正反转知识索引分解.docx
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正反转知识索引分解
知识索引
前一个项目讲的单方向运转控制线路只能使电动机朝一个方向旋转，但许多生产机械往往要求运动部件能向正、反两个方向运动。
如主轴的正转与反转、机床工作台的前进与后退等，这些生产机械要求电动机能实现正、反转控制。
根据三项异步电动机工作原理可知，电动机的旋转方向与通入定子绕组的电流方向有关系，因此当改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机三相电源进线中的任意两相对调接线时，就可使三相异步电动机反转。
常用的控制方法有如下几种：
一）、倒顺开关正反转控制线路
1、倒顺开关
倒顺开关也叫可逆转换开关，常见的产品有HZ3-132型和QX1-13N1/4.5型，它属于组合开关类型，但与一般的组合开关不同。
倒顺开关的外形、结构如图3-1所示。
开关有“倒”、“顺”、“停”三个位置。
倒顺开关正反转控制线路一般用于额定电流在10A、功率在4.5kW以下的小容量电动机。
控制线路如图3-1（c）所示。
操作倒顺开关QS，电路状态见表3-1。
（a）HZ3-132型倒顺开关（b）结构（c）控制线路
图3-1倒顺开关外形、结构及控制电路
表3-1倒顺开关正反转控制线路状态表
手柄位置
QS状态
电路状态
电动机状态
停
QS的动静触头不接触
电路不通
电动机不转
顺
QS的动触头和左边的静触头相接
电路按L1-U，L2-V，L3-W接通
电动机正转
倒
QS的动触头和右边的静触头相接
电路按L1-W，L2-V，L3-U接通
电动机反转
应该注意的是倒顺开关的手柄只能从“停”位置左转45°或右转45°。
当电动机处于正转状态时，要使它反转，应先把手柄扳到“停”的位置，使电动机先停转，然后再把手柄扳到“倒”的位置，使它反转。
若直接把手柄由“顺”扳到“倒”的位置，电动机的定子绕组会因为电源突然反接而产生很大的反接电流，容易使电动机定子绕组因过热而损坏。
特别提示：
1.电动机及倒顺开关的外壳必须可靠接地，必须将接地线接到倒顺开关的接地螺钉上，切忌接在开关的罩壳上。
2.倒顺开关的进出线切忌接错。
接线时，应看清开关线端标记，并使L1、L2、L3接电源，U、V、W接电动机。
否则会造成两相电源短路。
3.倒顺开关的操作顺序要正确。
二）接触器连锁正反转控制原理
倒顺开关正反转控制线路优点是电器器件少，线路比较简单；缺点是操作人员劳动强度大，操作安全性差，所以这种线路一般用于控制额定电流10A、功率在3KW及以下的小容量电动机。
在实际生产中是用按钮、接触器来控制电动机的正反转。
图3—2接触器连锁正反转控制线路图
如图3—2所示
电路的工作原理分析如下：
正转启动：
合上电源开关：
按下SB1，KM1线圈得电，KM1自锁触头闭合自锁
KM1主触头闭合，电动机启动运转
KM1连锁触头分断对KM2连锁
反转启动：
先按下按扭SB3，KM1线圈失电，KM1自锁触头分断解除自锁
KM1主触头断开，电动机失电停。
KM1联锁触头恢复闭合解除对KM2的联锁
再按下SB2，KM2线圈得电，KM2自锁触头闭合自锁。
KM2主触头闭合，电动机反转启动连续运转。
KM2联锁触头分断对KM1联锁
停止：
按SB3，KM2线圈断电。
KM2主触头打开，电动机M停转。
KM2常开触头打开，解除自锁
必须指出，接触器KM1、KM2的主触头绝不允许同时闭合，否则将造成两相（L1相和L3相）电源短路事故，为了避免短路的发生，在正反转控制电路中分别串接了对方接触器的一对辅助常闭触头。
当一个接触器得到动作时，通过其辅助常闭触头使另一个接触器不能得电动作，接触器之间这种相互制约的作用叫做接触器联锁（或互锁）。
辅助常闭触头称为联锁触头（或互锁触头），用符号“▼”表示。
接触器联锁正反转控制线路的优点是安全可靠，缺点是操作不方便。
三）、按钮和接触器双重联锁正反转控制线路
在生产实践中更常用的是正反转自动控制线路。
为了改进接触器联锁正反转线路中操作不方便的缺点。
而采用图3-3所示电路，利用复合按钮SB1、SB2就可实现直接由正转变成反转。
（a）主电路（b）控制电路
图3—3按钮和接触器双重联锁正反转控制线路图
采用复合按钮可以起到联锁作用。
这是由于按下SB1时，只有KM1得电动作，同时KM2回路被切断。
同理按下SB2时，只有KM2得电动作，KM1回路被切断。
但只用按钮进行联锁，是不可靠的。
在实际中，由于负载短路或大电流的长期作用，接触器的主触头被强烈的电弧“烧焊”在一起，或者接触器的机构失灵，使衔铁卡在吸合状态，这些都可能使主触头断不开，这时如果另一个接触器动作，必然造成电源两相短路故障。
如果用接触器常闭触头进行联锁，无论什么原因，只要一个接触器处于吸合状态，它的联锁常闭触头必然将另一个接触器线圈回路切断，避免造成事故。
将图3-2和图3-3的优点结合起来就是图3-4所示的按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路。
该电路操作方便安全可靠，应用非常广泛。
电路工作原理可自行分析。
若要停止，按下SB3，整个控制电路断电，主触头分断，电动机M断电停转。
四）线路的安装和检修
1.电器元件明细表，接触器联锁正反转控制线路的原理图，熟悉线路所用电器元件的作用和线路的工作原理。
所用工具、设备见表，所用电器元件见表3-2。
表3-2电器元件明细表
序号
名称
型号与规格
单位
数量
1
三相异步电动机
Y112M-4，4KW,380V,∆接法；或自定
台
1
2
组合开关
HZ10-25/3
只
1
3
低压断路器
DZ47-63，380V，20A，整定10A
个
1
4
熔断器
RT18-32，500V，配10A熔体
只
3
5
熔断器
RT18-32，500V，配4A熔体
只
2
6
交流接触器
CJX-22，线圈电压380V，20A
只
1
7
热继电器
LR2-D13，线圈电压380V，整定电流8.8A
只
1
8
按钮
LA-18，5A，红色、绿色各1
只
2
9
端子排
JX2-1015，500V，10A、15节或配套自备
条
1
10
导轨
35mm×200mm
若干
11
木螺钉
ø3mm×20mm；ø3mm×15mm
个
30
12
塑料硬铜线
BV-1.5mm2，BV-1mm2（颜色自定）
m
若干
13
塑料软铜线
BVR-0.75mm2（颜色自定）
m
若干
14
接地线
BVR-1.5（黄绿双色）
m
若干
15
编码套管
自定
m
若干
16
别径压端子
UT2.5-4，UT1-4
个
20
2.按表3-2配齐所用电器元件，并进行质量检验。
电器元件应完好无损，各项技术指标符合规定要求，否则应予以更换。
3、根据线路图3—2画出元件布置图，可参考图3-5。
图3-5按钮和接触器联锁正反转控制线路布置图
4、画出接线图，可参考图3-6。
图3-6按钮和接触器联锁正反转控制线路接线图
5、安装、接线
安装电器元件的工艺要求和板前明线布线的工艺要求同项目二。
6、安装电动机、连接外部的导线安装电动机做到安装牢固平稳，以防止在换向时产生滚动而引起事故；连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线；连接电动机、电源等控制板外部的导线。
电动机连接线采用绝缘良好的橡皮线进行通电校验。
7、自检线路安装完毕的控制线路板，必须按要求进行认真检查，确保无误后才允许通电试车。
（1）按电路图、接线图从电源端开始，逐段核对接线有无漏接、错接之处，检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固，以免带负载运行时产生闪弧现象。
（2）用万用表检查线路通断情况，用手动操作来模拟触头分合动作。
先检查控制电路后检查主电路，检查结果可参照表3-3、表3-4。
表3-3按钮和接触器联锁正反转控制电路检测
项目
U21-V21电阻
说明
断开电源和主电路
∞
V21-V21不通，控制线路不得电
合上QS，按下按钮SB1
线圈直流电阻
V21-V21接通，控制线路KM1线圈得电
按下接触器KM1可动部分
线圈直流电阻
V21-V21接通，控制线路KM1能自锁
按下按钮SB2
线圈直流电阻
V21-V21接通，控制线路KM2线圈得电
按下接触器KM2可动部分
线圈直流电阻
V21-V21接通，控制线路KM2能自锁
按下接触器KM1可动部分，并按下SB3
∞
V21-V21断开，正转时按SB3电动机停转
按下接触器KM2可动部分，并按下SB3
∞
V21-V21断开，反转时按SB3电动机停转
表3-4按钮和接触器联锁正反转主电路检测
项目
L1-U电阻
L2-V电阻
L3-W电阻
合上QS
∞
∞
∞
合上QS，并按下接触器的可动部分
0
0
0
同时强制压下接触器KM1和KM2，或同时按下SB1和SB2，测量控制回路电阻值为∞大。
检查主电路，取下控制电路FU2的熔体，断开控制线路，装好FU1-3熔体，用万用表分别测量开关QS下端子U11-V11，V11-W11，W11-U11之间的电阻，应均为断路（R→∞）。
若某次测量结果为短路（R→0），这说明所测两相之间的接线有短路现象，应仔细检查，排除故障。
压下接触器KM1，重复上述测量，测量主回路电路阻值，压下接触器KM2，重复上述测量，测量值也为主回路电路阻值，若某次测量结果为断路（R→∞），这说明所测两相之间的接线有断路情况，应仔细检查，找出断路点，并排除故障。
同时压下接触器KM1和KM2，重复上述测量，W11-U11之间的电阻，应均为短路（R=0），U11-V11，V11-W11之间的电阻应为回路电阻值，若某次测量结果和上述不符，这说明所测两相之间的接线有断路情况，应仔细检查，找出断路点，并排除故障。
4、接触器联锁正反转控制线路的故障检修
1）.故障设置在主电路和控制电路中人为设置电气故障各1处。
2）.教师示范检修教师进行示范检修时，可把下述检修步骤及要求贯穿其中，直至故障排除。
（1）用试验法来观察故障现象。
主要注意观察电动机的运行情况、接触器的动作和线路的工作情况等，如发现有异常情况，应马上断电检查。
（2）用逻辑分析法缩小故障范围，并在电路图上用虚线标出故障部位的最小范围。
（3）用测量法正确、迅速地找出故障点。
（4）根据故障点的不同情况，采取正确的修复方法，迅速排除故障。
（5）排除故障后通电试车。
5.学生检修教师示范检修后，再由教师重新设置两个故障点，让学生进行检修。
在学生检修的过程中，教师可进行启发性的示范指导。
6.整理现场，做好维修记录。
特别提示：
1.在通电试验时，必须注意人身和设备的安全。
要遵守安全操作规定，不得随意触动带电部位，要尽可能在切断电源的情况下进行检测，以免发生不良后果。
2.用电阻测量方法检查故障时，一定要先切断电源。
测量高电阻电器元件时，要将万用表的电阻挡转换到适当挡位。
所测电路若与其他电路并联时，必须将该电路与其他电路断开，否则所量电阻值不准确。
用测量法检查故障点时，一定要保证各种测量工具和仪表完好，使用方法正确，还要注意防止感应电、回路电（回路电是指控制本支路的开关等元件并未动作，由其他回路或支路的电流在该之路上产生的电压或电流）及其他并联支路的影响，以免产生误判断。
3.在找出故障点和修复故障时，应注意不能把找出的故障点作为寻找故障的终点，还必须进一步分析查明产生故障的根本原因。
4.通电试车时，要在教师的监护下进行，必须注意人身和设备安全，严格遵守安全操作规程，不得随意触动带电部分，要尽可能切断电动机主电路电源，只在控制电路带电的情况下进行检查。
5.清理现场时，要先断开线路板总电源开关，拉下总电源开关。
整理电气线路，将检修过程涉及的各接线点重新紧固一遍；灭弧罩、熔断器帽等盖好旋紧；各导线整理规范美观。
将板面的绝缘皮、废弃的线头等杂物清理干净。
最后将电工工具、仪表和材料整齐摆放在桌面，清扫地面。
知识拓展：
1、行程开关
行程开关又叫限位开关，它是一种将机械信号转换为电信号，以控制运动部件的位置和行程的自动控制电器。
行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。
它的种类很多，按运动形式可分为直动式、微动式、转动式等；按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式；按触头的性质分可为有触头式和无触头式。
1）.外形、结构、符号各种行程开关的基本结构大体相同，都是由触头系统、操作机构和外壳组成。
图3-5为常见的几种行程开关外形，图3-6为直动式行程开关结构和行程开关符号。
（a）LX19系列（b）LX5系列（c）LXW8系列微动开关
图3-5行程开关外形
图3-6行程开关结构、符号
1-推杆2-弹簧片3-常开触头4-常闭触头5-弹簧
a）常开触头b）常闭触头
2、电路分析
机械设备中如组合机床、铣床的工作台、高炉的加料设备等都需要在一定距离内能自动往返，以使工件能连续加工。
自动往返控制线路如图3-10所示。
用行程开关进行自动往返控制，其主电路与双重联锁正反转控制线路完全相同，控制线路是在接触器联锁的回路上，增加四个行程开关。
其中SQ1、SQ2使用常开常闭触头，用来发出到位返回信号；SQ3、SQ4使用常闭触头，安装在运动部件两个方向的极限位置上，进行限位保护，只在SQ1、SQ2失去作用，造成线路失控时才起保护作用。
图3-10自动往返控制线路
工作台自动往返控制线路的动作原理如下：
合上电源开关，接通三相电源；
⑤按下SB1，KM1线圈得电KM1常开辅助触头闭合，实现自锁
KM1主触头闭合，电动机M正转，工作台左移。
至限定位置挡铁1压下SQ1
KM1常闭辅助触头断开，实现联锁
SQ1常闭触头分断，KM1线圈断电，KM1常开辅助触头复位解除自锁
KM1主触头断开，电动机M断电停转
KM1常闭辅助触头复位，解除联锁
SQ1常开触点闭合，KM2线圈得电，KM2常开辅助触头闭合，实现自锁
KM2主触头闭合，电动机M反转KM2常闭辅助触头断开，实现联锁
③工作台右移，至限定位置挡铁1压下SQ2，SQ2常闭触头分断，KM2线圈失电，KM2常开辅助触头复位，解除自锁
④KM2线圈断电，KM2主触头断开，电动机M断电停转，KM2常闭辅助触头复位，解除联锁
SQ2常开触头闭合，重复正转的过程
当停止时按下按钮SB3，则全部控制线路断电，接触器主触头释放，电动机M断电停转。
3、自动往返控制线路安装
1）.器材准备工具仪表见表2-1，所用电器元件在表3-1的基础上再增加4个行程开关SQ1-SQ4。
配齐所用电器元件，并检验元件质量。
2）.根据线路图画出布置图和接线图。
3）.在控制板上按如图所示安装走线槽和所有电器元件。
安装线槽时，应做到横平竖直、排列整齐匀称、安装牢固和便于走线等。
电器元件安装后贴上醒目的文字符号。
4）.按线路图和接线图进行板前线槽配线，并在导线端部套编码套管和冷压端子。
板前线槽配线的具体工艺要求是：
（1）布线时，严禁损伤线芯和导线绝缘。
（2）各电器元件接线端子引出导线的走向，以元件的水平中心线为界线，在水平中心线以上接线端子引出的导线，必须进入元件上面的走线槽；在水平中心线以下接线端子引出的导线，必须进入元件下面的走线槽。
任何导线都不允许从水平方向进入走线槽内。
（3）各电器元件接线端子上引出或引入的导线，除间距很小和元件机械强度很差允许直接架空敷设外，其他导线必须经过走线槽进行连接。
（4）进入走线槽内的导线要完全置于走线槽内，并应尽可能避免交叉，装线不要超过其容量的70％，以便于能盖上线槽盖，便于以后的装配及维修。
（5）各电器元件与走线槽之间的外露导线，应走线合理，并尽可能做到横平竖直，变换走向要垂直。
同一个元件上位置一致的端子和同型号电器元件中位置一致的端子上引出或引入的导线，要敷设在同一平面上，并应做到高低一致或前后一致，不得交叉。
（6）所有接线端子、导线线头上都应套有与电路图上相应接点线号一致的编码套管，并按线号进行连接，连接必须牢靠，不得松动。
（7）在任何情况下，接线端子必须与导线截面积和材料性质相适应。
当接线端子不适合连接软线或较小截面积的软线时，可以在导线端头穿上针形或叉形轧头并压紧。
（8）一般一个接线端子只能连接一根导线，如果采用专门设计的端子，可以连接两根或多根导线，但导线的连接方式，必须是公认的、在工艺上成熟的各种方式，如夹紧、压接、焊接、绕接等，并应严格按照连接工艺的工序要求进行。
5）.根据电路图检验控制板内部布线的正确性。
6）.安装电动机。
可靠连接电动机和各电器元件金属外壳的保护接地线。
连接电动机、电源等控制板外部的导线。
7）.自检电路、通电试车。
按电路图或接线图从电源端开始，逐段核对接线有无漏接、错接之处，检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固，以免带负载运行时产生闪弧现象。
用万用表电阻挡检查控制电路和主电路通断情况。
电路的检测和通电试车的步骤可参考本项目的任务二。
特别提示：
1.行程开关可以先安装好，不占定额时间。
行程开关必须牢固安装在合适的位置上。
安装后，必须用手动工作台或受控机械进行试验，合格后才能使用。
2.通电校验时，先手动行程开关，以试验各行程控制和终端保护动作是否正常可靠。
若在电动机正转（工作台向左运动）时，压下行程开关SQ1，电动机不反转，且继续正转，则可能是由于KM1的主触头接线不正确引起，需断电进行纠正后再试，以防止发生设备事故。
3.安装训练应在规定定额时间内完成。
同时要做到安全操作和文明生产。
其他位置控制开关
1、接近开关
接近开关是一种非接触式的位置开关。
它可以代替有触头行程开关来完成行程控制和限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动衔接等。
由于它具有非接触式触发、动作速度快、可在不同的检测距离内动作、发出的信号稳定无脉动、工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高以及能适应恶劣的工作环境等特点，所以在机床、纺织、印刷、塑料等工业生产中应用广泛。
接近开关由感应头、高频振荡器、放大器和外壳组成，当运动部件与接近开关的感应头接近时，就使其输出一个电信号。
可分为高频振荡型、超声波型、电容型、电磁感应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。
接近开关输出形式有两线、三线和四线式几种，晶体管输出类型有NPN和PNP两种，外形有方型、圆型、槽型和分离型等多种。
电感式接近开关的感应头是一个具有铁氧体磁心的电感线圈，只能用于检测金属体。
振荡器在感应头表面产生一个交变磁场，当金属块接近感应头时，金属中产生的涡流吸收了振荡的能量，使振荡减弱以至停振，因而产生振荡和停振两种信号，经整形放大器转换成二进制的开关信号，从而起到“开”、“关”的控制作用。
电容式接近开关的感应头是一个圆形平板电极，与振荡电路的地线形成一个分布电容，当有导体或其它介质接近感应头时，电容量增大而使振荡器停振，经整形放大器输出电信号。
电容式接近开关既能检测金属，又能检测非金属及液体。
常用的电感式接近开关型号有LJ1、LJ2等系列，电容式接近开关型号有LXJ15、TC等系列产品。
图3-7接近开关外形
2、固态继电器
交流固态继电器SSR（Solidstatereleys）是一种无触头通断电子开关，为四端有源器件。
其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间电气隔离（浮空）。
在输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态（无信号时呈阻断状态），从而控制较大负载。
整个器件无可动部件及触头，可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。
由于固态继电器是由固体元件组成的无触头开关元件，所以与电磁继电器相比具有工作可靠、寿命长,对外界干扰小，能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点，因而具有很宽的应用领域，有逐步取代传统电磁继电器之势，并可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。
3、位置开关选择及安装接线
1）．有触头行程开关的选择
有触头行程开关的选择应注意以下几点：
（1）应用场合及控制对象选择。
（2）安装环境选择防护形式，如开启式或保护式。
（3）控制回路的电压和电流。
（4）机械与行程开关的传力与位移关系选择合适的头部形式。
2）．接近开关的选择
（1）工作频率、可靠性及精度。
（2）检测距离、安装尺寸。
（3）触头形式（有触头、无触头）、触头数量及输出形式（NPN型、PNP型）。
（4）电源类型（直流、交流）、电压等级。
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