、控制电路的分支线路，原则上按照动作的先后顺序排列，两线交叉连接时的电气
连接点须用黑点标出。
图6—1为三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的电气原理图。
电气原理图坐标图标法是在上述电气原理图基础上发展而来的，分为轴坐标标注和横坐标标注两种。
1、轴坐标标注法
首先根据线路的繁简程度及各部分线路的性质、作用和特点，将线路分为交、直流主电路，交、直流控制电路及辅助电路等。
为便于标注坐标，将线路各电器组件均按纵向画法排列，每一条纵向线路为一个线路单元，而每一个线路单元给定一个轴坐标。
在对线路单元进行坐标标号时，为标明各线路性质、作用和特点，往往对同一系统的线路单元进行坐标标号时，为标明各线路性质、作用和特点，往往对同一系统的线路单元用一定的数码来标注轴坐标。
在选定坐标系统与给定坐标后，下一步就是标注图标坐标。
为了阅读、查找方便，可在线路图下方标注“正序图标坐标”和“逆序图标坐标”。
正序图标坐标一般标注在含有接触器或继电器线圈的线路单元的下方。
在该线路单元的下方标注该继电器或接触器各触点分布位置所在线路单元的轴坐标号。
这样，各地触点的位置和作用就一目了然了。
逆序图标坐标一般标注在各线路单元的下方，用来标注该线路单元中触点受控线圈所在的轴坐标号。
由上可知，正序图标坐标以线圈为依据找触点，而逆序图标坐标则是以触点为依据找线圈。
图标坐标的标注采用与否，可根据线路图的繁简程度决定。
线路简单、一目了然的，正、逆图标坐标均可不标注；线路不是很复杂的，一般只标注正序图标坐标即可;比较复杂的线路，可根据需要标注正、逆序图标坐标。
线路越复杂，则越能体现标注坐标的优越性。
2、纵坐标标注法
采用纵坐标标注法，线路各电气组件均按横向画法排列。
各电器组件线圈的右侧，由上到下标明各支路的序号1,2,…，并在该电器组件线圈旁标明其常开触点（标在横
线上方）、常团触点（标在横线下方）在电路中所在支路的标号，以便阅读和分析电路时查找。
此种表示法在机床电气控制线路中普通采用。
如图6-1所示。
三、电气安装接线图
电气安装接线图是按照电器组件的实际位置和实际接线绘制的，根据电气组件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排，为安装电气设备、电器组件之间进行配线及检修电气故障等提供了必要的依据。
见图6-2为三相鼠笼式异步电动机正反转控制的安装接线图。
电动机正反转控制安装接线图
图6-2三相鼠笼式异步电动机正反转控制的安装接线图。
绘制安装接线图应遵循以下原则：
1、各电器组件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器组件的各部件必须画在一起。
各电器组件的位置，应与实际安装位置一致。
2、不在同一控制柜或配电屏上的电器组件的电气连接必须通过端子板进行。
各电器组件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。
3、走向相同的多根导线可用单线表示。
4、画连接导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。
第二节三相异步电动机正转控制线路
在实际生产中往往要求电动机连续转动，即所谓的长动控制，6-3所示。
主电路由刀开关QK、熔断器FU、接触器KM的主触点、热继电器FR的发热组件和电动机M组成；控制电路由停止按钮SB1、起动按钮SB2、接触器KM的常开辅助触点和线圈、热继电器FR的常闭触点组成。
如图6—3:
图6-3电动机正转控制线路图
工作过程如下：
起动：
合上刀开关QK—按下起动按钮SB2—接触器KM线圈通电一KM主触点闭合（松开SB2）,KM常开辅助触点闭合一电动机M接通电源运转。
停机：
按下停止按钮SB1-KM线圈断电一KM主触点和辅助常开触点断开一电动机M断电停转。
在连续控制中，当起动按钮SB2松开后，接触器KM的线圈通过其辅助常开触点的闭合仍继续保持通电，从而保证电动机的连续运行。
这种领先接触器自身辅助常开触点而使线圈保持通电的控制方式，称为自锁或自保。
起到自锁作用的辅助常开触点称自锁触点。
在图6—3所示的线路中，接触器KM、熔断器FU、热继电器FR和按钮SB1、SB2组装成一个控制装置称为电磁起动器。
电磁起动器有可逆与不可逆两种：
不可逆电磁起动器可控制电动机单向直接起动、停止；可逆电磁起动器由两个接触器组成，可控制电动机的正、反转。
线路设有以下保护环节：
短路保护短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。
电动机长期过载保护采用热继电器FR。
由于热继电器的热惯性较大，即使发热组件流过几倍于额定值的电流，热继电器也不会立即动作。
因此，在电动机起动时间不太长的情况下，热继电器不会动作，只有在电动机长期过载时，热继电器才会动作，用它的常闭触点使控制电路断电。
欠电压、失电压保护通过接触器KM的自锁环节来实现。
当电源电压由于某种原因严重欠电压或失电压（如停电）时，接触器KM断电释放，电动机停止转动。
当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行起动，只有在操作人员重新按下起动按钮后，电动机才能起动。
本控制线路具有如下优点：
•防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。
•防止电源电压恢复时，电动机自行起动而造成设备和人身事故。
•避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。
第三节三相异步电动机正反转控制线路
在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退，电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。
对于三相鼠笼式异步电动机来说，可通过两个接触器来改变电动机定子线组的电源相序来实现。
电动机正、反转控制线路如图6-4A所示。
图中接触器KM1为正向接触器，控制电动机M正转，接触器KM2为反向接触
器，控制电动机M反转。
图6—4工作过程如下:
正转控制：
合下刀开关QK—按下正向起动按钮SB2一正向接触器KM1通电一KM1主触点和自锁触点闭合一电动机M正转。
反转控制：
合上刀开关QK-按下反向起动按钮SB3—反向接触器KM2通电一KM2主触点和自锁触点闭合一电动机M反转。
停机：
按停止按钮SB1-KM1（或KM2）断电一M停转。
该控制线路必须要求KM1与KM2不能同时通电，否则会引起主电路电源短路，为此要求线路设置必要的联锁环节。
，将其中一个接触器的常闭触点串入另一个接触器线圈电路中，则任何一个接触器先通电后，即使按下相反方向的起动按钮，另一个接触器也无法通电，这种利用两个接触器的辅助常闭触点互相控制的方式，称为电气互锁，或电气联锁。
起互锁作用的常闭触点称为互锁触点。
另外，该线路只能实现“正一停一反”或者"反一停一正"控制，即必须按下停止按钮后，再反向或正向起动。
这对需要频繁改变电动机运转方向的设备来说，是很不方便的。
为了提高生产率，简便正、反向操作。
可利用复合按钮组成“正一反一停”或“反一正一停”的互锁控制。
如图6-4B所示，复合按钮的常闭触点同样起到互锁的作用，这样的互锁称为机械互锁。
该线路既有接触器常闭触点的电气互锁，也有复合按钮常闭触点的机械互锁，即具有双重互锁。
该线路操作方便，安全可靠，故应用广泛。
第四节三相异步电动机位置控制与自动循环控制线路
在生产过程中常要控制生产机械运动部件的行程，并使其在一定范围内自动往返循环，例如龙门刨床、导轨磨床的工作台和动力头滑台等。
由行程开关控制的工作台自动往返控制线路如图6-5所示。
从图下方工作台自动往返示意图可知，在机床床身上装有四个行程开关：
SQ1和SQ2行程开关用来实现工作台的自动往返；SQ3和SQ4行程开关用来作两端的终端保护。
在工作台边上装有挡铁，挡铁1只能与SQ1和SQ3碰撞，挡铁2只能与SQ2和SQ4碰撞。
挡铁碰上行程开关后，工作台能停止运动并换向，使工作台作往复运动。
往返行程可通过移动挡铁在工作台上的位置来调节。
在控制电路上还串接了SQ3和SQ4的常闭触头，作急停按钮用。
该线路的工作原理（QS已合上）如下：
图6-5工作台自动往返控制线路图
在工作台自动往返运动中，若SQ1或SQ2失灵，工作台将会越过限定位置向极限位置移动，以致引起意外事故，这种情况显然是不能允许的。
为此在工作台运动的极限位置前装有SQ3和SQ4。
当工作台越过限定位置挡铁碰撞SQ3或SQ4时，自动切断控制电路,迫使电动机停转，从而使工作台停留在极限位置内，避免事故的发生。
第五节三相异步电动机降压起动控制线路
三相鼠笼式异步电动机直接起动控制线路简单、经济、操作方便。
但对于容量较大的电动机来说，由于起动功率大，会引起较大的电网压降，所以必须采用减压起动的方法以限制起动电流。
降压起动虽然可以减小起动电流，但也降低了起动转矩。
因此，仅适用于空载或轻载起动。
、
三相鼠笼式异步电动机的减压起动方法有定子线组串电阻（或电抗器）起动、自耦变压器减压起动、星一三角形减压起动等。
一、定子绕组串电阻减压起动控制
控制线路按时间原则实现控制，依靠时间继电器的延地动作来控制各电器组件的先后顺序动作。
控制线路如图6-6所示。
起动时，在三相定子绕组中串入电阻R,从而降低了定子绕组上的电压，待起动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下投入正常运行。
二、星一三角降压起动控制
控制线路也是按时间原则实现控制。
起动时将电动机定子绕组连接成星型。
加在电
动机每相绕组上的电压为额定电压的1/73,从而减小了起动电流。
待起动后按预先整定的时间把电动机换成三角形连接，使电动机在额定电压下运行。
控制线路如图6—7所示。
图6—7星一三角形减压起动控制
该线路结构简单，缺点是起动转矩也相应下降为三角形连接的1/3,转矩特性差。
因而本线路适用于电动机轻载起动的场合。
以上介绍的几种起动控制线路，均按时间原则采用时间继电器来实现减压起动，这种控制方式线路工作可靠，受外界因素如负载、飞轮惯量以及电网波动的影响较小，结构比较简单，因而被广泛采用。
第六节电气控制故障分析与调试
随着科学技术的不断发展，各行各业机械化、自动化程度大大提高，各类驱动用电机、电力供电用变压器及各类电器应用越来越多，保证这些电气设备合理使用、正常运转是极其重要的。
然而，电气控制线路出现故障是不可避免的，因而，只有及时、准确地排除各种设备的电气故障，才能充分发挥设备的作用，否则，将直接影响设备的利用率和生产的发展。
常见的故障分析方法
由于应用在不同的场合，因而各种电气控制线路具有不同的特点。
但对于各种不同电气控制线路的故障，采用的分析方法是大同小异的，也就是所谓的基本检修方法。
这些方法包括直观法、电压测量法、电阻测量法、对比法、置换组件法、逐步开路法、强迫闭合法和短接法等。
实际检修时，要综合运用上述方法，并根据积累经验，对故障现象进行分析，快速准确地找到故障部位，采取适当方法加以排除。
一、直观法
直观法是根据电器故障的外壳表现，通过目测、鼻闻、耳听等手段，来检查、判断故障的方法。
1、检查步骤
（1）、调查情况向机床操作者和故障在场人员询问故障情况，包括故障外部表现、大致部位、发生故障时环境情况（如有无异常气体、明火等，热源是否靠近电器，有无腐蚀性气体侵蚀，有无漏水等）、是否有人修理过、修理的内容等。
（2）、初步检查根据调查的情况，看有关电器外部有无损坏，联机有无断路、松动，绝缘有无烧焦，螺旋熔断器的熔断指示器是否跳出，电器有无进水、油垢，开关位置是否正确等。
（3）、试车通过初步检查，确认不会使故障进一步扩大和造成人身、设备事故后，可进行试车检查。
试车中要注意有无严重跳火、冒火、异常气味、异常声音等现象，一经发现应立即停车，切断电源。
注意检查电机的温升及电器的动作程序是否符合电气原理图的要求，从而发现故障部位。
2、检查方法及注意事项
（1）、用观察火花的方法检查故障电器的触点在闭合、分断电路或导线线头松动时会产生火花，可以根据火花的有无、大小等现象来检查电器故障。
例如，正常固定的导线与螺钉间不应有火花产生，当发现该处有火花时，说明线头松动或接触不良。
电器的触点在闭合、分断电路时跳火，说明电路是通路，不跳火说明电路不通。
当观察到控制电动机的接触器主触点两相有火花，一相无火花时，无火花的触点接触不良或这一相电路断路。
三相中有两相的火花比正常大，另一相比正常小，可初步判断为电动机相间短路或接地。
三相火花都比正常大，可能是电动机过载或机械部分卡住。
在辅助电路中，若接触器线圈电路为通路，衔铁不吸合，要分清是电路断路，还是接触器机械部分卡住造成的。
可按一下启动按钮，如按钮常开触点在闭合位置，断开时有轻微的火花，说明电路为通路，故障在接触器本身机械部分卡住等；如触点间无火花，说明电路是断路。
（2）、从电器的动作程序来检查故障机床电器的工作程序应符合电路说明书和图纸的要求，如某一电路上的电器动作过早、过晚或不动作，说明该电路或电器有故障。
还可以根据电器发生的声音、温度、压力、气味等分析判断故障。
另外，运用直观法，不但可以确定简单的故障，还可以把较复杂的故障缩小到较小的范围。
（3）、注意事项
1.当电器组件已经损坏时，应进一步查明故障原因后再更换，不然会造成组件的连续烧坏。
2.试车时，手不能离开电源开关，以便随时切断电源。
3.直观法的缺点是准确性差，所以，不经地一步检查不要盲目拆卸导线和组件，以免延误时机。
二、测量电压法
1、检查方法和步骤
（1）、分阶测量法电压的分阶测量法如图6-8所示。
图6-8电压的分阶测量法
当电路中的行程开关SQ和中间继电器的常开触点KA闭合时，按启动按钮SB1接触器KM1不吸合，说明电路有故障。
检查时把万用表扳到电压500V挡位上，首先测量A、B两点电压，正常值为380V。
然后按启动按钮不放，同时将黑色测试棒接到B点上，红色测试棒按标号依次向前移动，分别测量标号2、11、9、7、5、3、1各点的电压。
电路正常的情况下，B与2两点之间无电压，B与11到1各点电压均为380V。
如B与11间无电压，说明是电路故障，可将红色测试棒前移。
当移至某点时电压正常，说明该点前开关触点是完好的，此点以后的开关触点或接线断路。
一般是此后第一个触点（即刚刚跨过的触点）或连接断路。
例如，测量到9时电压正常，说明接触器KM2的常闭触点或9所连导线接触不良或断路。
究竟故障在触点上还是联机断路，可将红色测试棒接在KM2常闭触点的接线柱上，如电压正常故障，在KM2的触点上；如没有电压，说明联机断路。
根据电压值来检查故障的具体方法如表6-1所示。
表6—1分阶测量法所测电压值（单位为V）及故障原因
故障现象
测试状态
B〜2
B〜11
B〜9
B〜7
B〜5
B〜2
B〜1
故障原因
SB1按下时
SB1按下
380
380
380
380
380
380
380
FR接触不良
KM1不吸合
0
380
380
380
380
380
380
KM1本身有故障
0
0
380
380
380
380
380
KM2接触不良
0
0
0
380
380
380
380
KA接触不良
0
0
0
0
380
380
380
SB1接触不良
0
0
0
0
0
380
380
SB2接触不良
0
0
0
0
0
0
380
■接触不良
在运用分阶）
则量法地,
可。
〈向前%
可量（即由B点向标号1）,也可以向后测:
S（即由
标号1向B点测量）。
用后一种方法测量时当标号1与某点（标号2与B点除外）电压等于电源电压时，说明刚刚测过的触点或导线断路。
维修实践中，根据故障的情况也可不必逐点测量，而多跨几个标号测试点，如B与11、B与3等。
（2）、分段测量法触点闭合时各电器之间的导线在通电时其电压降接近于零。
而用电器、各类电阻、线圈通电时，其电压降等于或接近于外加电压。
根据这一特点，采用分段测量法检查电路故障更为方便。
电压的分段测量法如图6-9所示。
按下按钮SB1
时，如接触器KM不吸合，按住按钮SB1不放，先测A、B两点的电源电压。
电压在380V,而接触器不吸合，说明电路有断路之处，可将红、黑两测试棒逐段或者重点测相邻两点标号的电压。
如电路正常，除11与2两标号间的电压等于电源电压380V外，其它相邻两点间的电压都应为零。
如测量某相邻两点电压为380V,说明该两点所包括的触点或连接导线接触不良或断路。
例如，标号3与5两点间电压为380V,说明停止按钮接触不良。
当测电路电压无异常，而11与2间电压正好等于电源电压，接触器KM1仍不吸合，说明线圈断线或机械部分卡住。
图6-9电压分段测量法
对于机床电器开关及电器相互间距离较大，分布面较广的设备，由于万用表的测试棒联机长度有限，用分段测量法检查故障比较方便。
（3）、点测法机床电器的辅助电路电压为220V且零线接地的电路，可采用点测法来检测电路故障。
把万用表的黑色测试棒逐点测2、11、9、等点，根据测量的电压情况来检查电气故障，这种测量某标号与接地电压的方法称为点测法（或对地电压法），如图6-10所示。
用点测法测量电压值及判断故障的原因如表6-2所示。
2、注意事项
（1）、用分阶测量法时，标号11以前各点对B点应为380V,如低于该电压（相差20%以上，不包括仪表误差）时可视为电路故障。
（2）、分段或分阶测量到接触器线圈两端11与2时，电压等于电源电压，可判断为电路正常；如不吸合，说明接触器本身有故障。
（3）、电压的三种检查方法，可以灵活运用，测量步骤也不必过于死板，除点测法在220V电路上应用外，其它两种方法是通用的，也可以在检查一条电路时用两种方法。
图6-10电压的点测法
表6-2点测法所测电压值（单位为V）及故障原因
故障现象
测试状态
2
11
9
7
5
3
1
故障原因
220
220
220
220
220
220
220
FR接触不良
0
220
220
220
220
220
220
接触器KM本身有故障
0
0
220
220
220
220
220
KM2接触不良
SB1按下时
SBI按下
0
0
0
220
220
220
220
KA接触不良
KMI不吸合
0
0
0
0
220
220
220
SB1接触不良
0
0
0
0
0
220
220
SB2接触不良
0
0
0
0
0
0
220
SQ接触不良
0
0
0
0
0
0
0
FU熔断
运用以上三种方法时，必须将启动按钮按住不放才能测量。
三、测量电阻法
1、检查方法和步骤
（1）、分阶测量法电阻的分阶测量法如图6-11所示。
第一步：
当确定电路中的行程开关SQ、中间继电器触点KA闭合时按启动按钮SB1,接触器KM1不吸合，说明该电路有故障。
检查时先将电源断开，把万用表扳到电阻挡位上，测量A、B两点电阻（注意，测量时要一直按下按钮SB1）。
如电阻为无穷大，说明电路断路。
为了进一步检查故障点。
第二步：
将A点上的测试棒移至标号2上，如果电阻为零，说明热继电器触点接触良好。
再测量B与11两点间电阻，若接近接触器线圈电阻值，说明接触器线圈良好。
第三步：
将两测试棒移至9与11两点，若电阻为零，可将标号9上的测试棒前移，逐步测量7一11、5—11、3—11、1-11各点的电阻值。
当测量到某标号时电阻突然增大，则说明测试棒刚刚跨过的触点或导线断路。
分阶测量法既可从11向1方向移动测试棒，相反亦然。
图6—11电阻的分阶测量法
（2）、分段测量法电阻的分段测量法如图6-12所示。
先切断电源，按下启动按钮，两测试棒逐段或重点测试相邻两标号（除2-11两点外）的电阻。
如两点间电阻很大，说明该触点接触不良或导线断路。
例如，当测得1—3两点间电阻很大时，说明行程开关触点接触不良。
这两种方法适用于开关、电器在机床上分布距离较大的电气设备。
2、注意事项
测量电阻法的优点是安全，缺点是测量电阻值不准确时容易造成判断错误。
为此应注意以下几点。
（1）、用电阻测量法检查故障时一定要断开电源。
（2）、如所测量的电路与其它电路并联，必须将该电路与其它电路断开，否则电阻不准确。
（3）、测量高电阻电器件，万用电表要扳到适当的挡位。
在测量连接导线或触点时,万用表要扳到RX1的挡位上，以防仪表误差造成误判。
四、强迫闭合法
在排除机床电气故障时，经过直观法检查后没有找到故障点，而手下也没有
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