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1、项目单元项目单元12 12 三相笼形异步电动机的反接制动控制线路安装三相笼形异步电动机的反接制动控制线路安装12.1训练目标训练目标 1了解电磁机械制动控制。熟悉速度继电器结构、原理及使用方法。 2掌握三相异步电动机反接制动控制方法。 3掌握三相异步电动机反接制动控制电气线路的安装操作。12.2实训设备和器件实训设备和器件 任务所需的实训设备和元件见表12-1。表12-1三相异步电动机反接制动控制的实训设备和元件明细表代号名称型号规格数量M三相异步电动机Y-112S-44kW、380V、接法、15.4A、1440r/min1QS组合开关HZ10-25/3三极、35A1FU1熔断器RL1-60/
2、25500V、60A、配熔体25A3FU2熔断器RL1-15/4500V、15A、配熔体4A2KM交流接触器CJ10-2020A、线圈电压380V2KS速度继电器JY11FR热继电器JR16-20/3三极、20A、整定电流8.8A1SB按钮LA4-3H保护式、500V、5A、按钮数33XT端子板JD0-1020500V、10A、20节1主电路导线BVR-1.51.5mm2(70. 52mm)若干控制电路导线BVR-1.01 mm2 (70.43mm)若干12.3 12.3 相关知识相关知识项目学习情境项目学习情境1 1电磁机械制动电磁机械制动1电磁抱闸的结构 如图12-1所示，电磁抱闸主要由两
3、部分组成，制动电磁铁和闸瓦制动器。制动电磁铁由铁芯、衔铁和线圈三部分组成。并有单相和三相之分。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等组成；闸轮与电动机装在同一根转轴上。制动强度可通过调整机械结构来改变。2电磁抱闸断电制动控制线路 如图12-2所示为电磁抱闸断电制动控制线路。本制动线路属于断电制动，即主电路通电时，抱闸线圈有电使闸瓦和闸轮分开，主电路断电时，闸瓦与闸轮抱住。 线路动作情况：合上电源开关QS，按动起动按钮SB2，接触器KM线圈获电动作，其常开辅助触点闭合自锁，主要触头闭合，电动机通电起动，同时电磁抱闸线圈获电，吸引衔铁，使它与铁芯闭合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向上移动，从而使
4、制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运行；当需要制动时，按下停止按钮SB1时，KM断电释放，使电动机的电源被切断，与此同时，电磁抱闸线圈也断电，使抱闸衔铁与铁芯分开，在弹簧拉力作用下，使闸瓦与闸轮紧紧抱住，电动机被迅速制动而停转。 图12-1 电磁抱闸的结构图 1-弹簧2-闸轮3-杠杆4-闸瓦 5-轴6-线圈 7-铁芯8-衔铁12-2 电磁抱闸断电制动控制线路 这种制动在起重机械上被广泛采用，电动机在工作时，如果线路发生故障断电时，电磁抱闸将迅速使电动机制动，从而防止重物下落和电动机反转的事故出现，比较安全可靠。但缺点是线圈的通电时间与电动机的工作时间相同，故很不经济。3电磁抱闸通电制动控制线路
5、 如图12-3所示为电磁抱闸通电制动控制线路。它与断电制动型相反，即主电路有电流流过时电磁抱闸线圈无电，这时抱闸与闸轮松开；当主电路断电而通过复合按钮SB1的常开触头的闭合使电磁抱闸线圈获电时，抱闸与闸轮抱紧呈制动状态。在电动机不转动的正常状态下，电磁抱闸线圈无电，抱闸与闸轮也处于状态。这样，在电动机未通电时，可以用手扳动主轴供调整、对刀、检测之用。有关本控制线路的动作原理，读者可自行分析，但要提醒一点，在图12-3中的控制线路，只有将停止按钮SB1按到底才有制动作用。图12-3 电磁抱闸通电制动控制线路项目学习情境项目学习情境2 2 电气制动控制电路电气制动控制电路 1速度继电器 速度继电器
6、也称反接线制动继电器，是用来反映电动机转速和转向变化的继电器。它的基本工作方式和主要作用是依靠旋转速度的快慢为指令信号，通过触点的分合传递给接触器，从而实现对电动机反接制动控制。速度继电器的外形及结构如图12-4(a)所示。速度继电器主要由定子、转子、端盖、可动支架、触点系统等组成。 图12-4(b) 所示为速度继电器的结构示意图，由图12-4(a)可以看出，定子由硅钢片叠成并装有笼型的短路绕组（同笼型转子绕组相似），定子与转轴同心，定子和转子间有一很小气隙，并能独自偏摆，转子是用一块永久磁铁制成，固定在转轴上；支架的一端固定在定子上，可随定子偏摆，顶块与支架的另一端由小轴联结在一起，转轴与小
7、轴分别固定，顶块可随支架偏转而动作的。(a) 速度继电器结构图 图12-4 速度继电器结构图、原理示意图和图形文字符号1-调节螺钉 2-反力弹簧 3-常闭触点 4-常开触点 5-动触点 6-推杆 7-笼型导条8-转子 9-圆环 10-转轴 11-摆杆 12-返回杠杆 速度继电器的工作原理是：当电动机旋转时，与电动机同轴联结的速度继电器转子也转动，这样，永久磁铁制成的转子，就由静止磁场变为在空间移动的旋转磁场。此时，定子内的短路绕组（导体）因切割磁力线而产生感应电势和电流，载流短路绕组与磁场相互作用便产生一定的转矩，于是，定子便顺着转轴的转动方向而偏转。定子的偏转带动支架和顶块，当定子转过一定角
8、度时，顶块推动动触点弹簧片（或反向偏转时）使常闭触点分断，常开触点闭合。当常开触点闭合后，可产生一定的反作用力，阻止定子继续偏转。电动机转速越高，定子导体内产生的电流越大，因而转矩越大，顶块对动触点簧片的作用力也就越大。电动机转速下降时，速度继电器转子速度也随着下降，定子绕组内产生感应电流相应减小，从而电磁转矩减小，顶块对动触点簧片的作用力也减小。当转子速度下降的一定数值时，顶块的作用力小于触点簧片的反作用力时，顶块返回到原始位置，对应的触点也复位。 目前，机床线路中常用速度继电器有JY1型和JFZ0型，速度继电器JY1型能在3000r/min以下可靠地工作；JFZ01型适用于3003000r
9、/min；JFZ02型适用于10003600r/min；JFZ0型有两对常开、两对常闭触点，触点额定电压为380V，额定电流为2A。一般速度继电器转轴在120r/min左右即能动作，100r/min触头即能恢复正常位置，可通过螺钉的调节来改变继电器动作的转速，以适应控制电路的要求。 2干簧继电器 干簧继电器由于结构小巧，动作迅速，工作稳定，灵敏度高等优点，近年来得到广泛的应用。 干簧继电器的主要部分是干簧管，它由一组或几组导磁簧片封装在惰性气体（如氦、氮等气体）的玻璃管中组成开关元件。导磁簧片又兼作接触簧片，即控制触点，也就是说一组簧片起开关电路和磁路双重作用。图12-5为干簧继电器结构原理图
10、其中图（a）表示利用线圈内磁场驱动继电器动作，图（b）表示利用外磁场驱动继电器。在磁场作用下，干簧管中的两根簧片分别被磁化而相吸引，接通电路。磁场消失后，簧片靠本身的弹性分开。 干簧继电器特点如下：（1）接触点与空气隔绝，可有效地防止老化和污染，也不会因触点产生火花而引起附近易燃物的燃烧。（2）触点采用金、钯的合金镀层，接触电阻稳定，寿命长，为100万1000万次。（3）与永久磁铁配合使用方便，灵活。可与晶体管配套使用。（4）动作速度快，为13ms，比一般继电器快510倍。（5）承受电压低，通常不超过250V。3反接制动控制电路 异步电动机反接制动有两种情况：一种是在负载转矩作用下使电动机反转
11、的倒拉反接制动；另一种是改变三相异步电动机电源相序进行反接制动。本处只介绍改变电源相序进行反接制动。（1）反接制动的基本原理 将电动机的三根电源线的任意两根对调称为反接。若在停车前，把电动机反接，则其定子旋转磁场便反方向旋转，在转子上产生的电磁转矩亦随之反方向，成为制动转矩，在制动转矩作用下电动机的转速便很快降到零，称为反接制动。必须指出，当电动机的转速接进零时，应立即切断电源，否则电动机将反转。在控制电路中常用速度继电器来实现这个要求。为此采用速度继电器来检测电动机的速度的变化。在1203000r/min范围速度继电器触头动作，当转速低于100r/min时，其触头恢复原位。图12-5 干簧继
12、电器结构原理图（2）单方向起动的反接制动控制电路 图12-6为单方向反接制动控制电路。图中KM1为单方向旋转接触器，KM2为反接制动接触器，KV为速度继电器，R为反接制动电阻。 电路工作情况：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1通电并自锁，电动机M通电旋转。在电动机正常运行时，速度继电器KS常开触点闭合，为反接制动做准备。当按下停止按钮SB1时，KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转，KS原闭合的常开触点仍保持闭合，当SB1按到底，使SB1常开触点闭合，KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反序电源，电动机进入反接制动状态。 电动机转速迅速下降，
13、当速度接近100r/min时，KS常开触点复位，KM2断电，电动机及时脱离电源，以后自然停车至零，反接制动结束。 由于反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接起动电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速、效果好、冲击力大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。为了减小冲击电流，通常要求在电动机主电路中串接一定的电阻以限制反接制动电流，这个电阻称为反接制动电阻。反接制动的制动力矩较大，冲击强烈，易损坏传动零件，而且频繁反接制动可能使电动机过热。使用时必须引起注意。图12-6 单方向反接制动控制电路（3）电动机可逆运行反接制动控
14、制电路 图12-7为可逆运行反接制动控制电路。图中KM1、KM2为正、反转接触器，KM3为短接电阻接触器，KA1KA3为中间继电器，KS为速度继电器，其中KS1为正转闭合触点，KS2为反转闭合触点，R为起动与制动电阻。 电路工作情况：合上电源开关QS，按下正转起动按钮SB2，KM1通电并自锁，电动机串入电阻接入正序电源起动，当转速升高到一定值时KS1触点闭合，KM3通电，短接电阻，电动机在全压下起动进入正常运行。 需要停车时，按下停止按钮SB1，KM1、KM3相继断电，电动机脱离正序电源并串入电阻，同时KA3通电，其常闭触点又再次切断KM3电路，使KM3无法通电，保证电阻R串接在定子电路中，由
15、于电动机惯性仍以很高速度旋转，KS1仍保持闭合使KA1通电，触点KA1（3-12）闭合使KM2通电，电动机串接电阻接上反序电源，实现反接制动；另一触点KA1（3-19）闭合，使KA3仍通电，确保KM3始终处于断电状态，R始终串入。当电动机转速下降到100r/min时，KS1断开，KA1，KM2、KA3同时断电，反接制动结束，电动机停止。 电动机反向起动和停车反接制动过程与上述工作过程相同，读者可自行分析。图12-7可逆运行反接制动控制电路12.412.4训练内容和步骤训练内容和步骤1训练内容和控制要求 图12-6 为三相异步电动机反接制动控制线路安装接线的实训电气原理图。线路的动作过程：先合上
16、电源开关QS。 按下按钮SB2KM1线圈通电并自锁M通电旋转当KS速度大于100r/min时常开触点闭合，为反接制动做准备。 当按下SB1KM1断电电动机M因惯性仍高速旋转KS闭合的常开触点仍保持闭合KM2通电并自锁定子串电阻接上反序电源进入反接制动当接近100r/min时KS常开触点复位KM2断电电动机M脱离电源停车至零反接制动结束。2训练步骤及要求（1）熟悉电气控制原理图，分析控制线路的控制关系。（2）绘制三相异步电动机反接制动控制线路的电器安装接线图如图12-8所示。（3）固定电器元件（4）按照电气安装接线图接线。先连接主线路，后连接辅助线路，先串联连接，后并联连接。（5）在接线完成后且
17、检查无误后，经指导老师检查允许方可通电调试。图12-8反接制动控制电路电气安装接线图L1L2L3L1 L2 L3U111V111W111U111V111V121W1211023345012FRKM1QS82U121SB1SB2KM245036S11M3XTRUUVVWWnKSS12S13S21S22S2347867676643223注意事项 （1）速度继电器可以先安装好，不属于定额时间内。安装时采用速度继电器的连接头与电动机轴直接连接的方法，应使两轴线重合；若采用带轮连接的方法，应使两轴中心线保持平行。 （2）通电校验时，要首先检查能否制动，若按下制动按钮电动机不仅没有制动，而且继续运转，则主
18、要是由于速度继电器的两副常开触点的接线接反所致。 （3）试车时，若制动不正常，可检查速度继电器的胶木摆杆紧固螺钉是否松脱和损坏，或者根据实际转速调节调整螺钉，是弹簧压力增大或减小，调节后要把固定螺母锁紧。切忌用外力弯曲其动、静触点，使之变形。4检测与调试 速度继电器的调整：手持测速仪，对准电动机的输出轴，测量电动机输出转速，按SB1使制动电路工作，当电动机转速降至100r/min时观察速度继电器的动合触点，看是否分断。若不分断，将螺钉向外拧，使反力弹簧力量减小；若分断过早，则将螺钉向内拧，使反力弹簧力量增大。如此反复调整多次，使电动机的转速在100r/min左右时，速度继电器的触点分断并符合电路要求。5思考与练习 12.1速度继电器的安装有何要求？ 12.2电动机制动时，速度继电器分断过早，应增加弹簧力还是应减小弹簧力？12.5 实训报告要求和考核标准实训报告要求和考核标准（实训考核标准见表12-2）考核项目考核内容配分考核要求及评分标准得分电器安装电路接线电阻器速度继电器安装电路连接电机接线30分电阻器、速度继电器安装到位10分电阻器、速度继电器的连接正确15分电机接线5分实训报告按要求完成报告、正确40分报告内容40分安全文明通电试验系统组成系统运行运行结果分析30分能说明系统组成10分系统运行正常10分会分析运行结果10分实际总得分教师签字
