如图4-22所示是抽水机电气原理图,它也由主电路和控制电路两部分组成。
1)阅读主电路
主电路有一台电动机M1,它是拖动水泵的电动机,由接触器KM1、KM2的主动合触点控制。KM1为起动接触器,由于该电动机容量较大,故采用串电阻降压起动,KM1闭合时,串入对称电阻以限制起动电流,KM2为运行接触器;KM2闭合时,电动机与电源直接接通。
至于KM1和KM2的动作顺序应看控制电路。电动机和控制电路的短路保护分别由熔断器FU1和FU2完成,电动机过载保护由热继电器FR完成,失压和欠压保护由接触器完成。
2)阅读控制电路
控制电路有接触器KM1、KM2和时间继电器KT三条回路。接触器KM1和时间继电器KT由按钮SBst控制,接触器KM2则由时间继电器KT的延时闭合的动合触点控制。其操作过程如下。
通过以上分析可知,水泵电动机先是KM1通电,电动机串入电阻R起动,这时R上有一定的电压降,使加在电动机定子绕组上的电压降低,从而减少了起动电流。经过一定时间的延时后,KM2通电,再将电动机直接与电源接通,使电动机在额定电压下正常运行。电动机进入正常运行状态后,KM1、KT都不起作用了,故将其断电以节约电能。这是一种简单的降压起动方法,其缺点是起动时电阻R上要消耗一定的电能,常用于不频繁起动的场合。
小结
(1)低压电器的工作范围是直流1200V以下,交流1000V以下,将接触器,继电器和按钮等低压电器按控制要求组合成一定的电路,对电动机或某些工艺过程进行控制,称为继电接触器控制系统。
转换开关通常做“隔离开关”使用。熔断器做短路保护用,按钮在接通和切断控制电路时起“发布指令”的作用。接触器则是控制主负载的电磁开关。
(2)鼠笼式异步电动机的常见控制方法有点动控制、起停控制、正反转控制等。
点动控制电路是由一个接触器和一个按钮组成。按下按钮时接触器线圈通电,接触器主动合触点接通主电路使电动机转动;松开按钮时接触器线圈失电,主动合触点断开,切断主电路使电动机停止。
起、停控制电路是在点动控制电路上增加一个自锁触点和一个停止按钮。自锁触点用接触器的一对辅助动合触点与起动按钮并联,在接触器通电后给它的线圈提供另一条通路,使松开起动按钮后接触器线圈仍保持通电。
正反转控制电路主要由两个接触器和三个按钮组成。主电路中的两个接触器的主动合触点都可以使电动机与三相电源接通,并可以改变接在电动定子绕组上的三相电源的相序,以此来改变电动机的转向。控制电路中的两个按钮分别接通两个接触器的线圈,停止时共用另一个按钮。正反转控制电路的约束条件是两个接触器的线圈不能同时通电,以免造成三相电源短路,为此正反转控制电路中必须引入“互锁”。互锁就是把各自接触器的辅助动断触点串入对方的线圈电路中。正反转之间的切换必须经过停止按钮,但有时为了操作方便,也可用复式按钮对正反转进行直接切换。
(3)使用自动开关可以将各种物理量转换成开关信号以实现自动控制。如行程开关(把位移信号转换为开关信号),时间继电器(把时间的延时信号转换为开关信号),速度继电器(把转速信号转换为开关信号)。
行程控制是利用行程开关将生产机械的行程(位移)转换为开关信号实现自动控制。行程开关的结构与按钮相似,安装在机械运动的终点。当撞块碰到行程开关时,如果切断控制电路,使机械停止,则为限位控制;如果切断该控制电路的同时,又接通反向运动的控制电路,使机械反向运动,则可实现自动往复行程控制。
时间控制是用时间继电器将时间延时信号转换为开关信号来实现自动控制。时间继电器由线圈和触点两部分组成,从线圈通电(或断电)到触点动作需要经过一定的时间,这段时间的长短,可以整定(调整),就是时间继电器的延时时间。
速度控制是利用速度继电器将转速信号转换为开关信号来实现自动控制。速度继电器的转子随电动机或生产机械一起转动(同轴连接),当转速高于或低于某一值(整定值)时,速度继电器的触点就会动作,可以接通或断开控制电路,达到自动控制的目的。
(4)两台(或多台)电动机按顺序起动的连锁方法是将先起动的接触器辅助动合触点与后起动的控制电路相串联。两台(或多台)电动机按顺序停止的连锁方法是将先停止的接触器的辅助动合触点与后停止的停止按钮相并联。
(5)电气原理图主要分为主电路和控制电路两部分。阅读电气原理图的步骤是先看主电路,再看控制电路,通常在阅读图之前还要了解生产机械对控制电路的要求(动作过程或工艺)。
习题4-1何谓动合触点和动断触点?如何区分按钮和交流接触器的动合触点和动断触点?
4-2一个按钮的动合触点和动断触点有可能同时闭合和同时断开吗?
4-3为什么热继电器不能做短路保护?
4-4在图4-9中的电动机起、停控制电路中已装有接触点KM,为什么还要装一个电源开关QS?它们的作用有何不同?
4-5为什么熔断器都装在电源开关的下面而不装在电源开关的上面?
4-6如果用一单刀开关来代替起动按钮,控制效果有何不同?
4-7如果将电动机起、停控制电路接成如习题4-7图所示的那样,通电操作时会发生什么情况?
习题4-7图
4-8在接触器互锁的正反转控制电路中,正转接触器和反转接触器有什么约束条件?控制电路中是如何满足这些条件的?
4-9在复式按钮互锁的正反转控制电路中,接触器互锁与按钮互锁各起什么作用?有了按钮互锁后,接触器互锁是否可以省略?
4-10有一正反转控制电路如习题4-10图所示(主电路未画出),试分析操作时会不会有问题?
习题4-10图
4-11-换起动电路中KM和KM有何约束条件?是否与正反转控制电路相似?
4-12通电延时与断电延时有何区别?时间继电器的延时触点是如何动作的?
4-13如习题4-13图所示是某生产机械的控制电路,接触器KM的主动合触点控制三相异步电动机,在起动一定时间后能自行停车,试说明其工作原理。
习题4-13图
4-14如习题4-14图所示为两台异步电动机的直接起动控制电路,试说明其控制功能?
习题4-14图
4-15在图4-21所示的电路中,如果FU2的三根电源线不从主触点KM的下面引入,而从主触点KM的上面引入,那么该车床的操作方式有何变化?试分析这种接法的缺点?
4-16在习题4-14图所示的电路中,接触器KM2的辅助动合和动断触点在控制电路中各起什么作用?
如果不用它们是否可以?
4-17某生产机械由两台鼠笼式异步电动机M1、M2拖动,要求M1起动后M2才能起动,M2停止后M1才能停止。分析习题4-17图所给设计图中有无错误?应如何改正?
习题4-17图
4-18对于上题要求按顺序先后起动和停止的生产机械,又给出如习题4-18图所示的设计图,试分析其有无错误?应如何改正?
习题4-18图
4-19一台水泵由380V,20A的鼠笼式异步电动机拖动,电动机的起动电流为额定电流的6-5倍,应选用多大的熔断器?
4-20某机床的主轴电动机(三相鼠笼式)为7-5kW,15-4A,1440r/min单转向,照明灯是36V,40W。要求有短路、过载及失压保护,试画出控制电路。
4-21在起、停控制电路中,合上开关QS后,按下SBst,发现有下列现象,试分析和处理故障:(1)接触器KM不动作;(2)接触器KM动作,但电动机不转;(3)电动机转动,但一松手电动机就停转;(4)接触器动作,但吸合不上;(5)接触器触点有明显颤动,噪声较大;(6)接触器的线圈冒烟甚至烧坏;(7)电动机不转或转得很慢,并有“嗡嗡”声。
4-22试画出异步电动机既能正转连续运行,又能正、反转点动运行的控制电路。
4-23有两台电动机,每次只允许有一台运转,且一台单转向;另一台要求能正、反转,两台电动机都要求有短路、过载及失压保护,试画出其电路(主电路和控制电路)。
4-24说明如习题4-24图所示制动电磁铁(抱闸)电路的工作原理。
习题4-24图
4-25有两台异步电动机M1和M2,要求M1起动后经过一定时间的延时,M2能自行起动,同时停止,试画出其控制电路。
4-26某机床主轴由一台鼠笼式电动机拖动,润滑油泵由另一台鼠笼式电动机拖动。今要求(1)主轴电动机必须在油泵电机起动后,才能起动;(2)若油泵电动机停车,则主轴电动机应同时停车;(3)主轴电动机可以独立停车;(4)两台电动机都需有短路、过载、失压保护。试画出其电气控制原理图。
4-27如习题4-27图所示为两台电动机的控制电路,试说明此电路具有什么控制功能?
习题4-27图
4-28根据列出的5个要求,分别画出控制电路(M1和M2都是三相鼠笼式电动机):(1)电动机M1先起动后,M2才能起动,M2并能单独停车;(2)电动机M1先起动后,M2才能起动,M2并能点动;(3)M1先起动后,经过一定延时后,M2能自行起动;(4)M1先起动,经过一定延时后,M2能自行起动,M2起动后,M1立即停车;(5)起动时,M1起动后M2才能起动;停止时M2停止后M1才能停止。