第2章电气控制电路基本环节

第二章电气控制线路第一节电气控制线路图第二节电气控制电路基本控制规律第三节三相异步电动机的起动控制第四节三相异步电动机的制动控制第五节三相异步电动机的调速控制第六节直流电动机的电气控制第七节电气控制系统常用的保护环节学习要求掌握典型控制电路的控制原理、设计思路、设计方法和工作过程。能够根据要求来设计原理图，会分析线路工作过程。对于给定的原理图，能够分析它的工作原理、各元件作用和工作过程。掌握控制线路的基本控制规律。

电气控制线路概述电气控制线路：将接触器、继电器、行程开关、按钮等低压控制电器，用导线按一定的控制方式连接起来实现某种控制功能的控制线路。电气控制线路作用：实现对电动机或其他执行电器的启停、正反转、调速和制动等运行方式的控制，从而实现生产过程自动化，满足生产工艺要求。电气控制线路的表示方法：用电气控制线路图来表示，它是工程技术的通用语言。电气控制线路图：将电气控制系统中各电器元件及其连接线用一定的图形表达出来。第一节电气控制线路图

常用的电气控制线路图有电气原理图、电器布置图与电气安装接线图。一、电气图常用的图形符号、文字符号和接线端子标记，见P43-45二、控制线路的标注

电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。三、电气原理图例：CW6132型普通车床电气原理图

CW6132型普通车床电气原理图动画（车床控制电路.swf）电气原理图的绘制原则1．电气控制线路分为主电路（也叫一次电路）和控制电路（也叫二次电路），主电路通过强电流，包括从电源到电动机的电路，用粗线条画在原理图左边；控制电路通过弱电流，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触点、继电器的触点等组成，用细线条画在原理图的右边。2．电气原理图中所有电器元件的文字、图形符号必须采用国家规定的统一标准表示。3．电气控制系统内的全部带电部件都应在原理图中表示出来。电气原理图的绘制原则4．同一电器元件的不同部分（线圈和触点）可以不画在一起，但需用同一文字符号来标出。同一种类的不同元件用下标区分。5．所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。6．电路或元件按功能布置、布图合理、排列均匀、左→右、上→下。7．为区分电路功能，连接线可用粗、细表示，分支线路按动作先后顺序排列，两条线交叉连接时用黑点标出。四、电器元件布置图

电器元件布置图：

是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电器元件的布置应注意以下几方面：3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。例：CW6132型车床控制盘电器布置图CW6132型车床控制盘电器布置图例：CW6132型车床电气设备安装布置图CW6132型车床电气设备安装布置图五、电气安装接线图安装接线图：

表示电气设备中各元件的空间位置和接线情况。

主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。电气接线图的绘制原则是：

3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。

4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。

5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。

1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。

2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。例：电气安装接线图CW6132型车床电气互连图第二节电气控制电路基本控制规律

由继电器接触器所组成的电气控制电路，基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。一、几种简单控制单元实例：智力竞赛抢答装置：

控制要求：

有三个抢答桌，第一个桌坐2个儿童，第二个桌坐两个大人，第三个桌坐一个中学生，每个人都有一个按钮。每张桌上有一盏灯，由桌上按钮和主持人按钮来控制亮与灭。（1）两个大人都按下按钮时，才起作用，大人桌上灯才点亮；（2）儿童桌上每个按钮均起作用，均能点亮灯；（3）中学生桌上按钮按下后就起作用；（4）每个灯由主持人复位；（5）出题后10秒钟内有效，如果有灯点亮，电铃响起，直至主持人按复位按钮，灯和电铃均断电。超过10秒钟无效。（a）逻辑符号（b）控制线路实例1.逻辑“与”控制两个接点串联实现“与”控制动画：与电路.swf2.逻辑“或”控制（a）逻辑符号（b）控制线路实例两个接点并联实现“或”控制动画：或电路.swf（a）逻辑符号（b）控制线路实例3.逻辑“非”控制和常闭接点串联实现“非”控制2/6/2023动画：非电路.swf二、自锁与互锁的控制

自锁与互锁的控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。KM12FRFU1SB2KMFR控制电路主电路SM3~闭合开关S接通电源按SB2→KM线圈得电→

KM主触点闭合

→

M运转松SB2→KM线圈失电动作次序笼型电动机点动控制线路M3~FU2KM12FRFU1SB2KMFR控制电路主电路SM3~闭合开关S接通电源按SB2→KM线圈得电→

KM主触头闭合

→

M运转松SB2→KM线圈失电→

KM主触头恢复

→

M停转动作次序笼型电动机点动控制线路返回FU2笼型电动机直接起动的控制线路原理图KM12FRFU1SB1SB2KMKMFR控制电路主电路SM3~也是单向自锁控制，电路若去掉自锁触点KM，则可对电动机实行点动控制。（动画：见鼠笼异步机直接起动.swf）FU2闭合开关S，接通电源按SB2→KM线圈得电并自保→

KM主触头闭合

→

M运转按SB1→KM线圈失电→

KM主触头断开→

M停转动作次序：1.自锁（自保或记忆）控制用常开接点与起动按钮并联实现“自保”控制单向点动、自锁混合电路（1）（2）SB1为停止按钮，SB2为长动按钮，SB3为点动按钮交机电机熔丝交流接触器热继电器刀开关电路的保护环节

（1）短路保护由熔断器实现电路短路保护。（2）过载保护通过热继电器实现电动机长期过载保护。（3）欠压和失压保护由接触器本身的电磁机构实现。动画（鼠笼异步机直接起动.swf）例如：笼型电动机正反转的控制线路FRFUKMFSKMRABCUVWM3~2.联锁（互锁）控制笼型电动机正反转的控制线路FRFUKMFSKMR

要使电动机能够实现反转，只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。为此用两个接触器来实现这一要求。

设KMF为实现电机正转的接触器，KMR

为实现电机反转的接触器。ABCUVW合上S接通电源其主触点闭合让KMF线圈通电三相电源ABC分别通入电机三相绕组UVW，电动机正转。其主触点闭合让KMR线圈通电三相电源ABC通入电机三相绕组变为A—U

未变，但B—W，C—V。电动机将反转KMF线圈断电，主触点打开，电机停。M3~→

电机正转并自锁主电路

笼型电动机正反转的控制线路KMFFRFU1SB1SBFKMFKMFFRSM3~KMRSBRKMRKMR控制电路动作次序按SBF→

KMF通电动合触点闭合→实现互锁功能合上S接通电源动断触点打开按SB1

→KMF断电→

电机停转按SBR→

KMR通电动合触点闭合→

实现互锁功能动断触点打开→

电机反转并自锁缺点：要想改变电机转向，必须先按停止按钮。实现正－停－反FU2如果SBF与SBR同时按会发生什么？→

电机正转并自锁主电路

笼型电动机正反转的控制线路KMFFRFU1SB1SBFKMFKMFFRSM3~KMRKMRSBRKMRKMFKMR控制电路动作次序按SBF→

KMF通电动合触点闭合→实现互锁功能合上S接通电源动断触点打开按SB1

→KMF断电→

电机停转按SBR→

KMR通电动合触点闭合→

实现互锁功能动断触点打开→

电机反转并自锁缺点：要想改变电机转向，必须先按停止按钮。实现正－停－反FU2（只有电气互锁）采用复式按钮笼型电动机正反转的控制线路KMFFRFU1SB1SBFKMFKMFFRSM3~KMRKMRSBRKMRKMFKMR此电路要想改变电机转向，可不必先按停止按钮。请自已分析线路的动作次序。返回实现正－反－停FU2具有电气互锁和机械互锁2.联锁（互锁）控制用一个线圈常闭接点与另一线圈串联实现“联锁”控制正反向接触器间的联锁控制动画（正反向接触器间的联锁控制.swf）三相异步电动机正反转控制电路无互锁电路b)具有电气互锁电路（正－停－反）

c)具有双重互锁电路（正－反－停）

动画（电动机正反转1.swf）三、点动与连续运转的控制电动机点动与连续运转控制电路a)基本点动控制电路b)开关选择运行状态的电路c)两个按扭控制的电路SB2：连续运行起动按钮SB3：点动运行起动按钮SB1：停止运行按钮四、多地联锁控制多地控制电路图多个起动按钮并联实现多地点起动控制；多个停止按钮串联可以实现多个地点停止控制。五、顺序联锁控制按顺序起动与停止的控制电路五、顺序联锁控制按顺序起动电路，M1起动后M2才能起动

b)按顺序起动、停止的控制电路，M1起动后M2才能起动；M2停止后M1才能停止按顺序起动与停止的控制电路一个接触器的常开接点串入另一接触器的控制回路，可以实现优先起动；一个接触器的常开接点与另一接触器的停止按钮并联，可以实现优先停止。时间继电器控制的顺序起动电路时间继电器控制的顺序起动电路时间继电器控制的顺序起动电路时间继电器控制的顺序起动电路M1起动后延时t时间，M2才起动运行。设计举例：设计控制线路，有三台电动机，要求：第一台电动机起动5s后，第二台电动机自动起动，运行8s后，第三台电动机自动起动，运行10s后，第一台电动机停止；再运行15s后，全部电动机停止。分析及控制电路见板书时间继电器控制的顺序起动电路三台电机顺序起停主电路UVW正反向运行举例：行程控制

行程控制，就是当运动部件到达一定行程位置时采用行程开关来进行控制。

行程的种类很多，它有动合触点和动断触点，由装在运动部件上的挡块来撞动。当运动部件到达一定行程位置时，其上的挡块撞动行程开关，使动合触点闭合，动断触点断开。行程控制用行程开关控制工作台的前进与后退线路见动画。动断触点动合触点行程开关符号返回六、自动往复循环控制例1、小车自动运行控制电路反向（1）小车由A地运行到B地停止（2）小车由B地运行到A地停止（3）小车由A运行到B再回到A地停止（4）小车在A—B间来回运行主电路QS

QS：电源隔离FU：短路保护FR：过载保护KM1：正转KM2：反转设计步骤：1）首先设计主电路SB1SB2SB3SB1：停止按钮SB2：正向起动SB3：正向起动、连锁环节3）设计控制电路的特殊部分：小车由A→B或由B→A运行按SB2→KM1线圈得电并自保→

小车由A→B

运行；到B点，SQ1动作→常闭点断开，KM1线圈失电，正向停车；动作过程：SB1SB2SB3SQ1SQ2SQ2SQ1SQ1：B地限位开关SQ2：A地限位开关3）设计控制电路的特殊部分：自动循环控制按SB2→KM1线圈得电并自保→

小车由A→B

运行；到B点，SQ1动作→常闭点断开，KM1线圈失电，正向停车；SQ1常开闭合，KM2通电自保，小车由B→A运行；到A点，SQ2动作→常闭点断开，KM2线圈失电，反向停车；SQ2常开闭合，KM1得电自保，小车正向运行，循环往复。动作过程：自动往复循环控制电路SQ1为反向转正向行程开关SQ2为正向转反向行程开关SQ3为正向限位开关，SQ4为反向限位开关，当SQ1、SQ2失灵时实现限位保护。KM1为正向（前进）运行KM2为反向（后退）运行刀架控制（动画钻头.swf）

（动画钻头0.swf）（动画钻头1.swf）例2、刀架自动循环运行控制电路Q：电源隔离FU：短路保护FR：过载保护KM1：正转KM2：反转SB0：停止按钮SB1：正向起动SB2：正向起动、连锁环节SL1：1位置限位开关SL2：2位置限位开关见动画（刀架循环自动控制线路1.swf）见动画（无进给切削控制电路1.swf）按动SB1→KM1通电自保，刀架由1→2；到2点，SL2动作→SL2常闭打开，KM1断电→刀架停止；SL2常开闭合

→KT通电延时，同时KM3通电→刀具转动；延时t时间后→KT动作→KM3断电，刀具停止；同时KM2通电自保→刀架由2→1；到1点，SL1动作→常闭断开→KM2断电→刀架停止。见动画（快速停车控制线路.swf）按动SB1→KM1通电自保，刀架由1→2；同时速度继电器K3F接点动作→常开闭合，常闭打开；到2点，SL2动作→SL2常闭打开，KM1断电→KM2通电，刀架反接制动，当转速下降到100r/min时，速度继电器复位→KM2断电，刀架快速停止；SL2常开闭合→KT通电延时，同时KM3通电→刀具转动；延时t时间后→KT动作→KM3断电，刀具停止；同时KM2通电自保→刀架由2→1；到1点，SL1动作→常闭断开→KM2断电→速度继电器接点K3R接通KM1，刀架反接制动快速停止。速度继电器七、设计方法小结错误接法正确接法合理安排电器元件和触点的位置。对于串联回路，电器元件或触点位置互换时，并不影响其工作原理，但在实际运行中，影响电路安全并关系到导线长短，如图a）接法既不安全又浪费导线。因为行程开关SQ的常开和常闭触点靠得很近，在触点断开时，由于电弧可能造成电源短路，很不安全，且这种接法SQ要引出四根导线，不合理，图b）所示的接法较为合理，且只需引出3根导线。正确连接电器线圈。交流电压线圈通常不能串联使用，即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联后，接在两倍线圈额定电压的交流电源上，以免电压分配不均引起工作不可靠。见动画寄生电路.swf

防止出现寄生电路。寄生电路是指在控制电路的动作过程中，意外出现不是由于误操作而产生的接通电路。图是一个具有指示灯和过载保护的电动机正反转控制电路。正常工作时，能完成正反向起动、停止与信号指示。但当FR动作断开后，电路出现了如图中虚线所示的寄生电路，使接触器KM1不能可靠释放而得不到过载保护。如果将FR触点位置移到SB1上端就可避免产生寄生电路。错误接法正确接法*在直流控制电路中，对于电感较大的电器线圈，如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等，不宜与同电压等级的接触器或中间继电器直接并联使用。如图，当触点KM断开时，电磁铁YA线圈两端产生较大的感应电动势，加在中间继电器KA的线圈上，造成KA的误动作。为此在YA线圈两端并联放电电阻R，并在KA支路串入KM常开触点，如图b）就能可靠工作。7）大电感线圈与直流继电器线圈的连接YA为直流电磁铁线圈第三节三相异步电动机的起动控制（一）、全压起动控制对于起动频繁，允许直接起动电动机容量不大于变压器容量的20%。对于不经常起动者，直接起动电动机容量不大于变压器容量的30%。全压起动额定电压直接加到电动机的定子绕组。优点：电路简单缺点：起动电流大通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接起动方法。点动与连续运转的控制电动机点动与连续运转控制电路a)基本点动控制电路b)开关选择运行状态的电路c)两个按扭控制的电路SB2：连续运行起动按钮SB3：点动运行起动按钮SB1：停止运行按钮三相异步电动机正反转控制电路三相异步电动机正反转控制电路a)无互锁电路b)具有电气互锁电路c)具有双重互锁电路动画（电动机正反转1.swf）（二）三相笼型异步电动机的降压起动控制

直接起动：线路简单、操作方便、经济，适合于小容量电动机（10kW以下）。

降压起动：较大容量的笼型异步电动机（大于10kW），因起动电流较大，对电网冲击大，不允许用全压直接起动，应采用降压起动控制。有时为了减小起动时对机械设备的冲击，即便是允许采用直接起动的电动机，也往往采用降压起动。（二）三相笼型异步电动机的降压起动控制

原理：降压起动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动后再将电压升高到额定值，使之在正常电压下运行。由于电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小起动电流，这样不致在电路中产生过大的电压降，减少对线路电压的影响。

常用的降压起动方法有：星-三角（Y-Δ

）降压起动、定子串电阻（或电抗器）降压起动、自耦变压器降压起动及延边三角形降压起动。目前先进的降压起动采用软起动和变频降压起动。

工作原理：起动时，将电动机定子绕组联结成星形Y，每相绕阻的电压下降到正常工作电压的，故起动电流下降到全压起动时的1/3，电动机起动旋转；当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改接成三角形Δ，电动机进入正常运行状态。星－三角(Y-Δ）起动的转换按时间控制原则，由时间继电器的延时时间来控制。

应用场合：正常运行时，定子绕组接成三角形运转的三相笼型异步电动机，可采用星-三角降压起动。

特点：起动方法简单、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，适用于空载或轻载。一、星形—三角形减压起动控制

QX4系列自动Y—Δ起动器主电路见动画（Y-Δ起动.swf）主电路接法1，即教材53页图2-10主接线方法。见动画（Y-Δ起动.swf）主电路接法2。按SB2→

KM1通电并自保→

KT通电→

KM3通电→电动机MY起动→

KM2通电→

KM3、KT断电→电动机M

运行延时t线路动作次序二、自耦变压器减压起动控制

工作原理：起动时电动机定子串入自耦变压器，定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压；起动完毕，切除自耦变压器，额定电压加到定子绕组上，电动机以全电压投入运行。

特点：起动电流小，损耗功率小，适合空载或轻载起动。

应用场合：适用于正常工作时接成星形或三角形的较大容量电动机，起动转矩可以通过改变自耦变压器抽头的连接位置而改变。

缺点：自耦变压器价格较贵，且不允许频繁起动。常用的自耦变压器起动产品是成套的补偿降压起动器。包括手动、自动操作两种形式。手动操作的补偿器有QJ3、QJ5等型号，自动操作的有XJ01型和CTZ系列等。XJ01系列自耦减压起动主电路图见动画（串自耦变压器起动.swf）主电路：Q:隔离开关FU1：短路保护KM1:将变压器接入定子线圈KM2：全压接入，同时切除变压器。FR：过载保护XJ01系列自耦减压起动电路图见动画（串自耦变压器起动.swf）按SB2→

KM1通电并自保，异步电动机定子串自耦变压器减压起动→

KT通电KA

通电自保→

常闭断开→

KM1断电→切除自耦变压器，电动机全压运行。延时t线路动作次序→

常开闭合→

KM2通电

工作原理：起动时三相笼型异步电动机定子绕阻串接起动电阻，由于起动电阻的分压，使定子绕组起动电压降低；起动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，可以减小起动电流。

特点：这种起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。三、三相笼型异步电动机定子串电阻降压起动控制见动画（定子串电阻起动.swf）按SB2→

KM1通电并自保，异步电动机定子串电阻减压起动→

KT通电KM2

通电自保→短接电阻R，电动机全压运行。延时t线路动作次序

按

时间原则控制定子串电阻起动电路

软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电机控制装置，国外称为ｓｏｆｔ－ｓｔａｒｔｅｒ。其特点是电动机转矩近似与定子电压的平方成正比。用软启动器启动电机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直至晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上。

软启动是使用调压装置在规定的启动时间，自动地将启动电压连续、平滑地上升，直到达到额定电压。四、固态降压起动器（软启动）的起动控制软启动器主回路是采用三对反并联可控硅,电气原理图见下图,利用全数字控制技术,完成电机端电压、电流的控制,从而实现电机的“软启动”。三相异步电动机用软启动器起动控制电路五、采用变频器的起动控制

改变电机的工作频率，可以改变电机的转速。一般情况下，在变频的同时，需保证U/f=常数，这样，电机在起动时，逐渐改变其工作频率（由0逐渐增大到工频50Hz），加在定子上电压由0逐渐增大到额定值，实现降压起动。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT(

InsulatedGateBipolarTransistor,绝缘栅双极晶体管)三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接起动电阻以达到减小起动电流、提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。在一般要求起动转矩较高的场合，绕线转子异步电动机得到了广泛的应用。

绕线转子异步电动机转子绕组可以串电阻和串频敏变阻器两种装置进行起动。

一、转子串电阻起动控制电路串接在三相转子绕组中的起动电阻一般都接成星形。起动前，起动电阻全部接入，起动过程中将电阻依次短接，起动结束时，转子电阻全部被短接。短接起动电阻的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。仅介绍用接触器控制的平衡短接法起动控制。

（三）三相绕线转子异步电动机起动控制

时间原则控制转子电阻起动电路

按下SB2，KM1、KT1线圈得电，电动机转子接入三段电阻起动；当KT1延时到，KM2得电，短接电阻R1，KT2得电；当KT2延时到，KM3得电，短接电阻R2，KT3得电；

KT3延时到，KM4得电，短接电阻R3，电动机起动过程结束。电流原则短接起动电阻的控制电路

按下起动按钮SB2，KM1得电，电动机起动，起动电流大，KI1、KI2、KI3同时吸合动作，KM2、KM3、KM4线圈全断电，电阻全部接入。随转子电流减小，KI1首先释放，短接第一段转子电阻R1，再KI2释放，短接R2，如此下去，直到将转子全部电阻短接，电动机起动过程结束。*KI1、KI2、KI3欠电流继电器，吸合电流相同，释放电流不同，KI1最大，KI2次之，KI3最小。

二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路

三相绕线转子异步电动机转子串接电阻起动时存在一定的机械冲击，起动线路复杂，而且电阻本身比较笨重、能耗大、控制箱体积大。从20世纪60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小而自动减小，它是绕线转子异步电动机较为理想的一种起动设备。

频敏变阻器是一种由数片E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：

自动控制时将开关SA扳向“自动”，按下SB2，KM1、KT得电，当KT到，，KA得电，KM2得电，频敏变阻器短接，完成电动机的起动。手动时SA板“手动”，断开KT，按下SB2，串频敏变阻器起动，按下SB3，短接RF，起动过程结束。起动中，KA将热继电器的发热元件FR短接，以免起动时间长而使热继电器误动作。采用频敏变阻器的起动控制电路

制动原因：当三相异步电动机切断电源后，由于惯性，转子要经过一段时间才能完全停止旋转。这不能满足某些生产机械工艺的要求，如对万能铣床、卧式镗床、组合机床等，会造成运动部件停位不准、工作不安全等现象，同时也影响生产效率。

制动作用：使电动机断电后能迅速停车。

制动方法：一般的方法有两大类：机械制动和电气制动。

机械制动：利用电磁抱闸等机械装置来强迫电动机迅速停车；

第四节三相异步电动机的制动控制

电气制动：电动机断电后，给电动机施加一个与电动机的旋转方向相反电磁转矩，从而起制动作用。电气制动方法：反接制动、能耗制动、再生发电制动和电容制动等。常用的制动方法有:反接制动和能耗制动。

三相异步电动机的电气制动控制

一、反接制动控制电路

反接制动有两种情况：

一种是倒拉反接制动：制动时依靠所带的负载产生反作用的力矩，如起重机下放重物的情况；另一种是电源反接制动，这里讨论第二种情况。

电源反接制动：制动时，当电动机断电后，再给电动机定子绕组加一个与原电源相序相反的电源，使定子绕组产生的旋转力矩与转子转动方向相反，从而实现快速停车。

一、反接制动控制电路注意事项：

（1）为防止转子降速后反向起动，当转速接近于零时应迅速切断电源；（2）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串接电阻来限制反接制动电流。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法。

反接制动特点：制动迅速，效果好，冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。应用场合：反接制动适用于容量小而制动要求迅速的场合。电动机单向反接制动控制电路动画（反接制动.swf）主电路Q：隔离开关FU1:短路保护KM1：全压接入KM2：反接制动接入速度继电器

电动机单向反接制动控制电路

按下SB2→

KM1得电自保→电动机全压起动。当电动机运转速度大于120r/min(一般)时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反接制动作好准备。停车时，按下停止按钮SB1→KM1断电，由于惯性，电动机的转速还很高，KS依然动作，因SB1按下→

KM2得电自保→电动机反接制动，转速迅速下降，当转速小于100r/min时，速度继电器恢复，KM2断电，电动机断电停车，反接制动结束。动画（反接制动.swf）QS：电源隔离FU：短路保护FR：过载保护KM1：正转KM2：反转设计步骤：1）首先设计主电路，有两种，第一种如图所示，没有串电阻。2)控制电路见教材64页，自学。QS

kS电动机可逆运行反接制动主电路（一）二、电动机可逆运行反接制动控制电动机可逆运行反接制动主电路（二）Q：电源隔离FU1：短路保护FR：过载保护KM1：正转KM2：反转KM3：短接电阻KS：速度继电器

第二种：主电路中串了电阻。正转起动：KM1先接通，定子串电阻降压启动；速度大于120r/min时，KM3接通，全压运行。正转停车：断开KM1和KM3，接通KM2，定子串电阻反接制动，当速度小于100r/min时，KM2断开，反接制动结束。反转的情况同学们自己分析。电动机可逆运行反接制动控制电路（二）电动机可逆运行反接制动控制电路（二）正向起动：按动SB2→KA3通电自保→KM1通电→电动机定子串电阻R减压起动；当转速达到一定值时，KS动作→KS-1闭合→KA1通电自保→KM3通电，将R短接，电动机全压运行。正向制动停车：按下SB1→KA3断电→

KM1断电、KM3断电→KM2通电→电动机定子串电阻R反接制动→转速下降到一定值时KS复位→KS-1断开→KA1断电→KM2断电→反接制动结束→电动机正向停止。反转的情况同学们自己分析。刀架控制（动画钻头.swf）

（动画钻头0.swf）（动画钻头1.swf）例、刀架自动循环运行控制电路见动画（快速停车控制线路.swf）按动SB1→KM1通电自保，刀架由1→2；同时速度继电器K3F接点动作→常开闭合，常闭打开；到2点，SL2动作→SL2常闭打开，KM1断电→KM2通电，刀架反接制动，当转速下降到100r/min时，速度继电器复位→KM2断电，刀架快速停止；SL2常开闭合→KT通电延时，同时KM3通电→刀具转动；延时t时间后→KT动作→KM3断电，刀具停止；同时KM2通电自保→刀架由2→1；到1点，SL1动作→常闭断开→KM2断电→速度继电器接点K3R接通KM1，刀架反接制动快速停止。

能耗制动原理：制动时在定子绕组中任两相通入直流电，形成固定（静止）磁场，与旋转中的转子感应电流相互作用，产生制动转矩，制动时间控制由时间继电器完成。三、电动机单向运行能耗制动控制

特点：与反接制动相比，能耗制动具有消耗能量少、制动电流小等优点，但需要直流电源，控制电路复杂。

应用场合：通常能耗制动适用于电动机容量较大和起制动频繁的场合，反接制动适用于容量小而制动要求迅速的场合。

电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路1、单向运行能耗制动控制电路主电路Q：电源隔离FU1：短路保护FR：过载保护KM1：全压接入KM2：制动时接入电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路正常运行：按下SB2→KM1通电自保→电动机全压运行；制动停车：按下SB1→KM1断电→切断电动机主电源；同时KT、KM2得电并自锁→直流电源则接入定子绕组→进行能耗制动。经过t时间→

KT延时动作，常闭触点断开→KM2断电→直流电源被切除，同时KT线圈断电，能耗制动结束。

1、单向运行能耗制动控制电路该电路与时间原则控制电路基本相同，控制电路中取消了时间继电器KT，而加装了速度继电器KS，用KS的常开触点代替KT延时断开的常闭触点。制动时，按下停止SB1，KM断电，断开三相电源。此时速度仍然很高，KS的常开触点仍然闭合，KM2能够依靠SB1按钮的按下通电，定子绕组通入直流电，能耗制动。当电动机速度接近零时，KS常开触点复位，KM2断电，能耗制动结束。

速度原则控制的单向能耗制动控制电路

正常正向运转中，按下停止按钮SB1，KM1断电，KM3和KT得电并自锁，KM3常开主触点闭合，直流电源加到定子绕组，电动机进行正向能耗制动。当转速接近零时，时间继电器延时断开的常闭触点KT断开KM3线圈电源。KM3主触点断开直流电源，KM3常开辅助触点复位，KT断电，正向能耗制动结束。

2、电动机可逆运行能耗制动控制电路该电路按时间原则控制电动机无变压器单管能耗制动电路四、无变压器单管能耗制动控制

对于10kW以下制动要求不高的电动机可采用。正常运行：按SB2，KM1接通自保，电动机全压运行。制动时：按SB1，KM1断电，KT、KM2得电，接入整流电源，经整流二极管VD构成回路，电动机制动。当KT延时时间到，KT的常闭触点断开，KM2断电，直流电源切除，能耗制动结束。

五、电磁抱闸制动控制动画（电磁抱闸制动.swf）正常运行：按SB2，KM接通自保，电动机运行，同时电磁铁也通电，将闸瓦拉起，不抱闸；断电：按SB1，KM断电，电机断电，电磁铁失电，抱闸。

三相笼型异步电动机的有级调速控制原理由三相异步电动机的转速公式n=60f1(1-s)/p可知，三相异步电动机的调速方法主要有变极对数调速、变转差率调速及变频调速三种。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。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。变频调速和串级调速比较复杂将在专门的课程中讲授。本节仅介绍笼型异步电动机变极调速的基本控制电路。

第五节三相异步电动机的调速控制第五节三相异步电动机的调速控制一、三相笼型电动机变极调速控制图2-20双速电动机三相绕组接线图双速电动机变极调速控制电路二、三相绕线转子电动机转子串电阻调速控制凸轮控制器控制电动机正反转与调速电路第六节直流电动机的电气控制一、直流电动机单向旋转起动控制图2-23直流电动机电枢串电阻单向旋转起动电路二、直流电动机可逆运转起动控制图2-24直流电动机正反转电路三、直流电动机单向运转能耗制动控制直流电动机单向旋转能耗制动电路四、直流电动机可逆旋转反接制动控制直流电动机可逆旋转反接制动控制电路反接时的电枢电路第七节电气控制系统的保护环节常用保护环节短路保护过载保护零电压、欠电压保护弱磁保护过流保护一、短路保护短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU、过流继电器、自动开关等。返回二、过载保护返回

过载保护是在电机工作时，若因负载过重而使电流增大，但又比短路电流小。此时熔断器起不了保护作用，应进行过载保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。当电动机为额定电流时，电动机为额定温度，热继电器不会动作。

1.过载电流较小时，热继电器要经过较长时间才动作。

2.过载电流较大时，热继电器则经过较短时间就会动作。

3.通常1.5倍以内过电流，如果过电流时间短的话，对电动机的影响不大，如果过电流时间长，那么用热继电器进行过载保护。作短路保护的熔断器熔体的额定电流不能大于4倍热继电器发热元件的额定电流。三、过电流保护直流电动机和绕线转子异步电动机控制线路中，过电流继电器也起着短路保护的作用。过电流的动作