第2章电气控制线路基础2

控制板件控制柜控制柜第二章电气控制线路基础

电器控制线路是用导线将电机、电器、仪表等元件联接起来，并实现特定的控制要求。电器控制线路应本着简单易懂、分析方便的原则，用规定的图形符号和文字符号进行绘制。本章主要介绍应用广泛的三相笼型异步电动机的启动、制动的基本控制线路和一些典型控制线路。讲解新型的电气控制装置软启动器的使用，最后讲解电气控制线路的设计方法以及常用机床电气控制线路的分析。2.1电器控制线路的符号及绘制原则2.2三相笼型异步电动机的基本控制线路2.3三相笼型异步电动机的降压启动线路2.4三相笼型异步电动机的制动控制线路2.5电器控制线路的设计方法及保护措施2.6典型生产机械电气控制线路分析

电器控制线路包括：主电路和控制（辅助）电路两部分。电器控制线路的表示方法有：电气原理图、安装接线图两种。由于它们的用途不同，绘制原则也有差别。电气原理图：根据电路工作原理用规定的图形符号绘制，能够清楚地表明电路功能。（分析系统的工作原理时用）重点讲2.1.1电器控制线路常用的图形、文字符号(38-40页）：第1章中讲到的电器元件的图形、文字符号要记住。2.1电器控制线路的符号及绘制原则2.1.2绘制原理图应遵循的原则：①电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，用细线条画在原理图的右边。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。②电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。③若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号的下标，如KM1、KM2等。④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。⑤电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90∘，但文字符号不可倒置。62.1.3电气原理图绘制规则举例图M7120平面磨床轴坐标图示法电气原理图2.2三相笼型异步电动机的基本控制线路

三相异步电动机的控制线路大多采用接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。由于三相异步电动机的结构不同，分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机，二者的构造不同，起动方法也不同，起动控制线路差别更大。三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点获得了广泛的应用。在生产实际中，它的应用占到了使用电动机的80%以上。所以本章主要讲解三相笼型异步电动机的控制线路。本节先介绍其基本的控制线路。2.2.1直接起动（全压起动）控制线路1.用刀闸直接起动：如图示。适用于一般小型台钻和砂轮机。KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头2.用接触器直接起动线路：电路KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头用接触器直接起动线路：M3~KMSB2C'ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头工作原理:按钮松开线圈（KM）由于自锁继续通电触头（KM）闭合按下按钮（SB2）

线圈（KM）通电自锁电机旋转触头（KM）打开电机停转按下按钮(SB1)线圈（KM)断电用接触器直接起动线路：KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1KM停止按钮起动按钮自锁触头工作原理:按钮松开线圈（KM）由于自锁继续通电触头（KM）闭合按下按钮（SB2）

线圈（KM）通电自锁电机转动触头（KM）打开电机停转按下按钮(SB1)线圈（KM)断电用接触器直接起动线路：保护措施：失欠压、过载、短路保护。点动与长动“一按（点）就动，一松（放）就停”的电路称为点动控制电路。点动控制电路常用于调整机床，对刀操作等。因短时工作，电路中不设热继电器。思考?

以下控制电路能否实现既能点动、又能连续运行不能点动！KASB1KASB2FR~SBM3~ABCKMFUQ主电路点动+连续运行控制QFRM3~ABCKMFU方法一：用复合按钮。SB3：点动SB2：连续运行控制关系该电路缺点：动作不够可靠。KMSB1KMSB2FRSB3主电路控制电路~点动+连续运行控制KASB1KASB2FRKMM3~ABCKMFU方法二：加中间继电器（KA）控制关系SB：点动SB2：连续运行~FRQSKASB图(c)中：加一个中间继电器实现控制点动时：SB2↓→KM+→M点动长动时：SB1↓→KA+闭合→KM+并自锁→M长动直接起动特点：优点：起动线路简单、起动力矩较大；缺点：起动电流大，一般达额定电流的5-7倍。适合于小容量的电机。图(b)中：在KM自锁触点处加一复合按钮SB2点动时：SB2↓→KM+→M点动（同时断开自锁回路）长动时：SB1↓→KM+并自锁→M长动2.2.3三相异步电动机的正反转控制线路

反转的实现：改变相序，任意两相线对调。可由两个接触器来实现。

FUFRABKM1QSM3~CKM2KM1FRKM2KM2SB3KM1SB1SB2主电路控制电路KMF该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路！ABCKMRM3~FUQFRSB1操作过程：SBF正转SBR反转停车FRSB1KMFKMFSBF~KMRSBRKMR鼠笼式电机的正反转控制(1)电器联锁(互锁)作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。KMFSB1FRKMRKMRKMRM3~ABCKMFFRFUQ互锁~KMFSBFKMFKMRSBR鼠笼式电机的正反转控制(2)--加联锁KMRKMFM3~ABCFUQFR双保险机械联锁（复合按钮）电器联锁（互锁触头）电器联锁KMFSB1KMRKMRKMF机械联锁~KMFSBFKMRSBRSBFSBRFR鼠笼式电机的正反转控制(3)--双重联锁接触器联锁正反转控制电路互锁：就是互相“锁住”对方，不让对方同时处于工作状态。一方处于工作时，另一方就被“锁住”不能再处于工作状态，除非处于工作状态的一方停止工作。互锁目的：避免同时工作，避免短路。互锁形式：电气、机械和多重互锁。正反转互锁控制2.2.4多地点控制线路控制原则：起动（常开）按钮应并联连接，即逻辑“或”的关系；停车（常闭）按钮应串联连接，即逻辑“与非”的关系。如图所示：为三地点控制线路：2.2.5多台电动机先后顺序工作的控制如图所示：油泵电机由KM1控制，主轴电机由KM2控制。控制电路FUKM2ABCFUM13~ABCKM1M23~主电路FR1FR2顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。KM1SB1KM2~KM1SB2KM2SB4KM1SB3FR1FR2顺序控制电路（2）：两电机保证起动的先后顺序，同时保证停止先后顺序。KM1SB1KM2~KM1SB2KM2SB4KM1SB3FR1FR2KM2按顺序工作时的联锁控制不可以

!

两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。M3~KM1FRKM2M3~主电路控制电路这样实现顺序控制可不可以?FRFRSB1KM1KM1SB2~KM2SB3KM2KM1SB1SB2KTFRKM1KM2KM2KM2KTSB2

KM1KT

KM2

延时

KM2

M1起动KTM2起动主电路同前控制电路~顺序控制电路(3)：M1起动后，M2延时起动。

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。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？2.2.6自动循环控制如图示：钻削加工时刀架的自动循环过程。具体要求:①自动循环：刀架能自动地由位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回位置1。②无进给切削：即刀具到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度。③快速停车：当刀架退出后要求快速停车以减少辅助工时。按控制过程的变化参量进行控制的关键是：正确选择控制参量确定控制原则合理选择电器元件刀架的自动循环过程2M3~SQ1SQ21刀架钻头工件行程开关SQ1SQ2M3~21正向进给刀架的自动循环过程刀架的自动循环过程SQ1SQ2M3~21无进给切削刀架的自动循环过程SQ1SQ2M3~21反向退刀钻削加工时，刀架的自动循环过程工艺要求如下：①自动循环：即刀架能自动地由位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回位置1。②无进给切削：刀具到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度。③快速停车：当刀架退出后，要求快速停车，以减少辅助工时。自动循环要求当刀架运动到位置2时能自动地改变电动机工作状态，即控制对象要求控制装置能根据控制过程中行程位置来改变或终止控制对象的运动，在实现刀架自动循环过程中，最理想的是由控制装置直接反映控制变化参量——行程.5.2.2.1自动循环行程开关KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2自动循环控制电路采用两个行程开关SQ1和SQ2作为行程控制KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2反向运行KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2反向运行KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2反向运行KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2反向运行碰SQ1停止KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KM2SB3SQ1SQ2FRM3~ABCFUQFRKM1KM2SQ1SQ2SB2正向运行自动循环控制电路KM1吸合自锁至左极端位置撞开SQ2反向运行碰SQ1停止为提高加工精度，当刀架移动到位置2时，要求在无进给情况下进行磨光，磨光后，刀架回位置1停车，这个过程的变化参量有切削表面光洁度和时间，但表面精度不易直接测量，所以采用时间来表征无进给切削过程，切削时间用时间断电器来反映。控制电路如图（主电路相同）5.2.2.2无进给切削KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KTSB2正向运行5.2.2.2无进给切削KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KTSB2正向运行无进给切削KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KT无进给切削至左极端撞开SQ2SB2正向运行KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KT无进给切削电机停车钻头继续旋转至左极端撞开SQ2SB2正向运行无进给切削电机停车钻头继续旋转至左极端撞开SQ2SB2正向运行时间继电器线圈计时KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KT无进给切削电机停车钻头继续旋转至左极端撞开SQ2SB2正向运行时间继电器线圈计时反向运行时间到KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KT5.2.2.3快速停车为缩减辅助工时，提高生产效率，应准确停车以减少超行程，因此有快速停车的要求，对异步电动机可采用反接制动方法，取转速为变化参量，用速度继电器来检测转速，线圈如下图

M3~VWKM1UL3L1L2QFKM2KSKM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2FRSQ1KM2KTKSRKSRKSFKSF快速停车KM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2SQ1KM2KTKSRKSRKSFKSF快速停车FRKM1SB1KM2KM2KM1~KM1SB2KTSB3SQ1SQ2SQ1KM2KTKSRKSRKSFKSF刀架自动循环电路FR

因此说控制过程变化参量进行控制的规律是组成电器控制线路的一种基本方法。自动循环无进给切削快速停车从上述分析可见，上图是根据刀架的三个工艺过程的运动规律找出反映每个过程实质的三个不同参量，行程时间速度并准确地测量出来作为控制信号，组成预期要求的各种自动控制线路。1.工艺要求刀架能自动循环，如图示：2．实现无进给切削：

根据时间原则，采用时间继电器来实现无进给切削控制。如图示：补充题：1.分析如图所示线路中，哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止，哪种不能？为什么？2.交流接触器能否串连使用？为什么？不能。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总是有先有后，不可能同时吸合，先吸合的接触器磁路闭合，线圈的电感显著增加，电压降也相应增加，从而使另一个接触器的线圈电压达不到吸合电压而不能动作。

2.3三相笼型异步电动机降压起动控制线路2.3.1星形—三角形降压起动控制线路：条件：对于正常运转时定子绕组接成三角形的笼型异步机可采用星—三角形降压起动的方法，来达到限制起动电流的目的。星—三角形起动过程优点是：起动电流小（为直接起动的1/3），结构简单，价格便宜。缺点是起动转矩也是原来三角形接法的1/3。它适合轻载或空载状态下起动。工作过程：2.3.2定子绕组串电阻减压起动控制线路起动时在三相定子绕组中串入电阻R，从而减低了定子绕组上的电压，待起动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下投入正常运行。控制线路见下页：串电阻起动的优点：提高了功率因数，改善了电网质量，电阻价格便宜，控制线路简单。缺点是：电阻上功率损耗大。只适用中小容量电机不经常起动、制动的场合。：工作过程：合上QS→SB2↓→KM1+并自锁→KM1主触头闭合→M串R起动，同时KT通电（延时t秒)→KT常开闭合→KM2+并自锁→KM1-→KT-2.3.3自耦变压器减压起动控制线路：方法起动对电网的电流冲击小，损耗功率也小，但自耦变压器价格较贵。此法主要用于起动较大容量的电动机。

2.3.4软启动器及其使用主要特点：采用电子启动的方法。具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。原理：利用晶闸管的移相控制原理应用范围：★油田采油设备(注水泵、输油泵、磕头机、潜油电泵)。★煤矿牵引车，输送带，石材机械，选矿机，排风机。★广泛应用于机械配套，如吹膜机、制管机、型材押出机、包装机械、烟草机械、小型流水线、木材加工机械、循环水泵、纺织机械等配套。★锅炉鼓引风机。★补水泵、恒压供水、中央空调。★挤出机、自动化生产线、吹瓶机。2.4 三相异步电动机的制动控制线路2.4.1反接制动控制线路

反接制动原理是利用制动时使电源反相序,使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反,因而产生制动力矩快速停车。制动到转速接近零时,电动机电源自动切除,否则电动机会反方向旋转,检测元件采用直接反映转速信号的速度继电器.此外，由于反接制动电流较大，制动时需在定子回路中串入电阻以限制制动电流。反接制动电阻的接法有两种:对称电阻接法和不对称电阻接法,如图：1.电动机单向运行反接制动控制线路起动：SB2↓→KM1+并自锁→M+运转→KS常开闭合停车：SB1↓→KM1-→KM2+→电机反转串电阻制动→当n≈0时→KS常开断开→KM2-停车存在问题：分析图(b):起动：SB2↓→KM1+并自锁→M起动运行→KS+为制动准备制动：SB1↓→KM1-→KM2+并自锁→定子绕组串电阻反接制动→到n≈0时→KS常开断开→KM2-→M停车结束。

２．可逆运行反接制动控制线路分析图(a):电动机正向：起动：SB1↓→KM1+→M正转→KSF常闭打开、常开闭合。制动：SB↓→KM1-→KM2+→实现反接制动直到n≈0时→KSF常开断开→KM2-→KSF常闭闭合，所以不会造成反接制动后电动机反向起动。

工作过程：以电动机正转为例：如图(b)所示：反接制动优点：制动能力强，制动时间短，因采用以转速为变化参量用速度继电器检测转速信号，能够准确地反映转速不受外界因素干扰，有很好的制动效果。缺点：制动电流大，能量损耗大。2.4.2能耗制动控制线路所谓能耗制动就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电源，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到制动的目的。1.电动机单向运行能耗制动控制线路工作过程如下：起动时SB2↓→KM1+并自锁→M运行制动时SB1↓→KM1-→M断开电源：KM2+→M两相定子绕组通入直流电，开始能耗制动KT+→延时t秒后KT常闭断开→KM2-（KT-）→M切断直流电→能耗制动结束。该控制线路制动能量损耗小，制动电流较小，制动准确，但需要整流电源，制动速度较慢，对于较大功率的电动机要采用三相整流电路，则所需设备多，投资成本高。因此本电路适用于要平稳制动的场合。2.可逆运行能耗制动控制线路

2.4.3三相异步电动机电容制动控制电容制动是在切断三相异步机电源后，在定子绕组上接入电容器。转子内剩余磁切割定子绕组产生感应电流，向电容器充电，充电电流在定子绕组中形成磁场，这磁场与转子感应电流相互作用，产生与转向相反的制动力矩，使电动机迅速停车。控制线路可同上，也可为下图：工作过程：起动时SB2↓→KM1+并自锁→M运行KT得电→其常开立即闭合为制动做准备；制动时：SB1↓→KM1失电→M断开电源：1）KM2+→电容器接入，开始制动2）KT断电→延时t秒后KT常开断开→KM2失电→电容器断开→制动结束。例：钻削加工刀架自动循环控制，如要求加上快速停车如何实现？满足以上三点的完整的钻削加工过程如下图：例1：某笼型电动机正、反向运转，要求降压起动、快速停车，试设计主电路与控制电路。采用定子绕组串电阻降压起动，反接制动快速停车。如下图示：例2：M1M2均为笼型电动机，可直接起动，按下列要求设计控制电路：

（1）M1先起动，经一定时间后M2自行起动

（2）M2起动后，M1立即停车

（3）M2能单独停车

（4）M1M2均能点动联锁控制的关键是正确选择联锁触点，其普遍规律为：

①要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则须将甲接触器的常闭辅助触点串在乙接触器的线圈电路中。②要求甲接触器动作后乙接触器方能动作，则须将甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电路中。③要求乙接触器线圈先断电释放后方能使甲接触器线圈断电释放，则须将乙接触器常开辅助触点并在甲接触器的线圈电路中的停止按钮上。2.5三相笼型异步电动机速度控制线路2.5三相笼型异步电动机速度控制线路对鼠笼式交流电动机，其转速公式为n=60f1(1-s)

/p因此调速的方法有：改变极对数p----变极调速；改变转差率s----串极调速；改变频率f----变频调速。（一）、变极调速控制线路这一线路的设计思想是通过改变电机绕组的接线方式来达到调速的目的，采用时间继电器按照时间原则来完成，多速机一般有双速、三速、四速之分，双速电机定子有一套绕组，三速、四速则为二套绕组。双速电动机三相绕组连接图如图5-39所示。△—YY属于恒功率调速，Y-YY属于恒转矩调速，其控制线路如P131图5-40所示，图中SC为双投开关，合向低速时，电动机接成△形，低速运转，S会向高速位置时，接触器KM、KM2工作，电动机接成星形高速运转，时间继电器KT的作用是：电动机直接向高速起动时，接通低速接触器KM3经KT延时后，自动切换到接触器KM1、KM2工作，电动机高速运转，这样先低速，后高速的控制，目的是限制起动电流。In△YYInYYY双速机优点：可以适应不同负载性质的要求，而要恒功率调速时可采用△—YY，恒转矩调速时用Y—YY，线路简单，维修方便。缺点：有级调速且价格较贵，多速机调速有一定使用价值，通常使用时与机械变速配合使用，以扩大其调速范围，使用于各种机床粗加工（低速）和精加工（高速）等。１、双速电机的变极方法U1V1W1端接电源，U2V2W2开路，电动机为△接法(低速)U1V1W1端短接，U2V2W2端接电源为YY接法（高速）注意，变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。低速高速Y-Y连接∆接绕线式电动机可以在转子中串电阻起动，以减小电流，也可以在转子中串入不同的电阻值运转，使电动机工作在不同的人为特性上，以获得不同的转速，实现调速目的。分段串电阻通常可用主控制器来实现，这类线路主控制器的触点位置较为繁琐。（三）、其它调速方式如可控硅调压调速，变频调速以及滑差电机调速等。（二）、绕线式电动机转子串电阻的调速控制线路变频调速的基本概念什么是变频调速？上世纪80年代前，什么因素制约了变频调速的发展？变频调速的特点2.6变频调速与变频器的使用变频器的类型工具变流环节分类交－直－交变频器大多数变频器都属于交－直－交型交－交变频器根据直流电路的滤波方式分类电压型变频器电流型变频器2.6变频调速与变频器的使用变频器的类型根据控制方式分类V/f控制开环控制原因：仅改变频率，将会产生由弱励磁引起的转矩不足或由过励磁引起的磁饱和现象，使电动机功率因数和效率显著下降。控制机理：改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，在较广范围内调速运转时，电动机的功率因数和效率不下降。这就是控制电压与频率之比，所以称为V/F控制。2.6变频调速与变频器的使用特点它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在1∶10左右的调速范围内使用。急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限。不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合。矢量控制基本概念产生原因：按照直流电动机电枢电流控制思想，使交流异步电动机达到与直流电动机相同的调速性能。机理：即将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。特点需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。调速范围在1∶100以上。速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，能适用于任何场合。变频器的类型根据输出电压调制方式分类PAM方式脉冲幅值调制（PAM，PulseAmplitudeModulation）PWM方式脉冲宽度调制（PWM，PulseWidthModulation）根据输入电源的相数分类单相变频器三相变频器2.6变频调速与变频器的使用变频器的组成主电路控制电路保护电路2.6变频调速与变频器的使用变频器的主要技术参数输入侧主要额定数据输出侧主要额定数据对变频器设置和调试时的主要参数2.6变频调速与变频器的使用变频器的选择种类选择容量选择变频器的主要功能频率给定功能升速、降速和制动控制控制功能保护功能变频器的操作方式数字操作器和数字显示器远程操作端子操作2.6变频调速与变频器的使用变频调速与变频器的使用应用举例：Micromaster440应用举例2.6变频调速与变频器的使用2．7电器控制线路的简单设计法

电气控制系统的设计一般包括确定拖动方案、选择电机容量和设计电气控制线路。电气控制线路的设计又分为主电路设计和控制电路设计。电气控制线路的设计通常有两种方法，即一般（经验）设计法和逻辑设计法。2.7.1经验设计法及保护措施：采用经验设计法，应注意以下几个问题：（一）保证控制线路工作的安全和可靠性。电器元件要正确连接，否则可能使线路发生误动作，甚至造成严重事故。1．线圈的连接：两个电器线圈如需同时动作时，应并联连接，切勿串联，否则会烧毁线圈。2.电器触头的连接：同一个电器的常开和常闭触头位置尽可能靠近，尽可能有等电位点。如图：

3.在线路中应尽量避免许多电器触头依次接通，才能接通另一个电器的控制线路。

4.在设计控制线路中，应考虑继电器触头的接通和分断能力。

如需增加接通能力，就用多触头并联；如需增加分断能力，则用多触头串联。5．设计控制线路时，应考虑电器元件“触头竞争”问题。如图为触头竞争线路，若继电器KA采用“先合后断”型,则自锁环节起作用，如KA采用“先断后合”型，则自锁环节不起作用。（二）控制线路力求简单、经济1．尽量减少触头数目。如图：

2．尽量减少连接导线，以简化接线。如图：3.控制线路设计时，尽量减少或避免长期通电的电器元件，以延长电器元件使用寿命和节约电能。（三）防止寄生电路

控制线路在某种特殊情况下，发生意外接通的电路称为寄生电路（或叫假回路）

1.短路保护在电器控制线路中，通常采用熔断器或断路器作短路保护。

2.过电流保护:用过电流继电器3.过载保护：热继电器4．零电压和欠电压保护：防止电压恢复时电动机自启动的保护叫零电压保护。在电压下降达到最小允许电压值时将电动机电源切除，这就叫欠电压保护。（五）力求操作简单、维护检修方便（四）应具有必要的保护环节

常用的保护环节有短路、过流、过载、过压、失压、弱磁、超速、极限等，有时还设有合闸、正常工作、事故、分闸等指示信号。通过实例介绍电器控制线路的一般设计方法在龙门刨床上装有横梁机构，刀架在横梁上，随加工件大小不同，横梁需沿立柱上下移动，主加工过程中，横梁又需保证夹紧，在立柱上不允许松动。横梁升降装置安装在龙门顶上，通过蜗轮传动，使立柱上的丝杠转动，通过螺母使横梁上下移动，横梁夹紧，电机通过减速机构传动夹紧螺杆，通过杠杆作用使压块将横梁夹紧或放松。放松1、保证横梁能上下移动，夹紧机构能实现横梁的夹紧或放松。2、横梁夹紧与移动之间必须有一定的操作程序。

（1）按向上向下移动按钮后（点动控制）首先使夹紧机构自动放松。（2）放松后，自动转换到向上或向下移动。（3）移动到需要位置后，才松开按钮，横梁自动夹紧。（4）夹紧后电机自动停止运动。

3、具有上下行程的限位保护4、横梁夹紧与横梁移动之间、正反转之间有必要的联锁。横梁对电气控制系统提出如下要求：（1）设计主线路横梁移动和横梁夹紧用两台异步电机拖动，电机能实现正反转。M3~KM1L3L1L2QFKM2M3~KM3KM4移动电机夹紧电机（2）设计基本控制电路四个接触器线圈，只能由二只点动按钮控制。所以需加中间继电器K1和K2，根据生产要求，设计出图示草图，但它不能实现先后顺序控制，还需恰当地选择控制过程中的变化参量，实现上述自动控制要求。K1SB1上移K2KM1K1SB2下移K2KM2K2K1KM3KM4K1K2上移下移夹紧放松（3)选择控制参量，确定控制原则用行程开关SQ1反映是否放松，当放松后压合SQ1，其常闭触点使夹紧电机停转，同时其离开触点使上升/下降电机运转（完成从放松到移动的自动转换），夹紧的参量用电流表示，在夹紧方向的主电路中串入一个电流继电器K3，K3的常闭触点应串接在KM3接触器电路中，由于横梁停止移动后，夹紧电机起动，此时K3可以动作，使KM3又失电，故采用S1常开触点短接K3常闭触点，（此时要求电机已经起动起来S1仍然被碰压）KM3接通动作后，则依靠其辅助触点自锁一直到夹紧力增大到K3动作后，KM3失电，自动停止夹紧工作。4、设计联锁保护环节，这里K1、K2常闭触点实现互锁，用行程开关SQ2、SQ3分别实现上下限位保护。SQ1除反映放松信号外，还实现移动和夹紧间的转换。5、线路的完善和校核，线路初步设计完成后，可能还有不合理的地方，应仔细校核，例如进一步简化以节省触点数，节省电器间连线等，特别应对照生产要求再次分析所设计线路是否逐条予以实现，线路在误操作时是否会产生事故。一般电器控制线路均可按上述方法进行设计。M3~KM1L3L1L2QFKM2M3~KM3KM4移动电机夹紧电机I>K3K3KM3K1SB1K2KM1K1SB2K2KM2K2K1KM3KM4K1K2上移下移夹紧放松SQ2SQ3K2K1SQ1SQ1

例1：皮带运输机的电器控制线路。皮带运输机对电器控制的要求：如图所示：1.起动时，顺序为3#，2#，1#，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载起动。2.停车时，顺序为1#，2#，3#，以保证停车后皮带上不残存货物。3．不论2#或3#出故障（过载时），1#必须停车，以免继续进料，造成货物堆积。4．必要的保护。

第一步：设计主电路其主电路如图示：

其中：电动机M1控制1#皮带电动机M2控制2#皮带电动机M3控制3#皮带第二步：控制电路设计1.顺序起动，且要有时间间隔。起动顺序3#→2#→1#，采用中间继电器较可靠。如图：SB2↓→KA+→KA常开触点使KM3+起动→同时KT1+、KT2+→10秒后KM2+，M2起动→20秒后KM1+，M1起动。2.顺序停车：1#→2#→3#SB1↓→KA-→KT1-、KT2-→KT2常开立即断开KM1-→此时因还需KM2、KM3得电一段时间，所以再用两个时间继电器KT3、KT4分别控制KM2、KM3失电时间。3.当2#或3#出故障（过载时），使FR2或FR3断开，都能按1#→2#→3#顺序停车。

2.7.2逻辑设计法设计思想：将控制线路中的接触器继电器的通电与断电、触头的闭合与断开以及主令电器的接通与断开，看成逻辑变量，用逻辑“0”和逻辑“1”表示，并将这些逻辑变量关系表示为逻辑函数进行化简，然后按化简后的逻辑函数式，画出相应的电路结构图，最后再做进一步检查、化简和完善以期得到最佳方案，这就是控制线路的逻辑设计。在继电接触控制电路逻辑设计中规定：继电器、接触器、电磁铁、电磁阀等元件，线圈通电状态定为“1”状态，线圈断电为“0”状态。开关、继电器、接触器触头闭合状态为“1”状态，断开为“0”状态。在继电接触式控制电路中，把表示触头状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；把表示继电器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出变量。输出逻辑变量的取值是随各输入逻辑变量取值变化而变化，输入、输出逻辑变量的这种相互关系称为逻辑函数关系。

（一）逻辑运算：1.逻辑与（触头串联）关系式：KM=KA1KA2

即只有KA1=1，KA2=1时KM=1

2.逻辑或（触头并联）关系式：KM=KA1+KA2

3.逻辑非

逻辑表达式：

KM=4.逻辑代数定理5.化简时常用到的常量与变量的关系：

A+0=AA+1=1A+=1

A0=0A1=AA=0（二）用逻辑代数化简电器控制线路1.逻辑关系式的列写：若用A表示常开触头,表示常闭触头,可用逻辑关系式表示控制线路。例设某系统控制电路如图,试写出其逻辑运算关系式.2.用逻辑代数式简化控制线路例：设某系统局部控制线路如图，试化简。化简后的控制线路如图示：例：某电机只有在继电器KA1,KA2,KA3中任何一个或两个动作时才能运转，而在其他条件下都不运转，试设计其控制线路。设计步骤：（1)列出控制元件与执行元件的动作状态表（2）根据表写出KM的逻辑表达式并化简KA1KA2KA3KM00001111001100110101010101111110KM=KA1‧KA2‧KA3+KA1‧KA2‧KA3+KA1‧KA2‧KA3+KA1‧KA2‧KA3+KA1‧KA2‧KA3+KA1‧KA2‧KA3＝KA1（KA2+KA3）+KA1（KA2＋KA3)（3）根据简化了的逻辑式绘制控制电路KMKA2KA3KA1KA2KA3KA12.8典型生产机械电气控制线路分析分析机床电气原理图的一般原则是：化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。方法步骤如下：①分析主电路：从主电路的构成可分析出电动机或执行电器的类型、工作方式、启动、转向、调速和制动等基本控制要求。②分析控制电路：运用“化整为零”、“顺藤摸瓜”的原则，将控制线路按功能不同划分成若干个局部控制线路，从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制过程。③分析辅助电路：辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和报警等部分。④分析联锁与保护环节⑤总体检查：从整体角度进一步检查各控制环节之间的联系，以达到清楚地理解原理图中每一个电气元器件的作用、工作过程及主要参数。2.8.1C650卧式车床的电气控制线路分析1.车床的主要结构和运动形式：C650卧式车床可加工的最大工件回转直径为1020mm,最大工件长度为3000mm,机床的结构形式如图所示:车床的切削加工包括主运动、进给运动和辅助运动.主运动为工件的旋转运动，由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转；进给运动为刀具的直线运动，由进给箱调节加工时的纵向或横向进给量；辅助运动为刀架的快速移动及工件的夹紧、放松等.从车床的加工工艺出发，对拖动控制提出下列要求：①主电动机M1完成主轴主运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个方向的电气停车制动。为加工调整方便，还应具有点动功能。②电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动及停止方式，且为连续工作方式。③主电动机和冷却泵电机应具有必要的短路和过载保护。④快速移动电动机M3拖动刀架快速移动，还可根据使用需要随时进行手动控制启停。⑤应具有安全的局部照明装置。3.C650型卧式车床的电气控制线路分析2.电力拖动及控制要求

(1)主电路分析

(2)控制电路分析①M1的点动控制：调整车床时，要求M1点动控制。SB2为点动按钮。工作过程:合QS→SB2↓→KM1+→M1串限流电阻R低速转动，实现点动

SB2↑→KM1-→M1停止点动②M1的正、反转控制：正转:合QS→SB3↓→KM+→KA+→KM1+→M1不串R正向起动，电流表A被短接。→KT+→t秒后常闭断开，电流表串入主回路,监视负载情况。反转：合QS→SB4↓→KM+→KA+→KM2+→M1不串R反转起动→KT+→同正转时作用停车：SB1↓→控制线路全部切断电源→M1停转。

③M1的反接制动控制：工作过程如下：M1正向反接制动：M1正转时，KSF闭合，制动时：SB1↓→KM-、KT-、KA-、KM1-→主回路串入电阻R（限流）SB1↑→（经SB1→KA常闭→KSF→KM1常闭）KM2+→M1电源反接实现反接制动。当n≈0时→KSF断开→KM2-→M1停止结束。M1反向反接制动工作过程与正向相同，只是M1反转时，KSR闭合。④刀架快速移动控制：转动刀架手柄压下限位开关SQ→KM4+→M3转动，实现刀架快速移动。⑤冷却泵电动机控制：SB6↓→KM3+（自锁）→M2转动，提供切削液SB5↓→KM3—→M2停止，不提供切削液。4.C650控制线路特点：1）主电机能正、反转，点动控制功能并设置有监视电动机绕组工作电流变化的电流表和电流互感器.2）采用电气反接制动，能迅速停车；3）刀架能快速移动，提高了工作效率；2.8.2Z3040型摇臂钻床的电气控制作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及专用钻床等。一、结构及运动形式主轴箱沿摇臂纵向运动主轴箱摇臂主轴主轴旋转运动主轴纵向进给工作台底座内外立柱摇臂回转运动摇臂垂直运动主轴箱沿摇臂纵向运动主轴箱摇臂主轴主轴旋转运动主轴纵向进给工作台底座内外立柱摇臂回转运动摇臂垂直运动二、控制要求运动部件较多，采用多电动机拖动。要求主轴及进给有较大的调速范围。主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给传动机构实现主轴旋转和进给。主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需单方向旋转。对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。具有必要的联锁与保护。三、液压系统简介操纵机构液压系统:安装在主轴箱内，实现主轴正反转、停车制动、空档、预选及变速。夹紧机构液压系统:安装在摇臂背后