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《电气控制综合实训》指导书

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    标    签:电气控制综合实训指导书

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    《电气控制综合实训》指导书

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     电气控制综合实训指导书 编著:李卫华 王萍 九江学院电子工程学院 2013.5 前言 电气控制技术是从事电气工程及其自动化专业领域广泛使用的技术。电气控制技术是使用低压电器、智能化仪器、变频器、可编程逻辑控制器等元器件及控制线路、现场总线控制技术、计算机控制技术等设计、生成、装配和调试控制系统的技术。电气控制技术是电气工程、工业自动化、自动控制等专业学生必须学习和掌握的基本技能之一。本实训课程即是为配合自动控制原理、电机原理及拖动技术、电力电子技术、可编程控制技术等课程设置的实训课程,指导学生设计电气控制系统方案,绘制控制系统线路图,装配、调试电气控制系统,使学生全面掌握现代电气控制工程设计、生成和装配调试的全过程,培养学生实际操作能力,以适应市场对实践人才的需求,也使学生能够迅速适应将来工作岗位。 本实训课程主旨是培养学生的实践设计和动手能力,在编制过程中,主要强调了实训操作的安全要求和操作规章制度,并绘制了操作流程图,要求学生在进入实训室前需提前预习。实训指导书中设置了一些操作项目,引导学生如何进行工程设计、安装和调试。这些项目的设置仅供参考,指导老师和学生可根据情况自行设计。实训室提供了一些元件,学生可根据设计图纸要求领取相关元件进行装配、调试实践。学生的设计和装配调试过程以小组为单位,自主完成,教师仅参与指导和安全监督,对学生具有一定的挑战意义。 由于是初次开设此类实训项目,实训室设备和制度建设还不够完善,需学生和老师提出更好建议,以资共同进步。 编者 目录 电气控制实训课程介绍 1 电气控制实训室安全操作规程 3 电气控制实训操作流程 7 电气设备的安装、接线基本要求 8 第1部 中级部分 实训一 三相异步电动机点动和自锁控制线路 10 实训二 三相异步电动机的正反转控制线路 15 实训三 工作台自动往返循环控制线路 20 实训四 顺序控制线路 24 实训五 三相鼠笼式异步电动机降压起动控制线路 29 实训六 三相线绕式异步电动机的起动控制线路 35 实训七 双速异步电动机的控制线路 38 实训八 三相异步电动机的制动控制线路 42 第二部分 高级部分 实训一 47 电气控制实训课程介绍 电气控制技术是用各种电气元件实现生产过程自动化的控制技术,是自动化控制工程的主干课程之一。电气控制技术以研究运动控制对象为主,涉及学科包括自动控制原理、传感器技术、电力电子技术、微电子技术、电机控制技术、计算机控制技术、网络控制技术等。现代工业生产的各种现代化生产流水线、生产机械、加工中心、工业机器人等,无不体现电气控制技术的核心作用。 随着科学技术的进步,特别是计算机技术和新型元器件的出现,不断改变控制技术的面貌,使控制技术正在向集成化、智能化、信息化、网络化方向发展。虽然电气控制技术越来越向信息化、模块化方向发展,但是传统分散元件控制仍占据重要地位。特别是在强电部分,必须要经过电力元件的转换才能实现控制,因此电气系统装配和调试技术仍是电气类专业人员必须掌握的基本技能。 本实训室是为了满足电气自动化及相关专业开展电气类课程实训学习的需要而建设,采取仿真工程建设的方式,通过一些实训项目的实施,指导学生自主论证控制方案,设计电气电路,开发控制系统,并装配和调试控制系统等,使学生系统掌握现代电气控制工程的实施过程,培养具有一定实践能力的工程人才。本实训室提供了大量的常用电气控制元件,包括各种开关、继电器、接触器、断路器、传感器、变频器、指示灯、电机、电磁阀、各种控制器和仪表等,能够满足常规电气系统设计组装的需求。本实训室项目基本取材于教材,注重理论与实践相结合,适当考虑了一些先进技术的发展和应用,引入一些计算机和网络控制设备,如PLC、智能仪表等,提供学生进行高级学习训练和教师科研的需求。本实训室还可以满足自动控制原理、传感器与检测技术、电机原理与拖动技术、电气控制技术、可编程控制器原理和应用、计算机控制技术、电力电子技术等课程进行部分实验的要求。 电气控制技术知识涉及面广泛,本实训室选取一些具有代表性的典型系统进行模拟仿真实训,在元件规模上有所缩减。选用的元件都是现实工程中使用的产品,能够构建完整的控制系统,具有很强的可操作性和形象直观的特点,能够启发学生对于相关知识的认知。个别项目中一些周边设备或者联动装置由于体积较大、成本高,故采用模拟方式处理,用指示灯指明设备运行状态。 本实训室可适用于中级和高级实训任务的需求。中级实训主要以教材项目实训为主,不强调自主设计能力。高级实训以自主设计和装配调试为主,强调扩展实践能力的培养,最好是脱离教材内容的限制,选择一些具有一定深度和复杂度的计算机过程控制系统(如PLC控制等)进行实训。本实训指导书第一部分为中级部分,详细介绍了各项目的实训操作过程;第二部分为高级部分,概要介绍高级实训的一些任务要求,并提供一些项目作为参考,操作过程由学生自己按照要求的格式进行编写和实施。 电气控制实训室安全操作规程 实训室是教学和科研的基地,是培养学生理论联系实际、严谨地进行科学活动的场所,必须维护基本的实训秩序。本实训室属于强电实训室,属于高危险场所,对于人身和设备安全有一些强制性要求,在电气实训中必须严格遵守以下操作规程。 1.课前预习。课前应认真预习有关指导书,明确实训目的、内容、方法和步骤,做好预习报告,无预习报告者不得参加岗前培训和后续实训。熟悉实训项目中有关元件和仪器设备的使用方法、注意事项和实训要求。如果是自己设计的方案和电路,一定要进行充分论证和设计,注意元件参数是否符合要求,并提交给老师审查后方可实施。 2.分组协作。实训项目是系统工程,需要多人合作完成。按照班级学号顺序,3~4人分成一组,每组指派一人为组长,掌管元件箱钥匙。实训开始时,组长协助老师清点元件数量和质量。在实训过程中,协助老师进行指导和安全排查工作。实训完毕,指导同组同学将元件摆放回元件箱,清点元件数量和质量,并打扫卫生,关闭门窗等。 3.岗前培训。岗前培训是电气工作岗位必须进行的培训内容。参加实训的学生必须参加岗前培训,明确操作规范、实训任务和注意事项等。没有预习报告的学生不得参加岗前培训和后面的实训,取消本次实训成绩。 4.检查器材和电源。实训前要仔细清点器材数量,认真检查仪器设备状况,了解设备的用途、结构、参数、使用方法等,发现损坏和异常情况应及时报告教师处理。查看电源、紧急按钮等设施的安装位置和操作方法。检查地线是否接触良好,设备外壳是否漏电,地线和零线禁止混用。检查导线是否破损。 5.熟悉操作程序。认真听取教师讲课,做好笔记。操作前要先熟悉实训设备结构、面板布局、设备原理、正常现象观察方法和操作程序。电气控制线路安装完毕一定要先进行自查,认真检查线路是否正确,线缆固定是否牢固,线缆裸露是否安全,绝缘、接地、接零等是否可靠。特别注意接线端子位置是否有毛刺等现象。在经过老师复查正确后,才能在老师监督下通电调试。调试和运行必须请老师监督完成,切忌私自通电调试运行。 6.操作规范。电气设备安装应规范,接线操作应专业。实训项目基本采用实际元件进行组装,适当采用模拟设备模拟输入输出状态。除执行机构外,电气控制系统基本安装在控制柜内,元件主要安装在DIN卡轨上,线缆应尽量敷设在线槽中,不能放到线槽的部分要用绑扎带归类扎牢、固定。线缆应用端子或接头端接,线缆接头应压接或包裹严实,不得有刺头现象,以防止意外短路或触电事故。 严禁私自通电测试。在特殊情况下,不能停电作业时,续经老师批准,在采取安全保护措施后,在老师监督下进行。切勿带电插拔电气设备或人体直接接触带电体。严禁带负荷接线和断线。调试和运行全过程必须在老师监督下完成,调试完毕,老师断开电源,然后拆除元件。 在检修时,需先熟悉线路,了解周围环境,切断电源(主电源)并拆下熔断器,经测试无电后再进行操作。 遇到雷雨天气,应注意避雷。 7.注重安全规定。重视安全操作规定,切勿掉以轻心,麻痹大意和野蛮操作,以免发生危害后果。切记:除调试和运行需要外,严禁带电操作。切实遵守“先熟悉线路,后接线;先了解元件结构后安装;先检查后通电;先断电后拆线”的操作顺序。 8.严肃认真,独立操作思考。根据训练项目和要求,严格按照技术规程进行操作,仔细观察各种现象,认真思考和解决问题,做好各种数据的测量、记录和处理。如有疑问,应及时与同学和老师交流沟通,切记盲目操作。 9.果断处理异常。上实训课时认真听讲。开始实训操作后,应充分发挥感官功能,明辨工作状况,察看正常或异常现象,实时掌握设备的工作状况。遇到有剧烈响声、异味、烟火、跳闸、烧保险等异常现象,应立即断电,查明原因和排除故障后,才能继续通电。发生人员触电,除了及时切断电源外,应立即报告老师处理。 10.安全防护和保持环境卫生 各参加实训人员进入实训场所前,必须按规定做好劳动防护。所有人员必须穿工作服。无工作服的,必须穿着清爽利索的服装。女生不得穿裙装和戴耳饰,衣服不得有穂带之类的装饰。长发女生应戴帽,将头发扎好盘在帽内。 进出实训室应按路线有序行走,保持良好秩序和优美环境,尤其注意脚下线缆。注意文明卫生,不得穿拖鞋、背心、背带装等进入实训室。 现场人员必须服从指导老师指挥,没有特殊情况不要随便来回走动、串岗、聊天、嬉戏。不得在现场打电话、玩手机。禁止抽烟,不随地吐痰。严禁将饮料和食品带入实训场地。如需饮水,需离开场地。 不属于自己工作范围的,未经负责人许可,不得擅自动手。如有疑问应询问清楚再动手。 现场开启电动机时,操作手一定要负责将人员清退到1米以外后方可开机。现场人员衣物应扣扎完好,切不可敞开衣襟,以免不小心被电机卷入。长发女生切不可垂着头发靠近电机。 当有登高作业时,下方需要有人注意防护。 切忌零线和保护接地混接。 调试三相电动机时,如发现转向反了,任意调换两相电源线即可。 调试时应发挥感官作用,注意观察。如发现异常(声音不对、电器烧糊味等),应立即切断电源,检查原因,只有在排除故障后,才能重新通电测试。情况不明时,应及时报告,切忌带问题操作。 现场临时线缆应整理有序,切忌随意拖放,不要妨碍人员行走。测试完毕,应及时拆除临时线缆。 现场严禁携带火源进入。严禁抽烟。如是为了测试传感器,应将周边杂物清理干净,充分保证安全时再进行。测试完毕,应及时清理火源。 小组人员是一个整体,严禁部分人员在干活,部分人员在游手好闲。严禁非操作人员乱动电源、电气设备。每个小组制定组长为本组安全负责人,指挥一切实训操作事宜。 任何电器设备未经验电不得用手触及。严禁手上带水就进行装配、调试和运行等操作。上完卫生间需将手上水擦拭干净、充分干燥后方可操作。 万一发生触电事故,应立即切断主电源(注:要确定不是主电源开关问题,且开关位置不漏电),然后再施救,如人工呼吸等。 11.认真清理场地。实训完毕后,应将仪器、工具、器材和场地进行清理,并归还到位。未用完的耗材一并上交,办理交接手续。及时关闭水、电、门、窗,如实填写有关实训记录表,经老师签字同意后方可离开。 12.元件损坏和遗失赔偿。爱护实训仪器设备,注意节约耗材。凡无故损坏和私自拿走仪器、工具等器材者,除追回原物或责成其加倍赔偿外,以违纪或违法论处。电气实训室有些元件成本很高,比较贵重,希望大家严谨操作。在实训过程中,由于不遵守或不熟悉操作规程等人为因素造成元件和仪器损坏或疏忽丢失的,由责任人照价赔偿。如果不能确定直接责任人的,由小组集体赔偿。每次实训完毕,由小组长协助老师进行清点,清点完毕,方可离开。 13.完成实训报告。按要求完成实训报告,书写工整,内容准确、数据真实,不准抄袭和伪造,并在规定期限内提交。 14.严格考勤制度。鉴于电气实训场所的严谨性,学生要严格遵守学生守则和学校实验室规定,严格执行考勤制度。不得随意进出实训场所,不得旷课、迟到、早退等。在实训现场,学生应听从老师的指导,如严重违反操作规程,应及时制止;对于不停劝告者,应立即停止其实训资格,不得评定本次实训成绩,并报告学校处理。 15.在实训过程中,仪器发生故障或事故,应立即切断电源,保留现场,报告老师,经老师检查,给出处理意见后,方可进行下一步工作。对于一些贵重仪器设备的使用,必须经过充分的熟悉培训后,在征得教师同意后,方可按操作规程使用仪器。 电气控制实训操作流程 电气设备的安装、接线基本要求 1. 电气设备安装前必须先熟悉电路原理图,了解元件和设备的形状、尺寸和装配方法等。 2.检查电器元件的外壳、漆层、手柄等无损伤或变形,内部仪表、元器件等完好无损。 3.电气控制箱内元器件布局应按照从上到下、从左到右的原则进行布局;按照先主电路再控制电路的原则进行接线。成排或集中安装的电器应排列整齐,便于操作和维护。大型较重的元件如变压器、刀闸开关等可安装在控制柜的下部。 4. 对于简单系统电路图,可以无需绘制接线图和装配图,但对于复杂系统,工程中设计人员必须提供接线图或装配图。 5.电器安装应牢固、平正,符合产品技术要求。 6.有防震要求的电器要加设减振装置。安装大型器件,螺丝下需加装垫片和弹簧垫圈。 7.根据电器接线端头标志接线。连线及接线端子的标号齐全、字迹清楚。线缆应用套管或打码机标明线号。电器的接线可靠、排列整齐、美观,且符合绝缘及接地的要求。 8.电源及进线应连接在接线端子的进线侧,负载侧的导线应接在端子的出线端。 9.电气控制柜中有相当一部分是具有一定热效应的元件,因此应采取适当的通风措施,如开设通气孔、安装排气扇等。 10.通常电气控制柜中应安装照明灯,以方便安装和检修。 11.活动部件动作灵活、可靠。 12.通电后,应符合下列要求: (1)操作时动作应灵活、可靠; (2)电磁器件应无异常响声; (3)各接线端子的温度应不超过规定值; (4)各部分仪表指示正常。 13. 配电箱(柜)等维护保养制度 为了确保配电箱(柜)的安全使用,必须定期对配电箱(柜)进行维护与保养。企业单位一般有专门部门负责,生产保障部门负责配电箱(柜)归口管理,机械加工车间负责所有配电箱(柜)的维护与保养。 配电箱(柜)管理要求: (1)配电箱(柜)应由电气专业人员进行日常维修,不允许非专业人员进行操作。 (2)配电箱(柜)在验证无电的情况下才可进行维修,严禁带电进行维修。 (3)配电箱(柜)维修保养的检查工作内容:配电箱(柜)内外整洁、无杂物、无积水,有足够的操作空间,符合安装规程要求;配电箱(柜)前方1.2m范围内无障碍物;配电箱(柜)必须有可靠的接地故障保护;电气设备的接地与接零支线应单独与接地或接零干线连接,接地和接零支线之间不准串联;配电箱(柜)内各种元器件及线路接触良好,连接可靠,无严重发热、烧损现象;保护装置齐全,与负载匹配合理,外露带电部分屏护完好;编号、识别标记齐全、醒目。 14. 本电气实训室备有大量设备和元件,有些设备或元件比较高级、接线复杂,用户在使用前要详细了解设备的结构、参数等技术指标。相关信息可查看包装箱(盒)内的说明书(切勿丢失)。有些设备如PLC、变频器等,用户可直接查询厂家(公司)官方网站。常用网站如下: 西门子:http://www.siemens.com 森创:http://www.syn-tron.com 泽中:http://www.gcfluid.com 余姚温度仪表厂有限责任公司:http://www.gongbao.com/ 浙江正泰电器股份有限公司:http://www.chint.net 第1部 中级部分 实训一 三相异步电动机点动和自锁控制线路 一、项目介绍 三相异步电动机点动控制常用于需要手动短时控制的场合,如起重机等。自锁电路常用于电路启动后,需要长时间自动控制运行的场合,用自锁电路保持其运行状态。 本实训项目的目的是通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的装配实训,掌握由电气原理图变换成安装接线图的基本方法和步骤,加深对三相异步电动机点动控制和自锁控制过程的理解。 二、电路原理 1. 三相异步电动机点动控制线路 如图1-1所示,主电路三相交流电源L1、L2、L3经刀开关QS、熔断器FU1(三相)、接触器KM1主触点到电动机M的三个接线端A、B、C。控制电路部分由熔断器FU2、按钮开关SB1和接触器KM1的线圈组成。 图1-1点动控制线路 (1)闭合刀开关QS,接通三相交流电源; (2)按下启动按钮SB1,对电动机M进行点动操作,注意观察按下SB1和松开SB1时电动机M的运转情况。 2.三相异步电动机自锁控制线路 如图1-2所示,主电路三相交流电源L1、L2、L3经刀开关QS、熔断器FU1(三相)、接触器KM1主触点、热过载FR1到电动机M的三个接线端A、B、C。控制电路部分由熔断器FU2、热过载FR1常闭触点、常闭按钮SB1、常开按钮SB2、接触器KM1常开辅助触点、KM1线圈组成。 图1-2 自锁控制线路 (1)合上到开关SQ,接通三相交流电源; (2)按下按钮SB2起动,然后松开,观察电动机M运转情况; (3)按下按钮SB1停止,松手后观察电动机M运转情况。 3. 三相异步电动机既可点动又可自锁控制线路 如图1-3所示,主电路由三相交流电源L1、L2、L3经刀开关QS、熔断器FU1(三相)、接触器KM1主触点、热过载FR1到电动机M的三个接线端A、B、C。控制电路部分由熔断器FU2、热过载FR1常闭触点、常闭按钮SB1、常开按钮SB2、连锁按钮SB3、接触器KM1常开辅助触点、KM1线圈组成。其中SB3用于点动,SB2用于自锁控制。由于点动控制时,接触器KM1常开辅助触点也会动作,因此这种电路只能用于点动控制不频繁的场合。 图1-3 既可点动又可自锁控制线路 (1)合上QS接通三相交流电源; (2)按下起动按钮SB2,松手后观察电机M是否继续运转; (3)运转半分钟后按下SB3,然后松开,观察电机M是否停转;点动按下和松开SB3,观察此时属于什么控制状态; (4)按下停止按钮SB1,松手后观察M是否停转。 三、预习报告 1.什么叫点动,什么叫自锁?点动控制电路和自锁控制电路的作用各是什么?比较图1-1和图1-2的结构和功能上有什么区别? 2.分别分析点动控制电路(图1-1)和自锁控制电路(图1-2)工作过程,说明原理图中什么元件和线路实现点动或自锁控制功能? 3.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 4.电气控制系统中电气元件选型的依据是什么? 四、装配调试要点 1.实训前,应熟悉原理电路工作过程,了解电器元件的外形结构、接线方式等。 2. 接线时,先接主电路,再接控制电路,电路检查无误后,经老师批准,在老师现场监督下方可通电调试。 3.本实训项目电路中控制电路部分的电源接AC 220V,如果实训中电器元件额定功率为AC 380V,则控制电路电源可直接接在任意两相线之间。 4. 点动控制电路主电路未装热过载保护,这时危险的用法,实际工程中不建议使用。 5. 实际工程中,如果刀开关QS自带熔断器,主电路中熔断器FU1可省略。 6. 在实际工程中,元件选型应综合考虑功率、外形、应用场所(温湿度、灰尘、无线电干扰等)、装配条件等综合因素。本实训室提供的元件有限,况且距离实际工程场所有一定的差距,可以忽略某些因素。 五、实训报告要求 1.画出图1-1、1-2、1-3的工作原理流程图,分析电路工作原理和过程,说明电路的功能和作用。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)图1-1中点动控制电路中按钮开关SB1的作用是什么?能否换成旋钮开关?为什么? (2)图1-2中是通过哪个环节实现自锁功能的? (3)电气控制系统中电气元件选型的依据是什么? (4)电路图中已经使用了熔断器为何还要使用热继电器?已经有了开关QS为何还要使用接触器KM1? (5)图1-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护? 实训二 三相异步电动机的正反转控制线路 一、项目介绍 工业现场生产机械常常要求上下、左右和前后等方向的运动,通过三相异步电动机正反转控制线路,辅助适当的机械结构,可以满足各种可逆运动。三相异步电动机正反转控制的基本原理是将三相电源的任意两相进行对调,定子绕组旋转磁场方向逆转,从而改变电动机转子方向,工业现场一般借助正、反向接触器改变定子绕组的相序即可。 本实训项目要求掌握三相异步电动机正反转的基本原理,通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线和调试,掌握由电路原理图到实际电控系统的装配和调试方法。掌握手动控制正反转控制、接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制及按钮和接触器双重联锁正反转控制线路的不同接法,在操作过程中体会和熟悉有哪些不同之处? 二、电路原理 1.接触器互锁正反转控制线路 如图2-1所示,KM1、KM2接触器实现相序交换和连锁控制功能。 图2-1 接触器互锁正反转控制线路 (1)按图接线,检查无误后,合上电源开关QS,接通三相交流电源。 (2)按SB1,观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和互锁触点的吸断情况。 (3)按下SB3,观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。 (4)再按下SB2,观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点吸断情况。 2.按钮互锁正反转控制线路 如图2-2所示,接触器KM1、KM2实现相序交换,按钮SB1、SB2实现正反转控制和互锁功能。 图2-2 按钮互锁正反转控制线路 (1)按图接线,检查无误后,合上电源开关QS1,接通三相交流电源。 (2)按下SB1,观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 (3)按下SB3,观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 (4)按下SB2,观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 3.按钮和接触器双重互锁正反转控制线路 如图2-3所示,接触器主触点KM1、KM2实现相序交换,按钮SB1、SB2实现正反转控制。KM1、KM2不能同时闭合导通,因此用SB1、SB2的常闭触点和KM1、KM2常闭辅助触点实现双重互锁功能。 图2-3 按钮和接触器双重互锁正反转控制线路 (1)按图2-3接线,检查无误后,合上电源开关QS1,接通三相交流电源。 (2)按下SB1,观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 (3)按下SB2,观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 (4)按下SB3,观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 三、预习报告 1. 什么是正反转控制?正反转控制有什么意义?列举你见过的需要点击正反转控制的场所或设备。 2.正反转控制对电气设备和元件的选型有什么要求? 3.用流程图画出图2-1电路工作流程。 4.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 1. 按照先主电路,次控制线路的顺序装配接线。 2. 正反转控制电路对元件有特殊要求,例如对接触器KM1、KM2,要求其辅助触点必须有至少一对以上常开和常闭触点,接线时应注意区分。 3.主电路中接线时,注意接触器KM1、KM2的相序应有交叉,否则起不到换相的效果。 五、实训报告要求 1.分析图2-1、2-2、2-3各有什么特点?画出它们的运行原理流程图。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)图2-1控制线路中,线圈KM1、KM2前分别串联一个常闭触点KM2、KM1目的是什么?能否取消? (2)图2-1中SB1、SB2、SB3各实现什么功能?在进行正反转转换的过程中,为什么要先按停止按钮使电动机M停转后,才能按反向按钮使之反转?若直接按反转会造成什么后果? (3)电气控制系统设计中,不仅要实现需求的功能,而且要保证电气设备和人身的安全。列举本项目电路中采取的安全保护措施,并简要说明其工作原理。 (4)图2-2虽然也能实现电动机正反转直接控制,但容易产生什么故障,为什么?图2-3比图2-1和2-2有什么优点? (5)接触器和按钮的互锁触点在电路中起到什么作用? 实训三 工作台自动往返循环控制线路 一、项目介绍 在磨床、切削加工等机床上要求工作台自动来回往复循环运动,用常规的电气控制线路即可实现该功能。 本实训项目通过对工作台自动往返循环控制线路的装配调试,使学习者掌握自动往返循环控制线路的工作原理和电气装配过程,了解行程开关的工作原理,掌握形成开关在电气控制电路中的使用方法。 二、电路原理 1. 图3-1(a)为示意图,3-1(b)为控制线路图。当工作台的挡块停在行程开关ST1和ST2之间任何位置时,可以按下任一启动按钮SB1或SB2启动运行。例如按下SB1,电动机正转带动工作台左进,当工作台到达终点时挡块压下终点行程开关ST1,使其常闭触点ST1-1断开,接触器KM1因线圈断电而释放,电机停转;同时行程开关ST1的常开触点ST1-2闭合,使接触器KM2通电吸合且自锁,电动机反转,拖动工作台向右移动;同时ST1复位,为下次正转作准备。当电机反转拖动工作台向右移动到一定位置时,挡块2碰到行程开关ST2,使ST2-1断开,KM2断电释放,电动机停电释放,电动机停转;同时常开触点ST2-2闭合,使KM1通电并自锁,电动机又开始正转,如此反复循环,工作台在预定行程内自动反复运动。 (a) (b) 图3-1 工作台自动往返循环控制线路 2.按图3-1(b)接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上开关QS1,接通三相交流电源。 (2)按SB1按钮,使电动机正转约十秒钟。 (3)用手按ST1(摸拟工作台左进到终点,挡块压下行程开关ST1),观察电动机应停止正转并变为反转。 (4)反转约半分钟,用手压ST2(模拟工作台右进到终点,挡块压下行程开关ST2),观察电动机应停止反转并变为正转。 (5)正转十秒钟后按下ST3和反转十秒钟后按下ST4,观察电机运转情况。 (6)重复上述步骤,线路应能正常工作 三、预习报告 1. 分析工作台自动往返循环电路系统工作的过程和原理,并说明该电路还可能有哪些应用? 2.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 3.图3-1工作台自动往返循环控制线路图中行程开关ST1、ST2的常开和常闭触点分别在两条支路中行程互锁电路,为什么?可否取消? 四、装配调试要点 1. 安装前应熟悉元件结构和接线端子的功能,避免接错。特别是开关类电器的常开/常闭互锁触点不可接反。 2. 工作台系统用电机模拟往返运动状态即可,不一定需要完全按实物形式建设一个能够往返运行的工作台。行程开关安装在工作台上,注意接线端子裸露部分应包扎好,防止漏电和触电事故。 3. 调试阶段,按启动键后,观察电机运行方向;人工手动按下行程开关,观察电机运动状态是否改变。 4. 工作台电机等功率设备的选型主要依据工作台的质量和运行速度等选定。 五、实训报告要求 1.绘制工作台自动往返循环控制系统工作原理流程图。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)行程开关的作用是什么?一般安装在什么地方? (2)图3-1(a)中ST3、ST4在行程开关在控制中起什么作用? (3)本电路可否应用于频繁往复循环运动的系统?为什么? 实训四 顺序控制线路 一、项目介绍 顺序控制时生产线或生产机械上不同运动部件之间的连续和互相制约的一种关系控制。控制原则是:只有甲接触器动作时,乙接触器才能动作。甲接触器可以单独动作,乙接触器不能单独动作。因此需将甲接触器常开触点串接在乙接触器的线圈电路中。 本项目通过各种不同顺序控制线路的装配实训,强化学习者对电气控制工艺的了解,锻炼动手能力,有效地综合应用相关课程理论知识,培养具有理论应用水平的人才。 二、电路原理 1. 三相异步电动机起动顺序控制(一) 图4-1 起动顺序控制(一) 如图4-1所示两台三相异步电动机顺序启动控制电路,当M1启动时,才能启动M2,M2不能单独启动。本电路将SB1和KM1常开辅助触点并联作为总线路,SB2和KM2常开辅助触点并联作为支线控制KM2线圈,只有当SB1或KM1得电导通情况下,KM2线圈支路才有可能导通,而KM2线圈支路不可能单独导通,从而达到顺序启动控制的目的。 (1)按图4-1装配接线,检查无误后,合上开关QS,接通三相交流电源。 (2)按下SB1,观察电机运行及接触器吸合情况。 (3)保持M1运转时按下SB2,观察电机运转及接触器吸合情况。 (4)在M1和M2都运转时,能不能单独停止M2? (5)按下SB3使电机停转后,先按SB2,观察电机M2为能不能起动? 2.三相异步电动机起动顺序控制(二) 图4-2 起动顺序控制(二) 图4-2所示两台三相异步电动机控制电路顺序启动控制电路,当M1启动时,才能启动M2,M2不能单独启动。本电路将接触器KM1常开辅助触点串联在KM2线圈支线中,只有当KM1线圈得电时,KM2线圈支路才有可能导通,而KM2线圈支路不可能单独导通,从而达到顺序启动控制的目的。本电路与图4-1相比,元件数量有所增加,可靠性降低,但是启停控制更加灵活。 (1)按图4-2装配接线,检查无误后合上开关QS1,接通三相交流电源。 (2)按下SB2,观察并记录电机及各接触器运行状态。 (3)再按下SB4,观察并记录电机及各接触器运行状态。 (4)单独按下SB3,观察并记录电机及各接触器运行状态。 (5)在M1与M2都运行时,按下SB1,观察电机及各接触器运行状态。 3.三相异步电动机停止顺序控制 如图4-3所示控制两台三相异步电动机顺序停止电路。两台电动机启动顺序可以随机,但是当两台电动机都启动运行的情况下,要停止M1,必须先停止M2。两台电机均可单独运行,此时两台电机均可单独停止;当两台电机均运行时,M2可以单独停止,但M1不能单独停止。这种连锁工况常用于一些需求特别的场合,以保证设备和人员的安全。 图4-3 停止顺序控制 (1)按图4-3装配接线,检查无误后,合上开关SQ,接通三相交流电源。 (2)按下SB2,观察并记录电机及接触器运行状态。 (3)按下SB4,观察并记录电机及接触器运行状态。 (4)在M1与M2都运行时,单独按SB1,观察并记录电机及接触器运行状态。 (5)在M1与M2都运行时,单独按SB3,观察并记录电机及接触器运行状态。 (6)按下SB3使M2停止后再按SB1,观察并记录电机及接触器运行状态。 三、预习报告 1. 分析图4-1顺序控制电路工作原理,绘制电路工作流程图。 2.比较图4-1和图4-2控制电路有什么不同?各有什么优缺点? 3.了解顺序控制电路在现代电气控制中有何意义? 4.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 1. 装配过程中应先安装主线路、次安装控制线路的原则装配。 2. 电路中断路器、接触器、热过载等元件选型应根据负载(电机功率)大小选配。如果型号不匹配,将起不到保护作用。元件功率选型过大,将不能保护电机安全;如果功率选型偏小,电机将无法启动正常运行。 3. 线路连接完毕,对于有向负荷(如风机等),应先测试一下电机转向。方法是合上电源开关QS1,用螺丝刀顶一下电机对应的接触器,短时接通电源,启动电机,观察转向是否与负荷标牌所示方向一致,如果不一致,任意改变两相电源相序即可。本项目中对于M1电机和M2电机的旋转方向没有特别要求,因此可以根据工况改变接线相序以调整电机转向。 4. 在装配图4-1,调试成功后,不必将电路全部拆除,稍作改动,即可完成图4-2、4-3的装配工作,这样可大量减少工作量。 5. 顺序控制电路实际上是一种连锁安全保障措施,在实际工程中要掌握这种保护措施。作为电气工程设计技术人员,第一是要设计出符合功能需求的控制电路系统,其次要时刻注意保障系统设备和人身的安全。在电气系统设计中,一些元器件出厂时已经设计了安全保障措施,如接触器、断路器等,更多的是要求设计人员合理利用这些元件,并设计具有安全保障的电路,如本项目中的连锁控制等。 五、实训报告要求 1.分析图4-2、4-3顺序控制电路工作原理,绘制电路工作流程图。 2.比较分析图4-1、4-2、4-3电路的异同和特点。 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 5. 思考问题 (1)顺序控制实际上是一种连锁控制,通过连锁环节实现顺序启动功能。本实训项目线路中分别是用什么方法和元件实现顺序连锁的? (2)本项目电路中,两条电动机共用一套电源开关QS和保险机构FU1,如果是大功率电机,可否还能这样连接?为什么?应如何改造电路? 实训五三 相鼠笼式异步电动机降压起动控制线路 一、项目介绍 电动机起动时,会产生过电流。大型电动机(>10KW)直接起动时,电流为额定电流的4~8倍,对电网冲击巨大,影响电网质量,因此不能直接启动,通常采用降压起动方式。降压起动是指先降低定子绕组上的电压进行起动,起动后再将电压恢复到额定值,在正常电压下运行。常用降压起动方式有星-三角(Y-△)降压起动、自耦变压器降压起动、软起动(固态降压起动器)、延边三角形降压起动、定子串电阻(或电抗)降压起动等方法。其中软起动方式是采用电力电子装置起动的方法,起动电压可调,起动电力大幅降低,起动转矩平滑。除此外其它起动方法都是有级降压起动。 本实训项目通过对三相异步电动机降压起动线路的装配调试,了解三相鼠笼式异步电动机降压起动的过程和原理,比较不同降压起动控制方式下电流和起动转矩的差别,分析各种起动方式的优缺点,培养在不同场合下应用不同方式起动电动机的能力。 二、电路原理 1.接触器控制定子串电阻降压起动控制线路 如图5-1所示,起动时KM2接触器断开,电阻R串入电动机定子绕组中,实现分压,电动机降压起动。当电动机起动后,将KM2闭合,电阻被短接,电动机定子绕组上电源电压恢复正常,进入正常运行状态。本电路中,降压起动后,需人工操作按钮SB2才能投入正常运行状态,自动化程度不高,实际工程中,常用延时继电器切换,即延时一段时间后自动闭合KM2进入正常运行状态。图中主电路串联了一只电流表用于检测电流。 按图5-1装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上QS1开关,接通交流电源。 (2)按下SB1起动电机,观察并记录电动机串电阻起动运行情况、安培表读数。 (3)再按下SB2,电动机进入正常运行状态,过一段时间,观察并记录电动机全压运行情况、安培表读数。 (4)按下SB3,等待电动机完全停止后,按住 SB2不放,再同时按SB1,观察并记录全压起动时电动机和接触器运行情况、安培表读数。 (5)试比较I串电阻/I直接= _____________,分析产生差异的原因。 图5-1 接触器控制串电阻降压起动控制线路 2、时间继电器控制串电阻降压起动控制线路 如图5-2所示,起动时,接触器KM1闭合,电动机定子绕组串联电阻降压起动,延时继电器KT1延时一段时间后,常开触点闭合,KM2线圈得电,主触点闭合,电机电压正常。同时KM2辅助触点闭合,KM2线圈支路自保,电机进入正常运行状态。本电路中,KM1线圈支路串联了一个KM2的常闭触点,即当KM2闭合时,KM1线圈支路被断开,以避免KM1、KM2主触点同时闭合。实际上本电路正常运行时,KM1、KM2主触点同时闭合对系统没有影响。 按图5-2装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上开关QS1,接通交流电源。 (2)按下SB2,观察并记录电动机串电阻起动时各接触器吸合情况、电动机运行状态、安培表读数。 (3)隔一段时间,时间继电器KT1吸合后,电动机全压运行,观察记录各接触器吸合情况、电动机运行状态、安培表读数。 图5-2 时间继电器控制串电阻降压起动控制线路 3. 接触器控制Y-Δ降压起动控制线路 如图5-3所示,电路中有三个接触器,KM1接触器用于控制主电源,因此KM1线圈所在的支路控制比较简单。KM2主触点将电动机定子三相绕组一端短接在一起,形成Y形连接,此时加在每相绕组上电压为相电压220V,电动机降压起动。KM3主触点闭合时,电动机定子绕组形成△形连接,每相绕组接380V电压,进入正常运行状态。注意本电路在处于△形连接正常运行时,接触器KM2必须断开,否则主电源将短路,造成灾难后果,因此KM2、KM3线圈支路必须互锁,电路中是通过SB2按钮开关和分别在KM2、KM3线圈支路串联KM3、KM2常闭辅助触点双重保险措施实现的。本电路进行Y-△切换时,是由人工操作SB2按钮完成的。 按图5-3装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上电源开关QS1,接通380/220V交流电源。 (2)按下SB1,电动机作Y接法起动,注意观察起动时,电流表最大读数IY起动=_____A。 (3)按下SB2,电机为Δ接法转入正常运行,注意观察电流表电流IΔ运行=_______A。 图5-3 接触器控制Y-Δ降压起动控制线路 (4)按SB3停止后,先按下SB2,再同时按下起动按钮SB1,观察电机在Δ接法直接起动时电流表最大读数IΔ起动=_________A。 (5)比较IY起动/IΔ起动=_______,结果说明什么问题? 4. 时间继电器控制Y-Δ降压起动控制线路 如图5-4所示,电路中有三个接触器。接触器KM1控制主电源。KM2主触点将电动机定子三相绕组一端短接在一起,形成Y形连接,电机每相绕组接相电压220V,电动机降压起动。KM3将电动机定子绕组连接成△形,每相绕组接380V电压,为正常运行状态。定时器KT1延时动作,自动切换Y-△转换电路,KM2线圈支路接延时断开触点,KM3线圈支路接延时闭合触点,构成互锁保护环节。同时KM3的一个常闭辅助触点串联在KM2线圈支路中,确保KM3闭合时KM2断开,防止短路事故。SB1为起动按钮,SB2为停止按钮。 按图5-4装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上电源开关QS1,接通380/220V三相交流电源。 (2)按下SB1,电动机作Y接法起动,观察并记录电机运行情况和交流电流表读数。 (3)经过一定时间延时,电机自动切换到Δ接法正常运行,观察并记录电机运行情况和交流电流表读数。 (4)按下SB2,电动机M停止运转。 图5-4 时间继电器控制Y-Δ降压起动控制线路 三、预习报告 1. 画出图5-1、5-2的工作原理流程图。 2. 分析图5-1、5-2、5-3、5-4电路结构的异同。 3.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 1. 图5-1中接触器KM2输入、输出端相线不可交叉。 2. 为了观察电路运行状态,通常在电源电路并联一个红色指示灯,在每个接触器两端并联一个绿色指示灯绿。 3. 图5-2中延时继电器触点选用的是延时闭合触点,接线时应注意。 4. 电流表是串联在电路中。 5. 大功率电动机控制电路中,元件选型(如接触器、热过载等)时功率参数必须与电动机匹配,如果选型偏小或参数整定偏小,将造成起动时跳闸现象,甚至无法起动。 五、实训报告要求 1.画出图5-3、5-4的工作原理流程图。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)时间继电器在图5-2、5-4中的作用是什么? (2)采用Y-Δ降压起动的方法时对电动机有何要求? (3)什么是热过载?它的作用是什么?热过载性能有什么特殊要求? 实训六三 相线绕式异步电动机的起动控制线路 一、项目介绍 三相绕线式异步电动机特点是转子也是由绕组构成,因此可以在转子回路中通过集电环外串电阻、频敏变阻器或电抗器等减小起动电流,提高转子回路功率因素和起动转矩。三相绕线式异步电动机广泛应用于要求起动转矩较高的场合,如起重机械、卷扬机、天车、轧钢机、大功率水泵等。本实训项目通过对三相线绕式异步电动机的起动控制线路的装配调试,帮助学习者掌握三相绕线式电动机起动控制电路工作原理和操作过程。 二、电路原理 时间继电器控制线绕式异步电动机起动控制线路如图6-1所示。 图6-1 时间继电器控制线绕式异步电动机起动控制线路 起动时,接触器KM1闭合,KM2断开,在三相异步电动机转子电路中串接起动电阻R,降低转子绕组的起动电压,进入起动状态。延时一段时间后,接触器KM2闭合,起动电阻R被短接,切换到全压下运行。三相线绕式异步电动机转子回路串电阻起动方式能耗较大,而且装置成本高。 按图6-1装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上开关QS1,接通三相交流电源。 (2)按SB1,观察电动机M的运转情况,记录电机起动时电流表的最大读数为___A。 (3)延时一段时间后,起动电阻被切除,电流表读数为_____A。 (4)按下SB2,电机停转后,用导线把电动机转子短接。 (5)再按下SB1,记录电机直接起动时电流表的最大读数为_____A。 (6)分析比较串电阻起动和直接启动的电流大小,说明什么问题? 三、预习报告 1. 复习《电机拖动原理》课程学习的绕线式三相异步电动机起动转矩、功率因素和机械特性等关系。 2. 绕线式三相异步电动机有哪几种常用起动方式?分析它们的工作过程。 3.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 1. 本实训中使用的电机必须是三相线绕式异步电动机,不能使用普通的三相鼠笼式异步电动机。 2. 本实训电路中,转子电路只串联了一级电阻,因此只能实现单级减压起动。如果要实现多级减压,可串联多级电阻,相关控制电路也应级联。 3. 本实训中使用的电阻为功率电阻,不能用电子电路电阻替代,二者不是一个概念。 五、实训报告要求 1.绘制三相线绕式异步电动机串电阻降压起动控制电路工作原理流程图。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)三相线绕式异步电动机转子串电阻可以减小起动电流,提高功率因数增加起动转矩外,还可以进行什么? (2)三相线绕式异步电动机通常应用在何种场合,有什么优点? 实训七 双速异步电动机的控制线路 一、项目介绍 电动机调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速三大类。双速异步电动机控制电路实际上是一种变极调速技术,其原理是通过变换异步电动机定子绕组的极数从而改变同步转速的调速。根据,当电网频率不变时,异步电动机的转速n与它的极对数成反比。变极调速技术的方法是通过改变定子绕组的联接方式从而改变电动机定子极对数以实现调速的目的。 变极调速技术的优点是机械特性较硬、无转差损耗、效率高、控制方便、价格低。缺点是属有级调速,级差较大,不能平滑调速。可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。 变极调速技术适用对象:用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 变极调速技术适用电动机:仅适用于三相笼型异步电动机。笼型异步电动机的转子笼型结构无固定极对数,其极对数随定子绕组的极对数变化而变化。绕线转子异步电动机的定子绕组极对数改变后,转子绕组也必须相应地重新组合,在生产现场难以实现。 三相笼型异步电动机变换极对数方法:① 改变定子绕组的连接方式,即改变定子绕组每相电流的方向;② 在定子绕组上设置具有不同极对数的两套独立的绕组。通常两种方法同时采用。 下图是4/2极双速异步电动机定子绕组联接示意图。 图7-1 图(a)中将电动机定子绕组的U1、V1、W1三个接线端接三相交流电源,U2、V2、W2端悬空,三相定子接成三角形,此时每相绕组中①、②线圈串联,电流方向如图虚线所示,电动机以4极低速运行。若将电动机定子绕组的U2、V2、W2端接三相交流电源,而将U1、V1、W1连接在一起,则构成双星形联接,此时每相绕组中①、②线圈并联,电动机以2极高速运行。 双速电动机起动一般是用手柄操作双速开关(不带负载起动),另一种方式是用交流接触器连接出线端以改变电动机转速。 二、电路原理 双速异步电动机的控制线路如图7-2所示。 图7-2 时间继电器控制双速电动机自动加速控制电路 这是一个以△形接法起动、自动切换到双Y星接法高速运行电动机控制电路。时间继电器KT2用来调节电动机起动到高速运转的切换时间。当按下SB2时,时间继电器KT2得电,KT2的瞬时闭合延时断开的常开触头(串联在KM1线圈支路中)立即闭合,使接触器KM1线圈通电,将电动机定子绕组接成△形起动,同时中间继电器KA1得电,使时间继电器KT2断电,延时一段时间后,KT2的瞬时闭合延时断开的常开触头断开,接触器KM1断电,KM2通电,电动机自动从△形接法变换成双Y形接法运转,完成自动加速的过程。 按图7-2装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上开关QS1通电,按下SB2,电动机按三角形接法起动,观察并记录电动机转速和安培表最大读数。 (2)经过一段时间延时后,电动机按双星形接法运行,观察并记录电动机转速和安培表读数。 (3)按下SB1,电动机停止运转。 三、预习报告 1. 分析图7-2所示时间继电器控制双速电动机自动加速控制电路工作原理和过程。 2. 分析图7-2所示由△转双Y电路如何接线? 3.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 1. 本电路改变的是定子绕组的接线方式,因此多用极鼠笼式三相异步电动机改装。定子绕组接线较复杂,装配时应先了解清楚电动机定子绕组的结构和接线方式,以免接错。 2. 注意KM1线圈支路中串联的KT2触点为延时断开常开触头,接线时注意元件的选型。 3.时间继电器控制双速电动机自动加速控制电路适用于一些对起动和加速有特殊要求的场合,工艺要求较严谨。 五、实训报告要求 1. 绘制图7-2所示时间继电器控制双速电动机自动加速控制电路工作流程图。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)双速电动机是靠改变什么来改变转速? (2)双速异步电动机定子绕组接法不同时转速有何差异?从三角形接法转换成双星形接法应注意哪些问题? 实训八 三相异步电动机的制动控制线路 一、项目介绍 电动机停机方式 制动目的:使电动机迅速停机和定位。 制动方法分类 本实训项目通过各种制动的实际装配调试,了解不同制动的特点和适用的范围。掌握各种制动的工作原理和过程。 二、电路原理 1. 双向起动反接制动控制电路 反接制动原理:制动时,改变异步电动机的电源相序,使定子绕组产生反向旋转磁场,产生制动转矩。 优点:反接制动时,转子以相对旋转磁场接近两倍的速度旋转,反接制动电流相当于全压直接起动时电流的两倍,因此制动迅速,效果好。 缺点:制动电流冲击效应大。 应用:通常仅适用于10KW及以下的小容量异步电动机。 改进方法:① 为减小冲击电流,通常在反接制动电路中串接反接制动电阻。反接制动电阻有对称和不对称两种接法,对称接法在限制制动转矩的同时还可以限制制动电流,不对称接法只能限制制动转矩,未加制动电阻的那一相,仍有较大的电流;② 反接制动要求异步电动机转速接近零时,必须及时切断电源,以防止反向再起动。 图8-1为双向起动反接制动控制电路图,其正转起动过程和停车制动过程分别如图8-2(a)、(b)所示。电阻R起动时作为降压起动电阻;制动时作为反接制动电阻,具有限制起动电流的作用。KM1、KM2接触器分别控制电动机正反转。Q2为速度继电器,安装在异步电动机的转子轴上。 图8-1 双向起动反接制动控制电路 (a)正转起动过程 (b)停车制动过程 图8-2 双向起动反接制动控制流程图 2、三相异步电动机能耗制动控制线路 原理:在异步电动机脱离三相交流电源后,立即在异步电动机的定子绕组上施加直流电压,利用转子感应电流与静磁场的相互作用达到制动的目的。 控制方式:利用时间继电器或速度继电器进行控制。 图8-3为三相异步电动机能耗制动控制线路图。R为限流电阻;SB2为停止并制动按钮;SB1为起动按钮;时间继电器KT1瞬时常开触头保证直流电源只在制动期间接入定子绕组。变压器T和整流电路B构成能耗制动装置,提供制动直流。 能耗制动优点:能耗制动比反接制动消耗能量少,其制动电流也比反接制动电流小很多。 能耗制动缺点:能耗制制动效果不及反接制动明显(因为制动电流小,制动过程慢),同时需要一个直流电源,控制线路相对复杂。 能耗制动适用对象:通常适用于电动机容量较大,起动、制动频繁的场合。 图8-3异步电动机能耗制动控制线路 按图8-3装配接线,经指导老师检查无误后通电操作: (1)合上开关SQ1,接通三相交流电源。 (2)调节时间继电器,使延时时间为5秒。 (3)按下SB1,使电动机M起动运转。 (4)待电动机运转稳定后,按下SB2,观察并记录电动机M从按下SB1起至电动机停止旋转的能耗制动时间。 (5)改造电路,取消变压器T等能耗制动环节,重新起动电动机并制动,记录制动时间,比较不装能够制动装置和装有能耗制动装置时制动的时差。 三、预习报告 1. 速度继电器的作用是什么?了解速度继电器工作原理。 2. 图8-1中接触器KM1~KM3和中间继电器KA1~KA3中,哪些是和正向起动运行有关?哪些是和反接制动有关? 3. 图8-1中按钮开关SB1和SB2功能有什么差别? 4.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 1. 速度继电器必须安装在电动机轴上,机械吻合必须到位,安装螺丝(或螺栓)必须拧紧,否则电机运行起来后容易被甩脱造成人身伤害事故。 2. 图8-3中整流电路B均为大功率元件。 五、实训报告要求 1.绘制图8-3三相异步电动机能耗制动电路工作原理流程图。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)分析反接制动和能耗制动的制动原理各有什么特点?两者适用在哪些场合? (2)速度继电器在反接制动中起什么作用? (3)图8-1中接触器KM3的作用是什么? (4)图8-3中是如何切入能耗制动装置的? (5)图8-3中时间继电器KT1的目的是什么? 第二部分 高级部分 《电气控制综合实训》高级部分是中级部分的提高。这部分一般不再提供具体的选题和电路图等,要求学生根据专业学习的内容和自己的兴趣自主选题,尽可能突破教材内容范围,选择一些具有一定工程意义的项目,难度应不低于中级部分内容难度,自主设计方案和图纸,组织装配并调试控制系统。指导老师只负责全局的统筹和指导,发挥学生的能动能力,因此对于学生个人能力的培养提出了较高要求。学生要在有限时间内统筹规划时间进度、工作步骤、小组成员任务分配和协作等问题。 在选题方面,建议选择具有一定规模的过程控制、传感与检测、PID控制、现场总线控制、集散控制系统、可编程控制器、变频器、组态技术等计算机控制类项目,能够反映某一领域的工艺水平和系统应用技术,培养宏观概念,帮助学生建立系统的工程应用思想。 实训一 PLC控制技术 一、项目介绍 从中级部分选择一个项目,用可编程控制器作为控制核心,实现计算机过程控制功能。要求绘制PLC控制电路图,说明PLC控制原理和过程。绘制端口分配表,编制控制程序,装配调试并运行系统,说明装配调试的过程,总结设计和装配调试经验。在项目实施过程中,要充分掌握和利用相关资料,自主学习和消化资料内容。 二、电路原理 1. 根据选题绘制PLC控制原理图。 2. 详细说明PLC控制电路组成和控制原理。 3. 绘制端口分配表。 4. 说明元件选型要求,列出元件清单。 5. 编制控制程序,并添加详细注释(梯形图或指令表、或顺序功能图等)。 6. 仿真控制程序,检查和修正程序错误。 7. 装配调试,记录装配调试过程中出现的问题,说明解决的办法。 三、预习报告 1. 选择一个项目,绘制PLC控制电路图,说明控制原理。编写控制程序,并仿真通过。 2.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 3. 上网查阅资料,详细了解实训室提供的PLC型号参数,检查自己绘制的PLC电路是否合理,尤其是端子类型、端子容量、端子功能等,不可 4. 根据自己学习PLC的经验,列举装配调试过程中需要注意的问题,指导自己的实训工作。 四、装配调试要点 1. 在预习阶段,一定要查阅和核对PLC型号和端子功能、参数等信息。绘制电路图,进行模拟仿真。 2. PLC有一些公共端,设计时注意这些端口负荷的大小。一般选用标准元件,只要设计电路正确,可以不考虑这个问题。 五、实训报告要求 1.绘制PLC控制电路图,说明控制原理和过程,绘制端口分配表,编制控制程序(梯形图或指令表、或顺序功能图等)。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 思考问题 (1)比较使用传统的电气元件控制和使用PLC控制有什么不同?各有什么优缺点? (2)如何配置PLC端口? 实训二 变频器调速技术 一、项目介绍 根据实训室提供的变频器,查阅相关资料,详细了解变频器的结构、工作原理、接线端子功能,设计使用变频器进行调速的控制系统,绘制电路图,装配并调试,说明控制过程和性能。 二、电路原理 变频调速是利用电动机的同步转速随频率变化的特性,通过改变电动机的供电频率实现平滑调节速度的方法,具有调速范围宽,稳定性好,运行效率高(功率因素高)等优点。变频调速主要元件是变频器。变频器主要工作原理是使用交-直-交变流技术,将工频的交流通过整流器变成直流,再逆变成频率、电压均可调的交流实现调速的。根据用途的不同,常用有U/f控制方式、矢量控制方式和直接转矩控制方式三种控制方式。图2-1所示为通用变频器内部结构原理,图2-2为变频器工作原理图,图2-3为继电器控制MM440变频器的一种电路图。 图2-1变频器内部结构原理 图2-2变频器工作原理图 图2-3继电器控制MM440变频器电路 1 用户看根据工作需要选择“工频运行”或“变频运行”。 ②在“变频运行”时,一旦变频器因故障而跳闸,可自动切换为“工频运行”方式,并进行声光报警。 三、预习报告 1. 变频器使用了交-直-交变流技术,请用自己的语言说明交-直-交变流技术原理。 2. 变频器调速控制有哪几种方式?分别说明其控制原理和过程。 3.设备清单 绘制表格,列出项目电路所需要的所有设备和元件清单,要求标明元件名称、型号、数量、参数、功能等。 四、装配调试要点 本指导书提供的变频器有关图均是为了说明变频器的结构和工作原理,不是实际接线电路。用户应根据实训室提供的变频器型号具体查阅相关资料,确定相应变频器结构和端子功能,设计出符合控制需求的电路,方能接线。变频器应用电路本身并不复杂,但用户一定要弄清楚变频器的工作原理和引脚功能,否则有可能损坏变频器或造成人身危害。 五、实训报告要求 1.根据实训室提供的变频器的结构和端子,绘制控制线路图,说明变频器调速控制过程。 2. 设备清单 名称 型号 数量 参数 功能 3. 说明安装调试过程,记录调试现象并解释之。如果有故障,说明故障排除方法。 4. 比较使用常规调压调速、变极调速等方法和变频调速各有什么优缺点? 5. 思考问题 (1)变频器能否接入PLC或智能仪表控制系统中? (2)变频器调速有何优点和局限? (3)变频调速能否达到0转速? 实训三 自选项目 本部分不提供具体的实训项目,由用户自己选题,确定目标。实施过程可参考实训一和实训二,难度应不低于实训一水平。用户在实施过程中,应详细叙述实训项目的目的,介绍电路工作原理,描述装配调试的过程,分析出现的问题和解决的办法,总结项目实施的心得和裨益。 下面列举几个项目,仅供参考。 (1)PLC实现闭环PID控制系统 (2)PLC组态控制系统设计 (3)智能楼宇供水系统 (4)PLC通信控制 (5)PLC控制供暖系统 (6)PLC电梯控制系统 (7)交通灯PLC控制系统 (8)蒸汽锅炉PLC控制系统 (9)工厂行车(天车)控制系统 附录进度控制表 一、综合实训作业进度安排 时间 具体工作 第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 二、作业进程报表 作业名称: 指导教师 项目组长 日期 工作记要: 姓名 主要工作 评价 备注: 记录人: 注:作业进程报表一日一份。 作业进程报表 作业名称: 指导教师 项目组长 日期 工作记要: 姓名 主要工作 评价 备注: 记录人: 注:作业进程报表一日一份。 作业进程报表 作业名称: 指导教师 项目组长 日期 工作记要: 姓名 主要工作 评价 备注: 记录人: 注:作业进程报表一日一份。 作业进程报表 作业名称: 指导教师 项目组长 日期 工作记要: 姓名 主要工作 评价 备注: 记录人: 注:作业进程报表一日一份。 作业进程报表 作业名称: 指导教师 项目组长 日期 工作记要: 姓名 主要工作 评价 备注: 记录人: 注:作业进程报表一日一份。

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