低压电工实用技术-三相交流异步电动机点动控制线路

电子与信息技术专业三相异步电动机点动控制电路[目录]任务目标实训设备和元器件基础知识

按钮

接触器

电气系统图任务实施

任务说明

工作原理

操作步骤

评分标准[任务目标]（1）了解按钮、接触器的结构，掌握按钮、接触器的符号、型号规格、技术参数、选型与接线；（2）能够识读简单电气原理图并且根据电气原理图能够绘制出电气安装布置图和接线图；（3）掌握点动控制电路的安装接线及调试。[实训设备和元器件]

表1实训设备和元器件明细表一、按钮按钮是一种手动控制器，由于按钮的触头只能短时通过5A及以下的小电流，因此按钮不宜直接控制主电路的通断。按钮通过触头的通断在控制电路中发出指令或信号，改变电气控制系统的工作状态。（一）种类及结构按钮一般由按钮帽，复位弹簧，桥式动、静触头，支柱连杆及外壳组成。常用按钮的外形及符号如图1所示。图1按钮外形及符号图[基础知识]

按钮根据触头正常情况下（不受外力作用）分合状态分为启动按钮（常开按钮）、停止按钮（常闭按钮）和复合按钮（既有常闭触点，又有常开触点）。图2所示按钮为复合按钮的结构示意图。[基础知识]1-按钮帽2-复位弹簧3-常闭静触头4-动触头5-常开静触头图2复合按钮结构示意图

在图2中，按下按钮帽令其动作时，首先断开常闭触点（3和4断开），通过一定行程后才接通常开触点（4和5接通）；松开按钮帽时，复位弹簧先将常开触点分断，通过一定行程后常闭触点才闭合。（二）型号及含义

[基础知识]结构形式代号的含义如下：K-开启式；H-保护式；S-防水式；F-防腐式；J-紧急式；X-旋钮式；Y-钥匙操作式；D-光标式。图3按钮的型号及含义（三）按钮的选择控制按钮的主要技术参数有规格、结构形式、触点对数、按钮颜色等。选择按钮时应从使用场合、所需触点数及按钮帽的颜色等因素考虑。控制按钮的选用原则如下:(1)根据使用场合选择控制按钮的种类，如开启式、防水式、防腐式。(2)根据用途选择控制按钮的结构形式，如钥匙式、紧急式、带灯式。(3)根据控制回路的需求确定按钮数，若单钮、双钮、三钮、多扭。(4)合理选用按钮的颜色。一般停止按钮用红色，启动按钮优先选用绿色，但也允许选用黑、白或灰色；一钮双用（启动/停止）不得使用绿、红色，而应选用黑、白或灰色按钮。[基础知识]二、接触器

接触器是一种用来频繁接通和切断交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。它具有低压释放保护功能，可进行频繁操作，实现远距离控制，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。因它不具备短路保护作用，常和熔断器、热继电器等保护电器配合使用。接触器按电流种类不同可分为交流接触器和直流接触器两类。（一）交流接触器的结构与工作原理1.交流接触器的结构交流接触器的主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置、反力装置、支架和底座等几部分组成。[基础知识]1-动触头2-静触头3-衔铁4-弹簧5-线圈6-铁心7-垫毡8-触头弹簧9-灭弧罩10-触头压力弹簧图4交流接触器结构示意图

2.交流接触器工作原理

当电磁线圈通电时，静铁心产生电磁吸引力使动衔铁吸合，衔铁带动触头动作，使常开触点闭合，常闭触点断开。当电磁线圈失电后，电磁吸引力消失，衔铁在弹簧作用下释放，所有触点复位(恢复到线圈通电前的状态)。注意：接触器具有低压释放保护功能，即当线圈电压低于额定值85%时，电磁吸引力减弱，使衔铁释放，所有触点复位。[基础知识]（a）通电前/失电后（b）通电时图5接触器工作原理图（二）接触器的符号与型号说明[基础知识]图6接触器的符号

图7为CJX2-0910型接触器的接线端子示意图。[基础知识]图7CJX2-0910型接触器的接线端子示意图

常用交流接触器的型号含义：[基础知识]解释：名称用字母“C”标识，标识接触器；类型用字母表示（“J”表示交流接触器，“JX”表示小容量交流接触器，“Z”表示直流接触器，“KJ”表真空接触器，“P”表示中频接触器）；设计序号用数字表示；派生代号用字母表示（“T”表示改进型，“J”表示节电型，“Z”表示重任务型，“W”表增容型，“S”表示电磁锁扣型，“F”表示纵缝灭弧型）

例如：CJ10Z-40/3为交流接触器，设计序号为10，重任务型，额定电流为40A，主触点为三极。CJ12T-250/3为改型后的交流接触器，设计序号为12，额定电流为250A，3个主触点。CJX1-63为小容量交流接触器，设计序号为1，额定电流为63。CJX2-0910为小容量交流接触器，设计序号为2，额定电流为9A,1个常开辅助触点。[基础知识]解释：名称、类型、设计序号表示形式与（a）图的解释相同，第一、二位数字表示在AC-3使用类别下额定工作电压为380V的额定工作电流，第三位数字表示常开辅助触点的个数，第四位数字表示常闭辅助触点的个数。

（三）接触器的主要技术参数[基础知识]接触器的主要技术参数包括：额定工作电压、额定工作电流、电磁线圈的额定电压、约定发热电流、动作值、接通与分断能力、电气寿命与机械寿命、额定操作频率等。

1.额定电压额定电压指主触点的额定工作电压，交流有220V、380V、660V等。直流有110V、220V、440V等，选用交流接触器时，其主触点的额定工作电压应大于或等于负载电压。2.额定电流额定电流指主触点的额定工作电流，它是在一定条件下(额定电压、使用类别、额定工作制、操作频率等)规定的保证电器正常工作的电流值，若改变使用条件，额定电流也要随之改变。目前生产的接触器的额定电流有5A、10A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A等规格。3.电磁线圈的额定电压常用的交流电磁线圈额定电压有36V、110V、220V和380V，直流有24V、48V、110V、220V、440V。[基础知识]

4.约定发热电流在规定条件下试验时，在8h工作制下，各部分温升不超过极限值时所承载的最大电流。5.动作值动作值指接触器的吸合电压和释放电压。按照规定，作为一般用途的电磁式接触器，在一定温度下，加在线圈上的电压为额定值的85%~110%之间的任何电压下可以可靠地吸合，反之，如果工作中电压过低或失压，衔铁应能可靠地释放。6.接通与分断能力接通与分断能力指接触器的主触头在规定条件下，能可靠地接通或分断的电流值。在此电流下接通或分断时，不应发生触头熔焊、飞弧和过分磨损。[基础知识]7.机械寿命和电寿命接触器是频繁操作的电器，应具有较高的机械寿命和电气寿命，目前接触器的机械寿命为100万次，小容量接触器的机械寿命可达300万次。电寿命与使用类别和负载电流的大小有关。8.操作频率操作频率指每小时允许的操作次数。目前一般为150~1200次小时。9.触点的类型和数量主触点和辅助触点的数目。[基础知识]（四）接触器的选择（1）接触器类型的选择：根据接触器所控制的负载性质来选择接触器的类型。（2）接触器的额定电压：应等于或大于主电路的额定电压。（3）接触器线圈的额定电压及频率：应与所控制的电路电压、频率相一致。（4）接触器额定电流的选择：应大于或等于负载的工作电流。（5）接触器的触头数量、种类的选择：其触头数量和种类应满足主电路和控制线路的要求。[基础知识]（五）接触器常见故障分析表2常见故障与分析

[基础知识]序号常见故障故障原因1吸不上或吸力不足电源电压过低和波动大；电源容量不足、断线、接触不良；接触器线圈断线，可动部分被卡住等；触点弹簧压力与超程过大；动、静铁芯间距太大。2不释放或释放缓慢触点弹簧压力过小；触点熔焊；可动部分被卡住；铁芯极面被油污；反力弹簧损坏；铁芯截面之间的气隙消失。3线圈过热或烧损

线圈中流过的电流过大时，就会使线圈过热甚至烧毁。发生线圈电流过大的原因有以下几个方面：电源电压过高或过低；操作频率过高；线圈已损坏；衔铁与铁芯闭合有间隙等。4噪声较大电源电压过低；触点弹簧压力过大；铁芯截面生锈或粘有油污、灰尘；分磁环断裂；铁芯截面磨损过度而不平。5触点熔焊操作频率过高或过负荷使用；负荷侧短路；触点弹簧压力过小；触点表面有凸起的金属颗粒或异物；操作回路电压过低或机械卡住触点停顿在刚接触的位置上。6触点过热和灼伤触头弹簧压力过小；触头表面接触不良；操作频率过高或工作电流过大。7触头磨损触头磨损有两种：一种是电气磨损，由触头间电弧或电火花的高温使触头金属气化或蒸发所造成；另一种是机械磨损，由于触头闭合时的撞击，触头表面的相对滑动摩擦等造成。三、电气系统图电气系统图是按照我国电气设备的有关国家标准，用标准图形符号及连线形式设计的电气控制系统工程图，是机电设备电气设计人员与安装维护人员交流的工程语言。电气图主要包括：电气系统总体布局图、电气原理图、电气元件布置图、电气安装接线图、电器元件明细表。（一）电气系统总体框图[基础知识]（二）电气原理图电气原理图详细表达了电气控制系统的组成、工作原理。包括：主电路、控制电路及辅助电路(照明等)。[基础知识]图11普通车床的电气原理图1.电气原理图的识读阅读方法：先分析控制系统组成，再按“主电路→控制电路→辅助电路”分析控制原理、工作过程。表3阅读方法步骤[基础知识]序号阅读步骤说明1阅读主电路从主电路中的接触器的主触点入手，初步分析对电机的拖动控制（如各类方式的起动、正/反转、调速、制动等)2阅读控制电路从各类接触器、继电器的线圈控制电路入手，找出基本/典型控制环节(起-保-停等)，先局部分析，再结合主电路整体分析。3阅读辅助电路通常包括“照明灯、指示灯”等电路。4分析各类保护环节通常包括“短路、过载、欠压、失压”基本保护。5分析设备工作过程包括起动过程、停止过程等结合以上的方法步骤对图11普通车床的电气原理图进行分析。(1)主电路总电源为三相交流380V，由QF断路器控制其通断；控制对象为主轴电机M1和冷却泵电机M2，它们都由接触器KM1控制直接起动/停止。(2)控制电路典型的“起-保-停”控制电路可控制电机连续运行，HL1为运行指示灯。(3)照明辅助电路由变压器TC将380V转换为36V安全电压，供照明灯EL使用，SA1为照明开关。(4)电路的保护环节：熔断器FU1对主电路作短路保护，熔断器FU2对控制电路作短路保护，熔断器FU3对辅助电路作短路保护。由热继电器FR1、FR2分别对主轴电机、冷却泵电机作过载保护，热继电器FR1和FR2的常闭触头串联在控制电路中，当两电机中任意一台发生过载时立即切断控制电路，使两电机同时停转。失压和欠压保护都是由接触器KM实现的。[基础知识]2.电气原理图的绘制电气原理图的绘制原则如下：(1)所有电器元件都应采用国家统一规定的图形文字符号表示。(2)为便于表达控制原理，同一电器的各个部分可分别画在电路中的不同位置，并要求同一电器各部分用相同文字符号标明。(3)同类型多个电器用相同字母表示，并在其后加上数字号区别（如两个热继电器FR1、FR2）。(4)在电路图中，所有电器元件的触点都按没有通电和没受外力作用时的状态绘制(对接触器、继电器指线圈未通电时触点状态；按钮、行程开关等，指未受外力作用时触点的状态)。(5)所有电路均应垂直布置，电源电路水平绘制，主电路在图的左侧，控制电路在图的右侧。各元件应按动作顺序，从上到下，从左到右排列布置。(6)电路中有电联系的交叉导线连接点用“●”表示。(7)电路图的区域划分和标注：对复杂电路便于查阅线路。[基础知识]（三）电气元件布置图电气元件布置图表示各电器元件及电工材料的实际安装位置及尺寸（包括“安装底板、导轨、行线槽”等电工材料）。电气元件布置图通常包括电器板元件布置图（电器板为电控箱内部安装底板）和操作盘元件布置图（操作盘通常安装于电控箱或设备上）。1.电器板元件布置图设计原则(1)标注电器板/操作盘外形尺寸；(2)所有元件按实际外形尺寸布置；(3)配电电器及变压器等布置在上方；(4)采用导轨安装固定元件，所有连线经行线槽整齐布线；(5)元器件与线槽之间留有2-3cm距离；(6)各元件应留出一定散热空间。[基础知识]

图12普通车床电器板元件布置图[基础知识]2.操作盘元件布置图设计原则①常操作的按钮/开关设置在右边或下方；②指示灯、报警器设置在左边或上方；③各元件之间留有安装空间。[基础知识]图13操作盘布置图（四）电气安装接线图

电气安装接线图表示各元件之间连线关系，详细画出各连线编号及连接去向。电气安装接线图包括内部接线图和外部接线图。内部接线指的是电器板上各元件之间连线，采用单股铜芯软线，通过行线槽安装布置；外部连线指的是电器板与来自操作盘及设备各元器件之间连线，应采用绝缘护套线(多芯)通过接线端子排连接。内部元件（电器板上的元件）和外部元件（即电源、电机、按钮、指示灯等）的连接要通过端子排XT。电气安装接线图设计步骤及规则：(1)首先在电气原理图上标出连线编号（可以是数字、字母、或两者组合）；(2)按布置图画出各元件内部接线图；(3)根据电气原理图，在电气安装接线图上画出各元件之间的连线，并标注连线编号等；(4)连线表达方式：直接接线法、二维标注法；[基础知识]直接接线法：适用于电路简单，元件不多的电路。二维标注法是由元件代号：连线编号号或端子号的组合，如QF:2或者QF:U11。[基础知识]图14C620-1型车床的电器板接线图[基础知识]图15普通车床外部接线图表4电器元件明细表[基础知识]序号代号元件名称型号规格件数1M1主轴电动机J52-47KW，1400r/min12M2冷却泵电动机JCB-220.125KW，2790r/min13KM交流接触器CJ0-20380V14FR1热继电器JR16-20/3D14.5A15FR2热继电器JR2-10.43A16QF低压断路器DZ47-63400V，10A17FU1熔断器RM3-254A38FU2熔断器RM3-254A29FU3熔断器RM3-251A110SB1、SB2按钮LA4-22K5A111SA1旋钮LA38380V以下可用112TC照明变压器BK-50380V/36V113HL指示灯AD16-22DS380V114EL照明灯JC6-140W，36V115

导线2塑铜线

若干（五）电器元件明细表电器元件明细表是电器元器件及材料采购的主要依据。[任务实施:三相异步电动机点动控制电路的安装接线与运行调试]1.任务说明各小组首先根据表1准备好实训设备和元器件，然后对三相异步电动机点动控制电路的工作原理进行分析，并且能够根据点动控制电路的电气原理图画出电气元件的布置图和接线图，最后完成三相异步电动机点动控制电路的安装接线与调试。三相异步电动机点动控制电路2.工作原理三相异步电动机点动控制电路由主电路和控制电路组成。主电路是电动机电流流经的电路，主电路的特点是电压高（380V），电流大。控制电路是对主电路起控制作用的电路，控制电路的特点是电压不确定（可通过变压器变压，通常电压范围为36~380V），电流小。在电气原理图中主电路绘在左侧，控制电路按主电路动作顺序绘在右侧。接触器的主触点接入主电路，线圈接入控制电路，两者的图形符号不同，但文字符号相同，即表示为同一个电气元件。[任务实施:三相异步电动机点动控制电路的安装接线与运行调试]保护：FU1对主电路起短路保护，FU2对控制电路起短路保护，KM起失压欠压保护。3.操作步骤第1步：根据表1准备好电器元件，并检测断路器、熔断器、按钮和接触器、电动机的质量好坏，特别要注意检查接触器线圈电压是否符合控制电路的电压等级。第2步：按照图16在电器板上安装元器件，要求各元器件安装位置整齐、匀称，间距合理。[任务实施:三相异步电动机点动控制电路的安装接线与运行调试]图16点动控制电路安装布置图第3步：按照图17进行接线。接线应先接主电路，再接控制电路。线路安装应遵循横平竖直的原则，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、不损伤线芯。图17点动控制电路安装接线图[任务实施:三相异步电动机点动控制电路的安装接线与运行调试]第4步：通电前检查。接线完成后，必须经过认真检查以后，才允许通电，以防错接、漏接造成不能正常工作或短路事故。检查步骤：1）对控制电路进行检查。①将数字万用表达到2KΩ电阻档，表棒分别放在U11和V11线端上，读数应为“∞”。②按下起动按钮时，读数应为接触器线圈的冷态直流电阻值（几百或一千多欧姆）。2）断开控制电路检查主电路有无开路或短路现象。①将数字万用表达到200Ω电阻档，表棒分别放在L1和U、L2和V、L3和W线端上，读数都应为“∞”。②闭合断路器QF，手动按下接触器使衔铁吸合，表棒分别放在L1和U、L2和V、L3和W线端上，表盘上都有读数。[任务实施:三相异步电动机点动控制电路的安装接线与运行调试]第5步：通电调试检查接线无误后，接通交流