项目3T68镗床电气控制系统的安装与调试 以T68镗床电气控制线路分析及故障排除工作任务为载体，通过镗床电气控制线路的分析及故障排除等具体工作任务，学习与具体工作相关联的线路分析、故障排除，加强理解能力和故障排除检修能力。 任务3.1电机Y△降压启动控制线路的 安装与调试 电机星形三角形(Ｙ△)降压启动是指电机启动时，把定子绕组接成Y形，以降低启动电压，减小启动电流； 待电机启动后，再把定子绕组改接成△形，使电机全压运行。Ｙ△启动只能用于正常运行时定子绕组作△形连接的异步电机。图36所示为电机Ｙ△降压启动控制线路。 本任务要求识读电机Ｙ△降压启动控制线路，并掌握其工作原理，能对电机Ｙ△降压启动线路进行正确的安装接线、线路检测和故障排除。 知识目标： (1) 了解降压启动的基本知识； (2) 理解电机定子绕组的连接方式； (3) 时间继电器的结构、工作原理及选用； (4) 电机星形三角形(Ｙ△)降压启动控制线路的分析与实现； (5) 电机星形三角形(Ｙ△)降压启动控制线路的故障诊断与维修。 能力目标： (1) 会识读与绘制电气控制系统图； (2) 会正确判断电器元器件的好坏； (3) 会根据电气原理图、接线图正确接线； (4) 会正确分析电机Y△降压启动控制线路的原理、故障诊断与故障排除。 要对图36所示的线路进行安装接线并通电试验，首先要认识图中所用到的元器件。本任务中用到的元器件为时间继电器。学生通过对元器件进行外形观察、参数识读及测试等相关活动，掌握这些元器件的功能和使用方法。下面就来学习线路中所涉及的元器件。 3.1.1时间继电器 时间继电器用来按照所需时间间隔接通或断开被控制的线路，以协调和控制生产机械的各种动作，因此是按整定时间长短进行动作的控制电器。 时间继电器的种类很多，按构成原理分为电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式和数字式等； 按延时方式分为通电延时型、断电延时型。 1. 空气阻尼式时间继电器 JS7A系列空气阻尼式时间继电器是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时的。它由电磁机构、触头系统、气室及传动机构四部分组成。延时方式有通电延时和断电延时两种。当衔铁位于铁心和延时机构之间时为通电延时型； 当铁心位于衔铁和延时机构之间时为断电延时型。JS7A系列空气阻尼式时间继电器的外形如图31所示。 图31JS7A系列空气阻尼式时间继电器的外形 1) JS7A系列空气阻尼式时间继电器的结构 (1) 电磁系统。电磁系统由动铁心(衔铁)、静铁心和线圈三部分组成。 (2) 工作触头。工作触头由两对瞬时触头及两对延时触头组成。 (3) 气室。气室内有一块橡皮薄膜和活塞随空气量的增减而移动，气室上面的调节螺钉可以调节延时的长短。 (4) 传动机构。传动机构由杠杆、推板、推杆和宝塔形弹簧等组成。 2) JS7A系列空气阻尼式时间继电器的动作原理 JS7A系列空气阻尼式时间继电器的工作原理示意图如图32所示。其中，图32(a)所示为通电延时型，图32(b)所示为断电延时型。 图32JS7A系列空气阻尼式时间继电器结构原理图 1—线圈； 2—铁心； 3—衔铁； 4—反力弹簧； 5—推板； 6—活塞杆； 7—塔形弹簧； 8—弱弹簧； 9—橡皮膜； 10—空气室壁； 11—调节螺钉； 12—进气孔； 13—活塞； 14、16—微动开关； 15—杠杆 (1) 通电延时型时间继电器的工作原理。当线圈1通电后，铁心2产生吸力，衔铁3克服反力弹簧4的阻力与铁心吸合，带动推板5立即动作，微动开关16被压下，使其常闭触头瞬时断开，常开触头瞬时闭合。同时活塞杆6在塔形弹簧7的作用下向上移动，带动与活塞13相连的橡皮膜9向上移动，由于橡皮膜下方的空气稀薄形成负压，起到空气阻尼的作用，因此活塞杆6带动杠杆15只能缓慢向上移动，移动速度由进气孔12的大小而定，可通过调节螺钉11调整。经过一段延时后，活塞13才能移到最上端，并通过杠杆15压动微动开关14，使其常开触点闭合，常闭触点断开。由于从线圈通电到触头动作需延时一段时间，因此微动开关14的两对触头分别被称为延时闭合瞬时断开的常开触头和延时断开瞬时闭合的常闭触头。 当线圈1断电时，衔铁3在反力弹簧4作用下，通过活塞杆6将活塞推向下端，这时橡皮膜9下方气室内的空气通过橡皮膜9、弱弹簧8和活塞13的局部所形成的单向阀迅速将空气排掉，使微动开关14、16触头复位。 (2) 断电延时型时间继电器的工作原理。断电延时型时间继电器的动作原理与通电延时型时间继电器的工作原理基本相同，在此不再赘述，读者可自行分析。 空气阻尼式时间继电器的结构简单、价格低廉、延时范围较大，延时时间为0.4~180s，但精度不高，常用于对延时精度要求不高的场合。 3) 时间继电器的型号含义 时间继电器的型号含义如下。 2. 晶体管时间继电器 晶体管时间继体器也称为半导体时间继电器或电子式时间继电器，具有机械结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率小、调整方便及寿命长等优点，所以发展迅速，其应用也越来越广泛。晶体管时间继电器按结构分为阻容式和数字式两类； 按延时方式分为通电延时型、断电延时型及带瞬动触点的通电延时型。常用的JS20系列晶体管时间继电器是全国推广的统一设计产品，适用于交流50Hz、电压380V及以下或直流110V及以下的控制线路，作为时间控制元器件，按预定的时间延时，周期性地接通或分断线路。 1) 型号含义 JS20系列时间继电器的型号含义如下。 2) 结构 JS20系列时间继电器的外形如图33(a)所示。继电器具有保护外壳，其内部结构采用印刷线路组件。安装和接线采用专用的插接座，并配有带插脚标记的下标牌作接线指示，上标盘上还带有发光二极管作为动作指示。结构形式有外接式、装置式和面板式三种。外接式的整定电位器可通过插座用导线接到所需的控制板上； 装置式具有带接线端子的胶木底座； 面板式采用通用八大脚插座，可直接安装在控制台的面板上，另外还带有延时刻度和延时旋钮供整定延时时间用。JS20系列通电延时型时间继电器的接线示意图如图33(b)所示。 图33JS20系列时间继电器的外形与接线示意图 3) 工作原理 图34JS20系列通电延时型时间继电器的线路图 JS20系列通电延时型时间继电器的线路如图34所示。它由电源、电容充放电线路、电压鉴别线路、输出和指示线路五部分组成。电源接通后，经整流滤波和稳压后的直流电经过RP1和R2向电容C2充电。当场效应管V6的栅源电压 Ugs低于夹断电压Up时，V6截止，因而V7、V8也处于截止状态。随着充电的不断进行，电容C2的电位按指数规律上升，当满足Ugs高于Up时，V6导通，V7、V8也导通，继电器KA吸合，输出延时信号。同时电容C2通过R8和KA的常开触头放电，为下次动作做好准备。当切断电源时，继电器KA释放，线路恢复原始状态，等待下次动作。调节RP1和RP2即可调整延时时间。 3. 时间继电器的符号 时间继电器在线路图中的符号如图35所示。 图35时间继电器的符号 3.1.2降压启动 电机接通电源后由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程，称为电机的启动。若将额定电压直接加到电机的定子绕组上，使电机启动旋转，称为全压启动，也称为直接启动。全压启动的优点是所用电器设备少、线路简单、维修量较小； 缺点是启动电流大，会使电网电压降低而影响其他电器设备的稳定运行。因此，较大容量的电机启动时需采用降压启动。 通常规定： 电源容量在180kV·A以上，电机容量在7kW以下的三相异步电机可采用直接启动。判断一台电机能否直接启动，可用下面的经验公式来确定： ISTIN≤34+S4P 式中，IST为电机全压启动电流，单位为 A； IN为电机额定电流，单位为A； S为电源变压器容量，单位为kV·A； P为电机容量，单位为kW。 满足此条件即可全压启动，否则应采用降压启动。 降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电机的定子绕组上进行启动，待电机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运转。降压启动的目的是为了减小启动电流。降压启动适用于空载或轻载下启动。常用的降压启动方法有： 定子绕组串电阻降压启动； Y△降压启动 ； 延边三角形降压启动； 自耦变压器降压启动。下面分别介绍定子绕组串电阻降压启动、Y△降压启动和自耦变压器降压启动。 3.1.3任务实施 1. 识读线路图 常用的电机Y△降压启动控制线路如图36所示。Y△降压启动是指电机启动时，把定子绕组接成Y形，以降低启动电压，减小启动电流； 待电机启动后，再把定子绕组改成△形，使电机全压运行。Y△启动只能用于正常运行时定子绕组作△形连接的异步电机。电机启动时接成Y形，加在每一相定子绕组的启动电压只有△形接法的13，启动电流是△形接法的13，启动转矩也只有△形接法的13。因此，Y△降压启动只适用于轻载或空载下启动。 图36Y△降压启动控制线路 该线路由三个接触器、一个热继电器、一个时间继电器和两个按钮组成。KM接触器用于电源与电机绕组之间的连接，KM Y用于电机绕组Y形连接，KM△用于电机绕组△形连接，时间继电器KT用作控制Y形降压启动到△形运行的自动切换，为保证只有在电机绕组Y形连接时才能降压启动，故启动按钮SB1与KM△常闭触头串联。 2. 线路工作原理分析 线路的工作原理如下： 合上电源开关QF。 停止时，按下SB2即可。 该线路中，接触器KMY得电后，通过KMY的常开辅助触头使得接触器KM得电动作，这样KMY的主触头是在无负载的条件下进行闭合的，故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。 3. 线路安装接线 (1) 根据图36列出所需的元器件并填入明细表31中。 表31元器件明细表 序号代号名称型号规格数量 1M三相异步电机Y112M44kW、380V、△形接法、8.8A、1440r/min1 2QF组合开关HZ1025/3三极、25A1 3FU1熔断器RL160/25500V、60A、配熔体25A3 4FU2熔断器RL115/2500V、15A、配熔体2A2 5KM接触器CJ101010A、线圈电压380V3 6FR热继电器JR1620/3三极、20A、整定电流8.8A1 7KT时间继电器JS20380V、2A1 8SB1~SB3按钮LA103H保护式、380V、5A、按钮数3位1 9XT接线端子排JX21015380V、10A、15节1 (2) 按明细表清点各元器件的规格和数量，并检查各个元器件是否完好无损，各项技术指标应符合规定要求。 (3) 根据原理图，设计并画出电器布置图，作为电器元器件安装的依据。电器布置图如图37所示。 图37电器布置图 (4) 按照电器布置图安装固定元器件。 (5) 根据原理图，设计并画出安装接线图，作为接线安装的依据。安装接线图如图38所示。 (6) 按图施工，安装接线。 4. 线路断电检查 (1) 按电气原理图或电气安装接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处是否正确，有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。 (2) 用万用表检查所接线路的通断情况。检查时，应选用倍率适当的欧姆挡，并进行校零，预防短路故障的发生。 (3) 对主线路进行检测。 ① 电源控制线路检测： 万用表电阻挡位，将量程选为×100或×1k，红色表笔分别放在L1、L2、L3，黑色表笔分别放在U1、V1、W1，合上电源开关QF，按下KM接触器，万用表示值应为0，则线路接线正确。 ② 电机△形连接检测： 万用表电阻挡位，红色表笔分别放在U1、V1、W1，黑色表笔分别放在W2、U2、V2，按下KM△接触器，万用表示值应为0，则线路接线正确。 ③ 电机Y形连接检测： 万用表电阻挡位，红色表笔分别放在U2，黑色表笔分别放在W2、V2，按下KMY接触器，万用表示值应为0，则线路接线正确。 (4) 对控制线路进行检测。万用表电阻挡位，红色表笔放在L1，黑色表笔放在L2，按下SB1，万用表示值应为KMY接触器线圈的阻值，同时按下SB2，阻值变为无穷大； 松开SB2， 〖ZP（〗 图38安装接线图 〖ZP）〗 万用表示值恢复，再同时按下KM△接触器，阻值再次变为无穷大，则线路接线正确。万用表电阻挡位，红色表笔放在L1，黑色表笔放在L2，按下KM接触器，万用表示值应为KM和KM△接触器线圈的并联阻值，同时轻按KMY，阻值变为KM线圈阻值； 继续按下KMY，阻值再次变为KM和KMY两个线圈并联的阻值，则线路接线正确。 5. 通电调试和故障排除 在线路安装完成并经检查确定线路连接正确后，将L1、L2、L3接通三相电源，闭合电源开关QF，按下SB1，时间继电器KT线圈、接触器KM、KMY线圈得电，电机Y形接法降压启动； 经过延时接触器KMY线圈失电，接触器KM△线圈得电，电机△形接法全压运行。停止时按下SB2。 在操作过程中，如果出现不正常现象，应立即断开电源，分析故障原因，用万用表仔细检查线路。在指导教师认可的情况下才能再次通电调试。 3.1.4技能考核 1. 考核任务 (1) 在规定的时间内按工艺要求完成控制线路的安装接线，且通电试验成功。 (2) 安装工艺应达到基本要求，线头长短应适当且接触良好。 (3) 遵守安全规程，做到文明生产。 2. 考核要求及评分标准 1) 安装接线(30分) 安装接线评分标准见表32。 表32安装接线评分标准 项目内容要求评 分 标 准扣分 导线连接 对于螺栓式接点，在导线连接时，应打羊眼圈，并按顺时针旋转； 对于瓦片式接点，在导线连接时，直线插入接点固定即可每处错误扣2分 严禁损伤线芯和导线绝缘层，接点上不能露铜丝太长每处错误扣2分 每个接线端子上连接的导线根数一般以不超过两根为宜，并保证接线牢固每处错误扣1分 线路工艺 走线合理，做到横平竖直，布线整齐，各接点不能松动每处错误扣1分 导线出线应留有一定的余量，并做到长度一致每处错误扣1分 导线变换走向要弯成直角，并做到高低一致或前后一致每处错误扣1分 避免交叉线、架空线、绕线和叠线每处错误扣2分 导线折弯应折成直角每处错误扣1分 整体布局 板面线路应合理汇集成线束每处错误扣1分 进出线应合理汇集在端子排上每处错误扣1分 整体走线应合理美观酌情扣分