什么是電動(dòng)機(jī)控制
電機(jī)控制是指,對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、加速、運(yùn)轉(zhuǎn)、減速及停止進(jìn)行的控制。根據(jù)不同電機(jī)的類(lèi)型及電機(jī)的使用場(chǎng)合有不同的要求及目的。對(duì)于電動(dòng)機(jī),通過(guò)電機(jī)控制,達(dá)到電機(jī)快速啟動(dòng)、快速響應(yīng)、高效率、高轉(zhuǎn)矩輸出及高過(guò)載能力的目的。
什么是控制回路
控制回路通常是針對(duì)模擬量的控制來(lái)說(shuō),一個(gè)控制器根據(jù)一個(gè)輸入量,按照一定的規(guī)則和算法來(lái)決定一個(gè)輸出量,這樣,輸入和輸出就形成一個(gè)控制回路。
控制回路有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的區(qū)別。開(kāi)環(huán)控制回路,指輸出是根據(jù)一個(gè)參考量而定,輸入和輸出量沒(méi)有直接的關(guān)系。而閉環(huán)回路則將控制回路的輸出再反饋回來(lái)作為回路的輸入,與該量的設(shè)定值或應(yīng)該的輸出值作比較。閉環(huán)回路控制又叫反饋控制,是控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的控制方式。
控制回路的作用
控制回路又稱(chēng)操作回路、控制電路。控制回路的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效控制,包括設(shè)備的起動(dòng)停止、電氣線路的投運(yùn)和斷開(kāi)以及其他要求的運(yùn)行狀態(tài)的改變等,也控制機(jī)電元件(例如電磁鐵) 的通電和斷電。
控制回路主要是通過(guò)控制斷路器或接觸器、繼電器的接通和斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。
控制回路中的元件
(1)發(fā)出指令的主令電器。包括各種按鈕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等。
(2)擴(kuò)展功能并構(gòu)成邏輯動(dòng)作關(guān)系的控制繼電器。例如中間繼電器、時(shí)間繼電器等。
(3)執(zhí)行元件。及斷路器的跳閘線圈、合閘線圈和合閘接觸器,交流接觸器的線圈,液壓和空氣動(dòng)力系統(tǒng)中的控制設(shè)備(電氣控制閥) 上的電磁鐵等。
(4)信號(hào)元件。例如表示斷路器所處狀態(tài)的信號(hào)燈。
(5)斷路器、接觸器的輔助觸點(diǎn)等。
控制回路的分類(lèi)
控制回路大體可分為兩大類(lèi):
(1)與主電路分離的獨(dú)立控制電路。此類(lèi)控制電路與主電路之間沒(méi)有電的連接。高壓設(shè)備和重要設(shè)備的操作回路都采用與主電路分離獨(dú)立的控制電路。
(2)控制電路與主電路之間有電氣連接的電路。采用中小型電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的機(jī)電設(shè)備(電壓為380/220V 以下),許多都采用與主電路連接的控制電路。
控制回路電壓選擇應(yīng)注意的問(wèn)題
控制回路電壓常采用.24V、~220V 和~380V,以~220V居多。當(dāng)控制線路較長(zhǎng)時(shí),就必須考慮平衡線路電容電流和電壓損失的影響。合理選擇控制電壓。
導(dǎo)線的臨界長(zhǎng)度
若控制線路超過(guò)臨界長(zhǎng)度。當(dāng)發(fā)出停機(jī)命令時(shí),由于線路上存在雜散電流(如線路較長(zhǎng)時(shí)會(huì)加大線路的電容電流),該電流將繼續(xù)維持接觸器的吸合,會(huì)造成無(wú)法停機(jī)的故障。
線路壓降
若控制線路壓降過(guò)大。起動(dòng)時(shí)。接觸器無(wú)法吸合,會(huì)造成設(shè)備無(wú)法起動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制回路
想要電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),可不是合上閘這么簡(jiǎn)單。想要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和多點(diǎn)控制,需要做的還有很多。本文列舉幾個(gè)最基本的電動(dòng)機(jī)控制回路,除了在生產(chǎn)中的機(jī)械控制需要用到外,在設(shè)計(jì)PLC電路時(shí),這些也是必備單元。
點(diǎn)動(dòng)與連動(dòng)
點(diǎn)動(dòng):即按下按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),松開(kāi)后電動(dòng)機(jī)停止。
連動(dòng):即按下按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),松開(kāi)后電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
電路▼
上圖中,左側(cè)為主回路,右側(cè)的a,b,c三個(gè)圖分別為三個(gè)不同的控制回路。
在圖a中,按下按鈕SB,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),松開(kāi)后電動(dòng)機(jī)停止。是典型的點(diǎn)動(dòng)控制。
在圖b中,斷路器SA斷開(kāi)時(shí),按下按鈕SB2,接觸器線圈KM通電,常開(kāi)觸點(diǎn)KM閉合,但是常開(kāi)觸點(diǎn)KM下方有斷路器將它斷開(kāi),因此雖然此時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),但是松開(kāi)后還是會(huì)停止。閉合斷路器SA后,按下按鈕SB2,接觸器線圈KM通電,此時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)KM閉合,因此松開(kāi)SB2后,電動(dòng)機(jī)依然可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)連動(dòng)。因此,此圖可以人工控制點(diǎn)動(dòng)或連動(dòng)狀態(tài)。
在圖c中,沒(méi)有斷路器,取而代之的是一個(gè)機(jī)械互鎖開(kāi)關(guān)SB3。當(dāng)按下按鈕SB2時(shí),接觸器線圈通電,常開(kāi)觸點(diǎn)KM閉合,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),松開(kāi)后,由于常開(kāi)觸點(diǎn)依然閉合,因此電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。按下按鈕SB3時(shí),接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)下方的按鈕常閉觸點(diǎn)SB3斷開(kāi),同時(shí)按鈕SB3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),松開(kāi)后電動(dòng)機(jī)停止(接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)此時(shí)未接入電路)。因此,此電路可在電動(dòng)機(jī)連動(dòng)的時(shí)候,直接按下SB3,變成點(diǎn)動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)連動(dòng)時(shí),松開(kāi)啟動(dòng)按鈕后,由于接觸器線圈通電,常開(kāi)觸點(diǎn)KM閉合,電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),這個(gè)概念就叫做“自鎖”。
電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與連動(dòng)只是一種概念,沒(méi)有人希望自己的電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)。此處我們只需要知道如何讓電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)即可。
電動(dòng)機(jī)的異地控制
本篇以?xún)傻乜刂齐妱?dòng)機(jī)為例。多地控制電動(dòng)機(jī),一般分為遠(yuǎn)程控制和就地控制。即把啟動(dòng)按鈕分別放入不同的按鈕箱,再把按鈕箱安裝在需要控制的地點(diǎn)。
電路▼
有了點(diǎn)動(dòng)和連動(dòng)的知識(shí),這個(gè)圖中接觸器KM的作用就不必多說(shuō)了。圖中SB11和SB21為停止按鈕,SB12和SB22為啟動(dòng)按鈕。其中把任意一個(gè)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕安裝在同一個(gè)按鈕箱內(nèi),另外兩個(gè)也安裝在另外一個(gè)按鈕箱內(nèi)。兩個(gè)按鈕箱可分別放在控制室和電動(dòng)機(jī)旁。
實(shí)物連接圖▼
異地控制電動(dòng)機(jī)時(shí),只需要注意,停止按鈕全部串聯(lián),啟動(dòng)按鈕全部并聯(lián)即可。
電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)
以?xún)膳_(tái)電動(dòng)機(jī)M1,M2順序啟動(dòng)為例。要求M2在M1啟動(dòng)后才能啟動(dòng),M1可以單獨(dú)啟動(dòng)。
電路▼
其中,按鈕SB1和SB3是停止按鈕,分別控制電動(dòng)機(jī)M1與M2;按鈕SB2和SB4是啟動(dòng)按鈕,分別控制電動(dòng)機(jī)M1與M2。為了方便理解,我把電路圖中M2的控制回路突出來(lái)一塊,即當(dāng)下文提到M2的控制回路時(shí),指的就是上圖中最右側(cè)突出來(lái)的那一塊。
同樣的,接觸器的作用不再贅述。如圖,當(dāng)M1未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),即常開(kāi)觸點(diǎn)KM1沒(méi)有閉合,此時(shí)M2的控制回路被斷開(kāi),因此按下啟動(dòng)按鈕SB4時(shí),M2沒(méi)反應(yīng)。只有當(dāng)M1正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),KM1閉合,M2的控制回路才有電,這時(shí)M2才能正常啟動(dòng)。
實(shí)物連接圖▼
若需要多個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng),分兩種情況:
若需要其它電機(jī)在M1啟動(dòng)后才能啟動(dòng),則把該電機(jī)的控制回路與M2的控制回路并聯(lián)。
若需要其它電機(jī)在M2啟動(dòng)后才能啟動(dòng),則把該電機(jī)的控制回路與M2的控制回路串聯(lián)。
電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)
要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn),用到的原理是使用兩個(gè)接觸器,把三相電的相序改變。
電路▼
注意看左側(cè)的主回路,三項(xiàng)電L1,L2,L3通過(guò)接觸器KM1到達(dá)電動(dòng)機(jī)M1的順序?yàn)樽?、中、?而通過(guò)接觸器KM2到達(dá)電動(dòng)機(jī)M1的順序?yàn)橛摇⒅?、左。相序的改變?shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向的改變。這一用法用在電動(dòng)汽車(chē)或電動(dòng)三輪車(chē)上,即可實(shí)現(xiàn)倒車(chē)的功能?,F(xiàn)在有一種更方便的元件,叫做“倒順開(kāi)關(guān)”,其原理便是如此。
為了方便描述,假設(shè)在SB2回路閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?yàn)檎?,下文稱(chēng)SB2所在回路為正轉(zhuǎn)回路,SB3所在回路為反轉(zhuǎn)回路。
我們來(lái)看控制回路,為了方便講解,我們?cè)趫D中做了數(shù)字的編號(hào),每一個(gè)編號(hào),都對(duì)應(yīng)其正上方的元件。同樣的,對(duì)于接觸器常開(kāi)線圈KM1和KM2的作用不再重復(fù)。
這張圖如果沒(méi)有編號(hào)6和編號(hào)9那兩個(gè)接觸器常閉觸點(diǎn),和編號(hào)5和編號(hào)8那兩個(gè)機(jī)械互鎖按鈕的常閉觸點(diǎn),就很好理解。即按下SB2,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),按下SB3,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。
這里出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題,就是如果同時(shí)按下SB2和SB3或在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的時(shí)候按下SB3,就會(huì)造成短路事故。因此我們?cè)陔娐分薪尤肓私佑|器常閉觸點(diǎn)。在正轉(zhuǎn)的控制回路中接入KM2的常閉觸點(diǎn),而在反轉(zhuǎn)的控制回路中接入KM1的常閉觸點(diǎn)。這樣以來(lái),當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),由于接觸器KM1的線圈通電,因此常閉觸點(diǎn)KM1是斷開(kāi)狀態(tài),因此就算此時(shí)按下按鈕SB3,也不會(huì)有任何反應(yīng)。
兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)分別連接到對(duì)方所在回路中,如此一來(lái),其中一個(gè)接觸器通電時(shí),另一個(gè)接觸器就不能再通電,這就是“互鎖”。
此時(shí)我們還面臨一個(gè)麻煩事,就是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),如果想讓它反轉(zhuǎn),唯一的辦法就是按下停止按鈕,再按反轉(zhuǎn)按鈕,這樣就很麻煩。為了方便,我們采用了機(jī)械互鎖的按鈕,并把它的常閉觸點(diǎn)接入旁邊的控制回路中——就是圖中的編號(hào)5和編號(hào)8。
此時(shí),當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),我們按下SB3,此時(shí)編號(hào)5的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),即正轉(zhuǎn)回路失電,因此線圈KM1失電,常閉觸點(diǎn)KM1恢復(fù)閉合狀態(tài),線圈KM2即可得電,反轉(zhuǎn)回路正常運(yùn)行。這樣以來(lái),在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)切換反轉(zhuǎn)時(shí),就不用再按停止按鈕了。
實(shí)物連接圖▼
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電動(dòng)機(jī)
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控制回路
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