电子技工业务3 电子技工业务 第三章 第4节 电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路

第3章

船舶电机及拖动基础一、正反转互锁控制电路在船舶生产实际中,许多设备均需要有两个相反方向的运行控制,以满足生产的需要。如锚机的起锚和抛锚、通风机的吸气和排气、起货机的提货和落货等。这类控制可通过电动机的正转与反转来实现。为了实现电动机的反向运转,只要将电动机三相电源进线中任意两线对调即可,在电路中任意两线对调可由两个接触器实现。接触器KM1和KM2触点不能同时闭合,以免发生相间短路故障,因此需要在各自的控制电路中串接对方的常闭触点,构成互锁。互锁的含义就是互相“锁住”对方,不让对方同时处于工作状态。一方处于工作状态时,另一方就被“锁住”,不能再处于工作状态,除非处于工作状态的一方停止工作。通常采取的互锁形式有电气、机械和多重互锁等。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路电气互锁是将接触器的常闭辅触头串接到被互锁的另一个接触器的线圈回路中。如图3-52所示电路：1.电气互锁一、正反转互锁控制电路按下正向起动按钮SB2后,KM1线圈得电并自锁,电动机正转,KM1常闭触点断开,这时即使按下反向起动按钮SB3,KM2也无法通电。图3-52电气互锁正反转控制电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路当需要反转时,需先按下停止按钮SB1,令KM1断电释放,KM1常开触点复位断开,电动机停转。然后再按下SB3,KM2线圈才能得电,电动机反转。由于电动机由正转切换成反转时,需先停下来,再反向起动,故称该电路为正—停—反控制电路。1.电气互锁一、正反转互锁控制电路利用接触器常闭触点互相制约的关系称为电气互锁,因此这两个常闭触点称为互锁触点。图3-52电气互锁正反转控制电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路2.机械、电气双重互锁一、正反转互锁控制电路图3-52中,电动机由正转到反转,需先按停止按钮SB1,在操作上不方便,为了解决这个问题,可利用复合按钮进行控制,如图3-53所示,起动按钮均换为双层按钮,则该电路为按钮机械互锁的控制电路。图3-53机械互锁电路假定电动机正在正转,此时接触器KM1线圈吸合,主触点KM1闭合。要使电动机换向,只需按下复合按钮SB3即可。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路2.机械、电气双重互锁一、正反转互锁控制电路按下SB3后,其常闭触点先断开KM1线圈回路,KM1释放,主触点断开正序电源。复合按钮SB3的常开触点后闭合,接通KM2的线圈回路,KM2通电吸合且自锁,KM2的主触点闭合,负序电源送入电动机绕组,电动机做反向起动并运转,从而直接实现正、反向切换。图3-53机械互锁电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路2.机械、电气双重互锁一、正反转互锁控制电路欲使电动机由反向运转直接切换成正向运转,操作过程与上述类似。按下SB2时,只有KM1可得电动作,同时KM2回路被切断;按下SB3时,只有KM2可得电动作,同时KM1回路被切断,因此采用复合按钮起到了机械互锁的作用。图3-53机械互锁电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路2.机械、电气双重互锁一、正反转互锁控制电路但只用按钮进行机械互锁,而不用接触器常闭触点之间的互锁,较不可靠。在实际中可能会出现由于负载短路或大电流的长期作用,造成接触器的主触点被烧焊在一起,或者由于接触器的机构失灵使衔铁卡住总是在吸合状态,这都可能造成主触点不能断开,这时如果另一接触器动作,就会造成电源短路事故。图3-53机械互锁电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路2.机械、电气双重互锁一、正反转互锁控制电路如果采用接触器常闭触点进行电气互锁,不论什么原因只要一个接触器是吸合状态,它的互锁常闭触点就必然将另一接触器线圈电路切断,这就能避免事故的发生。因此将电气互锁和机械互锁组合在一起则成为多重互锁,这样既可直接反向,又提高了可靠性,如图3-54所示。图3-53机械互锁电路图3-54机械、电气双重互锁电路第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路2.机械、电气双重互锁一、正反转互锁控制电路当然,以上只是基于线路图的理论上的分析,在船舶实际生产中,一般会尽量避免直接反向起动。这是因为如果采取直接反向起动的方法来改变电动机的运转方向,就相当于给电动机先进行反接制动,然后再反向加速,这会使转子受到很大力矩的冲击,对电动机不利。所以大容量的电动机应避免采取这种直接反向起动的方法。最好先按下停止按钮,待2~3min后,即电动机转速接近零时再按下反向起动按钮。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路二、顺序起动(又称联锁控制)生产机械都是由许多部件组成的,不同的部件之间是相互联系又相互制约的,在操作时为了保证设备的工况正常,对电动机的起动、停止必须按一定顺序来控制,这就称为电动机的顺序控制。这种情况在船舶机械设备中很常见,如船舶上某些空压机正常工作时需要冷却水进行冷却,所以要求冷却水泵先运行,冷却水压力建立后才能起动空压机。有些船舶甲板上的电动起货机中的主拖动电动机的起动,只有在为它冷却的风机电动机起动后它才能起动。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路二、顺序起动(又称联锁控制)顺序起动联锁控制电路如图3-55所示,电动机M2必须在M1起动后才能起动,这就构成了两台电动机的顺序控制。图3-55顺序起动(联锁控制)起动时合上电源开关QS,按下起动按钮SB2,接触器KM1线圈通电吸合并自锁,M1起动运转。KM1的常开触点闭合为KM2线圈通电准备了条件。这时按下起动按钮SB,KM2线圈通电吸合并自锁,M2起动运转,从而实现了M1先起动,M2后起动的顺序控制。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路二、顺序起动(又称联锁控制)在图3-55(a)中接触器KM1(控制冷却水泵电动机M1)的自锁触头又是KM2(控制空压机电动机M2)的联锁触头。图3-55顺序起动(联锁控制)因此,只有在KM1线圈通电,冷却水泵起动后,KM2线圈才能通电,空压机起动运转。如果KM1线圈断电,冷却水泵停止供水,由于KM1触头打开,使KM2线圈立即断电,空压机停止运转。图3-55(b)是用KM1的另一个常开辅助触头与KM2线圈串联,同样能满足上述要求。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路二、顺序起动(又称联锁控制)图3-55(c)不仅能实现顺序起动控制,而且能实现顺序停车控制。图中2KM2与1SB并联,能实现必须2号电动机先停车才能停掉1号电动机。图3-55顺序起动(联锁控制)联锁控制的要点是：先起动接触器的常开触头与后起动接触器线圈串联;先停止接触器的常闭触头与后停止的停止按钮并联。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制

船舶上很多设备的物理量并不需要严格维持在某一个恒定值,而是往往要求维持某一低限值到高限值的范围内即可,如空调的温度、空气柜的空气压力、水柜和油柜的液位等,这就是双位控制,属于闭环控制方式。图3-56双位闭环控制系统框图如图3-56为双位控制的原理框图,当系统输出的高限值达到设定的高限值时,通过比较后将控制开关打开,系统停止工作；随着被调量的下降,当输出降到低限值时,控制开关又开始闭合,系统又投入工作。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制实现双位闭环控制的元件比较多,通常采用压力继电器、液位继电器、温度继电器等,它们在双位控制系统中既是比较元件,又是开关元件。下面以船舶日用水柜为例介绍双位控制系统的控制原理。船舶的日用水包括海水与淡水,储存海水、淡水的水柜一般放在机舱里,需采用压力水柜才能把水送到主甲板与上层甲板。第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制

图3-57所示是某压力水柜给水原理及水泵控制电路图,图中水柜为压力水柜,随着用水量的变化,水、气空间容积在变化,即液位高度和气压都在变化。图3-57某压力水柜给水原理及水泵控制电路图第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制水位上升,气的空间高度减小,气压增加。如果不考虑漏气损耗，气压大小与水位高低成正比,高限水位HH对应着高限压力,低限水位HL对应着低限压力。因此,对于像这样密封容器式的双位液位高度的控制,可以采用双位压力的控制方式,因此可以采用双位压力继电器来作为其控制元件。图3-57某压力水柜给水原理及水泵控制电路图第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制日用水柜双位控制电路通过转换开关SA实现手动和自动控制的转换,当转换开关SA放在手动控制时,该电路即为一连续运转控制电路。将SA扳在自动位置,通过按钮SB2、SB1来控制水泵的起动与停止。当转换开关打到“自动”位置,若水位处正常水位时,即水位高于HL,低于HH,此时由于KPH闭合,KPL断开,接触器KM线圈未得电,水泵电机不运行。图3-57某压力水柜给水原理及水泵控制电路图第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制随着用水量增加,水位高度和气压逐渐下降。当气压(水位)降到低限HL以下时,压力继电器低压触点KPL由正常水位时的“开启”状态转换为“闭合”状态,水泵电机接触器KM线圈得电动作,其常开主触点闭合,水泵起动,向水柜补充水;其常开辅触点闭合,实现自锁。图3-57某压力水柜给水原理及水泵控制电路图第四节电动机的正反转、顺序起动、双位控制电路三、双位控制当气压(水位)升高,并高于低限HL时,虽然压力继电器KPL触点打开,但因为接触器KM自锁触点的自锁作用,KM线圈仍通电,所以水泵继续补水,直到气压(水位)升高到高限时,压力继电器高压触点KPH断开,使接触器KM线圈断电,水泵停止补水。图3-57某压力水柜