项目五 任务5电镀行车电动机的起动控制电路设计

项目五：电镀行车电动机的起动控制三相异步电动机的软起动623三相笼型异步电动机的Y/△降压起动三相笼型异步电动机的自耦变压器降压起动4三相绕线转子异步电动机的起动控制1三相笼型异步电动机的起动控制方案电镀行车电动机的起动控制电路设计5电镀专用行车工作流程图电镀操作的主要部件：行车、吊钩、吊篮、限位开关、镀前处理槽、电镀槽、镀后处理槽等。

1.电镀行车的工作流程电镀的工序主要包括待镀品装篮、吊篮上升、行车前进、吊篮下降、槽内停留、吊篮上升、……、行车后退等。2.电镀行车中的电动机（1）根据工作条件和起动要求选择电动机电镀车间通常用的是三相交流电，所以控制电镀行车的两台电动机都是三相异步电动机。根据转子结构不同，三相异步电动机有笼型和绕线型之分。三相笼型异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，适用于轻载起动的场合。三相绕线转子异步电动机结构相对复杂、造价也比较高，适用于重载起动的场合。电镀行车由两台电动机控制：一是移行电动机，控制行车的左右移动；二是升降电动机，控制吊篮的上升和下降。2.电镀行车中的电动机（2）两种电动机所带的负载特性移行电动机控制行车的左右移动，是克服摩擦力做功，负载特性为反抗性恒转矩负载；升降电动机控制吊篮的上升和下降，是克服重力做功，负载特性为位能性恒转矩负载。（3）根据负载轻重，判定两种电动机的类型反抗性恒转矩负载通常是轻载，所以移行电动机属于轻载起动，适宜于采用三相笼型异步电动机；位能性恒转矩负载通常是重载，升降电动机需要重载起动，适宜于采用三相绕线转子异步电动机。（1）三个备选起动控制方案：直接起动、自耦变压器降压起动、Y-△降压起动。3.移行电动机的起动控制方案（2）起动备选方案的可行性分析（3）确定起动控制方案①电动机容量在10kW以下时，直接起动是最佳起动方式。移行电动机带镀件左右移动属于轻载，容量在10kW以下的三相笼型异步电动机就能带动，所以确定采用直接起动方案。②如果电动机容量超过了10kW，且镀件的重量经常变化，也就是负载转矩经常变化时，宜采用自耦变压器降压起动。自耦变压器有三个抽头，选择不同的抽头，可得到不同的起动转矩，便于适应镀件重量的变化。③如果电动机容量超过了10kW，且镀件的重量相对稳定，也就是负载转矩相对稳定时，宜采用Y-△降压起动。Y-△降压起动设备简单，工作可靠，限流效果好，起动转矩恒定。（1）两个备选起动控制方案：转子回路串对称电阻分级起动、转子回路串频敏变阻器起动。4.吊钩升降电动机的起动控制方案（2）备选起动控制方案的可行性分析①转子回路串对称电阻分级起动优点：起动电流小，起动转矩大，起动电阻可兼作调速电阻用。缺点：起动电阻会消耗电能，而且起动过程中每切除一级起动电阻，都会产生电气冲击和机械冲击。应用：重载起动，但对起动的平滑性要求不高的场合。②转子回路串频敏变阻器起动优点：起动电流小，起动转矩大，起动过程平滑性好，电路结构简单、维护方便，使用寿命长。缺点：频敏变阻器的初投资较大，且不能用来调速。应用：对起动性能要求比较高的重载起动场合。（3）确定起动控制方案4.吊钩升降电动机的起动控制方案由于电镀吊钩升降电动机只要求重载起动，对起动的平滑性没有要求，起动结束正常运行时也不需要调速，所以，两种备选起动控制方案都可以采用。考虑到虽然频敏变阻器的初投资较大，但是它的长期经济效益好，而且电路结构简单，能实现平滑起动，运行维护方便，使用寿命长。因此，确定采用三相绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动。（1）设置控制按钮5.电镀行车系统中的需要设置的低压电器（2）设置限位开关（3）设置时间继电器移行电动机停止按钮SB1、正转和反转起动按钮SB2、SB3。

在每个槽位上方分别设置行车移行到位限位开关SQ1~SQ3和移行到末端限位开关SQ4。在原位和每个槽位上方设置吊篮上升到位限位开关ST0、ST1~ST3。在原位和每个槽位下方设置吊篮下降到位限位开关ST0′、ST1′、ST2′和ST3′。设置通电延时型时间继电器KT1、KT2、KT3，分别对应镀件在1槽、2槽、3槽内停留的时间。设置通电延时型时间继电器KT4和KT5，分别对应吊钩升降电动机正转和反转起动所需的时间，以便起动结束及时切除频敏变阻器。设置通电延时型时间继电器KT6、KT7，分别对应正转和反转起动结束后，延时一定的时间，才让过电流继电器KA3投入运行。6.移行电动机起动控制电气原理图设计采用经验设计法。（1）保留原电路中的主电路（2）去掉原电路的机械互锁、限位保护和正反转循环功能移行电动机选定的是直接起动控制，由于电镀移行电动机需要正反转，而且是运行到末端后自动反转，与三相异步电动机自动往复循环控制的有很多相同或者类似之处，所以选取三相异步电动机自动往复循环控制电气原理图作为基础电路，再根据电镀移行电动机的实际工作需要，进行修改完善。修改完善的具体步骤为：为了方便检修，保留原电路的停止按钮SB1、正转和反转起动按钮SB2、SB3，无需手动进行正反转直接切换，因而去掉机械互锁。采用了新的限位保护，去掉原有的限位保护。原来的正反转是无限循环的，这里完成一次正转、一次反转就停车，所以保留正转到反转的自动切换，去掉反转到正转的自动切换。★电动机自动往复运动控制线路1.FU作短路保护2.FR作长期过载保护3.起动按钮与接触器配合作欠压失压保护4.SQ3和SQ4作限位保护机械互锁电气互锁限位保护6.移行电动机起动控制电气原理图设计（4）行车移行到各槽位上方自动停止和自动再起动控制（3）从原位开始的起动控制电镀移行电动机要有“移行到达各槽位上方自动停止”、“镀件提升到上限位自动再起动左行”的功能。“移行到达各槽位上方自动停止”功能，由槽位上方的限位开关SQ1~SQ3断开正转接触器KM1的线圈电路，再由KM1主触头复位断开，切断移行电动机正序电来实现。“镀件提升到上限位自动再起动左行”功能，可通过吊篮提升到槽位上方限位开关ST1~ST3接通正转接触器KM1的线圈电路，再由KM1主触头闭合为移行电动机接通正序电，从而使移行电动机重新起动，带动行车继续前进。在原位时，吊篮上升至上限位后，行车自动前进，可以利用原位的上限位开关ST0的常开触头接通正转接触器KM1，起动电动机使之正转，带动行车前进。（5）行车自动返回控制（6）行车返回原位的停车控制6.移行电动机起动控制电气原理图设计行车前进至生产末端能自动后退返回，显然要由末端限位开关SQ4完成由正转变反转的自动切换：SQ4常闭触头切断正转接触器KM1，断开移行电动机的正序电，移行电动机不再正转，行车停止前进；SQ4常开触头接通反转接触器KM2，接通移行电动机的反序电，移行电动机反转，带动行车后退。行车返回原位后能自动停下，由工人卸下镀件，准备开始下一个工作周期。既然行车原位起动是依靠原位上限位开关ST0的常开触头实现的，那么行车到原位停止就可利用ST0的常闭触头来实现。（7）经过前面6个步骤的修改，得到电镀移行电动机直接起动的

完整控制电路如下。电镀移行电动机直接起动控制电气原理图（8）综合审查6.移行电动机起动控制电气原理图设计

经过综合审查，该图能满足电镀移行电动机的所有控制要求。7.设计吊钩升降电动机起动控制电气原理图宜采用经验设计法进行设计。选取三相绕线转子异步电动机转子串频敏变阻器起动的电气原理图为基础电路，结合吊钩升降电动机的实际工作需要，进行修改完善。转子回路串接频敏变阻器起动控制电气原理图吊钩升降电动机起动控制的主电路7.设计吊钩升降电动机起动控制电气原理图不论是正转还是反转，在起动之初，KM3和KM4的常开触头都是断开的，接入频敏变阻器起动。起动结束，正转/反转利用KM3/KM4的常开触头闭合来切除频敏变阻器。

（1）修改主电路在原图的主电路中，去掉不必要的电压表和电流表。将控制过电流继电器KA3接入和切除的中间继电器改为KA4。KM1作正转接触器，加入交换了L1、L2两相电源相序的反转接触器KM2。由KM3和KM4两个接触器控制频敏变阻器接入和切除，其他部分不变，修改后的主电路如图所示。吊钩升降电动机转子串频敏变阻器起动控制电路7.设计吊钩升降电动机起动控制电气原理图（2）修改控制电路（2）正转接触器KM1的控制正转接触器KM1控制吊钩升降电动机的上升，KM1能否得电由正转起动按钮SB2和三个通电延时型时间继电器KT1、KT2、KT3来控制。SB2的常开触头和KT1、KT2、KT3的延时闭合触头并联，任意一个触头闭合，都能让KM1得电。将镀件装入吊篮后，工人用起动按钮SB2发出起动控制信号。KT1、KT2、KT3的延时时间分别对应镀件在1槽、2槽、3槽内停留的时间，以起到镀件在各槽处理完后就让吊钩升降电动机起动正转，带动吊篮上升的作用。吊篮上升到上限位，压下上限位开关，上限位开关的常闭触头切断KM1线圈，断开吊钩升降电动机的正序电，吊钩升降电动机停转，吊篮停止上升。ST0、ST1、ST2和ST3分别对应原位、1槽、2槽和3槽的上限位开关，它们的常闭触头串联，任意一个上限位开关动作，都能让KM1断电，让电动机停转，也就是让吊篮停止上升。7.设计吊钩升降电动机起动控制电气原理图（3）吊钩升降电动机的正转起动过程吊钩升降电动机的正转提升运动由正转接触器KM1控制，直接借用转子串频敏变阻器起动的控制电路部分。起动瞬间，通电延时型时间继电器KT4和正转接触器KM1的线圈同时得电，KM1立即动作接通正序电，KT4延时；反转接触器KM2和控制频敏变阻器的接触器KM3、KM4都不得电，电动机转子串入频敏变阻器起动，既有大的起动转矩，又能将起动电流限制在允许范围内。起动结束，KT4延时闭合触头闭合，KM3得电动作，切除频敏变阻器，吊钩升降电动机进入正转连续运行状态，带动吊篮上升。（4）反转接触器KM2的控制反转接触器KM2控制吊钩升降电动机的下降，KM2能否得电由反转起动按钮SB3和三个槽位限位开关SQ1、SQ2、SQ3来控制。SB3的常开触头和SQ1、SQ2、SQ3的常开触头并联，任意一个触头闭合，都能让KM2得电。起动按钮SB3只在检修时会用到，在正常电镀过程用不上它。当镀件运行到1槽、2槽、3槽的槽位上方时，对应的SQ1、SQ2、SQ3的常开触头闭合，使移行电动机停转不再带动镀件前进，而使吊钩升降电动机反转带动吊篮下降。ST0′、ST1′、ST2′和ST3′分别对应原位、1槽、2槽和3槽的下限位开关，它们的常闭触头串联，吊篮下降到下限位时，对应的下限位开关动作，就能让KM2断电，让电动机停转，吊篮停止下降。此时，如果停在原位，就供工人装卸镀件；如果停在任意一个槽位下，则让镀件在槽内停留接受电镀处理。7.设计吊钩升降电动机起动控制电气原理图（5）吊钩升降电动机的反转起动过程吊钩升降电动机的反转下降运动与正转提升运动虽然运动方向相反，但是起动过程很类似，同属于转子串频敏变阻器起动，仍然是直接借用原图的起动控制电路。起动瞬间，通电延时型时间继电器KT5和反转接触器KM2同时得电，KM2立即动作接通反序电，KT5延时；正转接触器KM1和控制频敏变阻器的接触器KM3、KM4都不得电，转子串入频敏变阻器起动，将起动电流限制在允许范围内。起动结束，KT5延时闭合触头闭合，KM4得电动作，切除频敏变阻器，吊钩升降电动机进入反转连续运行状态，带动吊篮下降。7.设计吊钩升降电动机起动控制电气原理图（6）镀件在槽内停留的控制镀件在槽内停留的时间由电镀的工艺要求决定，通常是已知的，可以预先设定。一旦吊篮下降到下限位，吊钩升降电动机停转，就起动对应槽位的通电延时型时间继电器KT1、KT2、KT3。镀件在槽内停留接受电镀处理的过程，时间继电器一直在延时；电镀处理完成，延时正好结束，KT1或KT2或KT3的延时闭合触头闭合，接通正转接触器KM1，让吊钩升降电动机正转起动，带动吊篮上升，把吊篮重新吊起来。图中用到了3个中间继电器KA1、KA2、KA4，1个过电流继电器KA3和7个通电延时型时间继电器KT1~KT7，保留了原电路中起动过程让过电流继电器KA3短路、起动结束延时让KA3投入运行、延时切除频敏变阻器等功能，增加了槽位停留时间控制等。（7）几个继电器的作用KA1、KA2分别控制接触器KM3和KM4在起动结束后，及时切除频敏变阻器。在起动过程中，KA4的常闭触头让过电流继电器KA3的线圈短路，起动电流不经过KA3，避免了起动电流大而造成KA3误动作，起