《三相异步电动机反接制动控制线路》电子教材(精)

任务五三相异步电动机反接制动控制线路远志精密五金加工厂的铣床原来采用电磁离合器制动，停车时间短，对设备的冲击较大，生产主管要求维修电工班改进现有的铣床制动系统，维修电工班接到任务后，查阅资料，研究新的制动方式。1．熟悉三相异步电动机反接制动的工作原理。2．理解速度继电器的结构和工作原理。3．能识别和选用元器件，进行外观检查器件的好坏，核查其型号与规格是否符合任务书要求。掌握常见低压电器的图形符号、文字符号、组成结构；控制器件的动作过程、控制原理。4．能识读电气原理图，正确分析工作原理和过程。5．能识读安装图、接线图，明确安装要求，确定元器件、电动机等安装位置，确保正确连接线路。按图纸、工艺要求、安全规范和设备要求，安装元器件，按图接线，实现控制线路的正确连接。6．能正确使用仪表进行测试检查，验证电路安装的正确性，并能修正装接的错误点。按照安全操作规程正确通电试车。7.客观地进行考核评价，选出优秀的安装方案和优秀协作团队。8．按照实训室管理规定，整理工具，清理施工现场。学习情境一三相异步电动机反接制动控制线路的认识1．能通过阅读工作任务单,明确工作内容、工时和工艺等要求。2．了解速度继电器的的结构组成、工作原理。3．能识读三相异步电动机反接制动控制线路的电气控制原理图，并分析工作原理。学习目标任务描述学习目标维修电工班成员研究发现对于铣床这一类的机床主轴制动控制，其制动要求迅速，且系统惯性较大，可以采用反接制动。一、反接制动原理在电动机断开电源停车时，若迅速将三相电源线任意两相对调，就会使得旋转磁场反向，转矩方向亦随之改变，但转子由于惯性仍按原方向转动，所以电动机因转矩方向与旋转方向相反而处于制动状态，这种制动称为反接制动。图5-1-1所示线路为反接制动原理图。PEQS正转运行反接制动L1L2L3M3~NSnFFn1a)b)-电动机原转向-旋转磁场方向nn1UVW图5-1-1反接制动原理图线路工作原理分析：图5-1-1（a）中QS为倒顺开关，当QS向上投合时，通入定子绕组的电源相序为L1—U、L2—V、L3—W相,电动机单向正常运行；当电动机需停车时，先拉开关QS，使电动机的三相电源断开，随后，将开关QS迅速向下投合，通过开关对调电源线为L1—V、L2—U相，此时旋转磁场方向因电源相序改变而反向，转子因惯性而仍按原方向旋转，此时产生的转矩方向与电动机原转子转动方向相反，对电动机起制动作用，电动机速度迅速减慢直至为零值。但如果开关在反接制动位置停留时间过长而没有及时分断，则电动机又将进入反转状态。为了避免这种现象，在实用电路中，一般都采用速度继电器进行反接制动的自动控制。二、自动控制的反接制动工作原理1.动作流程图知识准备合上电源开关按下启动按钮按下停止按钮电机制动制动结束2.电路原理图设计自动控制的反接制动控制线路如图5-1-2所示。图5-1-2自动控制反接制动控制线路3.工作原理合上QS1起动：按下SB1KM1线圈得电电动机正转转速上升到120r/min时，KS常开触头闭合为制动做准备反接制动：SB2常闭先断开KM1线圈失电电动机失电惯性运转按下SB2SB2常开后闭合KM2线圈得电电动机反接制动电动机转速下降到100r/min时，KS的常开触头打开KM2线圈失电电动机停转，制动结束。限流电阻速度继电器JF继电器制动反接转速等级设计序号Z01.速度继电器图5-1-2中KS为速度继电器。速度继电器是一种可以按照被控电动机转速的高低接通或断开控制电路的电器。其主要作用是与接触器配合使用实现对电动机的反接制动，故又称为反接制动继电器。机床控制线路中常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型，其实物如图5-1-3所示。图5-1-3JY1型速度继电器的实物图1）型号及含义以JFZ0为例，介绍速度继电器的型号及含义：2）速度继电器的结构JY1型速度继电器的外形、结构及符号如图5-1-4所示。它主要由转子、定子和触头系统三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，能绕轴转动，且与被控电动机同轴。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。触头系统由两组转换触头组成，分别在转子正转和反转时动作。小贴士图5-1-4JY1型速度继电器a)外形b)结构c)符号1—可动支架2—转子3—定子4—端盖5—连接头6—电动机轴7—转子（永久磁铁）8—定子9—定子绕组10—胶木摆杆11—动触头12—静触头3）速度继电器的工作原理当电动机旋转时，速度继电器的转子随之转动，从而在转子和定子之间的气隙中产生旋转磁场，在定子绕组上产生感应电流，该电流在永久磁铁的旋转磁场作用下，产生电磁转矩，使定子随永久磁铁转动的方向偏转。偏转角度与电动机的转速成正比。当定子偏转到一定角度时，带动胶木摆杆推动簧片，使常闭触头断开，常开触头闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生转矩减小，触头在簧片作用下复位。一般速度继电器的触头动作转速为120r/min，触头复位转速在100r/min以下。在连续工作制中，能可靠地工作在3000～3600r/min。4)速度继电器的选择速度继电器主要根据电动机的额定转速、触头数量及电压、电流来选用。速度继电器的常见故障及处理方法见表5-1-1。表5-1-1速度继电器常见故障及处理方法种类故障现象可能原因处理方法速度继电器反接制动时速度继电器失效，电动机不制动（1）胶木摆杆断裂（2）触头接触不良（3）弹性动触片断裂或失去弹性（4）笼型绕组开路（1）更换胶木摆杆（2）清洗触头表面油垢（3）更换弹性动触片（4）更换笼型绕组电动机不能正常制动速度继电器的弹性动触片调整不当重新调节调整螺钉：（1）将调整螺钉向下旋，弹性动触片弹性增大，速度较高时继电器才动作（2）将调整螺钉向上旋，弹性动触片弹性减小，速度较低时继电器动作思考：1.图5-1-2电路中若KS的常开触点损坏，会导致什么故障？如何检修？2.图5-1-2单向反接制动线路中串接在主电路中的电阻R有何作用？学习情境二三相异步电动机反接制动控制线路的安装与检修1.学习实训安全守则，做好线路安装前准备工作。2.明确工作任务，制定工作计划，填写工作计划书。3.能正确分析、绘制三相异步电动机反接制动电气控制线路的元器件布置图、接线图。4.能按照工艺要求，正确安装、调试三相异步电动机反接制动电气控制线路。能正确使用万用表进行线路检查，验证电路安装的正确性，并能修正装接的错误点。按照安全操作规程正确通电试车。学习目标一、自动控制的反接制动控制线路元件布置图及接线图的绘制1.元件布置图绘制元件布置图，经教师检查合格后，在控制板上安装电器元件。电器安装应牢固，并符合工艺要求，如图5-2-1所示。图5-2-1元件位置图2.线路安装图线路安装应遵循由内到外、横平竖直的原则；尽量做到合理布线、就近走线；编码正确、齐全；接线可靠，不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。反接制动控制线路的安装图如图5-2-2、5-2-3所示。图5-2-2反接制动控制线路主电路安装图图5-2-3反接制动控制线路控制电路安装图反接制动控制线路的安装与检修一、制定工作计划1.明确负责人和小组成员，制定工作计划，填写工作计划书。表5-2-1为工作计划书，表5-2-2为元件耗材清单。任务实施表5-2-1“反接制动控制线路的安装与检修”工作计划书二、现场安装、布线与调试现场实施包含七个步骤流程：拆除旧有线路、定位元器件、安装元器件、接线、自检、通电试车（调试）、交付验收。每个步骤都有相应的工艺要求，施工时要遵守规则要求。1.实训器材（1）工具电工常用工具：测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。“反接制动控制线路的安装与检修”工作计划书工具清单序号工具名称数量备注材料清单序号材料名称单位数量备注工序及工期安排序号工作内容完成时间备注（2）仪表MF47型万用表。（3）元件及耗材在实训操作时，为了节约成本，可将需用的电气元件规格降低等级进行安装，元件及耗材清单见表5-2-2。表5-2-2元件及耗材清单序号名称型号规格数量备注1控制板50*50cm2304不锈钢1块网孔板2熔断器RL1-15/10380V3只主电路用3熔断器RL1-15/6380v2只控制电路用4熔芯10A3只主电路用5熔芯6A2只控制电路用6交流接触器CJX2(LC1)F-115380v2只7热继电器JR20-25L/11.7A380v1只8速度继电器JY11只9电动机YS502290W380v1台10按钮盒3眼1只11按钮NP2-BA2只12接线端子JF5-1.5mm23节13铝合金卡轨C452个14高低导轨1条15铜塑线BV1/1.37mm10m主电路用16铜塑线BV1/1.13mm5m控制电路用17多股软线BVR7/0.75mm2m按钮线用18螺杆M4×20若干19螺杆M4×12若干20平垫圈Φ4若干21弹簧垫圈Φ4若干22螺母Φ4若干2.器件安装工艺要求（1）接触器安装应垂直于安装面，安装孔用螺丝应加弹簧垫圈和平垫圈。安装倾斜度不超过5º，否则会影响接触器的动作特性。接触器散热孔置垂直方向上，四周留有适当空间。安装和接线时，注意不要将螺丝、螺母或线头等杂物落入接触器内部。以防人为造成接触器不能正常工作或烧毁的结果。（2）按布置图在控制板上安装电器元件，断路器、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧，并确保熔断器的受电端为底座的中心端。（3）各元件的安装位置应整齐、匀称，间距合理，便于元件的更换。（4）紧固各元件时，用力要均匀，紧固程度适当。在紧固熔断器、接触器等易碎元件时，应该用手按住元件一边轻轻摇动，一边用旋具轮换旋紧对角线上的螺钉，直到手摇不动后，再适当加紧旋紧些即可。3.板前明线布线工艺要求布线时，应符合平直、整齐、紧贴敷设面、走线合理及接点不得松动等要求。其原则是：（1）布线通道要尽可能少，同路并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。（2）同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。非交叉不可时，该跟导线应在接线端子引出时就水平架空跨越，且必须走线合理。（3）布线应横平竖直，分布均匀。变换走向时应垂直转向。（4）布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。（5）布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由低至高，先控制电路，后主电路的顺序进行，以不妨碍后续布线为原则。（6）在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管。所有从一个接线端子（或接线桩）到另一个接线端子（或接线桩）的导线必须连续，中间无接头。（7）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层、不反圈及不露铜过长。同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。（8）一个电器元件接线端子上的连接导线不得多于两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。4.调试与检修（1）自检线路安装完成后要进行自检。首先直观检查接线是否正确、规范。按电路图或接线图,从电源端开始逐段核对接线及接线端子处线号是否正确、有无漏接或错接之处。检查导线接点是否符合要求、压接是否牢固。同时注意接点接触应良好,避免带负载运转时产生闪弧现象。用万用表检查线路的通断情况。检查时，应选用倍率适当的电阻挡，并进行校零，以防发生短路故障。对控制电路的检查（断开主电路），可将表棒分别搭在V21、W21线端上，读数应为“∞”。按下SB时，读数应为接触器线圈的直流电阻值。然后断开控制电路，再检查主电路有无开路或短路现象，此时，可用手动来代替接触器通电进行检查。用兆欧表检查线路的绝缘电阻的阻值应不得小于1MΩ。及时记录检查和测量结果，逐个修正，直至完全正确。1）线路故障检修的方法①用试验法观察故障现象，初步判定故障范围；②用逻辑分析法缩小故障范围；③用测量法(电压测量法和电阻测量法)确定故障点：安装前测量各元件是否完好,坏的要修理好,修不好的要更换新的,同时要测量并记下自己所用交流接触器KM1、KM2线圈的直流电阻,具体的数值不同型号的接触器有较大有差别,如常用的CJ10-20交流接触器线圈直流电阻约2000Ω、而型号较新的S-K21线圈直流电阻则只有几百欧姆。首先,用万能表电阻档测量熔断器FU1、FU2、FU3,应该是电阻为0Ω,若不导通,则更换熔