1、电磁铁摩擦靴摩擦轮弹簧电动机的制动电动机的制动l当电动机脱离电源后，它会自由停车。自由停车花费的时间长短取决于转动惯量和摩擦力。当需要较快停车时，需要采用某种制动措施。l电动机制动的方法很多，每一种方法都有其优点和缺点。究竟采用何种方法取决于可得到的电源、所使用的电路、能接受的成本和希望达到的结果。l频繁使用的制动要求可靠耐用，偶尔使用的紧急制动较少考虑制动对电动机和负载造成的损害。为了保证人身安全，在特殊情况下可以采用非常规的制动措施。10.1 摩擦制动（电磁抱闸）l摩擦制动通常有两个摩擦面（摩擦靴或摩擦片）与安装在电动机轴上的摩擦轮接触产生制动力。制动时，弹簧将摩擦靴有弹性的压在摩擦轮上；
2、运行时，靠人力或电磁力将弹簧拉回。l图10-1所示为电磁摩擦制动，当电磁铁释放时，弹簧将摩擦靴有弹性的压在制动轮上，电机迅速制动；当电磁铁得电时，电磁力将摩擦靴拉回，脱离接触，电动机可以自由运转。总把电磁铁连接到电动机的端部，如图10-1下图，不要连接到控制电路，避免不适当的操作电磁铁。图10-1电磁抱闸制动转矩的计算l制动转矩的选择以电动机的额定转矩作为参考。电动机的额定转矩按下式计算：其中，T=转矩，N.m（牛顿米）P=功率，kW（千瓦）n=转速，rpm（转/分）l例如，一台额定转速1450rpm、额定功率7.5kW的异步电动机的额定转矩为 95507.5/1450=49.4N.m。l选择
3、制动转矩大于或等于电动机的额定转矩。下面就可以根据电磁制动器生产商提供的技术数据选择制动器的型号。nPT9550摩擦制动的优点和缺点：l摩擦制动的优点是初始投资小，维护简单。l摩擦制动的缺点是摩擦靴需要定期更换，取决于制动使用的频度。l摩擦制动的应用领域：摩擦制动的应用领域包括起重设备、电梯、印刷设备、金属切削机床等。10.2 反接制动l反接制动是将电动机反接（对于直流电动机颠倒电枢电压的极性，对于三相交流电动机颠倒相序），产生相反方向的转矩，达到制动的目的，其制动来的快。尽管可以使用人力或电磁力完成反接电动机，实用中通常使用速度继电器。l速度继电器的动作与电动机轴的旋转速度有关，利用离心力或
4、电磁感应原理，速度继电器的触点（常开或常闭触点）能够阻止电动机制动到停止后反方向再次启动。10.2 反接制动l如图10-2所示，速度继电器FK安装在电动机的轴上（与电动机同轴），对转速敏感。当升速超过某一设定门限值时，触点状态发生切换（图10-2中闭合）；当降速低于该门限值时，触点状态又切换回通常状态（图10-2中断开）。这个设定门限值通常比较低（零速检测），远低于额定转速，因而电动机正常运行时不易受干扰误动作。FRRFF启动停止FR图10-2 速度继电器的应用L2L1速度继电器FKb)a)10.2 反接制动l正向接触器F和反向接触器R电气互锁。当电动机正常运行时，F得电，R释放，FK处于闭合
5、状态。压下“停止”按钮时，F释放，R得电，电动机反接制动，转速很快下降。当电动机的转速低于设定的门限值时，速度继电器的触点FK断开，电动机脱离电力电源，避免了反向再启动。l当再一次压下“启动”按钮时，电动机又一次正向启动，当转速超过设定的门限值时，FK触点闭合，为下一次反接制动做好了准备。反接制动的局限性：l并非反接制动适用于一切电动机和所有的应用。一个能够反接制动的电动机必须能够反向电动全速运转。l例如一个单相的屏蔽极电动机不能反向运行，因而也不能反接制动。l所有的三相异步电动机和多数直流电动机能够反接制动。然而，相当大的反接制动电流（超过正常启动电流的三倍）导致电动机发热。由于这个原因，请
6、选用专门为反接制动设计的特殊电动机或者过载倍数大于1.35的电动机。10.3 直流制动l直流制动顾名思义是：将交流电压从交流电动机定子绕组上断开，施加直流电压到绕组上，产生制动转矩，如图10-3所示。直流制动又称能耗制动，是一个很有效的交流电动机制动方法，没有附加的运动部件，需要的维护工作量很小。l交流电压施加到交流电动机的定子绕组上，产生定子旋转磁场，正是这个定子旋转磁场在转子绕组中感应出交变电流，使得转子也产生同样速度旋转的转子磁场，定转子磁场相互吸引，使转子也旋转起来，这就是交流电动机的工作原理。10.3 直流制动l直流制动时，定子绕组中施加直流电流，产生的定子磁场静止不动，如图10-4
7、所示。转子由于惯性旋转感应出交流，转子交流产生旋转磁场，相对于转子以同样的速度反方向旋转，相对于定子静止不动。静止不动的转子磁场和静止不动的定子磁场相互作用产生转矩，这个转矩应该是阻止转子旋转，即为制动转矩。只要转子旋转，这个制动转矩就一直存在，于是就平稳和快速地将电动机停下来。图10-3 交流电动机的直流制动10.3 直流制动l直流制动的接线如图10-5所示。像大多数直流制动线路一样，直流制动所需的直流电源来自二极管整流桥。三相异步电动机通过磁力启动器连接到三相电力线，电动机的启动与停止用启停按钮控制。一个断电延时时间继电器KT与磁力启动器并联，它的延时常开触点KT用来延时断开制动接触器KM
8、2，维持制动时间不超过设定值。图10-5 直流制动接线图启动停止 KM1KM2 KTKM1KM2KM1KTFRKM1KM2FRML1 L2 L3KM2KT10.3 直流制动l制动接触器KM2与运行接触器KM1电气互锁。压下“启动”按钮，运行接触器KM1线圈得电，同时时间继电器KT线圈得电，触点KM1和KT立即闭合，三相交流电源接通到三相交流电动机，电动机启动运行。l压下“停止“按钮”，KM1失电，将电动机从交流电源断开，；同时KM2得电，将直流电源接通到交流电动机，交流电动机开始直流制动；同时时间继电器KT也断电，开始计时。电动机制动到停止，计时时间到，延时触点KT断开，制动接触器KM2释放，
9、将电动机从直流电源断开，完成一次完整的工作过程。10.3 直流制动l直流电源变压器有抽头，借此调节直流制动电压（电流），从而调节制动力的大小。运行和制动之间的互锁是至关重要的，除了接触器KM1和KM2之间的电气互锁外，好可以增加机械互锁，两个具有机械互锁的接触器如图10-6所示。另外，“启动”和“停止”按钮也可以使用互锁型。图10-6 具有机械互锁的双接触器10.4 发电制动l发电制动将旋转中的电动机连接成发电机，将旋转机械能转变成电能，最后以热能的形式耗散在电阻中，在这个过程中产生制动力矩，达到制动的目的。如图10-7所示。KMKM停止启动KMKM并励绕组电阻直流电机FRFR图10-8 直流
10、电机的发电制动时间转速无制动停车有制动停车图10-7 发电制动 10.4 发电制动10.4.1 直流电动机发电制动l发电制动特别适用于直流电动机。将直流电动机的电枢绕组脱离直流电源，尔后连接到外部负载电阻，一台电动机便成了发电机，速度迅速降低，机械能转变成电能，耗散在外部负载电阻中。对于经常用于拖动起重设备或其它沉重负载的直流电动机来说，制动是必要而困难的，发电制动是一种明智的选择。10.4.1 直流电动机发电制动l图10-8示出一台并励直流电动机的发电制动接线图。压下停止按钮，接触器KM释放，电枢绕组脱离电源，接到负载电阻，电动机发电，将机械能转变成电能，耗散在电阻中。发电过程中电机受制动力
11、作用，速度很快降低。l随着速度降低，发出的电压也降低，产生的制动电流变小，制动转矩越来越小。实际上不能完全靠发电制动将速度降为零，在停止状态下，不存在保持力矩固定转子不动。l在停止状态下要求有保持力矩的应用中，在大惯性负载的应用中，常常把电磁摩擦制动和发电制动相结合。高速时使用发电制动，低速时使用摩擦制动，制动的既快又延长了制动片的使用寿命。10.4.2 交流电动机的发电制动l交流异步电动机变频调速运行时，如果频率突然（快速）降低，电动机及其负载由于惯性的原因仍暂时维持原来的转速，此时电动机的转速超过与频率对应的同步转速而运行于发电制动状态，机械能转变成电能，通过逆变器中的二极管反送到中间直流
12、环节，使滤波电容器上的电压升高，超过某一设定的门槛值，VTb管子导通，将发电送回的能量消耗在制动电阻Rb中。这样运行频率迅速降低，电动机迅速发电制动降速。光电隔离驱动电 流检测电压检测电源模块温度检测MR0S0Rb图10-9 通用变频器主电路图R1R2C1+C2+VTb逆变器整流器10.4.2 交流电动机的发电制动l无论是直流电动机调速装置或是交流电动机调速装置都可以编程设定停止时间。停止时间大约可以在1秒（可能更短）到几分钟（可能更长）之间选择。然而，为了快速地停车，有必要外加制动电阻。l制动电阻的阻值必须足够的小，以便制动足够的快；制动电阻的瓦数必须足够的大，以免产生过高的温度损坏装置。调
13、速装置的生产商提供的技术说明中有详细的数据表格帮助用户选择电阻，并有配套的产品供订货。需要说明的是：制动电阻短时工作，它的瓦数比连续工作的电阻要小得多。图10-10 调速装置发电制动外接电阻 10.5 电动机的选择1.功功l电动机作的“功”等于施加到负载上的“力”和在力的作用下负载对象移动的“距离”的乘积。如果只有力没有移动，所作的“功”等于零。如图10-11所示。W=FD这里，W-功，牛顿米（N.m）F-力,牛顿(N)D-距离,米(m)图10-11 功的计算10.5 电动机的选择2.转矩转矩l转矩是产生旋转的力，等于力与作用半径的乘积。T=Fr这里，T-转矩，牛顿米（N.m）F-力，牛顿（N
14、）r-半径，米（m）如图10-12所示。在力矩的作用下对象旋转了一个角度，力矩作了功。W=T这里，W-功，牛顿米（Nm）T-转矩，牛顿米（Nm）-角度，弧度（无量纲）图10-12 力矩的计算10.5 电动机的选择l在力矩T的作用下使对象以角速度旋转，功率P为 P=T这里，P-功率，瓦（W）T-转矩，牛顿米（N.m）-角速度，弧度/秒（s-1）150075037511250转速（rpm）图10-13 笼形异步电动机的转矩特性转矩（%）500400300200100启动转矩最大转矩额定转矩一台电动机必须产生足够的转矩，以便驱动和控制负载的运动。电动机的机械特性中有三个转矩最具特点，它们是启动转矩、
15、最大转矩和额定负载、额定转速下的额定转矩，如图10-13所示。3.电动机的转矩电动机的转矩3.3.电动机的转矩电动机的转矩l启动转矩是电动机从静止不动启动时所产生的转矩，所有的电动机都能超过额定转矩运行一个短时间。有很多负载启动时比运行时需要更高的转矩，因此产生足够高的启动转矩是电动机的一个重要的性能指标，通常用额定转矩的百分比表示。l最大转矩是电动机机械特性上的最高点，若负载转矩超过最大转矩，会使电动机失速。一般电动机的额定转矩在最大转矩的二分之一之下，留有足够的安全裕量，避免负载转矩可能的波动引起电动机失速。l额定转矩是电动机在额定电压下以额定转速驱动额定负载所输出的转矩，超出此转矩长时间
16、运行要引起电动机过热。4.4.电动机的功率电动机的功率l电动机的功率单位为“瓦”或“马力”。1马力等于746瓦。1安培的电流流过1伏的电位差产生1瓦的功率。三相电动机的功率计算如下：这里，P-功率，W U-电动机的铭牌电压（线），V I-电动机的铭牌电流（线），A -电动机的效率IUp310.6 使用手动启动器反转电动机l手动启动器是增加过载保护的手动接触器。两个手动启动器连接封装在一起形成正/反向启动器，可以正/反向启动直流电动机和三相交流电动机。如图10-14所示。l手动正/反向启动器主要用来启停小功率的电动机，例如风扇、泵、鼓风机、小型机床等。外壳上有正转/停止，反转/停止按钮（键）。图
17、10-14 手动正反向启动器10.6 使用手动启动器反转电动机1.三相交流电动机的反转三相交流电动机的反转l一台电动机不能同时正转和反转，所以一定要采取措施防止正/反向触点同时闭合。一个常用的方法是采用机械互锁，用机械的方法将两组触点分开，不能同时闭合。图10-15所示为三相交流电动机手动正/反转启动接线图。对于三相交流电动机来说，只需倒一下相序（交换三相电力线的任意两相）就可以实现电动机的反转，图中将T1和T3端的接线交换。R 反向触点 F 正向触点 L1 L2 L3M3T1 T2 T3 图10-15 手动正/反启动接线图FR 不管什么型号的三相交流电动机，将L1接T1，L2接T2，L3接T
18、3，电动机正转；将L1接T3，L2接T2，L3接T1，电动机反转。正向触点和反向触点之间有机械互锁，它们不会同时闭合。第一次给电动机接线的时候，不能确定电动机的转向，可以先试一下转向，然后再正式接线。2.2.单相交流电动机的反转单相交流电动机的反转l单相交流电动机的反转可以用交换启动绕组的两端接线或者运行绕组的两端接线来实现。图10-16示出了用手动正/反转启动器控制单相电动机反转的接线图。电动机的生产商会提供详细的接线指导。如果手中没有接线图，电气技术人员可以用测量绕组电阻的方法判断哪个绕组是启动绕组（电阻大），哪个绕组是运行绕组（电阻小），从而决定如何接线。图10-16中，保持运行绕组的接
19、线不变，仅仅交换启动绕组两端的接线，就可以使电动机反转。这种使电动机反转的方法适用单相分相电动机和单相电容电动机。图10-16 手动启动器控制单相交流电动机反转3.3.直流电动机的反转直流电动机的反转l使用手动启动器也可以使直流电动机反转。在保持励磁绕组电流方向不变的前提下，颠倒电枢绕组的电流方向，电动机的转向就可以发生变化。无论是并励、串励或复励直流电动机都可以采用这种方法反转。实际上，保持电枢绕组的电流方向不变，颠倒励磁绕组的电流方向，也可以达到同样的目的。但是，不能同时改变二个绕组的电流方向，那样的话，电动机的转向将保持不变。3.3.直流电动机的反转直流电动机的反转l使用手动启动器实现一
20、台串励直流电动机正/反转运行的接线如图10-17(a)所示。不管正转或反转，励磁绕组的极性不变，仅切换电枢绕组的极性。正向触点F闭合时，电动机正转；反向触点R闭合时，电动机反转。l使用手动启动器实现一台并励直流电动机正/反转运行的接线如图10-17(b)所示。不管正转或反转，励磁绕组的极性不变，仅切换电枢绕组的极性。正向触点F闭合时，电动机正转；反向触点R闭合时，电动机反转。R R RF F FS1 S2A1 A2+-图10-17 手动启动器控制串励/并励直流电动机正/反向运转a)串励R R RF F FF1 F2A1 A2+b)并励-R R RF F FS1 S2A1 A2复励F2 F1图1
21、0-18 复励电动机的正反转控制+-使用手动启动器实现一台复励直流电动机正/反转运行的接线如图10-18所示。不管正转或反转，励磁绕组的极性不变，仅切换电枢绕组的极性。正向触点F闭合时，电动机正转；反向触点R闭合时，电动机反转。10.7 使用凸轮开关反转电动机l凸轮开关，也称鼓形开关，属手动开关，由安装在绝缘轴上的动触点和安装在绝缘支架上的静触点组成。如图10-19所示。转动它的手柄，使动触点分断和接通电路。l凸轮开关有多种尺寸，有不同的触点数和位置数，常用在操作者必须紧盯操作对象的应用场合，如在起重机的控制中作主令电器。图10-19 凸轮开关10.7 使用凸轮开关反转电动机l当电动机既不正转
22、也不反转时，手柄应在中间位置。反转一台正在运转的电动机，手柄必须先回到中间位置，直到电动机停止，然后再向反方向位置转动。l凸轮开关与电动机启动器不同，它本身没有过载保护。使用中常将单向电动机启动器与凸轮开关结合在一起使用，单向电动机启动器起过载保护和隔离开关的作用，凸轮开关专门用来控制电动机的转向。1.1.凸轮开关控制三相电动机正反转凸轮开关控制三相电动机正反转l三相交流电动机被接到凸轮开关的触点上，转动凸轮开关可以改变电动机的相序，从而改变电动机的转向，如图10-20所示。所用凸轮开关有三个位置：停止、正转、反转，在不同位置时的六个触点16的接通与开断情况示于图中表格。电力线L1接触头1，L
23、2 接触头5，L3接触头4；电动机T1端接触头2，T2端接触头6，T3端接触头3。正/反转时L1和L3 交换接通T1和T3，L2接通T2不变。M3L1 L2 L3 T1 T3135 2 4 6 电动机接线 正转 反转 1 3 5 2 4 6T2 手 柄停止正转反转 L1接T1 L1接T3 L2接T2 L2接T2 L3接T3 L3接T1图10-20 凸轮开关控制三相电机正反转2.2.凸轮开关控制单相电动机正反转凸轮开关控制单相电动机正反转l使用凸轮开关可以控制单相电动机的正反转。接线如图10-21所示。单相电动机有两个绕组，一个运行绕组，一个启动绕组。在正反转切换时，运行绕组对单相交流电源的接线
24、不变，仅启动绕组对单相交流电源的接线需要交换。具体的说，正转时，L1接启动绕组的SW1，L2接SW2；反转时，L1接启动绕组的SW2，L2接SW1；电枢绕组的接法不变。电动机接线 正转 反转L1接RW1 L1接RW1L1接SW1.L1接SW2L2接RW2 L2接RW2L2接SW2 L2接SW1 L1 L2 1 3 5426运行绕组启动绕组RW1RW2SW1SW2 1 3 5 2 4 6手 柄停止正转反转图10-21 凸轮开关控制单相电动机正反转3.3.凸轮开关控制直流电动机正反转凸轮开关控制直流电动机正反转l并励、串励、复励、永磁直流电动机的转向也可以用凸轮开关进行控制。改变励磁电流的方向，保
25、持电枢电流的方向不变；改变电枢电流的方向，保持励磁电流的方向不变，都可以使直流电动机反转。标准的做法是改变电枢电流的方向，保持励磁电流的方向不变。如图10-22所示。135 2 46手 柄停止正转反转凸轮开关内部接线354463546354461 21 21 2+-+-+-图10-22 凸轮开关控制直流电机的正反转 并励 串励复励10.8 使用磁力启动器反转电动机l磁力启动器可以完成与手动启动器同样的功能，可以正反转控制电动机的启停，主要的差别是磁力启动器有电磁铁，靠电磁力完成触点的动作；手动启动器无电磁铁，靠人力完成触点的动作。手动启动器用于功率较小的电动机的启停和正反转控制；磁力启动器用于
26、功率较大的电动机的启停和正反转控制。10.8.1 磁力启动器的互锁l用于正反转控制的二个磁力启动器应该互锁，以避免正向触点和反向触点同时闭合造成电源短路。1.机械互锁机械互锁l在图10-23（b）梯形图中，不显示主触点。正向磁力启动器的线圈F和反向磁力启动器的线圈R用交叉的虚线连在一起，表明它们是机械互锁的。机械互锁是由磁力启动器制造商完成的，不劳用户动手。M3 L1 L2 L3T2T1T3FR辅助触点辅助触点FRFRFR正转停止反转RFL1L2FRFR停止反转RFL1FR正转图10-23 磁力启动器控制交流电机正反转c)电气互锁b)按钮启停a)三相交流电机正反转启动机械互锁机械互锁电气互锁L
27、210.8.1 磁力启动器的互锁l压下正转按钮，正向启动器线圈F得电，主触点F闭合，电动机正向启动，并且用常开辅助触点F自锁（即使松开正转按钮，F线圈仍然得电）。由于机械互锁的缘故，即使反转线圈R得电，主触点R也不能闭合，电动机不可能反转，除非压下停止按钮。l在电动机停止的情况下，压下反转按钮，反向启动器线圈R得电，主触点R闭合，电动机反向启动，并且用常开辅助触点R自锁（即使松开反转按钮，R线圈仍然得电）。由于机械互锁的缘故，即使正转线圈F得电，主触点F也不能闭合，电动机不可能正转，除非压下停止按钮。2.2.电气互锁电气互锁l尽管多数正反转磁力启动器提供机械互锁，但在有些应用场合仍有必要构造电
28、气互锁，如图10-23（c）所示。利用正反向磁力启动器的常闭辅助触点的互锁作用，使得正向磁力启动器的线圈F得电时，即使压下反转按钮，反向磁力启动器的线圈R也不能得电。反之亦然，起到了电气互锁的作用。正反向磁力启动器的常开辅助触点提供自锁功能。l反转时，必须首先压下“停止”按钮，使正向磁力启动器释放，电路恢复到静止状态，然后再压下“反转”按钮，电机才能反转启动并自锁，同时电气封锁正转启动器的线圈，使得即使压下正转按钮，正向磁力启动器的线圈不能得电。FR停止正转反转RF电气互锁机械互锁按钮互锁图10-24 用常闭触点实现按钮互锁RFFR3.3.按钮互锁按钮互锁l按钮互锁可以与机械互锁或电气互锁配合
29、使用，以增强安全性。按钮互锁是将正转按钮与反转按钮像翘翘板一样机械互联起来，一个下去（闭合），另一个就上去（开断），达到互锁的目的。或者，每一个按钮有两个触点，一个常开，一个常闭，常开触点用来启动，常闭触点用来互锁，如图10-24所示。10.8.2 正反转磁力启动器的应用l由电动机启动器或者电动机驱动器构成的电力拖动系统通常包括主电路和控制电路两部分。主电路包括熔断器或者断路器、电动机启动器或者电动机驱动器、电动机等。控制电路包括主令电器（按钮、限位开关等）、电动机启动器线圈、电动机启动器辅助触点、热继电器触点、定时器、计数器和其它的器件。控制电路的电压通常低于主电路，因而需要使用降压变压器，
30、也称为控制变压器。QS：断路器FU：熔断器KM1：正转接触器KM2：反转接触器FR：热继电器SB1：停止按钮SB2：反转按钮SB3：正转按钮虚线：按钮互锁图10-25 三相交流电动机磁力启动器正/反转控制FU图10-26 三相交流电动机正反转控制接线图1.1.具有指示灯和限位开关的控制电路具有指示灯和限位开关的控制电路l有一些应用场合，如起重机、电梯等，操作者需要知道电动机的转向，可以在控制电路中增加指示灯，如图10-27所示。正向指示灯与正向启动器线圈并联，反向指示灯与反向启动器线圈并联。这样电动机正转时，正向指示灯亮；反转时，反向指示灯亮。l除了热继电器触点FR提供过载保护外，该控制电路还
31、具有欠电压和断电保护功能。欠电压或者断电发生时，启动器F、R线圈释放，自锁触点断开，这时除非压下正转或者反转按钮，否则电压恢复正常时不会自动重启动。FR停止正转反转RF辅助触点互锁机械互锁按钮互锁RFFR反向限位开关正向限位开关反向指示灯正向指示灯图10-27 具有指示灯和限位开关的正反转控制电路L1L21.1.具有指示灯和限位开关的控制电路具有指示灯和限位开关的控制电路l除了上述的保护功能外，图10-27控制电路还提供限位保护功能。例如，当起重机提升重物到达最高限位点时，正向常闭（上）限位开关断开，电动机自动停止正向旋转（上升）；当下放重物到达最低限位点时，反向常闭（下）限位开关断开，电动机
32、自动停止反向旋转（下降）。起到安全停的作用。l在机械加工车间和安装车间中有很多起重设备，要求正反转（提升和下放）控制。为了安全的缘故，带有上下限位开关和指示灯。操作者站在地面上，手持操作板，上有正转/反转/停止按钮和指示灯。图10-28 电动葫芦2.2.能够自动反转的限位开关控制电路能够自动反转的限位开关控制电路l可以用限位开关取代按钮控制电动机的正反转切换，其控制电路如图10-30所示。在平面磨床、龙门刨床等需要往复运动的机械设备中，运动方向的切换用限位开关自动地实现。运动工作台上的撞块在适当的位置碰撞限位开关，引起电动机改变转向，导致工作台改变运动方向，形成工作台的横向往复运动。被加工的工
33、件紧固在在工作台上，每加工一刀，工作台拖动工件往复一次，工作台或者刨刀纵向微调一次，逐渐将加工推向整个被加工表面。a)平面磨床图10-29 自动往复运动（正反转）的机械设备b)bb)b)b)FR停止启动KAF中间继电器RKAFR反向限位开关正向限位开关KAL1L2图10-30 限位开关提供自动反向控制2.2.能够自动反转的限位开关控制电路能够自动反转的限位开关控制电路l压下启动按钮，中间继电器线圈KA得电，触点闭合，自锁并且启动电动机。电动机的转向由限位开关的闭合情况决定，正向限位开关闭合，电动机正转，反向限位开关闭合，电动机反转。如果机床工作台右向运动，到达右侧限位位置时，工作台上的右撞块撞
34、块撞击限位开关，则断开的触点闭合，闭合的触点断开，电机反向，机床工作台向左运动，到达左侧限位开关时，工作台上的左撞块又一次撞击限位开关，限位开关的触点恢复切换，电动机反转，工作台又一次向右运动，如此往返反复运动。l压下停止按钮，电动机停止转动，工作台停止运动。l控制电路还提供过载保护、欠压保护和断电保护。3.3.用选择开关决定电动机的转向用选择开关决定电动机的转向l选择开关和一组启停按钮可以实现电动机的反转，如图10-31所示。l电动机可以被控制正转，也可以被控制反转，需要做的是预先选定选择开关的位置。l除了正反转控制外，该控制电路还提供过载保护、欠压保护和断电保护。l还可以在正向启动器线圈F
35、上并联正转指示灯，在反向启动器线圈R上并联反转指示灯。FR启动停止FR选择开关用来决定转向正反FRFRL1L2 图10-31 选择开关决定电动机的转向4.4.用选择开关实现点动用选择开关实现点动l“点动”是一种不自锁的操作模式。压下“启动”按钮，电动机启动；松开“启动”按钮，电动机停止。在对位置进行微调的时候，使用“点动”操作比较方便。l图10-32示出了一种使用选择开关选择操作模式的控制电路。图中的选择开关有两个位置，一个为“点动”，另一个为“运行”。两种模式的差别在于是否使用自锁触点。FR运行停止FR选择点动/运行正转反转FRFR点动图10-32 用选择开关决定是“点动”或是“运行”L1L
36、24.4.用选择开关实现点动用选择开关实现点动l在操作之前用选择开关选定是“点动”模式，还是“运行”模式。如果选定为“点动”模式，则“正转”按钮变成了“正转点动”按钮，“反转”按钮变成了“反转点动”按钮。于是就可以使用“点动”按钮，进行点动操作，使被控对象作微小的位移。在这种模式下，“停止”按钮就失去了作用。l其它方面与前述相同，不再重复。10.9 使用PLC反转电动机l可编程控制器（PLC）可以方便的用于电动机的正反转控制。在这类应用中，PLC的优点是可以节省大量的布线，也可以节省硬件，例如可以省去互锁用的的常闭辅助触点和自锁用的常开辅助触点。如图10-33和10-34所示。l用硬件（磁力启
37、动器或接触器）控制，需要利用常开辅助触点实现自锁功能，常闭辅助触点实现互锁功能，如图10-33a）所示。用PLC控制，这些辅助触点全被PLC内部的逻辑所取代，用的是内部软件触点，如图10-33b）所示。用PLC编程实现自锁和互锁功能，不过是在程序中增加一行或逻辑中增加一个输入，不用任何硬件。FRFR正转停止反转RFL1RF互锁常闭自锁常开停止01输出1 过载正转输出输出0停止 输出0 过载输出反转输出1用PLC内部逻辑代替图10-33 PLC节省硬件和布线a）硬件控制b）PLC控制L210.9 使用PLC反转电动机lPLC电动机正/反转控制的硬件接线原理示于图10-34中。PLC的三个开关量输
38、入分别是“停止”、“正转”、“反转”按钮。二个开关量输出分别是“正转启动器线圈”和“反转启动器线圈”。l由于PLC修改软件逻辑很方便，只是修改程序，硬件不作任何变化，因而一台PLC可以完成和代替任何硬件逻辑所能实现的功能，甚至完成硬件逻辑不能完成的更复杂的功能。因而在现代的电动机控制中获得了广泛应用，成为电动机各种控制方案的主流。PLC F RL1L2停止正转反转输入输出正转启动器线圈反转启动器线圈图10-34 PLC正/反转控制接线图10.10 电动机控制的接线方法l电动机有各种各样的控制，有的简单，有的复杂。就电动机的正/反转运行控制而言，大致有四种装置可以使用，它们是：1)手动启动器，2
39、)磁力启动器，3)PLC控制器，4)电动机驱动器（交、直流调速装置）。10.10 电动机控制的接线方法l如何将这些装置按照原理图连接起来，所使用的接线方法也大致分为四种，它们是：1)直接硬件连接，2)接线端子连接，3)PLC连接，4)电动机驱动器连接。1.1.直接硬件连接直接硬件连接 l直接硬件连接是一种最古老的电动机控制连接方法。用导线将系统的设备和器件按照原理图直接端-端连接，参看图10-25和10-26。l图10-26是根据图10-25的原理直接连接。例如，L3线的熔断器端子连接到热继电器的常闭触点的端子1，热继电器的常闭触点的另一端连接到停止按钮的端子3，停止按钮的另一端连接到互锁按钮
40、的端子5，互锁按钮的另一端连接到启动按钮KM1的7端，启动按钮KM1的另一端连接到电气互锁触点KM2的9端，KM2的另一端连接到线圈KM1的11端，KM1的另一端连接到L2线的熔断器，构成一个完整的通路。1.1.直接硬件连接直接硬件连接l硬件直接连接，方法直观、清晰，但是在故障检查和线路修改时，需要花费较多的时间。l在控制线路比较简单的应用中，例如传送带（图10-35）电动机启停控制，可以考虑使用这种接线方法。10-35 水泥生产线输送带将物料从一个位置输送到另一个位置a)b)2.2.端子条连接端子条连接l接线端子条如图10-38所示，是一种方便和常用的接线方法。这种接线方法方便对控制电路的修
41、改，也使故障检查容易、快捷。l注意给原理图上的每个接线点编号（参看图10-36），并标注在接线端上（参看图10-37），以方便查线。如果接线端子条上每一接线位有多根线需要连接，可以用跳线扩展几个接线位。l故障检查可以在端子条上进行，不用内部查找。端子条上的接线都有线号标识，使故障检查容易、快捷。2.2.端子条连接端子条连接l电源进线放在端子条的一端，线位1接L1，线位2接L2，方便对电源进行检查。如果电源来自控制变压器的副边，提供有电隔离作用，在控制线路端子条上的带电检查就很安全。图10-38 接线端子条l在有可能修改的地方，预留端子条跳线，如端子条接线位5和6之间、8和9之间。需要修改方案，
42、增加限位开关时，移掉5和6、8和9之间的跳线，接入正向限位开关和反向限位开关，既简单又快捷，不用修改内部接线。如图10-37所示。123345677890M3 F RL1 L2 L3FFFRRRRRFF95467810 10FR T1 T2 T3121027345478313FR注意：接反向限位开关时移掉这根跳线接正向限位开关时移掉这根跳线5 689图10-37 端子条接线和线号10按钮板端子条增加限位开关图10-38 接线端子条3.PLC3.PLC连接连接l用PLC实现对电动机的控制有很大的灵活性，可以很容易地修改方案，可以完成更复杂的控制。l用PLC代替控制电路，主电路保持不变。启动按钮、
43、停止按钮、热继电器的触点和限位开关（正转限位FLS或者反转限位RLS）等作为PLC的输入；启动器线圈驱动和指示灯等作为PLC的输出，如图10-39所示。PLC运行前需要根据具体应用编程，下载程序到处理器，而后运行。如果修改控制逻辑，只需重新编程，重新下载，不需要更改硬件和接线。3.PLC3.PLC连接连接l由于PLC编程的灵活性，输入触点是常开还是常闭并不重要，同一个触点多次使用，只需要输入一次。图10-39中的正向启动器F辅助触点只需要一个，且只需要输入一次；反向启动器R辅助触点也只需要一个，且只需要输入一次。PLC上有接线用的端子排，接线方便、快捷。l此控制电路与前面的有所不同，使用了控制
44、变压器，具有隔离功能。l可编程控制器的型号很多，图10-40示出了其中之一。图10-39 PLC电动机控制图10-40 可编程控制器PLCa)b)4.4.电动机驱动器连接电动机驱动器连接l电动机驱动器指的是交、直流调速装置。它们不仅能平稳地正反转启动电动机，而且可l以调节电动机的速度，可以限制启动和停止时的电流。使用了电动机驱动装置，那么电动机的启动问题和正反转运行问题就迎刃而解了。这个问题留待第十三章“电动机驱动器和调速”解决。10.11 电动机制动与反转电路故障检查 l当电动机不能正常工作时，可能是电气方面的原因，也可能是机械方面的原因。电气方面的检查，要打开电气控制柜，用万用表测试主电路
45、和控制电路。l检查正反转控制电路时，手中要有二张图，一张电气原理图，一张电气接线图。检查过程标示在在图10-41中。1)检查控制电路的电源电压（L1与L2之间的电压）是否正常，电压波动不能超出额定电压的10%。如果控制电路电压不正常，继续检查主电路的电源电压。控制电路的电压由启动器线圈额定电压决定。10.11 电动机制动与反转电路故障检查2)检测热继电器常闭触点FR后面的电压，确保常闭触点闭合。如果没有电压，说明过载保护已经动作或者热继电器有故障。如果过载保护跳闸，复位过载保护。3)测量主令开关或触点的入压和出压。通常常闭按钮与触点（如停止按钮）有出压，如果没有动作的话；常开按钮（如启动按钮）
46、与触点只是在被压下或者被激励以后才有出压。l主电路指的是将电力电源连接到电动机的电路。它的检查首要的是找到电源的丢失点，l检查过程如图10-42所示。图10-41 电动机正反转控制电路故障检测检查过程 1 测量控制柜的输入电压，包括L1-L2、L2-L3、L3-L1之间的电压是否380V，上下误差不能超过10%。2 测量每一相熔断器（或断路器）的出端电压。如果没有电压，说明熔断器熔断或者断路器跳闸。更换已熔断的熔断器或重合闸断路器。检查过程3 测量电动机启动器的出端电压，无论是正转触点闭合或是反转触点闭合这个电压应该存在。如果压下启动按钮后，这些触点不能闭合，可以试试手动能否闭合。如果电压不正确，关断电源，检查触头是否烧坏或磨损掉。4 测量电动机接线端上的电压，T1-T2、T2-T3、T3-T1之间的电压都要一一检查。电压应在允许的误差范围内，误差不超过额定电压的10%。如果电压没问题，那么有问题的要么是电动机，要么是机械传动部分。实训课题1交流电动机的正反转控制2变频器发电制动3.变频器直流制动
