汽车电脑与总线技术(张华)第五章

1、第五章 汽车电脑维修,直流电机工作原理,步进电机原理,控制方式,实物与连接方式,单片机控制电路,图2-7 定子串电阻降压启动控制电路,图2-8 自耦变压器降压启动控制电路,自耦变压器降压启动控制电路,图2-9 Y-降压启动控制电路,4. 鼠笼式异步电动机启动方法比较 鼠笼式异步电动机启动方法的比较如表2-1所示。,表2-1 鼠笼式异步电动机启动方法的比较,2.2.3 绕线式异步电动机启动控制 绕线式三相异步电动机降压启动方法为转子电路串入启动电阻或频敏变阻器。 启动过程的控制原则有电流控制原则和时间控制原则两种。,1电流控制原则 图2-10所示为电流控制原则的转子串三级电阻启动控制电路。转子电阻采用平衡短接法，三个过电流继电器KA1、KA2、KA3根据电动机转子电流的变化，控制接触器KM1、KM2、KM3的依次得电动作，从而逐级切除外加电阻R1、R2、R3。,电路的启动过程分析如下(首先合上电源开关QS)：,图2-10 按电流原则控制的转子串电阻启动控制电路,由于电动机刚启动时转子电流很大，因而三个电流继电器KA1、KA2、KA3都吸合，它们的动断触点全部断开，转子绕组串全电阻启动。随

2、着电动机转速的升高，转子电流逐渐减小，当减小至KA1的释放电流时，KA1首先释放，KA1的动断触点恢复闭合，接触器 KM1线圈得电，主触点闭合，切除第一级电阻R1。R1被切除后，转子电流重新增大，但随着电动机转速的继续升高，转子电流又会减小，当减小至KA2的释放电流时，KA2释放，KA2的动断触点恢复闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，切除第二级电阻R2。如此继续下去，直到全部电阻被切除，电动机启动完毕，进入正常运行状态。,2. 时间控制原则 图2-11所示为按时间原则控制的转子串电阻启动电路。图中， KM为电源接触器，KM1KM3用来短接转子电阻，时间继电器KT1KT3控制启动过程。 在图2-11中，按下启动按钮SB2后，接触器KM线圈得电并自锁，主触点闭合，电动机串全电阻启动，与此同时，时间继电器KT1线圈得电，经一段时间延时后，时间继电器KT1的延时动合触点闭合，接触器 KM1线圈得电，其主触点闭合，切除转子电阻R1，同时其辅助动合触点闭合，时间继电器KT2线圈得电。,这样，通过时间继电器线圈依次通电，接触器KM1KM3线圈依次得电，主触点依次闭合，转子电阻将被逐级短接，直到

3、转子电阻全部切除，电动机启动完毕，进入全压运行工作状态。此时KM3的动断触点断开，KT1线圈失电，其延时动合触点马上断开，KM1线圈失电，此后，KT2、KM2、KT3依次失电。 图2-11中，在KM线圈支路中串联KM1、KM2、KM3的动断触点主要是为了保证电动机在启动瞬间串接所有电阻。,图2-11 按时间原则控制的转子串电阻启动控制电路,2.3 三相异步电动机正反转控制线路 三相异步电动机正反转控制线路实现原理较简单，只需对调交流电动机的任意两相电源的相序即可。 2.3.1 按钮控制的电动机正反转控制线路 1. 接触器互锁的正反转控制电路 图2-12所示为两个接触器的电动机正反转控制电路。,图2-12 两个接触器的电动机正反转控制电路,图中，若同时按下SB2和SB3，则接触器KM1和KM2线圈同时得电并自锁，它们的主触点都闭合，这时会造成电动机三相电源的相间短路事故，所以该电路不能使用。 为了避免两接触器同时得电而造成电源相间短路，在控制电路中，分别将两个接触器KM1、KM2的辅助动断触点串接在对方的线圈回路里，如图2-13所示。,图2-13 接触器互锁正反转控制电路,这种利用两个接

4、触器(或继电器)的动断触点互相制约的控制方法叫做互锁(也称联锁)，而这两对起互锁作用的触点称为互锁触点。 接触器互锁的电动机正反转控制的工作原理如下(首先合上电源开关QS)： 正转启动：,停止： 反转启动：,2. 按钮、接触器双重互锁的正反转控制电路 从图2-13中我们发现，正反转的切换必须经过“停止”这一操作，那我们能否不经过“停止”这一步而直接实现正反转切换呢？图2-14所示的按钮、接触器双重互锁的正反转控制电路就可实现。所谓按钮互锁，就是将复合按钮动合触点作为启动按钮，而将其动断触点作为互锁触点串接在另一个接触器线圈支路中。这样，要使电动机改变转向，只要直接按反转按钮就可以了，而不必先按停止按钮，简化了操作。 其工作原理可自行分析。,图2-14 按钮和接触器双重互锁控制电路,2.3.2 行程开关控制的电动机正反转控制线路 在机床电气设备中，有些是通过工作台自动往复循环工作的，例如龙门刨床工作台的前进、后退。电动机的正反转是实现工作台自动往复循环的基本环节。自动循环控制线路如图2-15所示。控制线路按照行程控制原则，利用生产机械运动的行程位置实现控制，采用行程开关。由行程开关控制的

5、电动机正反转控制线路如图2-16所示。,图2-15 自动循环控制线路示意图,图2-16 行程开关控制的电动机正反转控制线路,电路工作过程分析为：启动时，按下正转启动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机正转运行并带动机床运动部件左移，当运动部件上的撞块1碰撞到行程开关SQ1时，将 SQ1 压下，使其动断触点断开，切断了正转接触器KM1线圈回路；同时，SQ1的动合触点闭合，接通了反转接触器KM2线圈回路，使KM2线圈得电自锁，电动机由正向旋转变为反转，带动运动部件向右运动，当运动部件上的撞块2 碰撞到行程开关SQ2时，SQ2 动作，使电动机由反转又转为正转运行。如此往返运动，从而实现运动部件的自动循环控制。,若启动时工作台在左端，应按下SB3进行启动。 另外，SQ3、SQ4分别为反、正向终端保护限位开关，用于防止限位开关SQ1、SQ2失灵时造成工作台从机床上冲出的事故。,2.4 三相鼠笼式异步电动机制动控制线路 所谓制动，就是给正在运行的电动机加上一个与原转动方向相反的制动转矩，迫使电动机迅速停转。电动机常用的制动方法有机械制动和电气制动两大类。,2.4.1 电磁机械制动控制线路 利用

6、带电磁操作机构的机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为电磁机械制动。电磁机械制动分为通电制动型和断电制动型两种。 电磁机械制动装置由电磁操作机构和弹簧力机械抱闸机构组成。图2-17所示为断电制动型电磁抱闸的结构及其控制电路，特点是断电时制动闸处于“抱住”状态，适用于升降机械场合。,图2-17 断电制动型电磁抱闸的结构及其控制电路 (a) 断电制动型电磁抱闸的结构示意图；(b) 电磁抱闸断电制动控制电路,其工作原理为：合上电源开关QS，按下启动按钮SB2后，接触器KM线圈得电自锁，主触点闭合，电磁铁线圈YB通电，衔铁吸合，使制动器的闸瓦和闸轮分开，电动机M启动运转；停车时，按下停止按钮SB1后，接触器KM线圈断电，自锁触点和主触点分断，使电动机和电磁铁线圈YB同时断电，衔铁与铁芯分开，在弹簧拉力的作用下闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机迅速停转。 图2-18所示为通电制动型电磁抱闸的控制电路，其特点是断电时制动闸处于“松开”状态，适用于加工机械场合。,图2-18 通电制动型电磁抱闸控制电路,2.4.2 能耗制动控制线路 用于快速停车的电气制动方法有能耗制动和反接制动等。 能耗制动是在切除三相

7、交流电源之后，定子绕组接入直流电流，在定子、转子之间的气隙中产生静止磁场，惯性转动的转子导体切割该磁场，形成感应电流，产生与惯性转动方向相反的电磁力矩，从而使电动机迅速停转，并在制动结束后将直流电源切除的制动方式。其特点是能耗小，需直流电源，设备费用高，制动准确度较高，制动转矩平滑，但制动力较弱，制动转矩与转速成比例减小。适用于要求平稳制动，停位准确的场合，如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等。,图2-19所示为手动控制的能耗制动控制电路，按下SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机启动。当进行能耗制动时，一直按住SB1，KM2线圈得电，将直流电源接入电动机进行能耗制动，延时2 s左右，松开SB1，能耗制动结束。,图2-19 手动控制的能耗制动控制电路,图2-20为按时间原则控制的能耗制动电路图。其工作原理如下(首先合上电源开关QS)：,图2-20 按时间原则控制的能耗制动电路,说明： (1) 主电路中的R用于调节制动电流的大小。 (2) 能耗制动结束后，应及时切断直流电源。,2.4.3 反接制动控制线路 反接制动依靠改变电动机定子绕组中三相电源相序的方法，使电动机旋转磁场反转，从而产生

8、一个与转子惯性转动方向相反的电磁转矩，使电动机转速迅速下降，电动机制动到接近零转速时，再将反接电源切除。通常采用速度继电器检测速度的过零点。其特点是设备简单，制动力矩较大，冲击强烈，但准确度不高。适用于要求制动迅速，制动不频繁的场合，如各种机床的主轴制动。,图2-21所示为单向运行的反接制动控制电路。其工作原理是：按下启动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机开始运行，当电动机的速度达到速度继电器的动作速度时，速度继电器KS的动合触点闭合，为电动机反接制动作准备；制动时，按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，由于速度继电器KS的动合触点在惯性转速作用下仍然闭合，使KM2线圈得电自锁，电动机实现反接制动；当其转子的转速小于100 r/min时，KS的动合触点复位断开，KM2线圈失电，制动过程结束。,说明： (1) 反接制动时，当电动机的转速接近于零时应及时切断电源，否则电动机将反转。此控制要求可由速度继电器实现。 (2) 反接制动的电流(制动冲击力)较大，在主电路中串入限流电阻R。 10 kW以上电动机的定子电路中串入的对称电阻或不对称电阻，称为制动电阻，用以限制制动电流和减少制动冲击力

9、。 (3) 注意速度继电器触点的方向。 异步电动机能耗制动与反接制动的比较如表2-2所示。,图2-21 单向运行的反接制动控制电路,表2-2 异步电动机能耗制动与反接制动的比较,习 题 1. 电路图中QS、FU、KM、KT、SQ、SB分别是什么电器元件的文字符号？电器控制线路常用的保护环节有哪些？各采用什么电器元件？ 2. 笼型异步电动机的启动方法有哪几种？绕线异步电动机的启动方法有哪几种？ 3. 什么叫能耗制动、反接制动？各有什么特点及适用场合？ 4. 什么是互锁(联锁)、自锁？试举例说明各自的作用。 5. 长动与点动的区别是什么？,6. 动合触点的串联或并联在电路中起什么样的控制作用？动断触点的串联或并联在电路中起什么样的控制作用？ 7. 设计一个控制电路，要求第一台电动机启动5 s以后，第二台电动机自动启动；运行10 s以后，第一台电动机停止转动，同时第三台电动机启动；再运转5 s后，电动机全部停止。,8. 设计一个控制电路，控制一台电动机。要求： (1) 可正反转； (2) 可正向点动，两处启、停控制； (3) 可反接制动； (4) 有短路和过载保护。,9. 试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续运行的混合控制线路。 10. 图2-16所示的行程开关控制的正反转电路，若在现场调试试车时，将电动机的接线时序接错，会造成什么样的后果？为什么？,

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