电动机自耦降压起动电气控制原理图设计资料.doc

电动机自耦降压起动电气控制原理图设计时间:2011-03-16 来源: 作者:电气自动化技术网 点击: 1980次一电动机自耦降压起动电气控制原理图二设计说明1本设计适用于电压380V电机功率不超过75KW的交流电动机作不频繁自耦降压起动控制2起动至全压运行由电流继电器和时间继电器自动控制,当起动电流下降到1.5倍额定电流时,即相当于80%额定转速时,又起动位置转换到运行状态电流继电器和时间继电器的整定值见表23具有自动和手动控制两种方式,在手动方式,可以两地控制,具有外部控制端子,图中2SB12SB2为外部控制按钮,可以控制电机的起动及停机,如果不需要外部按钮控制,可直接在接线端子处将2SB1按钮的两端短接 在自动方式时,可以由来自外部PLC传感器等设备的一个无源触点直接控制电机的起停4设计柜体为冷轧板结构,冷轧板表面作除锈防腐喷塑处理要求冷轧板厚度不得小于2mm设计柜体颜色为苹果绿或桔纹浅驼色.三柜体尺寸表2 保护继电器整定值电机功率(KW)111518.5223037455575电机额定电流(A)22293642577084103140时间继电器最大整定值(S)4040404040404040电流继电器整定电流值(A)热继电器整定电流值(A)22293642577084103140断路器电磁跳闸线圈(A)253040506080100120140电流互感器变比50/550/575/575/5100/5100/5200/5200/5200/5注:电流继电器整定值(A)=(电机额定电流1.5)/电流互感器变比三相异步电动机自锁正转控制线路电气原理图 如图所示,三相异步电动机的自锁控制线路的主电路和点动控制的主电路大致相同,但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1,在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转,而且还有一个重要的特点,就是具有欠压和失压(或零压)保护作用它主要由按钮开关SB(起停电动机使用)交流接触器KM(用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等)热继电器(用做电动机的过载保护)等组成三相异步电动机自锁正转控制线路电气原理图 欠压保护:“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时,电动机能自动脱离电源电压停转,避免电动机在欠压下运行的一种保护因为当线路电压下降时,电动机的转矩随之减小,电动机的转速也随之降低,从而使电动机的工作电流增大,影响电动机的正常运行,电压下降严重时还会引起“堵转”(即电动机接通电源但不转动)的现象,以致损坏电动机采用接触器自锁正转控制线路就可避免电动机欠压运行,这是因为当线路电压下降到一定值(一般指低于额定电压85%以下)时,接触器线圈两端的电压也同样下降到一定值,从而使接触器线圈磁通减弱,产生的电磁吸力减小当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时,动铁心被迫释放,带动主触头自锁触头同时断开,自动切断主电路和控制电路,电动机失电停转,达到欠压保护的目的 失压(或零压)保护:失压保护是指电动机在正常运行中,由于外界某中原因引起突然断电时,能自动切断电动机电源当重新供电时,保证电动机不能自行启动,避免造成设备和人身伤亡事故采用接触器自锁控制线路,由于接触器自锁触头和主触头在电源断电时已经断开,使控制电路和主电路都不能接通所以在电源恢复供电时,电动机就不能自行启动运转,保证了人身和设备的安全 三相异步电动机的自锁控制线路的控制原理当按下启动按钮SB2后,电源U1相通过热继电器FR动断接点停止按钮SB1的动断接点启动按钮SB2动合接点及交流接触器KM的线圈接通电源V1相,使交流接触器线圈带电而动作,其主触头闭合使电动机转动同时,交流接触器KM的常开辅助触头短接了启动按钮SB2的动合接点,保持交流接触器线圈始终处于带电状态,这就是所谓的自锁(自保)与启动按钮SB2并联起自锁作用的常开辅助触头称为自锁触头(或自保触头)同步电机与异步电机的区别同步电机正常运行时转数是固定的,不因负载的变化而变化异步电机正常运行时转数不是是固定的,而是会因负载的变化而稍许变化同步电机线路复杂,能量可逆(电动机和发电机理论上可互换)多用做发电机首先说明一点的是,异步电机只用于电动机,极少用作发电机,都是同步电机用来发电异步电动机的原理主要是在定子中通入3相交流电,使其产生旋转磁场,转速为n0,即同步转速不同的磁极对数p,在相同频率f=50Hz的交流电作用下,会产生不同的n0,n0=60f/p工作原理如下:对称3相绕组通入对称3相电流,产生旋转磁场,磁场线切割转子绕组,根据电磁感应原理,转子绕组中产生e和i,转子绕组在磁场中受到电磁力的作用,即产生电磁转矩,使转子旋转起来,转子输出机械能量,带动机械负载旋转起来转子转速n1mm),并且在焊盘上做一圈小的过孔,在焊接时用焊锡填满,否则可能会烧断另外,如果使用了稳压管,三极管射极集电极对电源和地的导线要尽可能的短粗,否则在大电流时,这段导线上的压降可能会经过二极管和导通的三极管将其烧毁 PWM调速的实现: 产生PWM信号可以由定时器来完成,但是由于51内部只提供了两个定时器,因此,如果要向三个或更多的直流电机输出不同占空比的信号,要反复设置定时器,实现较为复杂,我们采用一种比较简单的方法不仅可以实现对更多的直流电机提供不同的占空比输入信号,而且只占用一个定时器资源这种方法可以简单表述如下: 在内存的某段空间内存放各个直流电机所需的输入信号占空比信息,如果占空比为1则保存0FFH(11111111B);占空比为0.5则保存0F0H(11110000B)或任何二进制数中包括4个0和4个1即占空比=1的个数/8 具体选取什么样的二进制数要看输出频率的要求若要对此直流电机输出PWM信号只要每个时间片移位一次取出其中固定的一位(可以用位寻址或进位标志C实现)送到电机端口上即可另外,移位算法是一种对以前结果依赖的算法,所以最好定期检查或重置被移位的数,防止移错导致一直错下去 这种算法的优点是独立进程,可以实现对多个电机的控制,缺点是占用资源较大,PWM频率较低电动机的火灾危险点和防范措施电动机是常用的动力机械,在机电系统安全运行中起主要作用为防止电机发生重大爆炸和火灾事故,可针对起火原因,采取防火措施 一电机起火的主要原因 由于各种故障,会使运行中的电机绕组发生过电流过热,烧焦绝缘材料后起火造成电机过热和崩烧的原因很多,常见的有如下几种: 1.三相电压过高或过低都会引起电机过热当电压过高时,电机的绕组电流就增大,使绕组温升超过容许值而绝缘损坏后就起火;如电压过低,是使电机的转速和定子绕组的阻抗都下降而电流增大,因过热烧烤焦绝缘材料后而起火 2.三相电压不(平衡)对称,一般是电网原因或是电机故障引起若加在电机上的三相电压不对称,则运行中的电机多种损耗就增大,会引起电机的额外发热一般要求三相电压之间的差数不超过5%,在这样的条件下,电机还能在额定功率下维持长期运行 3.缺相运行大多是电机的三相电源中有一相断路或绕组中有一相断路如缺相情况发生在电机运行中,虽尚能继续运转,但电机转速下降其他两相中电流将比正常工作时的电流约增加1.7-1.8倍,容易烧毁绕组,故不许电机长时间的缺相运行 4.小马拉大车是一种机械过载运行,这容易使电机因长期过电流过热而烤焦绝缘材料,甚至引起火灾 5.绕组接线有错误一般是外部接线错误,或在检修时绕组的某极相组有一只或几只线圈嵌反或极相组接错,都会使电机振动有异常声响和转速过低三相电流严重不平衡及绕组过热而崩烧 6.转子绕组端部故障如电机的转子部分有局部脱焊电刷的牌号与尺寸不符电刷的牌号和尺寸不符电刷压力不足或过大电刷与绕组接触不良长时间运行并进入异物等,都会引起有关部分的局部过热或使滑环与电刷之间冒出火花 7.定子或转子绕组发生各种短路如电机绕组发生相间短路,短路点附近的绝缘被烧焦,因过电流而过热,引发绕组燃烧如定子绕组的线圈绝缘损坏,导体相互接触后,便形成匝间短路,因匝间短路的线圈中,将流过很大的环流(是正常电流的2-10倍),使线圈严重发热三相电流不平衡电机的转矩降低产生杂声等 8.绝缘电阻过低会使运行中电机的绕组绝缘易受损坏和击穿,引发各种短路而崩烧二防止电机火灾的主要措施 1.三相电压是否过高或过低,可用万用表交流电压档检测母线电压和电机端电压来判断如电网原因,可向供电部门反映,要求调整或利用变压器的调节开关进行调节;如是支路压降过大,应更换导线面积和缩短电机与母线间的距离;如电机的运行长期在340V左右,可换上功率比传动机械设备大20%的电机,但大批量更换电机不是很经济和现实,最好是在电网上加置电容器补偿另外,当电压过低时,还可用交流接触器三相式热继电器等组合装置来保护电机;当电压过高时,只要将三相式热继电器调节到较高的数值即可 2.三相电压是否对称,可用万用表交流电压档和钳形表分别检测三相母线的电压和电流值来判断如发现严重不平衡时,可确定是三相母线上过多的装有单相大功率电热器和交流电焊机等为改变这种不正常情况,可重新调整和合理分配三相母线上的装接容量用同样的方法检测每台电机上端电压和负载电流是否平衡,如发现严重不平衡时,先停电检查定子绕组相间或匝间是否短路,定子绕组是否接地,待找出故障点并修复后,才可通电试车为保护电机的安全运行,可在三相馈线中采用自动开关(断路器)三相式热继电器和交流接触器等组合装置 3.为防止电机缺相运转而起火,可采取如下措施:(1)在三相式热继电器的输出端装接三只小功率指示灯,可判断运行中电机是电源一相断电还定子绕组一相断路如电源一相断电,该相的指示灯应不亮或变暗,应先停电检查三相馈线中有无导线断裂熔丝烧断交流接触器或断路器主触头接触不良和各个接头松脱等,待找出故障点并修复后,才可通电试车;如指示灯都亮着,可用钳形表检查三相电流就能判断电机的定子绕组是否缺相运行,当确定有一相断路时,应立即停电并拆开电机绕组的接线端部,找出故障点后并重新连接焊牢,包上绝缘在涂上绝缘漆后,才可装好试用(2)当容量为1.7-20千瓦电机采用Y形接法时,可在Y形的中性点与接地(零)之间接上约10-40V低压继电器,并将该继电器的常闭触头串入交流接触器线圈回路中,如电源或定子绕组有一相断路时,即能自动切断电机电源 4.当发现小马拉大车时,应采取如下防火措施和保护方式:(1)有铭牌标明的机械,可按铭牌上功率选配电机;如无铭牌标明,先设法减轻机械负载,使电机的负载电流不大于额定电流(2)如无法减轻机械负载,只能选择较大容量的电机予以适应,但应使该电机的负载电流不大于额定电流(3)可在电机馈线中配装三相式热继电器交流接触器和自动开关(断路器)等组合装置,作为电机的过载保护 5.为防止绕组接线有错误,在修理或改制电机时应注意:(1)不要把部分绕组的线圈接反,或不要将三相中一相绕组的始末端接反,或不要把绕组的匝数绕得太少了(2)如铭牌标明380V/220VY/联接电机,当电源电压为380V时绝不能接成形;当电源电压为220V时,一般都应接成形,但有时也可按需要接成Y形;如铭牌标明660V/380V电机,用于线电压为380V的系统中时,一般应接成形(3)在定子绕组接线时,不要把形错接成Y形而造成电机崩烧(4)采用Y-起动的电机,在接线时,千万不要把6根引出线的编号搞错和接错(5)如要检查绕组的接线是否正确,可用一块圆形硅钢片,中间钻孔并套在铜条上作为转子,将硅钢片沿定子内圆表面中心放置,当定子绕组通入三相30-50%额定电压时,无论是极或相或组或一个线圈接线有错,硅钢片均不旋转;如绕组的极或相或组或一个线圈接线正确,硅钢片均应旋转 6.针对转子绕组端部故障,可用校验灯或万用表等检查绕组一相断路或脱焊等(1)如电刷与滑环接触不良,可调整电刷压力和改善电刷与滑环接触面积;(2)如发现断线或局部脱焊,应重新连接焊牢,包上绝缘和涂上绝缘漆后,即可试用;(3)如发现电刷与滑环间火花过大,可能是电刷牌号与尺寸不符,更换合适的电刷;(4)如电刷压力不足或过大,可调整电刷压力;(5)如电刷在刷握内轧住,可磨小电刷;(6)如滑环表面有污垢杂物,可用0号砂布磨光,并用干净的棉纱擦净;(7)滑环不圆或痕迹深重,可用0号砂布打磨或将滑环车一刀7.为防定(转)子绕组发生各种短路故障,可用如下保护措施:(1)在电机馈线中装设合适的DZ5或DZ10型自动开关(断路器)作为短路保护(2)经常用钳形表检查电机的负载电流,发现三相电流严重不平衡并且大于额定电流,则可确定绕组有短路故障,应停车检查如绕组相间短路,可能是绕组匝间或端部相间的绝缘未垫好,绕组引出线套管或线圈组间的接线套管未套好,绕组绝缘受潮或老化,绕组受到机械损伤,电源电压过高,电机过热等原因,可用摇表等寻找故障点;如绕组匝间短路,可能是绕组受潮或绝缘老化,电源电压太高,线圈端碰伤,绕制线圈时将绝缘擦破,线圈受振动而磨损,线圈组间的接线套管未套好等原因,可用短路侦察器查找绕组短路点;如绕组中极相组短路,可在绕组两端通入3-6V直流电,用指针法查找短路处;用电桥测量每相或部分绕组电阻,如电阻较小的一相或一个线圈为短路相或短路线圈判断绕组是否接地,可用摇表等进行检测,当判定有接地故障时,应按直接观察法检验灯法淘汰法等找出接地点(3)按短路故障出现的部位和故障严重程度,可作如下处理:如短路点在绕组端部,损伤又不严重,一般将绝缘进行加强处理;如端部短路损伤严重或短路发生在槽内,应更换绕组 8.绝缘电阻是否过低,可用摇表检测判断要求电机绝缘电阻应大于0.5兆欧绝缘电阻过低原因,一般是受潮积尘漏油过载散热不良机械损伤化学腐蚀造成绝缘老化损伤等,针对这些采取烘干清扫消漏减轻负载避免损伤或腐蚀或更换等措施如仍偏低,应用试验法找出故障点并进行修理 三还应注意事项 1.要采用与其生产环境特征和防火性能相适应的防护型电机 2.防止机械过载和故障,注意及时调整和采取防火措施 3.在安装电机及其保护装置和起动器时,要安装在固定可靠的非燃烧材料基座或非燃烧建构件上;并与可燃物应保持一定距离,周围不准堆放杂物 4.电机过热而电流未升高的起火原因一般是环境温度过高(超过40摄氏度),通风冷却系统故障,缺少维护保养,无防护装置等引起的要针对这些采取相应的措施,避免火灾 5.为降低起动电流不影响供电变压器瞬间激增受损坏不使线路电压降低而影响其他设备用电及电机过热而引起崩烧,要求重载起动(功率大于10千瓦)或空载起动(功率大于14千瓦),都应加装降压起动器 6.为防止起动过于频繁或负荷性大或阻力矩大而使起动周期延长,使电机因过电流和过热而发生崩烧,应采用滑环式电机或双鼠笼式电机电动机可逆带限位控制电路电动机可逆带限位控制电路 电动机可逆带限位控制电路是一种带有位置保护的控制电路,这种电路多用在具有往返于机械运动的设备上,为了防止设备在运动时超出运动位置极限,在极限位置装有限位开关SQ使之能够停止 线路分析如下: 一正向运动: 1合上空气开关QF接通三相电源 2按下正向启动按钮SB3,KM1通电吸合并自锁,主触头闭合接通电动机,电动机这时的相序是L1L2L3,即正向运行如果运动到了极限位置,将碰到限位开关SQ1,SQ1的常闭断开,KM1失电不再吸合,主触点断开电动机停止 二