新疆通藝市政規(guī)劃設(shè)計(jì)院 龍 敏

昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 秦紅紅

三相異步電動(dòng)機(jī)是常見的被控對(duì)象，在很多場(chǎng)合需要使用繼電控制線路，同時(shí)繼電控制線路也是自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備控制的基礎(chǔ)，如何更好的進(jìn)行繼電控制線路設(shè)計(jì)對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、簡(jiǎn)易程度都很重要，本文以單按鈕啟停電動(dòng)機(jī)為例講解繼電控制線路設(shè)計(jì)方法和思路。

繼電控制線路設(shè)計(jì)與安裝、調(diào)試是“電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練”、電機(jī)與電氣控制等課程核心內(nèi)容，也是鄉(xiāng)村振興技能大賽電工賽項(xiàng)、全國職業(yè)技能大賽現(xiàn)代電氣控制技術(shù)安裝與調(diào)試、電氣安裝與維修等賽項(xiàng)的考核內(nèi)容，還是實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，運(yùn)用較為廣泛，設(shè)計(jì)和施工中需要掌握的技能之一。所以，做好繼電控制線路設(shè)計(jì)與安裝、調(diào)試有關(guān)工作，這樣既能提升設(shè)計(jì)思維，拓展教學(xué)內(nèi)容，提高技能水平，也能增加施工技術(shù)可靠性，提高明確設(shè)計(jì)圖意圖的能力。以下以單按鈕啟停為例講解。

1 分析題目

設(shè)計(jì)要求：第一步，按下按鈕SB1第一臺(tái)M1電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)手松開按鈕SB1，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢；第二步，按下按鈕SB1第二臺(tái)M2電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)手松開按鈕SB1，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢；第三步，按下按鈕SB1第三臺(tái)M3電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)手松開按鈕SB1，第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢；第四步按下按鈕SB1，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1、M2、M3停止運(yùn)行。

根據(jù)題目要求，只有一個(gè)按鈕，這個(gè)按鈕既要能依次啟動(dòng)三個(gè)電動(dòng)機(jī)，還要能夠一次性同時(shí)停止三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。必然需要借助中間繼電器，通過按鈕控制中間繼電器常開觸頭作為三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，再通過按鈕通過中間繼電器的常閉觸頭作為電動(dòng)機(jī)的停止信號(hào)，通過各交流接觸器自身的輔助常開觸頭形成自鎖，這種設(shè)計(jì)思路就是繼電控制線路設(shè)計(jì)中最常用的起保停電路設(shè)計(jì)方法。

2 初步設(shè)計(jì)電路模型

根據(jù)分析初步設(shè)計(jì)主電路如圖1所示。

圖1 初步設(shè)計(jì)主電路模型

當(dāng)KM1線圈得電時(shí)，KM1的主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M1得電，正轉(zhuǎn)，同理當(dāng)KM2線圈得電時(shí)，KM2的主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M2得電正轉(zhuǎn)，當(dāng)KM3線圈得電時(shí)，KM3的主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)M3得電正轉(zhuǎn)。

總進(jìn)線采用隔離功能的斷路器，便于檢修。用到的保護(hù)器件還有熔斷器、熱繼電器、交流接觸器。當(dāng)電路出現(xiàn)短路過電流時(shí)FU熔斷器熔斷，斷開電路。當(dāng)電路出現(xiàn)過載時(shí)熱繼電器斷開電路。交流接觸器能夠起到低電壓釋放保護(hù)作用。

根據(jù)主回路控制要求初步設(shè)計(jì)控制電路如圖2所示：這個(gè)只是初步的模型構(gòu)架，只要KA1線圈得電，連接交流接觸器KM1的KA1的常開觸頭閉合，KM1線圈得電，KM1輔助常開觸頭閉合，形成自鎖回路，KM1主觸頭閉合控制電機(jī)M1可以正轉(zhuǎn)，依次類推只要KA2線圈得電，連接KM2的KA2的常開觸頭閉合，KM2線圈得電，KM2輔助常開觸頭閉合，形成自鎖回路，KM2控制電機(jī)M2可以正轉(zhuǎn)，同理M3電機(jī)的啟動(dòng)也一樣，當(dāng)KA4線圈得電時(shí)，KA4的常閉觸頭斷開，交流接觸器KM1、KM2、KM3的線圈全部失電，交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸頭斷開，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止工作?，F(xiàn)在問題的關(guān)鍵就變成如何控制KA1、KA2、KA3、KA4線圈依次得電。

圖2 初步控制電路模型

3 優(yōu)化線路

3.1 一步一步優(yōu)化，先實(shí)現(xiàn)KA1、KA2線圈依次得電

分析KA1、KA2線圈允許得電的條件，KA1線圈是在M1電動(dòng)機(jī)停止的條件下啟動(dòng)的、KA2線圈在M1電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的條件下才能啟動(dòng)的，如何區(qū)分這兩種狀態(tài)，可以考慮用KM1的輔助常開觸頭和輔助常閉觸頭來區(qū)分。中間繼電器KA1線圈串聯(lián)KM1的輔助常閉觸頭、中間繼電器KA2線圈串聯(lián)KM1的常開觸頭，同時(shí)分別用KA1、KA2的常開觸頭并聯(lián)在KM1的輔助常開觸頭和輔助常閉觸頭兩端形成自鎖。這樣基本上實(shí)現(xiàn)按下啟動(dòng)按鈕，由于電動(dòng)機(jī)是停止的KM1的輔助常閉出于2閉合狀態(tài)，只能是KA1線圈得電，KA2線圈不得電，但是一旦KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來，KM1的輔助常開觸頭會(huì)閉合，如果此時(shí)啟動(dòng)按鈕沒有斷開就會(huì)導(dǎo)致KA1和KA2線圈同時(shí)得電，為避免這種情況發(fā)生就要在KA1線圈得電的情況下同時(shí)要斷開KA2線圈，防止按鈕按的時(shí)間長KA2得電，所以電路設(shè)計(jì)中還要在KA2線圈上串聯(lián)KA1的常閉觸頭，設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

圖3 初步優(yōu)化控制電路

3.2 最終優(yōu)化

同理分析KA2、KA3線圈允許得電的條件，KA2線圈是在M2電動(dòng)機(jī)停止的條件下啟動(dòng)的、KA3線圈在M2電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的條件下才能啟動(dòng)的，用KM2的輔助常開觸頭和輔助常閉觸頭來區(qū)分。KA2線圈串聯(lián)KM2的輔助常閉觸頭、KA線圈串聯(lián)KM2的輔助常開觸頭，同時(shí)用KA3的常開觸頭并聯(lián)在啟動(dòng)觸頭兩端形成自鎖，依次類推設(shè)計(jì)出KA3線圈和KA4線圈的控制回路，最終得到的控制如圖4所示。

圖4 最終設(shè)計(jì)控制電路

4 安裝調(diào)試

4.1 安裝

根據(jù)原理圖，選用元器件，安裝在電力拖動(dòng)平臺(tái)板上，并安裝好線槽。在原理圖上標(biāo)出線號(hào)，如圖4所示，先將按鈕常開觸頭上引出兩根線接在端子排上，之后按照線號(hào)從0開始接線依次接到18號(hào)線，控制回路接線完成如圖5所示。

圖5 控制電路安裝完成圖

4.2 調(diào)試

按下按鈕，第一次按下KA1線圈得電吸合，KM1線圈得電吸合，松開按鈕KA1線圈失電，再次按下按鈕KA2線圈得電吸合，KM2線圈得電吸合，松開按鈕KA2線圈失電，第三次按下按鈕KA3線圈得電吸合，KM3線圈得電吸合，松開按鈕KA3線圈失電，第四次按下按鈕KA4線圈得電吸合，KM1、KM2、KM3線圈失電。如果調(diào)試中出現(xiàn)某一線圈不得電則按照排故方法應(yīng)用電壓法或者電阻法查找問題，排除故障直到正確。控制回路沒有問題之后完成主回路三個(gè)電機(jī)的接線。

繼電控制線路設(shè)計(jì)一般就是起保停電路設(shè)計(jì)方法如本文所講述方法，其次是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。對(duì)于初學(xué)者而言用起保停電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于簡(jiǎn)單控制一般都能實(shí)現(xiàn)控制要求。安裝調(diào)試采用線號(hào)的方法進(jìn)行接線可以避免短接及接錯(cuò)線，對(duì)于初學(xué)者也可以邊接線邊在圖上標(biāo)識(shí)使用的器件的哪一個(gè)端口如KM的常開53，54等，方便后續(xù)查錯(cuò)。從一個(gè)實(shí)際工程而言，還需要配套設(shè)計(jì)電源監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)運(yùn)行電壓、電流、轉(zhuǎn)速等顯示或指示的要求，本文著重闡述如何做繼電控制線路設(shè)計(jì)與安裝的優(yōu)化控制的方法與思路，實(shí)際工程中還需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件深化設(shè)計(jì)，增加控制要素等。