设备顺序起动控制电路设计.docx

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设备顺序起动控制电路设计

摘要

本文介绍了基于电力拖动的一种电动机的启动停止的设计方案，将两台电动机成功的顺序启动，同时停止。

我们运用其原理的思路是：

用两套异步电机M1和M2，在M1控制回路中串入常开触头，实现只有先开M2才能后开M1，然后用一个常闭开关控制两台电机的断开，使它们能够同时停止。

系统用到的元件有常开常闭开关，熔断器，继电器等一些常用的电气元件。

绘制电路图与工作流程图，并进行改进。

因为三相电机的仿真具有很高的难度，在短时间内无法完成，故只使用原理图和电路图进行说明。

关键词：

异步电机M1和M2；常开常闭开关；熔断器；继电器

Abstract

Thispaperintroducestheelectricdrivebasedonamotorstartstopdesignscheme,thetwoelectricmotorssuccessfulsequencestartup,invertedordertostop.Weusethetrainofthoughtofitsprincipleis:

withtwosetsofasynchronousmotorM1andM2,inM2controlloopofthestringintonormallyopencontacts,realizeonlyfirstopenM1aftercanopenM2,inM1stopbuttonontheparallelanormallyopencontacts,realizeonlyfirststopM2canstopaftertheM1.Thesystemusecomponentshavenormallyopennormallyclosedswitch,fuse,relayandsoonsomecommonlyusedelectricalcomponents.Drawcircuitdiagramandworkingflowchart,andmakessomeimprovement.Forthesimulationofthethree-phasemotorhashighdifficulty,unabletocompleteinashorttime,soonlyuseprinciplediagramandthecircuitdiagramshows.

Keywords:

asynchronousmotorM1andM2;Normallyopennormallyclosedswitch;Fuse;relay

目录

摘要......................................................2

Abstract..................................................3

第一章绪论..............................................5

1.1、课题意义.............................................5

1.2、系统参数和要求.......................................6

第二章所用元件结介绍.....................................7

2.1、熔断器的原理.........................................7

2.2、继电器...............................................8

2.3、常开常闭开关器的选择..................................9

第三章、工作原理..........................................12

3.1、两台电动机顺序启动的原理.............................12

3.2、两台电动机逆序停止的原理.............................13

3.3、保护方法.............................................13

第四章、结语与心得........................................14

参考文献.................................................14

第一章绪论

1.1课题意义

与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。

按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。

笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。

绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。

调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。

由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。

由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。

转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。

电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：

当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

在这种情况的要求下，将电动机的转动规律设计清楚显得尤为重要。

电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。

课程设计的目的和任务：

全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。

1.2系统参数和要求

Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。

安装尺寸和功率等级符合IEC标准，外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC411，连续工作制（S1）。

适用于驱动无特殊要求的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、搅拌机、运输机械、农业机械、食品机械等。

Y系列中，Y80~315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。

Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB5274-91。

Y80~315电动机采用B级绝缘。

Y355电动机采用F级绝缘。

额定电压为380V，额定频率为50Hz。

功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为△接法。

电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。

选用的异步电机是转速3000r/min的电动机，

第二章所用元件介绍

2.1熔断器的原理

熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为"熔断体（fuse-link）"。

它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。

熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。

熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。

熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

熔断器是一种过电流保护器。

熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。

使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。

以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。

具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。

因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。

熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。

电动机保护熔断器

2.2继电器

电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。

当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。

输入量可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）及非电气量（如温度、压力、速度等）两大类。

继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。

广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

电力继电器DK系电力继电器SF系

2.3常开常闭开关器的选择

按钮开关：

一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出手动“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路，故称“主令电器”。

（1）按钮开关的结构

按钮开关的结构：

由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等组成。

常开触头（动合触头）：

是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处于分开状态的触头。

常开（动合）按钮开关，未按下时，触头是断开的，按下时触头闭合接通；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。

在控制电路中，常开按钮常用来启动电动机，也称启动按钮。

常闭（动断）按钮开关与常开按钮开关相反，末按下时，触头是闭合的，按下时触头断开；当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。

常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮。

复合按钮开关：

将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。

未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。

按下按钮时，常闭触头首先断开，常开触头后闭合；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。

复合按钮用于联锁控制电路中。

（2）按钮开关的安装和使用

1）将按钮安装在面板上时，应布置整齐，排列合理，可根据电动机启动的先后次序，从上到下或从左到右排列：

2）按钮的安装固定应牢固，接线应可靠。

应用红色按钮表示停止，绿色或黑色表示启动或通电，不要搞错。

3）由于按钮触头间距离较小，如有油污等容易发生短路故障，因此应保持触头的清洁。

4）安装按钮的按钮板和按钮盒必须是金属的，并设法使它们与机床总接地母线相连接，对于悬挂式按钮必须设有专用接地线，不得借用金属管作为地线。

5）按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。

6）指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。

7）“停止”按钮必须是红色；“急停”按钮必须是红色蘑菇头式；“启动”按钮必须有防护挡圈，防护挡圈应高于按钮头，以防意外触动使电气设备误动作。

常开常闭按钮开关

第三章工作原理

3.1两台电动机的顺序启动的原理

顺序控制电路是在一个设备启动之后另一个设备才能启动的一种控制方法。

用继电器KM1，KM2分别串接在交流异步电机M1,M2上。

KM1要先启动是不能动作的，因为SB2和KM2是断开状态，只有当KM2吸合实现自锁之后，SB3按纽才起作用，使KM1通电吸合，从而M1起动，完成了顺序起动的控制

电路原理图：

3.2两台电动机逆序停止的原理

（1）启动过程

当按控制按钮SB11、SB21可以分别使接触器KM1、KM2线圈得电吸合，主触点闭合，M1或M2通电电机运行工作。

接触器KM1、KM2的辅助常开接点同时闭合电路自锁。

（2）停止过程

按控制按钮SB22按纽，接触器KM2线圈失电，电机M2停止运行。

若先停电机M1按下SB12按纽，由于KM2没有释放，KM2常开辅助触点与SB11的常开触点并联在一起并呈闭合状态，所以按钮SB12不起作用。

只由当接触器KM2释放之后，KM2的常开辅助触点断开，按钮SB12才起作用。

如图3.0。

图3.0顺序启动逆序停止控制电路

3.3保护方法：

（1）电动机的过载保护由FR1和FR2分别完成。

（2）FR2保护电动机M2，但FR1动作保护后，M2电动机也必须停止工作。

第四章结语与心得

电气控制就是指通过电气自动控制方式来控制生产过程。

电气控制线路是把各种有触点的接触器、继电器以及按钮、行程开关等电气元件，用导线按一定方式连接起来组成的控制线路。

电气控制线路能够实现对电动机或其他执行电器的起停、正反转、调速和制动等运行方式的控制，以实现生产过程自动化，满足生产工艺的要求。

由于生产设备和加工工艺各异，因而所要求的控制线路也多种多样。

但是无论哪一种控制线路，都是由一些比较简单的基本控制环节组成的。

因此，只要对控制电路的基本环节和典型电路熟练掌握，结合具体的生产工艺要求按照由浅入深、由易到难的步骤，电气控制电路的阅读分析和设计就可以较好的解决。

目前，电气控制的发展趋势是将电机控制技术和传感器技术、电力电子技术、微电子技术、自动控制技术和微机应用技术相结合。

本课程设计从选题、设计、撰写都是在指导老师张斌老师的细心关怀和指导下完成的，在设计中，张老师不仅给我详细讲解了设计的要求与内容，为我设计的着手点指明了方向，同时也为我详细讲解了相关方面的知识，不仅使我巩固了以前所学的专业知识，而且使我对专业的认识更进了一步，掌握了一些新的知识和一些应用软件，在设计中，我不但学到了知识，而且学到了张老师严谨治学的精神，这对我即将走向工作岗位有莫大的帮助。

在此，我向张老师表示由衷的感谢！

参考文献

[1]魏炳贵.《电力拖动基础》，机械工业出版社，2010

[2]陈伯时.《自动控制系统》，机械工业出版社，1981

[3]熊永前.《电机学》，华中科技大学出版社，2010

[4]史国生.《电气控制与可编程控制器技术》，化学工业出版社，2010