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中職學(xué)生對三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制原理圖認識

摘 要:在中職電工電子教學(xué)中,三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制是一個重點內(nèi)容。在電工電子實際工作中,各類自動化裝置的電動機驅(qū)動工作部往往需要正、反兩個方向的運動,如主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、搖臂的上升和下降等很多是靠電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制是一個基本的自動控制環(huán)節(jié),對電工電子教學(xué)中較簡單的控制內(nèi)容教師可以在此基礎(chǔ)上做一些刪改,較復(fù)雜的控制內(nèi)容可以在此基礎(chǔ)上進行適當?shù)难a充。本文重點介紹在中職電工電子專業(yè)教學(xué)中,幾種常見的正反轉(zhuǎn)控制電路的安裝與調(diào)試中的常見問題及解決方案。

三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制原理圖1

    為了使電動機能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),可采用兩只接觸器KM1、KM2換接電動機三相電源的相序,但兩個接觸器不能吸合,如果同時吸合將造成電源的短路事故,為了防止這種事故,在電路中應(yīng)采取可靠的互鎖,上圖為采用按鈕和接觸器雙重互鎖的電動機正、反兩方向運行的控制電路。線路分析如下:
一、正向啟動:1、合上空氣開關(guān)QF接通三相電源2、按下正向啟動按鈕SB3,KM1通電吸合并自鎖,主觸頭閉合接通電動機,電動機這時的相序是L1、L2、L3,即正向運行。
二、反向啟動:1、合上空氣開關(guān)QF接通三相電源2、按下反向啟動按鈕SB2,KM2通電吸合并通過輔助觸點自鎖,常開主觸頭閉合換接了電動機三相的電源相序,這時電動機的相序是L3、L2、L1,即反向運行。
三、互鎖環(huán)節(jié):具有禁止功能在線路中起安全保護作用1、接觸器互鎖:KM1線圈回路串入KM2的常閉輔助觸點,KM2線圈回路串入KM1的常閉觸點。當正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈通電動作后,KM1的輔助常閉觸點斷開了KM2線圈回路,若使KM1得電吸合,必須先使KM2斷電釋放,其輔助常閉觸頭復(fù)位,這就防止了KM1、KM2同時吸合造成相間短路,這一線路環(huán)節(jié)稱為互鎖環(huán)節(jié)。2、按鈕互鎖:在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路,按鈕SB2、SB3都具有一對常開觸點,一對常閉觸點,這兩個觸點分別與KM1、KM2線圈回路連接。例如按鈕SB2的常開觸點與接觸器KM2線圈串聯(lián),而常閉觸點與接觸器KM1線圈回路串聯(lián)。按鈕SB3的常開觸點與接觸器KM1線圈串聯(lián),而常閉觸點壓KM2線圈回路串聯(lián)。這樣當按下SB2時只能有接觸器KM2的線圈可以通電而KM1斷電,按下SB3時只能有接觸器KM1的線圈可以通電而KM2斷電,如果同時按下SB2和SB3則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。
四、電動機正向(或反向)啟動運轉(zhuǎn)后,不必先按停止按鈕使電動機停止,可以直接按反向(或正向)啟動按鈕,使電動機變?yōu)榉捶较蜻\行。
五、電動機的過載保護由熱繼電器FR完成。
 
三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制原理圖2
  在選擇斷路器時,我們不僅要關(guān)注斷路器的延遲曲線等主要指標,還應(yīng)重視它的很多次要功能,這些常容易被忽略的性能不僅能為一個良好的設(shè)計錦上添花,而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺?yīng)用設(shè)計精密的保護電路。
  目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器,這些功能對于電路保護設(shè)計很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。
  輔助接點(輔助開關(guān)):它們是與主接點電隔離的接點,適用于報警和程序開關(guān)。輔助接點可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警,發(fā)出警報,或在重要應(yīng)用中接通備用電源。
  傳動:傳動器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關(guān)速度是通/斷開關(guān)兩倍的傳動搖桿開關(guān)的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動器在遇到突發(fā)事件時最為穩(wěn)定。
  分流端子:傳統(tǒng)斷路器被認為是“串聯(lián)跳閘”的,這是因為接點、電流感應(yīng)元件和負載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路,這樣可將次級負載接入。如果初級負載發(fā)生了短路或過載,斷路器將跳閘并切斷兩個負載的電源。
  與輔助接點不同,分流端子是接到位于開關(guān)接點和電流感應(yīng)元件之間的斷路器載流通路的,這意味著第二個負載不受過載或短路保護。可以采用一個獨立的斷路器來保護次級電路,否則該電路只可用于具有內(nèi)置保護電路的設(shè)備。 
  復(fù)式控制(遙控跳閘或繼電器跳閘):復(fù)式控制斷路器將兩個彼此電隔離的感應(yīng)元件組合起來以實現(xiàn)多項功能。例如,復(fù)式控制斷路器可利用遙控傳動器或感應(yīng)器來進行傳統(tǒng)的過流保護以及電路斷接。遙控跳閘是復(fù)式控制的一個例子,通常被稱為“繼電器跳閘”。
  低壓跳閘:這是斷路器中一個獨立的電壓敏感元件,如果電壓降到預(yù)定值以下,它將使主接點開路。具有低電壓跳閘的開關(guān)斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時必須切斷電源,以避免電源恢復(fù)時電器突然重新啟動的危險。
  自動跳閘:一個自動跳閘的斷路器在故障期間不會一直保持閉合—因為開關(guān)裝置不會因強行保持傳動器接通而失效。在一個完全自動跳閘的設(shè)計中,當傳動器被保持在“接通”位置時,主接點在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動跳閘”的斷路器在故障期間不能強行保持接通狀態(tài),但如果傳動器一直處在“接通”的位置,則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方(即未封閉),則應(yīng)采用自動跳閘斷路器。
六、倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路的安裝與調(diào)試模塊的特點分析:
  在中職電工電子教學(xué)中,倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路所用電器較少,線路比較簡單,操作人員勞動強度大,操作安全性差。在倒順接法安裝時,學(xué)生的一些常見問題有:一是開關(guān)的金屬外殼是否可靠接地。接地線連接倒順開關(guān)是否接到指定的接地螺釘上,切忌接在開關(guān)的罩殼上。二是進出線接線是否接錯。接線時,應(yīng)看清開關(guān)線端標記,保證標記為L1、L2、L3接電源,標記為U、V、W接電動機,否則會造成兩線電源短路。三是倒順開關(guān)的操作順序是否正確。四是若作為臨時性裝置安裝時,如將倒順開關(guān)安裝在墻壁上時,接到電動機的引線可采用塑料銅線或橡套電纜線,并采用金屬軟管保護;若將開關(guān)和電動機一起安裝在同一金屬結(jié)構(gòu)件上或支架上,開關(guān)的電源進線必須采用四角插頭和插座連接,并在插座前裝熔斷器或再加裝隔離開關(guān)?梢苿拥囊必須完整無損,不得有接頭。引線的長度一般不超過2m。
  學(xué)生在調(diào)試時的注意事項:一是電動機由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)。應(yīng)先使電動機停轉(zhuǎn),然后再把手柄扳到倒向的位置,使其反轉(zhuǎn)。若直接由順變倒,電動機的定子繞組會因為電源突然反接而產(chǎn)生很大的反向電流,易使電動機定子繞組因過熱而損壞。二是調(diào)試時電動機不啟動或電動機缺相可能使熔斷器的熔體熔斷、倒順開關(guān)操作失控、倒順開關(guān)動靜觸頭接觸不良。查明原因后更換熔體、修復(fù)或更換倒順開關(guān),對觸頭進行修整。這些應(yīng)是教師指導(dǎo)的重點。
七、電動機接觸器控制線路的安裝與調(diào)試模塊的教學(xué)分析:
  在電工電子學(xué)中,我們采用接觸器來控制電動機的正反轉(zhuǎn),可以大大減輕勞動強度,但電路相對復(fù)雜。學(xué)生在實習(xí)安裝時有以下常見問題。
  1.接線常見故障:
  接觸器連鎖觸頭接線沒有正確連接兩個接觸器,即正轉(zhuǎn)的接觸器和反轉(zhuǎn)的接觸器沒有分別用正轉(zhuǎn)按鈕和反轉(zhuǎn)按鈕控制。教師要提醒學(xué)生注意兩個接觸器的主觸頭所接的電源相序不同,其相應(yīng)的控制電路有兩個接觸器連鎖觸頭,如果連接錯誤會造成主電路中兩相電源短路。一般我們采取的措施就是在正反轉(zhuǎn)控制電路中分別串接對方接觸器的一對常閉輔助觸頭。在調(diào)試時,我們應(yīng)先合上QF,再按下SB1及SB3,看控制是否正常,并在按下SB1后,再按下SB2,觀察有無連鎖作用。
  2.學(xué)生實習(xí)排除故障常見原因:
 。1)鐵芯吸不上或吸力不足。原因:電流電壓過低、線圈技術(shù)參數(shù)不符合使用要求、線圈燒斷或斷線、卡住、生銹、彈力過大。
 。2)鐵芯不放開或釋放過慢。原因:觸頭熔焊或壓力過小、卡住、生銹、磁面有油污或塵埃、剩磁過大(鐵芯材料或加工問題)。
 。3)線圈過熱或燒毀:鐵芯不能完全吸合。原因:使用條件不符、操作頻率過高(交流)、空氣潮濕或含有腐蝕性氣體。
 。4)電磁鐵噪聲過大。原因:電壓過低、壓力過大、磁面不平、有油污、塵埃、斷路環(huán)斷裂。
 。5)觸頭熔焊。原因:操作頻率過高或過負荷、觸頭表面有金屬顆粒突起或異物、有卡住現(xiàn)象。
  解決這些問題對于教學(xué)效果的提升非常重要。
八、電動機接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路模塊的教學(xué)分析:
  教學(xué)中對于接觸器連鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的優(yōu)點是安全可靠的,缺點是操作不便。用接觸器控制電動機的正反轉(zhuǎn),大大減輕了勞動強度,但電路要相對復(fù)雜;用按鈕連鎖正反做控制線路的優(yōu)點是操作方便,不需按動停止按鈕,可以直接進行正反轉(zhuǎn)切換,但缺點是容易產(chǎn)生相間短路。如:當接觸器主觸頭熔焊或者被異物卡住時,即使接觸器線圈失電,其主觸頭也沒有分斷,這時按下開關(guān),得電動作,主觸頭閉合,就會造成相間短路。所以,這一電路存在一定的安全隱患,這也是教學(xué)中教師和學(xué)生應(yīng)該關(guān)注的一個重點問題。按鈕、接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路克服了接觸器控制電路中間歇性的缺點,但電路中元件較多?刂齐娐分辽俸5個控制電器,正反停3個按鈕,正反轉(zhuǎn)2個接觸器。這樣線路相對復(fù)雜,電路中有兩個按鈕不帶自鎖,具有兩對觸點,一組常開,一組常閉。利用按鈕與接觸器的觸點組成的電路,在按下正轉(zhuǎn)按鈕后再按反轉(zhuǎn)按鈕就沒有反應(yīng),這就是連鎖;相反,在反轉(zhuǎn)時按正轉(zhuǎn)按鈕也沒有反應(yīng),這樣正反轉(zhuǎn)切換必須要在停機后才能起作用。在實際應(yīng)用當中,設(shè)計的電路既要工作安全也要操作方便,這就是按鈕、接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的特點。優(yōu)點:接觸器連鎖控制線路與按鈕連鎖控制線路組合在一起形成的新電路,具備了以上兩種電路的優(yōu)點,操作方便、安全可靠,還不會造成相間短路。在完成教學(xué)任務(wù)時,學(xué)生應(yīng)該同時完成作業(yè)記錄表格,培養(yǎng)良好的職業(yè)習(xí)慣。
九、位置控制線路的控制電路模塊的教學(xué)特點分析:
  在機械運動過程中,一些部件的行程或位置要進行限制。學(xué)生在設(shè)計控制電路時要對機械工作性能、結(jié)構(gòu)特點、運動情況、加工工藝及加工情況加以充分的了解,使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、合理,便于操作,維修方便,安全可靠,能夠最大限度地滿足機械加工工藝的要求,但更重要的是確?刂齐娐饭ぷ鞯陌踩院涂煽啃。學(xué)生在學(xué)習(xí)此部分內(nèi)容時,要經(jīng)?紤]安裝調(diào)試的注意事項:一是要正確連接電器的線圈、正確連接電器元件的觸頭、防止出現(xiàn)寄生電路;二是在控制電路中控制觸頭應(yīng)合理布置,所有導(dǎo)線的截面積在等于或大于0.55mm2時,必須使用軟管,在布線時嚴禁損傷線芯和導(dǎo)線絕緣;三是在各電器元件接線端子上引入和引出的導(dǎo)線,除了間距很小和元件機械強度很差允許直接架空敷設(shè)外,其他導(dǎo)線必須經(jīng)過走線槽進行連接,進入走線槽內(nèi)的導(dǎo)線要完全置于走線槽內(nèi),并盡可能避免交叉;四是在所有接線端子、導(dǎo)線線頭上,都應(yīng)套有與電路圖上相應(yīng)接線號碼一致的編碼套管,并按線號連接,連接必須牢靠,不得松動,并嚴格按照工序要求操作。學(xué)生完成作業(yè)項目后,教師要組織小組進行評價和檢查,防止出現(xiàn)錯誤連接和安全事故。
十、小結(jié):
在中職電工電子課實習(xí)教學(xué)中,異步電動機的檢查與調(diào)整內(nèi)容是教學(xué)的重點,我們采取模塊化教學(xué)有助于學(xué)生更好地理解體會不同正反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)缺點,學(xué)生通過比較學(xué)習(xí)能夠強化理解和記憶能力,有助于理解此部分內(nèi)容。但在實際工作中,學(xué)生會遇到更為復(fù)雜的故障,因此只通過教學(xué)中簡單的實習(xí)是遠遠不夠的,還需要在實習(xí)的基礎(chǔ)上進行更深刻的思考與探究。

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