《工厂电气控制设备》 认识单向起动反接制动控制线路（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《工厂电气控制设备》认识单向起动反接制动控制线路-讲义 1. 熟悉速度继电器的功能、基本结构、工作原理及型号含义，熟记其图形符号和文字符号，会识别、检测、选用速度继电器。 2. 知道反接制动的原理，会识读、绘制单向起动反接制动控制线路电路图。 3. 会分析单向起动反接制动控制线路中各电气元件的作用和工作原理。 4. 熟悉单向起动反接制动控制线路在电气控制设备中的典型应用。 知识点一 认识单向起动反接制动控制线路准备 在实际生产中，有很多生产机械采用电气制动，如T68型镗床的主轴电动机所采用的反接制动方法就属于电气制动。 所谓电气制动，就是在电动机切断电源停转的过程中，产生一个和电动机实际旋转方向相反的电磁转矩(制动转矩)，使电动机迅速制动停转的方法。常用的方法有反接制动、能耗制动、电容制动、回馈制动。 1、 反接制动原理 图1所示为反接制动原理图。当QS向上投合时，电动机定子绕组电源相序为L1、L2、L3，电动机将沿旋转磁场方向[如图1(b)中顺时针方向所示]，以n<n1的转速正常运转。 当电动机需要停转时，拉下开关QS，先使电动机脱离电源(此时转子由于惯性仍按原方向旋转)，然后将开关 QS 迅速向下投合，由于L1、L2两相电源线对调电动机定子绕组电源相序变为L2、L1、L3，旋转磁场方向相反[如图1(b)中逆时针方向所示]，此时转子将以n+n1的相对转速沿原转动方向切割旋转磁场，在转子绕组中产生感应电流，其方向可用右手定则判断出来，如图1(b)所示。而转子绕组一旦产生电流，又受到旋转磁场的作用，产生电磁转矩，其方向可用左手定则判断出来，如图1(b)所示。可见，此转矩方向与电动机的旋转方向相反，使电动机受制动迅速停转。 由以上分析可见，反接制动是依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的。 图1 反接制动原理图 反接制动注意事项：在反接制动过程中，当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机的电源，否则电动机将反转。为此，在反接制动设备中，为保证电动机的转速被制动到接近零值时，能迅速切断电源，防止反向起动，常利用速度继电器(又称为反接制动继电器)来自动地及时切断电源。 2、 单向起动反接制动控制线路 图2所示为单向起动反接制动控制线路电路图，该线路的主电路和电动机正、反转控制线路的主电路相似，只是在反接制动时增加了3个限流电阻 R。线路中接触器 KM1为单向运行接触器，接触器 KM2为反接制动接触器，KS为速度继电器，其轴与电动机同轴连接(图中用点画线表示)。 线路的工作原理如下: 电动机需要单向起动时，先合上电源隔离开关QS，再按下起动按钮SB1，接蚀器 KM1线圈通电，其主触点和自锁触点闭合，电动机M起动运行。当电动机M的转速升高到一定数值时，速度继电器KS的动合触点自动闭合，为反接制动做准备。 图2 单向起动反接制动控制线路电路图 电动机需要停转时，按下停止按钮 SB2，SB2的动断触点先断开，接触器KM1线圈断电释放，其主触点断开，电动机M断电惯性运转;同时SB2的动合触点闭合，接触器KM2线圈通电，其主触点闭合，串接限流电阻器R进行反接制动，电动机 M产生一个与旋转方向相反的电磁转矩，即制动转矩，迫使电动机转速迅速下降;当电动机 M 转速降到 100r/min 以下时，速度继电器KS的动合触点断开，接触器 KM2 线圈断电，电动机 M 断电后停止运转。同时也防止了电动机反向起动。 反接制动的优点是制动力强，制动迅速。其缺点是制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零部件，制动能量消耗大，不宜经常制动。因此反接制动一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常起动与制动的场合，如铣床、镗床中型车床等主轴的制动控制。 认识速度继电器： 1. 速度继电器的功能与分类 速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合，实现对电动机的反接制动控制，故又称为反接制动继电器。 常用的速度继电器有 JY1型、JFZ0型，它们是利用电磁感应原理工作的感应式速度继电器，广泛用于生产机械运动部件的速度控制和反接制动控制快速停车如车床主轴、铣床主轴等。 2. 速度继电器的外形与结构 图3所示为 JY1型速度继电器的外形。它具有结构简单、工作可靠、价格低廉等特点，在许多生产机械中采用。 JY1型速度继电器的结构示意图如图4所示，它主要由定子、转子、可动支架、触点及端盖等组成。转子由永久磁铁制成，固定在转轴上;定子由硅钢片叠成并装有笼型短路绕组，能作小范围偏转;触点有两组，一组在转子正转时动作另一组在反转时动作。 图3 JY1型速度继电器的外形 图4 JY1型速度继电器的结构示意图 机床电气控制线路中常用的速度继电器还有JFZ0型，它与JY1型不同的是其两组触点使用两个微动开关，这样触点的动作速度不受定子偏转速度的影响，额定工作转速有300~1000r/min(JFZ0-1型)和1000~3000r/min(JFZ0-2型)两种。 3. 速度继电器的工作原理 速度继电器使用时，其转子与电动机的转轴连接在一起。当电动机旋转时，速度继电器的转子随之旋转，在空间产生旋转磁场，旋转磁场在定子绕组上产生感应电动势及感应电流，从而产生转矩，使定子偏转，当定子偏转到一定角度时，摆锤推动继电器触点动作;当转速降至某一数值时，摆锤恢复原状态，触点随即复位。 速度继电器的动作转速一般不低于100~300r/min，复位转速一般为100r/min以下。可以通过调节螺钉来改变速度继电器的动作转速，以适应控制要求。 速度继电器的图形符号和文字符号如图5所示。 图5 速度继电器的图形符号和文字符号 4. 速度继电器的选用 速度继电器主要根据所需控制的转速大小、触点数量和电压、电流大小来选用。JY1型和 JFZ0 型速度继电器的技术参数见表1。 表1 JY1型和 JFZ0 型速度继电器的技术参数 在反接制动过程中，当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机的电源，否则电动机将反转。为此，常利用什么设备来自动地及时切断电源（ ） A. 时间继电器 B. 速度继电器 C. 热继电器 D. 中间继电器 【答案】B 【解析】在反接制动过程中，为保证电动机的转速被制动到接近零值时，能迅速切断电源，防止反向起动，常利用速度继电器（又称为反接制动继电器）来自动地及时切断电源。 1. 单向起动反接制动控制线路中，哪个接触器负责反接制动（ ） A. KM1 B. KM2 C. KS D. 都不是 【答案】B 【解析】线路中接触器KM1为单向运行接触器，接触器KM2为反接制动接触器。 2. JY1型速度继电器的转子是由什么材料制成的（ ） A. 铜 B. 铝 C. 永久磁铁 D. 硅钢片 【答案】C 【解析】JY1型速度继电器的转子由永久磁铁制成，固定在转轴上。 3. 速度继电器的动作转速一般不低于多少r/min（ ） A. 50~100 B. 100~300 C. 300~500 D. 500~1000 【答案】B 【解析】速度继电器的动作转速一般不低于100~300r/min。 1. 反接制动的优点不包括以下哪一项（ ） A. 制动力强 B. 制动迅速 C. 制动准确性高 D. 适用于制动要求迅速的场合 【答案】C 【解析】反接制动的优点是制动力强，制动迅速，适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常起动与制动的场合。但其缺点是制动准确性差，制动过程中冲击强烈。 2. 反接制动时，电动机定子绕组的电源相序是如何改变的（ ） A. 任意对调两相 B. 三相同时对调 C. 保持原相序不变 D. 依次断开每相 【答案】A 【解析】反接制动时，将开关QS迅速向下投合，由于L1、L2两相电源线对调，电动机定子绕组电源相序变为L2、L1、L3，旋转磁场方向相反。 3. 在单向起动反接制动控制线路中，限流电阻R的作用是什么（ ） A. 提高制动效率 B. 限制制动电流 C. 增加电动机转速 D. 保护接触器 【答案】B 【解析】在反接制动时增加了3个限流电阻R，用于限制制动电流。 · 反接制动原理及过程：反接制动通过改变电动机定子绕组的电源相序来产生与旋转方向相反的电磁转矩，使电动机迅速停转。制动过程中需注意及时切断电源，防止电动机反转。 · 速度继电器的功能与分类：速度继电器是反映转速和转向的继电器，用于反接制动控制。常用型号有JY1型和JFZ0型，利用电磁感应原理工作，具有动作转速和复位转速等参数。 · 反接制动控制线路的组成与工作原理：该线路由电源隔离开关、按钮、接触器、速度继电器及限流电阻等组成。单向起动时，通过接触器KM1使电动机运行；停转时，按下停止按钮，通过接触器KM2和限流电阻实现反接制动，速度继电器控制制动过程。 知识点二 认识单向起动反接制动控制线路操作 1、 认识速度继电器 1. 认识速度继电器部件 根据指导教师所提供的速度继电器实物或图片，认识速度继电器主要部件的名称、作用和工作原理。 2. 检测速度继电器 用万用表电阻挡检测速度继电器在“静态”(电动机转轴不转动)时各对动合触点、动断触点的电阻值，并判断触点的好坏;检测速度继电器在“动态”(人为使电动机转轴转动)时各对动合触点、动断触点的电阻值，并判断触点的好坏。 2、 认识单向起动反接制动控制线路的构成 根据图1所示的单向起动反接制动控制线路电路图，认识各电气元件的名称、符号。 图1 单向起动反接制动控制线路电路图 3、 识读单向起动反接制动控制线路电路图 根据图1所示的单向起动反接制动控制线路电路图，先识读主电路，后识读控制电路。分析用电设备与控制元件的对应关系、主电路中各控制元件的作用电源的种类和电压等级;分析控制电路的电源种类和电压等级、控制元件的作用和控制关系。 4、 分析单向起动反接制动控制线路的工作原理 根据图 7-12 所示的单向起动反接制动控制线路电路图，分析控制线路的工作原理，说明单向起动反接制动控制线路在电气控制设备中的典型应用。 5、 绘制反接制动控制线路电路图 根据指导教师提出的要求，正确绘制反接制动控制线路电路图。 速度继电器在电动机转轴不转动时，检测的是其（ ）状态下的触点电阻值。 A. 动态 B. 静态 C. 工作 D. 制动 【答案】B 【解析】速度继电器在电动机转轴不转动时为静态，此时检测其各对动合触点、动断触点的电阻值来判断触点好坏。 1. 用万用表电阻挡检测速度继电器时，“动态”检测是指（ ） A. 电动机正常运转时检测 B. 人为使电动机转轴转动时检测 C. 继电器通电时检测 D. 继电器断电时检测 【答案】B 【解析】“动态”检测速度继电器是人为使电动机转轴转动时，检测各对动合触点、动断触点的电阻值。 2. 以下不属于单向起动反接制动控制线路构成部分的是（ ） A. 速度继电器 B. 热继电器 C. 时间继电器 D. 接触器 【答案】C 【解析】单向起动反接制动控制线路主要由速度继电器、热继电器、接触器等构成，一般不包含时间继电器。 3. 识读单向起动反接制动控制线路电路图时，应先识读（ ） A. 控制电路 B. 主电路 C. 辅助电路 D. 保护电路 【答案】B 【解析】识读单向起动反接制动控制线路电路图时，先识读主电路，后识读控制电路。 1. 检测速度继电器“静态”电阻值的作用是（ ） A. 判断继电器是否正常通电 B. 判断触点的好坏 C. 测量继电器功率 D. 检测继电器型号 【答案】B 【解析】用万用表电阻挡检测速度继电器在“静态”时各对动合触点、动断触点的电阻值，可判断触点的好坏。 2. 单向起动反接制动控制线路中，速度继电器的作用是（ ） A. 控制电动机启动 B. 检测电动机转速并控制制动 C. 提供电源 D. 保护电路 【答案】B 【解析】速度继电器在单向起动反接制动控制线路中，用于检测电动机转速，当转速达到一定值时动作，控制制动过程。 3. 以下关于单向起动反接制动控制线路中电源的说法，正确的是（ ） A. 主电路和控制电路电源种类一定相同 B. 主电路电源一般为交流电，控制电路电源种类多样 C. 控制电路只能用直流电 D. 主电路电源电压等级和控制电路一定一样 【答案】B 【解析】在单向起动反接制动控制线路中，主电路电源通常为交流电来为电动机供电，而控制电路电源种类较为多样，可以是交流电也可以是直流电，且主电路和控制电路电源种类和电压等级一般不同。 · 速度继电器的认识与检测：速度继电器是单向起动反接制动控制线路的关键元件。通过实物或图片认识其主要部件，了解其作用和工作原理。检测时，分“静态”（电动机转轴不转动）和“动态”（人为使电动机转轴转动）两种情况，用万用表电阻挡检测各对动合触点、动断触点的电阻值，以此判断触点的好坏，确保继电器能正常工作。 · 单向起动反接制动控制线路构成与识图：该线路由速度继电器、接触器、热继电器等电气元件构成。识图时先看主电路，明确用电设备与控制元件的对应关系、各控制元件作用及电源情况；再看控制电路，了解其电源种类、电压等级、控制元件作用和控制关系。通过识图，全面掌握线路的结构和工作逻辑，为分析原理和故障排查奠定基础。 · 单向起动反接制动控制线路工作原理与应用：启动时接触器接通电源使电动机运转，速度继电器在转速达标时动作。制动时改变电源相序产生反接制动转矩，转速下降到一定程度，速度继电器触点断开，制动结束。此线路在机床主轴制动等需要快速停止的场合应用广泛，能有效提高生产效率，保证设备运行的稳定性和加工精度。 知识点三 认识单向起动反接制动控制线路评价 表1 认识单向起动反接制动控制线路评价表 在单向起动反接制动控制线路中，实现反接制动的关键元件是（ ） A. 接触器 B. 速度继电器 C. 热继电器 D. 熔断器 【答案】B 【解析】速度继电器在单向起动反接制动控制线路中起着关键作用。当电动机转速达到一定值时，速度继电器触点动作，为反接制动做准备；制动过程中，当转速下降到接近零时，速度继电器触点复位，切断反接制动电源，防止电动机反转。接触器主要用于控制电路的通断，热继电器用于过载保护，熔断器用于短路保护，它们都不能直接实现反接制动功能。 1. 单向起动反接制动控制线路中，主电路里串联电阻的目的是（ ） A. 限制启动电流 B. 限制反接制动电流 C. 调速 D. 分压 【答案】B 【解析】在单向起动反接制动控制线路中，反接制动时电动机的旋转磁场与转子相对运动速度很大，感应电动势和电流都很大。在主电路里串联电阻，可以有效限制反接制动时的电流，防止电流过大对电动机和电路造成损害。启动电流虽然也较大，但一般有专门的启动控制方式来限制，串联电阻主要针对反接制动电流。串联电阻一般不用于调速和单纯的分压目的。 2. 单向起动反接制动控制线路启动时，接触器的动作顺序是（ ） A. 先正转接触器吸合，后制动接触器吸合 B. 先制动接触器吸合，后正转接触器吸合 C. 正转接触器和制动接触器同时吸合 D. 两者都不吸合 【答案】A 【解析】单向起动反接制动控制线路启动时，需要电动机正向转动，所以先让正转接触器吸合，接通电动机电源使其正向启动。而制动接触器是在需要制动时才吸合，进行反接制动操作，所以启动时制动接触器不吸合。 3. 速度继电器在单向起动反接制动控制线路中的作用是（ ） A. 控制电动机启动时间 B. 检测电动机转速并控制制动过程 C. 保护电动机过载 D. 防止电动机短路 【答案】B 【解析】速度继电器能够检测电动机的转速。在单向起动反接制动控制线路中，当电动机转速上升到一定值时，速度继电器触点闭合，为后续的反接制动操作做准备；当制动过程中电动机转速下降到接近零时，速度继电器触点断开，切断反接制动电源，从而控制制动过程。它不能控制电动机启动时间，保护电动机过载是热继电器的功能，防止电动机短路是熔断器的功能。 1. 单向起动反接制动控制线路中，热继电器的主要作用是（ ） A. 短路保护 B. 过载保护 C. 欠压保护 D. 失压保护 【答案】B 【解析】热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。在单向起动反接制动控制线路中，当电动机长期过载运行时，通过热继电器的电流会超过其整定电流，热元件发热使双金属片变形，推动触点动作，从而切断控制电路，起到过载保护作用。短路保护一般由熔断器完成，欠压保护和失压保护通常通过接触器的自锁环节等实现。 2. 单向起动反接制动控制线路中，接触器KM1常开辅助触点的作用是（ ） A. 自锁 B. 互锁 C. 保护电路 D. 指示运行状态 【答案】A 【解析】在单向起动反接制动控制线路中，接触器KM1的常开辅助触点并联在启动按钮两端。当按下启动按钮使KM1线圈得电后，KM1常开辅助触点闭合，将启动按钮短接，即使松开启动按钮，KM1线圈仍能保持得电状态，从而实现自锁功能，保证电动机持续运行。互锁是通过接触器的常闭辅助触点实现的，保护电路有多种方式，该触点不主要起保护作用，也不是用于指示运行状态。 3. 以下关于单向起动反接制动控制线路说法正确的是（ ） A. 制动迅速，但能量消耗大 B. 制动平缓，能量消耗小 C. 制动效果差，但结构简单 D. 适用于频繁制动场合 【答案】A 【解析】单向起动反接制动是通过改变电动机电源相序，使电动机产生与旋转方向相反的制动转矩来实现快速制动，所以制动迅速。但在反接制动过程中，电动机的转速与旋转磁场相对速度很大，感应电流很大，能量消耗也大。其制动效果较好，不过由于能量消耗大且对电动机冲击较大，不适用于频繁制动场合。 · 单向起动反接制动控制线路的组成：该线路主要由主电路和控制电路组成。主电路包括电源开关、熔断器、接触器主触点、热继电器热元件、电动机以及制动电阻等，用于为电动机提供和切断电源，并进行制动时的电流限制。控制电路由按钮、接触器线圈、接触器辅助触点、速度继电器触点等组成，用于控制电动机的启动、制动和运行，实现对电动机工作状态的控制。 · 速度继电器在单向起动反接制动控制线路中的重要性：速度继电器是关键元件，它能检测电动机转速。在启动后电动机转速上升，达到一定值时其触点闭合，为反接制动做准备；制动过程中，当转速下降到接近零时触点断开，切断反接制动电源。若速度继电器出现故障，如触点不能正常闭合或断开，会导致制动过程无法正常开始或结束，影响电动机的制动效果和运行安全。 · 单向起动反接制动控制线路中制动电阻的作用及影响：制动电阻在反接制动时起限制电流作用。反接制动瞬间，电动机旋转磁场与转子相对速度大，感应电流大，串联制动电阻可限制电流在合理范围，保护电动机和电路。若制动电阻阻值选择不当，阻值过小，制动电流过大，会损坏电动机和电路元件；阻值过大，制动转矩不足，制动时间延长，影响制动效果，所以合理选择制动电阻阻值至关重要。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$