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179双速电动机自动变速控制线路1.1实训目的1．掌握按钮接触器控制双速电动机变速控制线路的安装与检修2．掌握时间继电器自动控制双速电动机变速控制线路的安装与检修1.2实训理论基础1.交流异步电动机的双速控制线路由三相异步电动机的转速公式n=(1–S)60f1/p可知，改变异步电动机磁极对数P，可实现电动机调速。（1）变极调速在电源频率f1不变的条件下，改变电动机的极对数p，电动机的同步转速n1，就会变化，极对数增加一倍，同步转速就降低一半，电动机的转速也几乎下降一半，从而实现转速的调节。要改变电动机的极数，当然可以在定子铁心槽内嵌放两套不同极数的三相绕组，从制造的角度看，这种方法很不经济。通常是利用改变定子绕组接法来改变极数，这种电机称为多速电机。1）变极原理下面以4极变2极为例，说明定子绕组的变极原理。图21-1画出了4极电机U相绕组的两个线圈，每个线圈代表U相绕组的一半，称为半相绕组。两个半相绕组顺向串联(头尾相接)时，根据线圈中的电流方向，可以看出定子绕组产生4极磁场，即2p=4，磁场方向如图21-1(a)中的虚线或图3.1(b)中的×、⊙所示。180(a)剖视原理圈(b)顺串展开图图21-1绕组变极原理图(2p=4)(a)削视原理图(b)反串展开图(c)反并展开图图21-2绕组变极原理图(2p=2)如果将两个半相绕组的连接方式改为图211所示的样子，即使其中的一个半相绕组U2、U2′中电流反向，这时定子绕组便产生2极磁场，即2p=2。由此可见，使定子每相的一半绕组中电流改变方向，就可改变磁极对数。2）三种常用的变极接线方式图21-3示出了三种常用的变极接线方式的原理图，其中图21-3a)表示由单星形联结改接成并联的双星形联结；图21-3b)表示由单星形联结改接成反向串联的单星形联结；图21-3c)表示由三角形联结改接成双星形联结。由图可见，这三种接线方式都是使每相的一半绕组内的电流改变了方向，因而定子磁场的极对数减少一半。181a)Y—YY（2p—p）b)顺串Y—反串Y(2p—p)c)△—YY(2p—p)图21-3双速电动机常用的变极接线方式必须指出，当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序（对调任意两相绕组出线端），以保证调速前后电动机的转向不变。这是因为在电机定子圆周上，电角度=p×机械角度，当p=1时，U、V、W三相绕组在空间分布的电角度依次为0°、120°、240°；而当p=2时，U、V、W三相绕组在空间分布的电角度变为0°、120°×2=240°、240°×2=480°(即120°)。可见，变极前后三相绕组的相序发生了变化，因此变极后只有对调定子的两相绕组出线端，才能保证电动机的转向不变。变极调速电动机，有倍极比(如2／4极、4／8极等)双速电动机、非倍极比(如4／6极、6／8极等)双速电动机；还有单绕组三速电动机，这种电动机的绕组结构复杂一些。变极调速时，转速几乎是成倍变化，所以调速的平滑性差。但它在每个转速等级运转时，和普通的异步电动机一样，具有较硬的机械特性，稳定性较好。变极调速既可用182于恒转矩负载，又可用于恒功率负载，所以对于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、通风机、升降机等都采用多速电动机拖动。（2）双速异步电动机的控制线路下面就双速异步电动机的△—YY手动调速控制线路进行分析。1）双速异步电动机定子绕组的连接双速异步电动机定子绕组的△/YY接线图如图21-4所示。图中，三相定子绕组接成△形，a)b)a)低速一△接法(4极)b)高速一YY接法、(2极)图21-4双速电动机三相定子绕组△／YY接线由三个连接点接出三个出线端U1、V1、W1，从每相绕组的中点各接出一个出线端U2、V2、W2，这样定子绕组共有6个出线端。通过改变这6个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。要使电机在低速工作时，就把三相电源分别接至定子绕组作△形连接顶点的出线端U1、V1、Wl上，另外三个出线端U2、V2、W2空着不接，如图21-4a)所示，此时电动机定子绕组接成△形，磁极为4极，同步转速为1500r／min；若要使电动机高速工作，就把三个出线端U1、V1、W1并接在一起，另外三个出线端U2、V2、W2分别接到三相电源上，如图21-4b)所示，这时电动机定子绕组接成YY形，磁极为2极，同步转速为3000r／min。可见双速电动机高速运转时的转速是低速运转转速的两倍。2）接触器控制双速电动机的控制线路用按钮和接触器控制双速电动机的电路如图21-5所示。其中183SB1、KM1控制电动机低速运转；SB2、KM2、KM3控制电动机高速运转。图21-5接触器控制双速电动机的电路图线路工作原理如下：先合上电源开关QS。△形低速启动运转：停转时，按下SB3即可实现。3）时间继电器控制双速电动机的控制线路184用按钮和时间继电器控制双速电动机低速启动高速运转的电路图如图21-6所示。时间继电器KT控制电动机△启动时间和△一YY的自动换接运转。图21-6按钮和时间继电器控制双速电动机自动控制电路图线路工作原理如下：先合上电源开关Qs。△形低速启动运转：YY形高速运转。185停止时，按下SB3即可。若电动机只需高速运转时，可直接按下SB2，则电动机△形低速启动后，自动变成YY形高速运。2．以图21-6控制线路为例简述双速电动机自动控制线路的一般检修方法（1）电动机不能低速起动故障的检修电动机不能起动的原因有：电源故障；熔断器熔丝断；控制回路1-0号线间元件或线路出故障；接触器KM主触头或线圈出故障；检查步骤如下。1）检查电源接触器KM能否吸合。按压起动按钮SB1，这时可用听觉来判断接触器KM是否吸合。如果吸合，就会有响亮而清脆的“喀”声；假如没有吸合，则无响声。注意试车时间要短，应一开即停，否则可能造成电动机将烧坏。如果KM吸合而电动机不能起动，这说明1-8号之间的线路和元件正常。故电动机不能起动的原因只有电源断相、接触器KM主触头接触不良二种可能。如果KM不能吸合，除了没有控制电源(含FU2熔断)外，还可能是控制电路1-8号间存在故障或接触器KM1的铁心卡死。2）检查电动机是否断相。当接触器KM吸合而电动机不能起动时，可以听听电动机有无“嗡嗡”声；用手摸电动机外壳时有先微微振动的感觉，如有“嗡嗡”声和微微振动，则存在电动机断相故障。要立即按186停止按钮SB3，拆除电动机接线，再进行下面的检测，寻找故障点。检测时先用万用表交流500V档测量熔断器FUl进线及出线的三相线电压应为380V±10％。如进线断相，则是电源故障或进线断，需修理电源或更换导线；如果是出线断相，则FUl熔体熔断，需更换熔体。如电源电压正常，再测接触器KM主触头进线及出线的三相电压。如果进线断相，则是线路断，需更换导线；如果是出线断相，则为KM主触头损坏，可修复或更换主触头。如果KM正常，则需再检测FR1进出线的三相电压，注意应分别对应两种转速进行测量，（先测量低速时Ul、V1、W1、)，同样，进线断相是线路断；出线断相是FR1热元件损坏。应进行修复或更换热继电器。如果接触器吸合，电动机不能起动，但也没有“嗡嗡”声和微微振动，则是电动机断开两相电源造成。并应按上述方法检查主接触器和热继电器进出线三相电压。3）接触器KM1不吸合故障的检修。检修过程如下。①用万用表交流500V档测量FU2进线及出线电压，应为380V±10％。如仅仅是出线没有电压，则FU2熔体断，应更换熔体；如果FU2进线没有电压，则为电源故障，按前述方法检查。②测量1-5号间的电压，如有380V为正常；如接触器KM1不吸合，则为SB3按钮动断触头未接通，需修复或更换按钮SB3。③测量1-6号间的电压，如有电压正常；则是KT延时常闭触头损坏，修复或更换时间继电器。如没有电压，则是KM2、KM3联锁常闭触187头损坏或KM1线圈连线断路，可切断电源，用万用表R×1档，测量6-7号、7-8号KM2、KM3联锁常闭触头，若断线修复或更换KM2、KM3接触器，若6-8号电阻为零，则测量KM1线圈，应有低值电阻；若电阻为无限大，即为线圈断路，应更换KM1线圈。④若所有各点电压均正常，则可能是接触器KM1的动铁心卡死，此时接触器KM1。在线圈通电情况下应有微微振动及发出电磁噪声。这时，可拆下检查或修理或更换。如无微振及电磁噪声，也可能是起动按钮SB1接触不好，可用万用表R×l档进行检查并修复。4）电动机只有低速点动的检修。首先检查接触器。KM1的自锁功能。在切断电源的情况下，用螺丝刀顶压接触器动铁心，使呈吸合状态，再用万用表R×1档测量4-5号间的电阻，如果电阻值不为零，则自锁触头有故障，应进行修复或更换KM1接触器。如果自锁触头接触良好，则分别测量检查连至自锁触头的4号线和5号线连线是否已断或连接处松脱，找出故障点后，修复即可。（2）电动机一起动就爆断主回路熔体FU1的故障，检修这种故障是由于线路短路或电动机短路所致。此时，控制回路短路的可能性极小，因FU2熔体的电流等级比FUl要小得多，故它应先熔断。1）检查短路故障点。对于短路点，除穿管导线和电动机外，一般都可以明显地看到灼痕及熔化的金属粒，检修时应注意观察；同时，可在断电情况下；用500V绝缘电阻表分段测量线路的对地和线间绝缘电阻，找出故障段后，再用脱开某些连线头的方法进一步缩小范围，直至找出短路点所在导线或元件进行更换或修复。1882）检查电动机转子是否堵转，电动机转子堵转也能造成熔体FUl在电动机起动瞬间爆断。检查时，先切断电源，再由人来转动电动机转轴，电动机应能转动。若无法转动，则为电动机卡死或传劫机构卡死；如果是电动机转子本身卡死，大多是因为轴承滚珠碎裂造成，可拆修电动机，更换轴承，如果是传动机构卡死，则应由钳工修理。（3）控制回路熔体爆断的检修这种故障一般是由于控制回路短路或对地短路造成。1）在断开电源的情况下，用万用表R×1档测量接触器线圈两端电阻，这时应有较大的电阻值，如为零，则是线圈短路，需要更换线圈；如电阻值很小，而且线圈发汤，并有焦臭味，则线圈有匝间短路存在，也需更换线圈。2）用万用表R×1档测量．FU2的出线端：1号线、0号线对地电阻，其阻值应保持在无限大处。如发现某点对地电阻值极小或为零，则存在对地短路点。假设为1。对地短路，此时可拆去6号线。若故障依旧，再拆去3号线，依次类推，直到故障消除为止。找出短路故障点后，针对故障发生的原因(元件绝缘击穿、导线绝缘破损、导线连接部分碰地，元件安装不当使导电体碰地等)所在，再进行更换元件、导线，重新紧固元件和导线连接点等修理工作。（4）高速运行时的故障检修如图21.6所示，当合上开关QS，按下起动按钮SB2，首先是时间继电器KT吸合，KM1吸合，电动机低速启动运行，经时间继电器延时后其延时常闭触头断开，使接触器KM1断电，KMl释放，其常闭联锁触头恢复闭合，电动机低速运行结束，189当时间继电器延时后其延时常开触头闭合后，KM2、KM3接触器吸合，电动机就由低速起动转入高速运行。1)电动机不能转入高速运行的检修。此时存在两种情况。①电动机低速起动后，一直运行在低速状态，这种故障出自时间继电器KT，可能是铁心卡死呈断电状态；也可能是延时机构失灵，致使延时常闭触头不能断开。应该修理或更换时间继电器，并根据需要整定好延时时间。②电动机低速起动，经过一段时间延时后，电动机停止转动。出现该故障时，时间继电器KT和接触器KMl的线圈回路工作均正常。首先应检查时间继电器KT的瞬时触头KT-1不能闭合自锁，在断开电源的情况下，用万用表R×1档测量KT-1的瞬时触头是否能闭合，阻值应为零，如果不通，则应该修理或更换时间继电器。如果阻值为零，则测量KM1联锁触头，若电阻为无限大，应该修理或更换接触器KM1。如果阻值为零，即为KM2、KM3线圈断路，电阻为无限大，应更换KM2、KM3线圈检修或更换KM2、KM3接触器。到此，只要接触器、KM1、KM2、KM3完好，电动机就能正常进入高速运行状态了。21.3实训准备器材表21-1实训准备工具、仪表、器材明细表序号名称型号与规