1、毕业论文学 校： 周口科技职业学院系 别： 机械工程系 09 机电一班 学 号： 200903020071论文题目： 电力拖动控制路线及维修指导老师 ： 罗雨来论文作者： 郑春武周口科技学院1绪论以电 动 机 作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。又称电气传动。 简史 各类机械设备的运动都要依靠动力。在电动机问世以前，人类生产多以风力、水力或蒸汽机作为动力。19 世纪 30 年代出现了直流电动机，俄国物理学家 .雅科比首次以蓄电池供电给直流电动机，作为快艇螺旋桨的动力装置，以推动快艇航行。此后，以电动机作为原动机的拖动方式开始被人们所瞩目。到 80 年代，由于三相交流电传输方便以及结构简单
2、的三相交流异步电动机的发明，使电力拖动得到了发展。 20 世纪，随着社会的进步，为提高生产率和改善产品质量，工业部门对机械设备不断提出新的、高的技术要求。如要求有宽的速度调节范围、有高的调速精度、能快速地进行可逆运行以及对位置、加速度、张力、转矩等物理量的可控性能的要求等。以蒸汽机、柴油机等作为原动机的拖动装置很难甚至不可能予以完成，而应用电力拖动则能很好地满足上述技术要求。因此，电力拖动被广泛用于冶金、石油、交通、纺织、机械、煤炭、轻工、国防和农业生产等部门，在国民经济中占有重要地位，是社会生产不可缺少的一种传动方式。 特点 由于电能获得方便，使用电动机的设备体积比其他动力装置小,并且没有汽
3、、油等对环境的污染,控制方便，运行性能好，传动效率高，可节省能源等。所以，80以上的机械设备，小如用步进电机拖动指针跳动的电子手表、大到上万千瓦的大型轧钢机械等都应用电力拖动。80 年代，中国生产的电能中约有三分之一用于电力拖动。单个电力拖动装置的功率可以从几毫瓦到几百兆瓦，转速可从每小时几转到每分钟数万转。组成 电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。采用电力拖动不但可以把人们从繁重的体力劳动中解放出来，还可以把人们从繁杂的信息处理事务
4、中解脱出来，并能改善机械设备的控制性能，提高产品质量和劳动生产率。分类 按 电 动 机 供 电 电 流 制 式 的 不 同 ， 有 直 流 电 力 拖 动 和 交 流 电 力 拖 动两 种 。 早 期 的 生 产 机 械 如 通 用 机 床 、 风 机 、 泵 等 不 要 求 调 速 或 调 速 要 求 不 高 ，以 电 磁 式 电 器 组 成 的 简 单 交 、 直 流 电 力 拖 动 即 可 以 满 足 。 随 着 工 业 技 术 的 发展 ， 对 电 力 拖 动 的 静 态 与 动 态 控 制 性 能 都 有 了 较 高 的 要 求 ， 具 有 反 馈 控 制 的直 流 电 力 拖 动
5、以 其 优 越 的 性 能 曾 一 度 占 据 了 可 调 速 与 可 逆 电 力 拖 动 的 绝 大 部分 应 用 场 合 。 自 20 年 代 以 来 ， 可 调 速 直 流 电 力 拖 动 较 多 采 用 的 是 直 流 发 电周口科技学院2机 -电 动 机 系 统 ,并 以 电 机 扩 大 机 、 磁 放 大 器 作 为 其 控 制 元 件 。 电 力 电 子 器 件发 明 后 ， 以 电 子 元 件 控 制 、 由 可 控 整 流 器 供 电 的 直 流 电 力 拖 动 系 统 逐 渐 取 代了 直 流 发 电 机 -电 动 机 系 统 ,并 发 展 到 采 用 数 字 电 路 控
6、制 的 电 力 拖 动 系 统 。 这种 电 力 拖 动 系 统 具 有 精 密 调 速 和 动 态 响 应 快 等 性 能 。 这 种 以 弱 电 控 制 强 电 的技 术 是 现 代 电 力 拖 动 的 重 要 特 征 和 趋 势 。 交 流 电 动 机 没 有 机 械 式 整 流 子 ，结 构 简 单 、 使 用 可 靠 ,有 良 好 的 节 能 效 果 ,在 功 率 和 转 速 极 限 方 面 都 比 直 流 电动 机 高 ； 但 由 于 交 流 电 力 拖 动 控 制 性 能 没 有 直 流 电 力 拖 动 好 ， 所 以 70 年 代以 前 未 能 在 高 性 能 电 力 拖 动
7、中 获 得 广 泛 应 用 。 随 着 电 力 电 子 器 件 的 发 展 ， 自动 控 制 技 术 的 进 步 ， 出 现 了 如 晶 闸 管 的 串 级 调 速 、 电 力 电 子 开 关 器 件 组 成 的变 频 调 速 等 交 流 电 力 拖 动 系 统 ， 使 交 流 电 力 拖 动 已 能 在 控 制 性 能 方 面 与 直 流电 力 拖 动 相 抗 衡 和 媲 美 ， 并 已 在 较 大 的 应 用 范 围 内 取 代 了 直 流 电 力 拖 动 。周口科技学院3目录绪论1 课题一 电路元器件介绍及认识4 课题二 基本的控制路线6 课题三 正反转控制路线7 课题四 Y-降压启动控
8、制路线9 课题五 自动化与电力拖动12周口科技学院4低压断路器： 低压断路器(曾称自动开关) 是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型(保护装置参数可调) 和非选择型( 保护装置参数不可调),按灭弧介质分，有空气式和真空式(目前国产多为空气式) 。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达 5000A。 低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。 低压熔断器 ：
9、 从特性方面让他饿来看从特性方面来看，过载需要反时限保护特性，短路则需要瞬动保护特性。从参数方面来看，过载要求熔化系数小，发热时间常数大，短路则要求较大的限流系数，较小的发热时间常数、较高的分断能力和较低的过电压。 从工作原理来看，过载动作的物理过程主要是热熔化过程，而短路则主要是电弧的熄灭过程。 熔断器的保护特性也就是熔体的熔断特性，一般从特性方面来看，过载需要反时限保护特性，短路则需要瞬动保护特性。从参数方面来看，过载要求熔化系数小，发热时间常数大，短路则要求较大的限流系数，较小的发热时间常数、较高的分断能力和较低的过电压主令电器-按钮按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电
10、路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。周口科技学院5自动控制电器-接触器 接触器(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开 辅助继电器继电器是一种根据输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开
11、小电流电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。一般情况下不直接控制电流较大的主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制。同接触器相比，继电器具有触头分断能力小、结构简单、体积小、重量轻、反应灵敏、动作准确、工作可靠等特点。继电器主要由感测机构、中间机构和执行机构三部分组成。感测机构把感测到的电量或非电量传递给中间机构，并将它与预定值（整定值）相比较，当达到预定值时，中间机构便使执行机构动作，从而接通或断开电路。热继电器是继电器的其中一种，它是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的继电器。所谓反时限动作，是指电器的延时动作时间随着通过电路电流的增加而缩短。热继电器主要用于电动
12、机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。周口科技学院6自锁控制线路如图所示为三相异步电动机自锁控制电路的电路图，它主要由按钮开关QA（起停电动机使用）、交流接触器 CJ（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器 JR（用做电动机的过载保护）等组成。三相 异步电动机的自锁控制线路的主电路和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮 TA,在启动按钮 QA 的两端并接了 接触器 CJ 的一对常开辅助触头。接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压（或零压）保护作用。常见故障以及分析：
13、触头吸合或者吸合不完全原因：1 电压变化过大或者不稳定2 线路接触不良或者配线错误 3 触头弹簧压力过大4 交流接触器自身损坏故障排除及查找方法：第一步:用实验法观察故障现象，初步判定故障范围第二步：用逻辑发缩小故障范围第三步：用检测法确定故障点在带点作业下检测最为方便快捷，但要注意安全。1.若电机不转交流接触器无动作：则取出导线一根（1.5mm 铜线即可,需要两头剥开）将导线一头置于 TA 左端，一头置于 A1 处（切记手指不要触碰导线）若交流接触器吸合电动机运行则换到 TA 右端。依次分别从两端向中间递进，可以顺利的找出原件问题，就可以根据相对的问题找出解决的办法。例如 1 导线放置在 T
14、A 左端与 A1 端电机正常运行，放在 TA 右端电机无反应，则可以断定常闭按钮故障。更换即可（切不可将导线放置于 A2 端造成两相短路）2 交流接触器正常吸合，万用表测的输出端为 380V 电压而电机不运行则要检查主电路接线端子，以及电机是否正常。分阶测量法主要有电压分阶测量；电阻分阶测量法等。不多做介绍周口科技学院7正反转控制电路正传控制线路SB2 常闭触头先分断 KM2 联锁（切断反转控制电路）按下 SB1SB2 常开触头闭合 KM1 线圈得电 KM1 自锁触头闭合自锁KM1 主触头闭合 电机 M 启动连续运转KM1 联锁触头分断对 KM2 的连锁反转控制电路KM1 自锁触头分断SB2
15、常闭触头先分断 KM1 线圈失电 KM1 主触头分断按下 SB2 KM1 联锁触头恢复闭合SB2 常开触头闭合KM2 线圈得电 主触头闭合 电机启动反转运行周口科技学院8正反转电路图分两部分，左侧的主回路，右测是控制回路。UVW 是三相 AC380V 进线。主回路中FU1 是主回路保险。KM1 和 KM2 分别是右侧控制回路接触器线圈的主接点。在这里就是为了掉相。FR 是电机过载保护。M3是三相 交流电机。控制回路中 FU2 是控制回路保险。FR 是过载保护的常闭接点。下一个没有标记的常闭接点是停止按钮，应该是 SB1。下面的 SB2 和 SB3 分别是两个按钮，分别是正转和反转按钮，这两个按
16、钮都使用了常闭和常开两组接点。接点类的 KM1 和 KM2 分别是接触器 KM1 和 KM2 的辅助常开接点。方框类的 KM1 和 KM2 分别是接触器 KM1 和 KM2 的线圈。线路注意事项以及故障分析1.交流接触器绝对不允许同时闭合，因为正反转控制路线改变了电源相序。若同时闭合则会引起两相短路，出现危险。解决办法 1.在接线同时加断路器分段短路电流2.在交流接触器接线时串加常闭触点3.在按钮接线同时增加按钮连锁，即：串联按钮常闭触点2.主线路接线时相序的改变，即任意改变其中两相的相序 例如 U V W 改变为 U W V U V W 改变为 W V U必须注意相间改变否则不能实现正反转3
17、 对于线路问题的检查以及维修如有同上的则不再继续解释按钮启动以后不能实现正反转或者不能转换1.可能是交流接触器在主线的改变时接线调相出现失误导致调相后仍按照原方向继续运转，处理办法就是重新布线（建议根据相序不同改变导线颜色）2.按钮无反应则应该检查交流接触器下面的热继电器是否复位，只需按一下即可（注释：热继电器具有过热 失压 欠压 缺相保护）PS：正反转是平时电力拖动系统当中有着巨大的作用，正反转是一个简单但是用途广泛。大家值得掌握周口科技学院9降压启动通常的降压启动方法有以下几种1.定子绕组串电阻降压启动2.自耦变压器降压启动3.Y降压启动4.延边三角形降压启动但是由于线路控制的复杂性以及考
18、虑安装方便和经济性的考虑一般采用Y降压启动控制线路。异步电动机因其结构简单、价格便宜、可靠性高等优点被广泛应用.但在起动过程中起动电流较大,所以容量大的电动机必须采取一定的方式起动,星-三角形换接起动就是一种简单方便的降压起动方式.星三角起动可通过手动和自动操作控制方式实现。对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动（Y- 起动）。 采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的 1/3。如果直接起动时的起动电流以 6
19、7Ie 计，则在星三角起动时，起动电流才22.3 倍。 起动电流降低了，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的 1/3。 由此可见，采用星三角起动方式时，电流特性很好，而转矩特性较差，所以客观存在只适用于无载或者轻载起动的场合。换句话说，由于起动转矩小，星三角起动的优点还是很显著的，因为基于这个起动原理的星三角起动器，同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。除此之外，星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。 Y降压起动也称为星形三角形降压起动，简称星三角降压起
20、动。这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程。所不同的是，在起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减小了起动电流对电网的影响。而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种线路。周口科技学院10Y-降压启动控制路线线路主要的控制方法简介如下按下 ST 启动按钮主交流接触器 KM 闭合，在自动的状态下时间继电器 KT 带电。辅助的交流接触器 KMY 带电，电机实现 Y 形运转。一段时间后时间继电器 KT 瞬时闭合延时断开
21、出头断开，同时瞬时断开延时闭合常开触点闭合。中间继电器 K 带电，K 常开触头闭合。同时导致电机完成了 Y-降压启动，完成对 KMY 的联锁。电机降压启动全部完成周口科技学院11在手动状态下按下 ST 启动按钮，主交流接触器 KM 闭合。KM 辅助常开触头闭合实现自锁，KMY 星型启动（注意这时候如果不按转换按钮 SN 不会实现降压启动） 。按下 SN，这时中间继电器 K 带电，K 常开触头闭合。同时导致电机完成了 Y-降压启动，完成对KMY 的联锁。电机降压启动全部完成。线路注意事项：1.用 Y-降压启动控制的电机，必须有六个出线端子，且定子绕组在三角形接法时额定电压等于三相电源的线电压。2
22、.接线时要保证电机三角形接法的正确性，即接触器主触头闭合时，应保证绕组的 U1 与 W2、V1 与 U2、W1 与 U1 相连接。3.接触器 KMY 的进线必须从三相定子绕组的末端引入，若将其首端引入，则在 KMY 吸合时，会产生三相电源短路事故。4.控制板外部配线，必须按要求必须一律放在导线通道内使导线有适当的机械保护，以防止液体、铁屑、灰尘进去。5.通电校验前，要在检查一下熔体规格及时间继电器、热继电器的各整定值是否符合要求。6.通电校验时必须要求两个人以上在场，以方便处理突发周口科技学院12紧急事故智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是 21 世纪机电一体化的发展方向。近
23、几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除 RS232 等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人
24、的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重
25、要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。周口科技学院13致谢本课题在选题及研究过程中得到罗雨来老师的悉心指导。罗老师多次询问研究进程，并为我
26、指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。罗老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对罗老师的感激之情是无法用言语表达的。 感谢高娜老师、娄勇老师、程盟老师、谢长东老师等对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。 周口科技学院李海燕院长、机械工程系师鹏主任，等老师为我提供了良好的研究条件，谨向各位同仁表示诚挚的敬意和谢忱。 感谢我的同学三年来对我学习、生活的关心和帮助。参考文献：李建勇.自动化技术.北京：出版社，2004；李运华.机电控制.北京航空航天大学出版社，2003；中国工控网周口科技学院14百度知道 2011 年 11 月 22 日星期二
