电话电气控制技术第5章下

第5章电动机的基本控制第5章电动机的基本控制第5章电动机的基本控制5.7顺序控制与多地控制5.8三相笼型异步电动机降压起动控制5.9三相绕线型异步电动机降压起动控制5.10三相异步电动机的制动控制5.11三相异步电动机的调速控制本章小结5.7顺序控制与多地控制5.7.1时间继电器5.7.2按钮实现的顺序控制5.7.3时间继电器实现的顺序控制5.7.4位置控制实现的顺序控制5.7.5多地控制5.7.1时间继电器1．功能时间继电器是一种当加上或除去输入信号时，其输出部分（一般为触头）需要经过延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控电路的继电器，广泛应用于需要按时间顺序进行自动控制的电路中。时间继电器有通电延时与断电延时两类，通电延时是指当线圈通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位；断电延时是指线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。2．结构原理时间继电器种类繁多，有电磁式、空气阻尼式、电子式和电动机式，比较常用的有空气阻尼式和电子式两种。图示为通电延时型空气阻尼式时间继电器的结构原理图，其工作原理为：3．符号时间继电器的文字符号KT，电气图形符号如图所示。4．安装使用注意事项（1）选择时间继电器的延时方式是通电延时还是断电延时。（2）选择时间继电器吸引线圈的电压与控制电路电压是否一致。（3）按规定的方向安装。无论是通电延时型还是断电延时型都必须使继电器在断电后，衔铁释放时的运动方向垂直向下。（4）通电延时型和断电延时型可以调换。5.7.2按钮实现的顺序控制控制原理：如图所示，电动机M1和M2分别通过接触器KM1和KM2来控制，接触器KM2的主触头接在接触器KM1主触头的下面，保证了当KM1主触头闭合，电动机M1起动运转后，电动机M2才可能接通电源运转。M1、M2同时停止。1．主电路实现顺序控制试一试：分析图示电路的工作原理。2．控制电路实现顺序控制电动机M2的控制电路先与接触器KMl的线圈并接后再与KMl的自锁触头串接，这样就保证了M1起动后，M2才能起动的顺序控制要求。M1、M2同时停止。在电动机M2的控制电路中，串接了接触器KM1的辅助常开触头。显然，只要M1不起动，即使按下SB21，由于KMl的辅助常开触头未闭合，KM2线圈也不能得电，从而保证了M1起动后，M2才能起动的控制要求。按钮SBl2控制两台电动机同时停止，SB22控制M2的单独停止。在SB12的两端并接了接触器KM2的辅助常开触头，实现了M1起动后，M2才能起动；M2停止后，M1才能停止的控制要求，即M1、M2是顺序起动，逆序停止。5.7.3时间继电器实现的顺序控制想一想：该电路和接触器实现的顺序控制电路有何区别？工作原理：起动：合上电源开关QS。停止：按下SB2，整个控制电路失电，主触头分断，电动机M1，M2失电停转。断开电源开关QS。想一想：KM2的辅助常闭触头为什么与时间继电器的线圈电路串联？5.7.4位置控制实现的顺序控制某车间运料传输带分为两段，由两台电动机分别驱动。按起动按钮，电动机M1开始运行并保持连续工作，被运送的物品前进；物品被行程开关检测到，起动电动机M2运载物品前进；两台电动机同时停止。提示：进行位置控制的可以是行程开关、接近开关或光电开关等。试一试：能分析出电路的工作原理吗？5.7.5多地控制控制原理：两地的起动按钮SB11、SB21要并联接在一起；停止按钮SB12、SB22要串联接在一起，这样就可以分别在甲、乙两地起动和停止同一台电动机，达到方便操作的目的。提示：对三地或多地控制，只要把各地的起动按钮并接、停止按钮串接就可以实现。练一练：画出三地控制的接触器自锁正转控制电路图。5.8三相笼型异步电动机降压起动控制5.8.1Y-△降压起动控制5.8.2电抗降压起动控制5.8.3自耦变压器降压起动控制5.8.4固态降压起动器5.8.1Y-△降压起动控制想一想：Y-△降压起动的原理是什么？适用于定子绕组作何种连接形式的电动机？电动机起动时定子绕组接成星形，起动结束正常运行时接成三角形，只适用于正常运行时定子绕组作三角形连接的电动机。1．按钮控制的Y-△降压起动控制电路电路由3个接触器、1个热继电器和3个按钮组成。接触器KM作引入电源用，接触器KMY和KM△分别作星形降压起动用和三角形运行用，SB1是起动按钮，SB2是Y-△切换按钮，SB3是停止按钮，FUl作主电路的短路保护，FU2作控制电路的短路保护，KH作过载保护。按钮控制Y-△降压起动控制电路原理图工作原理：首先，合上电源开关QS。星形起动：三角形运行：停止：按下SB3，电动机停止运行。最后断开电源开关QS。2．时间继电器自动控制Y-△降压起动控制电路比一比：该电路与按钮控制电路有什么不同之处？能分析电路的工作原理吗？该电路增加了一个时间继电器，时间继电器KT用作控制星形降压起动时间和完成Y-△自动切换，SBl是起动按钮，SB2是停止按钮。时间继电器自动控制Y-△降压起动控制电路的优点是接触器KMY得电后才使接触器KM得电动作，这样KMY的主触头是在无负载的条件下进行闭合的，故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。工作原理：5.8.2电抗降压起动控制电路由两个接触器、一个热继电器、一个时间继电器和两个按钮组成。接触器KM1作电抗器降压起动用，接触器KM2作全压运行用，SB1是起动按钮，SB2是停止按钮，FUl作主电路的短路保护，FU2作控制电路的短路保护，KH作过载保护。首先，合上电源开关QS。停止：按下SB2，电动机停止运行。最后断开电源开关QS。工作原理：5.8.3自耦变压器降压起动控制1．自耦减压起动器自耦减压起动器又称补偿器，是利用自耦变压器来进行降压的起动装置，有手动式和自动式两种。

XJ0l系列自耦减压起动箱是我国生产的自耦变压器降压起动自动控制设备。

XJ0l系列自耦减压起动箱是由自耦变压器、交流接触器、中间继电器、热继电器、时间继电器和按钮等电器元件组成。2．时间继电器自动控制补偿器降压起动控制电路首先，合上电源开关QS。停止：按下SB1，电动机停止运行。最后断开电源开关QS。工作原理：5.8.4固态降压起动器固态降压起动器是一种集电动机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置。1．固态降压起动器的组成及工作原理固态降压起动器由电动机的起停控制装置和软起动控制器组成，其核心部件是软起动控制器，它是由功率半导体器件和其他电子元器件组成的。

工作原理：起动时，使晶闸管的导通角从零开始逐渐前移，电动机的端电压从零开始，按预设函数关系逐渐上升，直至达到满足起动转矩而使电动机顺利起动，当电动机达到一定转速后晶闸管再全导通使电动机全压运行。2．固态降压起动器的应用（1）软起动控制器与旁路接触器在软起动控制器两端并联接触器KM，当电动机软起动结束后，KM闭合，工作电流将通过KM送至电动机。（2）单台软起动控制器起动多台电动机一些工厂有多台电动机需要起动，最可靠的起动方法是都单独安装一台软起动控制器，这样既方便控制，又能充分发挥软起动控制器的故障检测等功能。但在一些情况下，可用一台软起动控制器对多台电动机进行软起动，以节约资金投入5.9三相绕线型异步电动机降压起动控制5.9.1电流继电器5.9.2频敏变阻器5.9.3转子绕组串接电阻起动控制5.9.4转子绕组串接频敏变阻器起动控制5.9.1电流继电器电流继电器是当通过线圈的电流达到预定值时动作的继电器。使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中，根据电流的变化而动作。为了降低串入电流继电器线圈后对原电路工作状态的影响，电流继电器线圈的匝数少、导线粗、阻抗小。电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。1．过电流继电器当通过继电器的电流超过预定值时动作的继电器称为过电流继电器。（1）功能：过电流继电器广泛用于直流电动机或绕线转子电动机的控制电路和频繁及重载起动的场合，作为电动机和主电路的过载或短路保护。（2）结构：过电流继电器的结构也是由电磁系统与触头系统组成，它主要由线圈、圆柱形铁心、衔铁、触头系统和反作用弹簧等部分组成。想一想：过电流继电器中与控制电路串联的是常开触头还是常闭触头？注意：过电流继电器中接入保护电路的是常闭触头。（3）符号：欠电流继电器文字符号KA，电气图形符号如图所示。2．欠电流继电器当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。（1）功能：常用于直流电动机和电磁吸盘电路中用作弱磁保护。（2）结构：欠电流继电器的结构与过电流继电器相似，一般当线圈中通入的电流达到额定电流的30%～65%时继电器吸合，当线圈中的电流降至额定电流的10%～20%时，继电器的衔铁释放。想一想：欠电流继电器中与控制电路串联的是常开触头还是常闭触头？注意：欠电流继电器中接入保护电路的是常开触头。（3）符号：欠电流继电器文字符号KA，电气图形符号如图所示。3．选用（1）过电流继电器的额定电流一般可按电动机长期工作的额定电流来选择。对于频繁起动的电动机，额定电流可选大一个等级。（2）过电流继电器的触头种类、数量、额定电流及复位方式应满足控制电路的要求。（3）过电流继电器的整定电流一般取电动机额定电流的1.7～2倍，频繁起动的场合可取电动机额定电流的2.25～2.5倍，欠电流继电器的整定电流一般取额定电流的0.1～0.2倍。4．安装与使用（1）安装前应检查继电器的额定电流和整定电流值是否符合实际使用要求，继电器的动作部分是否灵活和可靠。（2）安装后应在触头不通电的情况下使线圈通电几次，看继电器动作是否可靠。（3）定期检查继电器各零件是否有松动及损坏现象，并保持触头的清洁。5.9.2频敏变阻器频敏变阻器是一种阻抗值随频率明显变化、静止的无触头电磁元件，即利用铁磁材料的损耗随频率变化来自动改变等效阻抗值，以使电动机达到平滑起动的变阻器。

1．功能：频敏变阻器实质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器，适用于绕线转子异步电动机的转子回路，作起动电阻用。

2．符号：频敏变阻器的文字符号为RF，电气图形符号如图所示。3．频敏变阻器的安装与使用（1）频敏变阻器应牢固地固定在基座上，当基座为铁磁物质时应在中间垫放10mm以上的非磁性垫片，以防影响频敏变阻器的特性，同时变阻器还应可靠接地。（2）连接线应按电动机转子额定电流选用相应截面的电缆线。（3）试车前，应先测量对地绝缘电阻，如其值小于1M，则须先进行烘干处理后方可使用。

（4）试车时，如发现起动转矩或起动电流过大或过小，应按以下方法对频敏变阻器的匝数和气隙进行调整。（5）使用过程中应定期清除尘垢，并检查线圈的绝缘电阻。5.9.3转子绕组串接电阻起动控制

图中3个电流继电器KA1、KA2和KA3的线圈串接在转子回路中，它们的吸合电流都一样，但释放电流不同，根据转子电流的变化控制接触器KM1、KM2和KM3依次动作，逐级切除起动电阻。注意：在任何状态下都必须保证转子绕组电路是闭合电路。工作原理：首先，合上电源开关QS。起动控制：注意：3个过电流继电器的整定电流大小必须满足KA1>KA2>KA3。5.9.4转子绕组串接频敏变阻器起动控制首先，合上电源开关QF。需停止时，按下SB2即可。工作原理：5.10三相异步电动机的制动控制5.10.1速度继电器5.10.2机械制动控制5.10.3能耗制动控制5.10.4反接制动控制5.10.1速度继电器1．功能速度继电器是反映转速和转向，利用电磁感应原理工作的感应式电器，其触头根据转速的大小动作，与接触器配合实现对电动机的反接制动，在制动到转速接近零时，能迅速切断电源。1—电动机轴2—转子3—定子4—定子绕组5—摆锤6、7—静触头8、9—簧片（动触头）2．结构原理速度继电器主要由定子、转子和触头三部分组成。定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，由硅钢片冲压而成，并装有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。速度继电器的轴与电动机的轴相连接，转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触头，使常闭触头断开、常开触头闭合。当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触头也复原。3．符号速度继电器的文字符号为KN，电气图形符号如图所示。4．安装与使用（1）速度继电器的转轴应与电动机同轴连接，使两轴的中心线重合。速度继电器的轴可用联轴器与电动机的轴连接。（2）速度继电器安装接线时，应注意正反向触头不能接错，否则，不能实现反接制动控制。（3）速度继电器的金属外壳应可靠接地。5.10.2机械制动控制机械制动是指利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法。1．电磁抱闸制动器

（1）结构原理：常用的电磁抱闸制动器有MZD1系列、MZS1系列交流制动电磁铁与TJ2系列闸瓦制动器，它们配合使用共同组成电磁抱闸制动器。制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈3部分组成，闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分。电磁抱闸制动器分为断电制动型和通电制动型两种。断电制动型的工作原理：当制动电磁铁的线圈得电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当线圈失电时，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮制动。通电制动型的工作原理：当制动电磁铁的线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用。

（2）符号：电磁抱闸制动器的文字符号为YB，电气图形符号如图所示。2．电磁抱闸制动器断电制动控制电路

起动运转：首先合上电源开关QS。按下起动按钮SBl，接触器KM线圈得电，其自锁触头和主触头闭合，电动机M接通电源，同时电磁抱闸制动器YB线圈得电，衔铁与铁心吸合，衔铁克服弹簧拉力，迫使制动杠杆向上移动，从而使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。

制动停转：按下停止按钮SB2，接触器KM线圈失电，其自锁触头和主触头分断，电动机M失电，同时电磁抱闸制动器YB线圈也失电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下，制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮使电动机被迅速制动而停转。3．电磁抱闸制动器通电制动控制电路试一试：试分析电磁抱闸制动器通电制动控制电路的工作原理。通电制动与断电制动方法稍有不同，当电动机得电运转时，电磁抱闸制动器线圈断电，闸瓦与闸轮分开，无制动作用；当电动机失电需停转时，电磁抱闸制动器的线圈得电，使闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当电动机处于停转常态时，线圈也无电，闸瓦与闸轮分开，这样操作人员可以用手扳动主轴调整工件、对刀等。

4．安装注意事项（1）电磁抱闸制动器必须与电动机一起安装在固定的底座或座墩上，其地脚螺栓必须拧紧，且有放松措施。电动机轴伸出端上的制动闸轮必须与闸瓦制动器的抱闸机构在同一平面上，而且轴心要一致。（2）电磁抱闸制动器安装后，必须在切断电源的情况下先进行粗调，然后在通电试车时再进行微调。对于断电制动电磁抱闸制动器粗调时以在断电状态下用外力转不动电动机的转轴，而当用外力将制动电磁铁吸合后，电动机转轴能自由转动为合格；微调时以在通电带负载运行状态下，电动机转动自如且闸瓦与闸轮不摩擦、不过热，断电时又能立即制动为合格。5.10.3能耗制动控制1．无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制电路首先，合上电源开关QS。

单向起动运转：工作原理：能耗制动停转：

2．有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动自动控制电路想一想：比较一下两种能耗制动方式的控制电路图，看一看有哪些异同。5.10.4反接制动控制想一想：单向起动反接制动控制电路和前面学过的哪种控制电路相似？能分析该电路的工作原理吗？单向起动反接制动控制电路的主电路和正反转控制电路的主电路相同，只是在反接制动时增加了3个限流电阻R。1．电路结构2．工作原理首先，合上电源开关QF。

单向起动运转：反接制动停转：注意：进行反接制动时，停止按钮SB2一定要按到底，否则会出现自由停车的现象。5.11三相异步电动机的调速控制5.11.3变频器5.11.2双速电动机的控制5.11.1双速异步电动机定子绕组的联结5.11.1双速异步电动机定子绕组的联结1．双速异步电动机定子绕组的联结双速异步电动机定子绕组的△/YY联结图如图所示。图中，三相定子绕组接成△形，由3个连接点接出3个出线端U1、V1、Wl，从每相绕组的中点各接出一个出线端U2、V2、W2，这样定子绕组共有6个出线端。通过改变这6个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。2．接线要使电动机在低速工作，就把三相电源分别接至定子绕组作△形联结顶点的出线端U1、V1、W1上，另外3个出线端U2、V2、W2空着不接，此时电动机定子绕组接成△形，磁极为4极，同步转速为1

500r/min；若要使电动机高速工作，就把3个出线端U1、V1、Wl并接在一起，另外3个出线端U2、V2、W2分别接到三相电源上，这时电动机定子绕组接成YY形，磁极为2极，同步转速为3

000r/min。可见，双速电动机高速运转转速是低速运转转速的2倍。注意：双速异步电动机定子绕组从一种接法改变为另一种接法时，必须把电源相序反接以保证电动机的旋转方向不变。5.11.2双速电动机的控制1．按钮控制双速电动机的控制电路想一想：若使图示电路中的双速电动机低速运转，应按下哪个按钮？高速运转呢？简述电路的工作原理。2．时间继电器控制双速电动机的控制电路时间继电器KT控制电动机△形起动时间和△-YY的自动换接运转。首先，合上电源开关QS。

△形低速起动运转：工作原理：YY形高速运转：若电动机只需高速运转时，可直接按下SB2，则电动机△低速起动后，YY形高速运转。

停止时，按下SB3即可。5.11.3变频器1．变频器变频器是一种利用电力半导体器件的通断作用，将工频交流电变换成频率、电压连续可调的交流电的电能控制装置。2．通用变频器的基本构成变频器可分为交-交和交-直-交两种形式。交-交变频器可将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电，交-交变频器又称直接式变频器。