第3章机床电气控制基本电路

1、 机电电气控制技术机电电气控制技术1机床电气控制技术机床电气控制技术 郑州大学郑州大学机械工程学院机械工程学院第三章第三章 机床电气控制基本电路机床电气控制基本电路 机电电气控制技术机电电气控制技术21.1.要求掌握要求掌握异步电动机的启动、停止、制动、异步电动机的启动、停止、制动、正反转、调速、保护等基本控制电路原理及正反转、调速、保护等基本控制电路原理及特点。特点。2. 要求能够识读简单机床电气控制图纸，并能要求能够识读简单机床电气控制图纸，并能分析相关控制过程的目的。分析相关控制过程的目的。 主要要求主要要求 机电电气控制技术机电电气控制技术31. 异步电动机的启动、停止、制动、异步电动

2、机的启动、停止、制动、正反转、调速、保护等基本控制电正反转、调速、保护等基本控制电路原理及特点。路原理及特点。2. 简单机床电气控制图识读方法简单机床电气控制图识读方法重点难点重点难点 机电电气控制技术机电电气控制技术4第三章第三章 目目 录录3.1 机床电气控制原理图识图基础机床电气控制原理图识图基础 3.2 电动机启动控制线路电动机启动控制线路 3.3 电动机正反转控制线路电动机正反转控制线路 3.4 电动机点动控制线路电动机点动控制线路 3.5 电动机的制动控制线路电动机的制动控制线路 3.6 电动机调速控制线路电动机调速控制线路 3.7 电液控制电液控制 3.8 控制线路的其他基本环节

3、控制线路的其他基本环节 3.9 控制线路的保护电路控制线路的保护电路 机电电气控制技术机电电气控制技术53.1 机床电气控制原理图识机床电气控制原理图识图基础图基础l电气控制系统图主要有电气控制系统图主要有三类三类：电气原理图电气原理图、电气安装接线电气安装接线图图和和电气元件布置图电气元件布置图。l电气符号电气符号国家标准国家标准有有新、旧两种新、旧两种:l旧国标旧国标是从电气元件是从电气元件结构结构出发设计，如出发设计，如GB 312-1964、GB 314-1964、GB 315-1964等；等；l新国标新国标是从电气元件的是从电气元件的功能功能出发设计，如出发设计，如GB/T4728.

4、1-1985、GB/T4729.1-1989等。目前统一规定使用与国际等。目前统一规定使用与国际电工委员会（电工委员会（IEC）标准接轨的新的国标。）标准接轨的新的国标。l常用到的有：常用到的有：GB4728-2000电气图常用图形符号电气图常用图形符号、GB5226-85机床电气设备通用技术条件机床电气设备通用技术条件、GB7159-87电电气技术中的文字符号制定通则气技术中的文字符号制定通则、GB6988-1997电气技术电气技术用文件的编写用文件的编写和和GB5094-85电气技术中的项目代号电气技术中的项目代号等。等。 机电电气控制技术机电电气控制技术63.1.1 电气图形符号和文字符

5、号电气图形符号和文字符号 l电气图示符号电气图示符号:图形图形符号符号、文字文字符号符号、回路回路标号标号以及以及坐标坐标表示表示和和文字标示文字标示等内容。等内容。l 1、图形符号、图形符号l 通常用于图样或其它文件以表示一个设备或概念的图形通常用于图样或其它文件以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。详见附录、标记或字符。详见附录1；l图形符号图形符号含含:符号要素符号要素、一般符号一般符号和和限定符号限定符号。l符号要素符号要素是一种具有确定意义的简单图形，它是一种具有确定意义的简单图形，它必须同必须同其它图形组合才构成一个设备或概念的完整符号其它图形组合才构成一个设备或概念的完整符号。

6、如。如接触接触器常开主触点器常开主触点的符号就是由的符号就是由接触器触点功能符号接触器触点功能符号（用小半（用小半圆表示）和圆表示）和常开触点符号常开触点符号组合而成的。组合而成的。l一般符号一般符号:表示一类产品及其特征的一种简单符号表示一类产品及其特征的一种简单符号,如电机如电机可用一个圆圈表示。可用一个圆圈表示。l限定符号限定符号:用于提供用于提供附加信息附加信息的一种的一种加在其它符号上的符加在其它符号上的符号号。如延时继电器触点上的。如延时继电器触点上的延时符号延时符号。 机电电气控制技术机电电气控制技术7运用图形符号绘制电气系统图时应注意：运用图形符号绘制电气系统图时应注意：l 符

7、号符号尺寸大小、线条粗细尺寸大小、线条粗细可缩放，但可缩放，但同图同尺寸同图同尺寸，各，各符号间及符号本身比例保持不变。符号间及符号本身比例保持不变。l 符号方位符号方位可旋转或镜像可旋转或镜像，但文字和指示方向不得倒置，但文字和指示方向不得倒置l 大多数符号都可以加上大多数符号都可以加上补充说明补充说明标记。标记。l 有些具体器件的符号有些具体器件的符号可可由设计者根据国家标准的符号由设计者根据国家标准的符号要素、一般符号和限定符号要素、一般符号和限定符号组合组合而成。而成。l 国家标准未规定的图形符号国家标准未规定的图形符号可可根据实际需要，按突出根据实际需要，按突出特征、结构简单、便于识

8、别的原则特征、结构简单、便于识别的原则自行设计自行设计，但需但需要要报报国国家标准局家标准局备备案。当采用其它来源的符号或代号时，必须在案。当采用其它来源的符号或代号时，必须在图解和文件上说明其含义。图解和文件上说明其含义。 机电电气控制技术机电电气控制技术82、文字符号、文字符号l有基本文字符号有基本文字符号、辅助文字符号辅助文字符号，见附录，见附录2。l 基本文字符号基本文字符号有有单字母单字母和和双字母双字母两种：两种：l单字母单字母符号分符号分23大类，每一大类用一个专用单字母符号大类，每一大类用一个专用单字母符号表示：表示：“C”电容器类，电容器类，“R”电阻器类等；电阻器类等；l双

9、字母双字母符号：单字母符号：单字母+另一个字母，且单字母必须在前，另一个字母，且单字母必须在前，如如“F”表示保护器类，表示保护器类，“FU”则表示为熔断器，则表示为熔断器，“FR”表表示具有延时动作的限流保护器等。示具有延时动作的限流保护器等。 机电电气控制技术机电电气控制技术9l 辅助文字符号辅助文字符号：表示电气设备、装置和元器件以及电：表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征：路的功能、状态和特征：l如如“RD”红色，红色，“SYN”同步等；同步等；l也可放在表示种类的单字母后边组成双字母符号，如也可放在表示种类的单字母后边组成双字母符号，如“SP”接近开关，接近开关，“Y

10、B”电磁制动器等；电磁制动器等；l若辅助文字符号有两个以上字母组成时，只允许采用其第若辅助文字符号有两个以上字母组成时，只允许采用其第一字母进行组合，如一字母进行组合，如“MS”同步电机；同步电机；l辅助文字符号还可以单独使用，如辅助文字符号还可以单独使用，如“ON”接通，接通， “N”中性线等。中性线等。 机电电气控制技术机电电气控制技术10l 当规定的基本文字符号和辅助文字符号对均不适用时当规定的基本文字符号和辅助文字符号对均不适用时，可补充可补充：l 在在不违背不违背国家标准文字符号编制的条件下，可采用国际国家标准文字符号编制的条件下，可采用国际标准中规定的电气技术文字符号。标准中规定的

11、电气技术文字符号。l 在在优先采用优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充未列基本和辅助文字符号的前提下，可补充未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。出的双字母文字符号和辅助文字符号。l 文字符号应按电气名词术语、国家标准或专业技术标准文字符号应按电气名词术语、国家标准或专业技术标准中规定的英文术语缩写而成，基本文字符号不得超过两位中规定的英文术语缩写而成，基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。l 文字符号采用拉丁字母大写正体字。文字符号采用拉丁字母大写正体字。l 因拉丁字母中大写正体字因拉丁字母中大写正体字“I”和和“O”易与阿

12、拉伯数字易与阿拉伯数字“1”和和“0”混淆，因此不允许单独作为文字符号使用。混淆，因此不允许单独作为文字符号使用。 机电电气控制技术机电电气控制技术11l3、电路各接点标记、电路各接点标记l 三相交流电源三相交流电源引入线引入线：L1、L2、L3标记。标记。l 电源开关之后的三相交流电源电源开关之后的三相交流电源主电路主电路：U、V、W。l 分级三相交流电源分级三相交流电源主电路主电路采用三相文字符号采用三相文字符号U、V、W的的前边前边加上阿拉伯数字加上阿拉伯数字1、2、3等来标记，如等来标记，如1U、1V、1W；2U、2V、2W等。等。l 各电机分支电路各电机分支电路各接点标记采用三相文字

13、代号各接点标记采用三相文字代号后面后面加加数字来表示，数字中的个位数表示电机代号、十位数字表数字来表示，数字中的个位数表示电机代号、十位数字表示示该支路各接点的代号该支路各接点的代号，如：，如：U21表示表示1号电机号电机U相第二个相第二个接点代号，以此类推。接点代号，以此类推。 机电电气控制技术机电电气控制技术12l 电机电机绕组首端绕组首端U、V、W标记，标记，尾端分别尾端分别用用U 、V和和W标记，标记，双绕组中的点双绕组中的点则用则用1U、1V、1W标记。标记。l 控制电路采用阿拉伯数字控制电路采用阿拉伯数字编号编号，一般由三位或三位以，一般由三位或三位以下的数字组成。下的数字组成。按

14、按“等电位等电位”原则原则，由上而下由上而下编号，凡是编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。都应标以不同的电路标号。 机电电气控制技术机电电气控制技术133.1.2 电气控制原理图分析方法电气控制原理图分析方法 l1、电气控制原理图组成、电气控制原理图组成 绘制原则绘制原则根据控制线路的工作原理绘根据控制线路的工作原理绘制的，用于表示控制线路的控制原理；制的，用于表示控制线路的控制原理； 图中位置图中位置按原理接，不是实际位置；按原理接，不是实际位置； 组成组成主回路（线路）、控制回路（线主回路（线

15、路）、控制回路（线路）和照明、指示回路（线路）等。路）和照明、指示回路（线路）等。 机电电气控制技术机电电气控制技术14图图3-1 电气控制原理图组成电气控制原理图组成 （b b）主电动机与润滑泵）主电动机与润滑泵电动机联锁控制线路电动机联锁控制线路（a）电气控制原理图组成）电气控制原理图组成 机电电气控制技术机电电气控制技术15l 主回路主回路强电流强电流：开关、熔断器、接触器主触点、：开关、熔断器、接触器主触点、热继电器电动机等组成，完成机床电动机的启动、正反转热继电器电动机等组成，完成机床电动机的启动、正反转、制动、调速等，通常是、制动、调速等，通常是380V交流电。交流电。l 控制回路

16、控制回路小电流小电流：继电器和接触器线圈、主令电：继电器和接触器线圈、主令电器、控制触点及控制变压器等，实现机床电动机的启动、器、控制触点及控制变压器等，实现机床电动机的启动、正反转、制动、调速正反转、制动、调速基本逻辑控制基本逻辑控制，控制回路通常是，控制回路通常是220V、110V交流电压，或交流电压，或24V等直流电压。等直流电压。l 照明和指示回路照明和指示回路工作状态指示和工作照明工作状态指示和工作照明：电源：电源变压器、指示灯、照明灯、照明开关等组成。照明回路通变压器、指示灯、照明灯、照明开关等组成。照明回路通常是常是36V交流电压，指示回路通常是交流电压，指示回路通常是6.3V交

17、流电压等。交流电压等。 机电电气控制技术机电电气控制技术162、电气控制原理图分析基、电气控制原理图分析基础础l（1）多部件多部件线路表式法：线路表式法：集中集中表示法、表示法、半集中半集中表示表示法或法或分开分开表示法。表示法。l分开表示法分开表示法较复杂的控制线路。较复杂的控制线路。l同同电气元件的各部件可以不画在一起电气元件的各部件可以不画在一起，可以根据其，可以根据其在电路中所起的作用分别画在不同的线路中，但在电路中所起的作用分别画在不同的线路中，但文字文字符号必须相同符号必须相同。l（2）触点动作触点动作控制：控制：l无电磁线圈元件无电磁线圈元件靠靠外力或其他因素外力或其他因素来实现

18、来实现l有电磁线圈有电磁线圈元件元件靠吸引靠吸引线圈中电流线圈中电流的接的接通通和和断断开开来实现的。来实现的。 机电电气控制技术机电电气控制技术17（3）主回路和其他回路可分）主回路和其他回路可分开画开画l电源线路、主回路、控制回路、照明线路及信号线路可电源线路、主回路、控制回路、照明线路及信号线路可分画：分画：l 电源线路电源线路：水平水平线画法或线画法或垂直垂直线画法线画法l交流电交流电L1、L2、L3、中性线中性线N和和保护地线保护地线PE由上到由上到下或由左至右依次排列画出；下或由左至右依次排列画出；l直流电直流电正上负下，电源开关水平；正上负下，电源开关水平；l 主回路：主回路：动

19、力装置动力装置(如电动机等如电动机等)、保护器件保护器件(如热保护如热保护继电器的热元件、熔断器等继电器的热元件、熔断器等)，可用，可用单线或多线单线或多线表示；表示；l 控制回路和信号线：控制回路和信号线：线圈、信号灯等耗电元件直接与线圈、信号灯等耗电元件直接与PE连接，控制触点连接在上方水平电源线与耗电元件之连接，控制触点连接在上方水平电源线与耗电元件之间。间。 机电电气控制技术机电电气控制技术18l 主辅线路主辅线路排列方式：排列方式：据动作据动作的先后顺序，的先后顺序，从上到下或从上到下或从左至右从左至右，还可在支路旁标出控制作用。，还可在支路旁标出控制作用。l 简单主、辅线路简单主、

20、辅线路通常画在一起：对于不太复杂的电气通常画在一起：对于不太复杂的电气控制线路图，主线路与辅助线路通常是画在一起的；控制线路图，主线路与辅助线路通常是画在一起的；l（4）交叉导线接点交叉导线接点画法：画法：直联直联的交叉导线的接点，通常的交叉导线的接点，通常是用是用小黑点小黑点表示。表示。 机电电气控制技术机电电气控制技术19（5）元器件位置编号）元器件位置编号l坐标图表示法：行和列坐标图表示法：行和列，行行用用字母字母A，B，C，列列用用数字数字1，2，3， 器件器件位置用位置用行列行列号表示号表示。 右图：右图：XB2，标记为，标记为08/B2；YC4，标记，标记为为08/C4。12354

21、6123546ABCDABCDXY08号图图图3-2 图幅分区示例图幅分区示例 机电电气控制技术机电电气控制技术20l（6）开关、触点开关、触点状态：状态：线圈线圈未通电时的状态；未通电时的状态；开关开关手柄处于零位时的状态；手柄处于零位时的状态；行程开关、按钮行程开关、按钮不受外力的不受外力的状态；状态；机械机械系统系统原始位置。原始位置。l3、电气控制原理图的阅读和分析方法：、电气控制原理图的阅读和分析方法：查线读图法（直接查线读图法（直接读图法或跟踪追击法）、逻辑代数法（间接读图法）读图法或跟踪追击法）、逻辑代数法（间接读图法）和和逆读逆读溯源法溯源法。l(1) 查线读图法：查线读图法：

22、l优：优：直观，易掌握直观，易掌握l缺：缺：对复杂线路，叙述冗长，易出错对复杂线路，叙述冗长，易出错;l以分析各个执行元件、控制元件和附加元件的以分析各个执行元件、控制元件和附加元件的作用、功能作用、功能为为基础，据生产机械的基础，据生产机械的生产工业过程生产工业过程，分析被控对象的，分析被控对象的控制情控制情况况和电气线路的和电气线路的控制原理控制原理； 机电电气控制技术机电电气控制技术21 了解生产工艺与执行电器的了解生产工艺与执行电器的关系关系l完成完成哪些动作哪些动作？动作间有何？动作间有何联系？联系？l了解了解机床机床基本结构、运动形式、加工工艺过程、操作方法基本结构、运动形式、加工

23、工艺过程、操作方法和机床对电气控制基本要求；和机床对电气控制基本要求；l电机、电器电机、电器安装部位、作用、规格和型号，安装部位、作用、规格和型号，各种操作手柄各种操作手柄、开关、控制按钮的功能和操作方法，对机床的机械、液、开关、控制按钮的功能和操作方法，对机床的机械、液压部件发生压部件发生直接联系直接联系的各种的各种电器电器（如行程开关、撞块、压（如行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等）安装部位及作用；力继电器、电磁离合器、电磁铁等）安装部位及作用； 机电电气控制技术机电电气控制技术22 分析主回路分析主回路l据主回路控制元件的触点、电阻和其它检测、保护器件，据主回路控制元件的触

24、点、电阻和其它检测、保护器件，大致判定电动机的控制和保护功能大致判定电动机的控制和保护功能：电动机：电动机数目数目；电动机；电动机间是否有间是否有联锁联锁控制；是否有控制；是否有正反转正反转控制；是否有控制；是否有制动制动控制控制、是否要、是否要调速调速等。等。 机电电气控制技术机电电气控制技术23图图31b 主电路分析主电路分析l主电路：主电路：电机电机M1和和M2：lM1主电路主电路：KM2主触头主触头和热继电器和热继电器FR1 全压全压直接启动，直接启动，FR1过载保护过载保护lM2主电路主电路：KM1的主触的主触头和热继电器头和热继电器FR2 全全压直接启动，压直接启动，FR2过载保过

25、载保护。护。油泵电动机油泵电动机主电动机主电动机 机电电气控制技术机电电气控制技术24 控制电路的分析方法：控制电路的分析方法：l主回路主触点和其它电器主回路主触点和其它电器符号符号控制回路控制回路控制环节控制环节及环及环节间的相互关系节间的相互关系控制电路控制电路由上往下，由左往右由上往下，由左往右阅读；阅读；l若若按按钮按按钮谁谁动作？动作？控制控制其它元件动作其它元件动作被控对被控对象象如何动作；如何动作；l跟踪动作跟踪动作信号检测元件信号检测元件状态变化状态变化执行元件动作执行元件动作变变化化l器件间器件间相互联系和制约相互联系和制约，直至将线路完全看懂为止。，直至将线路完全看懂为止。

26、l复杂电路复杂电路控制电路基本控制环节分解：据控制电路基本控制环节分解：据控制功能控制功能，将电，将电路路分解分解成与主回路基本环节，再逐环节进行分析，再串各成与主回路基本环节，再逐环节进行分析，再串各个环节，采用这种个环节，采用这种化整为零化整为零分析方法。分析方法。 机电电气控制技术机电电气控制技术25控制电路分析控制电路分析l按电机拆：按电机拆：M1、M2lM2SB1、SB2、接、接触器线圈及辅助触头触器线圈及辅助触头KM1、热继电器触头、热继电器触头FR2；lM1SB3、SB4、KM1的常开辅助触头的常开辅助触头、接触器、接触器KM2线圈及线圈及辅助触头。辅助触头。 机电电气控制技术机

27、电电气控制技术26l要注意要注意各环节间联系和制约各环节间联系和制约关系，直至全部看懂。关系，直至全部看懂。l优点：优点：是直观性强，容易掌握；是直观性强，容易掌握；l缺点：缺点：分析复杂电路时易出错，一定要认真细心。分析复杂电路时易出错，一定要认真细心。 机电电气控制技术机电电气控制技术27l控制过程分析：控制过程分析：lM2启动：启动：合上合上QS按按SB2KM1线圈得电自锁线圈得电自锁主触头主触头KM1闭合闭合M2启动；启动；lM2停转：停转：按按SB1KM1线圈失电线圈失电M2停转。停转。l同理可以分析主回路电动机同理可以分析主回路电动机M1启停启停；l工艺上：工艺上：l顺序起动（先顺

28、序起动（先M2后后M1 ）： 这是通过将这是通过将KM1常开触头串入常开触头串入主回路线圈主回路线圈KM2控制电路中来实现控制电路中来实现KM2只有只有KM1通电通电后才能通电，后才能通电，M2启动后启动后M1才启动，以实现顺序控制。才启动，以实现顺序控制。 机电电气控制技术机电电气控制技术28(2) 逻辑代数法逻辑代数法l用用电路逻辑表达式电路逻辑表达式来分析：来分析：l 机床电气逻辑表示机床电气逻辑表示l电路状态与逻辑函数式之间对应关系：电路状态与逻辑函数式之间对应关系：la. 用用KA、KM、SQ动合（常开）动合（常开）触头；触头；l则则 、 、 动断（常闭）动断（常闭）触头。触头。lb

29、. 开关元件开关元件受激受激状态（接触器、继电器线圈得电，按钮或状态（接触器、继电器线圈得电，按钮或行程开关处于受压状态）行程开关处于受压状态）为为“1”状态；而元件的状态；而元件的原始原始状态状态（继电器线圈失电，按钮等未受压）（继电器线圈失电，按钮等未受压）为为“0”状态。状态。l 逻辑代数基本逻辑关系及串、并联电路逻辑表示逻辑代数基本逻辑关系及串、并联电路逻辑表示l大写字母大写字母A、B逻辑变量。逻辑变量。l三种基本逻辑：逻辑和（或）、逻辑乘（与）、逻辑非。三种基本逻辑：逻辑和（或）、逻辑乘（与）、逻辑非。KAKMSQ 机电电气控制技术机电电气控制技术29图图3-3 逻辑或逻辑或图图3-

30、4 逻辑与逻辑与a. 逻辑和逻辑和f=A+B触头并触头并联；联；b. 逻辑乘逻辑乘f=A B两个两个触头串联；触头串联；c. 逻辑非逻辑非 A表示电表示电器的动合触头（常开触头），器的动合触头（常开触头）， 则表示该电器的动断触头（常闭则表示该电器的动断触头（常闭触头）。触头）。AfAA 机电电气控制技术机电电气控制技术30分析步骤分析步骤l写出写出接触器或继电器的接触器或继电器的线圈线圈的逻辑函数表达式。的逻辑函数表达式。l当发出主令控制信号时（如按下控制按钮或某个开关动作当发出主令控制信号时（如按下控制按钮或某个开关动作），就可以），就可以分析判断分析判断哪些逻辑表达式输出为哪些逻辑表达式

31、输出为“1”（表示线（表示线圈得电），哪些表达式的输出由圈得电），哪些表达式的输出由“1”变为变为“0”。l可进一步分析哪些电动机或电磁阀运行状态发生改变，使可进一步分析哪些电动机或电磁阀运行状态发生改变，使机床各机床各运动部件运动部件的运行发生何种变化等。的运行发生何种变化等。 机电电气控制技术机电电气控制技术31l右图中，右图中，线圈线圈KM1控制控制电动机电动机M2l接触器接触器KM1线圈线圈得电与得电与失电由停止按钮失电由停止按钮SB1、启动按钮启动按钮SB2、热继电、热继电器器FR1和自锁触头和自锁触头KM1控制。控制。l接触器线圈接触器线圈KM2控制电控制电动机动机M1121 (2

32、1)KMFRSBSBKM213 (42)1KMFR SBSBKMKM 机电电气控制技术机电电气控制技术32逻辑代数的基本性质及其应逻辑代数的基本性质及其应用举例用举例=A=A反转定律反转定律9 9AA=AAA=A8 8A+A=AA+A=A同一定律同一定律7 7A 06 6A+ =1A+ =1互补定律互补定律5 51A=A1A=A4 41+A=11+A=13 30A=00A=02 20 0A=AA=A0 0和和1 1定则定则基基本本定定律律1 1恒等式恒等式名称名称序号序号AAA 机电电气控制技术机电电气控制技术331010交换律交换律A+B=B+AA+B=B+A1111AB=BAAB=BA12

33、12结合律结合律(A+B)+C=A+(B+C)(A+B)+C=A+(B+C)1313(AB)C=A(BC(AB)C=A(BC) )1414分配律分配律A(B+C)=AB+ACA(B+C)=AB+AC1515(A+B)(A+C)=A+BC(A+B)(A+C)=A+BC1616吸收律吸收律A+AB=A A+AB=A 1717A(A+B)=AA(A+B)=A1818摩根定律摩根定律= =1919A+B+C+A B CABCA B C A BAABABAAB 机电电气控制技术机电电气控制技术34图图3-5 电路的逻辑化简电路的逻辑化简(b) 化化简简后后优点优点:元件间联系和制约关元件间联系和制约关系

34、明确，不会遗漏或系明确，不会遗漏或看错看错; 迅速正确，并有助于迅速正确，并有助于计算机分析计算机分析.缺点缺点:复杂电路逻辑很复杂电路逻辑很繁琐，不如查线读图繁琐，不如查线读图法直观。法直观。 (a) 化化简简前前()()fA BCBCA BCBC()()fABCABCABCABCAB CCAB CCABABA 机电电气控制技术机电电气控制技术35（3） 逆读溯源法逆读溯源法l详见第四章详见第四章 机电电气控制技术机电电气控制技术363.2 电动机启动控制线路电动机启动控制线路l笼型异步电动机笼型异步电动机启动方式启动方式:直接直接启动、启动、降压降压启动、启动、软启动软启动。l3.2.1

35、电动机直接启动控制线路电动机直接启动控制线路l优点：优点：简单、可靠、经济；简单、可靠、经济；l缺点：缺点：直接启动电流直接启动电流Ist是其额定电流是其额定电流IN的的48倍，会造成电倍，会造成电网电压显著下降网电压显著下降l适用条件：适用条件：l小容量小容量（7.5kW）；）；l启动启动压降压降电压正常值的电压正常值的1015%。l三相异步电动机的参数满足：三相异步电动机的参数满足：344stNIkVAIkW变变压压器器容容量量（）电电动动机机功功率率（） 机电电气控制技术机电电气控制技术371、手动直接启动控制线路、手动直接启动控制线路开关：开关：铁壳开关铁壳开关胶盖闸刀胶盖闸刀开关开关

36、空气开关空气开关转换开关转换开关图图3-6 手动直接启动控制线路手动直接启动控制线路 QS闭合闭合M得电工作得电工作QS断开断开M断电，停止工作断电，停止工作 优点：优点：所用电器所用电器少、线路简单少、线路简单 缺点：缺点：在启在启/停停频繁的场合，不方便，频繁的场合，不方便，不安全，操作劳动强不安全，操作劳动强度较大。度较大。 机电电气控制技术机电电气控制技术382、接触器直接启动控制线路、接触器直接启动控制线路 （1）构成：）构成：主电路主电路：QS、FU1、KM主主触点、触点、FR及电动机；及电动机；控制电路：控制电路：SBl，SB2、KM线圈及辅助触点。热继电线圈及辅助触点。热继电器

37、器FR作过载保护。作过载保护。（2）工作原理：）工作原理：先合上空气开关先合上空气开关QS。l 启动：启动：按按SB2KM得电自锁得电自锁主触头闭合主触头闭合电动机得电运转；电动机得电运转；l 停止停止：按：按SBlKM线圈断电线圈断电电动机停止转动。电动机停止转动。（3）特点：）特点：线路简单，用按钮控制电机线路简单，用按钮控制电机启动，操作安全，操作劳动强度小。启动，操作安全，操作劳动强度小。图图3-7 接触器直接启动接触器直接启动 机电电气控制技术机电电气控制技术393、元器件经验选择、元器件经验选择l断路器：断路器：按照按照3倍电机额定电流选用；倍电机额定电流选用；l主回路熔丝主回路熔

38、丝：为：为1.52.5倍的电动机额定电流倍的电动机额定电流；l主回路熔断器：主回路熔断器：应大于或等于熔丝额定电流；应大于或等于熔丝额定电流；l接触器接触器主触头电流：主触头电流：为为1.32倍的电机额定电倍的电机额定电流；流；l热继电器：热继电器：选用选用1.11.25倍的电动机额定电倍的电动机额定电流。流。 机电电气控制技术机电电气控制技术403.2.2 电动机降压启动控制线路电动机降压启动控制线路l降压启动：降压启动：启动时先降压，以减少对线路负载的冲击；启动完成启动时先降压，以减少对线路负载的冲击；启动完成后再切换回电动机的额定工作电压；后再切换回电动机的额定工作电压；l由于启动力矩与

39、每相定子绕组所加电压的平方成正比，所以降压由于启动力矩与每相定子绕组所加电压的平方成正比，所以降压启动方法是启动方法是适用于空载或轻载启动适用于空载或轻载启动。l鼠笼式三相异步电动机降压启动鼠笼式三相异步电动机降压启动：定子电路串电阻或电抗降压启：定子电路串电阻或电抗降压启动、动、Y-降压启动、自耦变压器降压启动、延边三角形降压启动等降压启动、自耦变压器降压启动、延边三角形降压启动等方式；方式；l定子电路串电阻或电抗降压启动定子电路串电阻或电抗降压启动，电阻上有热能损耗，而用电抗，电阻上有热能损耗，而用电抗器则体积、成本较高；延边三角形降压启动绕组结构较复杂。器则体积、成本较高；延边三角形降压

40、启动绕组结构较复杂。l常用的降压启动常用的降压启动方法：方法：Y-降压启动、自耦变压器降压启动和定子降压启动、自耦变压器降压启动和定子电路串电阻或电抗降压启动。电路串电阻或电抗降压启动。 机电电气控制技术机电电气控制技术411、Y-降压启动控制线路降压启动控制线路lY系列异步电动机，系列异步电动机，4kW以上均为三角形接法以上均为三角形接法lY-降压启动：是电机定子绕组启动时接成降压启动：是电机定子绕组启动时接成Y形（形（220V），启动完毕后再接成），启动完毕后再接成形（形（380V）。）。 机电电气控制技术机电电气控制技术42图图3-8 Y-降压启动控制线路降压启动控制线路 机电电气控制技

41、术机电电气控制技术43（1）控制线路构成：）控制线路构成：lQS；FU1FU5；1SB；2SB；KT，通电延时常闭触，通电延时常闭触点点KT；1KM交流接触器，两组主触点交流接触器，两组主触点1KM，一组常开，一组常开辅助触点辅助触点1KM，一组常闭辅助触点，一组常闭辅助触点1KM；2KM交流接交流接触器，三组常开主触点触器，三组常开主触点2KM，一组常闭辅助触点，一组常闭辅助触点2KM；3KM交流接触器，三组常开主触点交流接触器，三组常开主触点3KM，两组常开，两组常开辅助触点辅助触点3KM，一组常闭辅助触点，一组常闭辅助触点3KM。l1KM两组常开主触点用于两组常开主触点用于Y形切换，形切

42、换，2KM三组主触点用三组主触点用于于切换，切换，3KM的三组主触点用于为电动机供电。的三组主触点用于为电动机供电。 机电电气控制技术机电电气控制技术44（2）工作原理）工作原理l 启动启动： 合上合上QS，控制回路得电，控制回路得电l按按1SB后后KT得电，得电，KT通电延时常闭触点通电延时常闭触点KT未断开未断开1KM线圈得电吸合自锁线圈得电吸合自锁1KM接触器的两组主接触器的两组主触点闭合，触点闭合，1KM的常闭触点的常闭触点1KM使使2KM线圈不能得电线圈不能得电定子绕组连接成定子绕组连接成Y形。形。l同时同时3KM线圈得电吸合自锁，线圈得电吸合自锁，3KM的常闭辅助触点使的常闭辅助触

43、点使KT失电失电3KM的常开主触点使电动机的常开主触点使电动机M得电，进行得电，进行Y形降压启动。形降压启动。l3KM线圈得电也使得其两组常开辅助触点闭合，使整线圈得电也使得其两组常开辅助触点闭合，使整个控制空路和个控制空路和3KM线圈处于得电状态。线圈处于得电状态。 机电电气控制技术机电电气控制技术45l Y变换：变换：5s7s后后电动机达到运行转速电动机达到运行转速KT的通电延时常闭触点自动断开的通电延时常闭触点自动断开1KM线圈失电线圈失电电动电动机定子绕组机定子绕组Y形连接的星点打开，且形连接的星点打开，且1KM的常闭辅助触点的常闭辅助触点闭合使闭合使2KM线圈得电，线圈得电，2KM接

44、触器的主触点闭合，电动接触器的主触点闭合，电动机定子绕组连接为机定子绕组连接为连接，进入正常运行。同时，连接，进入正常运行。同时，2KM的的常闭辅助触点常闭辅助触点2KM使使1KM线圈处于失电自锁。线圈处于失电自锁。 机电电气控制技术机电电气控制技术46l 停止停止控制控制l按下停止按钮按下停止按钮2SB，控制回路失电，主回路中，控制回路失电，主回路中3KM主触点断开，电机失电停止运转。主触点断开，电机失电停止运转。l（3）特点）特点l1KM和和2KM的常闭辅助触点（动断触点）互锁的常闭辅助触点（动断触点）互锁保证接触器保证接触器1KM与与2KM不会同时通电，以防电不会同时通电，以防电源短路。

45、源短路。3KM的常闭辅助触点也使的常闭辅助触点也使KT处于失电处于失电自锁（启动后不需要自锁（启动后不需要KT得电）。得电）。 机电电气控制技术机电电气控制技术472、自耦变压器降压启动控制线、自耦变压器降压启动控制线路路lY形形连接的笼形异步电动机，可用自耦变压器降压启动。连接的笼形异步电动机，可用自耦变压器降压启动。电动机启动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压降压电动机启动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压降压启动，一旦启动完成，自耦变压器被自动断开，定子绕组启动，一旦启动完成，自耦变压器被自动断开，定子绕组加上额定电压正常运行。加上额定电压正常运行。l自耦变压器的自耦变压器的二次绕组

46、二次绕组有多个抽头，能输出多种电压，这有多个抽头，能输出多种电压，这种方法在启动时可对启动转矩进行选择，并且一般比种方法在启动时可对启动转矩进行选择，并且一般比Y-启动时的启动转矩大得多。启动时的启动转矩大得多。l自耦变压器降压启动方法适合于自耦变压器降压启动方法适合于容量较大的笼型三相异步容量较大的笼型三相异步电动机电动机启动，但是不允许频繁启动。启动，但是不允许频繁启动。l这种启动方法与这种启动方法与定子串接电阻定子串接电阻相比，在相比，在同样的启动转矩时同样的启动转矩时，对电网的电流冲击小，功率损耗小，对电网的电流冲击小，功率损耗小。但是该方法相对。但是该方法相对定定子串接或电抗器结构子

47、串接或电抗器结构复杂，价格较贵。复杂，价格较贵。 机电电气控制技术机电电气控制技术48图图3-9 自耦变压器降压自耦变压器降压启动控制电路启动控制电路 机电电气控制技术机电电气控制技术49l（1）控制线路控制线路构成构成l主回路主回路：电源开关：电源开关QS，交流接触器，交流接触器KM1、KM2、KM3主主触点，自耦变压器触点，自耦变压器SQB，热继电器，热继电器KH，保护中性线，保护中性线PEN及保护地及保护地PE。l控制回路：控制回路：交流接触器交流接触器KM1线圈及其两个常开辅助触点与线圈及其两个常开辅助触点与一个常闭辅助触点；交流接触器一个常闭辅助触点；交流接触器KM2线圈及其一个常开

48、辅线圈及其一个常开辅助触点与一个常闭辅助触点；交流接触器助触点与一个常闭辅助触点；交流接触器KM3线圈及一个线圈及一个常开辅助触点；时间继电器常开辅助触点；时间继电器KT线圈及一个延时闭合的常线圈及一个延时闭合的常开触头；中间继电器开触头；中间继电器KA线圈及其两个常开辅助触点与两线圈及其两个常开辅助触点与两个常闭辅助触点；启动按钮个常闭辅助触点；启动按钮SB1、停止按钮、停止按钮SB2及热继电及热继电器延时闭合常闭触点。器延时闭合常闭触点。l辅助回路：辅助回路：有正常运行电流指示电路和工作状态指示灯指有正常运行电流指示电路和工作状态指示灯指示电路。示电路。 机电电气控制技术机电电气控制技术5

49、0（2）工作原理）工作原理l 上电上电未未工作状态工作状态l合上合上QS使系统上电，但未按启动按钮时，变压器使系统上电，但未按启动按钮时，变压器TC有电有电，继电器线圈都未得电，指示电路中，继电器线圈都未得电，指示电路中KM2常闭触点处于闭常闭触点处于闭合状态，绿灯合状态，绿灯HG亮，表示系统上电但未工作，而红灯亮，表示系统上电但未工作，而红灯HR、黄灯、黄灯HY不亮。不亮。l 自耦降压启动自耦降压启动l按下启动按钮按下启动按钮SB1，KM1线圈得电，线圈得电，KM1常开主触点闭合常开主触点闭合，自耦变压器，自耦变压器SQB作作Y形连接。同时由形连接。同时由KM1的辅助常开触的辅助常开触头闭合

50、使头闭合使KM1线圈得电自锁；另一个线圈得电自锁；另一个KM1的辅助常开触的辅助常开触头闭合使头闭合使KM2线圈得电，延时继电器线圈得电，延时继电器KT线圈得电，使线圈得电，使KM2的主触点闭合，延时继电器的主触点闭合，延时继电器KT工作。中间继电器工作。中间继电器KA线圈及线圈及KM3线圈不能得电。电动机线圈不能得电。电动机M由自耦变压器供电进由自耦变压器供电进行降压启动。行降压启动。 机电电气控制技术机电电气控制技术51l降压启动降压启动KA线圈不得电线圈不得电指示电路中指示电路中 闭合状态闭合状态KM2线圈得电线圈得电指示电路中指示电路中 断开断开绿灯绿灯HG不亮；不亮；KM3线圈不得电

51、，指示电路中线圈不得电，指示电路中KM3处于断开状态，处于断开状态，红灯红灯HR不亮；指示电路中不亮；指示电路中KM2闭合，黄灯闭合，黄灯HY亮，表示电亮，表示电机处于降压启动过程。机处于降压启动过程。l电流指示回路中，电流指示回路中， 闭合，电流指示表不工作，避免启闭合，电流指示表不工作，避免启动时过大电流烧坏电流表。动时过大电流烧坏电流表。l 全压正常运行全压正常运行lKT延时时间到延时时间到延时闭合的常开触头闭合延时闭合的常开触头闭合KA线圈得线圈得电电KA闭合闭合KA线圈自锁。线圈自锁。l控制回路控制回路 断开断开KM1、KM2线圈失电线圈失电KM1、KM2主触点断开主触点断开自偶降压

52、变压器自偶降压变压器SQB断开。断开。lKM1的失电的失电 闭合闭合KM3线圈得电线圈得电KM3主触主触点点全压运行。全压运行。KA2KM3KMKA1KM 机电电气控制技术机电电气控制技术52l指示回路中，指示回路中，KA线圈的得电线圈的得电 断开断开黄灯黄灯HY、绿、绿灯灯HG都不亮。都不亮。KM3闭合闭合红灯红灯HR亮亮电动机全压运电动机全压运行。行。l 电流指示回路中，电流指示回路中， 断开断开电流表工作。电流表工作。l 停止控制停止控制l按下停止按钮按下停止按钮SB2KT线圈均失电线圈均失电KM3主触点断开主触点断开电动机失电停止运转；指示回路绿灯电动机失电停止运转；指示回路绿灯HG亮

53、亮系统上系统上电未工作。电未工作。l（3）特点）特点l在控制回路中，在控制回路中，KM3线圈回路中串入线圈回路中串入KM1常闭触点，防止常闭触点，防止了了KM1、KM2、KM3同时得电而造成的自耦变压器同时得电而造成的自耦变压器SQB的的损坏。有工作状态指示、正常运行有电流指示。损坏。有工作状态指示、正常运行有电流指示。 KA3KM 机电电气控制技术机电电气控制技术53l图图3-10 定子串定子串电阻降电阻降压启动压启动控制线控制线路路3、电动机定子串电阻降压启动、电动机定子串电阻降压启动控制线路控制线路时间控制时间控制电流控制电流控制 机电电气控制技术机电电气控制技术54（1）控制电路构成）

54、控制电路构成 主回路：主回路：电源开关电源开关QS、保险元件、保险元件FU1FU3、交流接触器、交流接触器KM1主触点、交流接触器主触点、交流接触器KM2主触点、串电阻主触点、串电阻R1R3、热继电器热继电器KH及电动机。及电动机。l控制回路：控制回路：保险元件保险元件FU4FU5、启动按钮、启动按钮SB2、停止按、停止按钮钮SB1、时间继电器、时间继电器KT及其常开延时闭合触点、交流接及其常开延时闭合触点、交流接触器触器KM1及其常开辅助触点、交流接触器及其常开辅助触点、交流接触器KM2及其常开及其常开常闭辅助触点。常闭辅助触点。 l（2）工作原理）工作原理l 串电阻降压启动串电阻降压启动l

55、合上电源开关合上电源开关QS，按下启动按钮，按下启动按钮SB2KM1线圈、继线圈、继KT线圈同时得电工作线圈同时得电工作KM2线圈不得电。线圈不得电。KM1得电吸得电吸合合KM1闭合自锁，闭合自锁，KM1常开主触点闭合常开主触点闭合通过通过R1R3启动电阻，电动机得电启动启动电阻，电动机得电启动 机电电气控制技术机电电气控制技术55l 全压正常运行全压正常运行l按下启动按钮按下启动按钮SB2KT的线圈得电进入延时状态的线圈得电进入延时状态延时时间延时时间到到其常开延时闭合触点闭合其常开延时闭合触点闭合KM2的线圈得电的线圈得电KM2闭闭合合线圈得电自锁。线圈得电自锁。KM2的常闭辅助触点断开的

56、常闭辅助触点断开KM1和和KT的的线圈断电线圈断电电阻电阻R1R3 被断开。电动机正常运行。被断开。电动机正常运行。l 停止控制停止控制l按下停止按钮按下停止按钮SB1KM1、KM2及及KT线圈均失电线圈均失电电动机断电动机断电停止运转。电停止运转。l（3）特点）特点l优点：优点：电阻价格低廉，结构简单，动作可靠。电阻价格低廉，结构简单，动作可靠。l缺点：缺点：电阻上功率损耗大。电阻上功率损耗大。l应用：应用：通常仅在中、小容量电动机不经常启动时采用该法启动。通常仅在中、小容量电动机不经常启动时采用该法启动。 机电电气控制技术机电电气控制技术563.2.3 电动机软启动控制线路电动机软启动控制

57、线路l电动机常用启动方式的启动转矩和启动电流值电动机常用启动方式的启动转矩和启动电流值启动方式启动方式直接启动直接启动Y/Y/启动启动自耦变压自耦变压器启动器启动定子串电阻定子串电阻启动启动启动转矩启动转矩1.51.52.8M2.8MN N0.50.50.9 0.9 M MN N0.40.40.85 0.85 M MN N0.50.50.75 M0.75 MN N启动电流启动电流4 48I8IN N1.81.82.5 2.5 I IN N1.61.64 I4 IN N1.51.56 I6 IN N电机定子接电机定子接线端子数线端子数3 3最少最少6 63 33 3都不能很好地调整电动机的启动特

58、性使其满足平滑启停要求都不能很好地调整电动机的启动特性使其满足平滑启停要求 机电电气控制技术机电电气控制技术57电动机启动特性改善电动机启动特性改善l电动机电流与电压成正比，转矩与电压的平方成正比。电动机电流与电压成正比，转矩与电压的平方成正比。l调整控制电动机启动过程的电压变化调整控制电动机启动过程的电压变化，就能调整控制电动机启，就能调整控制电动机启动过程的启动转矩和启动电流，改善电动机启动特性。动过程的启动转矩和启动电流，改善电动机启动特性。l软启动器软启动器是一种集电动机软启动、软停车、轻载节能和多是一种集电动机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称种保

59、护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称Soft Starter。l原理：原理：三相反并联晶闸管，通过控制导通角（相位控制角）三相反并联晶闸管，通过控制导通角（相位控制角）调节输出电压，在交流电正和负各半周期内，相位控制角调节输出电压，在交流电正和负各半周期内，相位控制角越越大大，晶闸管，晶闸管输出电压越高输出电压越高，当，当为零度时，晶闸管关断，输出为零度时，晶闸管关断，输出电压为零。电压为零。l软启动功能：电压逐渐增加软启动功能：电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，达到额定转速，实现平滑启动，直至启动完成。导通，达到额定转速，实现平滑启动，直至启动完

60、成。l启动后，用自带的旁路接触器取代晶闸管；启动后，用自带的旁路接触器取代晶闸管；l软停车软停车功能：软停车与软启动过程相反，在停车时间内功能：软停车与软启动过程相反，在停车时间内电压逐电压逐渐降低渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起转矩冲击。，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起转矩冲击。 机电电气控制技术机电电气控制技术58（a a）晶闸管相位控制角）晶闸管相位控制角图图3-11晶闸管相位控制角及输出电压控制原理晶闸管相位控制角及输出电压控制原理 （b）软启动器使用）软启动器使用双双向晶闸管向晶闸管进行输出电压进行输出电压控制控制 机电电气控制技术机电电气控制技术59图图3-12 软启