第2章三相异步电动机控制线路

1、第第2章三相异步电动机控制线路章三相异步电动机控制线路 v 2.1 2.1 ? 电气控制系统图电气控制系统图v 2.2 2.2 基本控制环节基本控制环节v 2.32.3? 三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制v 2.42.4? 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制v 2.52.5? 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制 v 2.62.6? 电气控制系统常用保护措施电气控制系统常用保护措施 v 电气控制系统是由电气元件按照一定要求联接而成的。v 电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电气元件及其联接关系2.1 电气控制系统电气控制系统图图 图中采用

2、不同的图形符号表示各种电器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号或线路的功能、状况和特征，采用不同的线号或接点编号来表示导线与连接等。 电气控制系统图表达了生产机械电气控制系统的结构、原理等设计示意图，是电气系统安装、调整、使用和维修的重要资料。电气控制系统图中，电气控制系统图中，电气元件的图形符号和文字符号电气元件的图形符号和文字符号都有统一的国家标准都有统一的国家标准。 GB4728-84 GB4728-84电气图用图形符号电气图用图形符号 GB6988-87 GB6988-87电气制图电气制图 GB7159-87 GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字

3、符号制定通则 1. 电气控制系统图中的图形符号和文字符号电气控制系统图中的图形符号和文字符号2. 电气控制系统图电气控制系统图电气原理图电气原理图电器布置图电器布置图电气安装接线图电气安装接线图 1）电气原理图 用规定的图形符号，按主电路和辅助电路相互分开并依用规定的图形符号，按主电路和辅助电路相互分开并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图。据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图。 包括所有电器元件的导电部件和接线端点，不表示电气包括所有电器元件的导电部件和接线端点，不表示电气元件的形状、大小和安装方式。元件的形状、大小和安装方式。某机床的电气控制原理图某机床的电气控制原理图1. 一般

4、分一般分主电路、控制回路主电路、控制回路和和辅助电路辅助电路 电气原理图的电气原理图的绘制绘制原则原则主回路主回路：电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；控制回路：控制回路：接触器和继电器线圈等小电流线路；辅助回路：辅助回路：其他如信号、保护、测量等小电流线路。2.电气元件采用国家规定的电气元件采用国家规定的图形符号图形符号和和文字符号文字符号表示。表示。v一般垂直放置，也可以逆时针转动一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。水平放置。v同一电器的各部件可以画在不同的位置，但必须采用同一电器的各部件可以画在不同的位置，但必须采用相同相同的文字符号的文字符号表示

5、。为了区分同一电器的各触点或同一类型表示。为了区分同一电器的各触点或同一类型的各电器，可以用的各电器，可以用辅助符号辅助符号或或数字序号数字序号加以区别。加以区别。v线路图中的所有触点都按其线路图中的所有触点都按其“正常正常”位置画出位置画出3. 主电路和辅助电路都主电路和辅助电路都垂直布置垂直布置，电源电路为水平线电源电路为水平线。 主电路：主电路：左侧或上方，粗线；左侧或上方，粗线； 控制电路和辅助电路控制电路和辅助电路：右侧或下方，细线；耗能元件位于电右侧或下方，细线；耗能元件位于电路的最下端。路的最下端。原理图区域划分原理图区域划分图区编号设置在图的上方或下方，便于检索电气线路、方便阅

6、读分析、避免遗漏而设图区编号设置在图的上方或下方，便于检索电气线路、方便阅读分析、避免遗漏而设置的。能清楚的知道某个元件或者某部分电路的功能，理解电路的工作原理。置的。能清楚的知道某个元件或者某部分电路的功能，理解电路的工作原理。对应电路功能对应电路功能图区编号图区编号 电气原理的读图方法1 1、查线读图法（常用方法）：、查线读图法（常用方法）：v 按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。2、逻辑代数法v 用逻辑代数描述控制电路的工作关系。电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器

7、的实际位电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。2）电器元件布置图机床电气设备布置图控制柜及控制板电气设备布置图操作台及悬挂操纵箱电气设备布置图控制柜电器元件布置示例控制柜电器元件布置示例电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图，包括连接关系、线缆种类和敷设路线等信息。绘制的实际接线图，包括连接关系、线缆种类和敷设路线等信息。是实际接线安装的准则和依据，清楚地表示是实际接线安装的准则和

8、依据，清楚地表示各电器元件的相对位各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接置和它们之间的电气连接，项目的相对位置、项目代号、端子间的，项目的相对位置、项目代号、端子间的电连接关系、端子号、等线类型、截面积等电连接关系、端子号、等线类型、截面积等要把同一个电器的各个部件画在一起，且各个部件的布置要尽可要把同一个电器的各个部件画在一起，且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情况。各电气元件的图形符号与原理图一致。能符合该电器的实际情况。各电气元件的图形符号与原理图一致。3 3）电气安装接线图电气安装接线图安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接线端上引出。安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接

9、线端上引出。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，不在不在同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线端子进行端子进行。 车床的电气安装接线图车床的电气安装接线图2.2 2.2 基本控制环节基本控制环节u2.2.12.2.1? 点动控制与长动控制点动控制与长动控制u2.2.22.2.2? 双向控制与互锁控制双向控制与互锁控制u2.2.42.2.4? 多地点控制多地点控制u2.2.52.2

10、.5? 自动循环控制自动循环控制u2.2.3 2.2.3 顺序工作的联锁控制顺序工作的联锁控制2.2.12.2.1? 点动控制与长动控制点动控制与长动控制手动点动控制操作方法：手动点动控制操作方法： 手动合上QS，电动机M工作； 手动切断QS，电动机M停止工作。 保护措施：保护措施：FU短路保护 优点：优点：控制方法简单、经济、实用。 缺点：缺点：保护不完善，操作不方便自动点动控制自动点动控制动作过程动作过程触头（触头（KMKM）闭合闭合按下按钮（按下按钮（SBSB） 线圈（线圈（KMKM）通电通电电机转动；电机转动；触头（触头（KMKM）打开打开按钮（按钮（SBSB）松开松开 线圈（线圈（K

11、MKM）断电断电电机停转。电机停转。控制线路保护环节：1 1）短路保护）短路保护: :熔断器FU2 2）过载保护）过载保护: :热继电器FR的常闭触点3 3）欠电压、失电压保护：）欠电压、失电压保护：接触器KM的自锁环节来实现。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行启动。 长动控制长动控制主电路：主电路：三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。控制电路：控制电路：用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机（M）启动和停止。复合按钮适用于电动机短时间调整的操作按钮操作：按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。转换

12、开关：转换开关：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。中间继电器中间继电器KA：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。2.2.22.2.2? 双向控制与互锁控制双向控制与互锁控制 正、反转的实现：正、反转的实现：把接入电源的任意两根联线对调。把接入电源的任意两根联线对调。用两个交流接触器用两个交流接触器实现两根电源线的调换实现两根电源线的调换KM2正转接触器正转接触器KM1通电通电-M正转正转主电路主电路ABCKM1FUQFRM3反转接触器反转接触器KM2通电通电-M反转反转电

13、动机正、反转控制线路KM2KM2SB2KM1KM1SB3SB1FR控制电路控制电路(1) 按下按下SB1电机正转电机正转按下按下SB2电机反转电机反转按下按下SB3电机停车电机停车无互锁（不能用）KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2SB2控制电路控制电路(2) - 加互锁加互锁KM2KM1（c）接触器互锁KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。也可以保证不发生主电路短路现象。KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2SB2KM2KM1控制过程：控制过程：电机正转：电机正转：按下按下SBSB1 1KMK

14、M1 1线圈通电线圈通电KMKM1 1主触点闭合主触点闭合KMKM1 1常开触点闭合，并自锁常开触点闭合，并自锁KMKM1 1常闭触点断开常闭触点断开电机正转电机正转反转接触器不能接通。反转接触器不能接通。KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2SB2KM2KM1电机反转：电机反转：按下按下SBSB2 2KMKM2 2线圈通电线圈通电KMKM2 2主触点闭合主触点闭合KMKM2 2常开触点闭合，并自锁常开触点闭合，并自锁KMKM2 2常闭触点断开常闭触点断开电机反转电机反转正转接触器不能接通。正转接触器不能接通。联锁（互锁）控制KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2SB2KM2KM1KM的常

15、闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。发生主电路短路现象。电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。控制电路控制电路(3)-双重互锁双重互锁电器互锁电器互锁机械互锁机械互锁KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2KM2KM1SB2机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触点）电器互锁（互锁触点）（d）按钮、接触器双重

16、互锁复合按钮动作，首先常闭触点常闭触点的断开当前线圈回路，然后常开触点常开触点闭合接通反向线圈回路。电动机直接由正转进入反转，或由反转进入正转。KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2KM2KM1SB2电机正转：电机正转：按下按下SB1KM1线圈通电线圈通电KM1主触点闭合主触点闭合KM1常开触点闭合，并自锁常开触点闭合，并自锁KM1常闭触点断开常闭触点断开电机正转电机正转反转接触器不能接通。反转接触器不能接通。控制过程：控制过程：常闭触点先断开常闭触点先断开常开触点后闭合常开触点后闭合KM2线圈断电线圈断电电机反转：电机反转：按下按下SB2KM2线圈通电线圈通电KM2主触点闭合主触点闭合KM

17、2常开触点闭合，并自锁常开触点闭合，并自锁KM2常闭触点断开常闭触点断开电机反转电机反转正转接触器不能接通。正转接触器不能接通。常闭触点先断开常闭触点先断开常开触点后闭合常开触点后闭合KM1线圈断电线圈断电KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2KM2KM1SB2电机停车：电机停车：按下按下SB3KM2线圈断电线圈断电KM1线圈断电线圈断电电机停车电机停车KM1SB3KM1SB1FRKM2KM2KM2KM1SB21 电机电机M12 电机电机M21. M1启动后，启动后，M2才能启动才能启动2. M2可单独停车可单独停车思路：思路：M1、M2分别由不同的交流接触器控制；分别由不同的交流接触器控制

18、；控制交流接触器线圈通电的顺序达到顺序控制电动机的目的控制交流接触器线圈通电的顺序达到顺序控制电动机的目的例例控制要求：控制要求：2.2.3 顺序工作的联锁控制顺序工作的联锁控制主电路主电路KM1通电，通电，M1转动，转动， KM2通电，通电，M2转动转动FUKM2FR2AB CFUAB CKM1FR1QQM13M23FUKM2FR2FUA BCKM1FR1QM13M23（a a）主电路）主电路 （b b）主电路）主电路 控制电路控制电路KM1SB1SB2KM1KM1通电后通电后KM2才可能才可能 通电通电KM2SB3SB4KM2FR1FR2工作过程工作过程按下按下SB2KM1线圈通电并自锁线

19、圈通电并自锁M1启动启动按下按下SB4KM2线圈通电并自锁线圈通电并自锁M2启动启动启动时：启动时：按下按下SB3KM2线圈断电线圈断电M2单独停车单独停车按下按下SB1KM1、KM2线圈断电线圈断电M1、M2停车停车停机时：停机时：串联串联（b b）顺序启动、同步停止控制电路）顺序启动、同步停止控制电路 KM1KM1SB1SB2KM1FR1FR2KM2SB3SB4KM2或或工作过程工作过程按下按下SB2KM1线圈通电并自锁线圈通电并自锁M1启动启动按下按下SB4KM2线圈通电并自锁线圈通电并自锁M2启动启动启动时：启动时：按下按下SB3KM2线圈断电线圈断电M2单独停车单独停车按下按下SB1

20、KM1 、KM2线圈断电线圈断电全部停车全部停车停机时：停机时：（b b）顺序启动、同步停止控制电路）顺序启动、同步停止控制电路 （1）若启动时，）若启动时，M1先启动，先启动，M2才能启动。停车时，才能启动。停车时，M2停车后，停车后，M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？（2）若启动时，）若启动时，M1启动后，启动后，M2才能启动，才能启动， M2启启动后，动后，M3才能启动才能启动 。应如何实现控制？。应如何实现控制？（1）若启动时，）若启动时，M1先启动先启动(SB2)，M2才能启动才能启动(SB4)。停。停车时，车时，M2停车后停车后(SB3)，M1才能停车才能停车

21、(SB1)。KM1KM1SB1SB2KM1FR1FR2KM2SB3SB4KM2KM2 （c）顺序启动、正序停止控制电路（2）若启动时，）若启动时，M1启动后，启动后，M2才能启动，才能启动， M2启动后，启动后，M3才能启动才能启动 。KM3SB5SB6KM3FR1 FR2 FR3KM2SB3SB4KM2KM1SB1SB2KM1KM1KM1KM2两电机最好各有独立两电机最好各有独立的电源；主触头的电源；主触头(KM1)的负荷过重。的负荷过重。主电路主电路这样实现顺序这样实现顺序控制可不可以控制可不可以?KM2FRM23FRKM1M13不可以不可以! !通过控制电路实现控通过控制电路实现控制功能

22、。制功能。在多处位置设置控制按钮，均能对同一电机实行控制。控制回在多处位置设置控制按钮，均能对同一电机实行控制。控制回路需要设置多套起、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置路需要设置多套起、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置2.2.4 多地点控制多地点控制起动按钮的常开触点并联；停止按钮的常闭触点串联。特 点：无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动；操作任意一个停止按钮可以打断自锁电路，使电动机停止运行。操 作KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB1乙乙SB2乙乙乙地乙地甲地甲地SB1甲、甲、SB2甲实现就地控制；甲实现就地控制； SB1乙、乙、SB2乙实现远方控制。乙实现远方控制。 多点控制

23、电路 （a） （b） 2.2.52.2.5? 自动循环控制自动循环控制机床工作示意图工作台工作台BASQ4SQ3SQ2SQ1后退前进床身正程：电动机正转；正程：电动机正转；逆程：电动机反转。逆程：电动机反转。控制要求：控制要求：1、工作台在原位时，启动电机只能正转；、工作台在原位时，启动电机只能正转；2、工作台前进至终点自动停车；、工作台前进至终点自动停车；3、工作台在终点时，启动电机只能反转；、工作台在终点时，启动电机只能反转；4、工作台后退至原位自动停车；、工作台后退至原位自动停车；5、工作台在前进或后退途中均可停车，再、工作台在前进或后退途中均可停车，再启动后既可进也可退。启动后既可进也

24、可退。实现方法：实现方法：在生产机械行程的终点和原位安装行程开关在生产机械行程的终点和原位安装行程开关至终点位置撞开至终点位置撞开SQ2 运动过程运动过程按下按下SB2工作台正向运行工作台正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）反向运行同样分析）（1）工作台在原位时：）工作台在原位时：启动后只能前进，不能后退。启动后只能前进，不能后退。（2）A前进到终点时：前进到终点时：立即后退，退回到原位自动停。立即后退，退回到原位自动停。（3）A在途中时：在途中时：可停车；再启动时，既可前进也可后退。可停车；再启动时，既可前进也可后退。（4）A在途中时，若暂时停电，复电时，在途中时，若暂时停电，复电时

25、，A不会自行运动。不会自行运动。（5）A在途中若受阻，在一定时间内电机应自行断电而停车。在途中若受阻，在一定时间内电机应自行断电而停车。基本电路的结构特点：基本电路的结构特点：1. 自锁自锁接触器常开触点与按钮常开触点相并联。接触器常开触点与按钮常开触点相并联。2. 互锁互锁两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。中。3. 点动点动无自锁环节。无自锁环节。4. 多地多地按钮的常开触点并联、常闭触点串联。按钮的常开触点并联、常闭触点串联。2.32.3? 三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制2.3.1 2.3.1 三相笼型异步电动机的降压启动

26、三相笼型异步电动机的降压启动 v 较大容量的笼型异步电动机（大于较大容量的笼型异步电动机（大于10kW）因启动电流）因启动电流较大，不允许用全压直接启动，应采用较大，不允许用全压直接启动，应采用降压启动控制降压启动控制。有时为了减小启动时对机械设备的冲击，即便是允许有时为了减小启动时对机械设备的冲击，即便是允许采用直接启动的电动机，也往往采用降压启动。采用直接启动的电动机，也往往采用降压启动。启动时，先启动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后电降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后电压升至额定值压升至额定值，使之在正常电压下运行。可以减小启动电，使之在正常电压下运行。可以减小启动电流，

27、减小电路启动过程中的压降。流，减小电路启动过程中的压降。降压启动方法有：降压启动方法有：定子串电阻（或电抗器）降压启动、星定子串电阻（或电抗器）降压启动、星-三角（三角（Y-）降压启动、自耦变压器降压启动及延边三角形）降压启动、自耦变压器降压启动及延边三角形降压启动。降压启动。Y-起动控制电路结构和工作原理v原理：原理：起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时连接。1星-三角形（Y-）降压启动1星-三角形（Y-）降压启动合上电源开关合上电源开关QS，接入三相，接入三相电源，按下电源，按下SB2KM1、KMYY起动，起动，KM1、KM 运行。运行。主电路Y-降压起动过程分析：按下起动按钮SB2KM1

28、线圈通电自锁 KMY线圈通电-M作Y接起动； KT线圈通电延时 KM3线圈断电 KM?线圈通电自锁-M作接行。KT线圈断电复位。三相笼型异步电动机定子绕阻串接启动电阻时，由于启动三相笼型异步电动机定子绕阻串接启动电阻时，由于启动电阻的分压，使定子绕组启动电压降低，启动结束后再将电阻的分压，使定子绕组启动电压降低，启动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，可以减小启电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，可以减小启动电流。这种启动方式不受电动机接线形式的限制，设备动电流。这种启动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单、经济，在中小型生产机械中应用较广。简单、经济，在中小型生产机械中应

29、用较广。2.2.定子串电阻降压启动控制定子串电阻降压启动控制三、自耦变压器降压启动控制电路三、自耦变压器降压启动控制电路 降压原理：降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1主触点断开，自耦变压器被切除。主电路三、自耦变压器降压启动控制电路三、自耦变压器降压启动控制电路 按下按钮按下按钮SB2KM1、KT线圈通电线圈通电KM1主触点吸合主触点吸合时间继电器时间继电器KT动作动作KM1线圈断电线圈断电自耦变压器从电网上切除自耦变

30、压器从电网上切除KM2线圈通电吸合线圈通电吸合电动机全压运行电动机全压运行自耦补偿工作，降压启动自耦补偿工作，降压启动KT线圈通电延时2.3.42.3.4? 三相绕线式异步电动机启动三相绕线式异步电动机启动三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接启三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接启动电阻以达到减小启动电流、提高转子电路功率因数和启动电阻以达到减小启动电流、提高转子电路功率因数和启动转矩的目的。在一般要求启动转矩较高的场合，绕线转动转矩的目的。在一般要求启动转矩较高的场合，绕线转子异步电动机得到了广泛的应用。子异步电动机得到了广泛的应用。 绕线转子异步电动机转子绕组可以绕

31、线转子异步电动机转子绕组可以串电阻串电阻和和串频敏变阻器串频敏变阻器两两种装置进行启动。种装置进行启动。串接在三相转子绕组中的启动电阻一般都接成星形。串接在三相转子绕组中的启动电阻一般都接成星形。启动前，启动电阻全部接入，启动过程中将电阻依次启动前，启动电阻全部接入，启动过程中将电阻依次短接，启动结束时，转子电阻全部被短接。短接启动短接，启动结束时，转子电阻全部被短接。短接启动电阻的方式有三相电阻电阻的方式有三相电阻不平衡短接法不平衡短接法和和三相电阻平衡三相电阻平衡短接法短接法两种。仅介绍用接触器控制的平衡短接法启动两种。仅介绍用接触器控制的平衡短接法启动控制。控制。 一、转子串电阻启动控制

32、电路一、转子串电阻启动控制电路（a）基本电路基本电路SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3QSFUKM1FRML1 L2 L3KM43RKM32RKM21R1、按时间原则控制SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3SB1SB2KM1KM2KM3KM4 KT1 KT2 KT3基本电路的动作时序QSFUKM1FRML1 L2 L3KM43RKM32RKM21RSB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM4KM4(b) -(a)电路

33、之改进：电路之改进：启动完成后退出KM2、KM3、KT1、KT2、KT3SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM4KM4SB1SB2KM1KM2KM3KM4 KT1 KT2 KT3(b)电路的动作时序电路的动作时序SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM2KM4KM4KM3KM2KM3（c）(b)电路之改进：逐步退出KT1、 KM2、 KT2、 KM3、KT3SB1SB2KM1KM2KM3KM4 KT1 KT2 KT3SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM

34、3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM2KM4KM4KM3KM2KM3(c) (c) 电路的动作时序电路的动作时序2 2、按电流原则控制、按电流原则控制按下按钮SB2KM1线圈通电，电动机启动KI1、KI2、KI3同时吸合KM2、KM3、KM4线圈全断电电阻全部接入KI1释放，短接转子电阻R1KI2释放，短接R2全部电阻短接电动机启动过程结束* *KI1KI1、KI2KI2、KI3KI3欠电流继电器，欠电流继电器，吸合电流相同，释放电流不同，吸合电流相同，释放电流不同， KI1KI1最大，最大，KI2KI2次之，次之，KI3KI3最小。最小。三相绕线转子异步电动机转子串接电阻启动时三相绕线

35、转子异步电动机转子串接电阻启动时存在一定的存在一定的机械冲击，启动线路复杂，而且电阻本身比较笨重、能耗机械冲击，启动线路复杂，而且电阻本身比较笨重、能耗大、控制箱体积大大、控制箱体积大。二、转子绕组串频敏变阻器启动控制电路二、转子绕组串频敏变阻器启动控制电路从从2020世纪世纪6060年代开始，我国开始应用和推广自己独创的频年代开始，我国开始应用和推广自己独创的频敏变阻器。频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的减敏变阻器。频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的减小而自动减小，它是绕线转子异步电动机较为理想的一种小而自动减小，它是绕线转子异步电动机较为理想的一种启动设备。启动设备。 频敏变阻器是

36、一种由数片频敏变阻器是一种由数片E E形钢板叠成铁心，外面再套上绕形钢板叠成铁心，外面再套上绕组的三相电抗器，它有铁心、线圈两个部分，采用星形接组的三相电抗器，它有铁心、线圈两个部分，采用星形接线，其铁心损耗非常大。相当于一个铁损较大的电抗器。线，其铁心损耗非常大。相当于一个铁损较大的电抗器。 频敏变阻器等效电路频敏变阻器等效电路 手动时手动时SASA板板“手动手动”，断开，断开KTKT，按下按下SB2SB2，串频敏变阻器启串频敏变阻器启动，按下动，按下SB3SB3，短接短接RFRF，启动过，启动过程结束。启动中，程结束。启动中，KAKA将热继电将热继电器的发热元件器的发热元件FRFR短接，以

37、免启短接，以免启动时间长而使热继电器误动作动时间长而使热继电器误动作。采用频敏变阻器的启动控制电路自动控制时将开关自动控制时将开关SASA扳向扳向“自动自动”，按下，按下SB2SB2，KM1KM1、KTKT得得电，当电，当KTKT到，到，KAKA得电，得电，KM2KM2得得电，频敏变阻器短接，完成电电，频敏变阻器短接，完成电动机的启动。动机的启动。2.42.4? 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制2.4.1 2.4.1 机械制动机械制动1、常用方法：电动抱闸制动、电磁离合器制动（多用于断电制动）。制动方法有两大类制动方法有两大类：机械制动，反接制动，能耗制动：机械制动，反接制动，

38、能耗制动2. 特点：停车准确，不受中途断电或电气故障的影响而造成停车准确，不受中途断电或电气故障的影响而造成事故；结构简单，但是运行时耗电大，冲击振动力大事故；结构简单，但是运行时耗电大，冲击振动力大3. 制动原理：v 断电电磁抱闸制动方式：电磁抱闸的电磁线圈通电时，电磁力克服弹簧的作用，闸瓦松开，电动机可以运转。v 电磁离合器制动方式（结构）：电磁离合器的电磁线圈通电，动、静摩擦片分离，无制动作用，电磁线圈断电，在弹簧力的作用下动、静摩擦片间产生足够大的摩擦力而制动。4.控制电路分析启动时启动时按下按下SB1电磁线圈电磁线圈YB通电通电KM线圈通电线圈通电抱闸松开抱闸松开电动机转动电动机转动

39、按下按下SB2电磁线圈电磁线圈YB断电断电KM线圈断电线圈断电闸瓦抱合闸轮闸瓦抱合闸轮电动机制动电动机制动停止时停止时制动原理：制动原理：反相序电源制动，转速接近零时，切除反相序电源，反相序电源制动，转速接近零时，切除反相序电源，迫使电动机停止运转的制动方法。迫使电动机停止运转的制动方法。注意事项：注意事项：* * 为防止转子降速后反向启动，为防止转子降速后反向启动，当转速接近于零时应迅速切断电源；当转速接近于零时应迅速切断电源；* * 转子与突然反向的旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，为了转子与突然反向的旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中减小

40、冲击电流，通常在电动机主电路中串接电阻串接电阻来限制反接制动电流。来限制反接制动电流。2.4.2 2.4.2 反接制动反接制动特点：特点：制动迅速，效果好，冲击大，适用于制动迅速，效果好，冲击大，适用于10kW10kW以下的小容量电动机。以下的小容量电动机。 主电路：KM1电动运行；KM2通入反相序电源，反接制动。限制反接制动电流。 1 1、电动机单向运转的反接制动控制电路、电动机单向运转的反接制动控制电路按下按钮SB2KM1线圈通电，全压启动速度继电器KS常开闭合停车时，按下按钮SB1SB1按下，KM1断电，此时惯性，转速还很高，KS依然动作KM2得电，电动机反接制动转速迅速下降速度继电器恢

41、复，KM2断电，电动机断电，反接制动结束2 2可逆运行反接制动控制线路可逆运行反接制动控制线路 KM1正传接触器；正传接触器；KM2反转接触器，反转接触器， KM3短接电阻接触器；短接电阻接触器；KA1，KA2，KA3中间继电器，中间继电器，KS速度继电器，速度继电器，KS1正传常开触头，正传常开触头，KS2反转常开触头，反转常开触头，R启动和制动电阻。启动和制动电阻。按下按下SB2串电阻启动串电阻启动KM1线圈通电自锁线圈通电自锁n120r/minKS1闭合闭合正向启动正向启动KM3线圈通电自锁线圈通电自锁全压运行全压运行按下按下SB1切断正序电源切断正序电源并串入电阻并串入电阻KM1,KM

42、3线圈断电线圈断电KS1闭合闭合KA3通电通电KA1通电通电停止运行时停止运行时KM2线圈线圈通电自锁通电自锁串电阻反串电阻反向制动向制动n100r/minKS1,KA1通电通电KM2,KA3断电，制断电，制动完毕动完毕注意：注意：SB1停车时按到底并保持一定时间，停车时按到底并保持一定时间，SB1的常闭断开同时的常闭断开同时常开闭合，保证常开闭合，保证KA3可靠通电可靠通电v当电动机切断交流电源当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的后，立即在定子绕组的任意二相中通入任意二相中通入直流电直流电，迫使电动机迅速停转的迫使电动机迅速停转的方法叫能耗制动方法叫能耗制动.2.4.3 2.4.3 能耗

43、制动能耗制动v先断开电源开关先断开电源开关QS1，切断电动机的交流电源，转子仍然沿原方向惯性运转，切断电动机的交流电源，转子仍然沿原方向惯性运转，随后和尚开关随后和尚开关QS2，并将，并将QS1向下合闸，电动机的向下合闸，电动机的V,W两相定子绕组通入直流两相定子绕组通入直流电，使定子中产生一个恒定的静止磁场，产生与电动机的转向相反的转矩，电，使定子中产生一个恒定的静止磁场，产生与电动机的转向相反的转矩，使电动机受制动迅速停转。使电动机受制动迅速停转。1 1按时间原则控制的单向运行能耗制动电路按时间原则控制的单向运行能耗制动电路KM1单向运行接触器；单向运行接触器；KM2能耗制动接触器；能耗制

44、动接触器；TC整流变压器；整流变压器；VC桥式整流电路；桥式整流电路；KT时间继电器时间继电器按下按下SB1切断交流电切断交流电加入直流电加入直流电KM1断电断电KM2通电通电KT通电通电能耗制动能耗制动n0制动时制动时KT延时断延时断开触点断开开触点断开KM2断电断电KT断电断电制动结束制动结束2 2按时间原则控制的可逆运行能耗制动控制线路按时间原则控制的可逆运行能耗制动控制线路?KM1正向接触器；正向接触器； KM1反向接触器；反向接触器； KM3能耗制动接触器；能耗制动接触器；TC整流变压器；整流变压器；VC桥式整流电路；桥式整流电路；KT时间继电器时间继电器正向制动时正向制动时按下按下

45、SB1KM1断电断电KM3通电通电KT通电通电切断交流电切断交流电加入直流电加入直流电锁住电机启动电路接入直流电能耗能耗制动制动n0KT延时断延时断开触点断开开触点断开KM3断电断电KT断电断电正向制动结束正向制动结束3 3按速度原则控制的单向运行能耗制动控制线路按速度原则控制的单向运行能耗制动控制线路按下按下SB1切断交流电切断交流电加入直流电加入直流电KM1断电断电KM2通电通电KS触点闭触点闭合合能耗制动能耗制动n0制动时制动时KS触点触点断开断开KM2断电断电制动结束制动结束KM1单向运行接触器；单向运行接触器；KM2能耗制动接触器；能耗制动接触器；TC整流变压器；整流变压器；VC桥式

46、整流电路；桥式整流电路；KS速度继电器速度继电器4 4? 无变压器单相半波整流能耗制动控制线路无变压器单相半波整流能耗制动控制线路KM1正向运行接触器，正向运行接触器，KM2制动接触器制动接触器单向半波整流器取代变压整流器装置作为直流电源，系单向半波整流器取代变压整流器装置作为直流电源，系统无变压器、设备简单、体积小、成本低。统无变压器、设备简单、体积小、成本低。按下按下SB1切断交流电切断交流电加入直流电加入直流电KM1断电断电KM2通电通电KT通电通电能耗制动能耗制动n0制动时制动时KM2断电断电制动结束制动结束KT延时断延时断开常闭触点开常闭触点断开断开v 实质：将电动机转子储存的机械能

47、转换为电能，消耗在转实质：将电动机转子储存的机械能转换为电能，消耗在转子制动上，制动功能的强弱与通入的直流电流的大小和电子制动上，制动功能的强弱与通入的直流电流的大小和电动机转速有关动机转速有关v 优点：制动准确、平稳，能耗小优点：制动准确、平稳，能耗小v 缺点：需附加直流电源，设备费用高，制动力较弱，低速缺点：需附加直流电源，设备费用高，制动力较弱，低速运行时制动力矩小。运行时制动力矩小。v 一般用于要求制动平稳和制动频繁的场合，磨床、龙门铣一般用于要求制动平稳和制动频繁的场合，磨床、龙门铣床等机床中。床等机床中。按下按钮SB1KM1线圈通电，主触点闭合电动机通电，电磁抱闸线圈YB通电吸引衔

48、铁和铁心吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使杠杆上移，闸瓦和闸轮分开，电动机正常运转按下停车按钮SB2，电机制动开始接触器断电，主触点断开，电动机断电；YB断电吸引衔铁和铁心分开，闸瓦抱紧闸轮，电动机迅速制动停车2.4.3 2.4.3 电磁抱闸制动电磁抱闸制动2.52.5? 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制 由三相异步电动机的转速公式由三相异步电动机的转速公式n=60f1(1-s)/p可知，三相异步可知，三相异步电动机的调速方法主要有电动机的调速方法主要有变极对数调速变极对数调速p、变转差率、变转差率s调速及变调速及变频频f1调速调速三种。三种。其中变转差率的方法可通过调定子电压、改变

49、转子电路中的其中变转差率的方法可通过调定子电压、改变转子电路中的电阻以及采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。电阻以及采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。改变转子电路电阻的调速方法只适用于绕线转子异步电动机改变转子电路电阻的调速方法只适用于绕线转子异步电动机2.5.12.5.1? 变极调速变极调速变极对数主要是通过改变电动机绕组的接线方式来实现，接线方式的变极对数主要是通过改变电动机绕组的接线方式来实现，接线方式的改变可以采用手动控制，也可以采用时间继电器按照时间原则来控制，改变可以采用手动控制，也可以采用时间继电器按照时间原则来控制，变速电动机一般有双速、三速和四速之分。变速电动机

50、一般有双速、三速和四速之分。1双速异步电动机定子绕组的联结方式双速异步电动机定子绕组的联结方式电动机共有六个出线端，改变这六个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速?2双速异步电动机控制线路双速异步电动机控制线路开关开关SA扳到中间位置时，电扳到中间位置时，电动机处于停止状态。动机处于停止状态。低速时，把低速时，把SA扳到扳到“低速低速”的位置，的位置，KM1得电，定子绕得电，定子绕组联成三角形，低速运转组联成三角形，低速运转高速时，把高速时，把SA扳到扳到“高速高速”的位置，的位置，KT得电，电动机定得电，电动机定子绕组先联成三角形，低速子绕组先联成三角形，低速启动。一段延时后，启

51、动。一段延时后，KT动作动作，电动机定子绕组联成双星，电动机定子绕组联成双星形，高速运转。形，高速运转。2.5.2 2.5.2 绕线式异步电动机转子串电阻调速绕线式异步电动机转子串电阻调速v 绕线式异步电动机可采用转子串电阻的方法调速。随着绕线式异步电动机可采用转子串电阻的方法调速。随着转子所串电阻的减小，电动机的转速升高，转差率减小。转子所串电阻的减小，电动机的转速升高，转差率减小。改变外串电阻阻值，使电动机工作在不同的人为特性上，改变外串电阻阻值，使电动机工作在不同的人为特性上，可获得不同的转速，实现调速目的。可获得不同的转速，实现调速目的。v 绕线式异步电动机一般采用凸轮控制器进行调速控

52、制，绕线式异步电动机一般采用凸轮控制器进行调速控制，目前在吊车、起重机一类的生产机械上仍被普遍采用。目前在吊车、起重机一类的生产机械上仍被普遍采用。v 线路工作过程如下：线路工作过程如下：v 将凸轮控制器将凸轮控制器SA1的手柄置的手柄置“0”位，位，SA1-10、SA1-11、SA1-12三对触头接通。三对触头接通。v 合上电源开关合上电源开关QS按下按下SB2，KM线圈得电并自锁，线圈得电并自锁，KM主触头闭合；将凸主触头闭合；将凸轮控制器手柄扳到正向轮控制器手柄扳到正向“1”位，触头位，触头SA1-12、SA1-8、SA1-6闭合，闭合，M定子定子接通电源，转子串入全部电阻（接通电源，转

53、子串入全部电阻（R1+R2+R3+R4），正向低速起动；将），正向低速起动；将SA1扳到正向扳到正向“2”位，位，SA1-12、SA1-8、SA1-6、SA1-5四对触头闭合，切除电阻四对触头闭合，切除电阻R1，M转速上升；当转速上升；当SA1手柄从正向手柄从正向“2”位依次转向位依次转向“3”、“4”、“5”位时，位时，触头触头SA1-4 SA1-1先后闭合，先后闭合，R2、R2、R4被依次切除，被依次切除，M转速逐步升高至转速逐步升高至额定转速运行。额定转速运行。v 当凸轮控制器手柄由当凸轮控制器手柄由“0”位扳倒反向位扳倒反向“1”位时，触头位时，触头SA1-10、SA1-9、SA1-7

54、闭合，闭合，M电源相序改变而反向起动。将手柄从电源相序改变而反向起动。将手柄从“1”位依次扳向位依次扳向“5”位时，位时，M转子所串电阻被依次切除，转子所串电阻被依次切除，M转速逐步升高。其过程与正转时相同。转速逐步升高。其过程与正转时相同。v 限位开关限位开关SQ1、SQ1分别与凸轮控制器触头分别与凸轮控制器触头SA1-10、SA1-12串接，在电动机串接，在电动机正、反转过程中，对运动机构进行终端位置保护。正、反转过程中，对运动机构进行终端位置保护。v 1电磁转差离合器的结构及工作原理电磁转差离合器的结构及工作原理2.5.32.5.3? 电磁调速电磁调速v 2电磁调速异步电动机的控制电磁调

55、速异步电动机的控制VC为晶闸管控制器，其作用是将单相交流成可调直流电，供转差离合器调节输出转速。 v 按下启动按钮按下启动按钮SB2，接触器，接触器KM线圈得电并自锁，主触头闭合，电动机线圈得电并自锁，主触头闭合，电动机M运转。同时接通晶闸管控制器运转。同时接通晶闸管控制器VC电源，电源，VC向电磁转差离合器爪形磁向电磁转差离合器爪形磁极的励磁电流，由于离合器电枢与电动机极的励磁电流，由于离合器电枢与电动机M同轴连接，爪形磁极随电同轴连接，爪形磁极随电动机同向转动，调节电位器动机同向转动，调节电位器R，可改变转差离合器磁极的转速，从而调，可改变转差离合器磁极的转速，从而调节拖动负载的转速。测速

56、发电机节拖动负载的转速。测速发电机TG与磁极连接，将输出转速的速度信与磁极连接，将输出转速的速度信号反馈到控制装置号反馈到控制装置VC，起速度反馈作用，稳定转差离合器输出转速。，起速度反馈作用，稳定转差离合器输出转速。v 按下停车按钮按下停车按钮SB1，KM线圈断电，电动机线圈断电，电动机M和电磁转差离合器同时断和电磁转差离合器同时断电停止。电停止。 常用保护环节常用保护环节短路保护短路保护过载保护过载保护零电压、欠电压保护零电压、欠电压保护弱磁保护弱磁保护一、短路保护一、短路保护-必须立即动作，迅速将电源切断必须立即动作，迅速将电源切断保护元件：熔断器和保护元件：熔断器和自动空气断路器自动空

57、气断路器。二、过载保护二、过载保护当电动机过载时，保护电器应动作切断电源，使电动机停转，避免电动机当电动机过载时，保护电器应动作切断电源，使电动机停转，避免电动机在过载下运行。在过载下运行。保护元件：热继电器。保护元件：热继电器。过流保护过流保护2.62.6? 电气控制系统常用保护措施电气控制系统常用保护措施? 三、过电流保护三、过电流保护 为了限制电动机的启动或制动电流，在直流电动机的电枢绕组中或在为了限制电动机的启动或制动电流，在直流电动机的电枢绕组中或在交流绕线式异步电动机的转子绕组中需要串入附加的限流电阻。如果交流绕线式异步电动机的转子绕组中需要串入附加的限流电阻。如果在启动或制动时，

58、附加电阻被短接，将会造成很大的启动或制动电流，在启动或制动时，附加电阻被短接，将会造成很大的启动或制动电流，使电动机或机械设备损坏。因此，对直流电动机或绕线式异步电动机使电动机或机械设备损坏。因此，对直流电动机或绕线式异步电动机常常采用过流保护。常常采用过流保护。 过流保护常用继电器来实现。当电动机过流值达到电流继电器的动作过流保护常用继电器来实现。当电动机过流值达到电流继电器的动作值时，继电器动作，使串接在控制电路中的常闭触头断开，切断控制值时，继电器动作，使串接在控制电路中的常闭触头断开，切断控制电路，电动机随之脱离电源停转，达到了过流保护的目的电路，电动机随之脱离电源停转，达到了过流保护

59、的目的过电流的动作过电流的动作值为启动电流的值为启动电流的1.2倍。倍。 四、零电压保护四、零电压保护为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行启动造成人身和设备事故，并为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行启动造成人身和设备事故，并引起电网过电流和瞬间网络电压下降的保护叫做零压保护。引起电网过电流和瞬间网络电压下降的保护叫做零压保护。在电动机的运行过程中，由于电源电压过分的降低（在电动机的运行过程中，由于电源电压过分的降低（U UN N的的60608080以下）以下）将引起一些电器释放，造成控制系统的不正常工作，因此而设置的保护环将引起一些电器释放，造成控制系统的不正常工作，因此而设置的保护环节

60、称为欠电压保护。节称为欠电压保护。电器元件：接触器和中间继电器电器元件：接触器和中间继电器v 欠压下载荷没有改变，转速下降，定子绕组中的电流增加。增加欠压下载荷没有改变，转速下降，定子绕组中的电流增加。增加幅度不足以使熔断器和热继电器动作，但是时间一长将会使电动幅度不足以使熔断器和热继电器动作，但是时间一长将会使电动机过热损坏。欠压引起一些电器释放，电路不能正常工作，也会机过热损坏。欠压引起一些电器释放，电路不能正常工作，也会导致人身设备事故。导致人身设备事故。v 电器元件：接触器和电磁式电压继电器电器元件：接触器和电磁式电压继电器五、欠电压保护五、欠电压保护 左图示意了电气控制系统的左图示意