《电机与电气控制技术》讲稿- 王玺珍 第5-7章 常用低压电器- 常用生产机械的电气控制

《电机与电气控制技术》计划课时60授课学期任课教师授课班级年月

第五章常用低压电器第一节低压电器的基本知识第二、三节常用低压开关电器、熔断器用于接通和断开电路或对电路和电气设备进行保护、控制和调节的电工器件称为电器。低压电器常用于低压供电配电系统和机电设备自动控制系统中，实现电路的保护、控制、检测和转换等。一、低压电器基本知识1、低压电器的分类（1）按工作电压等级分：高压电器和低压电器。用交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器为高压电器，常用于高压供配电电路中，实现电路的保护和控制等，例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。用于交流电压1200V、直流电压1500V以下电路中的电器,用于低压供配电系统和机电设备自动控制系统中，实现电路的保护、控制、检测和转换等，如各种刀开关、按钮、继电器、接触器等。（2）按用途分：控制电器、保护电器和执行电器。控制电器主要用于生产设备自动控制系统中对设备进行控制、检测和保护，如接触器、控制继电器、主令电器、电磁阀等。保护电器用来保护电动机和生产机，使其安全运行，如熔断器、电流继电器、热继电器等。执行电器用来带动生产机械运行和保持机械装置在固定位置上的一种执行元件，如电磁阀、电磁离合器等。（3）按触点的动力来源分：手动电器和自动电器。通过人力驱动使触点动作的电器称手动电器，如刀开关、按钮、转换开关等。通过非人力驱动使触点动作的电器称自动电器,如接触器、继电器、热继电器等。（4）按工作环境分：一般用途低压电器和特殊用途低压电器。2、低压电器的基本结构（1）电磁机构电磁机构是将电磁能量转换成机械能，带动触头锄头的闭合和分断。电磁机构由铁心、衔铁、线圈部分组成。①、铁心：动作方式：直动式、转动式。②、线圈：电磁铁的心脏—产生磁通的源泉a、直流线圈：磁路铁心不发热，φ恒定，只有线圈是产生磁通的源泉。故：线圈为长而薄的圆筒状b、交流线圈：磁滞和涡流损耗，设有骨架，铁心和线圈隔离。故：线圈为短而粗的圆筒状c、电压线圈（并联）：N↑导线细，阻抗大—电磁线（漆包线绕制）d、电流线圈（串联）：I↑—N↓—导线，阻抗小—通常用紫铜条或的紫铜线绕制。工作原理：当线圈通入电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。断电后，在反作用弹簧力的作用下，衔铁释放。交流电磁铁的分磁环：（短路环）①作用：减小交流电磁机构吸合时产生的振动与噪音②原因：交流：B=BmSinwtFx=4φ2×10-20=F0（1-COS2wt/2）当F吸>f时衔铁吸合，当F吸<=f时衔铁释放,一吸一合,如此反循环,使衔铁产生振动与噪音。③消除振动的方法:在铁心端部开一个槽,槽内镶入短路环，铁心断面可以分相，由它产生的电磁力F1k、F1k就不会同时过零，如果短路环设计得比较理想φ=900，最小吸力>f衔铁就会被铁心牢牢吸住，不会产生振动与噪音。(2)触头系统触头系统是一切有触头电器的执行部件，用来接通和断开电路，分为桥式触头和指形触头。桥式触头有点接触和面接触两种，前者适用于小电流电路，后者适用于大电流电路。指式触头为线接触，在接通和分断时产生滚动摩擦，以得去除触头表面的氧化膜，适用于大电流、操作频繁的场合。根据用途分动合触头和常闭触头两类。电器元件在没有通电或不受外力作用的常态下,处于断开状态的触头称为动合触头,处于断开状态的触头称为常闭触头。(3)灭弧装置当触头分断大电流电路时，会在触头间产生强烈的电弧。电弧将烧伤触头，并使电路的切断时间延长，必须采用灭弧装置使电弧迅速熄灭。交流电器一般采用灭弧栅灭弧，直流电器则广泛采用磁吹灭弧装置、纵缝灭弧。3、低压电器的主要性能参数（1）额定电压（额定工作电压）低压电器在规定条件下长期工作时，能保证电器正常工作的电压值。通常是指主触点的额定电压。有电磁机构的控制电器还规定了吸引线圈的额定电压。（2）额定电流（额定工作电流）额定电流是根据电器在具体的使用条件下，能保证电器正常工作时的电流值。它与规定的使用条件（电压等级、电网频率、工作制、使用类别等）有关，同一电器在不同的使用条件下，有不同的额定电流等级。（3）通断能力低压电器在规定的条件下，能可靠接通和分断的最大电流。通断能力与电器的额定电压、负载性质、灭弧方法等有很大关系。（4）电气寿命低压电器在规定条件下，在不需维修或更换零件时的负载操作循环次数。（5）机械寿命低压电器在需要维修或更换机械零件前所能承受的无载操作次数。此外，还有线圈的额定参数、辅助触点的额定参数等。二、常用低压开关低压开关是一种配电电器，在供配电系统和设备自动控制系统中通常用于电源隔离，有时也可用于不频繁接通和断开小电流配电电路或直接控制小容量电动机的起动和停止。低压开关一般为手动类电器，常用的有刀开关、组合开关、倒顺开关、低压断路器等。1、电源开关在机床电气控制的电源开关里，根据不同的使用场合，有着不同结构特点的电源开关，电源开关在线路中使电源与线路的明显分断点。电源开关分为有灭弧能力和没有灭弧能力两种。没有灭弧能力的低压电源开关有：闸刀开关、转换开关等，有没有灭弧能力的电源开关有：自动空气开关、负荷开关等开启式负荷开关（1）作用开启式负荷开关最常用的是闸刀开关，是用来不频繁地接通和分断容量不很大的低压供电线路，可作为电源隔离开关，也可用来直接起动小容量的电动机。隔离开关是指不承担接通和断开电流任务，仅起将电路与电源隔开的作用，以保证检修人员检修时安全的开关。(2）符号：图形符号文字符号(3）型号：HK1-30、15、60A全国统一设计的产品HK2-30、15A一般工厂用得较多(4）选择：照明电路：Ve：250VIe：≥Im}二极电动机：Ve：380VIe≥3Ie电动机}三极2Ie（铁壳开关）(5）选择（１）额定电压选择开启式负荷开关的额定电压要大于或等于线路实际的最高电压。（２）额定电流选择当作为隔离开关使用时，额定电流要等于或稍大于线路实际的工作电流。当直接用其控制小容量（小于5.5kW）电动机的起动和停止时，则需要选择额定电流为电动机额定电流２～３倍的刀开关。（6）安装及操作注意事项开启式负荷开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。倒装时，手柄有可能因为振动而自动下落造成误合闸，另外分闸时可能电弧灼手。接线时，应将电源线接在上端（静触点），负载线接在下端（动触点），这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔体。拉闸与合闸操作时要迅速，一次拉合到位。封闭式负荷开关封闭式负荷开关也称铁壳开关.主要用于配电电路，作电源开关、隔离开关和应急开关之用.(1)作用与开启式负荷开关比，封闭式负荷开关使用更安全，可用于分断较大的负荷，在电气照明的配电设备中不频繁地接通与分断电路，作电源开关、隔离开关,在控制电路中，也可用于不频繁起动2kW以下三相异步电动机。(2)结构由钢板外壳、动触点、触刀、静触点（夹座）、储能操作机构、熔断器及灭弧机构。(3)型号HH10、HH11-15、30、60、100A(4)操作注意事项封闭式负荷开关一是采用储能合闸、分闸操作机构，当扳动操作手柄到一定位置时，弹簧储存的能量瞬间爆发出来，推动触点迅速合闸、分闸，因此触点动作的速度很快；封闭式负荷开关具有机械联锁，当铁盖打开时，不能进行合闸操作，而合闸后不能打开铁盖。组合开关（转换开关）组合开关是刀开关的另一种结构形式，不同之处是它的操作手柄不是上下操作，而是左右旋动。在设备自动控制系统中，一般用作电源引入开关或电路功能切换开关，也可直接用于控制５kW以下小容量交流电动机的不频繁操作。(1)作用实质为刀开关。非频繁地接通与分断电路，换接电源与负载。测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转及Y-Δ起动等。(2)结构由手柄、转轴、弹簧、若干动、静触头、定位机构、外壳等组成。(3）符号：三相转换开关单相转换开关(4)型号HZ□—□□/□组合开关极数设计序号额定电流（A）专门用途代号例如：HZ10-10、20、40、60A全国统一设计的产品HZ5、HZ2HZ15-20全国统一设计的新型产品(5)选择=1\*GB3①当用于一般照明、电热电路时，其额定电流应大于或等于被控电路的负载电流总和。=2\*GB3②当用作设备电源引入开关时，其额定电流稍大于或等于被控电路的负载电流总和。=3\*GB3③当用于直接控制电动机时，其额定电流一般可取电动机额定电流的2～3倍。组合开关的通断能力较低，故不可用来分断故障电流。当用于电动机可逆控制时，必须在电动机完全停转后才允许反向接通。倒顺开关倒顺开关是一种特殊的组合开关，也是一种较为常见的开关类电器，它的手柄可以处于“０”“倒”“顺”三个位置，一般可用于３kW下三相异步电动机进行手动正、反转控制。低压断路器低压断路器也称自动空气开关，主要用在交、直流低压电网中，既可手动又可电动分合电路，且可对电路或用电设备实现过载、短路和欠电压等保护，也可以用于不频繁起动电动机，是一种重要的控制和保护电器。断路器都装有灭弧装置，因此，它可以安全地带负荷合闸与分闸。图形文字符号：三、熔断器熔断器又称保险丝，在低压配电线路中主要用于短路和严重过载时的保护。具有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠、价格低廉等优点。（1）作用熔断器广泛用于低压供配电系统和控制系统中，当电路发生短路或严重过载时，熔断器中的熔体将自动熔断，从而切断电路，起到保护作用。（2）结构原理熔断器主要由熔体和放置熔体的绝缘管或绝缘底座（熔壳）组成。按结构分为开启式、半封闭式和封闭式。熔体是熔断器的核心部件，一般用铅、铅锡合金、锌、银、铝及铜等材料制成；熔体的形状有丝状、片状或网状等；熔体的熔点温度一般在200℃～300℃。常用的有RC1A插入式、RL1螺旋式、RT有填料封闭管式、RM无填料封闭管式、RS有填料封闭式快速、RLS有填料封闭螺旋式。当熔断器串入电路时，负载正常电流流过熔体，熔体电阻上的损耗使其发热，温度上升，但发热温度低于熔化温度，熔体长期不熔断；当电路发生严重过载或短路时，电流大于熔体允许的正常发热电流，使熔体温度急剧上升，超过熔点而熔断，从而分断电路，保护了电路和设备。熔体体熔断后，更换新的熔体，电路可重新工作。（3）文字符号与图形符号（4）熔断器的保护特性及主要参数熔断器的保护特性又称安秒特性，它表示流过熔体的电流大小与熔体熔断的时间之间的关系特性如下表。熔断器的安秒特性为反时限特性，即熔断器的熔断时间随流过熔体电流的增加而迅速减小。额定电压：是从灭弧角度出发，规定熔断器所在电路工作电压的最高限额。如果线路的实际电压超过熔断器的额定电压，一旦熔体熔断时，有可能发生电弧不能及时熄灭的现象。额定电流：实际上是指熔座的额定电流，是由熔断器长期工作所允许的温升决定的电流值。配用的熔体的额定电流应小于或等于熔断器的额定电流。熔体的额定电流：熔体长期通过此电流而不熔断的最大电流。生产厂家生产不同规格的熔体供用户选择使用。极限分断能力：熔断器所能分断的最大的短路电流值。分断能力的大小与熔断器的灭弧能力有关，而与熔体的额定电流值无关。熔断器的极限分断能力必须大于线路中可能出现的最大短路电流值。（5）常用熔断器有填料封闭管式熔断器有填料封闭管式熔断器由瓷底座、熔体两部分组成，熔体安放在瓷质熔管内，熔管内部充满石英砂填料，这种填料在熔体熔化时能迅速吸收电弧能量，使电弧很快熄灭，具有熔断迅速、分断能力强，但结构复杂、价格较贵。主要用于供电线路及要求分断能力较高的配电设备中。无填料封闭管式熔断器无填料封闭管式熔断器由夹座、熔断管和熔体等组成。主要型号有RM10系列,该系列有两个特点：一是采用钢纸管作熔管，当熔体熔断时，钢纸管内壁在电弧热量的作用下产生高压气体，使电弧迅速熄灭。二是采用变截面锌片作熔体，当电路发生短路故障时，锌片几处狭窄部位同时熔断形成空隙，因此，灭弧较为容易。一般与刀开关组成熔断器刀开关组合使用，用于低压电力网及成套配电设备中。快速熔断器快速熔断器主要用于半导体元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短的时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护器件具有快速熔断能力。快速熔断器的结构与有填料封闭管式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，一般熔体用银片冲成有Ｖ形深槽的变截面形状。自复熔断器自复熔断器的最大特点是既能切断短路电流，又能在故障消除后自动恢复，无须更换熔体。当线路发生故障时，自复熔断器呈高阻状态，并联电阻可吸收它所产生的过电压，并维持断路器脱扣器所需要的动作电流，保证断路器可靠分断。当断路器断开由自复熔断器限制了的短路电流后，金属钠蒸气温度下降，压力也随之下降，原来受压的氩气又凝结成液态和固态，其电阻也降低为原值，供再次使用。（6）型号RC—/熔断器熔体额定电流形式熔断器额定电流结构改型代号设计序号形式：C瓷插式Z螺旋式M无填料式T有填料式S快速式Z自复式（7）熔断器的选用熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压，即熔断器额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。熔体额定电流犐犚犖的选择当熔断器保护电阻性负载时，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流。（２）当熔断器保护一台电动机时，熔体的额定电流式中，为电动机额定电流，轻载起动或起动时间短时，系数可取得小些，相反若重载起动或起动时间长时，系数可取得大些。（３）当熔断器保护多台电动机时，熔体的额定电流：式中，为容量最大的电动机额定电流；为其余电动机额定电流之和。（8）熔断器使用注意事项低压熔断器的额定电压应与线路的电压相吻合，不能低于线路电压。熔体的额定电流不可大于熔管（支持件）的额定电流。熔断器的极限分断能力应高于被保护线路的最大短路电流。安装熔体时必须注意不要使其受机械损伤，特别是较柔软的铅锡合金丝，以免发生误动作。安装时应保证熔体和触刀以及触刀和刀座接触良好，以免因接触电阻过大而使温度过高发生误动作。更换熔体时，要注意新换熔体的规格与旧熔体的规格相同，以保证动作的可靠性。更换熔体或熔管，必须在不带电的情况下进行。

34第四、六节接触器、继电器一、接触器交流接触器是一种用来接通和断开带负载的交流主电路或大容量远距离控制电路的自动切换电器。，交流接触器按其结构和工作原理不同可分为电磁式，永磁式和真空式三类。目前使用最广的是电磁式交流接触器。1、作用：主要控制对象是电动机交流接触器不仅能接通和断开电路，而且还有低电压和失压保护功能。但不能切断短路电流，因此接触器通常需与熔断器或断路器配合使用。2、接触器的结构特点交流接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置和弹簧等到组成。电磁系统用来操作触点的闭合与分断，包括线圈、动铁心和静铁心。为了减少交流电在铁心中的涡流损耗，避免铁心是热，交流接触器的铁心由硅钢片叠压而成。在铁心上装有一个短路环作为减振器，使铁心中产生了不同相位的磁通量，以减少交流接触器吸合时的振动和噪声。触点系统主触点用来接通或分断主电路；辅助触点用以接通与分断控制电路，具有动合、动断各两对。触点的动合与动断是指电磁系统未通电动作前触点的原始状态。动合和动断的桥式动触点是一起动作的，当吸引线圈通电时，动断触点先分断，动合触点随即接通；线圈断电时，动合触点先恢复分断，随即动断触点恢复原来的接通状态。为了使触点接触得更紧密，减少接触电阻，并消除开始接触时发生的有害振动，在触点上装在接触弹簧，以加大触点闭合时的压力。灭弧装置交流接触器在断开大电流电路或高电压电路时，在动、静触点之间会产生很强的电弧，电弧容易灼伤触点，并使电路切断时间延迟。为此，10A以上的接触器都有灭弧装置，通常可采用陶土制作的灭弧罩，或者用塑料加栅片制作的灭弧罩，电弧在灭弧罩内被分割、冷却，从而迅速熄灭。弹簧有反作用弹簧、缓冲弹簧。交流接触器的线圈电压在85%～105%额定电压时，能可靠地工作。电压过高，交流接触器磁路趋于饱和，线圈电流将显著增大，将线圈烧毁；电压过低，电磁吸力不够，衔铁吸不上，线圈也可能烧毁。因此，使用时应注意交流接触器的额定电压，同时也绝不能把交流接触器的交流线圈误接到直流电源上。3、常用交流接触器（1）电磁式交流接触器CJ10系列、CJ20系列（2）永磁式交流接触器永磁式交流接触器是利用磁极的同性相斥、异性相吸的原理，用永磁驱动机构取代传统的电磁铁驱动机构而形成的一种微功耗接触器。安装在接触器联动机构上极性固定不变的永磁铁，与固化在接触器底座上的可变极性软磁铁相互作用，从而达到吸合、保持与释放的目的。与普通交流接触器相仿，永磁式交流接触器主要由驱动系统、触点系统、灭弧系统及其他部分组成。①驱动系统：驱动系统包括电子模块、软铁、永磁体，是永磁式接触器的重要组成部分，依靠它带动触点的闭合与断开。②触点系统：触点是接触器的执行部分，包括主触点和辅助触点。主触点的作用是接通和分断主回路，控制较大的电流，而辅助触点用在控制回路中。③灭弧系统：灭弧装置用来保证主触点断开电路时，产生的电弧能可靠熄灭，减少电弧对触点的损伤。④其他部分：有绝缘外壳、弹簧、传动机构等。（3）真空式交流接触器真空式交流接触器通常由绝缘隔电框架、金属底座、传动机构、电磁系统、辅助触点、真空开关管等组成。当电磁线圈通电后，吸引衔铁带动传动机构动作，使真空开关管内的主触点闭合；当电磁线圈断电，由于分闸弹簧的作用，使接触器主触点断开。4、文字符号与图形符号主触头常开辅助触头常闭辅助触头线圈5、型号意义6、接触器的选择（１）根据接触器控制负载实际工作任务的繁重程度选用相应使用类别的接触器。接触器产品系列是按使用类别设计的，交流接触器使用类别由低类别到高类别分为五类，即Ac0～AC4低类别接触器用于高类别控制任务时必须降级使用，即使如此，其使用寿命也会有不同程度的下降。（２）根据电动机（或其他负载）的功率和操作情况确定接触器的容量等级。当选定适合负载使用类别的接触器后，再确定接触器的容量等级。接触器的容量等级应与被控制负载容量相当或较之稍大一些，切勿仅仅根据负载额定功率来选择接触器的容量等级，要留有一定的余量。（３）根据控制电路要求确定电磁线圈的额定电压。线圈额定电压应与控制回路的电压相同。（４）根据特殊环境条件选用接触器的派生产品以满足环境要求。二、继电器继电器是一种根据外界输入信号（电信号或非电信号）来控制电路“接通”或“断开”的一种自动电器，主要用于控制、线路保护或信息转换。继电器的种类很多，分类方法也较多。按用途来分，可分为控制继电器和保护继电器；按反映的信号来分，可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器等；按动作原理来分，可分为电磁式、电子式和电动式等。1、电磁式继电器电磁式继电器的结构、工作原理与接触器相似，由电磁系统、触点系统和反力系统三部分组成，其中电磁系统为感测机构，由于其触点主要用于小电流电路中（电流一般不超过10A），因此不专门设置灭弧装置。它的体积小，动作灵敏，触点数量多。电磁式继电器的图形和文字符号（１）电流继电器根据电路中电流的大小动作或释放的继电器称为电流继电器，用于电路的过电流或欠电流保护，使用时其吸引线圈直接（或通过电流互感器）串联在被控电路中。电流继电器分过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器在正常工作时，线圈中流过负载电流，衔铁不吸合；当通过线圈的电流超过某一整定值时，衔铁吸合，带动触点动作，切断电路，从而起到过载保护作用。欠电流继电器在电路正常时，衔铁处于吸合状态，当电路中的负载电流降低到某一整定值时，衔铁释放，从而利用其触点切断电路.（2）电压继电器根据电压大小而动作的继电器称为电压继电器，有过电压继电器和欠电压继电器之分。过电压继电器是在负载电压超过规定的限值时，衔铁吸合，从而通过触点切断电气设备的电源。吸合电压调整为线路额定电压的105%～150%。因为直流电路不会产生波动较大的过电压，所以在产品中没有直流过电压继电器，只有交流过电压继电器。欠电压继电器在电路正常时，衔铁处于吸合状态，当电压降低到释放电压时，衔铁释放，使触点动作，从而利用其触点切断电气设备的电源。欠电压继电器的释放电压为线路额定电压的40%～70%。（3）中间继电器中间继电器实际上是一种动作值与释放值不能调节的电压继电器，主要用于传递控制过程中的中间信号。中间继电器的触点数量比较多，可以将一路信号转变为多路信号，以满足控制要求。2、时间继电器时间继电器也称为延时继电器，在电路中起着使控制电路延时动作的作用，即当继电器的感测机构接受到外界动作信号后，要经过一定时间延时后触点才动作并输出信号去操作控制电路。时间继电器按动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式；按延时方式可分为通电延时和断电延时两种。时间继电器的图形和文字符号：延时断开动合触点延时闭合动断触点瞬时动合触点瞬时动断触点延时闭合动合触点延时断开动断触点线圈一般符号断电延时线圈通电延时线圈（1）空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器亦称空气式时间继电器或气囊式时间继电器。它主要由电磁系统、触点系统（包括瞬动触点和延时触点）、延时机构三部分组成。工作原理：当电磁机构的线圈通电（或断电）后，其瞬动触点立即动作，而其延时触点则依靠空气阻尼器的阻尼作用，使它的触点延时动作，故空气阻尼式时间继电器根据触点延时特点，可分为通电延时动作与断电延时动作两种。（2）电子式时间继电器电子式时间继电器种类很多，常用的是阻容式时间继电器。它利用电容对电压变化的阻尼作用来实现延时。它延时调节方便、性能较稳定、延时误差小、触点容量较大等优点。但也存在延时易受温度与电源波动的影响、抗干扰能力差、修理不便、价格高等缺点。（3）电动式时间继电器电动式时间继电器由同步电动机、传动机构、离合器、凸轮、调节旋钮和触点几部分组成。它的工件原理与钟表走动原理相仿，当同步电动机接通电源后，即带动传动机构一起转动，经过一定延时后，凸轮推动动作机构，使继电器的触点动作，发出信号。主要用于需要准确延时动作的控制系统中。3、热继电器热继电器是利用电流通过发热元件时所产生的热量，使双金属片受热弯曲而推动触点动作的一种保护电器。它主要用于电动机的过载保护、断相保护以及电流不平衡运行保护，也可用于其他电气设备发热状态的控制。热继电器图形和文字符号：热元件常开触点常闭触点按照热继电器动作的方式，可分成易熔合金式、热敏电阻式、双金属片式等许多种（１）易熔合金式是利用过载电流发热使易熔合金达到某一温度时，合金熔化而使继电器动作。（２）热敏电阻式是利用ＰＴＣ元件电阻值随温度变化而变化的特性制成的热继电器。（３）双金属片式是利用双金属片受热弯曲去推动执行机构动作，这种继电器因结构简单、体积小、成本低，有良好的反时限特性等优点被广泛地应用。双金属片式热继电器主要由热元件、传动机构、动合动断触点、整定电流调节旋钮等组成，而它的热元件由电阻丝和双金属片组成，双金属片由两种具有不同膨胀系数的金属片碾压而成。当电动机过载运行时，过载电流流过热元件的电阻丝时，双金属片受热发生弯曲，推动导板通过推杆机构，将推力传给动断触点，使动断触点断开，切断控制回路电源。当热元件冷却后，双金属片恢复原状，动断触点自动复位。对于重复短时工作制的电动机（如起重电动机等），由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升变化，因而电动机将得不到可靠保护。因此，不宜采用双金属片式热继电器。4、速度继电器速度继电器是一种可以按照被控电动机的转速高低接通或切断控制电路的低压电器。速度继电器主要用于电动机反接制动，所以又称反接制动继电器。电动机反接制动时，为防止电动机反转，必须在反接制动结束时或结束前及时切断电源。速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成。转子是一块永久磁铁，固定在轴上，浮动的定子与轴同心，定子由硅钢片叠成。速度继电器的转子与电动机的转轴联轴同转，当电动机转速超过120转/分钟，速度继电器的触点动作；当电动机的速度小于100转/分钟，速度继电器的触点复位。速度继电器的文字符号与图形符号：转子常开触点常闭触点5、压力继电器压力继电器是利用系统中的压力来自动接通或断开其电气触点的液压电气转换元件。柱塞式压力继电器是将压力转换成电信号的液压元器件。当系统的压力达到压力继电器的设定值时，压力继电器动作，用其电气触点（断开或闭合）去控制被控对象（如接触器线圈、继电器线圈、电磁阀等）动作，使电动机停止、油路卸压、换向等。

36第五节主令电器与低压电器的选型一、主令电器主令电器主要用于切换控制电路中接触器或继电器线圈的电源，通过接触器主触点的动作来“命令”电动机及其他控制对象的起动、停止或工作状态的变换，因此，称这类发布命令的电器为“主令电器”。主令电器的种类很多，常用的主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。1、控制按钮控制按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号及远距离控制，也称为按钮。用于接通分断５A以下的小电流电路。按用途和触点结构的不同，分起动按钮、停止按钮和复合按钮。为了标明各按钮开关的作用，避免误操作，按钮帽常做成红、绿、黄、蓝、黑、白等颜色。有的按钮开关需用钥匙插入才能进行操作，有的按钮帽中还带指示灯。图形和文字符号：按钮按不受外力作用时触点的分合状态，可分为动合按钮（起动按钮）、动断按钮（停止按钮）和复合按钮（动合、动断组合为一体）。（1）动合按钮。未按下时，触点是断开的；按下时，触点闭合；当松开后，按钮自动复位。（2）动断按钮。与动合按钮相反，未按下时，触点是闭合的；按下时，触点断开；当松开后，按钮自动复位。（3）复合按钮。将动合和动断按钮组合为一体。按下复合按钮时，其动断触点先断开，然后动合触点再闭合；而松开时，动合触点先断开，然后动断触点再闭合。2、行程开关行程开关又称限位开关，它的作用是将机械位移转变为触点的动作信号，以控制机械设备的运动，在机电设备的行程控制中有很大作用。行程开关的工作原理与控制按钮相同，不同之处在于行程开关是利用机械运动部分的碰撞而使其动作；按钮则是通过人力使其动作。行程开关由操作头、触头系统、外壳组成。操作头可分为直动式和滚动式-单轮或双轮。触头系统有常开和常闭触点。行程开关的图形和文字符号:常开触点常闭触点常开、常闭复合触点3、万能转换开关万能转换开关主要用作控制电路的转换或功能切换，电气测量仪表的转换以及配电设备（高压油断路器、低压断路器等）的远距离控制，也可用于控制伺服电动机和其他小容量电动机的起动、换向以及变速等。由于这种开关触点数量多，因而可同时控制多条控制电路，用途较广，故称为万能转换开关，其图形和文字符号:三相转换开关单相转换开关下图是一个4对触点、3个档位的转换开关SA触点的通断图，档位上的黑色点表示在此位置时是接通的。开关在0位时，4对触点全部断开；在1位时，SA-2与SA-3接通、SA-1与SA-4断开；在2位时，SA-1与SA-4接通、SA-2与SA-3断开。下表是与之对应的触点通断表。转换开关SA触点的通断图转换开关位置通断表（“+”表示通“-”表示断）位置触头1位0位2位SA3-1－－+SA3-2+－－SA3-3+－－SA3-4－－+4、凸轮控制器控制器是一种大型的手动控制电器，它分鼓形的和凸轮的两种，由于鼓形控制器的控制容量小，体积大，操作频率低，切换位置和电路较少，经济效果差，因此，已被凸轮控制器所代替。常用的主令控制器有LK5和LK6系列，其中LK5系列有直接手动操作、带减速器的机械操作与电动机驱动等三种型式的产品。LK6系列是由同步电动机和齿轮减速器组成定时元件，由此元件按规定的时间顺序，周期性地分合电路。凸轮控制器主要用于起重设备中控制中小型绕线式异步电动机的起动、停止、调速、换向和制动，也适用于有其他相同要求的其他电力拖动场合，如卷扬机等。应用凸轮控制控制电动机，控制电路简单，维修方便，广泛用于中小型起重机的平移机构和小型起重机提升机构的控制中。LK14-12/96型凸轮控制器触头分断如下表所示，表示有12对触头，操作手柄的位置有13个位置，手柄入在“0”位时，只有K1这对触头是接通的，其余各点都在断开状态。当手柄放在下降第一档时，SA-1断开，SA-3、SA-4、SA-6、SA-7闭合，当手柄放放在第2档时，SA-3、SA-4、SA-6、SA-7保持闭合，增加一对触头SA-8闭合，其它档位的触头分断情况的分析方法相同。凸轮控制器图形符号如下图所示。LK14-12/96型凸轮控制器触头分断表触头下降SA上升6543210123456SA-1×SA-2×××SA-3×××××××××SA-4×××××××××××SA-5×××SA-6×××××××××SA-7×××××××××××SA-8×××××××××SA-9××××××SA-10××××SA-11×××SA-12×××-表示触头闭合二、低压电器选型的一般原则1、低压电器选型的一般原则（1）低压电器们额定电压应不小于回路的工作电压。（2）低压电器的额定电流应不小回路的计算工作电流。（3）设备的遮断电流应不小于短路电流。（4）热稳定保证值应不小于计算值。（5）按回路起动情况选择低压电器。如，熔断器和自动空气开关就揣按起动情况进行选样。（6）根据安装位置大小、发热情况、使用环境以及器件大小进行选择。2、低压电器选型参数（1）接触器的选择接触器种类选择：根据接触器所控制的负载性质来选择：直流负载用直流接触器，交流负载用交流接触器，对频繁动作的交流负载，可选用带直流电磁线圈的交流接触器。接触器额定电压主触点的额定电压要根据主触点所控制负载电路的额定电压来确定。接触器额定电流一般情况下，接触器主触点的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流。如果接触器用于电动机的频繁起动、制动或正反转的场合，一般可将其额定电流降一个等级来选用。电磁线圈的额定电压接触器电磁线圈的额定电压应等于控制回路的电源电压。其电压等级为：交流线圈36、110、127、220、380V；直流线圈24、48、110、220、440V等。为了保证安全，一般接触器电磁线圈均选用较低的电压值，如110V、127V，并由控制变压器供电。但如果控制电路比较简单，所用接触器的数量较少时，为了省去变压器，可选用380V、220V电压。接触器触点数目根据控制线路的要求而定。交流接触器通常有三对常开主触点和四至六对辅助触点，直流接触器通常有两对常开主触点和四对辅助触点。（2）电流继电器根据负载所要求的保护作用，电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型。过电流继电器选择的主要参数是额定电流和动作电流，其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流，动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1.1～1.3倍整定。一般绕线型异步电动机的起动电流按2.5倍额定电流考虑，笼型异步电动机的起动电流按（5～7）倍额定电流考虑。选择过电流继电器的动作电流时，应留有一定的调节余地。欠电流继电器一般用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护。选择的主要参数是额定电流和释放电流，其额定电流应大于或等于额定励磁电流，释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流，可取最小励磁电流的0.85倍。选择欠电流继电器的释放电流时，应留有一定的调节余地。（3）电压继电器根据在控制电路中的作用，电压继电器分为过电压继电器和欠电压（零电压）继电器两种类型。过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压，其动作电压可按系统额定电压的1.1～1.5倍整定。欠电压继电器常用一般电磁式继电器或小型接触器充任，其选用只要满足一般要求即可，对释放电压值无特殊要求。（4）热继电器的选择热继电器主要用于电动机的过载保护，通常选用时按电动机型式、工作环境、起动情况及负载性质等几方面综合加以考虑。热继电器结构型式当电动机绕组为Y接法时,可选用两相结构的热继电器,如果电网电压严重不平衡、工作环境恶劣，可选用三相结构的热继电器；当电动机绕组为△接法时，则应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。热继电器额定电流对于长期正常运行的电动机，热继电器热元件额定电流取为电动机额定电流的0.95～1.05倍；对于过载能力较差的电动机，热继电器热元件额定电流取为电动机额定电流的0.6～0.8倍。对于不频繁起动的电动机，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作，若电动机起动电流为其额定电流的6倍，并且起动时间不超过6秒时，则可按电动机的额定电流来选择热继电器。对于重复短时工作制的电动机，首先要确定热继电器的允许操作频率，可根据电动机的起动参数（起动时间、起动电流等）和通电持续率来选择。（5）时间继电器的选择电流种类和电压等级电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器，其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同；电动机式和晶体管式时间继电器，其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同。延时方式根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型和断电延时型。触点型式和数量根据控制电路的要求来选择触点型式(延时闭合或延时断开）及数量。延时精度电磁阻尼式时间继电器适用于精度要求不高的场合，电动机式或电子式时间继电器适用于延时精度要求高的场合。（6）中间继电器的选择选用中间继电器时，应注意线圈的电流种类和电压等级应与控制电路一致，同时，触点的数量、种类及容量也要根据控制电路的需要来选定。如果一个中间继电器的触点数量不够用，可以将两个中间继电器并联使用，以增加触点的数量。（7）一般熔断器的选择一般熔断器的选择内容主要是熔断器类型、额定电压、额定电流等级及熔体的额定电流。熔断器类型熔断器类型根据线路要求、使用场合及安装条件来选择，其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配。对于容量较小的照明及电动机，一般是考虑它们的过载保护，可选用熔体熔化系数小一些的熔断器，如熔体为铅锡合金的RC1A系列熔断器；对于容量较大的照明及电动机，除过载保护外，还应考虑短路时的分断短路电流能力，若短路电流较小时，可选用低分断能力的熔断器，如熔体为锌质的RM10系列熔断器，若短路电流较大时，可选用高分断能力的RL1系列熔断器，若短路电流相当大时，可选用有限流作用的RT0及RT12系列熔断器。熔断器额定电压及额定电流熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压，额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。熔断器熔体额定电流对于如照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载，应选择熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流。对于长期工作的单台电动机，要考虑电动机起动时不应熔断，即IRN≥（1.5～2.5）IN轻载时系数取1.5，重载时系数取2.5。对于频繁起动的电动机，在频繁起动时，熔断器不应熔断，即IRN≥（3～3.5）IN对于多台电动机长期共用一个熔断器，熔体额定电流选择为：IRN≥（1.5～2.5）INmax+∑IN（8）刀开关的选择刀开关主要根据使用场合、电源种类、电压等级、电机容量及所需极数来选择。首先根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式，若用于隔断电源时，需选用无灭弧罩的产品，若用于分断负载时，则需选用有灭弧罩、且用杠杆来操作的产品。然后再根据线路电压和电流来选择，刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压；额定电流应大于负载的额定电流，当负载为异步电动机时，其额定电流应取为电动机额定电流的1.5倍以上。刀开关的极数应与所在电路的极数相同。（9）组合开关的选择组合开关主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机容量进行选择。选择时应掌握以下原则：组合开关的通断能力并不是很高，因此不能用它来分断故障电流。对用于控制电动机可逆运行的组合开关，必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通。组合开关接线方式很多，使用时应根据需要正确地选择相应规格的产品。组合开关的动作频率不宜太高（一般不宜超过300次/小时），所控制负载的功率因数也不能低于规定值，否则组合开关就要降低容量使用。组合开关本身不带过载、短路、欠压保护，如果需要这类保护，必须另设其它保护电器。（10）低压断路器的选择低压断路器主要根据保护特性要求、分断能力、电网电压类型及等级、负载电流、操作频率等方面进行选择。额定电压和额定电流低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流。热脱扣器热脱扣器整定电流应与被控制电动机的额定电流或负载的额定电流一致。过电流脱扣器过电流脱扣器瞬时动作整定电流不小于瞬时动作整定电流值欠电压脱扣器欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。（11）按钮的选择根据使用场合和具体用途选择按钮形式。如果按钮安装于控制柜的面板上，需采用开启式的；如要显示工作状态，需采用带指示灯的；如要避免误操作，需采用钥匙式的；如要避免腐蚀性气体侵入，需采用防腐式的。根据控制作用选择按钮帽的颜色按钮帽的颜色有红色、绿色、白色、黄色、蓝色、黑色、橙色等，一般起动或通用按钮采用绿色，停止按钮采用红色。根据控制回路的需要确定触头数量和按钮数量，如单钮、双钮、三钮、多钮等。（12）行程开关的选择根据使用场合和控制对象确定行程开关的种类：一般用途行程开关还是起重设备用行程开关。例如，当生产机械运动速度不是太快时，可选用一般用途的行程开关；在工作频率很高、对可靠性及精度要求也很高时，可选用接近开关。根据生产机械的运动特性确定行程开关的操作方式。根据使用环境条件确定行程开关的防护形式，如开启式或保护式。

38第六章三相异步电动机电气控制电路第二节三相异步电动机点、长车控制电路一、电气制图与识图基础知识1、电气控制系统图中的图形符号和文字符号国家标准规定的图形符号基本与国际电工委员会（IEC）标准相同。国家标准对文字符号在GB7159—87条款中有详细的说明，必须尊照执行。2、电工图的种类电工图的种类有许多，如电气原理图、安装接线图、电器布局图、端子排图和展开图等。其中，电气原理图、电器布局图和安装接线图是最常见的两种形式。(1)电气原理图电气原理图是依照国家标准规定的图形符号与文字符号代表的各种元件，按需要的控制要求与动作原理，用线条代表导线连接关系，但不按元件的实际位置、大小、安装方式，仅表示工作原理的图形。电气原理图包括主电路和辅助电路两大部分。电气原理图的基本规则与要求：①主电路一般绘制在电气原理图的左边，辅助电路放在电气原理图的右边。②控制和信号电路、动力电路、控制和信号电路应分别绘出。动力电路电源绘成水平线，受电的动力装置及其保护电器支路应垂直电源电路画出。各个接线端子都要用数字编号，动力电路的接线端子用一个字母后面附一位或二位数字的编号，如U11、V11、W11。控制和信号电路应垂直地绘在两条水平电源线之间。耗能元件（如线圈、电磁铁、信号灯等）应直接连接在接地的水平电源线上，控制触头连接在上方水平线与耗能元件之间。辅助电路的接线端子只用数字编号。原理图上各电路的安排应便于分析、维修和寻找故障，按动作顺序和信号流自上而下和自左到右的原则绘制。对功能相关的电气元件应绘在一起，使它们之间关系明确。各个电气元件在电气原理图中的位置，一般都根据便于阅读的原则，按照其动作顺序从上到下、从左至右依次排列，可以水平布置，也可以垂直布置。同一电器元件的各个部分可以不画在一起，但文字符号必须相同，用导线将电气元件各导电部件连接起来。所有电器元件的触头，都按“平常”状态绘出，即均按线圈没有通电或不受外力作用时的状态画出。对主令开关是指手柄置于“零位”时各触头位置；电器应是未通电时的状态；二进制元件应是置零时的状态；机械开关应是循环开始前的状态。有直接电联系的交叉导线连接点要用实心黑圆点表示。(2)电气安装接线图电气安装接线图主要是用来表示电气控制系统中各种电气设备之间的实际接线关系，它是根据电器元件的布置合理、经济等原则来安排的。它可以清楚地表明各电器元件之间的电气连接，是实际安装接线的重要依据。绘制时应把各电器元件的各个部分（如接触器的线圈和触头）画在一起，文字符号、元件连接顺序、线路号码都必须与电气原理图一致。不在同一控制箱和同一配电屏上的各电气元件都必须经接线端子板连接。电气安装接线图中的电气连接关系用线束来表示，连接导线应注明导线规范（数量、截面积等），一般不表明实际走线途径，施工时根据实际情况选择最佳走线方式。对于控制装置的外部连接线应在图上或用接线表示清楚，并标明电源的引入点。（3）电器布置图电器布置图是用来表明电气设备上所有电动机和各电器元件的实际位置，如电动机要和被拖动的机械部件在一起、行程开关应放在要取得信号的地方、操作元件放在操作方便的地方、一般电气元件应放在控制柜内，从而为生产机械上电气控制设备的安装和维修提供必备的资料。电器布置图主要由机床电气设备布置图、控制柜及控制板电气设备布置图、操纵台及悬挂操纵箱电气设备布置图等组成。在图中各个电气的代号应和相关电路图及其清单上的代号保持一致，在电器元件之间还应留有导线槽的位置。3、识图的基本方法(1)结合电工基础知识识图在实际生产的各个领域中，所有电路(如输变配电、电力拖动和照明等)都是建立在电工基础理论之上的。因此，要想准确、迅速地看懂电气图，必须具备一定的电工基础知识。例如，三相笼型异步电动机的正转和反转控制，就是利用三相笼型异步电动机的旋转方向是由电动机兰相电源的相序来决定的原理，用倒顺开关或两个接触器进行切换，改变输入电动机的电源相序，以改变电动机的旋转方向。(2)结合电器元件的结构和工作原理识图电路中有各种电器元件，如配电电路中的负荷开关、自动空气开关、熔断器、互感器、仪表等。电力拖动电路中常用的各种继电器、接触器和各种控制开关等。电子电路中常用的各种二极管、三极管、晶闸管、电容器、电感器以及各种集成电路等。因此，在识读电气图时，首先应了解这些元器件的性能、结构、工作原理、相互控制关系以及在整个电路中的地位和作用。(3)结合典型电路识图典型电路就是常见的基本电路，如电动机的启动、制动、正反转控制、过载保护电路，时间控制、顺序控制、行程控制电路等。不管多么复杂的电路，几乎都是由若干基本电路所组成的。因此，熟悉各种典型电路，在识图时就能迅速地分清主次环节，抓住主要矛盾，从而看懂较复杂的电路图。(4)结合有关图纸说明识图凭借所学知识阅读图纸说明，有助于了解电路的大体情况，便于抓住看图的重点，达到顺利识图的目的。(5)结合电气图的制图要求绘制绘制电气原理图有些规则和要求，这些规则和要求是为了加强图纸的规范性、通用性和示意性而提出的，可以利用这些识图知识准确识读电气图纸。二、电动机单相运转控制电路在实际应用中有的生产机械需要点动控制，有的机械在进行调整工作时也需要点动控制。1、电动机点控制图1点动控制线路的工作原理：合上电源开关QS，按下按钮SB，SB常开触点闭合，KM线圈得电吸合，KM主触点闭合，电动机M通入三相电源正转。松开按钮SB，SB常开触点断开复位，KM线圈失电释放，KM主触点断开，电动机M断电停转。图1电动机点动控制电路图2电动机连续运转控制电路2、电动机连续运转（长动）控制接触器线圈利用自身辅助常开触点的闭合，维持得电吸合使电动机在松开按钮时仍能继续运转称自锁。电动机连续运转控制工作原理：合上电源开关QS，起动：按下按钮SB2，KM线圈得电吸合，KM辅助常开触点闭合自锁，KM主触点闭合，电动机正方向运转。停止：按下按钮SB１，KM线圈失电释放，KM自锁点断开，KM主触点断开，电动机M断电停转。线路具备的保护短路保护：FU1、FU2过载保护：FR欠压保护：KM失压(零压)保护：KM欠压保护当线路电压下降、电动机转矩便要降低，转速随之下降，会影响电动机正常运行，电压下降严重时还会损坏电动机，发生事故。在具有自锁的控制线路中，当电动机运转时，电源电压低到一定值（一般低于工作电压85%）时，接触器线圈磁通减弱，电磁吸力不足，动铁芯释放，常开辅助触头断开，推动自锁；同时主触头也断开，电动机停转得到保护。失压（或零压）保护采用自锁控制的电路，在电源临时停电恢复供电时，由于自锁触头已断开，控制电路不会接通，接触器线圈没有电流通过，常开主触头不会闭合，因而电动机不会自行起动运转，可避免意外事故的发生，这种保护称为失压（或零压）保护。过载保护线路虽具有短路保护、欠压保护和零压保护，但还不够，因为电动机在运行过程中，如长期负载过大，或操作频繁，或者断相运行等等原因，都可能使电动机的电流超过它的额定值，有时熔断器在这种情况下尚不会熔断，这将引起绕组过热，如温度超过允许温升就会使绝缘损坏，影响电动机的使用寿命，严重的甚至烧坏电动机，因此，对电动机必须采取过载保护的措施，最常用的是利用热继电器进行过载保护。热继电器的发热元件，串接在电动机的两相主电路中，它的常闭触头则串接在控制电路中。如电动机在运行过程中，由于过载或其他原因，电流超过额定值时，经过一定时间，串接在主电路中的热继电器的双金属片（热元件）因受热弯曲，使串接在控制电路中的常闭触头断开，切断控制电路，接触器KM的线圈断电，主触头断开，电动机M便脱离电源而停转，达到了过载保护之目的。3、电动机点动、长动混合控制在一些机床控制中，常常会碰到既需要长车控制，又需要点动控制，图5—4是点长车控制电气原理图。电动机点动、长车运行控制电路工作原理：点动启动：合上电源开关QS，按下按钮SB3，常闭触点断开，使接触器自锁支路断开，常开触点闭合，KM线圈得电吸合，KM自锁闭合电动机M，KM主触点闭合，通入三相电源运转。点动停止：松开按钮SB3，常开触点断开，KM线圈失电释放，KM自锁断开，KM主触点断开，电动机M断电停转。长车启动：按下按钮SB2，长开触点闭合，使接触器线圈得电，自锁支路闭合，KM线圈得电吸合，KM自锁闭合，KM主触点闭合，电动机M通入三相电源运转。长车停止：按下按钮SB1，常闭触点断开，使接触器线圈失电，自锁支路断开，KM线圈失电释放，KM自锁断开，KM主触点断开，电动机M断电停转。点车控制的工作原理与长车控制的工作原理不同处在按下SB3时，SB3的常闭触点断开，使KM线圈的自锁支路断开而不能自锁。图3电动机点动、长车运行控制电路

40第二节三相异步电动机正反转控制电路生产实践中，许多生产机械要求电动机能正反转实现可逆运行，如机床中主轴的正向和反向运动，工作台的前后运动，电梯的上升、下降运动等。从电机原理中可知，只要改变电动机任意两相电源的相序，就可以实现电动机的正反转控制。图1按钮开关控制电动机正反转控制线路图(a)接触器正反转控制线路(b)接触器联锁的正反转控制线路(c)按钮、接触器复合联锁的正反转控制线路一、接触器正反转控制线路如图1（a）所示，KM1、KM2分别是正反转接触器，当KM1工作时，将电源按L1－L2－L3相序接入电动机，电动机正转；当KM2工作时，将电源按L3－L2－L1相序接入电动机，电动机反转。线路的工作原理为：按下正转起动按钮SB2时，KM1线圈通电并自锁，接通正序电源，电动机正转。按下停车按钮SB1时，KM1线圈失电，电动机停车。同样按下反转起动按钮SB3时，KM2线圈通电并自锁，接通反序电源，电动机反转。因KM1、KM2是不能同时工作的，否则会造成电源短路。而图2（a）的线路，在按下SB2按钮，电动机正转起动并运行时，若发生误操作，又按下SB3按钮，此时KM1、KM2在主电路中的主触点同时闭合，将发生L1、L3两相电源短路的事故。二、接触器联锁的正反转控制线路为避免上述事故的发生，在正转控制线路中串入反转接触器KM2的常闭触点，在反转控制线路中串入正转接触器KM1的常闭触点，如图1(b)所示。这样，当正转接触器KM1动作后，反转接触器线圈KM2控制线路被切断。即使误按反转起动按钮SB3，也不会使接触器KM2线圈通电动作。同理反转接触器KM2动作后，也保证了KM1线圈控制线路不能再工作。由于这两个常闭触点互相牵制对方的动作，故称为“互锁触点”。三、按钮联锁的正反转控制线路将图1(a)中接触器的常闭互锁触点换成复合按钮SB2、SB3中的常闭触点，就可实现按钮联锁的正反转控制.如图1(b)所示，按钮联锁的正反转控制线路与接触器联锁的正反转控制线路动作原理基本相似。但是，由于采用了复合按钮，当KM1动作后，电动机正转运行后，在按下反转起动按钮SB3时，首先是使接在正转控制线路中的反转按钮的常闭触点断开，于是，正转接触器KM1的线圈断电，电动机断电作惯性运转；紧接着反转起动按钮的常闭触点闭合，使反转接触器KM2线圈通电，电动机立即反转起动；这样，既保证了正反转接触器线圈不会同时通电，又可不按停止按钮而直接按反转按钮进行反转起动，或者由反转不用按停止按钮直接按正转按钮实现正转起动，但在操作时，应将起动按钮按到底。否则，只有停止而无反方向起动。上述线路不太安全可靠，若正转接触器KM1主触点发生熔焊分断不开时，若直接操作反转按钮进行换向，则会产生短路故障，因此，单用复合按钮联锁的线路是不够安全可靠的。四、按钮、接触器复合联锁的正反转控制线路复合联锁的正反转控制线路，如图1(c)所示。在这个控制线路中，由于采用了接触器常闭辅助触点的电气互锁和控制按钮的机械互锁，这样，既能实现直接正反转的要求，又保证了线路可靠工作，为电力拖动控制中所常用。五、工作台自动往返控制有些生产机械要求工作台自动往复移动不断循环，使工件能能连续被加工，如龙门铣床、磨床工作台的运动，都是采用行程开关来实现，采用运动部件上的挡铁碰撞行程开关而使其触点动作，以接通或断开电路来实现机械行程或实现加工过程的自动往返。某机床工作台需自动往返运行，由三相异步电动机拖动，工作示意图如图2所示，其控制要求如下，根据要求完成控制电路的设计与安装。（1）工作台由原位开始前进，到终端后自动后退。（2）要求能在前进或后退途中任意位置停止或启动。（3）控制电路设有短路、失压、过载和位置极限保护。图2工作台运动方向示意图图2中的SQ为行程开关，装在预定的位置上，在工作台的梯形槽中装有撞块，当撞块移动到此位置时，碰撞行程开关，使其常闭触点断开，能使工作台停止和换向，这样工作台就能实现往返运动。其中，撞块2只能碰撞SQ2和SQ4，撞块1只能碰撞SQ1和SQ3，工作台行程可通过移动撞块位置来调节，以适应加工不同的工件。SQ1、SQ2装在机床床身上，用来控制工作台的自动往返。SQ3和SQ4分别安装在向右或向左的某个极限位置上，如果SQ1或SQ2失灵时，工作台会继续向右或向左运动，当工作台运行到极限位置时，撞块就会碰撞SQ3和SQ4，从而切断控制线路，迫使电动机M停转，工作台就停止移动，SQ3和SQ4起到终端保护作用（即限制工作台的极限位置），因此称为终端保护开关或简称终端开关。图3为工作台自动往返电气原理图。图3工作台自动往返电气原理图合上电源开关SQ按下起动按钮SB2接触器KM1得电电动机Ｍ正转，工作台向前当挡铁２撞碰行程开关SQ2SQ2常闭触点断开KM1断电Ｍ停止向前SQ2常开触点闭合KM2通电电动机Ｍ改变电源相序而反转工作台向后，当挡铁撞磁行程开关SQ1SQ1常闭触点断开KM2断电电动机Ｍ停止后退SQ1常开触点闭合KM1通电电动机Ｍ又正转，工作台又前进。如此往复循环工作，直至按下停止按钮SB1KM1(或KM2)断电电动机停止转动。SQ1、SQ2分别为正、反向终端保护限位开关，防止限位开关SQ1、SQ2失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。自动往返控制电路的工作特点：能提高工作效率。自动往返控制电路缺点：生产复一次，电机要经受一次反接制动过程，出现较大反接制动电流和机机械往械冲击力，适用于循环周期较长的生产机械。三、两地控制三相异步电动机正反转电路两地控制是指操作人员在两个不同的位置均可对电动机进行控制，需要两组控制按钮分别装在不同的地方，如图4所示电路。图4两地控制三相异步电动机正反转电路四、多台电动机顺序控制电路电动机的顺序控制是指几台电动机的起动和停止可按控制设备的需要进行先、后顺序控制。控制电路的不同，它们可以有不同的控制顺序。1、只有在电动机Ｍ１起动后，电动机Ｍ２才能起动，Ｍ１和Ｍ２可以同时停止。2、只有在电动机Ｍ１起动后，电动机Ｍ２才能起动，但Ｍ１和Ｍ２可以各自单独停止。3、只有在电动机Ｍ１起动后，电动机Ｍ２才能起动，但必须在电动机Ｍ２停止后，Ｍ１才能停止。

42实验三三相异步电动机点、长车控制实验一、实验目的及要求1、熟悉控制电路中各电器元件结构、型号规格、工作原理、使用方法及其在电路中所起的作用。2、通过实验加深对三相异步电动机点动和正转控制电路工作原理的理解。3、掌握三相异步电动机点动和正转控制电路安装接线的步骤、方法、调试及排除故障的方法。二、实验装置及仪表三相笼型异步电动机1台三相刀开关1个按钮3个交流接触器1个熔断器5个热继电器1个万用表1块接线端子板1组导线若干根三、电气原理图图1四、实验步骤1、熟悉、检查电器元件查看本次实验各电器元件，并将其型号规格等填入表中。检查各电器元件的质量，用万用表的欧姆档检测各电器的常开、常闭触点的通断情况。表电器元件的型号规格名称文字符号型号规格数量用途异步电动机接触器热继电器熔断器按钮刀开关2、按图接线按图1原理图接线，从刀开关的下端开始自上而下地接线，先接主电路后接控制电路，先串联后并联，先控制点后保护点的接线规律连接，最后接电源进线。主电路使用导线的粗细按电动机的工作电流选取，中小容量电动机的辅助电路一般可用截面积为1mm2左右导线。3、检查电路接线完成后，仔细检查电路有无漏接、短接、错接以及接线端的接触是否良好。检查主电路，断开FU2，切除控制电路，用万用表欧姆档对各接点做通断检查。检查控制电路，断开FU1，接通FU2，用万用表欧姆档对各接点做通断检查。4、通电实验1）电动机正转起动、停止控制：合上电源开关QS，接通电源，按下按钮SB2，观察接触器KM动作情况以及电动机运行情况，放开按钮SB2，接触器KM的常开触点闭合，进行“自保”，电动机仍继续运转。按下停止按钮SB1，接触器KM失电，电动机停转。反复操作SB1、SB2，观察电路的工作情况。2）热继电器的触点动作对电路的影响：可用手动断开热继电器FR的常开触点，观察电动机停转情况。3）点动控制：操作按钮SB3，观察接触器KM、电动机的动作情况。断开电源，主电路不变，按图1点动控制电路接通电路，经检查无误后，接通电源，操作SB，观察接触器和电动机工作情况，理解点动意义。4）故障的分析及排除：实验过程中若出现异常现象，应立即切断电源，并记录下故障现象。分析并排除故障，再通电实验（也可由老师人为设置故障点）。5）结束实验：实验完成后，先切断电源，再拆线并清点整理电器元件和实验器材。五、注意事项1）把电路接好后，先进行自检，经老师检查正确后，再通电实验。2）实验中如发现有接触器振动、有噪声、主触点燃弧严重、电动机不能正常起动等异常现象，应立即切断电源，分析原因，排除故障后再通电实验。3）热继电器安装时应使盖板向上以便散热，确保在工作时使其保护特性符合要求。六、实验报告要求实验报告要以简明形式将实验效果全面、真实地反映出来，实验报告应包括以下内容：1）实验名称、日期、班别、学号、姓名、同组人姓名、实验台号。2）实验目的及要求。3）实验设备、电器元件型号规格。4）电气原理图、主要实验过程及步骤。5）实验数据及实验现象。6）回答实验指导书中提出的故障分析和思考题。7）实验总结及心得体会。

44第三节三相异步电动机降压起动控制电路大容量的设备起动时起动电流大，在短时间内会在线路中产生较大的电压降落，使负载端的电压降低过多，这不仅使电动机本身的起动力矩减小，以至不能带负载起动，同时，还会影响线路上其他负载的正常工作，如使电灯变暗，日光灯闪甚至熄灭，电动机运转不稳甚至停车，因此需要降压起动。三相笼型异步电动机的降压起动方法主要有软起动器起动、星三角降压起动、定子串电阻（或串电抗）降压起动、自耦变压器降压起动和延边三角形降压起动等。其中软起动器起动性能最好，正在大力推广，而延边三角形降压起动因需要专门的电动机，已很少使用。一、软起动器（智能电动机控制器SMC）起动晶闸管软起动器是一种集电机软起动、软停车、节能和多种保护功能于一体的新颖电动机控制装置。它采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。使用软起动器起动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑起动，降低起动电流，避免起动过流跳闸。待电机达到额定转速时，起动过程结束，软起动器自动用旁路接触器KM的主触点取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软起动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。晶闸管软起动具有以下保护功能。1、过载保护功能软起动器引进了电流控制环节，因而随时跟踪检测电动机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号。2、缺相保护功能工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。3、过热保护功能通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。二、定子回路串电阻起动控制图1定子电路串电阻降压起动控制线路M起动过程：合上QF，按下SB2，KM1线圈得电自锁，其常开主触点闭合，M串R起动，且使KT线圈得电。当M的转速n接近nN时，到达KT的整定时间，其常开延时触点闭合，KM2线圈得电自保，KM2的常闭辅助触点先打开，使KM1线圈失电，进而使KT失电，由于常开主触点KM2闭合，将R短接，M全压运转。此电路的优点是：M全压运转时，只有KM2接触器的线圈通电。降压起动电阻一般采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻，其阻值小、功率大，可允许通过较大的电流。三、Y-△降压起动控制星形—三角形（Y—△）降压起动线路适用于电网电压380V、绕组额定电压为380V三角形接法的电动机。起动时、定子绕组接成星形，使加在每相绕组上的电压从380伏降为220伏，待电动机起动完后，定子绕组再恢复成三角形接法，使电动机在额定电压下旋转，这种降压起动方法既简便，又经济，所以使用比较普遍。这种方法起动时，起动电流是全压时的1/3，起动电流降低了，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，故只适用地空载或轻载起动。我国新设计的Y系列异步电动机，4kW以上均为三角形接法。图2星形三角形切换的起动控制电路按下SB2后，KM1线圈得电并自锁，同时KT、KM2线圈也得电，KM1、KM2主触头同时闭合，电动机M绕组接成星形降压起动；当电动机的转速接近同步转速时，时间继电器KT延时常闭触头断开，KM2线圈断电，使电动机星点解开，KT延时常开触头闭合，KM3线圈得电，因KM1、KM3主触头处于闭合状态，电动机绕组接成三角形接法全压运行，同时KM2辅助常闭触点断开，使时间断电器KT线圈断电。为了防止KM2、KM3同时得电造成电源短路。图中KM2、KM3辅助常闭触头在电路中是联锁保护，即当KM3动作后，其常闭触头将KM2的线圈断开，可防止KM2再动作；同样当KM2动作后，其常闭触头将KM3的线圈断开，可防止KM3再动作。四、自耦变压器起动控制自耦变压器二次绕组多个抽头，能输出多种电源电压，起动时产生多种起动转矩，一般比Y—△起动时的起动转矩要大得多。自耦变压器虽然价格较贵，而且不允许频繁起动，但仍是三相笼型异步电动机最常用的一种降压起动装置。其工作过程是：合上Q，按下SB2，KM1线圈得电，自耦变压器T作Y联结，同时KM2得电自保，M降压起动，KT线圈得电自保。当M的n接近nN时，到达KT的整定时间，KT的常闭延时触点先打开，KM1、KM2先后失电，T被甩开，KT的常开延时触点后闭合，在KM1的常闭辅助触点复位前提下，KM3得电自保，M全压运转。图3三相笼型异步电动机自耦变压器降压起动控制线路电路中KM1、KM3的常闭辅助触头，防止KM1、KM2、KM3同时得电使T的绕组电流过大，可能造成自耦变压器T的损坏。

46实验四电动机Y-△降压起动控制电路实验一、实验目的1、熟悉三相异步电动机Y－△降压起动的原理和方法，进一步理解采用时间控制的Y－△降压起动的特点。2、熟练掌握电流接触器、时间继电器等电器在实际电路中的正确使用。3、进一步熟悉三相异步电动机控制电路接线的技能技巧。二、实验内容1．Y－△降压起动控制线路的连接及操作。2．比较Y－△降压起动与直接起动的效果。三、实验器材1．交流接触器CJ10-20A3个2．热继电器JR16-20/3D1个3．控制按钮2个4．时间继电器JS7-1A1个5．三相异步电动机1台6．连接导线若干四、实验方法及步骤1、原理图2、控制回路试车按下SB2,观察各电器动作是否正常（KM1、KM3、KT先动作，经延时后，KM2得电，KM3断电，KT失电）。3、主回路试车控制电路试车正确后，接入主电路，按下起动按钮SB2，观察电动机是否按Y－△进行降压起动，观察起动过程中转速的变化。Y-△降压起动控制线路4、调节时间继电器延时时间，再次试车并观察起动效果。五、实验注意事项：1、实验过程中，不得接触任何带电部位。2、实验中应先接控制回路，试车正常后再接主回路。3、遇异常情况时，迅速拉下开关。六、实验报告要求：1、根据实验内容，完成实验报告。2、记录实验中出现的故障及处理情况。3、记录实验过程中的经验交流，实验收获，写出实验体会。

48第四节三相异步电动机制动控制电路电动机的制动是指在电动机的轴上加一个与其旋转方向相反的转矩，使电动机减