第2章基本电气控制电路【第3讲】

2基本电气控制电路2.2.1、手动直接启动2.2.2、带接触器控制的直接启动电路2.2.3、电动机单向连动启动电路2.2.4、既能点动又能单向连动的控制电路2.2.5、两地对同一台电动机的启停控制2.2、三相笼型异步电动机的直接启动控制电路2.3、三相笼型异步电动机减压启动控制电路2.3.1、定子绕组串接电阻降压启动控制线路2.3.2、星—三角形(Y-△)降压启动控制电路2.3.3、自耦降压启动控制电路回顾2/6/20231机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.3.2、三相绕线式异步电动机的启动控制线路(1)转子绕组串电阻启动控制线路起动前，起动电阻全部接入电路，随着起动过程的结束，起动电阻被逐段短接。多段式，使得起动过程更加平滑。控制方式：◆按时间原则控制◆按电流原则控制回顾2/6/20232机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.3.2、三相绕线式异步电动机的启动控制线路1)时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路（a）基本电路时间原则控制转子电路串电阻起动控制线路回顾2/6/20233机电系统与测控技术研究所基本电路的动作时序回顾2/6/20234机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.3.2、三相绕线式异步电动机的启动控制线路2)电流原则控制绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路电流原则控制转子电路串电阻起动控制线路利用电流继电器根据电动机转子电流大小的变化来控制电阻的分级切除。KA1、KA2、KA3为欠电流继电器，三个电流继电器吸合电流值相同，但释放值不同,KA1释放电流最大，首先释放。回顾2/6/20235机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4、交流异步电动机的制动控制线路制动方式：机械制动：机械抱闸、液压或气压制动电气制动：反接制动、能耗制动、电容制动等，

实质是产生反向制动转矩。交流异步电动机定子绕组脱离电源后，由于系统惯性作用，转子需经一段时间才能停止转动，这往往不能满足某些生产机械的工艺要求，也影响生产效率的提高，并造成运动部件停位不准，工作不安全。制动就是指示电动机脱离正常工作电源后迅速停转的措施。制动要求：电动机制动，迅速停车或准确定位。2/6/20236机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4.1、反接制动控制线路电动机反接制动方法就是在想要停车时，将电动机上三相电源的相序改变，使之产生与转子惯性转动方向相反的转矩，这样电动机的转速就能迅速下降，当转速接近零时将电源切除。假设电动机正在正向运行，若将电源反接，电动机的转速急剧降到零。如果反接电源不及时切除，则电动机又要从零速方向运行。如何在电动机转速为零时及时切除电源呢？控制电路是采用速度继电器来完成这一功能的，速度继电器的转子与电动机的轴同轴相连，电动机的转速即反映为速度继电器转子的转速。速度继电器的工作原理是：当转子的转速大于120r/min时，其触点动作；当转速小于100r/min时，其触点复位。问题：措施：2/6/20237机电系统与测控技术研究所1常用低压电器——速度继电器◆结构a)外形b)实物c)结构原理速度继电器1—螺钉；2—反力弹簧；3—常闭触点；4—动触点；5—常开触点；6—返回杠杆；7—杠杆；8—定子导体；9—定子；10—转轴；11—转子知识点回顾2/6/20238机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4.1、反接制动控制线路热继电器正常运行时,该触点闭合,KM1与KM2不能同时吸合,应加互锁反接制动时，电动机的定子绕组要串接一个制动电阻，限制较大制动电流反接制动时，该触点闭合，改变电源的通电相序，产生较大的制动转矩，快速制动速度继电器,电动机的转速为零时切除电源。热继电器的动断触点启动按钮制动复合按钮互锁按钮启动时该线圈得电互锁按钮自锁触点反接制动时该线圈得电失电继电器的动断触点，当其转子的转速大于120r/min时，其触点动作;当转速小于100r/min时，触点复位。——单向反接制动控制KS2/6/20239机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4.1、反接制动控制线路工作过程：按下SB2启动按钮KM1得电并自锁M正向起动并运行速度继电器KS的动合触点合上按下SB1SB1动断触点断开KM1失电电动机M断电，继续作惯性运转SB1动合触点合上KS动合触点仍合上KM2得电并自锁电动机反接电源，开始制动KS动合触点复位KM2断电，电动机制动结束制动复合按钮——单向反接制动控制2/6/202310机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4.1、反接制动控制线路电动机反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全压直接启动时电流的两倍。因此一般10kW以上的电动机采用反接制动，应在电动机反接制动主电路中串接一电阻，以限制反接制动电流。电动机反接制动方式的优点是制动力矩大，制动迅速；缺点是制动精确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，能量消耗较大。所以，反接制动一般只适用于系统惯性较大，制动要求迅速、操作不频繁的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动。——单向反接制动控制2/6/202311机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4.1、反接制动控制线路——单向反接制动控制2/6/202312机电系统与测控技术研究所2基本电气控制电路2.4.1、反接制动控制线路——可逆运行反接制动控制线路KS1KS2正向启动按钮正转接触器线圈反转接触器线圈短接电阻接触器线圈中间继电器线圈速度继电器正转闭合触点反转闭合触点启动与制动电阻自锁按钮互锁按钮停止按钮反向启动按钮2/6/202313机电系统与测控技术研究所正向启动：合上电源QS启动按钮SB2KM1线圈得电KM1常开触点闭合自锁KM1常闭触点断开互锁KM1常开触点闭合为KM3线圈准备KM1主触点闭合电机M串电阻R降压启动转速上升至120r/min速度继电器KS动作正转触点KS1闭合KM3线圈得电KM3主触点闭合短接启动电阻R电动机全压继续启动并正常运行2/6/202314机电系统与测控技术研究所反接制动：按下停止按钮SB1断开启动电路KA3线圈得电SB1常开触点闭合KA3常闭触点断开KA3常闭触点断开KM3线圈断电KM3主触点断开KA3常开触点闭合KA1线圈断电KA1常开触点闭合KA3线圈得电KA1常开触点闭合KM1线圈断电KM1常闭触点闭合为KM2线圈准备KM1主触点断开电机断电惯性运转KM2线圈得电2/6/202315机电系统与测控技术研究所反接制动：KM2线圈得电KM2常闭触点断开互锁KM2主触点闭合电机得电串反接制动电阻R进行反接制动当转速下降至100r/minKS1断开KA1线圈断电KA1常开触点断开KA3线圈失电KA1常开触点断开KM2线圈失电反控制动结束电机自由停车至零电动机反方向启动和停车反接制动过程与上述过程相同。2/6/202316机电系统与测控技术研究所注意点：◆电阻R具有限制启动电流和反接制动电流的双重作用。◆热继电器可避免启动电流和制动电流的影响。

停止按钮SB1在按下时一定要按到底并保持一定时间，以保证KA3能可靠得电，否则将无法实现反接制动。2/6/202317机电系统与测控技术研究所优点：制动力强，制动迅速。缺点：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损害传动部件，制动能量消耗大，不宜频繁制动。场合：一般适用于制动要求迅速，系统惯性大，不经常启动与制动的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动。2/6/202318机电系统与测控技术研究所课后习题解答2/6/202319机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.1如何区分直流电磁系统和交流电磁系统？如何区分电压线圈和电流线圈？答：直流电磁铁铁心由整块铸铁铸成，而交流电磁铁的铁心则用硅钢片叠成，以减小铁损。◆直流电磁铁仅有线圈发热，线圈匝数多、导线细，制成细长形，且不设线圈骨架，铁心与线圈直接接触，利于线圈的散热。◆交流电磁铁由于铁心和线圈均发热，所以线圈匝数少，导线粗，制成短粗形，吸引线圈设有骨架，且铁心与线圈隔离，利于铁心与线圈的散热。2/6/202320机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.2交流电磁系统中短路环的作用是什么？三相交流电磁铁有无短路环？为什么？答：交流接触器线圈通过的是交变电流，电流正负半波要经过零点，在电流过零点时线圈电磁吸力接近于零，如此动铁芯会与静铁芯发生振动和噪声。在铁心端面上开槽安放短路环后，交变的磁通使得短路环产生同频交变感应电流，该电流使短路环内产生与铁心磁通变化相反的逆磁通。如此在铁心端面上，短路环内的磁通与环外磁通在时间上错开，避免了吸力过零产生噪声和振动现象。没有短路环，因为短路环是在电流过零时产生感应电流维持铁芯吸合，三相交流电磁铁一相电流过零时其余两相不为零，铁芯还是吸合的，因此不再需要短路环。2/6/202321机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.3交流电磁线圈误接入直流电源、直流电磁线圈误接入交流电源，将发什么问题？为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源,时间长了有可能将线圈烧掉，因为交流线圈的电感一般很大，其电阻阻值较小，所以当通直流电源后，电流会很大，电磁阀不会动作。直流电磁线圈误接入对应交流电源，不会有什么影响，因为直流电磁线圈的阻值大，相应的电感也大，一般比交流电磁线圈的大。2/6/202322机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.4电弧是如何产生的？有哪些危害？直流电弧与交流电弧各有什么特点？低压电器中常用的灭弧方式有哪些？

答：开关触头在大气中断开电路时，如果电路的电流超过0.25～1A，电路断开后加在触头间的电压超过12～20V，则在触头间隙（又称弧隙）中便会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。电弧的危害：(1)延长了切断故障的时间；(2)高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；(3)形成飞弧造成电源短路事故；(4)电弧是造成电器的寿命缩短的主要原因。2/6/202323机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.4电弧是如何产生的？有哪些危害？直流电弧与交流电弧各有什么特点？低压电器中常用的灭弧方式有哪些？

交流是成正弦变化的，当触点断开时总会有某一时刻电流为零，此时电流熄灭。直流电弧由于其不过零点，导致开关不能断开电弧，与交流电相比，直流电弧不易熄灭。机械性拉弧、磁吹式灭弧、窄缝灭弧、栅片灭弧法、固体产气灭弧、石英砂灭弧、油吹灭弧、气吹灭弧等。2/6/202324机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.5接触器的主要结构有哪些？交流接接触器和直流接触器如何区分？

答：接触器的结构主要由电磁系统，触头系统，灭弧装置和其他部件等组成。直流接触器与交流接触器相比，直流接触器的铁心比较小,线圈也比较小,交流电磁铁的铁心是用硅钢片叠柳而成的。线圈做成有支架式,形式较扁。因为直流电磁铁不存在电涡流的现象，区分方式如下：(1)铭牌：AC是交流，DC是直流；(2)灭弧罩：交流接触器设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头，大的有灭弧栅片。直流接触器由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧；(3)极数：交流的主极为三、直流的主极为二；(4)线圈的铁芯和衔铁(交流的为硅钢片、直流为整体式）。2/6/202325机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.6交流接触器在衔铁吸合时，线圈中会产生冲击电流，为什么？直流接触器会产生这种现象吗？为什么？

答：交流接触器的线圈是一个电感，是用交流电工作的。吸合前线圈内部没有铁心，电感很小，阻抗也就很小，所以电流大；吸合后铁心进入线圈内部，电感量增大，阻抗增大，所以电流就降下来了。直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻，所以不会产生冲击电流。2/6/202326机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.7中间继电器的作用是什么？中间继电器与接触器有何异同？

答：中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大即增大触头容量的继电器。中间继电器的触头对数多，触头容量较大（额定电流5A～10A），动作灵敏。其主要用途是当其它继电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大触头数目，起到中转或变换作用；接触器触点有主触点和辅助触点之分，而中间继电器没有主、辅助触点之分。2/6/202327机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.8对于星形联结的三相异步电动机能否用一般三相结构热继电器作断相保护？为什么？对于三角形联结的三相异步电动机必须使用三相具有断相保护的热继电器，对吗？答：可以。因为热继电器内部有双金属片。当电机电源缺相时，包括机械方面的原因造成电机堵转，电机的电流会增加。电流增加使金属片受热到一定程度，根据热膨胀系数的不同金属片会分开。从而来断开热继电器的辅助触头，被控制的接触器会释放，切断电源，热继电器有过热过载保护，保护电机不会因为电流的增加被烧坏。必须使用三相具有断相保护的热继电器。三角形接法的电动机，线电流是相电流的1.732倍。当发生断相时，线电流等于相电流。同样的相电流下，断相时的线电流较小，造成普通热继电器在断相时保护灵敏度下降，因此要用断相热继电器才行。2/6/202328机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.9试比较电磁式时间继电器、空气阻尼式时间继电器、电动式时间继电器与电子式时间继电器的优缺点及应用场合？答：1、电磁式时间继电器是根据电磁阻尼原理产生延时的,延时时间短(0.3~1.6s)，但它结构比较简单，通常用在断电延时场合和直流电路中。2、空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产生的阻力来进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大(0.4~180s)，但延时精确度低。3、电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽(0.4~72h)，但结构比较复杂，价格很贵。4、电子式时间继电器又称为晶体管式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的，这种继电器精度高，体积小。2/6/202329机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.10在电动机的控制电路中，热继电器与熔断器各起什么作用？两者能否互相替换？为什么？答：热继电器主要是起到过载保护作用还有因三相电流不平衡、缺相引起的过载保护，而熔断器主要起短路保护作用和严重过载保护。两者不能互相替换，热继电器内部结构具有热惯性作用，当线路发生短路时热继电器需要内部的保护机构一定时间来发热令原本是常闭的触点断开，响应时间自然要比保险丝要长，起不到及时的保护作用，而且热继电器当常闭触点断开后（令控制回路断开）过来一段时间内部的保护机构慢慢的冷却后原本断开起保护的常闭触点又复位闭合了，此时如果短路还没有解决的，常闭触点又一次的断开，这样如此的循环下去。2/6/202330机电系统与测控技术研究所第一章习题解答1.11在使用和安装HK系列刀开关时，应注意些什么？铁壳开关的结构特点是什么？试比较胶底瓷盖刀开关与铁壳刀开关的差异及各自用途？答：▼电源进线应接在静触点一边的进线端（进线座应在上方），用电设备应接在动触点一边的出线端。这样当开关断开时，闸刀和熔丝均不带电，以保证更换熔丝时的安全。▼在合闸状态下，刀开关的手柄应该向上，不能倒装或平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。(1)设有连锁装置，保证在合闸状态下开关盖不能开启，而开启时不能合闸，以确保操作安全；(2)采用储能分合闸方式，在手柄转轴与底座之间装有速动弹簧，能使开关快速接通或断开，