建筑電氣控制技術(shù)課件-課題六電氣控制系統(tǒng)的設計

目錄繼電器接觸器控制系統(tǒng)的電路設計方法1繼電器接觸器控制系統(tǒng)的電路安裝2控制線路的調(diào)試33【知識目標】1掌握電氣控制線路的設計要求和方法；2掌握電氣控制線路的安裝要求；3掌握電氣控制線路的調(diào)試步驟及方法；4掌握常見低壓電器故障及檢修方法?！灸芰δ繕恕?能夠進行簡單電氣控制線路的設計；2能夠?qū)崿F(xiàn)簡單電氣控制線路的安裝；3能夠進行電氣控制線路的調(diào)試；4能夠?qū)ΤＲ姷蛪弘娖鬟M行故障檢修與排除。運行的結(jié)果來驗證設計工作，一旦發(fā)生嚴重錯誤，必將付出代價。因此，保證電氣控制系統(tǒng)的正常運行首先取決于嚴謹而正確的設計，總體設計方案和主要設備的選擇應正確、可靠、平安及穩(wěn)定，無平安隱患，這就要求設計者應正確理解設計任務、精通生產(chǎn)工藝要求、準確計算、合理選擇產(chǎn)品的規(guī)格型號并進行校驗。正確的設計思想和工程意識是高質(zhì)量完成設計任務的根本保證。為了保證實現(xiàn)設計功能，設計者還應精心設計施工圖樣，并進行全面的核算，有時會在其中找到紕漏，只有這樣才能保證設計質(zhì)量和工程質(zhì)量，保證電氣控制系統(tǒng)的正常運行。電氣設計中應注意的問題：盡量減少控制電源種類。當控制系統(tǒng)需要假設干電源種類時，應按國標電壓等級選擇。(2)盡量縮短連接導線的數(shù)量和長度。設計控制線路時，應考慮各個元件之間的實際接線。特別要注意控制柜、操作臺和按鈕、限位開關(guān)等元件之間的連接線，如按鈕一般均安裝在控制柜或操作臺上，而接觸器安裝在控制柜內(nèi)，這就需要經(jīng)控制柜端子排與按鈕連接，所以一般都先將起動按鈕和停止按鈕的一端直接連接，另一端再與控制柜端子排連接，這樣就可以減少一次引出線。(5)合理使用電器觸頭。在復雜的電氣控制系統(tǒng)中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸頭也多，在設計中應注意盡可能減少觸頭使用數(shù)量，以簡化線路。使用觸頭容量、斷流容量應滿足控制要求，防止使用不當而出現(xiàn)觸頭磨損、黏滯和釋放不了等故障，以保證系統(tǒng)工作壽命和可靠性。此外應合理安排電器元件及觸頭位置。對一個串聯(lián)回路，各電器元件或觸頭位置互換并不影響其工作原理，但從實際連線上有時會影響到平安、節(jié)省導線等方面的問題。如圖6.1兩種接法所示，兩者工作原理相同，但是采用圖6.1(a)的接法既不平安又浪費導線,因為限位開關(guān)SQ的常開、常閉觸頭靠得很近，在觸頭斷開時，由于電弧可能造成電源短路，很不平安，而且這種接法控制柜到現(xiàn)場要引出五根線，很不合理。采用圖6.1(b)所示的接法只引出三根線即可，較合理。(6)正確連接電器的線圈。在交流控制電路中，電器元件的線圈不能串聯(lián)接入，如圖6.2所示。即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和也是不允許的，因為每個線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，由于制造上的原因，兩個電器總有差異，不可能同時吸合。假如交流接觸器K2先吸合，由于K2的磁路閉合，線圈的電感顯著增加，因而在該線圈上的電壓降也相應增大，從而使另一個接觸器K1的線圈電壓達不到動作電壓。因此，兩個電器需要同時動作時其線圈應并聯(lián)連接。圖6.1觸頭的連接(a)不合理;(b)合理圖6.2線圈的連接(a)不合理;(b)合理(7)在控制線路中應防止出現(xiàn)寄生電路。在電氣控制線路的動作過程中，意外接通的電路叫寄生電路。圖6.3所示是一個具有指示燈和熱繼電器保護的正反向控制電路。在正常工作時，能完成正反向起動、停止和信號指示。但當熱繼電器FR動作時，線路就出現(xiàn)了寄生電路(圖6.3中虛線所示)，使正向接觸器K1不能釋放，起不了保護作用。在設計電氣控制線路時，嚴格按照“線圈、能耗元件右邊接電源(零線)，左邊接觸頭〞的原那么，就可降低產(chǎn)生寄生回路的可能性。另外，還應注意消除兩個電路之間產(chǎn)生聯(lián)系的可能性，否那么應加以區(qū)分、聯(lián)鎖隔離或采用多觸頭開關(guān)別離。如將圖6.3中指示燈分別用K1、K2的另外的常開觸頭直接連接到左邊控制母線上，加以區(qū)分就可消除寄生。圖6.3寄生電路圖6.4觸頭的“競爭〞與“冒險〞(8)防止發(fā)生觸頭“競爭〞與“冒險〞現(xiàn)象。在電氣控制電路中，在某一控制信號作用下，電路從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)時，常常有幾個電器的狀態(tài)發(fā)生變化，由于電器元件總有一定的固有動作時間，往往會發(fā)生不按預定時序動作的情況，觸頭爭先吸合，發(fā)生振蕩，這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭〞。另外，由于電器元件的固有釋放延時作用，也會出現(xiàn)開關(guān)電器不按要求的邏輯功能轉(zhuǎn)換狀態(tài)的可能性，這種現(xiàn)象稱為“冒險〞。“競爭〞與“冒險〞現(xiàn)象都將造成控制回路不能按要求動作，引起控制失靈。如圖6.4所示電路，當KM閉合時，K1、K2爭先吸合，只有經(jīng)過屢次振蕩吸合競爭后，才能穩(wěn)定在一個狀態(tài)上。同樣，在KM斷開時，K1、K2又會爭先斷開，產(chǎn)生振蕩。(9)電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖共用。在頻繁操作的可逆線路、自動切換線路中，正、反向(或兩只)接觸器之間至少要有電氣聯(lián)鎖，必要時要有機械聯(lián)鎖，以防止誤操作可能帶來的危害，特別是一些重要設備應仔細考慮每一控制程序之間必要的聯(lián)鎖，即使發(fā)生誤操作也不會造成設備事故。重要場合應選用機械聯(lián)鎖接觸器，再附加電氣聯(lián)鎖電路。(10)設計的線路應能適應所在電網(wǎng)情況。在確定電動機的起動方式是直接起動還是降壓起動時，應根據(jù)電網(wǎng)或配電變壓器容量的大小、電壓波動范圍以及允許的沖擊電流數(shù)值等因素全面考慮，必要時應進行詳細計算，否那么將影響設計質(zhì)量甚至發(fā)生難以預測的事故。(11)應具有完善的保護環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)運行可靠性。電氣控制系統(tǒng)的平安運行主要靠完善的保護環(huán)節(jié)，包括過載、短路、過流、過壓、失壓等，有時還應設有工作狀態(tài)、合閘、斷開、事故等必要的指示信號。保護環(huán)節(jié)應工作可靠，滿足負載的需要，做到動作準確。正常操作下不發(fā)生誤動作，并按整定和調(diào)試的要求可靠工作，穩(wěn)定運行，能適應環(huán)境條件，抵抗外來的干擾；事故情況下能準確可靠動作，切斷事故回路。(12)線路設計要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便。例如,設置必要的顯示，隨時反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)與關(guān)鍵參數(shù);考慮到運動機構(gòu)調(diào)整、修理,設置必要的單機點動;以及必要的易損觸頭及電器元件的備用等。6.1.3電氣控制系統(tǒng)故障危害及保護的一些根本知識電氣控制系統(tǒng)對國民經(jīng)濟的開展和人民生活的影響都很大，因此，提高電氣控制系統(tǒng)的可靠性和平安是從事電氣工作人員的重要任務。為了提高電氣控制系統(tǒng)運行的可靠性，在電氣控制系統(tǒng)的設計與運行中，都必須考慮到系統(tǒng)有發(fā)生故障和不正常工作情況的可能性。因為發(fā)生這些情況時，會引起電流增大，電壓和頻率降低或升高，致使電氣設備和電能用戶的正常工作遭到破壞。(3)造成電網(wǎng)電壓下降，涉及其他用戶和設備，使正常工作和生產(chǎn)遭到破壞甚至使事故擴大，造成整個配電系統(tǒng)癱瘓。(4)最常見的不正常工作情況是過負荷。長時間過負荷會使載流設備和絕緣的溫度升高，而使絕緣加速老化或設備遭受損壞，甚至引起故障。故障和不正常工作情況都可能在電氣系統(tǒng)中引起事故，發(fā)生事故的原因是多種多樣的，其中大多數(shù)是由于設備缺陷、設計錯誤和安裝、檢修質(zhì)量不高以及運行維護不當?shù)纫鸬摹榇?，只要正確地進行設計、制造與安裝，加強設備維修，就有可能把事故消滅在發(fā)生之前，防患于未然。電氣系統(tǒng)各設備之間是電和磁的聯(lián)系，當某一設備發(fā)生故障時，在極短的時間內(nèi)就會影響到同一電氣系統(tǒng)的非故障設備。為了防止電氣系統(tǒng)事故的擴大，保證非故障局部仍然可靠運行，必須盡快切除故障，切除故障的時間有時甚至要求短到百分之幾秒。在這樣短促的時間內(nèi)，由運行人員來發(fā)現(xiàn)故障設備并將故障設備切除是不可能的。要完成這樣的任務，只有借助于安裝在每一電氣設備上的自動保護裝置。電氣系統(tǒng)建立初期，通常采用熔斷器作為保護裝置。隨著電氣設備容量的增大，以及電氣系統(tǒng)愈來愈復雜，熔斷器已不能滿足要求，因而各種電氣保護裝置得到了應用和開展，這些電氣保護裝置是能反映電氣系統(tǒng)各電氣設備故障或不正常工作情況，并作用于自動動作電器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。由此可見，電氣保護裝置在電氣系統(tǒng)中的作用是：借自動動作電器將故障設備與電氣系統(tǒng)的非故障設備自動隔離，使系統(tǒng)的運行恢復正常。但對于某些不正常工作情況，例如小倍數(shù)過載，由于不會立即破壞電氣系統(tǒng)的正常運行，在許多情況下，為了不影響設備工作的連續(xù)性，保護裝置可只作用于信號。(2)反映電氣設備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發(fā)出信號，以便值班人員進行處理，或由裝置自動地進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行而會引起事故的電氣設備予以切除。反映不正常工作情況的保護裝置一般帶一定的延時動作。電氣保護裝置是電氣系統(tǒng)自動化的重要組成局部，是保證電氣系統(tǒng)平安可靠運行的主要措施之一。在現(xiàn)代電氣系統(tǒng)中，如果沒有專門的電氣保護裝置，要想維持系統(tǒng)正常工作是根本不可能的。因此，所有電氣控制系統(tǒng)均應具有完善的保護環(huán)節(jié)，用以保護電網(wǎng)、電動機、電器以及其他電路元件等。電氣系統(tǒng)發(fā)生短路和過電流等故障時，電氣量將發(fā)生下述變化：電流增大，在短路點與電源間直接聯(lián)系的電氣設備上的電流會增大。(2)電壓降低，系統(tǒng)故障的相電壓或相間電壓會下降，而且離故障點愈近，電壓下降愈多，甚至降為零。(3)電流電壓間的相位角會發(fā)生變化。例如，正常運行時，同相的電流與電壓間的相位角為負荷功率因數(shù)角，為20°左右；三相短路時電流與電壓間的相位角那么為線路阻抗角，架空線路電流與電壓的相位角為60°～85°。利用短路時這些電氣量的變化，可以構(gòu)成各種作用原理的電氣保護。例如，利用電流增大的特點可以構(gòu)成過電流保護；利用電壓降低的特點可以構(gòu)成低電壓保護；利用電流電壓間相位角的變化特點可以構(gòu)成斷相保護、漏電保護等。常用的保護環(huán)節(jié)有過電流、短路、過載、過壓、失壓、斷相保護等，有時還設有合閘、分閘、正常工作、事故等指示信號。下面從電氣設計角度討論電氣故障的類型、產(chǎn)生原因及常用的電氣保護方法，以供設計中參考。6.1.3.1電流型保護在正常工作中，電氣設備通過的電流一般不超過額定電流，假設少量超過額定電流，在短時間內(nèi)，只要溫升不超過允許值也是允許的，這也是各種電器設備或元件應具有的過載能力。但當通過電器設備或元件的電流過大，將因發(fā)熱而使溫升超過絕緣材料的承受能力，就會造成事故，甚至燒毀電器設備。在散熱條件一定的情況下，溫升決定于發(fā)熱量，而發(fā)熱量不僅決定于電流大小，而且還與通電時間密切相關(guān)。電流型保護就是基于這一原理構(gòu)成的，它是通過傳感元件檢測過電流信號，經(jīng)過信號變換、放大后控制執(zhí)行機構(gòu)及被保護對象動作，切斷故障電路。屬于電流型保護的主要有短路、過電流、過載和斷相保護等。短路保護的常用方法是采用熔斷器、低壓斷路器或?qū)ｉT的短路保護裝置。在對主電路采用三相四線制或?qū)ψ儔浩鞑捎弥行渣c接地的三相三線制的供電電路中，必須采用三相短路保護。假設主電路容量較小，其電路中的熔斷器可同時作為控制電路的短路保護；假設主電路容量較大，那么控制電路一定要單獨設置短路保護熔斷器。2過電流保護過電流保護是區(qū)別于短路保護的一種電流型保護。所謂過電流，是指電動機或電器元件超過其額定電流的運行狀態(tài)，不正確地起動和負載轉(zhuǎn)矩過大也常常引起電動機出現(xiàn)很大的過電流，由此引起的過電流一般比短路電流小，不超過6IN0，在過電流情況下，電器元件并不是馬上損壞，只要在到達最大允許溫升之前電流值能恢復正常還是允許的。較大的沖擊負載將使電路產(chǎn)生很大的沖擊電流，以致?lián)p壞電器設備，同時，過大的電流引起電路中的電動機轉(zhuǎn)矩很大也會使機械的轉(zhuǎn)動部件受到損壞，因此要瞬時切斷電源。在電動機運行中產(chǎn)生這種過電流比發(fā)生短路的可能性要大，特別是在頻繁起動和正反轉(zhuǎn)、重復短時工作的電動機更是如此。通常，過電流保護可以采用低壓斷路器、熱繼電器、電動機保護器、過電流繼電器等,如圖6.5所示。其中，過電流繼電器是與接觸器配合使用，即將過電流繼電器線圈串聯(lián)在被保護電路中，電路電流到達其整定值時，過電流繼電器動作，其常閉觸頭串聯(lián)在接觸器控制回路中，由接觸器去切斷電源。這種控制方法既可用于保護，也可到達一定的自動控制目的。這種保護主要應用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機控制電路中。3過載保護過載保護是過電流保護的一種，也屬于電流型保護。過載是指電動機的運行電流大于其額定電流，但超過額定電流的倍數(shù)更小些，通常在1.5IN0以內(nèi)。引起電動機過載的原因很多，如負載的突然增加、缺相運行以及電網(wǎng)電壓降低等。假設電動機長期過載運行，其繞組的溫升將超過允許值而使絕緣老化、損壞。異步電動機過載保護應采用熱繼電器或電動機保護器作為保護元件。熱繼電器具有與電動機相似的反時限特性，但由于熱慣性的關(guān)系，熱繼電器不會受短路電流的沖擊而瞬時動作。當有6倍以上額定電流通過熱繼電器時，需經(jīng)5s后才動作，這樣，在熱繼電器動作前就可能使熱繼電器的發(fā)熱元件先燒壞，所以，在使用熱繼電器作過載保護時，還必須裝有熔斷器或低壓斷路器配合使用。由于過載保護特性與過電流保護不同，故不能采用過電流保護方法來進行過載保護，因為引起過載保護的原因往往是一種暫時因素，例如負載的臨時增加而引起過載，過一段時間又轉(zhuǎn)入正常工作，對電動機來說，只要過載時間內(nèi)繞組不超過允許溫升是允許的。如果采用過電流保護，勢必要影響生產(chǎn)機械的正常工作，生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量會受到影響。過載保護要求保護電器具有與電動機反時限特性相吻合的特性，即根據(jù)電流過載倍數(shù)的不同，其動作時間是不同的，它隨著電流的增加而減小。圖6.5是交流電動機常用保護類型示意圖，具體選用時應有取舍。圖6.5交流電動機常用保護類型示意圖(a)方案1;(b)方案2圖6.5中采用低壓斷路器作為短路保護，熱繼電器用作過載保護。線路發(fā)生短路故障時，低壓斷路器動作切斷故障；線路發(fā)生過載故障時，熱繼電器動作，事故處理完畢，熱繼電器可以自動復位或手動復位，使線路重新工作。當?shù)蛪簲嗦菲鞯谋Ｗo范圍不能滿足要求時，應采用熔斷器作為短路主保護，而使低壓斷路器作為短路保護的后備保護。圖6.5中電壓繼電器是用于低電壓保護，過流繼電器用作電動機工作時的過電流保護。當電動機工作過程中由某種原因而引起過電流時，過電流繼電器動作，其動斷觸頭斷開，電動機便停止工作，起到保護作用。當用過電流繼電器保護電動機時，其線圈的動作電流可按下式計算：I=1.2Ist式中:I——電流繼電器的動作電流；Ist——電動機的起動電流。應當指出，過電流繼電器不同于熔斷器和低壓斷路器，它是一個測量元件，低壓斷路器是把測量元件和執(zhí)行元件裝在一起，熔斷器的熔體本身就是測量和執(zhí)行元件。過電流保護要通過執(zhí)行元件接觸器來完成，因此，為了能切斷過電流，接觸器觸頭容量應加大，但不能可靠地切斷短路電流。為防止起動電流的影響，通常將時間繼電器與過電流繼電器配合，起動時，時間繼電器的動斷觸頭閉合，動合觸頭尚未閉合時，過流繼電器的線圈不接入電路，盡管電機的起動電流很大，而過流繼電器不起作用。起動結(jié)束后，時間繼電器延時結(jié)束，動斷觸頭斷開，動合觸頭閉合，過流繼電器線圈得電，開始起保護作用。工作過程中，由某原因而引起過電流時，過電流繼電器動作，其動斷觸頭斷開，電動機便停止工作，起到保護作用。4斷相保護異步電動機在正常運行中，由于電網(wǎng)故障或一相熔斷器熔斷引起對稱三相電源缺少一相，電動機將在缺相電源中低速運轉(zhuǎn)或堵轉(zhuǎn)，定子電流很大，是造成電動機絕緣及繞組燒損的常見故障之一。斷相時，負載的大小及繞組的接法等因素引起相電流與線電流的變化差異較大，對于正常運行采用三角形連接的電動機(我國生產(chǎn)的三相籠型異步電動機在4.5kW以上均采用三角形連接)，如負載在53％～67%之間發(fā)生斷相故障，會出現(xiàn)故障相的線電流小于對稱性負載保護電流動作值，但相繞組最大一相電流卻已超過額定值。熱繼電器熱元件是串接在三相電流進線中，其斷相保護功能采用專門為斷相運行而設計的斷相保護機構(gòu)構(gòu)成的。圖6.6是一種電子式電動機斷相、過載、短路保護電路原理圖。電路由斷相取樣、短路取樣、電流取樣、圖6.6電子式異步電動機保護電路原理圖延時、射極耦合雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、功率推動晶體管V3、繼電器KM、直流穩(wěn)壓電源等局部組成。在正常運行時，接觸器K工作，電機運轉(zhuǎn)。觸發(fā)器V1管的基極輸入信號較小，V1截止，V2和V3導通，使繼電器KM動作，KM的常開觸頭閉合，將起動自鎖，維持K吸合。根據(jù)三相交流平衡時其零序電壓為零的原理，用R1、R2、R3三個電阻形成一個零序點：相電壓平衡時該點電位趨于零，當發(fā)生斷相或三相嚴重不平衡時，UO升高，經(jīng)V10，C2濾波后送至電位器RP2，在RP2上取出電壓U3經(jīng)二極管V11加到V1的基極，使V1導通，V2和V3截止，繼電器KM釋放，K斷開，將電源切除，到達斷相保護的目的。調(diào)節(jié)RP2使三相不平衡值小于某值，如5％時，U3缺乏以使V1導通。電流信號由三個電流變換器TA1、TA3取得，電流變換器的一次繞組串接在電動機定子三相電路里，三次繞組產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)三相橋式整流、濾波后得到一直流電壓U1。當電動機短路時，電樞電流很大，U1升高，由電位器RP1上引出的電壓U2也隨即升高，它經(jīng)二極管V9加到V1基極，使V1導通，V2、V3截止，KM釋放，K斷開，以實現(xiàn)過載保護。RP1用以調(diào)整被保護電路的短路電流值，當電動機電流超過額定值時，增大的U1克服穩(wěn)壓管Vw1的穩(wěn)壓值，經(jīng)電阻R3和電容C3組成的充電延時環(huán)節(jié)使UC3升高，它經(jīng)二極管V8使V1導通，V2、V3截止，KM釋放，K斷開，達到短路保護的目的。其他局部請讀者自行分析。6.1.3.2電壓型保護電動機或電器元件都是在一定的額定電壓下才能正常工作，電壓過高、過低或者工作過程中非人為因素的突然斷電都可能造成生產(chǎn)機械的損壞或人身事故，因此,在電氣控制線路中應根據(jù)要求設置失壓保護、過電壓保護及欠電壓保護。1失壓保護電動機正常工作時，如果因為電源電壓的消失而停轉(zhuǎn)，那么在電源電壓恢復時就可能起動，電動機的自行起動將造成人身事故或機械設備損壞。對電網(wǎng)來說，許多電動機同時起動也會引起不允許的過電流和過大的電壓降。為防止恢復時電動機的自行起動或電器元件自行投入工作而設置的保護，稱為失壓保護。采用接觸器和按鈕控制電動機的起、停就具有失壓保護作用。因為，如果正常工作中電網(wǎng)電壓消失，接觸器就會自動釋放而切斷電動機電源，當電網(wǎng)恢復正常時，由于接觸器自鎖電路已斷開，不會自行起動。但如果不是采用按鈕而是用不能自動復位的手動開關(guān)、行程開關(guān)等控制接觸器，必須采用專門的零壓繼電器。對于多位開關(guān)，要采用零位保護來實現(xiàn)失壓保護，即電路控制必須先接通零壓繼電器。工作過程中一旦失電，零壓繼電器釋放，其自鎖也釋放，當電網(wǎng)恢復正常時，就不會自行投入工作。2欠電壓保護電動機或電器元件在有些應用場合下，當電網(wǎng)電壓降到額定電壓UN以下，如60％～80%時，就要求能自動切除電源而停止工作，這種保護稱為欠電壓保護，如圖6.5所示。因為電動機在電網(wǎng)電壓降低時，其轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩都將降低甚至堵轉(zhuǎn)，在負載一定的情況下，電動機電流將增加，不僅影響產(chǎn)品加工質(zhì)量，還會影響設備正常工作，使機械設備損壞，造成人身事故。另一方面，由于電網(wǎng)電壓的降低，如降到UN的60％，控制線路中的各類交流接觸器、繼電器既不釋放又不能可靠吸合，處于抖動狀態(tài)并產(chǎn)生很大噪聲，線圈電流增大，甚至過熱造成電器元件和電動機的燒毀。除上述采用接觸器及按鈕控制方式時利用接觸器本身的欠電壓保護作用外，還可以采用低壓斷路器或?qū)ｉT的電磁式電壓繼電器來進行欠電壓保護，其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其常開觸頭串接在接觸器控制回路中。當電網(wǎng)電壓低于整定值時，電壓繼電器動作使接觸器釋放。3過電壓保護電磁鐵、電磁吸盤等大電感負載及直流電磁機構(gòu)、直流繼電器等在通斷時會產(chǎn)生較高的感應電動勢，易使工作線圈絕緣擊穿而損壞，因此，必須采用適當?shù)倪^電壓保護措施。通常過電壓保護的方法是在線圈兩端并聯(lián)一個電阻，電阻串電容或二極管串電阻等形式，以形成一個放電回路，如圖6.7、圖6.8、圖6.9所示。圖6.7與電感線圈并聯(lián)二極管圖6.8與觸頭并聯(lián)阻容電路圖6.9在直流線圈上并放電回路6.1.3.3位置控制與保護一些生產(chǎn)機械運動部件的行程及相對位置往往要求限制在一定范圍內(nèi)，如直線運動切削機床、升降機械等需要有限位控制，有些生產(chǎn)機械工作臺的自動往復運動需要有行程限位等，如起重設備的左右、上下及前后運動行程都必須有適當?shù)奈恢帽Ｗo，否那么就可能損壞生產(chǎn)機械并造成人身事故，這類保護稱為位置保護。位置保護、限位控制和行程限位在控制原理上是一致的，可以采用限位開關(guān)、干簧繼電器、接近開關(guān)等電器元件構(gòu)成控制電路，當運動部件到達設定位置時，開關(guān)動作，其常閉觸點通常串聯(lián)在接觸器控制電路中，因常閉觸頭翻開而使接觸器釋放，于是運動部件停止運行。圖6.10是一種自動往返循環(huán)控制線路，電路的原理可適用于各種控制進給運動到預定點后自動停止的限位控制保護等，其應用相當廣泛。圖示控制線路是采用行程開關(guān)來實現(xiàn)的，這種控制是將行程開關(guān)安裝在事先安排好的地點，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的撞塊壓合行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸頭動作，從而實現(xiàn)電路的切換，以到達控制的目的。也可以采用非接觸式接近開關(guān)代替行程開關(guān)。限位開關(guān)SQ1放在左端需要反向的位置，而SQ2放在右端需要反向的位置，機械擋鐵裝在運動部件上。起動時，利用正向或反向起動按鈕，如按正轉(zhuǎn)按鈕SB2，接觸器K1通電吸合并自鎖，電動機作正向旋轉(zhuǎn)帶動機械運動部件左移，當運動部件移至左端并碰到SQ1時，將SQ1壓下，其常閉觸頭斷開，切斷接觸器K1線圈電路，同時其常開觸頭閉合，接通反轉(zhuǎn)接觸器K2線圈電路，此時電動機由正向旋轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn)，帶動運動部件向右運動，直到壓下SQ2限位開關(guān)，電動機由反轉(zhuǎn)又變成正轉(zhuǎn)。圖6.10自動往返循環(huán)控制線路分，方案確定以后，就可以進一步選擇電動機的類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)形式以及容量等。電動機選擇的根本原那么是：①電動機的機械特性應滿足生產(chǎn)機械的要求，要與被拖動負載特性相適應，以保證運行穩(wěn)定并具有良好的起動、制動性能，對有調(diào)速要求時，應合理選擇調(diào)速]方案。②工作過程中電動機容量能得到充分利用，使其溫升盡可能到達或接近額定溫升值。③電動機的結(jié)構(gòu)形式應滿足機械設計要求，選擇恰當?shù)氖褂妙悇e和工作制，并能適應周圍環(huán)境工作條件。制器(本書只涉及繼電接觸控制)，采用的方法有分析設計法和邏輯代數(shù)設計法，由于設計不是課程要求的重點，在此著重介紹繼電接觸控制線路的分析設計方法。6.1.4.1繼電接觸控制線路的分析設計方法分析設計法又稱為經(jīng)驗設計法，特別適合不太復雜的控制線路設計。電氣控制又稱為繼電器接觸器邏輯控制，一般包括電源裝置(或局部)、電動機控制線路及其輔助電路。電源裝置可以獨立存在，也可以是繼電邏輯控制系統(tǒng)中的一局部。電氣控制設計方法通常是以熟練掌握各種電氣控制線路的根本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制線路的經(jīng)驗為根底，要求設計人員必須掌握和熟悉大量的典型控制線路、多種典型線路的設計資料，同時具有豐富的設計經(jīng)驗，也就是說，它主要靠經(jīng)驗設計，因此通常稱為經(jīng)驗設計法。經(jīng)驗設計法的特點是無固定的設計程序和固定的設計模式，靈活性很大，但相對來說設計方法簡單，容易被人們掌握，對于具有一定工作經(jīng)驗的電氣人員來說，能較快地完成設計任務，因此在電氣設計中被普遍采用。從另一個角度來說，高水平的設計人員除必須具備系統(tǒng)的根底理論、分析問題和解決問題的能力及很強的學習和接受新知識的能力外，還必須深入生產(chǎn)第一線，熟悉現(xiàn)場，掌握生產(chǎn)過程工藝，了解生產(chǎn)機械的性能。用經(jīng)驗設計方法初步設計出來的控制線路可能有多種，需要加以比較分析并反復地修改簡化，甚至要通過實驗加以驗證，才能使控制線路符合設計要求。采用經(jīng)驗設計方法設計，通常是先根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求畫出功能流程圖，再用一些成熟的典型線路環(huán)節(jié)來實現(xiàn)某些根本要求，確定適當?shù)母究刂骗h(huán)節(jié)，而后再根據(jù)生產(chǎn)工藝要求逐步完善其功能要求，并適當配置聯(lián)鎖和保護等環(huán)節(jié)，利用根本繪制原那么把它們綜合地組合成一個整體，成為滿足控制要求的完整線路。當找不到現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時，可根據(jù)控制要求，將主令信號經(jīng)過適當?shù)慕M合和變換，在一定的條件下得到執(zhí)行元件所需要的工作信號，再套用典型控制電路完成設計。設計過程中要隨時增減元器件和改變觸頭的組合方式，以滿足被拖動系統(tǒng)的工作條件和控制要求，經(jīng)過反復修改得到理想的控制線路。在進行具體線路設計時，一般先設計主電路，然后設計控制電路、信號電路、局部特殊電路等。初步設計完成后，應當仔細檢查、反復驗證，看線路是否符合設計要求，并進一步使之完善和簡化，最后選擇恰當?shù)碾娖髟囊?guī)格型號，使其能充分實現(xiàn)設計功能。也可以用邏輯分析的方法進一步進行邏輯分析，以優(yōu)化設計。圖6.11皮帶運輸機示意圖下面通過皮帶運輸機的實例介紹經(jīng)驗設計方法。在建筑施工企業(yè)的沙石料場，普遍使用皮帶運輸機對沙和石料進行傳送轉(zhuǎn)運，圖6.11是兩級皮帶運輸機示意圖，M1是第一級電動機，M2是第二級電動機。根本工作特點是：(1)兩臺電動機都存在重載起動的可能；(2)任何一級傳送帶停止工作時，其他傳送帶都必須停止工作；(3)控制線路有必要的保護環(huán)節(jié)；(4)有故障報警裝置。1主線路設計電動機采用三相鼠籠式異步電動機，接觸器控制起動、停止，線路應有短路、過載、缺相、欠壓保護，兩臺電動機控制方式一樣。根本線路見圖6.12。線路中采用了自動空氣開關(guān)、熔斷器、熱繼電器，可滿足上述保護需要。2控制線路設計直接起動的根本線路如圖6.13所示，為操作方便，線路中設計了總停按鈕SB5。考慮到皮帶運輸機隨時都有重載起動的可能，為了防止在起動時熱繼電器動作，有兩個解決方法，第一是把熱繼電器的整定電流調(diào)大，使之在起動時不動圖6.12皮帶運輸機主電路圖6.13皮帶運輸機控制電路作，但這樣必然降低了過載保護的可靠性；第二是起動時將熱繼電器的發(fā)熱元件短接，起動結(jié)束后再將其接入，這就需要用時間繼電器控制。如圖6.14(a)所示，起動時按下SB1，接觸器KM1、KM3和時間繼電器KT1同時得電，KM3主觸點閉合短接熱繼電器發(fā)熱元件，經(jīng)過一段時間電動機完成起動，時間繼電器KT1常閉觸點延時斷開，KM3失電，主觸點斷開，熱繼電器發(fā)熱元件接入，線路正常工作。此時主電路見圖6.14(b)。圖6.14皮帶運輸機的控制電路(a)主線路;(b)考慮重載起動假設遇故障，某級傳送帶停轉(zhuǎn)，要求各級傳送帶都應停止工作，控制線路應能做到自動停車，同時發(fā)出相應警示。在發(fā)生故障停車時，皮帶會因沙石自重而下沉，可以在皮帶下方恰當位置安裝限位開關(guān)SQ1(SQ2)，由它來完成停車控制和報警。控制線路見圖6.15。主線路見圖6.16，線路中增加了接觸器KM和總起動按鈕SB6，只有當SQ1、SQ2沒有動作，常閉觸點閉合時，按下SB6，得電，主電路和控制線路才有電。反之，當故障停車時，SQ1(SQ2)動作，KM失電，主電路和控制線路電源被切斷。圖6.15皮帶運輸機控制線路(考慮故障停車)圖6.16皮帶運輸機主線路(考慮故障停車后)如遇臨時停電，由于有了SQ1、SQ2的保護作用，線路將無法再起動，因此SQ1、SQ2只能在電動機完成起動后才能投入，為此增加了時間繼電器KT，見圖6.17，利用常閉(延時斷開)觸點短接SQ1、SQ2，保證線路能順利進行重載起動，起動結(jié)束后傳送帶正常運行，在時間繼電器觸點延時斷開之前，SQ1、SQ2常閉觸點已復位，線路正常工作。3設計線路的復驗設計最后完成主線路(圖6.16)和控制線路(圖6.17)，根據(jù)四項設計要求逐一驗證。線路中采用了自動空氣開關(guān)、熔斷器、熱繼電器，可滿足線路保護需要。圖6.17皮帶運輸機控制線路(考慮停電再起動)(2)兩臺電動機重載起動措施：由KM3(KM4)在起動時切除熱繼電器發(fā)熱元件，由時間繼電器KT短接SQ1(SQ2)，保證KM得電，線路通電。(3)任何一級皮帶輸送機出現(xiàn)故障停止工作時，傳送帶受重下沉使SQ1(SQ2)動作，KM失電，主電路和控制線路同時斷電。(4)故障指示燈HL1、HL2顯示相應傳送帶故障。皮帶運輸機根據(jù)不同的使用場合有不同的控制線路，本例重點是從清楚層次，易于理解的角度講述了經(jīng)驗設計法的運用，涉及設備元件的選型、計算等問題，在此不做要求。6.1.4.2電氣控制線路的邏輯分析設計方法邏輯分析設計方法又稱邏輯設計法，是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)來分析、化簡、設計線路的方法。這種設計方法能夠確定實現(xiàn)一個開關(guān)量自動控制線路的邏輯功能所必需的、最少的中間記憶元件(中間繼電器)的數(shù)目，然后有選擇地設置中間記憶元件，以到達使邏輯電路最簡單的目的。邏輯設計法比較科學，設計的線路比較簡化、合理。但是，當設計的控制線路比較復雜時，這種方法顯得十分繁瑣，工作量也大，而且容易出錯，所以一般適用于簡單的系統(tǒng)設計。但是，將一個較大的、功能較為復雜的控制系統(tǒng)分為假設干個互相聯(lián)系的控制單元，用邏輯設計的方法先完成每個單元控制線路的設計，然后再用經(jīng)驗設計法把這些單元組合起來，各取所長，也是一種簡捷的設計方法，可以獲得理想經(jīng)濟的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當給定條件變化時，容易找出電路相應變化的內(nèi)在規(guī)律，在設計復雜控制線路時更能顯示出它的優(yōu)點。邏輯設計方法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學工具來實現(xiàn)電路設計，即根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號以及主令電器的接通斷開看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的控制關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表達，然后再運用邏輯函數(shù)根本公式和運算規(guī)律進行簡化，使之成為需要的最簡“與〞、“或〞關(guān)系式，根據(jù)最簡式畫出相應的電路結(jié)構(gòu)圖，最后進一步地檢查和完善，即能獲得需要的控制線路。任何控制線路、控制對象與控制條件之間都可以用邏輯函數(shù)式來表示，所以邏輯設計法不僅可以進行線路設計，也可以進行線路簡化和分析。利用邏輯分析法讀圖的優(yōu)點是各控制元件的關(guān)系能一目了然，不會讀錯和遺漏。(1)繼電器接觸器控制線路的邏輯函數(shù)在繼電器邏輯控制系統(tǒng)中，其控制線路中的開關(guān)量符合邏輯規(guī)律，可用邏輯函數(shù)關(guān)系式來表示。在邏輯圖6.18兩種簡單的電動機起、停、自鎖電路的結(jié)構(gòu)函數(shù)中，將執(zhí)行元件作為輸出變量，將檢測信號、中間單元觸頭及輸出變量的反響觸頭等作為邏輯輸入變量。再根據(jù)各觸頭之間連接關(guān)系和狀態(tài)，就可列出邏輯函數(shù)關(guān)系式。按規(guī)定，常開觸頭以正邏輯表示，而常閉觸頭以反邏輯(邏輯“非〞)表示。圖中，SB1為起動信號(開起)，SB2為停止信號(關(guān)斷)，接觸器的常開觸頭K為自鎖(保持)信號。按圖6.18(a)可列出邏輯函數(shù)式為：其一般形式為：式中X1——開起信號；X0——關(guān)斷信號；K——自鎖信號。按圖6.18(b)可列出邏輯函數(shù)為：其一般形式為：X1應選取在輸出變量開起邊界線上發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)變的輸入變量，假設這個輸入變量的元件狀態(tài)是由“0〞轉(zhuǎn)換到“1〞，那么選原變量(常開觸頭)形式；假設是由“1〞轉(zhuǎn)換到“0〞，那么取反變量(常閉觸頭)形式。X0選取在輸出變量關(guān)閉邊界線上發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)變的輸入變量，假設這個輸入變量的元件狀態(tài)是由“1〞轉(zhuǎn)換到“0〞，那么選取原變量(常閉觸頭)形式；假設是由“0〞轉(zhuǎn)換到“1〞，那么取其反變量(常開觸頭)形式。(2)邏輯代數(shù)法進行線路設計的根本步驟①根據(jù)生產(chǎn)工藝列出工作流程圖；②列出元件動作狀態(tài)表；③寫出執(zhí)行元件的邏輯表達式；④根據(jù)邏輯表達式繪制控制線路圖；⑤完善并校驗線路。圖6.18兩種簡單的電動機起、停、自鎖電路的結(jié)構(gòu)6.2繼電器接觸器控制系統(tǒng)的電路安裝6.2.1控制線路的安裝要求和相關(guān)原那么控制線路安裝必須嚴格遵循?電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收標準?(GB50254—96)的有關(guān)規(guī)定，按照有關(guān)施工工藝標準實施。GB50254—96是強制性國家標準，內(nèi)容包括總那么，一般規(guī)定，低壓斷路器，低壓隔離開關(guān)、刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及熔斷器組合電器，住宅電器、漏電保護器及消防電氣設備，控制器、繼電器及行程開關(guān)，電阻器及變阻器，電磁鐵，熔斷器，工程交接驗收。在控制線路安裝工程中，還將涉及?建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收標準?(GB50303—2002)等國家標準，必須遵照執(zhí)行。電氣控制設備各局部及組件之間的接線方式一般遵循以下原那么：開關(guān)電器板、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，按電流大小及進出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子。(2)電氣柜(箱)控制箱、柜(臺)之間以及它們與被控制設備之間采用接線端子排或工業(yè)連接器連接。(3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接。(4)電氣柜(箱)、控制箱、柜(臺)內(nèi)的元件之間的連接可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規(guī)格的接線端子處理。電器元件布置圖是某些電器元件按一定原那么的組合。電器元件布置圖的設計依據(jù)是部件原理圖、組件的劃分等，應遵循以下原那么：同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應安裝在電氣箱(柜)的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連接，便于接線并走線最短。(2)強電與弱電分開，并注意屏蔽。(3)需要經(jīng)常維護、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關(guān)及需經(jīng)常監(jiān)視的儀表的安裝位置應符合人體工學原理。(4)電器元件的布置應考慮平安間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的電器安放在一起，以利加工、安裝和配線。假設采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護。(5)各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。布置圖是根據(jù)電器元件的外形輪廓繪制的，以其軸線為準，標出各元件的間距尺寸。每個電器元件的安裝尺寸及其公差范圍應按產(chǎn)品說明書的標準標注，以保證安裝板的加工質(zhì)量及各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件宜安裝在兩個安裝橫梁之間，這樣，一可減輕柜體重量，節(jié)約材料，另外便于安裝，設計時應計算縱向安裝尺寸。(6)在電器布置圖設計中，還要根據(jù)本部件進出線的數(shù)量、采用導線規(guī)格及進出線位置等選擇進出線方式及接線端子排、連接器或接插件，按一定順序標上進出線的接線號。②有半導體脫扣裝置的低壓斷路器，其接線應符合相序要求，脫扣裝置的動作應可靠?？捎迷囼灠粹o檢查動作情況并做相序匹配調(diào)整，必要時應采取抗干擾措施，確保脫扣器不誤動作。(4)直流快速斷路器的安裝、調(diào)整和試驗，除執(zhí)行上面有關(guān)規(guī)定外，尚應符合以下專門要求：①安裝時應防止斷路器傾倒、碰撞和劇烈振動。由于直流斷路器較重，吸合時動作力較大，根底槽鋼與底座間應按設計要求采取防振措施。②斷路器極間中心距離及與相鄰設備或建筑物的距離不應小于500mm。當不能滿足要求時，應加裝高度不2低壓接觸器及電動機起動器的安裝低壓接觸器及電動機起動器安裝前的檢查應符合下列要求：①制造廠為了防止鐵芯生銹，出廠時在接觸器或起動器等電磁鐵的鐵芯面上涂以較稠的防銹油脂，安裝前應做到銜鐵外表無銹斑、油垢；接觸面應平整、清潔，以免油垢粘住而造成接觸器在斷電后仍不返回。同時，可動局部應靈活無卡阻，滅弧罩之間應有間隙，滅弧罩的方向應正確。②觸頭的接觸應緊密，固定主觸頭的觸頭桿應固定可靠。驗，只需按比例調(diào)到適宜位置即可。當作為重要設備或機組保護時，對熱繼電器的可靠性、準確性要求較高，按比例調(diào)到適宜位置難免有誤差，這時可根據(jù)設計要求進行定值校驗。(2)低壓接觸器和電動機起動器安裝完畢后，應進行以下檢查：①接線應正確。②在主觸頭不帶電的情況下，主觸頭動作正常，銜鐵吸合后應無異常響聲。起動線圈應間斷通電，以防止合閘瞬間線圈電流大，如果通電時間長，使線圈溫升超過允許值而燒毀線圈。(6)可逆起動器或接觸器電氣聯(lián)鎖裝置和機械聯(lián)鎖裝置的動作均應正確、可靠，防止正、反向同時動作，同時吸合將會造成電源短路，燒毀電器及設備。(7)星三角起動器的檢查、調(diào)整應符合以下要求：①起動器的接線應正確；電動機定子繞組正常工作應為三角形接線。②手動操作的星三角起動器應在電動機轉(zhuǎn)速接近運行轉(zhuǎn)速時進行切換；自動轉(zhuǎn)換的起動器應按電動機負荷要求正確調(diào)節(jié)延時裝置。(8)自耦減壓起動器的安裝、調(diào)整應符合以下要求：①起動器應垂直安裝。②油浸式起動器的油面不得低于標定油面線。③減壓抽頭在65％～80％額定電壓下，應按負荷要求進行調(diào)整；起動時間不得超過自耦減壓起動器允許的起動時間。④自耦減壓起動器出廠時，其變壓器抽頭一般接在65％額定電壓的抽頭上，當輕載起動時，可不必改接；如重載起動，那么應將抽頭改接在80％位置上。用自耦降壓起動時，電動機的起動電流一般不超過額定電流的3～4倍，最大起動時間(包括一次或連續(xù)累計數(shù))不超過2min，超過2min按產(chǎn)品規(guī)定應冷卻4h前方能再次起動。3控制器和主令控制器的安裝控制器的工作電壓應與供電電源電壓相符，有些系列主令控制器適用于交流，不能代替直流控制器使用，為此應檢查控制器的工作電壓，以免誤用。(2)凸輪控制器及主令控制器應安裝在便于觀察和操作的位置上。操作手柄或手輪的安裝高度宜為800～1200mm，以便操作和觀察，但在實際安裝工程中也有少數(shù)例外。(3)控制器的工作特點是操作次數(shù)頻繁、擋位多。例如，KTJ系列交流凸輪控制器的額定操作頻率為600次/h，LK18系列主令控制器的額定操作頻率為1200次/h，因此，控制器安裝應做到操作靈活，擋位明顯、準確。帶有零位自鎖裝置的操作手柄應能正常工作安裝完畢后應檢查自鎖裝置能否正常工作。(4)操作手柄或手輪的動作方向宜與機械裝置的動作方向一致。操作手柄或手輪在各個不同位置時，其觸頭的分合順序均應符合控制器開、合圖表的要求，通電后應按相應的凸輪控制器件的位置檢查電動機，并應運行正常。為使控制對象能正常工作，應在安裝完畢后檢查控制器的操作手柄或手輪在不同位置時控制器觸頭分、合的順序，且應符合控制器的接線圖，并在初次帶電時再一次檢查電動機的轉(zhuǎn)向、速度是否與控制操作手柄位置一致，且符合工藝要求。5按鈕的安裝按鈕之間的距離宜為50～80mm，按鈕箱之間的距離宜為50～100mm；當傾斜安裝時，其與水平方向的傾斜角不宜小于30°。(2)按鈕操作應靈活、可靠，無卡阻。(3)集中在一起安裝的按鈕應有編號或不同的識別標志，“緊急〞按鈕應有明顯標志，并設保護罩。6行程開關(guān)的安裝、調(diào)整由于行程開關(guān)種類很多，以下為一般常用的行程開關(guān)有共性的根本安裝要求：(1)安裝位置應能使開關(guān)正確動作且不阻礙機械部件的運動。保護電氣設備的容量與熔體容量相匹配；對后備保護、限流、自復、半導體器件保護等有專用功能的熔斷器，嚴禁替代。(2)熔斷器安裝位置及相互間距離應便于更換熔體。(3)有熔斷指示器的熔斷器，其指示器應裝在便于觀察的一側(cè)。(4)瓷質(zhì)熔斷器在金屬底板上安裝時，其底座應墊軟絕緣襯墊。(5)安裝具有幾種熔體規(guī)格的熔斷器，為防止配裝熔體時出現(xiàn)過失，應在底座旁標明規(guī)格，以免影響熔斷器對電器的正常保護工作。(6)有觸及帶電局部危險的熔斷器，應配齊絕緣抓手。(7)帶有接線標志的熔斷器，電源線應按標志進行接線。(8)螺旋式熔斷器的安裝，其底座嚴禁松動，電源應接在熔芯引出的端子上。在進行設備安裝調(diào)試時，電氣控制柜由廠家提供并隨設備運抵，經(jīng)過長途運輸，難免不出現(xiàn)電氣控制元器件松動及連接線脫落等問題，因此在安裝工作進行時，首先要對柜內(nèi)進行檢查，柜內(nèi)所有電氣元器件的規(guī)格、型號、安裝位置均應正確，接線應緊固，安裝在設備上的分立器件必須位置正確、功能完好。必須對所有接線編號進行詳細核對，做到準確無誤前方可進行安裝、調(diào)試。6.3控制線路的調(diào)試6.3.1控制線路的模擬動作試驗斷開電氣主線路的主回路開關(guān)出線處，電動機等電氣設備不通電，接通控制線路電源，檢查各局部電源電壓是否正確、符合規(guī)定，信號燈指示器工作是否正常，零壓繼電器工作是否正常。(2)操作各開關(guān)按鈕，相應的各個繼電器、接觸器應該動作，并吸合、釋放迅速，無黏滯、卡阻現(xiàn)象，無不正常噪聲，各信號指示正確。(3)用人工模擬的方法試動各保護器件，應能實現(xiàn)迅速、準確、可靠的保護功能。(4)手動各個行程開關(guān)，檢查限位位置、動作方向、動作可靠性。(5)對機械、電氣聯(lián)鎖控制環(huán)節(jié)，檢查聯(lián)鎖功能是否準確可靠。(6)按照設備工作原理和生產(chǎn)工藝過程，按順序操作各開關(guān)和按鈕，檢查接觸器、繼電器是否符合規(guī)定動作程序。6.3.2試運行試運行是對整個設備運行調(diào)試。試運行是在控制線路的模擬動作試驗完成，電動機安裝完畢并完成了盤車、旋轉(zhuǎn)方向確定，空載測試，完成了電氣局部與機械局部的轉(zhuǎn)動、動作協(xié)調(diào)一致，檢查后進行。(2)試運行按以下原那么進行：先控制回路，后主回路；先輔助回路，后主要回路；先局部后整體；先點動后運行；先單臺后聯(lián)動；先低速后高速；限位開關(guān)先手動后電動。(3)試運行時假設出現(xiàn)繼電保護裝置動作，必須查明原因，不得隨意增大整定電流，更不允許短接保護裝置強行通電。(4)試運行時假設出現(xiàn)意外、緊急、特殊情況，操作人員應自行緊急停車。6.3.3常見低壓電器故障及檢修方法6.3.3.1低壓斷路器常見故障及檢修方法故障現(xiàn)象1：手動操作斷路器不能閉合。產(chǎn)生原因：(1)失壓脫鉤器無電壓；(2)線圈損壞；(3)儲能彈簧變形，導致閉合力減小；(4)反作用彈簧力過大，機構(gòu)不能復位再扣。檢修方法：(1)檢查電壓是否正常，連接是否可靠；(2)檢查或更換線圈；(3)更換儲能彈簧；(4)調(diào)整彈簧反力，調(diào)整再扣接觸面至規(guī)定值。故障現(xiàn)象2：電動操作斷路器不能閉合。產(chǎn)生原因：(1)電源電壓不符合要求，電源容量不夠；(2)電磁鐵拉桿行程不夠；(3)電動機操作定位開關(guān)變位；(4)控制器元件損壞。檢修方法：(1)調(diào)整電源滿足要求；(2)重新調(diào)整或更換電磁鐵拉桿；(3)調(diào)整定位開關(guān)到適宜位置；(4)更換元件。故障現(xiàn)象3：漏電保護斷路器不能閉合或頻繁動作。產(chǎn)生原因：(1)線路某處漏電或接地；(2)操作機構(gòu)損壞；(3)漏電保護電流偏小或漏電保護電流變化。檢修方法：(1)排除漏電、接地故障；(2)送制造廠修理；(3)重新校正漏電保護電流至適宜值。故障現(xiàn)象4：缺相。產(chǎn)生原因：(1)一般型號的斷路器的連桿斷裂，限流斷路器拆開機構(gòu)的可拆連桿之間的角度變大；(2)觸頭燒毀、接線螺栓松動或燒毀。檢修方法：(1)更換連桿，調(diào)整可拆連桿之間的角度達規(guī)定值；(2)更換觸頭，調(diào)整并緊固或更換螺栓。故障現(xiàn)象5：別離脫扣器不能分斷。產(chǎn)生原因：(1)線圈短路或斷路；(2)電源電壓太低；(3)再扣接觸面太大；(4)螺釘松動。檢修方法：(1)更換或修復線圈；(2)調(diào)整電源電壓至規(guī)定值；(3)重新調(diào)整；(4)擰緊螺釘。

故障現(xiàn)象6：欠電壓脫扣器不能分斷。產(chǎn)生原因：(1)反力彈簧變小或損壞；(2)機構(gòu)卡阻。檢修方法：(1)調(diào)整反力彈簧，調(diào)整或更換蓄能彈簧；(2)消除卡阻原因。

故障現(xiàn)象7：起動電動機時斷路器立即分斷。產(chǎn)生原因：(1)過電流脫扣器瞬動整定值太小；(2)零件損壞；(3)反力彈簧斷裂或脫落。檢修方法：(1)重新調(diào)整脫扣器瞬動整定值；(2)更換脫扣器或更換損壞零件；(3)更換彈簧或重新裝上。故障現(xiàn)象8：斷路器的溫升過高。產(chǎn)生原因：(1)斷路器選用偏??；(2)觸頭壓力太小；(3)觸頭外表氧化或有油污、外表磨損嚴重造成接觸不良，連接螺栓松動。檢修方法：(1)更換斷路器；(2)調(diào)整觸頭壓力或更換彈簧；(3)打磨清理觸頭或更換觸頭保證接觸良好；(4)擰緊連接螺栓。故障現(xiàn)象9：欠電壓脫扣器噪聲太大。產(chǎn)生原因：(1)反作用彈簧力太大；(2)鐵芯有油污；(3)短路環(huán)斷裂。檢修方法：(1)重新調(diào)整反力彈簧；(2)去除油污；(3)修復短路環(huán)或更換鐵芯。

故障現(xiàn)象10：帶負荷一定時間后自行分斷。產(chǎn)生原因：過電流脫扣器長延時整定值不對，熱元件整定值不對。檢修方法：重新調(diào)整和更換。6.3.3.2接觸器(電磁式繼電器)常見故障及檢修方法故障現(xiàn)象1：按下起動按鈕，接觸器不動作，或在正常工作情況下自行突然分開。產(chǎn)生原因：(1)供電線路斷電；(2)按鈕的觸頭失效；(3)線圈斷路。檢修方法：(1)檢查控制線路電源。(2)檢查按鈕觸頭及引出線，假設按下點動按鈕接觸器動作正常，一般都是起動按鈕觸頭有問題。(3)檢查線圈引出線有無斷線和焊點脫落。假設是線圈內(nèi)部斷線，需拆開線圈外層絕緣進行修復；假設是外層引線脫焊，焊好斷線，并把絕緣修復即可；假設是線圈內(nèi)層斷線一般不再修復，直接換上新線圈。故障現(xiàn)象2：按下起動按鈕，接觸器不能完全閉合。產(chǎn)生原因：(1)按鈕的觸頭不清潔或過度氧化；(2)接觸器可動局部局部卡阻；(3)控制電路電源電壓低于額定值85％；(4)接觸器反力過大(即觸頭壓力彈簧和反力彈簧的壓力過大〕；(5)觸頭超行程過大。檢修方法：(1)清潔按鈕觸頭；(2)消除卡阻；(3)調(diào)整電源電壓到規(guī)定值；(4)調(diào)整彈簧壓力或更換彈簧；(5)調(diào)整觸頭超行程距離。故障現(xiàn)象3：按下停止按鈕，接觸器不分開。產(chǎn)生原因：(1)可動局部被卡??；(2)反力彈簧的反力太小；(3)剩磁過大；(4)鐵芯極面有油污，使動鐵芯黏附在靜鐵芯上；(5)觸頭熔焊(熔焊的主要原因有操作頻率過高或接觸器選用不當、負載短路、觸頭彈簧壓力過小、觸頭外表有金屬顆粒突起或異物、起動過程尖峰電流過大、線圈的電壓偏低或磁系統(tǒng)的吸力缺乏，造成觸頭動作不到位或動鐵芯反復跳動，致使觸頭處于似接觸非接觸的狀態(tài))；(6)聯(lián)鎖觸頭與按鈕間接線不正確而使線圈未斷電。檢修方法：(1)消除卡阻原因。(2)更換反力彈簧。(3)更換鐵芯。(4)去除油污。(5)降低操作頻率或更換適宜的接觸器，排除短路故障，調(diào)整觸頭彈簧壓力，清理觸頭外表，降低尖峰電流。當閉合能力缺乏時，提高線圈電壓不低于額定值的85％。當觸頭輕微焊接時，可稍加外力使其分開，銼平淺小的金屬熔化痕跡；對于已焊牢的觸頭，只能撤除更新。(6)檢查聯(lián)鎖觸頭與按鈕間接線。故障現(xiàn)象4：鐵芯發(fā)出過大的噪聲，甚至嗡嗡振動。產(chǎn)生原因：線圈電壓缺乏，動、靜鐵芯的接觸面相互接觸不良，短路環(huán)斷裂。檢修方法：調(diào)整電源電壓不低于線圈電壓額定值的85％，銼平鐵芯接觸面,使相互接觸良好，焊接或更新斷裂的短路環(huán)。

故障現(xiàn)象5：起動按鈕釋放后接觸器分開。產(chǎn)生原因：(1)接觸器自鎖觸頭失效；(2)自鎖線路接線錯誤或線路接觸不良。檢修方法：(1)檢查自鎖觸頭是否有效接觸；(2)排除線路接線錯誤并使線路接觸可靠。

故障現(xiàn)象6：按下起動按鈕，接觸器線圈過熱、冒煙。產(chǎn)生原因：(1)控制電路電源電壓大于線圈電壓，此時接觸器會出現(xiàn)動作過猛現(xiàn)象；(2)線圈匝間短路，此時線圈呈現(xiàn)局部過熱，因吸力降低而鐵芯發(fā)生噪聲。檢修方法：(1)檢查電源電壓，如果是因更換了接觸器線圈而出現(xiàn)此現(xiàn)象，一般是線圈更換錯誤(如將220V的線圈用于380V)；(2)用線圈測量儀測量其圈數(shù)或測量其直流電阻，與線圈標牌上的圈數(shù)或電阻值相比較，一般均換成新線圈而不修理。故障現(xiàn)象7：短路。產(chǎn)生原因：(1)接觸器用于正、反轉(zhuǎn)控制過程中，正轉(zhuǎn)接觸器觸頭因熔焊、卡阻等原因不能分斷，反轉(zhuǎn)接觸器動作造成相間短路；(2)正、反轉(zhuǎn)線路設計不當，當正向接觸器尚未完全分斷時反向接觸器已接通而形成相間短路；(3)接觸器絕緣損壞對地短路。檢修方法：(1)消除觸頭熔焊、可動局部卡阻等故障；(2)設計上增加聯(lián)鎖保護，應更換成動作時間較長(即鐵芯行程較長)的可逆接觸器；(3)查找絕緣損壞原因，更換接觸器。故障現(xiàn)象8：觸頭斷相。產(chǎn)生原因：(1)觸頭燒缺;(2)壓力彈簧片失效;(3)螺釘松脫。檢修方法：(1)更換觸頭;(2)更換壓力彈簧;(3)擰緊松脫螺釘。故障現(xiàn)象9：肉眼可見外傷。產(chǎn)生原因：機械性損傷。檢修方法：僅為外部損傷時，可進行局部修理，如外部包扎、涂漆或黏結(jié)好骨架裂縫。當為機械性損傷而引起線圈內(nèi)部短路、斷路或觸頭損壞等，應更換線圈、觸頭。6.3.3.3熱繼電器常見故障故障現(xiàn)象1：電氣設備經(jīng)常燒毀而熱繼電器不動作。產(chǎn)生原因：熱繼電器的整定電流與被保護設備要求的電流不符。檢修方法：(1)按照被保護設備的容量調(diào)整整定電流到適宜值;(2)更換熱繼電器。

故障現(xiàn)象2：在設備正常工作狀態(tài)下熱繼電器頻繁動作。產(chǎn)生原因：(1)熱繼電器久未校驗，整定電流偏??；(2)熱繼電器刻度失準或沒對準刻度；(3)熱繼電器可調(diào)整部件的固定支釘松動，偏離原來整定點；(4)有蓋子的熱繼電器未蓋上蓋子，灰塵堆積、生銹或動作機構(gòu)卡阻，磨損，塑料部件損壞；(5)熱繼電器的安裝方向不符合規(guī)定；(6)熱繼電器安裝位置的環(huán)境溫度太高；(7)熱繼電器通過了巨大的短路電流后，雙金屬元件已產(chǎn)生永久變形；(8)熱繼電器與外界連接線的接線螺釘沒有擰緊，或連接線的直徑不符合規(guī)定。檢修方法：(1)對熱繼電器重新進行調(diào)整試驗(在正常情況下每年應校驗一次)，校準刻度、緊固支釘或更換新熱繼電器：；(2)去除熱繼電器上的灰塵和污垢，排除卡阻，修理損壞的部件，重新進行調(diào)整試驗；(3)調(diào)整熱繼電器安裝方向符合規(guī)定；(4)變換熱繼電器的安裝位置或加強散熱，降低環(huán)境溫度，或另配置適當?shù)臒崂^電器；(5)更換雙金屬片；(6)擰緊接線螺釘或換上適宜的連接線。故障現(xiàn)象3：熱繼電器的動作時快時慢。產(chǎn)生原因：(1)熱繼電器內(nèi)部機構(gòu)有某些部件松動；(2)雙金屬片有形變損傷；(3)接線螺釘未擰緊；(4)熱繼電器校驗不準。檢修方法：(1)將松動部件加以固定；(2)用熱處理的方法消除雙金屬片內(nèi)應力；(3)擰緊接線螺釘；(4)按規(guī)定的過程、條件、方法重新校驗。故障現(xiàn)象4：接入熱繼電器后主電路不通。產(chǎn)生原因：(1)負載短路將熱元件燒毀；(2)熱繼電器的接線螺釘未擰緊；(3)復位裝置失效。檢修方法：(1)更換熱元件或熱繼電器；(2)擰緊接線螺釘；(3)修復復位裝置或更換熱繼電器。故障現(xiàn)象5：控制電路不通。產(chǎn)生原因：(1)觸頭燒毀，或動觸片的彈性消失，動、靜觸頭不能接觸；(2)在可調(diào)整式的熱繼電器中，有時由于刻度盤或調(diào)整螺釘轉(zhuǎn)到不適宜的位置將觸頭頂開了；(3)線路連接不良。檢修方法：(1)修理觸頭和觸片；(2)調(diào)整刻度盤或調(diào)整螺釘；(3)排除線路故障，保證連接良好。故障現(xiàn)象6：熱繼電器整定電流無法調(diào)準。產(chǎn)生原因：(1)熱繼電器電流值不對；(2)熱元件的發(fā)熱量太小或太大；(3)雙金屬片用錯或裝錯。檢修方法：(1)更換符合要求的熱繼電器；(2)更換正確的熱元件；(3)更換或重新安裝雙金屬片。電流值較小的熱繼電器，更換雙金屬片。6.3.3.4控制線路故障檢修1電氣控制線路故障分類控制線路電器元件自身損壞：設備在運行過程中，其電氣設備常常承受許多不利因素的影響，諸如電器動作過程中機械振動、過電流的熱效應加速電器元件的絕緣老化變質(zhì)、電弧的燒損、長期動作的自然磨損、周圍環(huán)境溫度的影響、元件自身的質(zhì)量問題、自然壽命等原因。(2)人為故障：設備在運行過程中，由于人為破壞或操作不當、安裝不合理而造成的故障。(3)設備故障原因:如機械傳動卡阻、負荷太重等。接觸器的主觸頭的連接方式，是否采用了降壓起動、調(diào)速、制動，是否有正反轉(zhuǎn)；而控制電器又可分為假設干個根本控制電路或環(huán)節(jié)(如點動、正反轉(zhuǎn)、降壓起動、制動、調(diào)速等)。分析電路時，先讀懂主電路，再按照主電路電器元件圖形及文字符號在控制線路中找到相對應的控制環(huán)節(jié)，讀懂控制線路的控制原理、動作順序、互相間聯(lián)系等。主電路直接控制設備電動機或其他動作器件，比較容易讀懂，而控制線路完成設備全部控制過程，閱讀難度較大，必須在熟悉根本控制環(huán)節(jié)和了解設備工作過程的根底上才能很好地掌握。除了熟悉主電路、控制線路之外，還要熟悉安裝圖、接線圖，以便掌握電器元件的位置和連接線的走向。另外，還應該掌握設備所采用的電器元件的工作原理、特性和作用。3控制線路故障的檢修方法控制線路故障的檢修方法采用“望〞、“嗅〞、“問〞、“聽〞、“切〞、“診〞?！巴暎杭从醚塾^察發(fā)生故障部位及周邊情況，當故障有明顯的外表特征時很容易被觀察到。例如接線頭松動或脫落，接觸器或電器觸頭脫落或接觸不良，熔斷器內(nèi)的熔絲熔斷，電器元件損壞，線路損壞，電動機、電器冒煙，電器元件及導線連接處有燒焦痕跡，線圈燒壞使表層絕緣紙燒焦變色，燒化的絕緣清漆流出，彈簧脫落或斷裂，電氣開關(guān)的動作機構(gòu)受阻顯示失靈等，這類故障是由于電動機與電器過載、絕緣被擊穿、短路或接地所引起的?！靶屺暎喝缬须娖髟龤В厝簧l(fā)出明顯的焦臭味?！皢枿暎涸儐柌僮魅藛T，了解故障發(fā)生前后的情況。如故障是首次突然發(fā)生還是經(jīng)常發(fā)生；以前類似故障現(xiàn)象是如何處置的；故障發(fā)生在起動時還是發(fā)生在運行中；是運行中自動停止還是發(fā)現(xiàn)異常情況后由操作者停下來的；發(fā)生故障時，設備處在什么工作狀態(tài)，按了哪控制線路產(chǎn)生的故障原因進行分析，判斷是機械或液壓的故障還是電氣故障，或者是綜合故障。對于沒有明顯外表特征的故障，先不要把問題想得太復雜，這一類故障是控制電路的主要故障，往往是由于電器元件調(diào)整不當，機械動作失靈，或觸頭及壓接線頭接觸不良或脫落，以及某個小零件的損壞導線斷裂等原因所造成。線路越復雜，出現(xiàn)這類故障的幾率也越大。這類故障雖小但經(jīng)常碰到，由于沒有外表特征，要尋找故障發(fā)生點常需要花費很多時間，有時還需借助各類測量儀表和工具才能找出故障點，而一旦找出故障點，往往只需簡單的調(diào)整或修理就能立即恢復設備的正常運行。4控制線路故障的檢修步驟(1)故障調(diào)查。(2)故障分析。(3)斷電檢查。檢查前應首先斷開設備電源，在確保安全的情況下，根據(jù)故障性質(zhì)和可能產(chǎn)生故障的部位，有所側(cè)重地進行故障的檢查工作。斷電檢查的內(nèi)容有：電源有無接地、短路等現(xiàn)象；熔斷器是否燒損，斷電保護及熱繼電器是否動作，電氣元件有無明顯的變形損壞或因過熱、燒焦和變色而有焦臭氣味；斷路器、接觸器、繼電器等電器元件的可動局部是否靈活；電動機是否燒毀；檢查控制線路的絕緣電阻，一般不應小于0.5MΩ；導線是否連接可靠，相關(guān)觸頭是否接觸良好。(4)通電檢查。當斷電檢查未找到故障時，在確保人員和設備平安的前提下，可對設備進行通電檢查。但應注意：通電檢查前，電動機和傳動的機械局部應脫開，所有電器元件恢復原狀態(tài)(正常位置)，設備總電源開關(guān)必須有人值守，保證在緊急情況下能及時切斷電源；通電檢查時一定要在設備操作人員的配合下進行；先易后難，分區(qū)通電。比照較復雜的電氣控制線路故障進行檢查時，應在檢查前考慮好一個初步檢查順序，將復雜線路劃分為假設干單元，要耐心仔細地檢查每一個單元，不可馬馬虎虎，遺漏故障點。電器控制線路發(fā)生故障，往往不是獨立事件，必須把因為線路、設備、操作不當和其他原因排除后才能下結(jié)論。維修時必須綜合考慮，全面分析，找出和排除造成上述故障的原因。一定要按照規(guī)定的檢修程序或考慮好的方案順序檢查，絕不可東找一下西擰一下，雜亂無章地進行，更不可頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳，將損壞的電器元件一換了之，這樣不僅不能徹底排除故障，反而會使故障進一步擴大，甚至會造成設備損毀、人員傷亡的嚴重后果。6.3.4電氣控制線路檢查的具體方法(1)電阻測量法當設備安裝就位后或控制電路接線結(jié)束或控制電路出現(xiàn)故障等情況下，都要對線路進行檢查，最根本的檢查程序是校線，即根據(jù)電路圖校對接線是否正確。常用的校線方法有電阻測量法、電源加信號燈(電池燈)法、電源加蜂鳴器法等，這些方法的根本原理是相同的，只不過是根據(jù)線路的距離不同來選擇不同的校線方法。下面介紹電阻測量法。①分階測量法電阻的分階測量法如圖6.19所示。將萬用表選