单片机原理、接口及应用：第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路-简

1、第三章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路第一节第二节 三相异步电动机全压启动控制第三节 三相异步电动机降压启动控制第四节 三相绕线式异步电动机启动控制第五节第六节 三相异步电动机电气制动控制第七节本章小结第二节 三相异步电动机全压启动控制一、单向旋转控制1手动控制D65QFM3开启式负荷开关控制自动空气开关控制FUM3QS控制方式简单特点:电气原理图：第二节 三相异步电动机全压启动控制一、单向旋转控制1手动控制D65QFM3开启式负荷开关控制自动空气开关控制FUM3QS特点:电气原理图：应用:控制三相电风扇和砂轮机2.点动控制工作原理：一、单向旋转控制启动： 按下起动按钮SB接触器KM线圈

2、得电KM主触头闭合电动机M启动运行。停止： 松开按钮SB接触器KM线圈失电KM主触头断开电动机M失电停转。QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2电气原理图：2.点动控制应用：常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速 移动的电机控制保护环节：短路保护控制电路短路保护主电路短路保护工作原理：电气原理图：一、单向旋转控制QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2电气原理图3.接触器自锁控制自锁触点热继电器热元件热继电器常闭触点一、单向旋转控制KML1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRFRSB1工作原理电气原理图3.接触器自锁控制工作原理保护环节短路保护 ：FU1、FU2一、单向旋转控制L

3、1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2短路保护 ：FU1、FU2过载保护 ：FR一、单向旋转控制3.接触器自锁控制工作原理保护环节电气原理图L1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2短路保护 ：FU1、FU2一、单向旋转控制3.接触器自锁控制工作原理保护环节欠压、失压保护 ：KM电气原理图过载保护 ：FRL1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3FRKMFRSB2开关切换4连续与点动混合控制按钮切换一、单向旋转控制开关切换点动控制：SA断开4连续与点动混合控制FU1KMM3FRQL1L3L2主电路一、单向旋转控制FU2SB1KMKMFRSB2S

4、A控制电路一、单向旋转控制开关切换4连续与点动混合控制FU1KMM3FRQL1L3L2主电路点动控制：SA断开连续控制：SA闭合 FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路按钮切换4连续与点动混合控制工作原理： 连续:松开按钮SB3,利用SB2 控制 点动:利用按钮SB3控制FU1KMM3FRQL1L3L2主电路一、单向旋转控制FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路 以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行KMSB1KMSB2FRSB3思考不能点动！主电路实现顺序控制?5顺序控制(联锁控制)控制电路实现顺序控制 要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式一、单向旋转控制

5、顺序启动同时停止控制顺序启动逆序停止控制1 电机M1控制要求： 1. M1 起动后，M2才能起动 2. M2 可单独停2 电机M2两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。 FU2KM2FR2ABCFU1M13ABCKM1FR1M23主电路KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1控制电路联锁控制:若要求甲接触器动作后(且保持),乙接触器方能动作,则需将甲接触器的常开触头串接在乙接触器的线圈电路中.不可以 ! 两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。M13KM1FR1KM2FR2M23KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主电路控制电路这样实现

6、顺序控制可不可以?KM1SB1SB2KTFRKM1KM2KM2KM2KT控制要求:M1起动后，M2延时起动SB2 KM1 KT KM2 延时 KM2 M1起动KT M2起动主电路同前控制电路KM1SB1SB2KTFRKM1KM2KM2KT 实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？SB2 KM1 KT KM2 延时 KM2 M1起动 M2起动 不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。两个电器需要同时动作时,其线圈应该并联连接顺序启动同时停止控制特点:电气原理图：主电路控制电路FU1KM1M13FR1QL1L3L2KM2M23FR2KM2FU2FR1SB3FR2

7、KM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1 顺序控制顺序启动逆序停止控制FU1KM1M13FR1QL1L3L2KM2M23FR2电气原理图：特点:主电路KM2FU2FR1SB3FR2KM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2控制电路一、单向旋转控制6多地控制特点：工作原理：在两地或多地控制同一台电动机的控制方式启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB1乙方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。多地点控制乙地甲地FR三地控制二、可逆旋转控制电路形式:电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向倒顺开关控制的

8、正反转 按钮、接触器控制的正反转位置控制1.倒顺开关控制正反转控制电路5.5KW以下的电动机电路直接控制电动机正反转特点:电气原理图：应用:M3L1L2L3KMFRQSFU1SA主电路用倒顺开关实现电源调相倒顺开关SB1KMFU2 FRKMSB2控制电路2.按钮控制正反转控制电路主电路：KM2FU1KM1M3FRQSL1L3L2主电路控制电路：工作原理：缺点:基本控制电路容易引起主电路电源短路！控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2正转按钮反转按钮2.按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：接触器互锁控制互锁接触器互锁按钮互锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1K

9、M2KM2SB2KM2KM1接触器互锁2.按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：接触器互锁控制合上电源开关按下按钮SB1KM1线圈通电M正转启动按下停止按钮SB3KM1线圈断电电动机M停止按下按钮SB2反向启动控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1 这种利用两个接触器(或继电器)的辅助触头互相控制的方法称为互锁，互锁环节是可逆控制线路中防止电源短路的保证。2.按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：优点：接触器互锁控制工作安全可靠缺点：操作不便：正停反控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM12.按钮控制正反转控制电路控制电

10、路：工作原理：优点：按钮互锁控制操作方便缺点：易产生故障控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB22.按钮控制正反转控制电路控制电路：工作原理：优点：接触器、按钮双重互锁控制安全可靠，操作方便FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2KM2KM1控制电路图接触器联锁正反转控制电路3.位置开关控制 有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。KMRM3ABCKMFFUQSFR 行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。正程逆程BA 控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2

11、SQASB3SQBKMRKMRKMF限位开关正程限位开关SQASQB逆程至右极端位置撞开SQA 动作过程SB2正向运行电机停车（反向运行同样分析）自动往复运动正程逆程电 机工作要求：1. 能正向运行也能反向运行 2. 到位后能自动返回电机SQASQBKMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSQASQB控制电路 限位开关采用复合式开关。正向运行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。关键措施工作台自动往返控制第三节 三相异步电动机降压启动控制降压启动的方法定子绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器降压启动 Y降压启动延边三角形降压启动降压启动的实质：启动时减小加在定子绕组上的电压，以

12、减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制1.定子串电阻降压自动启动控制线路电气原理图工作原理合上电源开关按下按钮SB1KM1、KT线圈通电M串电阻降压启动KT延时KM2线圈通电，KM1、KT线圈断电M全压运行FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制电路一、定子绕组串电阻（电抗）启动控制2.手动、自动启动控制线路FU1KM1QS主电路M3FRL1L3L2KM2R电气原理图工作原理FU2FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM2KM1SAASB3AMM控

13、制电路1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图正常运行接触器变压器星点接触器变压器电源接触器1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制电气原理图SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路降压启动按钮全压运行按钮中间继电器1.按钮、接触器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制M3FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原理图工作原理SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1KM2KAKM3KM1KAKM

14、3KAKM3控制电路2.时间继电器控制自耦变压器降压启动二、自耦变压器降压启动控制电气原理图工作原理M3FU1KM2FRQSL1L3L2KM1KM2T主电路FU2FRSB4SB1KM1SB2KM1KAKM2KM1KAKAKAKTSB3控制电路KT三、星形三角形降压启动控制 指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。时间继电器控制Y降压起动三个接触器控制三、星形三角形降压启动控制电气原理图1234A电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器QSFRV1MU1W2FU1V23

15、KM2KM3KM1W1U2L1L2L3主电路工作原理KMFUQSFR电机AxByCzKM -YKM- KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY 起动控制电路FR主电路接通电源延时KT KM- KM- YY 转换完成SB2 KM KT KM-Y KM- Y降压启动控制四、延边三角形降压启动控制 延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“Y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“”形全压运行。定子绕组的连接方式：延边形接法形接法四、延边三角形降压启动控制电气原理图FU1KM1QS主电路M3

16、FRL1L3L2KM3KM2U1V1W1W2U2V2U3V3W3FRSB2SB1KM1KTKM2KM1KTKM3KM3控制电路KM3KTKM2FU2第四节 三相绕线式异步电动机启动控制 绕线异步电动机的优点：可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小启动电流、增大启动转矩及平滑调速之目的。 绕线异步电动机降压启动原理： 起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。 起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。1.按钮操作控制一、转子绕组串电阻启动控制线路电气原理

17、图：工作原理：用按钮逐级切除 启动电阻启动电阻缺点操作不便主电路L1QSL2KM1L3FRKMMFU1KM3R2R3KM2R13电源接触器控制电路FU2SB1SB5KMSB2SB3SB4KM1KM2KM3FRKM1KM2KM3KM短接电阻接触器2.时间原则控制一、转子绕组串电阻启动控制线路电气原理图：KT1：控制KM1KT2：控制KM2KT3：控制KM3主电路L1QSL2KM1L3FRKMMFU1KM3R2R3KM2R13FU2SB1SB2KMKM1KM1KM2FRKMKM2KM3KM3KT1KT2KT3KM3KMKM1KM2KM3KT1KT2KT3控制电路2.时间原则控制一、转子绕组串电阻启

18、动控制线路主电路L1QSL2KM1L3FRKMMFU1KM3R2R3KM2R13工作原理：KT1、KT2、KT3分别控制三个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻 FU2SB1SB2KMKM1KM1KM2FRKMKM2KM3KM3KT1KT2KT3KM3KMKM1KM2KM3KT1KT2KT3控制电路3.电流原则控制一、转子绕组串电阻启动控制线路主电路电气原理图：三个欠电流继电器的线圈串接在转子回路中，电流继电器的吸合电流一样，但释放电流不同，KA1的释放电流最大，KA2其次，KA3最小。 L1QSL2L3FRKMMFU1KM3R3KM23R2KA3R1KA2

19、KA1KM1KMKM1KM2KM3KA控制电路FU2SB1SB2KMKM1KA2KAFRKMKM2KM3KA1KA33.电流原则控制一、转子绕组串电阻启动控制线路工作原理： 电动机启动时转子电流最大，KA1、KA2、KA3都吸合，其常闭触头都打开，KM1、KM2、KM3主触头处于断开状态，全部启动电阻均串接在转子绕组中。 电动机转速逐渐升高，转子电流逐渐减小，当电流减小至KA1的释放电流时，KA1首先释放，其常闭触头复位，使接触器KM1得电主触头闭合，切除第一级电阻R1。 R1被切除后，转子电流重新增大，电动机转速继续升高，转子电流又减小，当减小至KA2的释放电流时，KA2释放，KA2的常闭触

20、头复位，KM2线圈得电主触头闭合，第二级电阻R2被切除，同理，切除第三级电阻，全部电阻被切除，电动机启动完毕，进入正常运行状态。 频敏变阻器二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路铁心损耗很大的三相电抗器，由铸铁板或钢板叠成的三柱式铁心，在每个铁心上装有一个线圈，线圈的一端与转子绕组相连，另一端作星形连接。频敏变阻器的等效阻抗值与频率有关，电动机刚启动时，转速较低，转子电流的频率较高，相当于在转子回路中串接一个阻抗很大的电抗器，随着转速的升高，转子频率逐渐降低，其等效阻抗自动减小，实现了平滑无级启动。1.单向旋转转子串频敏变阻器启动控制二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路主电路L1QSL2L3FR

21、KMMFU1KM1RF3控制电路FU2SB1SB2KMFRKTKM1KTKMKM1KTKTKM1电源接触器 短接频敏变阻器接触器 2.转子串频敏变阻器正反转启动控制线路二、转子绕组串频敏变阻器启动控制线路 停机制动类型：第六节 三相异步电动机电气制动控制常用的电气制动：反接制动能耗制动电磁机械制动-电磁铁操纵机械进 行制动电气制动-电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动制动电阻的接线方法:一、反接制动控制原理：要求： 对称接法不对称接法第六节 三相异步电动机电气制动控制改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电阻，转速

22、接近于零时，及时切断反相序电源,防止反向再起动。 1.单向反接制动的控制一、反接制动控制电气原理图：速度继电器 关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。 一、反接制动控制1.单向反接制动的控制工作原理： 电动机正常运转时，KM1通电吸合，BV的常开触点闭合，为反接制动作准备。 按下停止按钮SB1，KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转，BV常开触点仍保持闭合，将SB1按到底，使SB1常开触点闭合，KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电源，进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近100r/min时，BV常开触点复

23、位，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。2.可逆运行的反接制动控制一、反接制动控制特点（与反接制动相比）：消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频 繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。 二、能耗制动控制原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。 1.单向能耗制动控制二、能耗制动控制按时间原则控制单向运行接触器能耗制动接触器整流变压器桥式整流电路1.单向能耗制动控制二、能耗制动控制按速度原则控制2.电动机可逆运行能耗制动控制 二、能耗制动控制正转接触器反转接触器3.单管能耗制动控制二、能耗制

24、动控制单管半波整流本章小结 1. 本章重点讲述了电动机的启动、制动、调速等控制线路。 2.掌握电动机的启动方法及其使用场合和特点。 3.掌握各种电动机的制动方法及其使用场合和特点。 4.掌握电动机的控制原则,即时间原则、速度原则、电流原则、电势原则、行程原则、频率原则。 5.掌握电力拖动系统中的保护环节 常用的联锁保护：动作顺序联锁环节、电气元件与机械动作的联锁。 常用的互锁环节：电气互锁和机械互锁， 电动机常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、失压和欠压保护，弱磁保护及超速保护等。设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求： 1. 小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动： 到A

25、地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。 到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。 2. 有过载和短路保护。 3. 小车可停在任意位置。 正程逆程电机BA控制电路综合举例:运料小车的控制控制电路M3ABCKMFFUQ SFRKMRSQa 、SQb 为A、B 两端的限位开关 KTa 、KTb 为 两个时间继电器 主回路KMFFRKMRSBFSB1KMFSQaSQaKTaSQbKTbKMRKMRKMFSQbKTaKTbSBR该电路的问题：小车在两极端位置时，不 能停车。动作过程SBFKMF小车正向运行至A端撞SQa KTa 延时2分钟KMR 小车反向运行至B端撞SQb KTb 延时2分钟KMF 小车正向运行如此往反运行。K