第三节　电动机的控制、保护及选择-《工厂电气控制设备》同步教学（中国水利水电出版社）

02 August 2024 3.1 电动机的控制 1．行程控制原则 　 行程控制原则就是根据生产机械运动部件的行程或位置，利用位置开关来控制电动机的工作状态。 2．时间控制原则 时间控制原则就是利用时间继电器按一定时间间隔来控制电动机的工作状态。 3．速度控制原则 速度控制原则就是根据电动机的速度变化，利用速度继电器等电器来控制电动机的工作状态。 对电动机控制的一般原则，归纳起来有如下几种： 第三节　电动机的控制、保护及选择 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 4．电流控制原则 电流控制原则就是根据主电路电流的大小，利用电流继电器来控制电动机的工作状态。 3.2 电动机的保护 　　生产机械的电气控制线路中，必须采取以下保护措施： 1．短路保护 短路保护就是当电动机绕组和导线的绝缘损坏或者控制电器及线路发生故障时，线路将出现短路现象，此时保护电器立即动作，迅速切断电源的过程。 常用的短路保护电器是熔断器和低压断路器。 2．过载保护 过载保护就是当电动机负载过大、启动操作频繁或缺相运行时，保护电器动作切断电源，使电动机停转，避免事故发生的过程。 常用的过载保护电器是热继电器。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 3．欠压保护 欠压保护就是当电网电压降低时，保护电器动作切断电源，避免电动机在欠压下运行的过程。 实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。 4．零压保护 零压保护也称失压保护，生产机械在工作时，由于某种原因而发生电网突然停电，这时电源电压下降到零，电动机停转，生产机械的运动部件也随之停止运转。一般情况下，操作人员不可能及时拉开电源开关，如不采取措施，当电源电压恢复正常时，电动机便会自行启动运转，很可能造成人身和设备事故，并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。因此，必须采取失压保护措施。 在电气控制线路中，起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。 5．过流保护 为了限制电动机的启动或制动电流，在直流电动机的电枢绕组或在交流绕线转子异步电动机的转子绕组中需要串入附加的限流电阻。 过流保护常用电磁式过电流继电器来实现。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 6．弱磁保护 直流电动机必须在磁场具有一定强度时才能启动、正常运转。若在启动时，电动机的励磁电流太小，产生的磁场太弱，将会使电动机的启动电流很大；若电动机在正常运转过程中，磁场突然减弱或消失，电动机的转速将会迅速升高，甚至发生“飞车”。因此，在直流电动机的电气控制线路中要采取弱磁保护。 弱磁保护常在电动机励磁回路中串入欠电流继电器来实现。 3.3 电动机的选择 选择电动机的基本原则： 一是电动机能够完全满足生产机械所需要的工作速度、调速的指标、加速度以及启动、制动时间等机械特性方面的要求。 二是电动机在工作过程中，其功率要能充分利用。即温升应达到国家标准规定的数值。 三是电动机的结构形式应适合周围环境的条件。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 1、电动机额定功率的选择 电动机的工作方式有以下三种：连续工作制、短时工作制和周期性断续工作制。 （1）连续工作制又称为长期工作制，其特点是：电动机的工作时间 较长，工作过程中的温升可以达到规定的稳态值。 　1）恒定负载下电动机额定功率的选择 若负载功率为PL，电动机的额定功率为PN，则应满足： PN ≥ PL 　　　　　　（7‐1） 2）变化负载下电动机额定功率的选择 在变化负载下使用的电动机，一般是为恒定负载工作而设计的。 在变化负载下长期运转的电动机功率可按以下步骤进行选择： 第一步，计算并绘制生产机械的负载记录图，如下页图7‐15所示； 第二步，求出负载的平均功率PLj； （7‐2） 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 上式中，PL1、PL2…、PLn是各段负载的功率；t1、t2、…、tn是各段负载工作所用时间。 　 第三步，按PN ≥（1.1～1.6）PLj预选电动机。如果在工作过程中大负载所占的比例较大时，则系数应选的大些。 　 第四步，对预选电动机进行发热、过载能力及启动能力效验，合格后即可使用。 图7‐15周期性负载变化记录 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 电机制造厂专门设计生产的周期性断续工作制的交流电动机有YZR和YZ系列。 周期性断续工作制电动机功率的选择方法和连续工作制变化负载下的功率选择相类似。 2．电动机额定电压的选择 电动机的额定电压、相数、额定频率应与供电系统一致。 对于交流电动机，车间的低压供电系统一般为三相380V，故中小型异步电动机的额定电压大都为220/380V（△/Y联结）及380/660V （2）短时工作制的特点是：电动机的工作时间较短，工作过程中温升达不到稳定值，而停歇时间又较长，停歇后温度则可能降到周围环境的温度值。选择电动机的额定功率PN只要不小于负载功率PL即可，即满足PN ≥ PL。 （3）周期性断续工作制又称为重复短时工作制，其特点是：电动机工作与停歇交替进行，两者持续的时间都较短。在工作期间，温度未升到稳定值，而在停歇期间，温度也来不及降到周围环境的温度值。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 （△/Y联结）两种。当电动机功率较大时，为了节省铜材，并减小电动机的体积，可根据供电电源系统，选用3 000V、6 000V和10 000V的高压电动机。 对于直流电动机，其额定电压一般为110V、220V、440V以及600～1 000V。最常用的直流电压等级为220V，当不采用整流变压器而直接将晶闸管相控变流器接至电网为直流电动机供电时，可采用新改型的直流电动机，如160V（配合单相全波整流）、440V（配合三相桥式整流）等电压等级。此外，国外还专门为大功率晶闸管交流装置设计了额定电压为1 200V的直流电动机。 3．电动机额定转速的选择 选择电动机的额定转速时，必须全面考虑，在电动机性能满足生产机械要求的前提下，力求电能损耗少，设备投资少，维护费用少。通常，电动机的额定转速选在750～1 500 r/min比较合适。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 　　在电气控制线路的识读和设计中，我们了解了各电器设备在电气线路中的作用以及相互之间的联系。在电动机的控制、选择和保护中，也知道了电动机的选择方法。现在就可着手选择各种控制电器。 　　电动机的启动、制动、换向、调速以及各种保护环节几乎是借助控制电器来完成的，因此，正确合理地选择电器元件是控制电路安全运行、可靠工作的重要保证。 4.1 接触器的选择 　交流接触器的选择主要考虑主触点额定电流、额定电压、线圈电压等。 第四节　电气控制线路设计中元器件的选择 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 1．主触点额定电流IN可根据下面的经验公式进行选择： 式中：IN——接触器主触点额定电流，A； 　 K——比例系数，一般取1～1.4； PN——被控电动机的额定功率，kW； UN——被控电动机的额定电压，V。 2．交流接触器主触点额定电压一般按高于线路额定电压来确定。 3．根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压。 4．接触器辅助触点的数量、种类应满足线路的需要。 （7‐3） 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 4.2 继电器的选择 1．一般继电器的选择 一般继电器是指具有相同电磁系统的继电器，又称电磁继电器。选用时，除满足继电器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。此外，还应考虑继电器安装地点的环境温度、海拔高度、相对湿度、污染等级及冲击、振动等条件，确定继电器的结构特征和防护类别。另外有些继电器还有交流、直流之分，选择时也应当注意。 2．时间继电器的选择 （1）根据控制线路的要求选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。 （2）根据延时准确度要求和延时时间的长短来选择。 （3）根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 3．热继电器的选择 （1）热继电器结构形式的选择： 星形连接的电动机可以选择两相或三相结构的热继电器，三角形连接的电动机应当选择带断相保护装置的三相结构热继电器。 （2）热元件额定电流的选择：一般可按下式选取： IR=（0.95～1.05）IN （7‐4） 式中：IR——热元件额定电流，A； IN——电动机的额定电流，A； 对于工作环境恶劣、启动频繁的电动机，则按下式选取： IR=（1.15～1. 5）IN （7‐5） 热元件选好后，还需要根据电动机的额定电流来调整它的整定值。 4.3 熔断器的选择 熔断器的选择主要包括熔断器类型、额定电压、额定电流与熔体额定电流的确定。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 02 August 2024 根据负载保护特性和短路电流大小、各类熔断器的适用范围来选用熔断器类型；根据被保护电路的电压来决定熔断器的额定电压。 1．熔断器类型与额定电压选择 2．熔体与熔断器额定电流的确定 单台电动机： INF=（1.5～2.5）INM （7‐6） 式中：INF为熔体的额定电流（A）；INM为电动机的额定电流（A）。 多台电动机共用一个熔断器保护： INF=（1.5～2.5）INMmax+∑IM （7‐7） 式中：INMmax为容量最大的一台电动机的额定电流（A）；∑IM为其 余各台电动机额定电流之和（A）。 轻载启动及启动时间较短时，式中系数取1.5；重载启动及启动时间较长时，式中系数取2.5。 熔断器的额定电流大于或等于熔体的额定电流。 电气控制识读与设计 第七章 返回第一张 上一张幻灯片 下一张幻灯片 长沙民政职业技术学院 $$