電氣控制實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) 點(diǎn)動(dòng)和自鎖控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 通過(guò)對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制和自鎖控制線路的實(shí)際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的知識(shí)。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深理解點(diǎn)動(dòng)控制和自鎖控制的特點(diǎn)二、原理說(shuō)明 1. 繼電接觸控制在各類生產(chǎn)機(jī)械中獲得廣泛地應(yīng)用，凡是需要進(jìn)行前后、上下、左右、進(jìn)退等運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，均采用傳統(tǒng)的典型的正、反轉(zhuǎn)繼電接觸控制。 交流電動(dòng)機(jī)繼電接觸控制電路的主要設(shè)備是交流接觸器，其主要構(gòu)造為： (1) 電磁系統(tǒng)鐵心、吸引線圈和短路環(huán)。 (2) 觸頭系統(tǒng)主觸頭和輔助觸頭，還可按吸引線圈得電前后觸頭的動(dòng)作狀態(tài)，分動(dòng)合（常開(kāi)）、動(dòng)斷（常閉）兩類。 (3)

2、消弧系統(tǒng)在切斷大電流的觸頭上裝有滅弧罩，以迅速切斷電弧。 (4) 接線端子，反作用彈簧等。 2. 在控制回路中常采用接觸器的輔助觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)自鎖和互鎖控制。要求接觸器線圈得電后能自動(dòng)保持動(dòng)作后的狀態(tài)，這就是自鎖，通常用接觸器自身的動(dòng)合觸頭與起動(dòng)按鈕相并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)行，這一動(dòng)合觸頭稱為“自鎖觸頭”。使兩個(gè)電器不能同時(shí)得電動(dòng)作的控制，稱為互鎖控制，如為了避免正、反轉(zhuǎn)兩個(gè)接觸器同時(shí)得電而造成三相電源短路事故，必須增設(shè)互鎖控制環(huán)節(jié)。為操作的方便，也為防止因接觸器主觸頭長(zhǎng)期大電流的燒蝕而偶發(fā)觸頭粘連后造成的三相電源短路事故，通常在具有正、反轉(zhuǎn)控制的線路中采用既有接觸器的動(dòng)斷輔助觸頭的電氣

3、互鎖，又有復(fù)合按鈕機(jī)械互鎖的雙重互鎖的控制環(huán)節(jié)。 3. 控制按鈕通常用以短時(shí)通、斷小電流的控制回路，以實(shí)現(xiàn)近、 遠(yuǎn)距離控制電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行部件的起、?；蛘?、反轉(zhuǎn)控制。按鈕是專供人工操作使用。對(duì)于復(fù)合按鈕，其觸點(diǎn)的動(dòng)作規(guī)律是：當(dāng)按下時(shí)，其動(dòng)斷觸頭先斷，動(dòng)合觸頭后合；當(dāng)松手時(shí)，則動(dòng)合觸頭先斷，動(dòng)斷觸頭后合。 4. 在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行保護(hù)。 采用熔斷器作短路保護(hù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)或電器發(fā)生短路時(shí)，及時(shí)熔斷熔體，達(dá)到保護(hù)線路、保護(hù)電源的目的。熔體熔斷時(shí)間與流過(guò)的電流關(guān)系稱為熔斷器的保護(hù)特性，這是選擇熔體的主要依據(jù)。 采用熱繼電器實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，使電動(dòng)機(jī)免受長(zhǎng)期過(guò)載之危害。其主要的技術(shù)指標(biāo)是整

4、定電流值，即電流超過(guò)此值的20時(shí)，其動(dòng)斷觸頭應(yīng)能在一定時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)，切斷控制回路，動(dòng)作后只能由人工進(jìn)行復(fù)位。 5. 在電氣控制線路中，最常見(jiàn)的故障發(fā)生在接觸器上。 接觸器線圈的電壓等級(jí)通常有220V和380V等，使用時(shí)必須認(rèn)請(qǐng)，切勿疏忽，否則，電壓過(guò)高易燒壞線圈，電壓過(guò)低，吸力不夠，不易吸合或吸合頻繁，這不但會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，也因磁路氣隙增大，致使電流過(guò)大，也易燒壞線圈。此外，在接觸器鐵心的部分端面嵌裝有短路銅環(huán)，其作用是為了使鐵心吸合牢靠，消除顫動(dòng)與噪聲，若發(fā)現(xiàn)短路環(huán)脫落或斷裂現(xiàn)象，接觸器將會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)與噪聲。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1三相交流電源220V2三相鼠籠式異步電

5、動(dòng)機(jī)DJ2613交流接觸器1HE-514按 鈕 2HE-515熱繼電器D9305d1HE-516交流電壓表0450V7萬(wàn)用電表自備 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 認(rèn)識(shí)各電器的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)、接線方法；抄錄電動(dòng)機(jī)及各電器銘牌數(shù)據(jù)；并用萬(wàn)用電表檔檢查各電器線圈、觸頭是否完好。 鼠籠機(jī)接成接法；實(shí)驗(yàn)線路電源端接三相自耦調(diào)壓器輸出端U、V、W，供電線電壓為220V。1、 點(diǎn)動(dòng)控制按圖33-1點(diǎn)動(dòng)控制線路進(jìn)行安裝接線，接線時(shí)，先接主電路，即從220v三相交流電源的輸出端U、V、W開(kāi)始，經(jīng)接觸器KM的主觸頭，熱繼電器FR的熱元件到電動(dòng)機(jī)M的三個(gè)線端A、B、C，用導(dǎo)線按順序串聯(lián)起來(lái)。主電路連接完整無(wú)誤后，再連接控制電路，即

6、從220V三相交流電源某輸出端(如V)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)常開(kāi)按鈕SB1、接觸器KM的線圈、熱繼電器FR的常閉觸頭到三相交流電源另一輸出端(如W)。顯然這是對(duì)接觸器KM線圈供電的電路。 接好線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。(1) 開(kāi)啟控制屏電源總開(kāi)關(guān)，按啟動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使輸出線電壓為220V。 (2) 按起動(dòng)按鈕SB1，對(duì)電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作，比較按下SB1與松開(kāi)SB1電動(dòng)機(jī)和接觸器的運(yùn)行情況。 (3) 實(shí)驗(yàn)完畢，按控制屏停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路三相交流電源。 圖 33-1 圖33-2 2、自鎖控制電路 按圖33-2所示自鎖線路進(jìn)行接線，它與圖33-1的不同點(diǎn)在于控制電路中多串聯(lián)一只常

7、閉按鈕SB2，同時(shí)在SB1上并聯(lián)1只接觸器KM的常開(kāi)觸頭，它起自鎖作用。 接好線路經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 (1) 按控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。 (2) 按起動(dòng)按鈕SB1，松手后觀察電動(dòng)機(jī)M是否繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 (3) 按停止按鈕SB2，松手后觀察電動(dòng)機(jī)M是否停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 (4) 按控制屏停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路三相電源，拆除控制回路中自鎖觸頭KM，再接通三相電源，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)及接觸器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。從而驗(yàn)證自鎖觸頭的作用。 實(shí)驗(yàn)完畢，將自耦調(diào)壓器調(diào)回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路的三相交流電源。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1. 接線時(shí)合理安排掛箱位置，接線要求牢靠、整齊、

8、清楚、安全可靠。 2. 操作時(shí)要膽大、心細(xì)、謹(jǐn)慎，不許用手觸及各電器元件的導(dǎo)電部分及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，以免觸電及意外損傷。 3. 通電觀察繼電器動(dòng)作情況時(shí),要注意安全,防止碰觸帶電部位。六、預(yù)習(xí)思考題 1、試比較點(diǎn)動(dòng)控制線路與自鎖控制線路從結(jié)構(gòu)上看主要區(qū)別是什么？從功能上看主要區(qū)別是什么？ 2、自鎖控制線路在長(zhǎng)期工作后可能出現(xiàn)失去自鎖作用。 試分析產(chǎn)生的原因是什么？ 3、交流接觸器線圈的額定電壓為220V，若誤接到380V 電源上會(huì)產(chǎn)生什么后果？反之，若接觸器線圈電壓為380V，而電源線電壓為220V，其結(jié)果又如何？ 4、在主回路中，熔斷器和熱繼電器熱元件可否少用一只或兩只？ 熔斷器和熱繼電器

9、兩者可否只采用其中一種就可起到短路和過(guò)載保護(hù)作用？為什么？實(shí)驗(yàn)二 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過(guò)對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的安裝接線， 掌握由電氣原理圖接成實(shí)際操作電路的方法。 2、加深對(duì)電氣控制系統(tǒng)各種保護(hù)、自鎖、互鎖等環(huán)節(jié)的理解。 3、學(xué)會(huì)分析、排除繼電-接觸控制線路故障的方法。二、原理說(shuō)明 在鼠籠機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路中，通過(guò)相序的更換來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。本實(shí)驗(yàn)給出兩種不同的正、反轉(zhuǎn)控制線路如圖34-1及34-2，具有如下特點(diǎn)： 1、電氣互鎖 為了避免接觸器KM1（正轉(zhuǎn)）、KM2（反轉(zhuǎn)）同時(shí)得電吸合造成三相電源短路，在KM1（KM2）線圈支路中串接有KM1（

10、KM2）動(dòng)斷觸頭，它們保證了線路工作時(shí)KM1、KM2不會(huì)同時(shí)得電（如圖34-1），以達(dá)到電氣互鎖目的。2、電氣和機(jī)械雙重互鎖除電氣互鎖外，可再采用復(fù)合按鈕SB1與SB2組成的機(jī)械互鎖環(huán)節(jié)（如圖34-2），以求線路工作更加可靠。3、線路具有短路、過(guò)載、失、欠壓保護(hù)等功能。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1三相交流電源220V2三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ2613交流接觸器 JZC4-402HE-514按 鈕 3HE-515熱繼電器D9305d1HE-516交流電壓表0450V17萬(wàn)用電表1自備 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 認(rèn)識(shí)各電器的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)、接線方法；抄錄電動(dòng)機(jī)及各電器銘牌數(shù)據(jù)；并用萬(wàn)用電表檔檢查

11、各電器線圈、觸頭是否完好。鼠籠機(jī)接成接法；實(shí)驗(yàn)線路電源端接三相自耦調(diào)壓器輸出端U、V、W，供電線電壓為220V。 圖 34-1 1、接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路 按圖34-1接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 (1) 開(kāi)啟控制屏電源總開(kāi)關(guān)，按啟動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使輸出線電壓為220V。 (2) 按正向起動(dòng)按鈕SB1，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸器的運(yùn)行情況。 (3) 按反向起動(dòng)按鈕SB2，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)和接觸器的運(yùn)行情況。 (4) 按停止按鈕SB3，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸器的運(yùn)行情況。 (5) 再按SB2，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸器的運(yùn)行情況。 (6) 實(shí)驗(yàn)完畢，按控制

12、屏停止按鈕，切斷三相交流電源。 2、接觸器和按鈕雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路 按圖34-2接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。(1) 按控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。(2) 按正向起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)，觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及接觸器的動(dòng)作情況。按停止按鈕SB3，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 圖342 (3) 按反向起動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)，觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及接觸器的動(dòng)作情況。按停止按鈕SB3，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 (4) 按正向(或反向)起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再去按反向(或正向)起動(dòng)按鈕，觀察有何情況發(fā)生？ (5) 電動(dòng)機(jī)停穩(wěn)后，同時(shí)按正、反向兩只起動(dòng)按鈕，觀察有何情況發(fā)生？ (6) 失

13、壓與欠壓保護(hù) a、按起動(dòng)按鈕SB1(或SB2)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，按控制屏停止按鈕，斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)線路三相電源，模擬電動(dòng)機(jī)失壓(或零壓)狀態(tài)，觀察電動(dòng)機(jī)與接觸器的動(dòng)作情況，隨后，再按控制屏上啟動(dòng)按鈕，接通三相電源，但不按SB1(或SB2)，觀察電動(dòng)機(jī)能否自行起動(dòng)？ b、重新起動(dòng)電動(dòng)機(jī)后，逐漸減小三相自耦調(diào)壓器的輸出電壓，直至接觸器釋放，觀察電動(dòng)機(jī)是否自行停轉(zhuǎn)。 (7) 過(guò)載保護(hù) 打開(kāi)熱繼電器的后蓋，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，人為地?fù)軇?dòng)雙金屬片模擬電動(dòng)機(jī)過(guò)載情況，觀察電機(jī)、電器動(dòng)作情況。 注意：此項(xiàng)內(nèi)容，較難操作且危險(xiǎn)，有條件可由指導(dǎo)教師作示范操作。 實(shí)驗(yàn)完畢，將自耦調(diào)壓器調(diào)回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路電源

14、。四、故障分析 1、接通電源后，按起動(dòng)按鈕(SB1或SB2)，接觸器吸合，但電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，且發(fā)出“嗡嗡”聲響或電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，但轉(zhuǎn)速很慢。這種故障來(lái)自主回路，大多是一相斷線或電源缺相。 2、接通電源后，按起動(dòng)按鈕(SB1或SB2), 若接觸器通斷頻繁，且發(fā)出連續(xù)的劈啪聲或吸合不牢，發(fā)出顫動(dòng)聲，此類故障原因可能是： (1) 線路接錯(cuò)，將接觸器線圈與自身的動(dòng)斷觸頭串在一條回路上了。 (2) 自鎖觸頭接觸不良，時(shí)通時(shí)斷。 (3) 接觸器鐵心上的短路環(huán)脫落或斷裂。(4) 電源電壓過(guò)低或與接觸器線圈電壓等級(jí)不匹配。五、預(yù)習(xí)思考題 1、在電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路中，為什么必須保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作？采用哪些

15、措施可解決此問(wèn)題，這些方法有何利弊，最佳方案是什么？ 2、在控制線路中,短路、過(guò)載、失、欠壓保護(hù)等功能是如何實(shí)現(xiàn)的? 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,這幾種保護(hù)有何意義?實(shí)驗(yàn)三三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) Y降壓起動(dòng)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 進(jìn)一步提高按圖接線的能力。2. 了解時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)、使用方法、延時(shí)時(shí)間的調(diào)整及在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。3. 熟悉異步電動(dòng)機(jī)Y降壓起動(dòng)控制的運(yùn)行情況和操作方法。二、原理說(shuō)明1. 按時(shí)間原則控制電路的特點(diǎn)是各個(gè)動(dòng)作之間有一定的時(shí)間間隔，使用的元件主要是時(shí)間繼電器。時(shí)間繼電器是一種延時(shí)動(dòng)作的繼電器，它從接受信號(hào)（如線圈帶電）到執(zhí)行動(dòng)作（如觸點(diǎn)動(dòng)作）具有一定的時(shí)間間隔。此時(shí)間間隔可按需要預(yù)

16、先整定，以協(xié)調(diào)和控制生產(chǎn)機(jī)械的各種動(dòng)作。時(shí)間繼電器的種類通常有電磁式、電動(dòng)式、空氣式和電子式等。其基本功能可分為兩類，即通電延時(shí)式和斷電延時(shí)式，有的還帶有瞬時(shí)動(dòng)作式的觸頭。 時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間通?？稍?.4s80s范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 2、按時(shí)間原則控制鼠龍式電動(dòng)機(jī)Y降壓自動(dòng)換接起動(dòng)的控制線路如圖35-1所示。圖35-1 從主回路看，當(dāng)接觸器KM1、KM2主觸頭閉合，KM3主觸頭斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)三相定子繞組作Y連接；而當(dāng)接觸器KM1和KM3主觸頭閉合，KM2主觸頭斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)三相定子繞組作連接。因此，所設(shè)計(jì)的控制線路若能先使KM1和KM2得電閉合，后經(jīng)一定時(shí)間的延時(shí)，使KM2失電斷開(kāi)，而后使KM3得

17、電閉合，則電動(dòng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)后自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。圖35-1的控制線路能滿足上述要求。該線路具有以下特點(diǎn): (1) 接觸器KM3與KM2通過(guò)動(dòng)斷觸頭KM3(5-7)與KM2(5-11)實(shí)現(xiàn)電氣互鎖，保證KM3與KM2不會(huì)同時(shí)得電，以防止三相電源的短路事故發(fā)生。 (2) 依靠時(shí)間繼電器KT延時(shí)動(dòng)合觸頭(11-13)的延時(shí)閉合作用，保證在按下SB1后，使KM2先得電，并依靠KT(7-9)先斷，KT(11-13)后合的動(dòng)作次序，保證KM2先斷，而后再自動(dòng)接通KM3，也避免了換接時(shí)電源可能發(fā)生的短路事故。 (3) 本線路正常運(yùn)行（接）時(shí)，接觸器KM2及時(shí)間繼電器KT均處斷電狀態(tài)。 (4) 由于

18、實(shí)驗(yàn)裝置提供的三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)每相繞組額定電壓為220V，而Y/換接起動(dòng)的使用條件是正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)必須作接，故實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將自耦調(diào)壓器輸出端(U、V、W)電壓調(diào)至220V。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1三相交流電源 220V12三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ2613交流接觸器 JZC4-402HE-514時(shí)間繼電器 ST3PA-B1HE-525按 鈕 1HE-516熱繼電器 D9305d1HE-517萬(wàn)用電表 1自備四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 時(shí)間繼電器控制Y自動(dòng)降壓起動(dòng)線路 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)了解空氣阻尼式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合HE-52實(shí)驗(yàn)箱,認(rèn)清其電磁線圈和延時(shí)動(dòng)合、動(dòng)斷觸頭的接線端子。用手推動(dòng)時(shí)間

19、繼電器銜鐵模擬繼電器通電吸合動(dòng)作，用萬(wàn)用電表檔測(cè)量觸頭的通與斷，以此來(lái)大致判定觸頭延時(shí)動(dòng)作的時(shí)間。通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔螺釘，即可整定所需的延時(shí)時(shí)間。 實(shí)驗(yàn)線路電源端接自耦調(diào)壓器輸出端(U、V、W), 供電線電壓為220V。 (1) 按圖35-1線路進(jìn)行接線，先接主回路后接控制回路。要求按圖示的節(jié)點(diǎn)編號(hào)從左到右、從上到下，逐行連接。 (2) 在不通電的情況下，用萬(wàn)用電表檔檢查線路連接是否正確，特別注意KM2與KM3兩個(gè)互鎖觸頭KM3(5-7)與KM2(5-11)是否正確接入。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可通電。 (3) 開(kāi)啟控制屏電源總開(kāi)關(guān)，按控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。 (4) 按起動(dòng)按鈕SB1，觀察電動(dòng)機(jī)的整個(gè)起動(dòng)過(guò)程及各