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电工基础培训
电力拖动的基本知识
由于电力拖动所涉及的内容是日常设备维护工作中经常要用到的，掌握这些知识是做好设备维护工作的基础，也是进一步学习其它知识的基础；另一方面由于公司维护人员技能的现状普遍存在这方面的不足，在设备维护中出现这方面的问题时不能进行很好的分析、处理。
以下内容主要是针对这方面出现的问题而编写的，并不是一个很系统的内容。
目的是让大家在学习这方面知识的时候能够有针对性和得到快速掌握。
在学习中根据自身情况如遇所涉及到内容不够深入的请大家自行引深学习。
一、电力拖动的组成
电力拖动是由电动机、传动装置、控制设备、和生产机械四个基本部分组成
控制设备：
是控制电动机运转的设备，控制设备是由各种控制电器（如开关、熔断器、继电器、按钮等）按照一定的要求和规律组成的控制线路和设备，用以控制电动机的运行，即控制电动机的起动、制动、高速和反转等。
控制设备按其操作方式可分为手动控制、半自动控制和全自动控制。
电动机：
电动机是电力拖到的原动机。
电动机是将电能转化为机械能的部件。
通过对电能的控制以产生所需的转矩与转速。
电动机分交流电动机与直流电动机两大类
传动装置：
是电动机与生产机械之间的传动机构，用于传递动力，如减速箱、皮带、联轴器等。
生产机械：
是直接进行生产的机械设备，生产机械是电动机的负载。
二、常用低压电器
1、为什么要了解低压电器
由于电力拖动系统的主要内容是对电动机的控制和保护，这些控制和保护是利用低压控制电器来完成，所以必须掌握各种常用低压电器的作用、结构、职能、工作原理和电气符号等，才能阅读和分析各种电力拖动系统的电气控制线路。
低压电器是电力拖动系统所用的控制电器。
因其所控制的电路电压一般在交流1000V以下，直流1200V及以下，故称低压电器。
2、什么叫电器
对电力网或电力电路实行通、断和转换的电工器械；
对电动机实行起动、停止、正转、反转完成控制任务的电工器械；
对电路负载、电工设备或电工设备或电动机进行过载、过压、短路等保护的电工器械；
在电路中传递、变换、放大电的和非电的讯号达到自动检测和调节的电工器械；
3、低压电器的分类
按电器动作性质分：
可分为手控电器和自控电器；
1）手控电器是指依靠人力直接操作的电器，如闸刀开关、铁壳开关、按钮开关、转换开关等。
2）自控电器是指按照指令或物理参数（如电流、电压、时间、速度等等）的变化而自动动作的电器，如各种型号的接触器、继电器等。
按照电器的有无触点：
可分为有触点电器和无触点电器。
3）由有触点控制电器组成的控制电路称为继电——接触控制。
4）无触点电器控制：
晶体管无触点逻辑元件、电子程序控制、数字控制系统、计算机控制系统等。
无触点元件在实现对电动机的控制时，最终总是与接触器、继电器相配合才能完成质量的控制。
因此，开关按钮、接触器、继电器等有触点控制电器是最基本、最常用的控制电器。
常用低压电器的图形及文字符号：
低压开关：
主要是实现对电路进行接通或断开的控制。
刀开关转换开关自动空气开关
主令电器：
是用来切换控制电路，即用来控制接触器、继电器等电器的线圈，达到控制电力拖动系统的起动和停止，以及改变系统的工作状态，如正转与反转等。
常闭（停止）按钮常开（起动）按钮复合按钮
行程开关（位置开关）：
作用和按钮开关相同都是对控制线路发出接通或断开、信号转换等指令的电器。
和按钮开关的区别是其触点的动作不是靠手来完成，而是利用生产机械的某些运动部件的碰撞使其触点动作，接通或断开某些控制线路，达到所需的控制要求。
常闭触点常开触点复合开关
熔断器：
是低压电路及电动机控制线路中起过载和短路保护的电器。
它串联在电路中。
接触器：
是一种用来接通或断开交流、直流主电路和控制电路的自动控制电器。
带灭弧装置的常开触点带灭弧装置的常开触点常开触点常闭触点线圈
继电器：
是根据某种输入信号的变化，而接通和断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动的电器，输入信号可以是电压、电流等电气量，也可以是转速、时间、温度和液体压力等非电气量。
常用的继电器有：
中间继电器
常开触点常闭触点线圈
过电流继电器
常开触点常闭触点线圈
欠电压继电器：
常开触点常闭触点线圈
热继电器
常闭触点热元件
时间继电器
线圈一般符号断电延时线圈通电延时线圈
瞬时闭合常开触点瞬时断开常闭触点瞬时闭合延时断开常开触点
延时闭合瞬时断开常开触点瞬时断开延时闭合常闭触点
延时断开瞬时闭合常闭触点
以上是一些常用低压电器元件的文字和图形符号，还有很多的电器元件的文字和图形符号就不一一列举。
请大家在工作中根据需要进行学习和积累。
二：
三相异步电动机的基本控制线路
用电动机来带动生产机械工作的电力拖动系统，其主要任务是对电动机实现各种控制和保护。
根据生产机械的工作性质和加工工艺的要求，利用各种控制电器的职能，实现对电动机的控制线路是多种多样。
控制线路有的简单，有的复杂，但任何复杂的控制线路总是由一些简单的、基本的控制线路或基本环节所组成，所以熟悉和掌握这些基本控制线路是学习、阅读和分析实际电气线路的有力工具。
电气控制线路原理图
用规定的图形符号和文字符号代表各种电器、电机及元件，依据生产机械对控制的要求和各电器的动作原理，用线条代表导线连接起来，表示它们之间的联系，这样的线路图称为电气控制线路原理图。
原理图由于结构简单，层次分明适于控制电路的阅读和分析。
阅读使用控制原理图时应明确以下特点：
1、原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，主电路是电气控制线路中强电流通过部分，如电流到电动机部分。
在画控制原理图时，主电路用粗实线表示（为方便在以下的原理图中主电路并未用粗实线表示）；辅助控制电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路；在画辅助电路时，应用细实线表示。
控制线路的主要作用是控制主电路的接通与断开，照明电路作用是实现所需的照明，信号电路作用是显示电路的工作状态，保护电路是保证整个线路不受短路、过载等事故的损害。
习惯规定原理图中主电路都画在左侧和或上侧，辅助电路画在右侧或下侧。
2、原理图中，各电器的触头都按没有通电或不受外力作用时的正常状态画出。
3、原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用统一国标符号画出。
4、原理图中，属于同一电器的不同部件可以不画在一起，而按其在电路中的作用画在不同的电路部位上，但为了识别这些同一个电器的各个部件，要标以相同的文字符号。
5、原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般动作顺序从上到下，从左到右地依次画出。
6、原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用小圆圈或黑圆点表示。
无直接电联系的交叉导线连接点不画小圆圈或黑圆点。
常见的基本控制线路是指：
点动控制、正转（单向）控制、正反转（双向）控制、降压起动控制、调整控制、制动控制以及位置控制、顺序控制和时间控制等基本控制线路。
下面就最基本的控制线路进行介绍和分析。
图2具有自锁的正转控制线路
图1点动正转控制原理图
点动控制：
如图1
其控制特点是：
当按下按钮SB时，接触器KM得电，电动机正转，放开按钮SB时，接触器失电，电动机停止转动。
要想使点动控制线路中电动机长期运行，起动按钮SB必须一直按住，显然这是不合生产实际要求的，为实现电动机的连续运行，就需要采用具有接触器自锁的控制线路。
自锁的正转控制线路，图2所示。
自锁正转控制线路的控制特点：
当按下起动按钮SB2时，接触器KM得电吸合，电机正转，同时辅助触点KM也闭合，当松开起动按钮SB2后仍维持接触器KM的得电状态，KM仍吸合，电动机处于连续运转。
当需要停止时必须要按下按钮SB1：
当按下时由于控制线路断开，接触器控制回路断开，KM失电而断开，电机停止运转。
当松开SB1后由于SB2和辅助触点KM都处于断开状态，控制回路不再接通，电机不会再启动运转。
如要使电动机重新运转，需要再次按下SB2。
具有接触器自锁的控制线路对负载具有欠压和失压保护作用。
欠压保护：
是指线路电压低于电动机应加的额定电压。
如是线路电压过低电动机转矩、转速会下降，会影响到电机正常工作，严重时会损坏电机和发生事故。
在具胡接触器控制的线路中，当电机运转时，电源电压低到一定的程度时（一般是指降到额定电压的85%以下）会使接触器线圈磁通减弱，电磁吸力不足而接触器断开，失去处锁，主触点断开，电动机停转得到保护。
所有接触控制线路都具有欠压保护功能。
失压（零压）保护：
当电机运行时，由于外界的原因，突然断电后又重新供电，电机不会重新启动运行，要使电动机运行需重新进行启动的这种功能。
所有具有接触器控制功能的线路都具有失压和欠压保护作用。
具有过载保护的正转控制线路：
自锁控制线路虽具有短路保护、欠压保护、失压保护，但还不够，因为电动机在运转过程中如长期负载过大或操作频繁，或电路缺相等原因，都可能使电机的电流超过额定值，有时熔断器在这种情况下尚不会熔断，这将引起电动机绕组过热，如温度超过允许温升就会使绝缘损坏，影响
电机的寿命，严重时会影响甚至损坏电机，因此对电机必须采取过载保护措施。
图3是一个具有过载保护的控制线路，线路有一个热断电器FR，热继电器的发热元件串接在电机的主回路电路的任意两相上，它的常闭触点则串接在控制线路中。
如果电动机在运行过程中，由于过载或其他原因，电流
图3过载保护的自锁控制线路
超过额定值时，经过一段时间，串联在主电路中
的热继电器的双金属片（热元件）因受热弯曲，
使串接在控制电路中常闭触点断开，切断控制电路，
KM线圈失电，主触点断开，电动机失电停转，达
到过载保护的目的。
在一般的电路里，熔断器可以作为短路保护，
也可作为过载保护。
但在异步电动机控制线路来说，
熔断器只能作为短路保护。
因为异步电动机的起动
电流很大，最大可达额定电流的7倍。
如果用熔断
器作过载保护，则熔断器的额定电流应等于或略大
于电动机的额定电流，这样在电动机负载略超过额
定电流时，经过一段时间熔断器才会熔断。
但电
动机在起动时，起动电流大大超过电动机的额定电
流，也大大超过熔断器的额定电流，熔断器在极短
的时间内就会熔断，电动机无法起动。
所以熔断器
只能用于异步电动机的短路保护，熔断器的额定电
流应为电动机的额定电流的1.5-3倍。
异步电动机的过载保护是由热继电器来完成的，不能用热继电器去完成短路保护。
因为热继电器的热惯性大。
也就是说即使通过热继电器发热元件的电流超过它的额定电流好几倍，它也不会瞬时动作。
所以热继电器能够承受异步电动机的土起动电流，适于保护电动机过载，而不适于作电动机的短路保护。
由于热继电器和熔继器两者所起的作用不同，不能相互替代。
在保护电路中互相补充不可缺少。
从以上三个实际控制的原理图中我们可以看出：
随着控制功能、安全运行的需要，每增加一项要求，控制元件就会增加，原理图就会复杂一点。
所以复杂的电路图都是在根据生产工艺的要求，在基本电路的基础上，以达到生产对控制的要求、安全的要求的控制线路。
学习和掌握最基本的控制原理图对我们今后在学习和分析复杂电路图时是必不可少的。
下面列举一些实际控制线路供大家学习和分析。
连续与点动控制线路
图4
图4是一个点动和连续控制的两种控制方式的电气原理图，在上面一种控制方式中点动和连续的选择方式是用一个手动开关来进行选择。
当手动开关选择到开的位置时些时，些时自锁回路被断开，为点动控制方式；当选择到闭合时，自锁回路接通，为连续控制方式。
在下面一种控制方式中，点动和连续的控制是用一组组合按钮来进行控制的，当需要实现点动控制时只需按下组合按钮SB3，在按下的同时实现两个动作，一是断开自锁回路，二是接通点动控制。
从这两种控制方式可以看出，不同的控制方式可以实现同一控制功能。
这种方式为我们提供了在实际的故障解决上有多种的解决方式。
比如在备件原型号没有的情况下，还可以有其它的应急处理方式。
在处理故障时，我们也必须具备这方面的意识，在现有条件不满足的情况下我们应根据现场现有的条件作出一些应急处理。
以实现生产的需要。
当然这只是一些应急措施，是临时的，只是争取了一些时间而已，最终是要进行彻底解决的。
1、请大家试分析下面所给点动控制电路是否可以实现其控制要求，哪些地方存在问题。
abc
2、右图是一个设计的具有过载保护的正
转控制线路，要求能实现：
（1）单向起动、停止的控制；
（2）具有过载保护。
试分析线路图的错误
许多生产机械往往要求有正反两个方向的运动，
下图是一个具有接触器联锁的正反转控制线路。
按下SB2→KM1得电吸合电机正转，需停止时按下SB1。
按下SB3→KM2得电吸合电机反转，需停止时按下SB1。
从图中可以看出当电机正转时，即KM1吸合时，按下SB3KM2是不会吸合的，因为此时反转控制回路中KM1是断开的，整个反转控制回路也处于断开状态，只有当正转停止后才能进行反转操作。
同样在反转工作时正转控制回路也是断开的。
这样做的目的是为了防止正转（或反转）在工作时，反转（或正转）状态被误操作接通，也就说两种状态同时被接通，同时接通的后果是会造成电源的相间短路而引起故障。
这也是引入联锁的原因。
接触器联锁正反转控制线路也存在一个缺点：
如需要电动机从一个方向改变为另一个方向时，必须先按下停止按钮SB1，然后再按下另一方向的起动按钮。
这种线路不方便电机的换向操作。
为缩短辅助时间，达到不按停止按钮就能直接启动由一种方向改变到另一种转向，能防止电源线间短路的目的，可采用按钮联锁的控制线路。
按钮联锁控制线路（下图），这种线路有一个特点，在电机换向时只需按下所需状态的启动按钮就能停止前一状态的情况下直接启动所需状态。
在只需停止时才直接按下停止按钮。
线路具有操作方便的优点，但是容易产生短路故障，如接触器主触点发生粘接分断不开时，进行另一状态时会发生短路故障。
异步电动机按钮联锁的正反转控制线路
为克服以上两种控制线路的缺点，可采用接触器和按钮双重联锁的控制线路（如下图）。
此线路集中了按钮联锁和接触器联锁的优点，具有操作方便，安全可靠，为电力拖动设备中所常用。
接触器按钮双重联锁控制正反转线路
试分析下面电路图：
下图所示的控制线路中，想要达到两条要求
（1）能实现正反转；
（2）两个方向运转时能过载保护。
试分析线路中有何错误。
位置控制和自动往返控制线路
生产机械中常需要控制某些机械运动的行程或终端位置，实现自动停止，或实现整个加工过程的自动往返等，这种控制生产机械运动行程和位置的方法称为位置控制。
这种控制方法就是利用位置开关与生产机械运动部件上的挡块碰撞，而使位置开关触点动作，达到接通或断开电路来控制机械运动部件自动停止或行程位置。
一、位置控制（又称行程控制）
位置开关可以完成位置、行程的控制，它是一种将机械信号转换为电气信号以控制运动部件位置、行程的电器。
位置开关在各种自动或半自动控制中经常遇到。
如下图，就是一个行车（或吊葫芦）控制线路图，两头终点处（或葫芦的上下限位）各安装一个位置开关，将这两个位置开关的常闭触点串接在接触器线圈电路中，就可以达到位置和行程控制目的。
工作原理如下：
先合上QS开关，按下按下前行（或上升）按钮SB1，接触器KM1线圈得电动作，电机正转起动行车前行（或葫芦上升），当行车运动到终端位置时（上限位置时）挡块碰上位置开关SQ1，使SQ1常闭触点断开，接触器断电释放，电机断电，行车（葫芦）停止运行。
此时即使再按下前行（上升）按钮SB1，接触器也不会得电保证行车（葫芦）不会超过SQ1位置。
保证了运行的安全。
同理，当按下SB2时，接触器KM2得电电机反转，行车向后（葫芦向下）运行，当撞到SQ2时停止在SQ2的位置。
二、自动往返行程控制
有些生产机械要求工作台在一定的行程内能自动往返，这就需要电气控制线路能对电机实行自动转换正反转的控制。
如下图，SQ1、SQ2为换向位置开关，SQ3、SQ4为极限位置开关。
其动作原理请自己试着分析。
顺序控制和多地控制线路
一、顺序控制线路
有些生产机械，经常要求几台电机配合工作，才能完成生产工艺的要求。
如在机床工作中，常要求先启动液压电机，然后才能启动主轴电机。
按照工艺的要求，有先后顺序要求的控制，称作顺序控制。
下图所示是两台电机M1和M2的顺序控制线路，从控制线路中可以看出，必须在启动M1电机后才能启动电机M2。
M2电机不能单独停止工作，必须要两个电机一同停止。
当两个电机中有任一电机发生过载，两台电机都将停止工作。
并且电机M2不能先于M1启动和单独启停。
（如果需要M2能单独的启停控制线路该如何改动才能满足要求？
）
其动作原理如下：
合上QS后按下起动按钮SB1，接触器KM1得电吸合，电机M1运转，同时辅助触点KM1闭合形成自锁。
然后再按下SB2，接触器KM2得电吸合，电机M2得电运转，辅助触点KM2闭合形成自锁。
停止时按下停止按钮SB3，两台电机同时停止工作。
下图是另外两种顺序控制电路：
在图A中既保持电机的顺序控制，又能实现电机M2能单独的启停。
M1、M2电机也可以同时停止。
在图B中，起动顺序控制和图A中没有什么区别，只有在先起动电机M1的情况下才能起动电机M2，电机M2可以单独进行启停。
但停止是有特点的，必须是在停止M2的情况下才能停止电机M1。
也就说这种线路的特点是：
两台电机依次顺序起动，而逆序停止。
图A图B
二、多地控制线路
由于前面所讲控制线路都是只能对电机在一个地点、用一套主令电器实行控制操作。
而一些大型机床或设备，为了操作方便，常常在两个地点或两个以上地点进行控制操作，即所谓的多地控制。
如下图是一个两地控制的控制线路图。
现以上面两地控制为例说明如下：
为达到两个地点同时控制一台电机的目的，必须地另外一地点再安装一组起动、停止按钮。
这两组起、停按钮应按以下原则接线，即起动按钮要相互并联，停止按钮要相互串联。
在图中SB11、SB12为甲地的起动和停止按钮；SB21、SB22为乙地的起动和停止按钮。
它们可以在不同的地点控制对KM的接通和断开，实现两地控制同一电机的目的。
三相异步电动机降压起动控制线路
前面所述异步电动机的控制线路，均属于直接起动，即起动时电动机所加电压和正常工作电压相同，故称全压起动。
全压起动的优点是电气设备少，线路简单、维修量较小。
然而，并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用直接的全压起动。
这是因为在电源变压器容量不够大的情况下，由于异步电动机起动电流般可达额定电流的4~7倍，致使电源变压器输出电压大幅下降。
这样的后果，不仅会减小电动机本身的起动转矩，甚至电动机无法起动，还要影响同一供电网路中其它设备的正常工作，如使电灯变暗，日光灯闪烁，以至熄灭，电动机运转不稳，甚至停车，因此，有些电动机尤其是较大容量的电动机需要采用降压起动。
当电源变压器容量较大，而电动机容量较小，其起动电流在电源内部及供电线路上所引起的电压降较小时，可采用直接起动。
一般规定：
电源容量在180千伏·安以上，电动机容量在7千瓦以下的三相异步电动机可采用直接起动。
对于较大容量的电动机，起动时需要采用降压起动。
在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当电动机起动后，再将电压升到额定值，使之在额定电压下运转，这叫降压起动。
由于电流与电压成正比，所以降压起动可以减小起动电流，这是降压起动的根本目的，进而减小了供电线路因电动机起动所造成的过大电压降，减小了对线路电压的影响。
一般降压起动的起动电流控制在电动机额定电流的2~3倍。
常用的降压起动有：
串接电阻降压起动、星形—三角形降压起动、自耦变压器降压起动及延边三角形降压起动等形式。
下面只针对星形—三角形为例来进行分析，其它的几种形式请大家自行了解和学习。
星形——三角形（Y/△）降压起动线路（如下图）
只有正常运转时定子绕组接成三角形的三相异步电动机，才可采用Y—△的降压起动方法，以达到限制起动电流的目的。
由于此种方法既简便又经济，故使用比较普遍。
电动机起动时，首先将定子绕组联成星形接法，待转速上升到一定程度时，再将定子绕组的接线由星形改成三角形，电动机便进入全压正常运行，这就是星—三角降压起动的方法。
由于电动机星形起动时，定子每相绕组所加电压降为额定电压的1倍（即由380伏降为220伏）使IY线=1/3I△线，这说明接成星形起动时的线电流比三角形接法直接起动时线电流降低3倍，这是降压起动所要达到的目的。
然而由于起动转矩M∝U,故起动转矩只是全压起动的1/3倍，所以星形—三角形降压起动方法只适用于空载和轻载起动。
时间继电器控制的星形—三角形降压起动控制线路
其动作原理如下：
先合上电源开关QS，按下起动按钮SB1时间断电器KT和KMY同时得电吸合，常开触点KMY闭合使接触器KM也得电吸合，电机进行星形降压起动阶段，同时KM常闭触点闭合形成自锁，此时由于KM△和KMY互锁，三角形运行接触器KM△处于断开状态。
在经过一段时间后（时间继电器设定的时间）时间继电器的延时断开常闭触点断开，星形降压起动接触器KMY失电断开，常开触点KMY断开，接触器KMY和时间继电器KT失电停止工作，常闭触点KMY闭合，使接触器KM△得电吸合，电机三角形全压运转，星形降压起动阶段结束。
由于在起动线路中接有常开触点KM△，即使按下起动按钮SB1电机也不可能进入第二次起动，还有在接触器KM△发生故障的情况下也不可能进行第二次起动。
需要结束的时候按下停止按钮SB2整个电路停止工作，进入下一个起动准备。
三相异步电动机的制动方法
三相异步电动机从切断电源到完全停止旋转的过程中，由于惯性的存在总要经过一段时间才能实现。
这样往往不能满足某些生产机械的工艺要求。
如有的机械要求缩短停车时间，有些设备要求准确停车，立即停车等等。
所以常常采用一些使电动机在切断电源后能迅速停车的措施称为制动。
异步电动机的制动方法分为两大类：
机械制动和电气制动。
机械制动包括：
电磁抱闸制动、电磁离合器制动。
电气制动包括：
反接制动、能耗制动、电容制动和发电制动等。
机械设备的电气维修
机械设备的维修应包括日常维护保养和故障检修两方面的工作
一、机械电气设备的维护和保养
（一）机械电气设备日常维护保养的必要性
做好机械设备的日常维护保养工作是为了减小故障的发生。
机械电气设备在运行过程中，常会发生各种或大或小的故障，影响机械设备正常运行，严重时还会烧毁电动机、电器，甚至危及人身安全。
造成机械电气设备各种故障的原因除部分是由于设备电气元件的自然寿命引起的故障外，还有相当部分是因为忽视了对机械电气设备的日常维护和保养，以致使小毛病发展成大事故。
还有些故障则是由于电气修理人员在处理电气故障时的操作不当，或因缺少配件凑合行事，或因误判断、误测量而扩大了事故的范围所造成。
所以为了保证机械设备的正常运行，以减少因电气修理的停机时间，是提高机械设备的利用率和劳动生产率，必须十分重视对机械电气设备的经常性维护保养工作。
另外根据各机械设备的特点和生产情况，储备必要的电器元件和配件。
（二）日常维护保养工作的主要内容
机械的电气设备大都是由电机和电器所组成，所以其日常维护保养也分为这两方面的工作。
1、电动机的日常维护保养
电机是机械设备的主要动力源，它一旦出现了故障将使机械设备失去动力而无法工作，直接影响生产的进行。
而且电动机的修复工作往往既费事又费时，所以必须充分重视电机的日常维护保养工作，其内容包括以下几个方面：
（1）经常保持电动机的清洁。
即使是正常条件下运行的电动机，如果表面积灰过多，会影响其散热性能，导致绕组过热。
也不允许有水
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