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三相异步电动机正反转控制线路是电机拖动课程教学中的核心部分, 也是学生中级维修电工技能鉴定考核中必考知识技能之一, 是学生学习后续课程, 学习电路故障排除的基础。而接触器联锁、按钮联锁及双重联锁正反转这三种联锁控制线路又是控制线路中最基础、最常用的控制电路。为了更合理、完善地完成三种联锁电路的教学, 本文对这三种联锁电路的地位作用、电路组成、工作原理、联系及区别进行了详细的分析, 并且给出了便于学生理解和掌握的教学思路。
1、三种正反转控制线路的地位和作用
接触器、按钮、双重联锁这三种联锁线路是三相异步电动机正反转控制电路中很重要的控制线路, 是通过将接触器、按钮的一个常闭触点串联在另外一个接触器线圈的回路里, 起到防止出现正反转接触器同时吸合造成电路短路的作用。
2、电路组成
三种电路均由电源隔离开关QS;交流接触器KM1、KM2;热继电器FR;熔断器FU1、FU2, 启动按钮SB2、SB3;停止按钮SB1及电动机M组成。电路中各个元件的文字符号、图形表示、工作原理、实物的触点等, 是学习电路工作原理的基础。
3、工作原理图
图一接触器联锁正反转控制线路
图二按钮联锁正反转控制线路
图三双重联锁正反转控制线路
4、工作原理分析
(1) 接触器联锁正反转控制线路的工作原理 (图一)
A、正转控制:按下正转按钮SB2→接触器KM1线圈得电→KM1主触头闭合, KM1的自锁触头闭合→电动机自锁正转。同时, KM1联锁触头断开, 对KM2联锁。
B、反转控制:按下反转按钮S B 3→接触器K M 2线圈得电→KM2主触头闭合, KM2的自锁触头闭合→电动机自锁正转。同时, KM2联锁触头断开, 对KM1联锁。
C、停止控制:按下停止按钮SB1, KM2线圈断电, KM2主触头断开, 同时KM2自锁触点也断开, 电机反转停止。KM1常闭触点闭合, 为正转做好准备。
(2) 按钮联锁正反转控制线路的工作原理 (图二)
A、正转控制:按下正转按钮SB2→SB2常闭触头先分断, 对KM2联锁, SB2常开触头后闭合→接触器KM1线圈得电→KM1主触头闭合, KM1的自锁触头闭合→电动机自锁正转。
B、反转控制:按下反转按钮SB3→SB3常闭触头先分断, 对KM1联锁, SB3常开触头后闭合→接触器KM2线圈得电→KM2主触头闭合, KM2的自锁触头闭合→电动机自锁反转。
C、停止:按下停止按钮SB1, KM2线圈断电, KM2主触头断开, 同时KM2自锁触点也断开, 电机反转停止。
(3) 双重联锁正反转控制线路的工作原理 (图三)
A、正转控制:按下正转按钮SB2→SB2常闭触头先分断, 对KM2联锁, SB2常开触头后闭合→接触器KM1线圈得电→KM1主触头闭合, KM1的自锁触头闭合→电动机自锁正转, 同时, KM1联锁触头断开, 对KM2联锁。
B、反转控制:按下反转按钮SB3→SB3常闭触头先分断, 对KM1联锁, SB3常开触头后闭合→接触器KM2线圈得电→KM2主触头闭合, KM2的自锁触头闭合→电动机自锁反转。同时, KM2联锁触头断开, 对KM1联锁。
C、停止:按下停止按钮SB1, KM2线圈断电, KM2主触头断开, 同时自锁触点也断开, 电机反转停止。KM1常闭触点闭合, 为正转做好准备。
5、三种联锁电路的联系及区别
(1) 联系
从图一、图二两种联锁的控制线路可以看到, 在主电路中, KM1和KM2的主触点不能同时吸合, 不然会造成电路的短路。为解决这个问题, 在控制电路中, 将按钮、接触器的一个常闭触点串联到另外一个接触器线圈电路中。如图一, 接触器联锁正反转控制线路是将接触器KM1和KM2的常闭触点分别串联在KM2和KM1的线圈电路中。如图二, 按钮联锁正反转控制线路是将按钮SB2和SB3的常闭触点分别串联在KM2和KM1的线圈电路中。通过联锁, 当接触器KM1线圈通电的同时, 接触器KM2线圈断电;而接触器KM2线圈通电的同时, 接触器KM1线圈断电, 从而保证主电路KM1和KM2的主触点不能同时吸合而造成短路。如图三, 将前两者:接触器及按钮联锁结合起来, 就形成了双重联锁电路。
(2) 区别
(1) 接触器联锁正反转控制线路特点:
由以上工作原理分析知道, 要改变电动机的转向时, 必须先按下停止按钮, 解除联锁后, 再按下反转按钮, 才能使电动机反转。
优点:工作安全可靠。
缺点:操作不方便。
(2) 按钮联锁正反转控制线路特点:
由以上工作原理分析知道, 要改变电动机的转向时, 由于按钮有松手即复位的特点, 松开正转启动按钮的同时, 按钮的常闭触头已恢复闭合 (解除联锁) , 可直接按下反转按钮, 使电动机反转。
优点:操作方便。
缺点:联锁的作用只发生在按下按钮的瞬间, 当松开按钮, 联锁作用解除。当接触器发生主触头熔焊、杂物卡住等故障时, 会造成电源两相短路。
(3) 双重联锁正反转控制线路特点:
要改变电动机的转向时, 无须先按下停止按钮, 可直接按下反转按钮, 使电动机反转。
优点:兼有以上两种联锁电路的优点, 既操作方便, 又安全可靠, 不会造成电源两相短路的故障。
总结起来, 接触器联锁正反转控制线路虽工作安全可靠但操作不方便;而按钮联锁正反转控制线路虽操作方便但容易产生电源两相短路故障。双重联锁正反转控制线路则兼有两种联锁控制线路的优点, 既操作方便, 又工作安全可靠。
6、三种联锁线路的教学思路
(1) 首先讲授接触器联锁线路
三种联锁电路中, 接触器联锁是最先讲授的, 是学生第一次接触到“联锁”这一概念:利用接触器 (按钮) 的辅助触点与对方的线圈串联, 起到相互制约的作用。只要学生建立了“联锁”的概念, 无论是接触器联锁, 还是后续两种联锁电路的分析, 学生就更容易理解。“联锁”起到了防止电路短路的作用, 而接触器联锁线路是通过接触器来实现联锁功能, 而交流接触器常闭触点先断开, 常开触点后闭合, 是分析该电路的关键点。上面线路特点分析指出接触器联锁线路有操作不方便, 不能从正转直接切换到反转, 要先按下停止按钮的缺点。提出问题:有没有另外的元件跟接触器一样能实现联锁?能不能设计一个能从正转直接切换到反转的电路?引出按钮联锁正反转控制线路。
(2) 其次讲授按钮联锁线路
由于接触器联锁电路有不能从正转直接切换到反转, 操作不方便的特点, 为了解决这一问题, 引入了按钮联锁线路。按钮联锁线路的关键知识点是按钮的动作特点:常闭先断开, 常开后闭合, 并且松手后, 按钮复位。这是按钮联锁线路能起到联锁作用并且从正转直接切换到反转的原因。但按钮联锁容易产生电源两相短路故障, 如果解决这个问题?就是接下来讲解的双重联锁电路。
(3) 最后讲授双重联锁线路
介于接触器联锁和双重联锁线路都各自有缺点, 故引入了双重联锁电路, 以弥补前两种联锁电路的不知。双重联锁线路是将接触器联锁和按钮联锁线路结合起来, 该联锁线路兼有前两种联锁控制线路的优点, 既能从正转直接切换到反转, 又避免了电源易产生两相短路的故障。
总之, 接触器联锁、按钮联锁及双重联锁正反转控制线路是三相异步电动机最基本的三种联锁控制电路。既是学生在学习电机拖动课程中最基础、最常见的线路, 又是学习后续控制电路故障排除的基础。三种线路既有共通点, 又各自有不同的优缺点, 三种线路的教学要结合起来讲解, 有分析、有对比, 才能使学生更透彻地理解三种线路的工作原理, 掌握三相异步电动机正反转控制线路的工作过程。
