单元二三相异步电动机电气控制系统的基本电路

1、单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18快乐向导:在电力拖动自动控制系统中，各种生产机械均由电动机来拖动，其控制电路由接触器、继电器、按钮、行程开关、低压断路器等组成，可以实现对电动机的启动、停止、点动、正反转、制动等方面的控制要求，从而实现对电力拖动系统的保护和生产过程自动化。由于各种各样的生产机械的工艺过程不同，其控制电路也千差万别。掌握这些基本控制电路环节是学习电气控制的基础，通过若干典型电气控制电路工作原理的分析和技能训练，有助于对基本控制环节原理的理解，提高电气控制设备的维修水平。着重阐明绘制电气控制电路的基本原则、基本控制环节以及三相异步电机常用的启动、制动等

2、电气控制电路的基本设计方法。 主页主页单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18知识目标：技能目标：1、了解绘制和识读电气控制电路图的原则。2、掌握三相异步电机常用启动电路的基本知识。3、掌握三相异步电机常用制动电路的基本知识。1、掌握三相异步电动机电气控制系统基本电路的工作原理。2、设计三相异步电动机电气控制系统基本电路的电器布置图。3、实现三相异步电动机电气控制系统基本电路的检测、安装与调试。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务一 绘制和识读电气控制电路图的原则任务二 三相异步电动机单向全压启动控制电路任务三 三相异步电动机正反转控制电路任

3、务四 三相异步电动机串电阻降压启动自动控制电路任务五 三相异步电动机Y-降压启动自动控制电路任务六 三相异步电动机单向反接制动控制电路任务七 三相异步电动机能耗制动控制电路单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务一任务一 制和识读电气控制电路图的原则电气控制电路的表示方法有电气原理图、安装接线图和电器布置图三种。电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生产机械的电器控制中，无论在设计部门或生产现场均得到广泛的应用。电气安装接线图是按照电器元件的实际位置和实际接线绘制的，要根据电器元件布置最合理、连接导线最经济

4、等原则来安排布局。其为安装电气设备、电器元件之间进行配线及检修电气故障等提供了必要的依据。电器布置图则是表明在控制电路板上各个元器件之间相对安放位置的位置图，布置图的设计以安全、美观、布局合理、便于操作为原则。一、电气控制电路的表示方法单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务一任务一 制和识读电气控制电路图的原则在电气控制系统中，电器元件的图形符号和文字符号必须遵循统一的国家标准。为了便于掌握引进技术和先进设备，便于国际交流和满足国际市场的需要，国家标准局参照国际电工委员会(IEC)公布的有关文件，制定了我国电气设备有关国家标准，颁布了GB/T4728-2000电气图

5、用图形符号、GB6988-87电气制图和GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则。常用电气图图形符号和文字符号见书。二、电气控制电路常用的图形、文字符号单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务一任务一 制和识读电气控制电路图的原则1、电器控制电路可分为主电路和控制电路。主电路包括电源到电动机的电路，画在原理图左边。控制电路由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点等组成，画在右边。 2、表示导线、信号通路、连接线等图线都应是交叉或折弯最少的直线。3、电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号采用国家统一标准。5、采用电器元件展开图画法。同一电器元件的各部分可以不画

6、在一起，但需用同一文字符号标出。若多个同一种类的元件，可在文字符号后加上数字序号作为下标。 6、所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。三、绘制、识读电气原理图的原则单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务一任务一 制和识读电气控制电路图的原则4、画连接导线时，应标明导线的规格、型号、根数等工艺要求，以便施工人员按图施工。 四、电气安装接线图的绘制、识读原则1、各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器元件各部件必须画在一起。各电器元件的位置应与实际安装位置一致。 2、不在同一操作台上电器元件的电气连接必须通过端子排进行。各电器元件的文字符号及端

7、子编号与原理图一致，按原理图的接线进行连接。 3、走向相同的多根导线可用单线表示，但线径不同的导线例外。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务二任务二 三相异步电动机单向全压启动控制电路按下按钮电动机起动运转、松开按钮电动机停止运转的控制方式称为点动控制，也就是说“点动点动，一点就动，不点不动”。点动控制电路由空气断路器QF、熔断器FU、交流接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件和电动机M构成主电路，由按钮SB、接触器KM的常开辅助触点和线圈、热继电器FR的常闭触点构成控制电路。其电气原理图如下图所示。一、点动控制电路的基本知识单元二 三相异步电动机电气控制系统的

8、基本电路2022-5-18任务二任务二 三相异步电动机单向全压启动控制电路点动控制电路的工作原理为：（1）合上电源开关QF,为电动机起动做好准备。（2）按下按钮SB，接触器KM线圈得电，接触器KM主触点闭合，三相电动机得电起动，松开按钮SB，接触器KM线圈断电，接触器的主触点复位，电动机停转。一、点动控制电路的基本知识由于生产机械的实际运行是连续运转的，因此三相电动机就要实现连续运转。所谓连续运转是指在按下启动按钮后电动机启动运转，松开启动按钮后电动机继续运转，直到按下停止按钮后电动机才会停止运转。由此可见，要想实现连续运转则必须在图2.2的基础上加以改进。二、单向连续运转控制电路的基本知识单

9、元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务二任务二 三相异步电动机单向全压启动控制电路 电动机实现连续运转的控制电路如图所示,工作原理为： 二、单向连续运转控制电路的基本知识（3）按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断电，接触器主触点、常开辅助触点同时复位断开，电动机停止运转。要想使电动机再次运转，需要重新按下启动按钮SB1。（1）合上电源开关QS,为电动机启动做好准备。（2）按下启动按钮SB1，KM线圈得电，主触点、常开辅助触点同时闭合，三相电动机得电启动。松开SB1后，由于接触器的常开辅助触点已经闭合，KM线圈继续通电，实现电动机连续运转。 单元二 三相异步电动机电气控

10、制系统的基本电路2022-5-18任务二任务二 三相异步电动机单向全压启动控制电路启动按钮SB1并联了接触器KM的常开辅助触点，从而使KM线圈一旦得电，就可以能够持续通电，电动机就可以实现连续运转。这种利用接触器自身辅助触点使线圈持续通电的现象称为自锁（或自保）。因此，电动机是否为连续运转控制的关键在于是否自锁。有自锁环节则为连续控制，没有自锁环节则为点动控制。三、电动机单向连续运转控制的关键环节自锁热继电器FR起过载保护作用，熔断器FU起短路保护作用。由于热继电器断开电路时热惯性比较大、需要时间较长，而熔断器可迅速切断电路，因此两者不可互换、缺一不可。其中接触器可依靠自身的电磁机构实现欠压保

11、护与失压保护。四、电路的保护措施单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务三任务三 三相异步电动机正反转控制电路三相电动机正反转控制电路是指采用某一方式使电动机实现正反转向调换的控制。在工厂电气控制设备中，通常采用改变接入三相笼型异步电动机绕组的电源相序来实现，即将U、V、W三相电源与电动机连接时交换其中任意两相的位置即可。如图所示，当KM1常开主触头闭合时电动机接UVW，当KM2常开主触头闭合时电动机接WVU。一、三相电动机正反转控制的基础知识（a）正反转主控和辅助控制电路单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务三任务三 三相异步电动机正反转

12、控制电路图 (a)为典型具有自锁功能的控制电路，当正转按钮SB2按下后，接触器KM1线圈得电，KMI主触点闭合，同时其常开辅助触点吸合并自锁，电动机开始连续正转。此时，要实现电动机反转必须先按下停止按钮SB1，使电动机停转，然后按下反转按钮SB3，接触器KM2线圈得电，KM2主触点闭合，同时其常开辅助触点吸合并自锁，电动机开始连续反转。若同时按下SB2和SB3，会导致KM1和KM2线圈同时得电，KM1和KM2的主触点都闭合，将造成电源短路，发生事故。因此，这个控制电路存在缺陷。二、三相电动机正反转控制工作原理（b）辅助控制电路 单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务

13、三任务三 三相异步电动机正反转控制电路二、三相电动机正反转控制工作原理图(c)（见下页）在(b) 图的基础上又增加了SB2、 SB3的复合按钮， 当正转按钮SB2按下时KM1线圈得电而KM2线圈支路断开，当反转按钮SB3按下时KM2线圈得电而KM1线圈支路断开，从而保证了不会发生电源短路的故障，因此图（c）所示的控制电路为具有安全保障、科学合理的电路。图(b)在图(a)的基础上，在KM1线圈支路中串联了KM2的常闭辅助触点，在KM2线圈支路中串联了KM1的常闭辅助触点，从而保障了KM1和KM2两个线圈不能同时得电，纠正了图（a）中控制电路的缺陷。但是，当其中一个接触器触点发生熔焊故障时，还将造

14、成电源的短路，因此图（b）所示的控制电路仍有缺陷存在。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务三任务三 三相异步电动机正反转控制电路利用接触器的常闭辅助触点串联在对方电路中，从而形成相互制约的控制称为电气互锁。图（b）是具有电气互锁的控制电路，图(c)是在图（b）电气互锁的基础上又利用了按钮复式触点形成了SB2、SB3之间的机械互锁关系，因此图（c）为具有电气互锁、机械互锁的双重互锁控制电路。三、三相电动机正反转控制电路的关键环节互锁（c）辅助控制电路单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务四任务四 三相异步电动机串电阻降压启动自动控制电路电

15、动机在起动时在三相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组的电压降低，待起动结束后将电阻短接，电动机在额定电压下正常运行，这种起动方式称为电动机的串电阻降压起动。串电阻降压启动不受电动机接线形式的影响，设备简单，因而在中小型生产机械设备中应用较广。控制电路按时间原则实现控制，电气原理图如图所示：一、电动机串电阻降压启动的基础知识单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务四任务四 三相异步电动机串电阻降压启动自动控制电路二、电动机自动控制串电阻降压启动的工作原理在主电路中，当KM1主触点闭合实现串电阻起动，当KM2主触点闭合时将电阻短接，实现全压运行。启动过程如下：合上空气开

16、关QF，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，KM1主触点闭合，定子绕组串电阻降压启动，同时时间继电器KT开始计时(计时时间的长短根据现场负载大小及电动机功率等实际情况确定)。当时间继电器KT计时时间到，KT通电延时常开触点吸合，接触器KM2线圈得电并自锁，KM2主触头闭合，同时KM2辅助常闭触头断开KM1线圈回路，KM1、KT线圈断电，电动机工作在全压运行状态，串电阻降压启动过程结束。停止时，按下停止按钮SB1即可使电动机停转。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务五任务五 三相异步电动机Y-降压启动自动控制电路顾名思义，三相电动机有三相绕组，每相绕组有

17、两个线端共有六个抽头，因此三相电动机外壳上就相对应的六个接线柱，分别都标着U1、V1、W1（第一排）和W2、U2、V2（第二排）。如图2.22所示为电动机三相绕组示意图。Y型接法就是将三相绕组的首端（U1、V1、W1）连接在一起，末端（W2、U2、V2）分别接到三相电源上。型接法就是将每一相绕组的首端与其相邻的一相绕组的尾端相连，形成首尾相连的接法。即U1接V2,V1接W2，W1接U2（这种接法称为顺序的接法）或U1接W2，W 1接V2，V1接U2（这种接法称为逆序的接法）。一、三相异步电动机Y-减压启动的基础知识三相绕组示意图单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务

18、五任务五 三相异步电动机Y-降压启动自动控制电路三相电动机Y-降压启动是指在电动机启动时先将定子绕组接成星型接法，待转速上升接近额定转速时，再将定子绕组由星形换接为三角形接法，从而使电动机进入全压正常运行的状态。电动机Y-降压启动的特点是：采用星型接法时，启动电流减仅为三角形接法时启动电流的1/3,启动电压仅为三角形接法时启动电压的1/ 。这样就保证了电动机在较低电压下启动，进入正常运行之后恢复为全压运行。3一、三相异步电动机Y-减压启动的基础知识单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务五任务五 三相异步电动机Y-降压启动自动控制电路一、三相异步电动机Y-减压启动的基

19、础知识时间继电器自动控制的Y-降压启动控制电路如下图所示：其中当接触器KM2主触点闭合时电动机为Y型接法，当接触器KM3主触头闭合时电动机为型接法。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务五任务五 三相异步电动机Y-降压启动自动控制电路启动过程如下：合上QF，按下SB2，有3个线圈同时工作：时间继电器KT通电并开始延时，同时KM2线圈也会得电，其常开主触点闭合，主电路中电动机以Y型连接，5、7之间的KM2辅助常开触点闭合，KM1线圈通电并形成自锁。此时，由于KM2得电，7、8之间KM2常闭触点断开，KM3线圈不能通电。此时电动机以Y型连接进行启动。当经过一段时间后，K

20、T延时时间到，5，6之间KT通电延时断开触点断开，KM2、 KT线圈相继断电， 7，8之间KM2常闭触点恢复到闭合状态，KM3通电，KM3主触点闭合，电动机处于三角形接法。此时KM1、KM3都处于通电状态，电动机进入型连接的全压运行状态，至此启动过程结束。电动机停转时，按下SB1即可。二、三相电动机时间继电器自动控制的Y-降压启动电路工作原理单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务六任务六 三相异步电动机单向反接制动控制电路1、结构：速度继电器是依靠电磁感应原理实现触点动作的，它主要由定子、转子和触点3部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由硅钢

21、片叠成，并装有笼形绕组。下图为速度继电器外形、结构、原理示意图和电气符号。外形 结构 原理示意图一、速度继电器 常开触点 常闭触点单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务六任务六 三相异步电动机单向反接制动控制电路一、速度继电器3、工作原理：速度继电器工作时，速度继电器转子的轴与被控电动机轴连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之一起转动。这样，永久磁铁的静止磁场就成了旋转磁场。定子内的笼型导体因切割磁场而产生感应电动势，从而产生电流。此电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，于是定子跟着转子相应偏转。转子转速越高，定子导体内产生的电流越大，电磁转矩

22、也就越大。当定子偏转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点打开而常开触点闭合。当电动机转速下降时，速度继电器的转子转速也随之下降，定子导体内产生的电流也相应减少，因而使电磁转矩也相应减小。2、作用：用于三相笼型异步电动机的反接制动控制，也称反接制动继电器。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务六任务六 三相异步电动机单向反接制动控制电路反接制动是利用改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法，从而使电动机转速迅速下降，达到制动的目的。二、反接制动控制1、反接制动的基本知识单元二 三相异步电动机电气

23、控制系统的基本电路2022-5-18任务六任务六 三相异步电动机单向反接制动控制电路（3）反接制动的优点是制动力强，制动迅速。缺点是制动准确性较差，制动的冲击力强烈，制动消耗的能量较大，不易频繁启动。因此，这种制动仅适用于制动要求迅速、系统惯性较大、制动不频繁的场合。2、反接制动的工作原理（1） 合上空气开关QF，按下启动按钮SB2，接触器KM1通电且自锁，电动机M1启动运转，转速升高后，速度继电器KS的常开触点闭合为反接制动做准备。（2） 停止时，按下停止复合按钮SB1，KM1线圈断电，同时KM2线圈通电且自锁，KM2主触点闭合接通电动机逆序电源回路，回路中串入电阻，进入电动机的反接制动。当

24、电动机转速降低到接近零时，速度继电器KS的常开触点断开，KM2线圈断电，制动结束。单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务七任务七 三相异步电动机能耗制动控制电路能耗制动就是将运行中的电动机从交流电源上切除并立即接通直流电源，当定子绕组接通直流电源时，直流电流会在定子内产生一个静止的直流磁场，转子因惯性在磁场内旋转，并在转子导体中产生感应电势并有感应电流流过，此时旋转的转子将受到这个感应电流产生的电磁力作用，该电磁力产生的电磁转矩方向正好和电动机的转向相反，因此对转子产生制动作用，使电动机迅速减速，最后停止转动。在制动过程中，转子的动能转换成电能，而后变成热能消耗在转

25、子电路中。这种制动方法就是在定子绕组中，通入直流电用来消耗转子的动能实现制动的，因此称为能耗制动。能耗制动控制电路分半波整流能耗制动和全波整流能耗制动两种控制电路。一、一、能耗制动单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务七任务七 三相异步电动机能耗制动控制电路二、全波整流能耗制动控制电路工作原理合上开关QF，按下启动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，KM1主触点闭合，电动机正常运行。当需要电动机停车时，按下停止能耗制动按钮SB1，KM1失电，电动机脱离三相电源。与此同时，KT、KM2线圈得电并自锁，KM2的主触头闭合接入电源（变压器原边），而定子线圈（变压器副边）接入

26、全波直流电压，电动机进入能耗制动阶段。随着电动机转速的降低，KT整定时间已到， KT通电延时断开常闭触点断开，KM2、KT线圈失电，能耗制动结束单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务七任务七 三相异步电动机能耗制动控制电路2、按钮SB1的常闭触点接入KM1线圈回路，SB1的常开触点接入KM2线圈回路，形成按钮的机械互锁，保证KM1、KM2不可能同时通电。三、互锁环节：四、能耗制动控制电路的说明：1、直流电源采用全波整流电路，电阻R调节制动电流大小，改变制动力的大小。1、 KM2常闭触点与KM1线圈回路串联，KM1常闭触点与KM2线圈回路串联，保证KM1与KM2线圈不可能同时通电，也就保证了在电动机没有脱离三相交流电源时，直流电源不可能接入定子绕组。2、制动电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大。 单元二 三相异步电动机电气控制系统的基本电路2022-5-18任务七任务七 三相异步电动机能耗制动控制电路5、快速制动时，若出现过电压，说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值。能耗制动的优点是制动准确、平稳、能量消耗较小，缺点是需要附加直流电源装置，制动力较弱，在低速时，制动转矩较小。能耗制动转矩的大小与所接入的直流电流大小、电动机的转速及转子中的电阻有关。对于三相笼型异步电动机