SSR控制的电动机正反转电路设计附SEW异步电机制动器的使用及故障排除.docx
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SSR控制的电动机正反转电路设计附SEW异步电机制动器的使用及故障排除
SSR控制的电动机正/反转电路设计
摘 要:
分析了电磁继电器在使用过程中的问题,设计了基于SSR控制的三相电动机的正/反转电路,并阐述了电路原理、电路结构及特点。
关键词:
SSR;电动机;正/反转
1传统电机正反转控制电路的使用
在工矿企业、工农业生产中,经常使用传统的电磁继电器来实现三相电机的正/反转控制。
在大负荷作业过程中,由于电流较大,在正反转切换时,如果处理不好,则会在继电器接触表面产生火花、烧毁触点、影响接触器的寿命。
虽然继电器采用了灭弧装置,但效果并不理想。
一段时间后,由于触点表面接触电阻增大,电磁继电器在使用中将暴露出其他的问题:
(1)对冲击、振动的环境敏感,触点寿命短,可行性低。
(2)电磁继电器的控制电压范围较窄、灵敏度低。
(3)切换速度慢,大于20ms。
(4)因本身是线圈结构,由于磁通是交变的,在磁通为零时,电磁吸力也为零。
这对于50Hz的交流电来说,1s内将有100次电磁吸力为零,这将引起铁芯振动、产生机械磨擦、降低使用寿命,同时容易产生电磁干扰[1]。
由于这些缺点,电磁继电器控制的三相电机电路带给人们越来越多的不便。
2SSR电机正反转控制电路设计
固态继电器SSR(SolidStateRelay)由固态电子组件组成的新型无触点电子开关,又称固态开关。
本设计电路摒弃了普通继电器控制的电机正/反转电路,采用集光电耦合器、大功率双向晶闸管触发电路、阻容吸收电路等于一体的过零型SSR元件代替传统的线圈继电器,设计出一种实现对三相电动机正/反转的控制电路。
SSR的原理图如图1所示[2]。
2.1固态继电器的工作原理及特性
2.1.1过零型SSR工作原理
过零型SSR为四端器件,1、2为输入端,3、4为输出端。
R0为限流电阻,光耦合器将输入与输出电路在电气上隔离开,T1构成反相器,R4、R5、T2和晶闸管T3组成过零检测电路,UR为双向整流桥,由T3和UR用双向晶闸管TR开启双向触发脉冲,R3、R7为分流电阻,用来保护T3、TR,R8、C组成浪涌吸收网络,吸收电源中带有的尖峰电压或浪涌电流,防止对开关电路产生冲击或干扰,其内部电路如图2所示[3]。
2.1.2SSR特性
SSR成功地实现了弱信号对强电的控制。
由于光耦合器的应用,使控制信号所需的功率极低,而且所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容,可以实现直接连接,从而使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用,甚至可取代传统的“线圈—簧片触点式”继电器。
SSR是由全固态电子元件组成,与电磁继电器相比没有任何可动的机械部件、机械动作,且具有无触点、无动作噪声、开关速度快、无火花干扰和可靠性高等优点[4];SSR由电路的工作状态变换实现“通”和“断”的开关功能,没有机械接触点,具有工作高可靠、寿命长、无动作噪声、耐振动、耐机械冲击、安装位置无限制的优点,并可用绝缘防水材料灌封做成全密封形式,达到防潮、防霉、防腐的性能,同时在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳[5]。
交流型SSR由于采用过零触发技术,因而在计算机输出接口上可以安全使用。
这些特点使SSR在军事、化工、井下采煤和各种工业民用电控设备的应用中具有超越电磁继电器的极大技术优势。
2.2SSR控制的电动机正/反转电路设计
2.2.1控制电路原理图及电路特点
采用过零型SSR作为电子开关实现电动机正/反转控制,控制电路如图3所示。
通过触发电路控制电动机的启动、停止和正/反转。
当改变电动机转动方向时,给出指令信号的顺序是“停止—反转—启动”或“停止—正转—启动”。
当电机允许时,可以在R1~R4位置接入限流电阻,以防止当两线间的任意2只继电器均误接通时,限制产生半周线间短路电流超过继电器所能承受的浪涌电流,从而避免烧毁继电器等事故,确保安全性。
但是正常工作时电阻将产生压降和功耗。
该电路建议采用额定电压为660V或更高一点的SSR产品。
本设计电路不仅可用于人工控制,同时也非常适用于单片机或计算机的自动控制。
2.2.2控制电路的工作波形
由波形图可知,当输入端加入输入信号时,各SSR均是在各相电压过零时导通,使负载上的电压与三相电源电压同步,工作波形如图4所示。
对该设计电路的分析表明,该电路设计是SSR继电器在应用领域尤其是电机控制领域的创新。
电路在抗干扰、噪声、运行平稳性等方面明显优于电磁继电器控制的电机正/反转电路。
此外,由于所用元件SSR没有机械接触触点,对环境的适应性更强;运行中对电网产生的干扰小,而且由于SSR所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容,可以实现直接连接,更加适用于自动控制领域。
但在实际应用时,由于SSR的电流容量随环境温度的升高而降低,因此工作电流较大时应加散热片。
参考文献
[1]博文.固态继电器[J].电子世界,2007(6):
9-10.
[2]王联伟,徐剑锋.固体继电器在有载调压配电变压器中的应用[J].科技资讯,2006,29.
[3]康清华.固态继电器的应用浅析[J].科技资讯,2007(4).
[4]吕艳玲,赵玉林,徐建华,等.基于固态继电器的配电变压器自动稳压装置[J].电力系统自动化,2003,27(24):
74-77.
[5]AvaGO公司.固态继电器的选择和应用[J].世界电子元器件,2008(3):
62-65.
1制动电压的初步确定
2制动电压的铭牌确定
3制动器的接线
4变频器控制电机时制动器的使用
5制动器快速制动的使用
5.1没有变频器控制电机时快速制动的使用
5.2变频器控制电机时快速制动的使用
6制动器组成元件好坏的检测
7制动器使用中常易犯的错误
8制动器使用中常易误解的地方
9制动器制动反应时间和制动间隙数据表
1制动电压的初步确定
根据中国的实际使用情况,SEW公司电机通常使用220VAC或380VAC制动电压的制动器,如果客户定货时没有指明制动电压的要求,SEW公司将按以下原则配置制动器的制动电压,机座号63—100的电机配置220VAC制动电压的制动器;机座号112以上的电机配置380VAC制动电压的制动器;
(电机机座号与电机功率对照表见SEW《电机技术手册》)
对于最常使用的4级电机而言,0.12Kw—3Kw的电机配置220VAC制动电压的制动器(0.12Kw电机有56机座号和63机座号两种,56机座号除外);4Kw以上的电机配置380VAC制动电压的制动器。
当然,客户也可指明制动器制动电压的等级,电气设计人员为方便控制的要求,最好能与机械设计人员协商,指明制动器制动电压的等级。
2制动电压的铭牌确定
电机的铭牌上左下脚标明了所配制动器制动电压的等级,请以此为准配置正确的制动电压。
3制动器的接线
对于单速电机,为方便客户使用,在电机出厂时SEW公司已将制动器控制电源接好,电源直接从电机接线柱上引取,当电机得电时电机运转,制动器也同时释放,当电机断电时电机停转,制动器也同时锁紧。
当使用机座号63--100的电机,电机通常为
△/Y220VAC/380VAC
当使用机座号112以上的电机(包括112机座),电机通常为
△/Y380VAC/660VAC
见下图
1)机座号63—100的单速电机
2)机座号112以上的单速电机
4变频器控制电机时制动器的使用
首先应将从电机接线柱上接到制动整流块上的电源线拆除,单独给制动整流块引取电源,见下图
1)机座号63—100的单速电机
2)机座号112以上的单速电机
5制动器快速制动的使用
通过改变制动整流块的接线方式,可使制动器变为快速制动运行,制动速度为普通制动的5倍以上,在驱动控制中可提高定位精度;
在升降驱动中,如提升机,叉式升降机等建议使用快速制动。
5.1没有变频器控制电机时快速制动的使用
1)机座号63—100的单速电机
2)机座号112以上的单速电机
5.2变频器控制电机时快速制动的使用
1)机座号63—100的单速电机
2)机座号112以上的单速电机
6制动器组成电器元件好坏的检测
有时候,当电源已接到制动整流块上,但制动器并未动作,则可能是制动整流块损坏,或是制动线圈损坏,检测方法如下:
首先将从制动线圈接到制动整流块上的线与制动整流块分离开;
然后给制动整流块接入电源,用万用表直流电压挡分别测量制动整流块上1脚与3脚,1脚与5脚,3脚与5脚间的直流电压,
当接入220VAC电源时,以上三组其中有一组测出为100VDC左右,则说明此制动整流块正常;
当接入380VAC电源时,以上三组其中有一组测出为160VDC左右,则说明此制动整流块正常;
用万用表电阻挡分别测量制动线圈上白色线与红色线;白色线与蓝色线;
红色线与蓝色线间的电阻值,其中两组阻值相加等于第三组阻值,则说明此制动线圈正常。
7制动器使用中常易犯的错误
1)变频器控制电机时制动器控制电源未单独接
由于变频器控制电机运行为U/f模式,在调速控制时,当f频率降低时,输出到电机上的电压也随之降低,制动器的制动电压也同时降低,这会使制动线圈产生的吸合力矩不够,导致制动器不能释放。
2)变频器控制电机时制动器控制电源虽单独接,但未将从电机接线柱上接到制动整流块上的电源线拆除
这会使制动电压通过电机接线柱进入到变频器的输出端,导致变频器损坏。
8制动器使用中常易误解的地方
在制动整流块BG或BGE上,会见到Ue=150…500VAC标注,有些客户据此判定制动电压为150…500VAC均可,随意接入制动电压,导致制动器故障发生。
制动整流块BG或BGE上标注的Ue=150…500VAC为制动整流块本身可接入的电压等级,因为制动整流块本身是一个通用件;
但SEW电机制动器由两部分组成,①制动整流块和②制动线圈,制动线圈的电压等级是确定的,如果没有按其要求配置制动电压,将会造成制动器不能释放或烧毁制动线圈。
电机铭牌上所标注的制动电压就是指的制动线圈的电压等级,应以此为准。
9制动器制动反应时间和制动间隙数据表
t2:
制动反应时间
t2Ⅰ:
普通制动反应时间t2Ⅱ:
快速制动反应时间
1)双盘制动器Workingairgap制动器工作间隙
附页:
电机机座号与电机功率对照表
3000rpm1500rpm1000rpm750rpm1500/3000rpm
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
DFR63S2
0.18
DFT56M4
0.09
DFR63S6
0.09
DT71D8
0.15
DFR63M4/2
0.15/0.2
DFR63M2
0.25
DFT56L4
0.12
DFR63M6
0.12
DT80N8
0.25
DFR63L4/2
0.2/0.28
DFR63L2
0.37
DFR63S4
0.12
DFR63L6
0.18
DT90S8
0.37
DT71D4/2
0.25/0.37
DT71D2
0.55
DFR63M4
0.18
DT71D6
0.25
DT90L8
0.55
DT80K4/2
0.4/0.63
DT80K2
0.75
DFR63L4
0.25
DT80K6
0.37
DV100M8
0.75
DT80N4/2
0.55/0.88
DT80N2
1.1
DT71D4
0.37
DT80N6
0.55
DV100L8
1.1
DT90S4/2
0.88/1.3
DT90S2
1.5
DT80K4
0.55
DT90S6
0.75
DV112M8
1.5
DT90L4/2
1.8/1.8
DT90L2
2.2
DT80N4
0.75
DT90L6
1.1
DV132S8
2.2
DV100M4/2
1.5/2.2
DV100M2
3
DT90S4
1.1
DV100M6
1.5
DV132M8
3
DV100L4/2
2.5/3
DV112M2
4
DT90L4
1.5
DV112M6
2.2
DV132ML8
4
DV112M4/2
3.3/4
DV132S2
5.5
DV100M4
2.2
DV132S6
3
DV160M8
5.5
DV132S4/2
4.4/5.5
DV132M2
7.5
DV100L4
3
DV132M6
4
DV160L8
7.5
DV132M4/2
6/7.5
DV132ML2
9.2
DV112M4
4
DV132ML6
5.5
DV180L8
11
DV132ML4/2
7.5/10.5
DV160M2
11
DV132S4
5.5
DV160M6
7.5
DV200L8
15
DV160L4/2
13.5/15
DV160L2
15
DV132M4
7.5
DV160L6
11
DV180M4/2
16/18.5
DV180M2
18.5
DV132ML4
9.2
DV180L6
15
DV180L4/2
18.5/23
DV180L2
22
DV160M4
11
DV200LS6
18.5
DV200L4/2
26/33
DV160L4
15
DV200L6
22
DV225S4/2
30/38
DV180M4
18.5
DV250M6
37
DV225M4/2
35/45
DV180L4
22
DV280S6
45
DV200L4
30
DV225S4
37
DV225M4
45
1000/3000rpm750/3000rpm500/3000rpm1000/1500rpm750/1500rpm
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
电机型号
功率
PN
DT71D6/2
0.08/0.25
DT71D8/2
0.06/0.25
DT90S12/2
0.11/0.7
DT71D6/4
0.11/0.15
DT71D8/4
0.1/0.18
DT80K6/2
0.13/0.4
DT80K8/2
0.1/0.4
DT90L12/2
0.15/0.9
DT80K6/4
0.13/0.22
DT80K8/4
0.16/0.3
DT80N6/2
0.2/0.6
DT80N8/2
0.15/0.6
DV100M12/2
0.2/1.2
DT80N6/4
0.18/0.3
DT80N8/4
0.22/0.4
SDT90S6/2
0.3/0.9
SDT90S8/2
0.22/0.9
DV100L12/2
0.25/1.6
DT90S6/4
0.33/0.55
DT90S8/4
0.3/0.6
SDT90L6/2
0.4/1.3
SDT90L8/2
0.3/1.3
DV112M12/2
0.33/2
DT90L6/4
0.48/0.75
DT90L8/4
0.44/0.88
SDT100LS6/2
0.6/1.8
SDT100LS8/2
0.45/1.8
DV132S12/2
0.5/3
DV100M6/4
0.8/1.1
DV100M8/4
0.66/1.3
SDT100L6/2
0.8/2.4
SDT100L8/2
0.6/2.4
DV132M12/2
0.7/4
DV100L6/4
1.1/1.5
DV100L8/4
0.9/1.8
SDV112M6/2
1/3
SDV112M8/2
0.8/3
DV132ML12/2
0.85/5
DV112M6/4
1.3/2
DV112M8/4
1.2/2.2
SDV132S6/2
1.3/4
SDV132S8/2
1/4
DV160M12/2
1.2/7
DV132S6/4
2/3
DV132S8/4
1.8/3.3
DV132M6/2
1.6/4.8
DV132M8/2
1.2/4.8
DV160L12/2
1.4/8.5
DV132M6/4
2.8/4.4
DV132M8/4
2.2/4.4
DV132ML6/2
2/6
DV132ML8/2
1.5/6
DV180M12/2
2/12
DV132ML6/4
3.7/5.2
DV132ML8/4
2.7/5.5
DV160M6/2
2.5/7.5
DV160M8/2
1.9/7.5
DV180L12/2
2.3/13.5
DV160M6/4
4.8/6.6
DV160M8/4
3.8/7.5
DV160L6/2
3.7/11
DV160L8/2
2.8/11
DV200L12/2
3.5/20
DV160L6/4
6/9.2
DV160L8/4
5.5/10
DV180M6/2
4.2/13
DV180M8/2
3.3/13
DV180L6/4
9.2/14
DV180L8/4
7.5/15
DV180L6/2
5.5/16
DV180L8/2
4/16
DV200L6/4
16/22
DV200LS8/4
12/20
DV200L6/2
7.5/22
DV200L8/2
5/20
DV225S6/4
18.5/26
DV200L8/4
14/22
DV225S8/2
6/24
DV225M6/4
22/30
DV225S8/4
18.5/28
DV225M8/2
7.5/30
DV225M8/4
25/34
- 配套讲稿:
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