一、电力拖动系统的特点和控制关系
电动机控制电路通过控制部件、功能部件完成对电动机启动、运转、变速、制动和停机等的控制。
如下图所示,在电动机控制电路中,由控制按钮发送人工控制指令,通过接触器、继电器及相应的控制部件控制电动机的起、停运转,指示灯指示当前系统的工作状态,保护器件负责电路安全,各电气部件与电动机根据设计需要,按照一定的控制关系连接在一起实现相应的功能。
二、交流电动机控制电路的特点与控制关系
交流电动机控制电路是指对交流电动机进行控制的电路,根据选用控制部件数量的不同及不同部件的不同组合,加上电路的连接差异,可实现多种控制功能。
了解交流电动控制电路的控制关系,需先熟悉电路中的结构组成,只有知晓交流电动机控制电路的功能、结构及电气部件的作用后,才能清晰地理清电路控制关系。
交流电动机控制电路主要由交流电动机、控制部件和保护部件构成,如下图所示。
交流电动机控制电路通过连线清晰地表达了各主要部件的连接关系,控制电路中的主要部件用规范的电路图形符号和标识来表示,为了更好地理解交流电动机控制电路的结构关系,可以将电路图还原成电路接线图。
下图为交流电动机控制电路的接线图。
三、直流电动机控制电路的特点与控制关系
直流电动机控制电路主要是指对直流电动机进行控制的电路,根据选用控制部件数量的不同及不同部件的不同组合,可实现多种控制功能。
要了解直流电动机控制电路的控制关系,需先熟悉电路的结构组成。只有知晓直流电动机控制电路的功能、结构及电气部件的作用后,才能清晰地理清电路控制关系。
直流电动机控制电路的主要特点是由直流电源供电,由控制部件和执行部件协同作用,控制直流电动机的起、停等工作状态。
下图为直流电动机控制电路的结构组成。
直流电动机控制电路通过连接线清晰地表达了各主要部件的连接关系,控制电路中的主要部件用规范的电路图形符号和标识来表示,为了更好地理解直流电动机控制电路的结构关系,可以将电路图还原成电路接线图。
下图为直流电动机控制电路的接线图。
四、电力拖动系统的设计安装
4.1电力拖动系统的规划设计
电力拖动系统的设计既要满足生产机械的要求,还要使整个系统简单、经济、合理、便于操作并方便日后的维修,尽量减少导线的数量和缩短导线的长度,尽量减少电气部件的数量,尽量减少线路的触头,保证控制功能和时序的合理性。
1尽量减小导线的数量和缩短导线的长度
在设计控制线路时,应考虑到各个元器件之间的实际连接和布线,特别注意电气箱、操作台和行程开关之间的连接导线。通常,启动按钮与停止按钮是直接连接的,如下图所示,这样的连接方式可以减少导线,缩短导线的长度。
2尽量减少电气部件的数量和线路的触头
在设计电力拖动系统时,应减少电气部件的数量,简化电路,提高线路的可靠性。使用电气部件时,应尽量采用标准的和相通型号的电气设备。
为了使控制线路简化,在功能不变的情况下,应对控制线路进行整理,尽量减少触头的使用,如下图所示。
3尽量保证电气部件动作的合理性
在控制线路中,应尽量使电气部件的动作顺序合理化,避免经许多电器部件依次动作后,才可以接通另一个电气部件的情况,如下图所示,电路将开关SB1闭合后,则KM1、KM2和KM3可以同时动作。
4正确连接电气部件的触头
有些电气部件同时具有常开和常闭触头,且触头位置很近,如下图所示,在连接该类部件时,应将共用电源的所有接触器、继电器及执行器件的线圈端均接电源一侧,控制触头接通电源另一侧,以免由于触头断开时产生的电弧造成电源短路的现象。
5正确连接电气部件的线圈
交流控制电路常常使用交流接触器,在使用时要注意额定工作电压及控制关系,若两个交流接触器的线圈串联在电路中,如下图所示,则一个接触器断路,两个接触器均不能工作,而且会使工作电流不足,引起故障。
6设置必要的保护措施
控制电路在事故情况下应能保证操作人员、电气设备、生产机械的安全,并能有效地制止事故的扩大,为此,在控制电路中应采取一定的保护措施,常用的有漏电保护开关、过载、短路、过电流、过电压、失电压、联锁与行程保护等措施,必要时还可设置相应的指示信号,如下图所示。
电力系统的安装包括电动机的安装固定及与被拖动设备的连接和安装,下面以电动机与水泵(被拖动设备)的安装为例,具体操作时,将安装操作划分为电动机和拖动设备在底板上的安装连接、电动机和拖动设备的固定两个步骤。
4.2电动机及被拖动设备的安装连接
水泵和电动机的重量较大,工作时会产生振动,因此不能直接安装在地面上,应安装固定在混凝土基座、木板或专用底板上。机座、木板或专用底板的长宽尺寸应足够放置水泵和电动机。
下图为电动机和被拖动设备的安装连接,选择底板的类型和规则要根据实际安装设备的规格,要求具有一定的机械强度。
底板安装完成后,使用专业的吊装工具吊起电动机,将其安装固定在电动机固定板上,并通过联轴器与水泵连接,连接过程中应保证水泵传动轴与电动机的转轴中心线在一条水平线上。
4.2.1电动机及被拖动设备的固定
电动机和被拖动设备在底板上安装完成后,需要将这一动力拖动机组固定到指定位置的水泥地上,如下图所示。
4.2.2控制箱的安装与接线
控制箱是电力拖动线路中的重要组成部分,线路中的控制部件、保护部件及这些部件之间的电气连接等都集中在控制箱内,以便操作人员集中安装、维护和操作。
安装控制箱前,首先根据控制要求,将所用电气部件准备好,整个安装过程分为箱内部件的安装与接线、控制箱的固定两个环节。
1箱内电气部件的安装和连接
控制箱主要是由箱体、箱门和箱芯组成的,控制箱的箱芯用来安装电气部件,该部分可以从控制箱内取出,根据电气部件的数量确定控制箱外形的尺寸,在安装过程中,应先对电气部件进行布置和安装,然后根据电路图使用导线对各电气部件进行连接。下图为电力拖动系统中常用的控制箱。
根据电动机控制线路中主、辅电路的连接特点,以方便接线为原则,确定熔断器、接触器、继电器、热继电器、按钮等部件在控制箱中的位置,如下图所示。
电气部件布置完成后,按线路设计规划进行接线操作,即将控制箱的断路器、熔断器、接触器等部件连接成具有一定控制关系的电力拖动线路,如下图所示。
电力拖动线路接线时,必须按照接线工艺要求进行:
(1)布线通道应尽可能少,同路并行导线应单层平行密排,按主电路、控制电路分类集中;
(2)布线应横平竖直,分布均匀,垂直转向,同一平面的导线应高低一致或前后一致,不能交叉;
(3)布线时可以以接触器为中心,按先控制后主路的顺序进行;
(4)在导线的两端应套上编码套管,不能压导线绝缘层,也不宜漏铜芯过长;
(5)一个元器件接线端子上的连接导线不得多于两根,每节接线端子板上的连接导线连接一根。
2控制箱的固定
下图为控制箱的固定,一般来说,控制箱适合于墙壁式安装或落地式安装,确定安装位置后,将控制箱固定孔用规格合适的螺栓固定或底座固定即可。
五、电力拖动系统的检修调试
当电动机控制电路出现异常时,会影响到电动机的工作,检修调试之前,先要做好电路的故障分析,为检修调试做好铺垫。
5.1交流电动机控制电路的检修调试
当交流电动机控制电路出现故障时,可以通过故障现象分析整个控制电路,如下图所示,缩小故障范围,锁定故障器件。
5.2直流电动机控制电路的检修调试
当直流电动机控制电路出现故障时,可以通过故障现象分析整个控制电路,如下图所示,缩小故障范围,锁定故障器件。
六、常见电动机控制电路故障的检修操作
1交流电动机控制电路通电后电动机不启动
下图为三相交流电动机点动控制电路,接通交流电动机控制电路的电源开关后,按下点动按钮,发现电动机不启动,经检查,供电电源正常,电路内接线牢固,无松动现象,说明电路内部或电动机损坏。
结合故障表现,可首先检测电路中电动机的供电电压是否正常,根据检测结果确定检测范围或部位,如下图所示。
接通电源后,按下点动按钮,使用万用表检测电动机接线柱是否有电压,任意两根接线柱之间的电压应为V,经检测,发现电动机没有供电电压,说明控制电路中有器件发生断路故障。
依次检测电路中的总断路器、熔断器、按钮开关和交流接触器等器件,找到故障部件,排除故障,如下图所示。
经检测,断路器、熔断器和按钮开关均正常,但实测时,交流接触器线圈得电后,其主触头闭合,但触头无法接通电路供电(检测触头出线端无任何电压),说明接触器已损坏,需要更换。使用相同规格参数的接触器代换后,接通电源,电动机可正常启动运行,排除故障。
2交流电动机控制电路运行一段时间后电动机过热
交流电动机控制电路运行一段时间后,电动机外壳温度过高,并且经常出现这种线性,因此先检测控制电路中的电流太小,查找故障原因,如下图所示。
控制电路中的电流正常,怀疑交流电动机内部出现部件摩擦、老化情况,致使电动机温度过高。将电动机外壳拆开后,仔细检查电动机的轴承及轴承的连接等部位,如下图所示。
将轴承从电动机上拆下,检测轴承内的钢珠是否磨损,如下图所示。经检查,轴承内的钢珠有明显的磨损痕迹,说明润滑脂已经干枯,使用新的钢珠代换后,在轴承内涂抹润滑脂,润滑脂涂抹应适量,最好不超过轴承内容积的70%。
皮带过紧或联轴器安装不当,会引起轴承发热,需要调整皮带的松紧度,校正联轴器等传动装置。若是因为电动机转轴的弯曲而引起轴承过热,则可校正转轴或更换转子。轴承内有杂物时,轴承转动不灵活,可造成发热,应清晰并更换润滑油。轴承间隙不均匀,过大或过小会造成轴承不正常转动,可更换新轴承,排除故障。
3交流电动机控制电路启动后跳闸
交流电动机控制电路通电后,启动电动机时,电源供电箱出现跳闸现象,经过检查,控制电路内的接线正常,此时应重点检测热继电器和电动机。热继电器的检测如下图所示。
检测电动机绕组间的绝缘阻值如下图所示。