(惠州市惠城区技工学校)
摘要:本文运用追本溯源法对三相交流异步电动机主电路和控制电路的剖析,通过抽丝剥茧,去除枝叶,挖掘核心控制对象和对控制部件的控制要求,分清各控制电器和保护电器的功能和化繁为简、挖掘内在联系,剖析电气控制原理图的组成以及各部分的控制要求。层层推进,化繁为简,提高学生学习的专业课的兴趣,为专业课的深入学习奠定坚实的理论基础。
关键词:追本溯源;正反转;自锁;互锁
一、抽丝剥茧,去除枝叶,挖掘核心控制对象和对控制部件的控制要求,分清各控制电器和保护电器的功能
(一)核心控制对象:三相异步交流电动机
(二)控制要求:
1、具有短路保护、过载保护和欠压/零压保护;
2、具有双重互锁功能;
3、具备正反转功能。
(三)各控制器件和保护器件的功能分别如表1-1所示:
表1-1器件的名称和功能
二、化繁为简、挖掘内在联系,剖析电气控制原理图的组成以及各部分的控制任务
三相异步电动机正反转的电气原理图由主电路和控制电路组成。
主电路是在电器设备或电力系统中直接承担电能的交换或控制任务的电路,一般由断路器QF、熔断器FU、热继电器FR、交流接触器KM和电动机组成。而在电力拖动中,承担使这些电器控制要求的的线路,就是控制电路。控制电路包括外部输入信号部分、各种开关、电源及各电器的线圈、触点等。
根据主电路中各部分的功能推演三相异步电动机的控制形式的过程,指出每种控制方式存在的不足和解决措施。
刀闸开关直接控制三相交流异步电动机的启动停止控制
(1)优点:结构简单。维修方便
(2)不足:容易产生电弧,危害人身与用电设备
(3)解决目标:灭弧
(4)解决措施:添加灭弧装置【引入断路器QF的相关知识】。
具有灭弧能力的三相交流异步电动机启动停止控制
(1)优点:具备灭弧能力。
(2)不足:电路短路时,电动机会因短路电流而烧坏绕组。
(3)解决目标:电路短路时,切断电路电源。
(4)解决措施:添加短路保护装置【引入熔断器FU的相关知识】,
具有短路保护和灭弧能力的三相交流异步电动机启动停止控制
优点:具备灭弧和短路保护功能。
不足:电动机过载时,电动机会因过热而减低绕组绝缘,严重者烧坏绕组。
解决目标:电动机过载时,切断电路电源。
解决措施:添加过载保护装置【引入热继电器FR相关知识】
具有灭弧、短路保护和过载保护能力的三相交流异步电动机启动停止控制
优点:具备灭弧、短路保护和过载保护功能
不足:
不具备欠压/零压保护功能;
不便于实现远程控制。
解决目标:
电压不足是切断电源;
转移控制目标。
解决措施:添加欠压/零压保护和易于实现远程控制的装置【引入交流接触器相关知识】。
至此,在不断提出问题和解决问题中,不知不觉地从没有保护装置的直接控制电动机启动停止控制的电动机转移到间接地控制交流接触器的线圈,并具备多种保护装置,实现远程控制的主电路图。
【问题】如何控制交流接触器的线圈
【解决措施】引入控制电路,通过控制电路控制交流接触器的线圈从而实现对电动机的控制。
开门见山,直击控制目标,剖析控制电路的构成
※正反转=互锁+启保停
※启保停=自锁+点动控制
※点动=(启动按钮+停止按钮)→控制交流接触器线圈
最终三相交流异步电动机正反转可归结为:
【三相交流异步电动机的正反转】=【互锁】+【自锁】+【(启动+停止)】→【控制交流接触器线圈】
【引入按钮、自锁和互锁的相关知识】
通过分析,从启动按钮和停止按钮控制交流接触器线圈控的点动入手,通过不断的增加控制要求,从而达到电动机正反转的控制要求。
点动控制:
所谓点动,即按下按钮时电动机起动工作,松开按钮时电动机停止工作。
(1)适应场合:点动控制多用于机床刀架、横梁、立柱等快速移动和机床对刀等场合。
(2)问题:如果要求电动机在起动后能连续地运行,这时如何解决?
(3)解决措施:加入自锁装置【引入自锁概念】实现长动控制,即连续运行。
连续控制,即启保停控制电路。
适应场合:广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合
问题:如果电动机需要实现来回运转,这时该如何解决?
解决措施:引入电动机的反转工作原理--三相交流电中任意两相调换就能实现电动机的转向
解决步骤:
主电路:在主电路中多加一个交流接触器,一个控制电动机的正转,另一个控制电动机的反转。
控制电路:加入电动机反转的控制电路,并与正转控制电路进行整合。
正反转控制电路:
适应场合:有卷扬机、吊机、升降机、设备床面来回控制
问题:如果发生误动作,同时正反转将会导致电源短路,从而烧坏电源和电动机,怎么办?
(3)解决措施:加入互锁装置【引入互锁的概念】,实现正反转互锁控制。
(4)解决方法:
使用接触器互锁:
【不足】不能实现正转到反转的直接切换
【解决措施】引入按钮互锁,
使用按钮互锁:
【优点】能实现电动机的正反转直接切换
【问题】如果接触器线圈动作不及时导致电动机同时正反转该如何处理?
【解决措施】使用按钮和接触器双重互锁,得到正反转的整个控制原理图。
通过对电动机的主电路和控制电路根据控制要求和实现功能不断的增加控制环节,由简渐难逐步推进,使得整个电气控制原理图的演变变得简单而且容易理解和接受。从而让学生能够在稍微努力就能实现电动机的点动到长动,从长动到正反转的控制,最终完成教学任务,能从最大限度实现理论和实际的结合,使学生能在从简单实训和有连续的实训中获得持久的成就感,从而达到教学的目的。