项目六 典型继电器－接触器起动 控制线路的安装与调试

1. 项目六 典型继电器－接触器起动 控制线路的安装与调试 工作任务一 单向全压起动控制线路的安装与调试 学习要求： • 掌握板前明线布线、走线槽布线安装步骤和工艺要求； • 掌握三相异步电动机的起动方法； • 掌握点动控制与连续运行控制原理和基本保护环节的知识； • 会制作并调试单向既能点动又能连续运行等控制电路。

2. 做一做 制作并调试单向既能点动又能连续运行的控制电路 1.工作前准备 • 1）工具 验电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、压线钳、剥线钳、电工刀等，绝缘鞋和工作服1套 • 2）仪表 兆欧表、钳形电流表、MF47型万用表等 • 3）器材（见教材） 2.安装步骤和工艺要求 见“学一学”（一）板前明线布线安装步骤和工艺要求 3.电气控制线路图和控制原理 • 1）电路图和工作原理 （1）电路图 如图6.1所示。 （2）工作原理（略） • 2）电器布置图 根据需要自行确定电器在控制板或电气控制柜内的位置，故电器布置图略。 3）接线图 如图6.2所示。 • 4.考核标准

3. 图6.1 点动与连续运行控制电气原理图 图6.2 点动与连续运行控制电气接线图

4. 学一学 （一）板前明线布线安装步骤和工艺要求 • 1.按线路要求配齐所用电器元件，检验电器元件的质量，电器元件应完好无损，各项技术指标符合规定要求，否则应予以更换。 • 2.在控制板上按电器布置图所示安装所有电器元件，并贴上醒目的文字符号。安装时，组合开关、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧；元件排列要整齐、匀称、间距合理，且便于元件的更换；紧固电器元件时用力要均匀，紧固程度适当，做到既要使元件安装牢固，又不使其损坏。 • 3.按接线图所示进行板前明线布线和套编码管。做到布线横平竖直、整齐、分布均匀、紧贴安装面、走线合理；套编码管要正确；严禁损伤线芯和导线绝缘；接点牢靠，不得松动，不得压绝缘层，不反圈及不露铜过长等。

5. 4.根据电路原理图检查控制板布线的正确性。 5.安装电动机。做到安装牢固平稳，以防止在换向时产生滚动而引起事故。 6.可靠联接电动机和各电器元件金属外壳的保护接地线。 7.联接电源、电动机等控制板外部的导线。导线要敷设在导线通道内，或采用绝缘良好的橡皮线进行通电校验。 8.自检。安装完毕的控制线路板，必须按要求进行认真检查，用万用表检查线路通断，用500V兆欧表检查线路的绝缘电阻，不应小于1MΩ，检查确保无误后才允许通电试车。 9.交验合格后，通电试车。

6. （二） 板前或电气控制柜走线槽布线安装步骤和工艺要求 1.按线路要求配齐所用电器元件，检验电器元件的质量，电器元件应完好无损，各项技术指标符合规定要求，否则应予以更换。 2.在控制板上或电气控制柜内按电器布置图所示安装走线槽和所有电器元件，并贴上醒目的文字符号。安装走线槽时，应做到横平竖直、排列整齐匀称、安装牢固和便于走线等。 3.按电路原理图所示进行板前（控制板前或电气控制柜内线路板前）线槽配线，并在导线端部套编码管和冷压接线头。板前线槽配线的具体工艺要求是： • 1）所有导线的截面积在大于或等于0.5mm2时，必须采用软线。考虑机械强度的原因，导线的最小截面积，在控制箱外为1 mm2，在控制箱内为0.75 mm2。但对控制箱内很小电流的电路连线，如电子逻辑电路，可用0.2 mm2，并且可以采用硬线，但只能用于不移动又无振动的场合。 • 2）布线时，严禁损伤线芯和导线绝缘。 • 3）各电器元件接线端子引出导线的走向，以元件的水平中心线为界线，在水平中心线以上接线端子引出的导线必须进入元件上面的走线槽；在水平中心线以下接线端子引出的导线必须进入元件下面的走线槽；任何导线都不允许从水平方向进入走线槽内。 • 4）各电器元件接线端子上引出或引入的导线，除间距很小和元件机械强度很差允许直接架空敷设外，其他导线必须经过走线槽进行联接。 • 5）进入走线槽内的导线要完全置于走线槽内，并应尽可能避免交叉，装线不要超过其容量的70％，以便于能盖上线槽盖和方便以后的装配及维修。

7. 6）各电器元件与走线槽之间的外露导线，应走线合理，并尽可能做到横平竖直，变换走向要垂直。同一个元件上位置一致的端子和同型号电器元件中位置一致的端子上引出或引入的导线，要敷设在同一平面上，并应做到高低一致或前后一致，不得交叉。6）各电器元件与走线槽之间的外露导线，应走线合理，并尽可能做到横平竖直，变换走向要垂直。同一个元件上位置一致的端子和同型号电器元件中位置一致的端子上引出或引入的导线，要敷设在同一平面上，并应做到高低一致或前后一致，不得交叉。 • 7）所有接线端子、导线线头上都应套有与电路图上相应接点线号一致的编码管，并按线号进行联接，联接必须牢靠，不得松动。 • 8）在任何情况下，接线端子必须与导线截面积和材料性质相适应。当接线端子不适合联接软线或较小截面积的软线时，可以在导线端头穿上针形或叉形轧头并压紧。 • 9）一般一个接线端子只能联接一根导线，如果采用专门设计的端子，可以联接两根或多根导线，但导线的联接方式必须是公认的、在工艺上成熟的各种方式，如夹紧、压接、焊接、绕接等，并应严格按照联接工艺的工序要求进行。 4.根据电路图检验控制板上或电气控制柜内布线的正确性。 5.安装电动机。做到安装牢固平稳，以防止在换向时产生滚动而引起事故。 6.可靠联接电动机和各电器元件金属外壳的保护接地线。 7.联接电源、电动机等控制板外部的导线。导线要敷设在导线通道内，或采用绝缘良好的橡皮线进行通电校验。 8.自检。安装完毕，必须按要求进行认真检查，确保无误后才允许通电试车。 9.交验合格后，通电试车。

8. （三） 三相异步电动机的起动方法 电动机从接通电源开始加速到稳定运行状态的过程称为起动过程。一般中、小型异步电动机起动过程时间很短，通常是零点几秒到几秒钟。 1.起动性能 电力拖动系统对电动机的起动要求是要有足够大的起动转矩和比较小的起动电流，这样可以减小起动时供电线路的电压降，缩短起动时间，提高生产效率。然而，电动机实际的起动性能却正好与要求相反。 • 1）它的起动电流很大，一般为额定电流的4-7倍，这样大的起动电流虽然因为起动时间较短而不至于引起电机过热，但将造成供电线路的较大压降，可能影响同一电网上其他用电设备的正常工作。 • 2）起动时功率因数低，虽然起动电流大，但是它的起动转矩不大只有额定转矩的1～2倍。 所以，通常要改善其起动性能，即减小起动电流和增大起动转矩。根据实际情况可选用下面所述几种不同的起动方法。

9. 2.起动方法 1）三相鼠笼型异步电动机的起动 三相鼠笼型异步电动机的起动方法有全压起动、降压起动两类，现分述如下： （1）全压起动 全压起动也称直接起动，它是利用开关将电动机直接接到具有额定电压的电源上，方法简便、经济，常被采用。但必须满足以下的有关规定才能直接起动。 （a）若是照明和动力共用同一电网时，电动机起动时引起的电网压降不应超过额定电压的5%； （b）动力线路若是用专用变压器供电时，对于频繁起动的电动机，其容量不应超过变压器容量的20%；不经常起动的电动机，其容量不应大于变压器容量的30%。如不满足上述规定，则必须采用降压起动的措施以减小起动电流Ist。一台三相鼠笼型异步电动机能否直接起动也可按下述经验公式判断：Kst≤0.75＋SN/4Pn，式中Kst为电动机起动系数，SN为电源变压器容量（单位，KVA），Pn为电动机的额定功率（单位，KW）。若该式满足，就可以直接起动。 （2）降压起动 降压起动的目的是减小起动电流对电网的不良影响，但它同时又降低了起动转矩，所以这种起动方法只适用于空载或轻载起动时的鼠笼式异步电动机。鼠笼式异步电动机降压起动的方法通常有定子绕组回路串电阻或电抗器降压起动、定子绕组串自耦变压器降压起动、丫-△变换降压起动、延边三角形降压起动四种方法。

10. Q FU M 3～ Q n p n1 FU n R2 n′ R2+Rst M 3～ 0 TL T′st T/stT R2 图6.3 绕线式转子串频敏变阻器的起动 图6.4 绕线式转子的串阻起动(a) 频敏变阻器结构 (b)起动线路原理图 （a）接线原理图 （b）起动原理图 2）绕线式异步电动机的限流起动 绕线式异步电动机的起动常采用降低转子绕组电流从而减小起动电流、不变或增大起动转矩的所谓限流起动方法，它可以有效地实现满载或重载起动。有转子绕组串频敏变阻器或转子串电阻两种方法，如图6.3、6.4所示。

11. （四）单向点动控制与连续运行控制原理 1.单向点动控制 许多生产机械在调整试车或运行时要求电动机能瞬时动作一下，这就叫做点动控制。如龙门刨床横梁的上、下移动，摇臂钻床立柱的夹紧与放松，桥式起重机吊钩、大车运行的操作控制等都需要单向点动控制。 用按钮、接触器组成的电动机点动控制电路如图6.5所示。合上电源开关QS，按下SB1按钮，接触器线圈KM通电，动合主触头KM闭合，电动机M通电运行。放开按钮，KM释放，电动机断电停转。 2.单向连续运行控制 在上述点动控制电路中，按钮SB2两端并联接触器的一个动合辅助触头便可实现电动机的连续运转。因为，当接触器线圈通电后，辅助动合触头KM也闭合，这时放开SB2，线圈仍通过辅助触头KM继续保持通电，使电动机继续运行。动合辅助触头KM的这个作用称为自锁。要使电动机停止运转，可在控制电路中串联另一按钮的动断触头SB1，这样按下SB1时，线圈断电，辅助动合触头KM断开，自锁解除，动合主触头KM断开，电动机断电停转，故该按钮称为停止按钮，而SB2则称为起动按钮。 完整的单向连续运行控制电路如图6.6所示。

12. QS QS FR FU1 KM FU FU2 SB1 KM SB1 SB2 KM KM KM FR M 3～ M 3～ 图6.5 异步电动机的点动控制 图6.6 异步电动机的单向连续运行控制

13. （五）基本保护环节 要确保生产安全必须在电动机的主电路和控制电路中设置保护装置。一般中小型电动机有下面常用的三种基本保护环节。 1.短路保护 由熔断电器来实现短路保护。它应能确保在电路发生短路事故时，可靠地切断电源，使被保护设备免受短路电流的影响。用法如图6.6所示。 2.过载保护 由热继电器来实现。它应能保护电动机绕组不因超过允许温升而损坏。用法如图6.6所示。 3.失压保护（零压保护）和欠压保护 继电器－接触器控制电路本身具有这种保护作用。因为当断电或电压过低时，接触器电磁系统就释放，从而使电动机自动脱离电源；当线路重新恢复供电时，由于接触器的自锁触点已断开，电动机是不能自行起动的。这种保护可避免引起意外的人身事故和设备事故。

14. 想一想 • 本项工作任务已经完成，通过本项工作任务，你掌握了哪些知识及技能，对本项工作任务有什么看法或建议，编写出1000字左右的工作任务小结。

15. 工作任务二 双向全压起动控制线 路的安装 学习要求： • 掌握按钮－接触器双重联锁的正反转控制线路和自动往返循环控制线路的工作原理。 • 会设计、安装并调试按钮－接触器双重联锁的正反转控制电路。

16. 做一做 设计、安装并调试按钮－接触器双重联锁的正反转控制电路 1.设计要求 一台金属切削机床，用三相异步电动机拖动，电动机功率4KW，根据加工工艺要求，电动机需正、反转，且具备过载、短路、失压和欠压保护等功能，设计并安装具有双重联锁的电动机正反转控制线路。 2.工作准备（见教材） 3.安装工艺步骤及要求 参考“学一学” （二）板前或电气控制柜走线槽布线安装步骤和工艺要求 4.考核标准（见教材）

17. 学一学 （一）按钮－接触器双重联锁的正反转控制线路原理 要使三相异步电动机反转，只要将电动机三相电源线中的任意两根对调联接即可。若在电动机单向运转控制电路基础上再增加一个接触器及相应的控制线路就可实现正反转控制，如图6.7（a）、（b）所示。由主电路可以看出，若两个接触器同时吸合工作，则将造成电源短路的严重事故，可采用联锁控制。图6.7（b）采用接触器联锁，图6.7（c）采用了按钮－接触器双重联锁。控制线路工作原理详见教材。

18. KM2 KM2 KM1 KM1 SB SB SB1 SB1 QS FR FR KM2 KM2 KM1 KM1 KM1 KM1 FU SB2 SB2 KM2 KM2 KM1 KM2 FR M 3～ 图6.7 异步电动机的正反转控制原理 （b） （a） （c）

19. QS FR FU1 SQ3 SQ4 FU2 KM1 KM2 SQ2 SB3 SB1 KM1 KM2 KM1 KM1 KM2 SB2 FR SQ1 KM2 M 3～ 图6.8 行程自动往返循环控制电路 （二） 自动往返循环控制线路原理 根据运动部件的位置变化，即以行程为信号对电路进行控制称为行程控制电路。它是通过行程开关配合挡铁来实现的。 图6.8为工作台自动往返循环控制电路，实现自动往返的行程开关SQ1和SQ2实际上与按钮组成的联锁控制相似。 L1L2L3 后退 前进 M ～ L R SQ2SQ4 SQ3SQ1

20. 想一想 • 本项工作任务已经完成，通过本项工作任务，你掌握了哪些知识及技能，对本项工作任务有什么看法或建议，编写出500字左右的工作任务小结。

21. 工作任务三 安装并调试三相鼠笼型异步电动机降压起动控制线路 学习要求： • 掌握三相鼠笼型异步电动机降压起动四种方法的工作原理； • 会安装和调试Y－Δ降压起动的控制电路。

22. 做一做 安装和调试Y－Δ降压起动的控制电路 1.工作前准备（见教材） 2.工作要求 • 1）按图纸的要求进行正确、熟练地运用硬线安装；元件在控制板上布置要合理，安装要准确、紧固，布线要求横平竖直，应尽量避免交叉跨越，接线紧固、美观。正确使用工具和仪表。 • 2）按钮盒不固定在板上，电源和电机配线、按钮接线要接到端子排上，要注明引出端子标号。 • 3）电动机和线路要有必要的联锁、保护。 • 4）安全文明生产。 3.安装步骤和工艺要求 参考本项目工作任务一“学一学” （一）板前明线布线安装步骤和工艺要求。 4.考核标准（见教材）

23. 学一学 （一） 三相鼠笼型异步电动机Y-Δ变换降压起动原理 丫－△变换降压起动这种方法只适用于正常运转时是△接法的电动机。 定子三相绕组作丫形联接，每相绕组电压为额定电压的，相电流也为△接时的，所以线电流仅为直接起动时的1/3，起动转矩也为直接起动时的1/3。 如图6.10所示是由低压电器来实现的电气自动控制电路。线路工作原理（见教材，略）。

24. Q1 FU Δ运行 Q2 M 3～ 丫起动 图6.10 时间继电器自动控制丫－△降压启动线路 L1 L2 L3 图6.9 丫-△降压起动原理图

25. Q1 FU 运行 M 3～ Q2 起动 （二）三相鼠笼型异步电动机定子绕组串自耦变压器降压起动 三相鼠笼型异步电动机的降压起动方法在减小起动电流的同时也降低了起动转矩，所以一般只适用于空载或轻载起动。对于象起重机、锻压机等类带重负载起动的生产机械就不适用了。这时要应用绕线式之类能在重负载下起动的电动机。 图6.11所示是利用自耦变压器（也称起动补偿器）控制的降压起动线路。它适用于容量较大的或不能采用丫－△起动方法的三相鼠笼式异步电动机。 为了适应不同要求，通常自耦变压器的抽头有73%、64%、55%或80%、60%、40%等规格。 L1 L2 L3 图6.11 自耦变压器降压起动原理图

26. 如图6.12所示是由XJ01型自动补偿器来实现的电气自动控制电路。线路工作原理如下：如图6.12所示是由XJ01型自动补偿器来实现的电气自动控制电路。线路工作原理如下：

27. 图6.12 XJ01型自动补偿器控制线路

28. （三） 定子回路串电阻或电抗器降压起动 定子回路串电阻降压起动是指在电动机起动时，把电阻串接在电动机定子绕组与电源之间，通过电阻的分压作用来降低定子绕组上的起动电压；待电动机起动后，再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。 串电阻降压起动的缺点是减少了电动机的起动转矩，同时起动时在电阻上功率消耗也较大，如果起动频繁，则电阻的温度很高，对于精密的机床会产生一定影响，故这种降压起动方法在生产实际中的应用正逐步减少。 如图6.13所示是由低压电器来实现的电气自动控制电路。线路工作原理（见教材，略）。

29. 图6.13 定子回路串电阻降压起动控制线路

30. （四） 延边三角形降压起动 三相笼型异步电动机起动时，定子绕组一部分接成Δ，另一部分接成Y，使整个绕组接成延边Δ，如图6.14（a）所示；待电动机起动后，再把定子绕组改接成Δ全压运行，如图6.14（b）所示。这种起动方法称为延边Δ降压起动。 延边Δ降压起动是在Y－Δ降压起动的基础上加以改进而形成的一种起动方式，它把Y和Δ两种接法结合起来，使电动机每相定子绕组承受的电压小于Δ联结时的相电压，而大于Y形联结时的相电压，并且每相绕组电压的大小可随电动机绕组抽头（U3、V3、W3）位置的改变而调节，从而克服了Y－Δ降压起动时起动电压偏低起动、转矩偏小的缺点。 如图6.15所示是由低压电器来实现的电气自动控制电路。线路工作原理（见教材，略）。

31. （a） （b）图6.14 延边三角形降压起动电动机定子绕组当然连接方式（a）延边Δ连接 （b）Δ连接 图6.15 延边三角形降压起动控制线路

32. 想一想 • 本项工作任务已经完成，通过本项工作任务，你掌握了哪些知识及技能，对本项工作任务有什么看法或建议，编写出500字左右的工作任务小结。