項目六：T68型臥式鏜床電氣控制閱讀賞析4123三相異步電動機的能耗制動與回饋制動56三相異步電動機的反接制動三相異步電動機的制動控制安裝調(diào)試三相異步電動機的變頻調(diào)速三相異步電動機的變極調(diào)速三相異步電動機的變轉(zhuǎn)差率調(diào)速T68型臥式鏜床電氣控制電路賞析71.三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式n為電動機的轉(zhuǎn)速；n1為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速；f1為電動機的定子繞組供電頻率；p為電動機的磁極對數(shù)；s為電動機的轉(zhuǎn)差率。1）改變定子極對數(shù)p調(diào)速，即變極調(diào)速。2）改變電源頻率f1調(diào)速，即變頻調(diào)速。3）改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速，即變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。2.三相異步電動機的三種基本調(diào)速方法相關(guān)知識——三相異步電動機的電氣調(diào)速前兩種調(diào)速方法，適用于三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。第三種調(diào)速方法，對三相籠型異步電動機和三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機都適用。1.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速2.轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速，也叫串級調(diào)速。3.定子調(diào)壓調(diào)速二、常用的變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法變轉(zhuǎn)差率調(diào)速能保持電動機的同步轉(zhuǎn)速n1不變。一、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速基礎(chǔ)知識變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：保持電動機的定子磁極對數(shù)p和電源頻率f1不變，只改變轉(zhuǎn)差率s來實現(xiàn)調(diào)速。三、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的機械特性當(dāng)電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且TL=TN時，轉(zhuǎn)子回路不串附加電阻時，電動機在固有機械特性上的A點，以轉(zhuǎn)速nA穩(wěn)定運行。1.調(diào)速過程分析同理，當(dāng)轉(zhuǎn)子串入的電阻為RP2時，電動機穩(wěn)定在人為機械特性上的C點，以低速nC運行。當(dāng)所串電阻為RP3時，電動機穩(wěn)定在D點以更低速nD運行。當(dāng)轉(zhuǎn)子串入RP1時，轉(zhuǎn)速因慣性不能突變，運行點從A點躍變到人為機械特性上的A’點，轉(zhuǎn)子電流I2和電磁轉(zhuǎn)矩T都減小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL不變，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩均增大，運行點降到B點并穩(wěn)定運行(TB=TL)。顯然，nB<nA，轉(zhuǎn)速降低了。1）轉(zhuǎn)子串電阻后，同步轉(zhuǎn)速n1和最大轉(zhuǎn)矩Tm都不變，臨界轉(zhuǎn)差率sm增大，機械特性線性段的斜率增大。3）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速。2）對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)子所串電阻值越大，人為機械特性就越軟，轉(zhuǎn)速n就降得越低，運行穩(wěn)定性越差。2.調(diào)速特性4）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL不變時，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速前后穩(wěn)定運行時，轉(zhuǎn)子電流、定子電流、輸入電功率和電磁轉(zhuǎn)矩T都不變。但是，轉(zhuǎn)子軸上輸出的總機械功率隨轉(zhuǎn)速n的下降而減小。轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的機械特性smsm’sm’’sm’’’三、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資不高，工作可靠，調(diào)速電阻可兼作起動電阻和制動電阻使用。缺點：1）屬于有級調(diào)速，調(diào)速平滑性差。2）機械特性變軟，穩(wěn)定性變差，轉(zhuǎn)速下限受到限制，因而調(diào)速范圍不大。3）轉(zhuǎn)差功率損耗在電阻上，低速時轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，能耗較大，效率隨轉(zhuǎn)差率增加而下降。常用于重復(fù)短期運轉(zhuǎn)、對調(diào)速性能要求不高的重載機械的調(diào)速，如起重運輸設(shè)備等。應(yīng)用：3.調(diào)速的特點與應(yīng)用主令控制器控制的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制線路為提高工作的可靠性，控制電路接直流電源。分級起動電阻、調(diào)速電阻能耗制動零位繼電器主令控制器4.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制線路（1）零位繼電器KV線圈通電并自鎖，為把主令控制器SA手柄置于“1”、“2”、“3”位準(zhǔn)備通路。（2）KT2、KT3線圈得電，其延時常閉觸頭立即打開，確保KM2、KM3線圈斷電，轉(zhuǎn)子回路串入全部電阻，為起動做準(zhǔn)備。◆起動前的準(zhǔn)備先將主令控制器SA手柄置于“0”位，再合上隔離開關(guān)QS1、QS2：4.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制線路4.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制線路◆起動控制（1）KM1主觸頭閉合，電動機接入交流電，轉(zhuǎn)子串兩級電阻起動；KM1輔助常開觸頭閉合，KT1線圈得電，延時常開觸頭立即閉合。（2）KM1輔助常閉觸頭斷開，KT2線圈失電開始延時。KT2延時結(jié)束，其常閉觸頭復(fù)位，KM2線圈得電：①KM2主觸頭閉合，切除一級電阻R1；②KM2輔助常閉觸頭斷開，KT3線圈失電開始延時。KT3延時結(jié)束，其常閉觸頭復(fù)位，KM3線圈得電，其主觸頭閉合，切除另一級電阻R2，起動結(jié)束，電動機額定運行。將SA的手柄推到“3”位，觸點SA1、SA2、SA3全接通，KM線圈得電：需要低速運行時，將SA手柄推向“2”或“1”位，轉(zhuǎn)子電路串入一級電阻R2或兩級電阻（R1+R2），電動機低速運行。◆調(diào)速控制◆制動控制將SA手柄推回“0”位，SA0接通，KM1、KM2、KM3線圈斷電，切除電動機交流電；KT1線圈失電，KT2、KT3線圈得電。a.KM1常開觸頭斷開，KT1線圈失電開始延時，延時斷開觸頭仍然閉合；KM1常閉觸頭復(fù)位閉合。KM4得電，電動機接入直流電能耗制動；KM4常開觸頭閉合，KM3得電，短接全部轉(zhuǎn)子電阻。b.KT1延時結(jié)束，延時斷開觸頭復(fù)位斷開，KM3、KM4線圈失電，制動結(jié)束。4.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制線路4.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制線路◆保護環(huán)節(jié)KA1、KA2、KA3、KA4均為過電流繼電器，用作過電流保護。KA1、KA2、KA3為電動機正常運行時的過電流保護；KA4為能耗制動時的過電流保護。零位繼電器KV作零位保護。零位保護是為防止設(shè)備和人身事故而必須采用的一種保護。用主令控制器控制電動機時，突然停電時操作手柄在工作位置上，為防止突然來電時電動機意外起動而采用的一種保護電路叫零位保護，由零位繼電器或接觸器來實現(xiàn)。零位保護能保證只有將操作手柄放在主令控制器的零位上時，零位繼電器動作，其觸點閉合才能接通接觸器的控制回路，讓電動機得電工作。轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速又叫串級調(diào)速，是在繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子回路串接三相附加電動勢Ef，Ef的頻率與轉(zhuǎn)子電動勢頻率相同，通過調(diào)節(jié)Ef的大小和相位來實現(xiàn)調(diào)速。晶閘管串級調(diào)速原理圖在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子側(cè)，通過二極管或晶閘管整流橋，將轉(zhuǎn)差頻率交流電變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)可控逆變器獲得可調(diào)的直流電壓Ud，作為調(diào)速所需的附加直流電動勢。轉(zhuǎn)差功率經(jīng)變壓器T反饋到交流電網(wǎng)。四、轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速2.轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速的原理1.轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速的定義二極管整流電路晶閘管逆變電路附加電動勢與轉(zhuǎn)子電動勢相位相反時，調(diào)速之后速度下降。逆變器的電壓就是附加電動勢。控制逆變器的逆變角，就能改變逆變器的電壓，從而達(dá)到調(diào)速目的。附加電動勢與轉(zhuǎn)子電動勢相位相同時，調(diào)速之后速度上升。3.轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速的特性晶閘管串級調(diào)速原理圖二極管整流電路晶閘管逆變電路1）調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗能回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機械上，損耗小，效率高。2）在技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)上都有優(yōu)越性，屬節(jié)能型調(diào)速方式，具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的性質(zhì)。3）裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70%-90%的生產(chǎn)機械上。4）調(diào)速裝置故障時可以切換至全速運行，以避免停產(chǎn)。

5）晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。4.轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速的特點適用于風(fēng)機、水泵，以及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機等生產(chǎn)機械的調(diào)速。5.轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速的應(yīng)用定子調(diào)壓調(diào)速時的機械特性調(diào)壓調(diào)速最適用于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小的負(fù)載。如：通風(fēng)機類負(fù)載（圖a)中曲線1），此時調(diào)速范圍很寬。風(fēng)扇大多采用定子調(diào)壓調(diào)速。對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（圖a)中曲線2），調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍很窄，通常難以滿足工作需要。定子調(diào)壓調(diào)速能保持同步轉(zhuǎn)速n1、臨界轉(zhuǎn)差率sm都不變。調(diào)壓只能從額定電壓往下調(diào)，調(diào)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)。五、定子調(diào)壓調(diào)速1.定子調(diào)壓調(diào)速的特性目前主要采用晶閘管交流調(diào)壓器進行變壓，通過調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角來改變電動機定子繞組的端電壓。定子調(diào)壓調(diào)速時的機械特性為了擴大對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速范圍，通常采用轉(zhuǎn)子電阻大、機械特性較軟的高轉(zhuǎn)差率電動機，如圖b)所示。實際工作中，高轉(zhuǎn)差率電動機的轉(zhuǎn)差率和運行穩(wěn)定性，難以滿足生產(chǎn)工藝的要求，所以單純改變電壓調(diào)速很不實用。1.定子調(diào)壓調(diào)速的特性采用速度反饋的閉環(huán)控制，提高低速時的機械特性硬度，以獲得較寬的調(diào)速范圍，并保證電動機有一定的過載能力。開環(huán)控制框圖：閉環(huán)控制框圖：控制器與被控對象間只有單方向順序作用而無反向聯(lián)系。輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程有直接影響。閉環(huán)的作用：應(yīng)用反饋來減少偏差。優(yōu)點：精度較高，對外部擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感。缺點：存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問題，系統(tǒng)性能分析和設(shè)計麻煩。優(yōu)點：簡單、穩(wěn)定、可靠。缺點：精度通常較低、無自動糾偏能力。2.現(xiàn)代調(diào)壓調(diào)速3）定子調(diào)壓調(diào)速一般適用于100kW以下的生產(chǎn)機械。1）定子調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速。最適用于通風(fēng)機類負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最不適用于恒功率負(fù)載。2）在轉(zhuǎn)速較低時，轉(zhuǎn)子電阻損耗較大，電動機發(fā)熱嚴(yán)重，因而不宜在低速下長期運行。4.定子調(diào)壓調(diào)速的應(yīng)用1）定子調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制。2）電壓能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，因而能實現(xiàn)無級調(diào)速。3）電磁轉(zhuǎn)矩T∝U2，隨著U的下降，T大幅度下降，因而調(diào)速范圍不大。4）調(diào)壓調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。3.定子調(diào)壓調(diào)速的特點定子調(diào)壓調(diào)速控制器把兩種傳統(tǒng)的調(diào)速方式：定子調(diào)壓調(diào)速和轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速有機結(jié)合，用于控制三相繞線式異步電動機的。5.定子調(diào)壓調(diào)速控制器2）在4檔，采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，通過改變轉(zhuǎn)子電阻，來獲得不同的人為機械特性，從而實現(xiàn)對電動機的調(diào)速。1）在1~3檔，采用定子調(diào)壓調(diào)速，通過控制定子回路晶閘管的導(dǎo)通角改變定子電壓，從而實現(xiàn)電動機調(diào)速。兩種調(diào)速方式配合使用，其優(yōu)點都得到了充分利用，控制效果非常好。注意：兩種調(diào)速方式不是同時采用，而是在不同的檔位，采用不同的調(diào)速方式。六、拓展學(xué)習(xí)——三相繞線型電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制凸輪控制器QCC轉(zhuǎn)子電路串不對稱電阻，由凸輪控制器控制其切換。凸輪控制器前后各有5個位置，采用對稱接法。在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)位置時，電動機工作情況類似。4對常開觸頭控制電動機正反轉(zhuǎn)時定子繞組的換相。5對常開觸頭切換轉(zhuǎn)子電路的電阻，以實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動和調(diào)速。1.凸輪控制器的12對觸頭及用途3對常閉觸頭（零位時接通的3對觸頭SA0），1對實現(xiàn)零位保護（手柄置0位才能起動電動機）；另2對除了保證手柄在0位才能起動外，還配合兩個方向的行程開關(guān)SQ1、SQ2實現(xiàn)限位保護。電磁抱閘YB對電動機進行機械制動，實現(xiàn)準(zhǔn)確停車。2.電路中的制動環(huán)節(jié)YB通電時，抱閘被電磁鐵吸引松開制動輪，讓電機自由旋轉(zhuǎn)；YB斷電時，電磁吸力消失，電磁抱閘落下，抱住制動輪，強迫電機快速停轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪控制器手柄向前方各位置轉(zhuǎn)動時，左半部分的對應(yīng)觸頭W與L2接通，V與L3接通，電動機正轉(zhuǎn)，帶動生產(chǎn)機械前進。此時行程開關(guān)SQ1仍被接入電路，但SQ2所在回路斷開。當(dāng)凸輪控制器手柄置“0”位時，合上電源開關(guān)QS，按下起動按鈕SB，接觸器KM線圈通電，做好起動準(zhǔn)備，兩個方向的行程開關(guān)SQ1、SQ2都被接入電路。3.控制電路工作過程當(dāng)凸輪控制器手柄向后方各位置轉(zhuǎn)動時，左半部分對應(yīng)觸頭V與L2接通，W與L3接通，電動機反轉(zhuǎn)，帶動生產(chǎn)機械后退。此時行程開關(guān)SQ2仍被接入電路，但SQ1所在回路斷開。生產(chǎn)機械前進到位，SQ1的常閉觸頭被撞開，切斷接觸器KM線圈電路，電動機和電磁抱閘YB都斷電，制動器將電動機制動輪抱住，電動機準(zhǔn)確停車，防止越位而發(fā)生事故，起限位保護作用。生產(chǎn)機械后退到位，撞開SQ2常閉觸頭，電動機停車，實現(xiàn)限位保護。當(dāng)凸輪控制器手柄轉(zhuǎn)動在“1”位時，右半部分5對常開觸頭都不閉合，轉(zhuǎn)子電路接入全部外接電阻，電動機最低速運行。4.電動機的調(diào)速情況當(dāng)凸輪控制器的手柄轉(zhuǎn)動在“2”、“3”、“4”、“5”位時，右半部分5對常開觸頭接通的情況不同，接通的觸頭會使相應(yīng)的電阻短路。手柄在不同檔位時短接不對稱電阻的情況，如下圖所示：控制凸輪控制器手柄的位置，即可實現(xiàn)電動機的調(diào)速。隨著轉(zhuǎn)子電阻不斷被切除，電動機轉(zhuǎn)速逐步升高。5.電路中的保護措施（1