模块三丨课题二电气控制线路的设计

课题二电气控制线路的设计533534熟悉电动机的控制原则、保护措施和选择方法，以及电气控制线路设计的基本原则、应注意的问题，能进行简单生产机械电气控制线路的设计。学习目标在工业生产中，所用的机械设备种类繁多，对电动机提出的控制要求各不相同，从而构成的电气控制线路也不一样。那么，如何根据生产机械的控制要求来正确、合理地设计电气控制线路呢？本次的工作任务是进行简单生产机械电气控制线路的设计。535536一、电动机的控制原则1.行程控制原则根据生产机械运动部件的行程或位置，利用行程开关来控制电动机的工作状态称为行程控制原则。行程开关是有触点开关，在操作频繁时，易产生故障，工作可靠性较低。如图所示是接近开关，又称为无触点行程开关，是一种与运动部件无机械接触而能操作的行程开关537接近开关a）外形b）符号538接近开关按工作原理分，有高频振荡型、感应电桥型、霍尔效应型、光电型、永磁及磁敏元件型、电容型和超声波型等多种类型，其中以高频振荡型最为常用。高频振荡型接近开关的原理框图如图所示，其工作原理如下。高频振荡型接近开关的原理框图539接近开关的型号含义如下。5402.时间控制原则利用时间继电器按一定时间间隔来控制电动机的工作状态称为时间控制原则。3.速度控制原则根据电动机的速度变化，利用速度继电器等电器来控制电动机的工作状态称为速度控制原则。4.电流控制原则根据电动机主回路电流的大小，利用电流继电器来控制电动机的工作状态称为电流控制原则。541二、电动机的保护措施1.短路保护常用的短路保护电器是熔断器和低压断路器。熔断器的熔体与被保护的电路串联。当电路正常工作时，熔断器的熔体不起作用，相当于一根导线，其上面的压降很小，可忽略不计。当电路短路时，很大的短路电流流过熔体，使熔体立即熔断，切断电动机电源，电动机停转。同样，若电路中接入低压断路器，当电路短路时，低压断路器会立即动作，切断电源，使电动机停转。5422.过载保护常用的过载保护电器是热继电器。当电动机的工作电流等于额定电流时，热继电器不动作；当电动机短时过载或过载电流较小时，热继电器不动作，或经过较长时间才动作；当电动机过载电流较大时，串接在主电路中的热元件会在较短的时间内发热弯曲，使串接在控制电路中的常闭触头断开，先后切断控制电路和主电路的电源，使电动机停转。5433.欠压保护实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。在机床电气控制线路中，只有少数线路专门装设了电磁式电压继电器，大多数控制线路由于接触器已兼有欠压保护功能，所以不必再加设欠压保护电器。一般当电网电压降低到额定电压的85％以下时，接触器（或电压继电器）线圈产生的电磁吸力将小于复位弹簧的拉力，动铁芯被迫释放，其主触头和自锁触头同时断开，切断主电路和控制电路电源，使电动机停转。5444.失压保护（零压保护）在电气控制线路中，起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。当电网停电时，接触器和中间继电器线圈中的电流消失，电磁吸力减小为零，动铁芯释放，触头复位，切断主电路和控制电路的电源。当电网恢复供电时，若不重新按下启动按钮，则电动机就不会自行启动，实现了失压保护。5455.过流保护过流保护常用电磁式过电流继电器来实现。当电动机的电流值达到过电流继电器的动作值时，继电器动作，使串接在控制电路中的常闭触头断开，切断控制电路，电动机随之脱离电源停转，达到过流保护的目的。6.弱磁保护直流电动机必须在磁场具有一定强度时才能启动和正常运转。在直流电动机的电气控制线路中要采取弱磁保护。弱磁保护是在电动机励磁回路中串入弱磁继电器（即欠电流继电器）来实现的。5467.多功能保护器如图所示为3DB系列电子式电动机多功能保护器，它具有过载、缺相、欠压、过压、漏电、电动机堵转等多种保护功能，是理想的电动机综合保护装置。基本原理都是在控制回路中串联一些受这些参数控制的常开触头或常闭触头，通过逻辑组合、联锁控制等实现所需的控制功能。DB系列电子式电动机多功能保护器547三、电动机的选择第一，电动机能够完全满足生产机械在机械特性方面的要求。第二，电动机在工作过程中，其功率能被充分利用，即温升应达到国家标准规定的数值。第三，电动机的结构形式应适合周围环境的条件。5481.电动机额定功率的选择（1）连续工作制电动机额定功率的选择1）恒定负载下电动机额定功率的选择。电动机的额定功率等于或略大于生产机械所需要的功率即可。2）变化负载下电动机额定功率的选择。在变化负载下使用的电动机，一般是为恒定负载工作而设计的。因此，这种电动机在变化负载下使用时，必须进行发热校验。549（2）短期工作制电动机额定功率的选择当电动机的实际工作时间符合标准工作时间时，电动机的额定功率PN只要不小于负载功率PL即可，即满足PN≥PL。（3）周期性断续工作制电动机额定功率的选择当负载持续率≤10％时，按短期工作制选择；当负载持续率≥70％时，按长期工作制选择。5502.电动机额定电压的选择电动机的额定电压要与现场供电电网电压等级相符，否则，若电动机的额定电压低于供电电源电压，电动机将由于电流过大而被烧毁；若额定电压高于供电电源电压，电动机有可能因电压过低而不能启动，或虽能启动但因电流过大而缩短其使用寿命，甚至被烧毁。3.电动机额定转速的选择电动机额定转速选择得合理与否，将直接影响电动机的价格、能量损耗及生产机械的生产率等技术指标和经济指标。5514.电动机种类的选择（1）三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机的电源采用的是应用最普遍的动力电源——三相交流电源。（2）三相绕线转子异步电动机在启动、制动比较频繁，启动、制动转矩较大，而且有一定调速要求的生产机械上，可以优先选用三相绕线转子异步电动机。绕线转子异步电动机一般采用转子串接电阻（或电抗器）的方法实现启动和调速，调速范围有限。使用晶闸管串级调速，可扩展绕线转子异步电动机的应用范围。552（3）三相同步电动机在要求大功率、恒转速和改善功率因数的场合。（4）直流电动机由于直流电动机的启动性能好，可以实现无级平滑调速，且调速范围宽、精度高，所以对于要求在大范围内平滑调速和需要准确的位置控制的生产机械，可使用他励或直流并励电动机；对于要求启动转矩大、机械特性较软的生产机械，选用直