《工厂电气控制技术》-项目三

任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试【原理分析】所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转(或限制其转速)。常用的制动方式有机械制动和电气制动，其中电气制动包括反接制动和能耗制动。电动机断开电源后，利用机械装置产生的反作用力矩使其迅速停转的方法叫机械制动。当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组中通入直流电，迫使电动机停转的方法称为能耗制动。能耗制动的优点是制动准确、平稳，且能量消耗较小。能耗制动的缺点是需要附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试能耗制动一般用于要求制动准确、平稳的场合，如磨床、立式铣床等的控制线路中。无变压器单相半波整流单向启动能耗制动自动控制线路如图３－１所示。ＫＴ瞬时闭合常开触头的作用:当ＫＴ出现线圈断线或机械卡住等故障时，按下ＳＢ２后能使电动机制动后脱离直流电源。【任务分析】元件明细表如下:上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试【项目实施】１.技能训练器材(１)测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。(２)５０５０型兆欧表、Ｔ３０１－Ａ型钳形电流表、ＭＦ３０型万用表。(３)各种规格的紧固体、针形及叉形轧头、金属软管、编码套管等。２.技能训练步骤其安装步骤如下:(１)按表配齐所用电器元件，并检验元件质量。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试(２)根据电路图，画出布置图。(３)在控制板上按布置图安装走线槽和除电动机、速度继电器以外的电器元件，并贴上醒目的文字符号。(４)在控制板上按电路图进行板前线槽布线，并在导线端部套编码套管和冷压接线头。(５)安装电动机、速度继电器。(６)可靠连接电动机、速度继电器金属外壳的保护接地线。(７)连接控制板外部的导线。(８)自检。学生自检表如下:(９)检查无误后通电试车。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试注意事项:(１)安装速度继电器前，要弄清其结构，辨明常开触头的接线端。(２)速度继电器可以预先安装好，不属于定额时间。安装时，采用速度继电器的连接头与电动机转轴直接连接的方法，并使两轴中心线重合。(３)通电试车时，若制动不正常，可检查速度继电器是否符合规定要求。(４)速度继电器动作值和返回值的调整，应先由教师示范后，再由学生自己调整。(５)制动操作不宜过于频繁。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试【知识超市】一、电器元件１.速度继电器速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，也称反接制动继电器。外形结构及符号如图３－２所示。它主要由转子、定子和触点三部分组成(图３－３)。转子是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试其转轴与电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子的转动方向旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触头复位。一般速度继电器的动作转速为１２０ｒ/ｍｉｎ，触头的复位转速在１００ｒ/ｍｉｎ以下，转速在３０００~３６００ｒ/ｍｉｎ以下能可靠工作。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试２.电磁抱闸制动器外形如图３－４所示。(１)电磁铁和制动器的型号及其含义如下:上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试(２)结构和符号如图３－５所示。制动电磁铁由铁芯、衔铁和线圈三部分组成。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分。断电制动型的工作原理如下:当制动电磁铁的线圈得电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当线圈失电时，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮制动。通电制动型的工作原理如下:当制动电磁铁的线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试二、制动控制线路分析１.电磁抱闸制动器制动控制线路(图３－６)合上ＱＳ→按下ＳＢ１→ＫＭ线圈得电→ＫＭ主触头闭合→ＹＢ线圈得电，杠杆抬起，闸瓦松开→ＫＭ自锁触电闭合→电动机运转ꎻ按下ＳＢ２→ＫＭ线圈失电→主触头断开→ＹＢ线圈失电，杠杆放下，闸瓦夹紧→ＫＭ自锁触电断开→电动机在闸瓦的作用下迅速停转。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试２.反接制动控制线路反接制动是在电动机三相电源被切断后，立即通上与原相序相反的三相电源，以形成与原转向相反的电磁力矩，利用这个制动力矩使电动机迅速停止转动。这种制动方式必须在电动机转速降到接近零时切除电源，否则电动机仍有反向力矩，可能会反向旋转，造成事故。反接制动的工作原理是依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转。(１)单向反接制动控制线路如图３－７所示。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试主回路中所串电阻Ｒ为制动限流电阻，用于防止反接制动瞬间过大的电流对电动机的损伤。速度继电器ＫＳ与电动机同轴，当电动机转速上升到一定数值时，速度继电器的动合触点闭合，为制动做好准备。制动时转速迅速下降，当其转速下降到接近零时，速度继电器动合触点恢复断开，使接触器ＫＭ２线圈断电，防止电动机反转。(２)双向反接制动控制线路如图３－８所示。ＫＭ１、ＫＭ２为正、反转接触器，ＫＭ３为短接电阻接触器，ＫＡ１、ＫＡ２、ＫＡ３为中间继电器，ＫＳ为速度继电器，其中，ＫＳ－１为正转闭合触点，ＫＳ－２为反转闭合触点，Ｒ为启动与制动电阻。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试控制线路动作原理请读者自行分析。反接制动的优点是制动迅速，但制动冲击大，能量消耗也大，故常用于不经常启动和制动的小容量电动机。反接制动时，由于旋转磁场与转子的相对转速很高，故转子绕组中感生电流很大，致使定子绕组中的电流也很大，一般约为电动机额定电流的１０倍。因此，反接制动适用于１０ｋＷ以下小容量电动机的制动，并且对４.５ｋＷ以上的电动机进行反接制动时，需在定子回路中串入限流电阻Ｒ，以限制反接制动电流。限流电阻Ｒ的大小可参考下述经验计算公式进行估算。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试在电源电压为３８０Ｖ时，若要使反接制动电流等于电动机直接启动时的启动电流１/２Ｉｓｔ，则三相电路每相应串入的电阻Ｒ(Ω)值可取为Ｒ≈１.５×２２０/Ｉｓｔ若使反接制动电流等于启动电流Ｉｓｔ，则每相串入的电阻Ｒ′值可取为Ｒ′≈１.３×２２０/Ｉｓｔ如果反接制动时只在电源两相中串接电阻，则电阻值应加大，分别取上述电阻值的１５倍。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试３.能耗制动控制线路能耗制动是将运转的电动机脱离三相交流电源的同时，给定子绕组加一直流电源，以产生一个静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用，产生反向电磁力矩而制动。能耗制动时制动力矩大小与转速有关，转速越高，制动力矩越大，随转速的降低，制动力矩也下降，当转速为零时，制动力矩消失。(１)速度原则控制的能耗制动控制线路如图３－９所示。ＫＭ１为交流电源接触器，ＫＭ２为直流电源接触器，ＫＳ为速度继电器，Ｔ为变压器。上一页下一页返回任务一三相异步电动机制动控制线路安装及调试(２)时间原则控制的能耗制动控制线路如图３－１０所示。主电路在进行能耗制动时所需的直流电源由四个二极管组成，单相桥式整流电路通过接触器ＫＭ２引入，交流电源与直流电源的切换由ＫＭ１、ＫＭ２来完成，制动时间由时间继电器ＫＴ决定。能耗制动的优点是制动准确、平稳、能量消耗小，但需要整流设备，故常用于要求制动平稳、准确和启动频繁的容量较大的电动机。上一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试【任务描述】铣床可以用来加工平面、斜面和沟槽等，装上分度头后还可以铣切直齿齿轮和螺旋面，如果装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽(图３－１１)。铣床的种类很多，有卧铣、立铣、龙门铣、仿形铣及各种专用铣床。【原理分析】(１)Ｘ６２Ｗ铣床的主要结构如图３－１２所示。下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试Ｘ６２Ｗ卧式万能铣床主要由底座、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、回转台、溜板箱和升降台等部分组成。床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。型号意义如下:上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(２)Ｘ６２Ｗ卧式万能铣床主要运动形式及控制要求。主轴带动铣刀的旋转运动称为主运动，进给运动是工件相对于铣刀的移动。主轴电动机用笼型异步电动机拖动，通过齿轮进行调速，为完成顺铣和逆铣，主轴电动机应能正、反转。为了减少负载波动对铣刀转速的影响，使铣削平稳一些，铣床的主轴上装有飞轮，使得主轴传动系统的惯性较大，因此，为了缩短停车时间，主轴采用电气制动停车。升降台可上下移动，在升降台上面的水平导轨上装有溜板箱，溜板箱可沿主轴轴线平行方向移动(横向移动，即前后移动)，溜板箱上部装有可转动的回转台，工作台装在可转动回转台的导轨上，可作垂直于主轴轴线方向的移动(纵向移动，即左右移动)。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试这样固定在工作台上的工件可作上下、左右、前后六个方向的移动，各个运动部件在六个方向上的运动由同一台进给电动机通过正、反转进行拖动。在同一时间内，只允许一个方向上的运动。【任务分析】１.根据Ｘ６２Ｗ卧式万能铣床控制线路电气原理图完成元件明细表上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试２.根据电气原理图和元件布置图绘制接线图(图３－１３和图３－１４)，并且标注线号【项目实施】一、Ｘ６２Ｗ卧式万能铣的安装步骤(１)分析和熟悉控制电路图。(２)按元件明细表配齐电气设备和电气元件，并检测所有元件。(３)按编号原则在原理图上给各电气元件接线端编号。(４)给各电气元件按原理图的符号做好标记，并给各电气元件接线端作编号标记。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(５)根据电动机的容量、线路的走向和电气元件的尺寸，正确选配导线规格、导线通道类型和导线数量，选配接线板的节数、控制板的尺寸及管夹。(６)根据原理图的编号给各连接线端做好标记。(７)在内立柱的电源引入盘内安装电源总开关、熔断器ＦＵ１和冷却液泵电动机的组合开关ＳＡ２。(８)在摇臂盒中的开关板上安装接触器ＫＭ１~ＫＭ５、熔断器ＦＵ２、零压继电器ＫＡ、热继电器ＦＲ、变压器ＴＣ和一定节数的编好号的接线板。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(９)安装接线，检查电路接线。(１０)接通电源，分别观察电动机的转向是否符合要求。(１１)安装传动装置，并清理场地。(１２)检查线路接线无错误后通电试车，并仔细调整行程开关的位置，使之完全符合工作要求。二、Ｘ６２Ｗ卧式万能铣床的电气控制系统的故障分析与检修１.主轴电动机不能启动(１)控制电路熔断器ＦＵ３或ＦＵ４熔丝熔断。(２)主轴换相开关在ＳＡ４停止位置。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(３)按钮ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３或ＳＢ４的触点接触不良。(４)主轴变速冲动行程开关ＳＱ７的常闭触点接触不良。(５)热继电器ＦＲ１、ＦＲ３没有复位。２.主轴停车时没有制动(１)主轴无制动时要首先检查按下停止按钮后反接制动接触器是否吸合，如ＫＭ２不吸合，则应检查控制电路。检查时先操作主轴变速冲动手柄，若有冲动，说明故障的原因是速度继电器或按钮支路发生故障。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(２)若ＫＭ２吸合，则首先检查制动回路是否有缺两相的故障存在，如果制动回路缺两相，则完全没有制动现象；其次检查速度继电器的常开触点是否过早断开，如果速度继电器的常开触点过早断开，则制动效果不明显。３.主轴停车后产生短时反向旋转这是由于速度继电器的弹簧调得过松，使触点分断过迟引起的，只要重新调整反力弹簧就可以消除故障。４.按下停止按钮后主轴不停(１)若按下停止按钮后，接触器ＫＭ１不释放，则说明接触器ＫＭ１主触头熔焊。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(２)若按下停止按钮后，ＫＭ１能释放，ＫＭ２吸合后有“嗡嗡”声，或转速过低，则说明制动接触器ＫＭ２主触头只有两相接通，电动机不会产生反向转矩，同时在缺相运行。(３)若按下停止按钮后电动机能反接制动，但放开停止按钮后，电动机又再次启动，则是启动按钮在启动电动机Ｍ１后绝缘被击穿。５.主轴不能变速冲动故障原因是主轴变速行程开关ＳＱ７位置移动、撞坏或断线。６.工作台不能作向上进给上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试检查时可依次进行快速进给、变速冲动或圆工作台向前进给、向左进给及向后进给的控制，若上述操作正常，则可缩小故障的范围，然后再逐个检查故障范围内的各个元件和接点，检查接触器ＫＭ３是否动作，行程开关ＳＱ４是否接通，ＫＭ４的常闭联锁触头是否良好，热继电器是否动作，直到检查出故障点。若上述检查都正常，再检查操作手柄的位置是否正确，如果手柄位置正确，则应考虑是否由于机械磨损或位移使操作失灵。７.工作台左右(纵向)不能进给应首先检查横向或垂直进给是否正常，如果正常，进给电动机Ｍ２、主电路、接触器ＫＭ３、ＫＭ４，ＳＱ１、ＳＱ２及与纵向进给相关的公共支路都正常，上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试此时应检查ＳＱ６(１５－１６)、ＳＱ４(１６－１７)、ＳＱ３(１７－１８)，只要其中有一对触点接触不良或损坏，工作台就不能向左或向右进给。ＳＱ６是变速冲动开关，常因变速时手柄操作过猛而损坏。８.工作台各个方向都不能进给用万用表检查各个回路的电压是否正常，若控制回路的电压正常，可扳动手柄到任一运动方向，观察其相关的接触器是否吸合，若吸合则控制回路正常。再着重检查主电路，检查是否有接触器主触头接触不良、电动机接线脱落和绕组断路。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试９.工作台不能快速进给工作台不能快速进给，常见的原因是牵引电磁铁回路不通，如线头脱落、线圈损坏或机械卡死。如果按下ＳＢ６或ＳＢ７后，牵引电磁铁吸合正常，则故障是由于杠杆卡死或离合器摩擦片间隙调整不当造成的。【知识超市】Ｘ６２Ｗ卧式万能铣床电路图如图３－１５所示。一、主电路分析上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试主电路中Ｍ１是主轴电动机，Ｍ２为进给电动机，Ｍ３为冷却泵电动机。电动机Ｍ１是通过换相开关ＳＡ４，与接触器ＫＭ１、ＫＭ２进行正反转控制、反接制动和瞬时冲动控制，并通过机械机构进行变速；工作台进给电动机Ｍ２要求能正反转、工作台有进给快慢速控制和限位控制，并通过机械机构使工作台能上下、左右、前后运动；冷却泵电动机Ｍ３只要求正转控制。二、控制电路分析１.主轴电动机Ｍ１的控制上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试ＳＢ２、ＳＢ３是分别装在机床两边的启动按钮，可进行两地操作，ＳＢ４、ＳＢ５是制动停止按钮，ＳＡ４是电源换相开关，改变Ｍ１的转向，ＫＭ１是主轴电动机启动接触器，ＫＭ２是反接制动接触器，ＳＱ７是与主轴变速手柄联动的冲动行程开关。(１)主轴电动机启动时，要先将ＳＡ４扳到主轴电动机所需要的旋转方向，然后再按启动按钮ＳＢ２或ＳＢ３启动Ｍ１，在主轴启动的控制电路中串有热继电器ＦＲ１和ＦＲ３的常闭触点。当电动机Ｍ１和Ｍ３中有任一台电动机过载，热继电器的常闭触点断开，两台电动机都停止。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(２)主轴电动机启动后速度继电器ＫＳ的常开触点ＫＳ(６－７)闭合，为电动机停转制动作准备，停止时按下停止复合按钮ＳＢ４或ＳＢ５，首先其常闭触点ＳＢ４(５－１０)或ＳＢ５(１０－１１)断开，ＫＭ１线圈断电释放，主轴电动机Ｍ１断电，但因惯性继续旋转，将停止按钮ＳＢ４或ＳＢ５按到底，其常开触点ＳＢ４(５－６)或ＳＢ５(５－６)闭合，接通ＫＭ２回路，改变Ｍ１的电源相序进行反接制动。当Ｍ１转速趋于零时，ＫＳ自动断开，切断Ｍ２的电源。(３)主轴电动机变速时的冲动控制，是利用变速手柄与冲动行程开关ＳＱ７通过机械上的联动机构进行控制的。变速操作可在开车时进行，也可在停车时进行。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试２.工作台移动控制转换开关ＳＡ１是控制圆工作台运动的，在不需要圆工作台运动时，将转换开关ＳＡ１扳至“断开”位置，转换开关ＳＡ１在正向位置的两个触头ＳＡ１(１８－１９)、ＳＡ１(１５－２２)闭合，反向位置的触头ＳＡ１(２０－２２)断开。再将工作台自动与手动控制方式选择开关ＳＡ２扳到手动位置，转换开关ＳＡ２(１９－２６)断开，ＳＡ２(２２－２３)闭合，然后启动Ｍ１。这时接触器ＫＭ１吸合，其触点ＫＭ１(１１－１４)闭合，这样就可以进行工作台的进给控制上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(３)工作台快速移动控制。在铣床不进行铣削加工时，工作台可以快速移动。工作台的快速移动也是由进给电动机Ｍ２来拖动的，在六个方向上都可以实现快速移动的控制。主轴启动以后，将工作台的进给手柄扳到所需的运动方向，工作台将按操纵手柄指定的方向慢速进给。这时按下快速移动按钮ＳＢ６(在床身侧面)或ＳＢ７(在工作台前面)，使接触器ＫＭ６线圈得电，接通牵引电磁铁ＹＡ，电磁铁通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按原运动方向作快速移动。当松开快速移动按钮时，电磁铁ＹＡ断电，摩擦离合器断开，快速移动停止。工作台仍按原进给速度继续运动。上一页下一页返回任务二Ｘ６２Ｗ铣床控制线路安装及调试(４)进给电动机变速时的冲动控制。变速时，为使齿轮易于啮合，进给变速与主轴变速一样，设有变速冲动环节。变速前也应先启动主轴电动机Ｍ１，使接触器ＫＭ１吸合，其常开触点ＫＭ１(１１－１４)闭合。当需要进行进给变速时，应将转速盘的蘑菇形手轮向外拉出并转动转速盘，将它转到所需的