第四章电气控制线路

第四章电气控制线路4.1概述4.2电器控制线路的绘制原则4.3电气控制电路基本控制规律4.4电气控制系统常用的保护环节4.5电动机常用控制线路4.6典型生产机械电器控制线路4.1概述

由按钮、继电器、接触器等低压控制电器组成的电器控制线路，具有线路简单、维修方便、便于掌握、价格低廉等许多优点，多年来在各种生产机械的电气控制领域，获得广泛应用。

由于生产机械的种类繁多，所要求的控制线路也是千变万化、多种多样的，着重阐明组成这些线路的基本规律和典型线路环节。对各种机械设备，结合其具体的生产工艺，就不难掌握各种电器控制线路的分析方法。4.1概述输入环节中间环节执行环节被控对象指令控制信号主令电器检测元件控制信号及其动作的记忆和联锁控制信号和被控对象的联系和联锁被控对象之间的相互联系和制约工作程序之间的联系与转换继电器直接控制被控对象的动作直接控制被控对象进行工作接触器电磁阀带动生产机械部件运动电动机液压缸电磁铁生活用电设备电热器电灯4.2电器控制线路的绘制原则4.2.1

图形及文字符号4.2.2

图面区域的划分4.2.3

符号位置索引4.2.4

电器布置图4.2.5

电气安装接线图4.2.1图形及文字符号

电气控制系统图：用国家规定的统一符号、文字和图形表示电气控制系统中各电气元件及其相互联接。用于控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用和维修，电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器位置图、电气互联图。绘图依据：机电总体要求；《GB4728-84》、《GB7159-87》、《GB6988-86》等标准。依据简单、清晰、易懂的原则，4.2.1图形及文字符号

引入：同一电器的各部件在机械上虽然联系在一起，但在电路上并不一定互相关联。为了读图和分析研究，也为线路设计方便，常根据其作用原理画出，把控制电路和主电路清楚分开。原理图采用电气元件展开形式绘制，包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。

原理图绘制原则与要求：电器应是未通电；二进制元件置零；机械开关应是循环开始前的状态。

动力电路、控制和信号电路应分别绘出：

1、动力电路——电源电路绘成水平线；受电动力设备(如电动机等)及其保护电器支路，应垂直电源电路画出。

2、控制和信号电路——垂直绘于两条水平电源线之间，耗能元件(如线圈、电磁铁等)直接连接在接地或下方的水平电源线上，控制触头连接在上方水平线与耗能元件之间。4.2.1图形及文字符号

3、用导线直接连接的互连端子，因其电位相同，故应采用相同的线号，互连端子的符号应与器件端子的符号有所区别。4、无论主电路还是辅助电路，各元件一般应按动作顺序队上到下、自左至右依次排列。

5、原理图上各电路的安排应便于分析、维修和寻找故障，对功能相关的电气元件应绘制在一起，使它们之间关系明确。4.2.1图形及文字符号

6、原理图应注出下列数据或说明。①各电源电路的电压值、极性或频率及相数；②某些元器件的特性(如电阻、电容器的数值等)；③不常用电器(如位置传感器、手动触头、电磁阀或气动阀、定时器等)的操作方法和功能。

7、有直接电联系交叉导线连接点用实心圆点表示。可拆接或测试点用空心圆点表示。无直接电联系的交叉点则不画圆点。4.2.1图形及文字符号

8、对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式及工作状态。由同一机构操作的触头，应用机械连杆符号表示其联动关系。各个触头的运动方向和状态，必须与操作件的动作方向和位置协调一致。

9、对与电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。4.2.1图形及文字符号

CA6140车床电气原理图4.2.1图形及文字符号

为了便于检索电气线路，方便阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域。

图区的编号一般写在图的下部。

图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应的下面电路或元件的功能，以利于理解原理图各部分的工作原理。4.2.2图面区域的划分

由于接触器、继电器的线圈和触头没画在一起，而触头是分布在各个图区。为读图方便，在接触器、继电器线圈的下方画出其触头的索引表。左栏中栏右栏主触头所在图区号辅助动合触头所在图区号辅助动断触头所在图区号继电器索引表中各栏含义如下：左栏右栏动合触头所在图区号动断触头所在图区号4.2.3符号位置索引

接触器索引表中各栏含义：表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，按实际情况分别绘制，如电气控制箱中的电器元件布置图、控制面板图等。是控制设备生产及维护的技术文件。

电器布置注意事项：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。强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。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。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。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。4.2.4电器布置图

电器布置图根据电器元件的外形尺寸绘出，并标明各元件间距尺寸。控制盘内、外电器元件的联接应经接线端子进行，在电器布置图中应画出接线端子板并按一定顺序标出接线号。图4.3CW6132普通车床电气设备安装布置图4.2.4电器布置图

电气安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常与电气原理图和元件布置图一起使用。电气安装接线图表示出项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。接线图中的各个项目（如元件、器件、部件、组件、成套设备等）采用简化外形（如正方形、矩形、圆形）表示，简化外形旁应标注项目代号，并应与电气原理图中的标注一致。4.2.5电气安装接线图

电气安装接线图的绘制原则：

l）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。

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。4.2.5电气安装接线图

与图4.1对应的CW6132普通车床电气安装接线图。图4.4CW6132普通车床电气安装接线图4.2.5电气安装接线图

4.3.1自锁与互锁的控制4.3.2

点动与连续运转的控制4.3.3多地联锁控制4.3.4顺序控制4.3.5自动往复循环控制4-3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。4-3电气控制电路基本控制规律

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。

图4.5为三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路。4.3.1自锁与互锁的控制

电动机起动时，合上电源开关Q，接通控制电路电源，按下起动按钮SB2，其常开触头闭合，接触器KM线圈通电吸合，KM常开主触头与常开辅助触头同时闭合，前者使电动机接入三相交流电源起动旋转；后者并接在起动按钮SB2两端，从而使KM线圈经SB2常开触头与KM自身的常开辅助触头两路供电。4.3.1自锁与互锁的控制

松开起动按钮SB2时，虽然SB2这一路已断开，但KM线圈仍通过自身常开触头这一通路而保持通电，使电动机继续运转，这种依靠接触器自身辅助触头而保持通电的现象称为自锁，这对起自锁作用的辅助触头称为自锁触头，这段电路称为自锁电路。4.3.1自锁与互锁的控制

（1）图中各元件的作用：

FU——短路保护

FR——过载保护

KM——零压保护，且实现自锁

SB1——起动，SB2——停止

（2）思考：①去掉KM辅助触头，会发生什么？

②统计电器元件，并进行归类。4.3.1自锁与互锁的控制

三相异步电动机正反转控制电路，图左方为其主电路图，右方为三种控制电路图。4.3.1自锁与互锁的控制

当正转起动时，按下正转起动按钮SB2,KM1线圈通电吸合并自锁，电动机正向起动并运转；当反转起动时，按下反转起动按钮SB3,KM2线圈通电吸合并自锁，电动机便反向起动并运转。4.3.1自锁与互锁的控制

缺点：若在按下正转起动按钮SB2，电动机已进入正转运行后接着又按下反转起动按钮SB3的误操作时，由于正反转接触器KM1、KM2线圈均通电吸合，其主触头均闭合，于是发生电源两相短路，致使熔断器FU1熔体熔断，电动机无法工作。因此，该电路在任何时候只能允许一个接触器通电工作。4.3.1自锁与互锁的控制

怎么办？4.3.1自锁与互锁的控制

措施：在控制电路中将KM1、KM2正反转接触器常闭辅助触头串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，这图4.6b是利用正反转接触器常闭辅助触头作互锁的，这种互锁称为电气互锁。

这种电路要实现电动机由正转到反转，或由反转变正转，都必须先按下停止按钮，然后才可进行反向起动，这种电路称为正-停-反电路。4.3.1自锁与互锁的控制

问题：如果在非常重要场合，觉得接触器互锁还不是非常靠谱，怎么办？

措施：在b图基础上又增加一对互锁，将正、反转起动按钮的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈电路中，这种互锁称为按钮互锁，又称机械互锁。

所以c图是具有双重互锁的控制电路，该电路可以实现不按停止按钮，由正转直接变反转。该是因为按钮互锁触头可实现先断开正在运行的电路，再接通反向运转电路。称为正-反-停电路。4.3.1自锁与互锁的控制

生产机械的运转状态有连续运转与短时间断运转，所以对其拖动电机的控制也有点动与连续运转两种控制电路4.3.2点动与连续运转的控制

图4.7a是最基本的点动控制电路。图4.7b是用开关SA断开或接通自锁电路，可实现点动也可实现连续运转的电路。合上开关SA时，可实现连续运转；SA断开时，可实现点动控制。

图4.7c是用复合按钮SB3实现点动控制，按钮SB2实现连续运转的电路。4.3.2点动与连续运转的控制

在一些大型生产机械和设备上，要求操作人员在不同方位能进行操作与控制，即实现多地控制。多地控制是用多组起动按钮、停止按钮来进行的，这些按钮连接的原则是：起动按钮常开触头并联，即逻辑或的关系；停止按钮常闭触头串联，即逻辑与的关系。图4.8多地控制电路图4.3.3多地联锁控制

在生产实际中，有些设备往往要求其上的多台电动机按一定顺序实现其起动和停止，如磨床上的电动机就要求先起动液压泵电动机，再起动主轴电动机。顺序起停控制电路有顺序起动、同时停止控制电路和顺序起动、顺序停止的控制电路。4.3.4顺序控制

图4.9为两台电动机顺序控制电路图，图中为两台电动机顺序控制主电路，希望按顺序起动电机M1、M2。4.3.4顺序控制

4.3.4顺序控制

如果要求M1先启动，M2后启动；M2先停止，M1后停止。怎么办？在许多顺序控制中，要求有一定的时间间隔，可用时间继电器来实现。图4.10时间继电器控制的顺序起动电路4.3.4顺序控制

在生产中，某些机床的工作台需要进行自动往复运行。4.3.5自动往复循环控制

图中：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。电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，按下正转起动按钮SB2,KM1线圈通电并自锁，电动机正转起动旋转，拖动工作台前进向右移动，当移动到位时，撞块A压下SQ2，其常闭触头断开，常开触头闭合。4.3.5自动往复循环控制

4.3.5自动往复循环控制

行程开关的用法总结：（1）正反向行程开关SQ1、SQ2

同启动按钮模式，同时加上机械互锁；（2）限位行程开关SQ3、SQ4

同急停按钮模式。§4-4电气控制系统常用的保护环节4.4.1

短路保护4.4.2过电流保护4.4.3过载保护4.4.4失电压保护4.4.5欠电压保护4.4.6过电压保护4.4.7

直流电动机的弱磁保护4.4.8其他保护电气控制系统必须在安全可靠的前提下来满足生产工艺要求，为此，在电气控制系统的设计与运行中，必须考虑系统发生各种故障和不正常工作情况的可能性。保护环节是所有电气控制系统不可缺少的组成部分。常用的保护环节有过电流、过载、短路、过电压、失电压、断相、弱磁与超速保护等。主要讲解低压电动机常用的保护环节。短路：电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时产生的电气故障现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几倍到几十倍，使电气设备或配电线路因过流而产生电动力而损坏，甚至因电弧而引起火灾。短路保护要求具有瞬动特性，即要求在很短时间内切断电源。短路保护的常用方法有熔断器保护和低压断路器保护。低压断路器动作电流按电动机起动电流的1.2倍来整定，相应低压断路器切断短路电流的触头容量应加大。4.4.1短路保护

过电流：指电动机或电器元件超过其额定电流的运行状态，其一般比短路电流小，不超过6倍额定电流。过电流保护是区别于短路保护的一种电流型保护。在过电流情况下，电器元件并不是马上损坏，只要在达到最大允许温升之前，电流值能恢复正常，还是允许的。但过大的冲击负载，使电动机流过过大的冲击电流，以致损坏电动机。同时，过大的电动机电磁转矩也会使机械的传动部件受到损坏，因此要瞬时切断电源。电动机在运行中产生过电流的可能性要比发生短路的可能性大，特别是在频繁起动和正反转、重复短时工作电动机中更是如此。4.4.2过电流保护

过电流保护常用过电流继电器来实现，通常过电流继电器与接触器配合使用，即将过电流继电器线圈串接在被保护电路中，当电路电流达到其整定值时，过电流继电器动作，而过电流继电器常闭触头串接在接触器线圈电路中，使接触器线圈断电释放，接触器主触头断开来切断电动机电源。常用于直流电动机和三相绕线转子异步电动机的控制电路中；若过电流继电器动作电流为1.2倍电动机起动电流，则过流继电器亦可实现短路保护作用。4.4.2过电流保护

过载保护是过电流保护中的一种。过载是指电动机的运行电流大于其额定电流，但在1.5倍额定电流以内。电动机过载的因很多：如负载的突然增加，缺相运行或电源电压降低等。长期过载运行，其绕组的温升将超过允许值而使绝缘老化、损坏。过载保护装置要求具有反时限特性，且不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以通常用热继电器作过载保护。4.4.3过载保护

当有6倍以上额定电流通过热继电器时，需经5s后才动作，这样在热继电器未动作前，可能使热继电器的发热元件先烧坏，所以在使用热继电器作过载保护时，还必须装有熔断器或低压断路器的短路保护装置。由于过载保护特性与过电流保护不同，故不能用过电流保护方法来进行过载保护。对于电动机进行断相保护，可选用带断相保护的热继电器来实现过载保护。4.4.3过载保护

电动机应在一定的额定电压下才能正常工作，电压过高、过低或者工作过程中非人为因素的突然断电，都可能造成生产机械损坏或人身事故。因此，在电气控制电路中，应根据要求设置失电压保护、过电压保护和欠电压保护。4.4.4失电压保护

正常工作时，如果因为电源电压消失而停转，一旦电源电压恢复时，有可能自行起动，电动机的自行起动将造成人身事故或机械设备损坏。为防止电压恢复时电动机自行起动或电器元件自行投入工作而设置的保护、称为失电压保护。4.4.4失电压保护

失电压保护的两种方式：（1）采用接触器和按钮控制的起动、停止。当电源电压消失时，接触器自动释放而切断电机电源，当电源电压恢复时，由于接触器自锁触头已断开，不会自行起动。（2）采用接触器和不能自动复位的手动开关、行程开关时，必须采用专门的零电压继电器。工作过程中一旦失电，零压继电器释放，其自锁电路断开，电源电压恢复时，不会自行起动。电动机运转时，电源电压过分降低引起电磁转矩下降，在负载转矩不变情况下，转速下降，电动机电流增大。此外，由于电压的降低引起控制电器释放，造成电路不正常工作。因此，当电源电压降到60％~80％额定电压时，将电动机电源切除而停止工作，这种保护称欠电压保护。4.4.5欠电压保护

除上述采用接触器及按钮控制方式，利用接触器本身的欠电压保护作用外，还可采用欠电压继电器来进行欠电压保护，吸合电压通常整定为(0.8~0.85)，释放电压通常整定为(0.5~0.7)。其方法是将电压继电器线圈跨接在电源上，其常开触头串接在接触器线圈电路中，当电源电压低于释放值时，电压继电器动作使接触器释放，接触器主触头断开电动机电源实现欠电压保护。4.4.5欠电压保护

电磁铁、电磁吸盘等大电感负载及直流电磁机构、直流继电器等，在通断时会产生较高的感应电动势，将使电磁线圈绝缘击穿而损坏。因此，必须采用过电压保护措施。通常过电压保护是在线圈两端并联一个电阻，电阻串电容或二极管串电阻，以形成一个放电回路，实现过电压的保护4.4.6过电压保护

直流电动机磁场的过度减少会引起电动机超速，需设置弱磁保护，这种保护是通过在电动机励磁线圈回路中串入欠电流继电器来实现的。在电动机运行时，若励磁电流过小，欠电流继电器释放，其触头断开电动机电枢回路线路接触器线圈电路，接触器线圈断电释放，接触器主触头断开电源。4.4.7直流电动机的弱磁保护除上述保护外，还有超速保护、行程保护、油压（水压）保护等。保护措施：在控制电路中串接一个受这些参量控制的常开触头或常闭触头，通过对控制电路的电源控制来实现保护功能。这些装置有离心开关、测速发电机、行程开关、压力继电器等。4.4.7其他保护§4-5电动机常用控制线路4.5.1直接起动控制电路4.5.2降压起动控制电路4.5.3三相绕线转子异步电动机的起动控制4.5.4

异步电动机正反转控制电路4.5.5

异步电动机的制动电路4.5.6

双速异步电动机的调速控制附加：三相异步电动机的启动特性采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下：（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。（3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小冲击。（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。（5）启动过程中的功率损耗越小越好。10kw及其以下容量的三相异步电动机，通常采用全压起动，即起动时定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。(1)开关直接起动：用于小型台钻、冷却泵、砂轮机等。图4.12用开关直接起动电动机的电路4.5.1直接起动控制电路

(2)接触器直接起动：图4.13用接触器直接起动电路SBl——停止按钮；SB2——起动按钮；FR——过载保护；FUl、FU2——短路保护。4.5.1直接起动控制电路全压起动的缺点：为什么要采用降压起动？三相异步电动机全压启动时启动电流一般为额定电流的4~7倍电力变压器容量不够大，电动机功率较大时导致电源变压器的输出电压下降电动机的启动转矩减小电动机启动困难,影响同一供电线路中其它电器设备的正常工作较大容量的电动机需要采用降压启动4.5.2降压起动控制电路降压起动：指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动后再将电压恢复到额定值，使之运行在额定电压下。场合：电动机容量超过10kw的空载或轻载下起动。作用：减少起动电流，减小线路电压降，从而减小起动时对线路的影响。降压起动方式：星形——三角形（Y/△）减压起动定子串电阻降压起动自耦变压器减压起动延边三角形降压起动等。4.5.2降压起动控制电路对于正常运行时定子绕组接成三角形的三相笼型异步电动机，均可采用星形——三角形减压起动。起动时，定子绕组先接成星形，待电动机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组换接成三角形，电动机便进入全压下的正常运转。4.5.2降压起动控制电路1、星形——三角形减压起动控制4.5.2降压起动控制电路图

自动星形——三角形起动器电路4.5.2降压起动控制电路图4.15QX４系列自动星形——三角形起动器电路4.5.2降压起动控制电路4.5.2降压起动控制电路异步电动机的机械特性曲线固有机械特性人为机械特性4.5.2降压起动控制电路星-三角形降压启动特点

优点：设备简单、经济、启动电流小；

缺点：启动转矩小，启动电压不能按实际需要调节，只适宜于正常运行三角形连接，且空载或轻载场合。

该方法应用广泛，我国规定4KW及以上的三相异步电动机，其定子额定电压为380V，连接方法为三角形。当电源电压为380v时，可以用该方法启动。4.5.2降压起动控制电路2、定子串电阻降压起动控制线路运转时Y接法电动机的起动方式。KMl闭合时串电阻R起动。当KM2闭合时，则把电阻短接，投入全压运转。图4.14定子串电阻降压启动电路4.5.2降压起动控制电路缺点：KM2得电，电机正常全压运转后，KT和KM1线圈仍然带电，增加能耗。4.5.2降压起动控制电路

改进：利用KM2的动断触头切断KT及KM1线圈电路。图4.14定子串电阻降压启动电路4.5.2降压起动控制电路缺点：（1）启动转矩随定子电压的二次方关系下降，机械特性如图，只适应于轻载或空载。（2）不经济。消耗能量大，不适于经常启动。4.5.2降压起动控制电路3、自耦变压器降压起动控制电动机自耦变压器降压起动是将自耦变压器一次侧接在电网上，起动时定子绕组接在自耦变压器二次侧上。这样，起动时电动机获得的电压为自耦变压器的二次电压。

待电动机转速接近电动机额定转速时，再将电动机定子绕组接在电网上即电动机额定电压上进入正常运转。这种降压起动适用于较大容量电动机的空载或轻载起动，起动转矩可以通过改变不同抽头来获得。4.5.2降压起动控制电路

电气柜自耦变压器KM1KM2KM1——减压起动接触器，KM2——全压运行接触器，KA——中间继电器，KT——时间继电器，HL1——电源指示灯，HL2——降压起动指示灯，HL3——正常运行指示灯。图4.16

XJ01系列自耦降压起动电路图4.5.2降压起动控制电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，HL1灯亮，表明电源电压正常。按下起动按钮SB2,KM1、KT线圈同时通电并自锁，将自耦变压器接入，电动机由自耦变压器二次电压供电作减压起动，同时指示灯HL1灭，HL2亮，显示电动机正进行减压起动。图4.16

XJ01系列自耦减压起动电路图由于自耦变压器星接部分的电流为自耦变压器一、二次电流之差，故用KM2辅助触头来连接。4.5.2降压起动控制电路特点：起动电流和起动转矩由变压器的变比决定。只要能选择适当的变比，就能获得较好的起动性能。启动电流和启动转矩均为K2。K可调节。电机Y/△接法均可。

该起动方法适用于较大容量的电动机起动场合。缺点是自耦变压器价格较贵，而且不允许频繁起动。4、延边△形降压起动控制电路Y—△降压起动，起动转矩只有额定电压下起动转矩的1/3，仅适用于空载或轻载下起动。

而延边△形降压起动既不增加设备，又能适当提高起动转矩，适用于定子绕组组抽头连接方式。电动机定子绕组按延边△形接线时，每相绕组承受的电压比△形接法时低，又比Y形接法时高，介于二者之间。这样既可实现降压起动，又可提高起动转矩。4.5.2降压起动控制电路延边△形降压起动要求电动机有9个出线端，使电动机制造工艺复杂，同时控制系统的安装和接线也增加了麻烦。因此尚未被广泛使用。图4.17延边△形电动机定子绕组接线4.5.2降压起动控制电路5、软启动器

上述几张方法都是有级（一级）降压启动，启动过程中电流有2次冲击，其幅值比直接启动时电流低，而启动过程时间略长。

现代带电流闭环的电子控制软启动器可以限制启动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来，启动时间也短于一级降压启动。还可以实现“软停车”。

现在，采用高性能变频器对三相异步电动机供电已日趋广泛，其启动就变得相当容易：只要通过控制施加到电动机定子绕组上电压的频率和幅值，就可以快速、平滑地启动。按绕线转子起动过程中串接装置不同，分串电阻起动（逐级切除启动电阻法）和串频敏变阻器起动电路。4.5.3三相绕线转子异步电动机的起动控制笼形异步电动机启动转矩下，启动电流大，不能满足某些生产机械高启动转矩、低启动电流要求。绕线异步电机由于能在转子电路中串接电阻，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。4.5.3三相绕线转子异步电动机的起动控制逐级切除启动电阻法主要是为了使整个启动过程中电动机能保持较大的加速转矩。KM1——线路接触器，KM2、KM3、KM4——短接电阻起动接触器，KT1、KT2、KT3——短接转子电阻时间继电器。图4.18时间原则控制转子电阻起动电路4.5.3三相绕线转子异步电动机的起动控制注意：电路确保在转子全部电阻串入情况下起动，且当电动机进入正常运行时，只有KM1、KM4两个接触器处于长期通电状态，而KT1、KT2、KT3与KM2、KM3线圈通电时间均压缩到最低限度，一方面节省电能，延长电器使用寿命，更为重要的是减少电路故障，保证电路安全可靠地工作。由于电路为逐级短接电阻，电动机电流与转矩突然增大，产生机械冲击。4.5.3三相绕线转子异步电动机的起动控制机床工作台的前进与后退，需要运动部件能够正、反两个方向运动，就要求电动机能实现正、反转。起重机吊钩的上升与下降，需要运动部件能够正、反两个方向运动，就要求电动机能实现正、反转。4.5.4异步电动机正反转控制电路机床工作台的前进与后退，主轴的正反转，起重机吊钩的升与降等，可以由多种方法来实现，而利用电动机的正、反转方式最为常见。由三相异步机工作原理可知，只要将接至电动机的三相电源线中任意两相对调，即可使电机反转。由于所采用的主令电器不同，控制方式可分为按钮控制和行程开关控制这两大类。4.5.4异步电动机正反转控制电路1、异步电动机正反转的按钮控制两个接触器KMl与KM2触头接法不同，引入电机的电源线左、右两相互换、改变相序，使电机转向改变。4.5.4异步电动机正反转控制电路双重互锁：电气互锁+机械互锁停车反转控制电路。直接正反转控制电路。4.5.4异步电动机正反转控制电路2、电动机正反转的行程开关控制类似按钮控制直接正反转电路，增加了行程开关的复合触头SQ1及SQ2。适用于龙门刨、铣床、导轨磨床等场合。4.5.4异步电动机正反转控制电路这种利用运动部件的行程来实现控制的称为按行程原则的自动控制。图中行程开关SQ3、SQ4是用作极限位置保护的。当KMl得电，电机正转，当运动部件压下行程开关SQ2时，应该使KMl失电，而接通KM2，使电机反转。但若SQ2失灵，运动部件继续前行会引起严重事故。若在行程极限位置设置SQ4(SQ3装在另一极端位置)，则当运动部件压下SQ4后，KMl失电而使电机停止。这种限位保护的行程开关在行程控制电路中必须设置。4.5.4异步电动机正反转控制电路

异步电机除电动状态外，在下属情况属于制动状态。

在负载转矩为位能转矩的机械设备中（例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时），使设备保持一定的运行速度；

在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止的情况下。

4.5.5异步电动机的制动电路异步电机制动方法有两类：机械制动和电气制动。

机械制动是利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。其结构有好几种形式，应用较普遍的是电磁抱闸，主要应用于起重机械上吊重物时，使重物迅速而又准确地停留在某一位置上。电气制动是使异步电动机产生的电磁转矩和电动机的旋转方向相反。可分为：能耗制动、反接制动和反馈制动等3类。4.5.5异步电动机的制动电路1、能耗制动控制电路

异步电机刚切除三相电源后，立即在定子绕组中接入直流电源，转子切割恒定磁场产生感应电流与恒定磁场的作用产生制动力矩，使电机高速旋转的动能消耗在转子电路中，这种制动方式称为能耗制动。

当转速降为零时，切除直流电源，制动过程完毕。4.5.5异步电动机的制动电路4.5.5异步电动机的制动电路复合按钮手动控制电机正常运转时，按下停止按钮SB1，KM1失电的同时，接通KM2，其动合触头闭合，把整流电路与定子绕组接通，进行能耗制动。当转速降为零时，手松开SB1按钮，KM2失电而切断直流电源，能耗制动过程结束。4.5.5异步电动机的制动电路由时间继电器按时间原则自动控制

由时间继电器KT的动断触头来控制能耗制动过程的时间，动断触头断开时切断KM2电源，制动过程结束，同时KT也失电。4.5.5异步电动机的制动电路

优点：制动力强，作用的强弱与通入定子绕组直流电流的大小及电机的转速有关，转速高、电流大则制动作用强，一般通入定子绕组的直流电流约为空载电流的3~4倍较为合适；能耗制动比较缓和，制动产生的机构冲击对机械设备无大的危害，能取得较好的制动效果，

缺点：需要一套专门的直流电源供制动用。

适用场合：因此在机械设备上应用较多。4.5.5异步电动机的制动电路2、反接制动控制电路反接制动又分为电源反接和倒拉制动两种。

电源反接制动通过改变定子绕组三相电源相序，产生强力制动力矩。

直接反接制动时，转子与旋转磁场的相对转速接近同步转速的两倍，定子绕组中的反接制动电流也相当于全压启动时电流的两倍。因此制动迅速而冲击大，仅用于小容量电动机上。

4.5.5异步电动机的制动电路

由于反接制动时电流很大，因此鼠笼式电动机应在定子电路中串接电阻；绕线式电动机应在转子电路中串接电阻，其认为特性曲线为红色部分。

制动时工作点由a点转换到d点，然后沿特性3减速，至n=0（e点）。4.5.5异步电动机的制动电路采用速度继电器BV按速度原则控制的反接制动电路。KM1得电时电机正常运转，此时速度继电器BV的动合触头闭合，为反接制动作好准备。停车时KM1失电后KM2立即合上，使电机定子绕组经电阻R后与反相序的电源接通，进行反接制动。图4.22反接制动控制电路4.5.5异步电动机的制动电路电动机与速度继电器转子同轴联接，当电动机转速达到120r/min以上时，速度继电器常开触头BV闭合，而当电动机转速小于100r/min时，速度继电器动合触头BV断开。利用这一特性可使电动机反接制动转速接近零时切断电源，防止反向再启动。图4.22反接制动控制电路4.5.5异步电动机的制动电路

优点：反接制动的制动电流大，制动力矩大，制动迅速，

缺点：电阻上消耗的能量大、准确停车困难，若要下降重物，若电阻值选择不当，将仍保持以前的上升趋势。在制动过程中对传动机构冲击较大。另外在速度继电器动作不可靠时，还会引起反向再启动。

应用场合：不频繁启动，制动时对停车位置无准确要求而传动机构能承受较大冲击的设备中。如用于铣床、镗床、中型车床等的制动。

4.5.5异步电动机的制动电路倒拉制动与电源反接制动功率关系一样，二者的区别仅仅在于：电源反接制动过程中：向电动机输入的机械功率是负载释放的动能。倒拉制动运行中：是位能性负载减少的位能。即位能性负载倒拉着电动机运行，称为倒拉制动。如右图，若卷扬机提升重物时稳定运行在曲线1的点a，欲放下重物，就需在转子电路中串接较大的附加电阻。此时系统运行点从a移到b，负载转矩TL大于电磁转矩，电动机减速到点c（n=0）。由于T仍小于TL矩，重物将迫使电动机反向旋转，重物被下放，转速n由正变负，机械特性曲线转入第四象限，电机进入制动状态，知道在d点进入稳定运转的制动状态。3、反馈制动

当异步电动机的运行速度高于它的同步速度，即n>n0时，进入发电状态。这时T起制动作用，称为反馈制动。

反馈制动的机械特性曲线是电动状态机械特性曲线向第二象限的延伸。反馈制动运行有两种情况：1)负载转矩为位能性转矩的起重机在下放重物时的反馈制动运行状态。2)电动机在变极调速或变频调速过程中。4.5.5异步电动机的制动电路情况1情况24.5.5异步电动机的制动电路4、电磁抱闸制动在制动时，将制动电磁铁的线圈接通，通过机械抱闸制动电动机。有时还可将电磁抱闸抽动与能耗制动同时使用，以弥补能耗抽动制动转矩较小的缺点，加强制动效果。4.5.5异步电动机的制动电路电机转速公式：

当电源频率f一定时，若改变电动机定子绕组的磁极对数p，就可使电动机转速改变。常见的双速电动机绕组接线方式有/YY及Y/YY两种。

采用双速电机可改善机械设备的调速性能，简化变速机构，因此在车床、铣床、镗床中都有应用。4.5.6双速异步电动机的调速控制1、／YY接法

图(a)所示。当绕组的1、2、3号出线端接电源，而使4、5、6号出线端悬空时，电机绕组接成三角形(四极)作低速运转。如果把1、2、3号端子短接，4、5、6号端子接电源时，电动机绕组接成双星形(两极)电机作高速运转。4.5.6双速异步电动机的调速控制在三角形与双星形转换时，电动机输出功率分别为：4.5.6双速异步电动机的调速控制由此可知，电机从接法的低速运转变成YY接法的高速运转时，转速升高一倍，而功率只增加15％，所以这种调速方法可近似地看成恒功率调速。它很适合一般金属切削机床对调速的要求。4.5.6双速异步电动机的调速控制2、Y/YY接法

图(b)为Y/YY接法，当电机转速增加一倍(YY接法)时，输出功率也增加一倍，属于恒转矩调速。它适用于电梯、起重机、皮带运输机等要求恒转矩调速的场合。4.5.6双速异步电动机的调速控制图为用两个按钮SB2及SB3分别控制KM1及KM2、KM3，实现低速与高速转换的控制电路，图(b)是用按钮SB2及开关SA分别控制KM1及KM2、KM3，实现低速与高速转换的控制电路。4.5.6双速异步电动机的调速控制图4.24(c)是用开关SA转换高、低速控制电路。

对于功率较小的双速电动机可采用(a)图和(b)图的控制方式，对于容量较大的双速电动机，可采用(c)图的控制方式。4.5.6双速异步电动机的调速控制

时间控制：利用时间继电器，将感测系统接受的输入信号经过延时一段时间后，才发出输出信号，从而实现电路切换的时间控制。

速度控制：利用速度继电器或测速发电机，间接或直接地检测某部件的运动速度来实现按速度原则的控制。

电流控制：用电流继电器，它的动作反映了某一电路中的电流变化，从而实现按电流原则的控制。

行程控制：利用生产机械运动部件与事先安排好位置的行程开关或接近开关进行相互配合，从而达到按位置控制的作用。补充：

动作流程图

按下SB2后，KM1线圈得电并自锁，同时KT、KM3线圈也得电，KM1、KM3主触头同时闭合，电动机M绕组结成星形，电动机降压起动。经过KT延时，其延时动断触头断开，KM3线圈断电，KT非延时常闭触头闭合，KM2线圈得电，这时，KM1、KM2主触头处于闭合状态，电动机绕组转换为三角形连接，全压运行。

当用一段文字来描述控制电路的动作过程时，存在文字量大、描述不清、主次关系不突出、图文对照困难等问题，严重影响读者对电路的理解。为了表述方便、层次突出，下面介绍“动作流程图”的控制电路动作过程表示方法。

定义：用元件符合和线条来表示元器件的状态和由此状态而引发的其它动作过程，从而形成的一条树状结构图。

优点：书写简单、表达清楚、层次突出、便于分析等。补充：

动作流程图一、定义A：A吸合，A：A失电（释放或恢复）1、表示元件A动作，由于其触头的作用使得元件B也动作。2、A吸合使得B释放。补充：

动作流程图3、A或B吸合使得C吸合4、A吸合、B吸合才使得C吸合补充：

动作流程图5、A吸合使得B和C吸合6、A吸合，延时后使得B吸合补充：

动作流程图7、A吸合、B吸合并且C吸合才使得D吸合和E吸合8、

A吸合使得B吸合，B吸合使得C吸合，C吸合使得D吸合，D吸合使得A吸合。（自保持环）补充：

动作流程图9、10、A吸合使得B吸合，此时C处于吸合状态。A吸合使得B吸合，B吸合使得C吸合，C吸合使得D吸合，D吸合使得A释放。（串联自身动断触点的抖动电路）补充：

动作流程图（1）尽可能从左到右，分块清晰；（2）首端以主令元件为主，也可辅以其它元件，但不应破坏“树”结构，“树根”在左，“树梢”在右。（3）流程图最后，应突出关键元件的状态，并附有被控对象的简单说明。关键元件：指对主回路及被控设备影响较大的元件，如接触器等。（4）尽可能从左到右按动作时间先后安排元件位置。（5）简明扼要，避免网状结构。补充：

动作流程图三、动作流程图绘制规则四、实例1：Y/Δ降压启动

按下SB2后，KM1线圈得电并自锁，同时KT、KM3线圈也得电，KM1、KM3主触头同时闭合，电动机M绕组结成星形，电动机降压起动。经过KT延时，其延时动断触头断开，KM3线圈断电，KT非延时常闭触头闭合，KM2线圈得电，这时，KM1、KM2主触头处于闭合状态，电动机绕组转换为三角形连接，全压运行。补充：

动作流程图

动作流程图绘制KTKM1自锁SB2按下KM3KTKM3KM2自锁Y形运行Δ形运行SB1按下KM1K