電氣控制實例

1、第第 4 章章電氣控制系統(tǒng)實例電氣控制系統(tǒng)實例本章提要本章提要4.1 臥式車床電氣控制4.2 搖臂鉆床電氣控制4.3 平面磨床電氣控制4.4 銑床電氣控制4.5 電源切換控制4.6 異步電動機軟啟動控制4.7 異步電動機變頻調速控制4.1 臥式車床電氣控制臥式車床電氣控制 車床是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類金屬切削機床，可車削外圓、內園、端面、螺紋和成型表面，也可用鉆頭、鉸刀、鏜刀等進行加工。車床按結構型式和用途可分為立式車床、臥式鉆床、半自動車床、仿形車床、數(shù)控車床等。在各類車床中，臥式車床操作方便，靈活，適用范圍廣，是機械加工中常用的機床設備。本節(jié)以C650臥式車床為例，介紹其電氣控

2、制原理。4.1.1 C650臥式車床的主要工作情況臥式車床的主要工作情況 C650臥式車床屬中型車床，加工工件旋轉半徑最大可達1020mm，長度可達3000mm。其結構主要由床身、主軸變速箱、卡盤、尾座、進給箱、刀架和溜板箱等組成，外形如圖4-1所示。 C650臥式車床由主軸電動機M1、冷卻泵電動機M2和刀架快速移動電動機M3拖動。 1-主軸變速箱 2-卡盤 3-刀架 4-尾座 5-床身 6-溜板箱 7-進給箱圖4-1 C650臥式車床結構示意圖各電動機的控制要求：1）主軸電動機M1采用空載直接起動，能實現(xiàn)正、反向旋轉的連續(xù)運行。為便于對工件作調整，主軸電動機能實現(xiàn)單方向的點動控制。停車采用反

3、接制動。2）冷卻泵電動機M2采用直接起動，單向連續(xù)工作。3）快速運動電動機M3為單向點動、短時運轉。4）控制電路應有必要的保護環(huán)節(jié)和照明裝置。4.1.2 C650臥式車床的電氣控制臥式車床的電氣控制（1）主軸電動機M1的控制 M1的點動控制； M1正、反轉控制； M1的反接制動控制；圖4-2（2）冷卻泵電動機M2的控制（3）刀架快速移動電動機M3的控制（4）照明電路與保護環(huán)節(jié) 車床局部照明由變壓器TC輸出36V安全電壓，通過開關SA控制照明燈EL。 熔斷器FU1FU5分別作主電路和控制電路的短路保護，F(xiàn)R1與FR2分別為M1和M2的過載保護，電阻R作為M1的反接制動限流保護。此外，接觸器KM1

4、與KM2的線圈之間利用各自的輔助觸點實現(xiàn)互鎖保護。圖4-2圖4-2 C650 臥式車床的電氣控制原理圖M1 M2 M34.2 搖臂鉆床電氣控制搖臂鉆床電氣控制 鉆床是一種用途廣泛的萬能機床，可進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。鉆床按結構型式可分為立式鉆床、臥式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床、臺式鉆床等。在各種鉆床中，搖臂鉆床操作方便，靈活，適用范圍廣，特別適用于帶有多孔大型工件的孔加工，是機械加工中常用的機床設備，具有典型性。下面以Z3040搖臂鉆床為例，分析其電氣控制工作原理。4.2.1 Z3040搖臂鉆床的主要工作情況搖臂鉆床的主要工作情況 Z3040搖臂鉆床主要由底座、內

5、外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等組成，如圖4-3所示。內立柱固定在底座的一端，在它外面套有外立柱，由于升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂只能與外立柱一起繞內立柱回轉。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正、反轉可沿外立柱作上下移動。 圖4-3 Z3040搖臂鉆床結構示意圖 Z3040搖臂鉆床由主軸電動機M1、升降電動機M2、液壓泵電動機M3和冷卻泵電動機M4拖動。1-主軸箱 2-搖臂 3-工作臺 4-底座 5-立柱各電動機的控制要求1）主軸電動機M1采用直接起動方式，單向旋轉，主軸的正反轉采用機械方法實現(xiàn)。主軸變速機構和進給變速機構均裝在主軸箱內。2）搖臂升降電動機M2要求正反轉。3）液壓

6、泵電動機M3用來驅動液壓泵送出不同流向的壓力油，推動活塞、帶動菱形塊動作來實現(xiàn)內外立柱的夾緊與放松以及主軸箱和搖臂的夾緊與放松，故液壓泵電動機M3要求正反轉。 搖臂的移動嚴格按照搖臂松開搖臂移動移動到位搖臂夾緊的程序進行。因此，搖臂的夾緊放松與搖臂升降應按上述程序自動進行。4）冷卻泵電動機M4拖動冷卻泵以提供冷卻液，M4采用直接起動，單向連續(xù)工作。 控制電路應有必要的聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)和照明裝置。4.2.2 Z3040搖臂鉆床的電氣控制搖臂鉆床的電氣控制1.主電路分析 電源由總開關QK引入，主軸電動機M1單向旋轉，由接觸器KM1控制。主軸的正、反轉由機床液壓系統(tǒng)操作結構配合摩擦離合器實現(xiàn)。搖臂升降

7、電動機M2由正、反轉接觸器KM2 、KM3控制，液壓泵電動機M3拖動液壓泵送出壓力夜，由接觸器KM4 、KM5控制其正、反轉。冷卻泵電動機M4用轉換開關SA2控制。圖4-42. 控制電路分析圖4-4（1）主軸電動機M1的控制 按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，電動機M1轉動。按停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電，M1停止。 搖臂上升控制：按上升起動按鈕SB3，時間繼電器KT通電，使電磁閥YV通電，推動松開機構使搖臂松開；同時接觸器KM4通電，液壓泵電動機M3正轉，松開機構壓下限位開關SQ2，使接觸器KM4斷電，M3停轉，停止松開，與此同時，上升接觸器KM2通電，升降電動機M2正轉，搖臂上

8、升，到預定位置時松開SB3，上升接觸器KM2斷電，M2停轉，搖臂停止上升；時間繼電器KT斷電，延時t（s）后，其延時閉合常閉觸點閉合，接觸器KM5通電，M3反轉，電磁閥推動夾緊機構使搖臂夾緊，夾緊機構壓動限位開關SQ3后，電磁閥YV斷電，接觸器KM5斷電，液壓泵電動機M3停轉，夾緊停止。 搖臂下降過程和上升情況相同，不同的是由下降起動按鈕SB4和下降接觸器KM3實現(xiàn)控制。圖4-4（2）搖臂升降電動機M2的控制 主軸箱和立柱的夾緊與松開是同時進行的，均采用液壓機構控制。工作過程如下： 1) 松開。按下松開按鈕SB5，接觸器KM4通電，液壓泵電動機M3正轉，推動松緊機構使主軸箱和立柱分別松開，松開

9、后限位開關SQ4復位，使指示燈HL1亮，表示已松開。 2) 夾緊。按下松開按鈕SB6，接觸器KM5通電，液壓泵電動機M3反轉，推動松緊機構使主軸箱和立柱分別夾緊，壓下限位開關SQ4，使指示燈HL2亮，表示已夾緊。圖4-4（3）主軸箱與立柱的夾緊與放松控制(4) 冷卻泵電動機M4的控制 電動機M4由轉換開關SA2直接控制起停。圖4-4 Z3040搖臂鉆床電氣控制原理圖M1 M2 M3 3. 保護環(huán)節(jié)和照明線路 熔斷器FU1FU4分別實現(xiàn)電路的短路保護。熱繼電器FR1和FR2分別作為M1與M3的過載保護，M2電動機正反轉具有雙重互鎖，M3電動機正反轉具有電氣互鎖。立柱與主軸箱松開、夾緊按鈕SB5、

10、SB6的常閉觸點串接在電磁閥YV線圈電路中，實現(xiàn)立柱與主軸箱松開、夾緊操作時，壓力油只進入立柱與主軸箱夾緊油腔而不進入搖臂夾緊油腔的聯(lián)鎖。此外，搖臂升降有限位保護，當搖臂上升到極限位置時壓動限位開關SQ1-1，或下降到極限位置時壓動限位開關SQ1-2，使搖臂停止升或降。 照明線路由變壓器T提供36V交流照明電源電壓，通過轉換開關SA1控制照明燈EL。4.3 平面磨床電氣控制平面磨床電氣控制 磨床是以砂輪周邊或端面對工件進行磨削加工的精密機床，不僅能加工一般金屬材料，而且能加工一般刀具不能加工的硬質合金和淬火鋼等硬材料。利用磨削加工能夠獲得較高的加工精度和光潔度，廣泛應用于零件的精加工。 磨床的

11、種類很多，有平面磨床、外圓磨床、內圓磨床、無心磨床以及專用磨床（如螺紋磨床、球面磨床、齒輪磨床、導軌磨床）等。其中以平面磨床應用最為廣泛。下面以M7130型平面磨床為例分析磨床的基本結構和電氣控制原理。4.3.1 M7130平面磨床的主要工作情況平面磨床的主要工作情況 M7130型平面磨床是利用砂輪周邊進行磨削加工的平面磨床，主要由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱（磨頭）、滑座、立柱等部分組成。主運動：砂輪的旋轉運動進給運動：工作臺和砂輪的往復運動輔助運動：砂輪架的快速移動和工作臺的移動圖4-5 M7130平面磨床結構示意圖1-砂輪箱 2-滑座 3-立柱 4-工作臺 5-床身6-橫向進給手輪 7

12、-工作臺手輪 8-電磁吸盤電氣控制的要求1）砂輪電動機M1、冷卻泵電動機M2和液壓泵電動機M3在電氣上均要求單向轉動。2）使用電磁吸盤的正常工作和不用電磁吸盤的機床調整時，各運動部件均能動作。3）具有完善的電路保護環(huán)節(jié)。4）電磁吸盤具有吸持、松開工件，并使工件去磁的控制環(huán)節(jié)。4.3.2 M7130平面磨床的電氣控制平面磨床的電氣控制1.主電路分析 砂輪電動機M1由接觸器KM1控制。冷卻泵電動機M2經(jīng)KM1和插頭XP1控制。液壓泵電動機M3由接觸器KM2控制。三臺電動機均直接起動，單向旋轉。共用熔斷器FU1作短路保護。M1和M2分別由熱繼電器FR1與FR2作長期過載保護。圖4-62.控制電路 砂

13、輪電動機M1和冷卻泵電動機M2的工作過程：合上刀開關QK并插上插頭XP1，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1通電，電動機M1 、M2同時起動。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電，電動機M1 、M2同時停止。 液壓泵電動機M3的工作過程：按下起動按鈕SB4，接觸器KM2通電，液壓泵電動機M3起動。按下停止按鈕SB3，接觸器KM2斷電，M3停止。特別注意：電動機的起動必須在電磁吸盤YH工作、且欠電流繼電器KA通電吸合，其常開觸點KA（6-8）閉合，或YH不工作，但轉換開關SA1置于“去磁”位置，其觸點SA1-5（6-8）閉合的情況下方可進行。圖4-63.電磁吸盤控制充磁 SA1扳向“充磁”位置，S

14、A1的觸頭SA1-3、SA1-4閉合，電流繼電器觸點KA（6-8）閉合，按下按鈕SB2，接觸器KM1通電，M1轉動；按下按鈕SB4，接觸器KM2通電，M3轉動，此時可進行磨削加工。表4-1開關SA1的觸點通斷情況去磁 SA1扳向“去磁”位置，SA1的觸頭SA1-1、SA1-2閉合，電磁吸盤通以反向電流實現(xiàn)去磁。去磁結束，SA1扳向“斷電”位置，電磁吸盤斷電，取下工件。圖4-64.必要的保護環(huán)節(jié)和照明線路1）電磁吸盤的欠電流保護。2）電磁吸盤的過電壓保護。3）整流裝置的過電壓保護。4）短路保護。5）過載保護。6）變壓器TC提供36V交流照明電源電壓，由轉換開關SA2控制照明燈EL。圖4-6 圖4

15、-6 M7130平面磨床電氣控制原理圖主電路主電路 控制電路控制電路 電磁吸盤控制電磁吸盤控制4.4 銑床電氣控制銑床電氣控制 銑床可以用來加工平面、斜面和各種形式的溝槽等，裝上分度頭后可以銑切直齒輪和螺旋面，裝上圓工作臺還可以銑切凸輪和弧形槽，是一種常用的機床設備。銑床的種類很多，有立銑、臥銑、龍門銑、仿形銑及各種專用銑床。本節(jié)以X62W臥式萬能銑床為例，分析中小型銑床控制線路的工作原理。4.4.1 X62W銑床的主要工作情況銑床的主要工作情況 X62W臥式萬能銑床由主軸、刀桿、橫梁、工作臺、回轉盤、橫溜板、升降臺、床身等部分組成。銑床的主要運動形式有： 1.主軸（帶刀具）旋轉運動和工作臺（

16、固定工件）的進給運動，兩種運動分別用兩臺電動機拖動。 2.主軸所帶銑刀的旋轉運動有順銑和逆銑兩種工作方式，升降臺分為矩形和圓形兩層結構，矩形工作臺可實現(xiàn)工作臺縱向、橫向和垂直三種直線進給運動，對應左右、前后、上下六個移動方向。 3.裝有圓工作臺的萬能銑床還有圓形工作臺的回轉運動，萬能銑床的矩形、圓形工作臺共有4種運動形式。 1-主軸 2-刀桿3-橫梁 4-工作臺 5-回轉盤 6-橫溜板 7-升降臺 8-床身圖4-7 X62W臥式萬能銑床結構示意圖銑床對電氣控制的要求1）主軸電動機M1空載時直接起動，要求實現(xiàn)兩地控制的正反轉（順逆銑）運動及反接制動停車。2）工作臺驅動電動機M2要求能夠實現(xiàn)正、反

17、轉，并要求兩個工作臺（矩形、圓形）各個方向的運動互鎖，矩形工作臺的六個運動方向和圓形工作臺的旋轉運動要求互鎖，任何時刻，只允許存在一種運動形式的一個方向運動3）主軸旋轉與工作臺進給運動均采用機械齒輪變速箱調速，要求主軸電動機和工作臺電動機在主軸和進給變速時能夠瞬時沖動，保證變速時齒輪的正確嚙合和設備的安全。4）為避免打刀，要求主軸驅動電動機起動后，工作臺驅動電動機方能起動。5）電氣控制系統(tǒng)有完善的保護環(huán)節(jié)和照明裝置。4.4.2 X62W銑床的電氣控制銑床的電氣控制1.主軸電動機M1的電氣控制 M1的起動、停止可在兩地操作。一處在升降臺上；另一處在床身上。M1的停止采用速度繼電器實現(xiàn)反接制動。

18、主軸的變速沖動控制。主軸變速可在主軸不動時進行；也可在主軸旋轉時進行，利用變速手柄與限位開關SQ6的聯(lián)動機構進行控制。 變速時，先把變速手柄下壓，使它從第一道槽內拔出，（再轉動變速盤，選擇所需速度），然后慢慢拉向第二道槽，通過手柄壓下限位開關SQ6，其常閉觸點先斷開，使接觸器KM1斷電，電動機M1失電；SQ6常開觸點后閉合，使接觸器KM2通電，M1反向沖動一下，變速手柄迅速推回原位，使限位開關SQ6復位，接觸器KM2斷電，電動機M1停轉，變速沖動過程結束。圖4-82.進給電動機M2的電氣控制 工作臺進給方向有左右（縱向）、前后、上下（垂直）運動。利用正向接觸器KM3和反向接觸器KM4控制M2的

19、正、反轉。 接觸器KM3、KM4由兩個機械操作手柄控制，其中一個是縱向手柄，另一個是垂直手柄。操作手柄同時完成機械掛檔和壓動相應的限位開關，從而接通正反轉接觸器，起動M2，拖動工作臺按預定方向進給，這兩個手柄各有兩套，分別設在銑床工作臺正面與側面。 限位開關SQ1、SQ2與縱向手柄有機械聯(lián)鎖，限位開關SQ3、SQ4與垂直和橫向手柄有機械聯(lián)鎖。當扳動手柄時，將壓動相應限位開關。 SA1為圓工作臺選擇開關，設有接通與斷開兩個位置，三對觸點通斷情況如表4-3（p101）所示。圖4-8進給運動電氣控制電路分析 1、工作臺左、進給運動的控制 把縱向操作手柄扳向“右”，掛上縱向離合器，壓動限位開關SQ1，

20、正向接觸器KM3通電，進給電動機M2正轉，拖動工作臺向右運動。把正向操作手柄扳向“左”，掛上縱向離合器，壓動限位開關SQ2，反向接觸器KM4通電，進給電動機M2反轉，拖動工作臺向左運動。停止時，把操作手柄扳向“中間”位置，脫開縱向離合器，限位開關SQ1（或SQ2）復位，接觸器KM3（或KM4）斷電，電動機M2停轉，停止右（或左）進給運動。 2、工作臺前后和上下進給運動的控制 由十字開關操作，共有5個位置：上、下、前、后及中間位置。 “向前”進給。十字開關手柄扳向“前”，掛上橫向離合器，壓動限位開關SQ3，正向接觸器KM3通電，進給電動機M2正轉，拖動工作臺向前進給。 “向下”進給。十字開關手柄

21、扳向“下”，掛上垂直離合器，壓動限位開關SQ3，正向接觸器KM3通電，進給電動機M2正轉，拖動工作臺向下進給。 “向后”進給。十字開關手柄扳向“后”，掛上橫向離合器，壓動限位開關SQ4，反向接觸器KM4通電，進給電動機M2反轉，拖動工作臺向后進給。 “向上”進給。十字開關手柄扳向“上”，掛上橫向離合器，壓動限位開關SQ4，反向接觸器KM4通電，進給電動機M2反轉，拖動工作臺向上進給。3、工作臺的快速移動 主軸轉動時的快速移動。當工作臺已經(jīng)進行工作時，按下按鈕SB5（或SB6），接觸器KM5通電，快速移動電磁鐵YA通電，工作臺快速移動，松開SB5（或SB6），接觸器KM5斷電，快速移動電磁鐵YA

22、斷電，快速移動停止。工作臺仍按原來進給速度原方向繼續(xù)進給?？焖僖苿邮屈c動控制方式。 主軸不轉動時的快速移動。將開關SA4扳向“停止”位置，按動SB1（或SB2），接觸器KM1通電并自鎖，提供進給運動的電源，操作工作臺手柄，進給電動機M2轉動，按下按鈕SB5（或SB6），接觸器KM5通電，快速移動電磁鐵YA通電，工作臺快速移動。4、進給變速時的沖動控制。 進給變速沖動是由進給變速手柄配合進給變速沖動位置開關SQ5實現(xiàn)的。將進給變速手柄向外拉，對準所需速度，把手柄拉出到極限位置，壓動限位開關SQ5，接觸器KM3通電，進給電動機M2正轉，再把手柄推回原位，進給變速完成。3. 圓工作臺進給的電氣控制

23、圓工作臺只作單向轉動。工作過程如下：轉換開關SA1扳向“接通”位置，其觸點SA1-2(31-33)閉合，將工作臺兩個進給手柄扳向“中間”位置，按下按鈕SB1（或SB2），接觸器KM1通電，主軸電動機M1轉動，接觸器KM3通電，進給電動機M2起動，圓工作臺回轉。圖4-84.冷卻泵電動機M3的控制和照明電路 冷卻泵電動機的控制 把開關SA2扳向“接通”位置，接觸器KM6通電，電動機M3起動，拖動冷卻泵送出切削液。 銑床局部照明由變壓器TC輸出36V安全電壓，通過開關SA3控制照明燈EL。 圖4-85.控制電路的聯(lián)鎖和其他保護環(huán)節(jié)1）主運動與進給運動的順序聯(lián)鎖。保證主軸電動機M1起動后（若不需要M1

24、轉動，可將開關SA4扳至中間位置）才可起動進給電動機M2。而主軸停止時，進給立即停止。2）工作臺6個進給方向的聯(lián)鎖。銑床工作時，只允許一個進給方向運動，為此工作臺6個進給方向運動都有聯(lián)鎖。3）其他保護環(huán)節(jié)。熔斷器FU1FU4分別實現(xiàn)電路的短路保護。熱繼電器FR1FR3分別作為M1M3的過載保護，M2電動機正反轉具有電氣互鎖。電阻R用于反接制動時限流電流。圖4-8圖4-8 X62W臥式萬能銑床電氣控制原理圖M1 M2 M3 圓工作臺圓工作臺4.5 電源切換控制電源切換控制 隨著社會的發(fā)展，人們對供電可靠性要求也越來越高。很多場合用兩路電源來保證供電的可靠性，這就需要在兩路電源之間進行自動或手動切

25、換控制。本節(jié)將介紹主輔電源切換和雙電源切換控制。4.5.1 主輔電源切換控制主輔電源切換控制 1.接觸器控制的主輔電源切換 對于那些只有單路市電供電且又比較重要的單位和部門，往往采用自備發(fā)電機來保障停電時的正常供電。在這種情況下，市電供電電源稱為主電源，而自備發(fā)電機供電電源稱為輔助電源。圖4-9 低壓主輔電源自投手復控制原理電路 a)主電路 b)主電源控制電路 c)輔助電源控制電路 當主輔電源切換控制工作在輔助電源自投方式下時，先后合上隔離開關QS1、QS2和斷路器QF1、QF2。主電源正常工作時，時間繼電器KT通電，其斷電延時常開觸點瞬時閉合，接觸器KM1線圈通電，KM1的主觸點閉合實現(xiàn)主電

26、源供電。KM1的常閉輔助觸點打開，切斷輔助電源控制電路。當主電源出現(xiàn)故障停電或缺相時，時間繼電器KT斷電，其斷電延時常開觸點延時打開，斷開主電源的控制電路，KM1的主觸點打開，切斷主電源供電回路；KT的斷電延時常閉觸點延時閉合，輔助電源控制接觸器線圈KM2通過SA1-2，KT、KM1的常閉觸點構成通電回路，其主觸點閉合，此時由輔助電源供電，實現(xiàn)了主電源到輔助電源的自動切換控制。 在輔助電源供電時，若主電源恢復供電，則時間繼電器KT通電，其斷電延時常開、常閉觸點瞬時閉合和打開。由于KM2常開輔助觸點的自鎖，使得KM2保持通電，因此接觸器KM1不可能通電，繼續(xù)由輔助電源供電。此時若要恢復主電源供電

27、，必須通過手動復位，將選擇開關SA1置于主電源運行位置，使KM2線圈斷電和KM1線圈通電，恢復主電源供電。 說明：主輔電源除自投手復控制外，還有自投自復控制方式。 智能主輔電源切換控制器是一種新型的產(chǎn)品，它采用單片機控制電路取代傳統(tǒng)的繼電器控制線路，驅動兩只接觸器實現(xiàn)兩路電源的自動轉換。功能:主輔電源切換控制器能對主電源、輔助電源的六 路電壓信號進行實時檢測，具有過載、欠壓、短路、斷相保護和故障報警等，可以實現(xiàn)手動和自動控制方式。應用:消防、機場、電視臺、醫(yī)院、商場、銀行、化工、冶金、高層建筑和軍事設施等不允許斷電的重要場所。2.智能主輔電源切換控制器圖4-10 自投自復式主輔電源切換動作原理

28、框圖4.5.2 雙電源自動切換控制雙電源自動切換控制 圖4-11所示為采用接觸器控制的低壓雙電源自投自復控制原理圖。兩路低壓電源分別用電源1和電源2表示（如圖4-11b）所示），如果兩路電源正常時均工作，則母線分段運行，當一路電源發(fā)生故障或需要檢修時，通過母線聯(lián)絡接觸器KM3自動切換，兩路母線由完好的一路電源供電，故障消除后可自動恢復至兩路電源供電。圖4-11 低壓雙電源自投自復控制原理電路a)雙電源切換控制電路圖4-11 低壓雙電源自投自復控制原理電路b)雙電源主電路 c) 雙電源失壓母聯(lián)自投控制電路 SA1和SA2為雙電源工作方式選擇開關，當雙電源切換工作在自投自復方式下時，先后合上隔離開

29、關QS1、QS2、QS3、QS4和斷路器QF1、QF2，時間繼電器KT1和KT2分別通電，其斷電延時常開觸點瞬時閉合，接觸器KM1和KM2線圈通電，KM1和KM2的主觸點閉合，KT1和KT2的常閉觸點及KM1和KM2的常閉輔助觸點打開，切斷接觸器KM3線圈的供電回路，此時電源1和電源2分別向兩路母線供電。4.6 異步電動機軟起動控制異步電動機軟起動控制 異步電動機起動器傳統(tǒng)控制電路簡單，起動轉矩基本固定且不可調，起動過程切換又會帶來二次沖擊電流和沖擊轉矩，并且受電網(wǎng)電壓波動的影響較大。如果電網(wǎng)電壓下降大，甚至會造成電機停轉和起動困難。為了克服上述缺點，可采用軟起動器控制異步電動機的起動。軟起動

30、器具有體積小、節(jié)能、多種起動和停車方式、遠程通訊接口、動態(tài)故障記憶和多種保護功能等特點，越來越被廣大用戶所接受，正得到廣泛的應用，是傳統(tǒng)起動器理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。本節(jié)將介紹異步電動機軟起動控制電路及相關問題。4.6.1 單臺電動機軟起動控制單臺電動機軟起動控制 目前，國內外軟起動器生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品系列規(guī)格繁雜。按電壓高低等級不同，軟起動器分為低壓軟起動器、中壓軟起動器和高壓軟起動器三類；按運行模式不同，軟起動器分為在線型和旁路型兩類；按拖動電動機的數(shù)量不同，軟起動器分為一拖一型和一拖多型。本節(jié)將以國產(chǎn)某KRQS型軟起動器為例，介紹單臺電動機軟起動控制。圖4-12 三線控制接線圖1）三線控制。

31、三線控制輸入端子的接線如圖4-12所示。在此控制方式下，起動、停車、外部停車等觸點皆為瞬動式。點動按鈕按下時，輸出點動電壓（可調）。若不使用“外部停車”按鈕時，應將“SHUT”與“COM”短接。1. 輸入端子的使用 圖4-13 兩線控制接線圖2）兩線控制。兩線控制輸入端子的接線如圖4-13所示。在此控制方式下，K閉合時，軟起動器起動；K斷開時，軟起動器按設定方式停車（立刻停車或軟停車）。外部停車為立刻停車方式，若不使用該按鈕，應將“SHUT”與“COM”短接。2. 在線型軟起動控制 拖動單臺電動機軟起動在線型控制電路如圖4-14所示。在線型軟起動器又叫L型軟起動器，主回路輸入端子R、S、T接三

32、相電源；主回路輸出端子U、V、W接電動機。圖4-14 L型軟起動器兩線控制方式接線圖a)主電路 b)控制電路3. 旁路型軟起動控制 圖4-15所示為單臺電動機軟起動旁路型控制電路，輸入采用三線控制。旁路型軟起動器又叫P型軟起動器。在有軟停車要求的場合，起動完畢后不能切掉軟起動器工作電源；在不要求軟停車的場合，為節(jié)約能源和延長軟起動器的使用壽命，起動完畢后應切掉軟起動器的工作電源。若不使用外部關閉按鈕，應將端子“SHUT”與“COM”短接。注意：圖4-15所示電路用于不需要軟停車的場合。若有軟停車要求，D1、D2接線端子應直接與電源連接。圖4-15 P型軟起動器三線控制方式接線圖a)主電路 b)

33、控制電路 4.6.2 多臺電動機軟起動控制多臺電動機軟起動控制 為節(jié)約設備投資、降低生產(chǎn)成本，有效的利用軟起動器的控制功能，可采用一拖多控制。KRQS型軟起動器最多可拖動5臺電動機。圖4-16所示為一拖三控制接線電路圖。圖4-16 多臺電動機軟起動器控制接線圖a)主電路 圖4-16 多臺電動機軟起動器控制接線圖 b)控制電路 按下起動按鈕SB1，1#電動機起動輸出觸點“011”、“CM1”閉合，接觸器KM11線圈通電，其主觸點閉合，1#電動機開始軟起動。起動完畢后，1#電動機旁路輸出觸點“012”、“CM1”閉合，旁路接觸器KM12線圈通電，其主觸點閉合實現(xiàn)1#電動機旁路控制；KM12常開輔助

34、觸點閉合，輸入控制端子“X1”、“COM”短接，將旁路信號反饋給軟起動器，保證在1#電動機運行后，再次按起動無效；否則，可能進行再一次起動。1#電動機運行時，按下停止按鈕SB4，接觸器KM12線圈斷電，KM12主觸點斷開，1#電動機停止運行。注意： 多臺電動機共用一臺軟起動器時，應將軟起動器“控制方式”設為“一拖多”，此時點動功能無效。 在起動過程中按下SB7，軟起動器立即停止輸出，起動完畢后，SB7按鈕無效。 在外部停車按鈕SB8斷開時，軟起動器不起動，在起動過程中斷開時，立即停止輸出。若不使用外部停車，應將“SHUT”與“COM”短接 。4.7 異步電動機變頻調速控制異步電動機變頻調速控制

35、 變頻器的問世為交流電機的調速提供了契機，采用變頻器的交流電機調速取代結構復雜、價格昂貴的直流電機調速，不僅能獲得與直流電機調速相媲美的調速性能指標，而且能節(jié)省大量的能源，異步電動機的變頻調速控制已成為當前電力拖動控制的主要發(fā)展方向。 本節(jié)將介紹在工業(yè)生產(chǎn)領域中典型的異步電動機變頻調速控制系統(tǒng)。變頻器調速控制線路形式有：低壓電器控制；可編程序控制（PLC控制）；PLC與低壓電器控制。本節(jié)介紹低壓電器控制的變頻調速系統(tǒng)，變頻器采用2線控制方式。4.7.1 風機變頻調速控制系統(tǒng)風機變頻調速控制系統(tǒng) 風機被廣泛地應用在各行各業(yè)。通常的風機只是由工頻電源恒速運轉，通過調節(jié)風門或擋板開度的大小來調整送風

36、量，在這過程中，由于風門、擋板的節(jié)流使得能量被部分消耗損失掉，所以很不經(jīng)濟。采用變頻調速對送風機進行風量控制，可以節(jié)能3040。 風機變頻調速控制系統(tǒng)電路如圖4-17所示。依據(jù)風機在低速運行時，阻轉矩很小，不存在低頻時帶不動負載的問題，變頻器的運行采用U/f 控制方式即可?？紤]到變頻器一旦發(fā)生故障，不能讓風機停止工作，應具有將風機由變頻運行切換為工頻運行的控制。 圖4-17 風機變頻調速控制電路原理圖a)主電路 b)控制電路 圖4-17中變頻器采用森蘭BT12S系列風機水泵專用型變頻器，變頻器的功能預置為： F01=5 頻率由X4、X5設定； F02=1 使變頻器處于外部FWD控制模式； F2

37、8=0 使變頻器的FMA輸出功能為頻率； F40=4 設置電機極數(shù)為4極； FMA為模擬信號輸出端，可在FMA和GND兩端之間跨接頻率表； F69=0 選擇X4、X5端子功能。即用控制端子的通斷實現(xiàn)變頻器的升降速。 采用按鈕SB5和SB6分別與X4和X5相接，當按下按鈕SB6使X5與公共端CM接通時，控制頻率上升；松開按鈕SB6時，X5與公共端CM斷開，頻率保持。同樣，按下按鈕SB5使X4與公共端CM接通，控制頻率下降；松開按鈕SB5，X4與公共端CM斷開，頻率保持。1. 主電路 三相工頻電源通過斷路器QF1接入，接觸器KM1用于將電源接至變頻器的輸入端R、S、T，接觸器KM2用于將變頻器的輸

38、出端U、V、W接至電動機，KM3用于將工頻電源直接接至電動機。注意接觸器KM2和KM3絕對不允許同時接通，否則會造成損壞變頻器的嚴重后果，因此，KM2和KM3之間必須有可靠的互鎖。熱繼電器FR用于工頻運行時的過載保護。2. 控制電路 設置有“變頻運行”和“工頻運行”的切換，控制電路采用三位開關SA進行選擇。當SA合至“工頻運行”方式時，按下起動按鈕SB2，中間繼電器KA1動作并自鎖，進而使接觸器KM3動作，電動機進入工頻運行狀態(tài)。接下停止接鈕SB1，中間繼電器KA1和接觸器KM3均斷電，電動機停止運行。當SA合至“變頻運行”方式時，按下起動按鈕SB2，中間繼電器KA1動作并自鎖，使接觸器KM2

39、主觸點閉合，將電動機接至變頻器的輸出端。KM2動作后使KM1也動作，將工頻電源接至變頻器的輸入端，并允許電動機起動。同時使連接到接觸器KM3線圈控制電路中的KM2的常閉觸點斷開，確保KM3不能接通。接下按鈕SB4，中間繼電器KA2動作，電動機開始加速，進入“變頻運行”狀態(tài)。KA2動作后，停止按鈕SB1失去作用，以防止直接通過切斷變頻器電源使電動機停機。4.7.2 恒壓供水系統(tǒng)變頻調速控制恒壓供水系統(tǒng)變頻調速控制1. 恒壓供水的目的和意義 流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象。流量的大小取決于揚程，但揚程難以進行具體測量和控制。在動態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力（由流量Qg表示）和用水需求（用水量

40、Qu表示）之間的平衡情況有關。 當供水能力Qg用水需求Qu，則壓力上升（p）； 當供水能力Qg 用水需求Qu ，則壓力下降（p）； 當供水能力Qg = 用水需求Qu ，則壓力不變（p = 常數(shù)）。 可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體反映在流體壓力的變化上。因此，壓力就成為控制流量大小的參變量。就是說，保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了使該處的供水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處的滿足了用戶所需的用水流量，這就是恒壓供水所要達到的目的。 恒壓供水主要意義是：提高供水的質量；節(jié)約能源；起動平穩(wěn)；可以消除起動和停機時的水錘效應。2. 恒壓供水的主電路 通常在同一路供水系統(tǒng)中，設置兩臺常

41、用泵，供水量大時開2臺，供水量少時開1臺。在采用變頻調速進行恒壓供水時，為節(jié)省設備投資，一般采用1臺變頻器控制2臺電機，主電路如圖4-18所示。圖4-18 恒壓供水系統(tǒng)主電路圖3. 采用PID調節(jié)的控制方案 圖4-19所示為PID調節(jié)的恒壓供水系統(tǒng)控制線路示意圖，它采用閉環(huán)控制方式。供水壓力由壓力變送器轉換成電流量或電壓量，反饋到PID調節(jié)器，PID調節(jié)器將壓力反饋信號與壓力給定信號相比較，并經(jīng)比例（P）、積分（I）、微分（D）諸環(huán)節(jié)調節(jié)后得到頻率給定信號，控制變頻器的工作頻率，從而控制了水泵的轉速和泵水量。圖4-19 恒壓供水系統(tǒng)控制線路示意圖4.7.3 印染機械多電機同步變頻調速控制印染機械多電機同步變頻調速控制