电力拖动控制线路与技能训练教案

绪论

一、电力拖动及其组成

电力拖动：指用电力拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。

1.电力拖动系统的组成

11）电源：是电动机和控制设备的能源。

（2）电动机：是生产机械的原动机，其作用是将电能转换成机械能。

13）控制设备：用来控制电动机的运转。

（4）传动机构：是在电动机与生产机械的工作机构之间传递动力的装置。

2.电力拖动的特点

（1）方便经济

（2）效率高

13）调节性能好

（4）易于实现生产过程的自动化

3.电力拖动的了展过程

电力拖动的开展过程经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动。

（1）成组拖动：由一台电动机拖动传动轴，再由传动轴通过传动带分别拖动多台生产机

械。

（2）一台拖动：由一台电动机拖动一台生产机械。

13）多电动机拖动：一台生产机械中由多台电动机分别拖动不同的运动部件的拖动方式。

二、本课程的性质、内容、任务和要求

第一单元常用低压电器及其拆装与维修

概述

电器：但凡根据外界特定的信号或要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改

变电路参数，实现对电路或非电路现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称

为电器。

低压电器：工作在交流额定电压1200V及以下、直流额定电压1500V及以下的电器称为低

压电器。

一、低压电器的分类、产品标准和常用术语

1.分类

L配电电器

(按用途和所控制的对象＜

l控制电器

r自动切换电器

＜按动作方V

......I非自动切换电器

r有触点电器

按执行机构一

i无触点电器

2.低压电器的产品标准

一根底标准

(按内容性1专业标准

L产品标

r国家标准(GB)

I按批准的级别\专业(部)标准(JB)

、局批企业标准(JB/D)

3.常用术语

(1)通断时间：从电流开始在开关电器一个极流过瞬间起，到所有极的电弧最终熄灭瞬

间为止的时间间隔。

(2)分断能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。

二、低压电器型号组成形式见书P5

课题一低压开关

一、刀开关

1.开启式负荷开关(胶盖刀开关、间刀开关)

(1)型号含义

(2)结构

(3)选用

1)用于照明和电热负载时，选用额定电压220V或250V,额定电流不小于电路所

有负载额定电流之和的两极开头。

2)用于控制电动机的直接启动和停止时，选用额定电压380V或500V,额定电流

不小于电动机额定电流3倍的三极开关。

(4)安装与使用

1)必须垂直安装，且合闸状态时手柄朝上。

2)控制照明和电热负载时，要装接熔断器作短路和过载保护。

3)更换熔体时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。

4)分、合闸操作时，应动作迅速。

(5)常见故障及处理见书P9

2.封闭式负荷开关

(1)型号含义

结构特点：一是采用了储能分合闸方式。二是设置了联锁装置。

(2)选用

1)额定电压应不小于线路工作电压。

2)用于控制照明、电热负载时，开关的额定电流应不小于所有负载额定电流之和;

用于控制电动机时开关的额定电流应不小于电动机额定电流的3倍。

(3)安装与使用

1)必须垂直安装，高度不低于1.3—1.5mo

2)外壳必须可靠接地。

3)电源进线接在静还将夹座一边的接线端子上。负载引线接在熔断器一边的接线

端子上。

(4)常见故隙及处理方法P10

二、组合开关

1.型号含义

2.结构

开关的手柄有“倒”、“停”、“顺”三个位置。

电路中符号：

3.选用用于直接控制异步电动机的启动和正、反转时，开关的额定电流般取电

动机额定电流的1.5〜2.5倍。

4.安装与使用

(1)外壳应可靠接地。

(2)在箱内操作，最好装在右上方。

(3)不能用来分断故障电流。

5.故障及处理方法P13

1)型号及含义

2)结构由瓷帽、熔断器、瓷套、上接线座、下接线座和瓷座组成。

3)用途广泛应用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，在交流额定电

压500V、额定电流200A及以下的电路中，作为短路保护器件。

(3)RM10系列无填料封闭管式熔断器

1)型号及含义

2)结构特点：一是采用钢纸管作熔管，一是采用变截面锌片作熔体，灭弧容易。

3)用途适用于交流50HZ、额定电压380V或直流额定电压440V及以下电压等级

的动力网络和成套配电设备中，作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续

过载保护。

3,熔断器的选择

(1)类型的选择根据使用环境和负荷性质选择

(2)额定电流的选择

1)照明、电热负载，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。

2)一台电动机

启动不频繁时：(1.5-2.5)h启动频繁时：I圈2(3-3.5)及

IRN-熔体的额定电流电动机的额定电流

3)多台电动机

(1.5—2.5)INE+EIN

4.熔断器的安装与使用

5.熔断器的常见故障及处理P25

6.熔断器的电气符号

例1-2

课题三主令电器

主令电器：是用作接通或断开控制电路，以发出指令或作程序控制的开关电器。

一、按钮

1.型号及含义

2.结构由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头、支柱连杆及外壳组成。

(1)常开按钮

(2)常闭按钮

(3)复合按钮

3.选择

(1)根据使用场合、用途选种类

(2)根据工作状态批示和工作情况选颜色

(3)根据控制回路选数量

4.安装与使用

5.故障及处理

二、位置开关

是操动机构在机器的运动部件到达一个预定位置时操作的一种批示开关。

1.行程开关

(1)型号含义LX19JLXK1系列

(2)结构原理符号

(3)选用：主要根据动作要求、安装位置及触头数量选择

(4)安装与使用P33

(5)故隙排除P34

2.接近开关是一种与运动部件无机械接触而能操作的位置开关。具有定

位精度高、工作可靠寿命长、操作频率高以及能适应恶劣工作环境的优点。

原理方框图

电路中的符号

三、万能转换开关：是由多组相同结构的触头组件叠装而成的多回路控制电

器。主要用作控制线路的转换及电气测量仪表的转换，也可用于控制小容

量异步步电动机的启动、换向及变速。

1.型号及含义

2.结构、原理.、符号：图中“一。。一，，代表一路触头，竖的虚线表示手

柄位置，接通的触头用表示，表中“X”号表示触头闭合，空白表示

分断。

触头号102

3.选用：根根据据用途、

1XX

接线方式、所需触头挡数和

2XX

额XE电流来选择。

3XX

4.安装与使用：

4XX

(1)一般水平安装，也可

5XX

倾斜或垂直安装

6XX

(2)能控制5.5KW以下

电动机

(3)必须与其他电器配合

四、主令控制器

1.型号及含义

2.结构、原理

3.选用：根据使用环境、所需控制的电路数、触头闭合顺序等进行选择。

4.安装与使用：

(1)安装前应操作手柄5次

(2)用于500-1000V的兆欧表测量绝缘电阻一般应大于0.5MQo

(3)外壳应可靠接地

(4)不用时手柄应在零位

5.故障及处理：P39

课题四接触器

是一种自动的电磁开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。

其主要对象是电动机。

一、交流接触器

1.型号含义

2.结构：由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件组成。

3.工作原理接触器线圈通电后，线圈中流过的电流产生磁场，使铁心产生足够大的吸

力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动三对主触头和辅助

常开触头闭合，辅助常闭触头断开。

4.选用

(1)主触头额定电压：应大于或等于控制线路的额定电压。

(2)主触头额定电流：

电阻性负荷：等于负载的额定电流

电动机：应大于或稍大于电动机的额定电流。或用经验公式：

二年;。3(仅适用于CJO、CJ10系列)

电动机假能频繁启动、制动及正反转应降低一个等级使用

K-经验系数，一般取1T.4；

口-被控制电动机的额定功率(KW)

U1被控制电动机的额定电压(V)

I「接触器主触头电流(A)

(3)线圈电压：控制线路简单，电器少时，直接用380V或220V,控制本路复杂，电器

超过5个时，用36V或110V电压的线圈。

（4）选触头数量及类型：应满足控制线路的要求。

5.安装与使用

（1）安装前的检查：应测量接触器的线圈电阻和绝缘电阻。

（2）安装：应安装在垂直面上倾斜度不得超过5°o

（3）日常维护

6.故障及处理：P46

二、直流接触器

1,型号及含义

2.结构：由电磁系统、触头系统和灭弧装置三局部组成。

3.选择：通常交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器。

三、几种常见接触器简介

1.CJ20系列交流接触器：主要用于交流50HZ,电压660V及以下（局部产品可用于

1140V）,电流在630A及以下的电力系统中。

2.B系列交流接触器：引进德国BBC公司的生产技术和生产线生产的新型接触器，主

要适用于交流50Hz或60HZ,电压660V及以下，电流475A及以下的电力线路中。

3.真空接触器：主触头封闭在真空灭弧室内。有CJK系列产品，适用于交流501IZ、

额定电压至660V或1140V、额定电流至600A的电力线路中。

4.固体接触器半导体接触器）多数由晶闸管构成。

课题五继电器

是一种根据输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流电路，实现自动控制和

俣护电力拖动装置的电器。

一、热继电器：是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的继电器。主

要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热

状态的控制。

1.型号及含义

2.结构及原理：由热元件、动作机构、触头系统、电流整定装置、复位机构和温度补

偿元件组成。

3.选用

（1）根据电动机的额定电流选择规格

（2）整定值为电动机额定电流的0.95-1.05倍。

（3）选结构形式：定子绕组作Y形连接的电动机选用普三相结构的热继电器，而作△

形连接的电动机应选用三相结构带断相保护装置的热继电器。

例子1-3P62

4.安装与使用：

（1）安装在其他电器的下方

（2）出线端按表卜42的规格选用。过细，可能提前动作；反之可能滞后动作。

5.故障及处理：P63表1-43

一、时间继电器：自得到动作信号起至触头动作或输出电路产生跳跃式改变有一定延

时时间，该延时时间又符合其准确度要求的继电器称为时间继电器。

1.JS7-A系列空气阻尼式时间继电器

（1）型号及含义

（2）结构：由电磁系统、触头系统、空气室、传动机构和机座。

（3）原理及符号

（4）选用

1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列

2）根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式

3）根据控制线路电压选择时间继电器吸引线圈的电压

（5）安装与使用

1）安装时，释放时衔铁的运动方向垂直向下，倾斜度不得超过5°

2）时间整定值在不通电时整定好，试车时校正

3）外壳应可靠接地

（6）故障及处理P66

2.晶体管时间继电器（半导体或电子式时间继电器）

（1）型号及含义

（2）结构：P67

（3）原理

三、中间继电器：用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器。

1.型号及含义

2.结构及原理：触头数目多，且没有主辅之分，电流多数为5A。

3.选用：依据被控制电路的电压等级、所需触头的数量、种类、容量等要求来选择。

四、电流继电器：反映输入量为电流的继电器叫做电流继电器。串联在电路中，分为

过电流和欠电流继电器。用于频繁启动和重载启动的场合，作为电动机和主电路

的过载重短路保护。

1.过电流继电器：当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动

作的继电器。

（1）型号及含义

（2）结构及原理：交、直流的区别：交流继电器的铁心上开有槽，以减少涡流损耗。

（3）选用

1）额定电流一般可按电动机长期工作的额定电流来选择。

2）种类、数量、额定电流及复位方式应满足控制戏路的要求。

3）整定值一般为电动机额定电流的1.7-2倍，频繁启动场合可取2.25-2.5倍。

（4）安装与使用

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。正常时吸合。常用于直流电动机励磁电路和电磁吸盘的弱磁保护。

五、电压继电器：反映输入量为电压的继电器叫电压继电器。并联在电路中。分为：

过、；欠、零电压继电器。

六、速度继电器

七、压力继电器

八、固态继电器

九、功率继电器

第二单元电动机的根本控制线路及其安装、调式与维修

课题一电动机根本控制线路图的绘制及线路安装步骤

几种控制线路：点动、正转、正反转、位置、顺序、多地降压、调速和制动控制线路等。

一、绘制、识读电气控制线路图的原那么

1、电路图：是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的

电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺序，详细表示电路、设

备或成套装置的全部根本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。

原那么：

（1）电路图•般分电源电路、主电路和辅助电路三局部绘制。

1）电源电路画成水平线，相序LI、L2、L3、中线、PE线自上而下，直流+在上-

在下

2）主电路是指受电的动力装置及控制、保护电路的支路等。电流较大。

3）辅助电路一般包括控制主电路工作状态的控制电路；显示主电路工作状态的批

示电路；提供机床设备局部照明的照明电路等。电流较小，一般不超过5A。

（2）各电器状态按常态绘制。分析时也按常态位置出发。

（3）采用国家统一规定的电气图形符号画出。

（4）同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，但必须标注相同的文字符

号。

（5）尽可能减少线条和防止线条交叉。

（6）采用电路编号法。

1）电源开关的出线端按相序依次编号为Ull、Vil.W11,然后按从上至下、从左

至右的顺序，每经过一个电器元件后，编号要递增。

2）辅助电路编号按“等电位”原那么从上至下、从左至右的顺序用数字依次编号,

每经过一个电器元件后，编号要依次递增。控制电路起始编号必须是1,其他辅

助电路编号的起始数字依次递增100o

2、接线图：是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示

电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。

主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。

原那么：

（1）要显示出相关内容：各电器的相对位置、文字符号、端子号、导线号、导线类

型、导线截面、屏蔽和导线绞合。

（2）各电器按实际位置画出。

（3）导线有单根导线、导线组、电缆之分，可用连续线和中断线来表示。

3、布置图：根据电器元件有控制板上的实际安装位置，采用简化的外形符号（如正

方形、矩形、圆形等）而绘制的一种简图。

二、电动机根本控制线路的安装步骤：P98

课题二三相异步电动机的正转控制线路

一、手动正转控制线路

1.线路图：

低压开关起接通、断开电源用；熔断器作短路保护用。

2.工作原理：

启动：合上低压开关QS或QF,电动机M接通电源启动运转。

停止：拉开低压开关QS或QF,电动机M脱离电源失电停转。

二、点动正转控制线路

点动：是指按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。

工作原理：先合上电源开关QS

启动：按下SBfM线圈得电—KM主触头闭合一^电动机M启动运转

停止：松开SBfM线圈失电—KM主触头分断—电动机M失电停转

三、接触器自锁正转控制线路

原理图

1.欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当线路

电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源停转，防止电动机在欠压下运行的一•种保

护。

2.失压保护：是指电动机在正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断

电动机电源；当重新供电时，保证电动机不能自行启动的一种保护。

四、具有过载保护的接触器自锁正转控制线路

原理图：

五、连续与点动混合正转控制线路

连续与点动混合正转控制电路图

课题三三相异步电动机的正反转控制线路

一、倒顺开关正反转控制线路(P120)

二、接触器联锁的正反转控制线路

线路图：

联锁：当一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作，

接触器间这种相互制约的作用叫接触器联锁。实现联锁作用的常闭辅助触头称为联锁触

头。

特点：该线路只能按：正、停、反的顺序进行控制。

三、按钮联锁的正反转控制线路

特点：该线路能够由正转直接到反转的控制，而不必通过先按停止按钮SB3。容易产生电

源两相短路故障。

四、按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路

优点：操作方便，工作平安可靠。

课题五位置控制与自动循环控制线路

一、位置控制线路(又称行程控制或限位控制线路)

位置开关是一种将机械信号转换为电气信号，以控制运动部件位置或

行程的自动控制电器。而位置控制就是利用生产机械运动部件上的挡

铁与位置开关碰撞，使其触头动作，来接通或断开电路，以实现对生

产机械运动部件的位置或行程的自动挖制。

线路图：

二、自动循环控制线路

课题五顺序控制与多地控制线路

一、顺序控制线路

几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式，

叫做电动机的顺序控制。

1.主电路实现顺序控制

电路图：

线路特点：电动机M2的主电路接在KM(或KM1)主触头的下面。

X：接插器

2.控制电路实现顺序控制

特点：在电动机M2的控制线路中串接了接触器KM1的常开辅助触头。

只要Ml不启动,即使按下SB2,由于KM1的常开辅助触头未闭合,KM2

线圈也不得电，从而保证了Ml启动后，M2才能启动的控制要求。

二、多地控制线路

能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。

两地控制的具有过载保护接触器自锁正转控制电路图

线路特点：两地的启动按钮SB1KSB21要并联接在一起；停止按钮

SB12、SB22要串联接在一起。

课题七多速异步电动机的控制线路

由三相异步电动机的转速公式〃=(1-$)竺4可知，

P

改变异步电动机转速可通过三种方法来实现：

一是改变电源频率£；二是改变转差率s；三是改变磁极对数p.

改变异步电动机的磁极对数调速称变极调速。

变极调速是通过改变定子绕组的连接方式来实现的，它是有级调速，且只适用用于笼型

异步电动机。

磁极对数可改变的电动机称为多速电动机。

常见的多速电动机有双速、三速、四速等几种类型。

一、双速异步电动机的控制线路

1、双速异步电动机定子绕组的连接

双速异步电动机定子绕组的△/rr连接图如图2-65所示。

图中，三相定子绕组接成△形，由三个接点接出三个线端q、vPw,,从每相绕组的中

点各接出一个出线端〃2、\，2、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。

电动机低速工作时，就把三相电源分别接在出线端■、\卜上，另外三个出线端

U2、'A、心空着不接，图2-65a所示，此时电动机定子绕组接成△形，磁极为4极，同步转

速为1500/7min。

电动机高速工作时，要把三个出线端X、"并接在一起，三相电源分别接到另外三个

出线端心、VrW2±,图2-65b所示，这时电动机定子绕组接成YY形，磁极为2极，同步

转速3000"min。

注意：双速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

俣证电动机的旋转方向不变。

2、双速电动机的控制线路

（1）接触器控制双速电动机的控制线路，图2-66所示。

△形低速启动运转：

按下SB1一SB1常闭触头先分断，常开触头后闭合一KM1线圈得电

一KM1自锁触头闭合自锁，主触头闭合，分断对KM2、KM3联锁一电动机

M接成△形低速启动运转。

（2）时间继电器控制双速电动机的控制线路用时间线电器控制双速电动机低速起动高速

运转的电路图2-67所示。

时间继电器KT控制电动机△形启动时间和△-犷的自动转换运转。

YY形高速运转：

按下SB2-----KT线圈得电----KT-1常开触头瞬时闭合自锁（经KT整定时

间）-KT-2先分断，KT-3后闭合—*KM1线圈失电一KM1常开触头均

分断，常闭触头恢复闭合一KM2、KM3线圈得电一KM2、KM3主触头闭合,

联锁触头分断对KM1联锁-电动机M接成YY形高速运转。

停止时，按下SB3即可。假设电动机只需按下SB2,那么电动机△形低速启动后，

YY形高速运转。

二、三速异步电动机的控制线路

1、三速异步电动机凳子绕组的连接

有两套定子绕组，分两层安放在定子槽内。

第一套绕组〔双速）有七个出线端U1、VI、Wl、U3、U2、V2、W2,可△或YY连

接：

第二套绕组〔单速）有三个出线端U4、V4、W4,只作Y形连接，如图2-68a所示。

当分别改变两套定子绕组的连接方式（即改变磁极对数）时，电动机就可以得到三种

不同的转速。

三速异步电动机定子绕组的接线方法如图2-68b、c、d所示并见表2-43

W1和U3出线端分开的目的是当电动机定子绕组接成Y形中速运转时，防止在△形接

法的定子绕组中产生感应电流。

2、三速电动机的控制线路

（1）接触器控制三速电动机的控制线路

（2）时间继电器控制三速电动机的控制线路

电路图如图2-7（）所示

其中，SB1、KM1控制电动机△接法下低速启动运转；

SB2、KT1、KM2控制电动机从△接法下低速启动到Y接法下中速运转的自动变换；

SB3、KT1、KT2、KM3控制电动机从△接法下低速启动到Y接法下中速过渡到YY接法

下高速运转的自动变换。

电源接线

转速并头连接方式

L1L2L3

低速U1VIW1U3、W1△

中速U4V4W4/Y

高速U2V2W2ULVI、WLU3YY

线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。

△形低速运转：

按下SB1—*KM1线圈得电KM1的触头动作一电动机M接成△形低

速运转。

△形低速启动Y形中速运转：

按下SB2-SB2常闭触头先分断、常开触头后闭合一KT1线圈得电

—*KT1・2、KT1・3未动作，KT1・1瞬时闭合一KM1线圈得电一KM1触头

动作一电动机M接成△形低速启动一（经KT1整定时间）-KT1-2先分断

—*KM1线圈失电-KM1触头复位

一KT1-3后闭合一KM2线圈得电-KM2触头动作—电动机M

接成Y形中速运转。

△形低速启动Y形中速运转过渡YY形高速运转：

按下SB3SB3常闭触头先分断、常开触头后闭合KT2线圈得电

fKT2-2、KT2-3未动作，KT2-1瞬时闭合—KT1线圈得电-KT1-2、

KT1-3未动作，KT1-1瞬时闭合—KM1线圈得电—KM1触头动作一电

动机M接成△形低速启动—*（经KT1整定时间）-KT1-2先分断—KM1

线圈失电—*KM1触头复位

一KT1-3后闭合一KM2线圈得电一KM2触头动作一电动机M接成

Y形中速过渡一（经KT2整定时间）

—KT2-2先分断一KM2线圈失电一KM2触头复位

—KT2-3后闭合—*KM3、4线圈得电-KM3、4触头动作

—*对KM1联锁，KT1线圈失电一KT1触头复位

—*电动机M接成YY形高速运转。

课题八绕线转子异步电动机的控制线路

绕线转子三相异步电动机可以通过滑环在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特

性，从而到达减小启动电流、增大启动转矩以及调节转速的目的。

常用的控制线路有：a、转子绕组串接电阻启动控制线路b、转子绕组串接频敏变阻器启动

控制线路c、凸轮控制器控制线路

一、转子绕组串接电阻启动控制线路

1、转子串接三相电阻启动原理

a、启动时，在转子回路串入作Y形连接、分级切换的三相启动电阻器，以减小启动

电流、增加启动转矩。

b、随着电动机转速的升高，逐级减小可变电阻。

c、启动完毕后，切除可变电阻器，转子绕组被直接短接，使电动机在额定状态下运

行。

三相对称电阻器：电动机转子绕组中串接的外加电阻在每段切除前和切除后，三相电

阻始终是对称的。

三相不对称电阻器：假设启动时串入的全部三相电阻是不对称的，且每段切除后三相

不对称。

2、按钮操作控制线路

图2-73所示，线路的工作原理较简单，请自行分析。该线路的缺点是操作不便，工

作的平安性和可靠性较差，所以在生产实际中常采用时间继电器自动控制的线路。

3、时间继电器自动控制线路

时间继电器自动控制短接启动电阻的控制线路如图2-73所示。

该线路利用三个时间继电器KT1、KT2、KT3和三个接触器KM1、KM2、KM3的相

互配合来依次自动切除转子绕组中的三级电阻。

线路的工作原理如下：合上电源开关QS。

按下SB1—*KM线圈得电-KM触头动作一电动机M串接全部电阻启动，

KT1线圈得电—*经KT1整定时间—*KT1常开触头闭合一»KM1线圈得电

一KM1触头动作，切除第一组电阻R1,电动机串接R2、R3两组电阻继续启动

一KT2线圈得电—>经KT2整定时间一KT2常开触头闭合一KM2线圈

得电一KM2触头，切除第二组电阻R2,电动机串接第三组电阻R3继续启动

一KM3线圈得电—*经KT3整定时间-KT3常开触头闭合一KM3线圈

得电一KM3触头动作，切除第三组电阻R3,电动机M启动结束，正常运转

一KT1、KM1、KT2、KM2、KT3依次断电释放，触头复位。

为保证电动机只有在转子绕组串入全部外加电阻的条件下才能启动，将接触器KM1、

KM2、KM3的辅助常闭触头与启动按钮SB1串接，这样，如果接触器KM1、KM2、KM3

中的任何一个因触头熔焊或机械故障而不能正常释放时，即使按下启动SB1,控制电路

也不会得电，电动机就不会接通电源启动运转。

停止时，按下SB2即可。

4、电流继电器自动控制线路

绕组转子异步电动机刚启动时转子电流较子，随着电动机转速的增大，转子电流逐渐

减小，根据这一特性，可以利用电流继电器自动控制接触器来逐级切除转子回路的电阻。

电流继电器自动控制线路如图2-75所示。三个过电流继电器KAI、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，KA1最大，KA2次之,

KA3最小，从而能根据转子电流的变化，控制接触器KM1、KM2、KM3依次动作，逐

级切除启动电阻。

线路的工作原理如下：

按下SB1-KM线圈得电-KM触头动作一电动机M串接全部电阻启动;

—*KA常开触头闭合，为KM1、KM2、KM3得电作准备

由于电动机M起动时转子电流较大，三个过电流继电器KAI、KA2和KA3均吸合，它

们接在控制电路中的闭合触头均断开，使接触器KM1、KM2、KM3的线圈都不得电，

接在转子电路中的常开触头都处于断开状态，启动电阻被全部串接在转子绕组中。随着

电动机转速的升高，转子电流逐级减小，当减小至KA1的释放电流时，KA1首先释放，

其常闭触头恢复闭合，接触器KM1得电，主触头闭合，切除第一组电阻R1。当R1被切

除后，转子电流重新增大，但随着电动机转速的继续升高，转子电流又会减小，待减小

至KA2的释放电流时，KA2释放，接触器KM2动作，切除第二组电阻R2,如此继续下

去，直至全部电阻被切除，电动机启动完毕，进入正常运转状态。

中间继电器KA的作用是保证电动机在转子电路中接入全部电阻的情况下开始启动。

因为电动机开始启动时:转子电流从零增大到最大值需要一定的时间，这样有可能电流

继电器KAI、KA2和KA3还未动作，接触器KM1、KM2、KM3就已经吸合而把电阻

RI、R2、R3短接，造成电动机直接启动。接入KA后，启动时由KA的常开触头断开

KM1、KM2、KM3线圈的通电回路，保证了启动时转子回路串入全部电阻。

二、转子绕组串接频敏变阻器启动控制线路

绕线转子异步电动机采用转子绕组串电阻的方法启动，要想获得良好的启动特性，一

般需要将启动电阻分为多级，这样所用的电器较多，控制线路复杂，设备投资大，维

修不便，并且在逐级切除电阻的过程中，会产生一定的机械冲击。因此，在工矿企业

中对于不频繁启动的设备，广泛采用频敏变阻器代替启动电阻来控制绕线转子异步电

动机的启动。

1、频敏变阻器

频敏变阻器是一种阻抗值频率明显变化、静止的无触点电磁元件。它实质上是一个铁心

损耗非常大的三相电抗器。在电动机启动口寸，将频敏变阻器串接在转子绕组中，由于频敏

变阻器的等效阻抗随转子电流频率的减小而减小，从而到达自动变阻的目的。因此，只需

用一级频敏变阻器就可以平稳地把电动机启动起来。启动完毕短接切除频敏变阻器。

用频敏变阻器启动绕线转子异步电动机的优点是：后动性能好，无电流和机械冲击，结

构简单，价格低廉，使用维护方便。但由于功率因数较低，启动转矩较小，一般不宜用于

重载启动的场合。

常用的频敏变阻器有BPI、BP2、BP3、BP4和BP6等系列。

图2-76b为频敏变阻器在电路图中的符号。

频敏变阻器主要由铁心和绕组两局部组成。它的上、下铁心用四根拉紧螺栓固定，拧开

螺栓上的螺母，可以在上下铁心之间增减非磁性垫片，以调整空气隙长度。出厂时上下铁

心间的空气隙为零。

频敏变阻器的绕组备有四个抽头，一个抽头在绕组反面，标号为N；另外三个抽头在绕

组的正面，标号分别为1、2、3。抽头1-N之间为100%匝数，2-N之间为85%匝数，3-N

之间为71%匝数。出厂时三组线圈均接在85%匝数抽头处，并接成Y形。

频敏变阻器的系列应根据电动机所拖动生产机械的启动负载特性和操作频繁程度来选

择，再按电动机功率选择其规格。

在安装和使用时，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。连接线应按电动机转子额定电流

选用相应截面的电缆线。同时频敏变阻器还应可靠接地。

在使用前，应先测量频敏变阻器对地绝缘电阻，其值应不小于1MQ,否那么须先进行

烘干处理前方可使用。使用时，假设发现启动转矩或启动电流过大或过小，应按下述方法

调整频敏变阻器的匝数和气隙。

（1）启动电流和启动转矩过大，启动过快时，应换接抽头，使匝数增加，以减小启

动电流和启动转矩。

（2）启动电流和启动转矩过小，启动过慢时，应换接抽头，使匝数减少，以增大启

动电流和启动转矩。

（3）如果刚启动时，启动转矩偏大，有机械冲击现象，而启动完毕后，稳定转速又

偏低，这时可在上下铁心间增加气隙。可拧开变阻器两面上的四个拉紧螺栓的

螺母，在上、下铁心之间增加非磁性垫片。增加气隙可使启动电流略微增加，

启动转矩稍有减小，而启动完毕时的转矩稍有增大，从而使稳定转速得以提高。

2、转子绕组串接频敏变阻器启动控制线路

转子绕组串接频敏变阻器启动控制线路如图2-77所示，线路的工作原理如下：先

合上电源开关QS。

按下SB1-KM1线圈得电-KM1触头动作一电动机M串接RF启动

-KT线圈得电（经KT整定时间）—*KT常开触头闭合一KM2线圈得电

-KM2触头动作一短接切除频敏变阻器RF,M启动结束，正常运行

—KT线圈失电—KT触头瞬时复位停止时，按下SB2即可。

三、凸轮控制器控制线路

中、小容量绕线转子异步电动机的启动、调速及正反转控制，常常采用凸轮控制器来实现,

以简化操作，如桥式起重机上大局部采用这种控制线路。

绕线转子异步电动机凸轮控制器控制线路2-78a所示。

图中组合开关QS作为电源引入开关；熔断器FU1、FU2分别作为主电路和控制电路的短

路保护；行程开关SQLSQ2分别作电动机正反转时工作机构的限位保护；过电流继电器

KAI、KA2作电动机的过载保护；R是电阻滞；凸轮控制器AC有12对触头，其分合状态如

图2-78b所示。

其中最上面4对配有灭弧罩的常开触头ACCAC4接在主电路中用于控制电动机正反转：中

间5对常开触头AC5~AC9与转子电阻R相接，用来逐级切换电阻以控制电动机的启动和调

速；最下面的3对常闭触头AC10^AC12用作零位保护。

线路的工作原理如下：将凸轮控制器AC的手轮置于“0”位后，合上电源开关QS,这

时AC最下面的3对触头ACKTAC12闭合,为控制电路的接通作准备。按下SB1,接触器KM

得电自锁，为电动机的启动作准备。

正转控制；将凸轮控制器AC的手轮从“0”位转到王转“1”位置，这时触头AC10仍闭

合，保持控制电路接通；触头AC1、AC3闭合，电动机M接通三相电源正转启动，此时由于

AC的触头AC5〜AC9均断开，转子绕组串接全部电阻R启动，所以启动电流较小，启动转矩

也较小。如果电动机此时负载较重，那么不能启动，但可起到消除传动齿轮间隙和拉紧钢

丝绳的作用。

当AC手轮从正转“1”位转到“2”位时，触头AC10、ACKAC3仍闭合，AC5闭合，把

电阻器R上的一级电阻短接切除，电动机转矩增加，正转加速。同理，当AC手轮依次转到

正转“3”和“4”位置时，触头AC10、AC1、AC3、AC5仍闭合，AC6、AC7先后闭合，把电

阻器R上的两级电阻相继短接，电动机M继续加速正转。当手轮转到“5”位置时，AC5〜AC9

五对触头全部闭合，转子回路电阻被全部切除，电动机启动完毕进入正常运转。

停止时，将AC手轮扳回零位即可。

反转控制：当将AC手轮扳倒反转“1”~“5”位置口寸，触头AC2、AC4闭合，接入电动

机的三相电源相序改变，电动机将反转。反转的控制过程与正转相似，请自行分析。

凸轮控制器最下面的三对触头AC10~AC12只有当手轮置于零位时才全部闭合，而手轮在

其余各档位置时都只有一对触头闭合1AC10或AC11),而其余两对断开。从而保证了只有

手轮置于“0”位时，按下后动按钮SB1才能使接触器KM线圈得电动作，然后通过凸轮控

制器AC使电动机逐级启动，防止了电动机在转子回路不串启动电阻的情况下直接启动，同

时也防止了由于误按SB1使电动机突然快速运转而产生的意外事故。

课题十并励直流电动机的根本控制线路

交流电动机与直流电动机使用的电源不同，交流电动机采用交流电源，而直流电动机使

用直流电源。与交流电动机相比，直流电动机具有启动转矩大、调速范围大、调速精度高、

能够实现无级平滑调速以及可以频繁启动等一系列优点，故对需要在大范围内实现无级平

滑调速，或需要大启动转矩的生产机械，常用直流电动机来拖动。如高精度金属切削机床、

轧钢机、造纸机、龙门刨床、电力机车等生产机械，如图2-82所示。

直流电动机按照主磁极绕组与电枢绕组接线方式不同，可以分他励式和自励式两种，自

励式又可以分为并励、串励和复励等几种。

图2-83所示并励式直流电动机。

并励电动机励磁绕组与电枢绕组并联，并可通过调节电阻RP的大小来调节励磁电流。它

的特点是励磁绕组匝数多，导线截面较小，励磁电流只占电枢电流的一小局部。

一、启动控制线路

直流电动机常用的启动方法有两种：一是电枢回路串联电阻启动：二是降低电源电压启

动。对并励直流电动机常采用的是电枢回路串联电阻启动。

1、手动启动控制线路

BQ3直流电动机启动变阻器用于小容量而电压不超过220V的直流电动启动。它主要由

电阻元件、调节转换装置和外壳三大局部组成。其外形如图2-84所示。

并励直流电动机手动启动控制电路如图2-85所示。

线路四个接线端E1、人、A1和L分别与电源、电枢绕组和励磁绕组相连。手轮8附有

衔铁9和恢复弹簧10,弧形铜条7的一端直接与励磁电路接通，同时经过全部启动电阻与

电枢绕组接通。

在启动之前，启动变阻器的手轮置于0位，然后合上电源开关QF,慢慢转动手轮8,使

手轮从0位转到静触头1,接通励磁绕组电路，同时将变阻器RS的全部启动电阻接入电枢

电路，电动机开始启动旋转。随着转速的升高，手轮依次转到静触头2、3、4等位置，使

启动电阻逐级切除，当手轮转到最后一个静触头5时，电磁铁6吸住手轮衔铁9,此时启

动电阻器全部切除，直流电动机启动完毕，进入正常运转。

当电动机停止工作切断电源时，电磁铁6由于线圈断电吸力消失，在恢复弹簧10的作用

下，手轮自动返回0位，以备下次启动。电磁铁6还具有失压和欠压保护作用。

由于并励电动机的励磁绕组具有很大的电感，所以当手轮回复到0位时，励磁绕组会因

突然断电而产生很大的自感电动势，可能会击穿绕组的绝缘材料，在手轮和铜条间还会产

生火花，将动触头烧坏。因此，为了防止发生这些现象，应将弧形铜条7与静触头1相连,

在手轮回到0位时，使励磁绕组、电枢绕组和启动电阻组成一闭合回路，作为励磁绕组断

电时的放电回路。

启动时，为了获得较大的启动转矩，应短接励磁电路的外接电阻即，使励磁电流最大。

2、电枢回路串电阻二级启动控制线路

图2-86所示是并励直流电动机电枢回路串电阻二级启动控制线路的电路图。其中KA1为

欠电流继电器，作为励磁绕组的失磁保护，以免励磁绕组因断线或接触不良引起“飞车”

事故；KA2为过电流继电器，对电动机进行过载和短路保护；电阻R为电动机停转时励磁

绕组的放电电阻：V为续流二极管，使励磁绕组正常工作时电阻R上没有电流流入。

线路的工作原理如下：

合上断路器QF—»励磁绕组A得电励磁,欠电流继电器KA1线圈得电，时间继电器KT1、

KT2线圈得电-KA1常开触头闭合为启动做准备，KTKKT2延时闭合的常闭触头瞬时

断开—*接触器KM2、KM3线圈处于断电状态，以保证电阻RI、R2全部串入电枢回路启

动

按下SB1-KM1线圈得电一KM1触头动作一电动机M串R1和R2启动，KTK

KT2线圈失电一经KT1整定时间,KT1常闭触头恢复闭合一KM2线圈得电一KM2

主触头闭合短接R1一KM3主触头闭合短接电阻R2--电动机M启动结束进入正常运

转。

停止时，按下SB2即可。

二、正反转控制线路

直流电动机实现反转有电枢绕组反接法和励磁绕组反接法两种方法。由丁励磁绕组匝数

多，电感大，在进行反接时因电流突变，会产生很大的自感电动势，危及电动机及电器的

绝缘平安。同时励磁绕组在断开时，由于失磁造成很大电枢电流，易引起“飞车”事故，

因此一般采用电枢绕组反接法。在将电枢绕组反接的同时必须连同换向极绕组一起反接，

以到达改善换向的目的。

图2-87所示为并励直流电动机电枢反接法正反转控制线路的电路图。

线路工作原理如下：

先合上断路器QF—»励磁绕组A得电励磁，欠电流继电器KA得电，时间继电器KT线

圈得电—*KA常开触头闭合，KT延时闭合的常闭触头瞬时分断—*接触器KM3处于失

电状态—保证电动机M串接电阻R启动。

然后按下正转启动按钮SB1（或反转启动按钮SB2）-KM1（或KM2）线圈得电

一KM1（或KM2）触头动作一电动机M串接电阻R正转（或反转）启动启动，KT线圈

失电一经过KT整定时间—*KT常闭触头恢复闭合一KM3线圈得电一KM3主

触头闭合一电阻R被短接一电动机M进入正常运转。

停止时,按下SB3即可。

三、制动控制线路

与交流电动机一样，直流电动机在工作中也需要制动，其制动方法与交流电动机相似，

分为机械制动和电力制动两大类。机械制动常用的方法是电磁抱闸制动，电力制动常用的

方法有能耗制动、反接制动和再生发电制动三种。由于电力制动具有制动力矩大，操作方

便、无噪声等优点，所以在直流电力拖动中应用广泛。下面主要介绍三种电力制动的控制

线路。

1.能耗制动控制线路

能耗制动是指保持直流电动机的励磁电流不变，将电枢绕组的电源切除后，立即使其与

制动电阻连接成闭合回路，电枢凭惯性处于发电运行状态，将动能转化为电能并消耗在电

枢回路中，同时获得制动力矩，迫使电动机迅速停转。

串电阻单向启动运转：

合上电源开关QF,按下启动按钮SB1,电动机M接通电源进行串电阻二级启动运转。

其详细控制过程请参照前面讲述的并励直流电动机电枢回路串电阻二级启动自行分析。

能耗制动停转：

按下SB2-KM1线圈失电一KM1触头动作一KM3、KM4失电，触头复位，电枢

回路断电，KT1、KT2线圈得电一KT1、KT2延时闭合的常闭触头瞬时分断，由于惯性运

转的电枢切割磁感线而在电枢绕组中产生感应电动势一使并接在电枢两端的欠电压继

电器KV的线圈的得电一»KV常开触头闭合---KM2线圈得电一»KM2常开触头闭合

--制动电阻RB接入电枢回路进行能耗制动当电动机转速减小到一定值时，电枢

绕组的感应电动势也随之减小到很小使欠电压继电器KV释放---KV触头复位

-KM2断电释放，断开制动回路，能耗制动完毕。

图2-88中的电阻R为电动机能耗制动停转时励磁绕组的放电电阻，V为续流二极管。

2、反接制动控制线路

直流电动机的反接制动，通常是通过改变电枢两端电压或改变励磁电流的方向来改变电

磁转矩的方向，形成制动力矩，从而迫使电动机迅速停转。

直流电动机反接制动的原理与反转根本相同，所不同的是反接制动过程至转速为零时即

结束。

图2-89所示为并励直流电动机双向启动反接制动控制线路。

线路工作原理如下：

正向启动运转：

合上断路器QF—*励磁绕组A得电励磁,欠电流继电器KA线圈得电，时间继电器KT1、

KT2线圈得电一»KA常开触头闭合，为启动做准备，KTKKT2延时闭合的常闭触头瞬时

断开一»接触器KM6、KM7线圈处于断电状态，以保证电阻RI、R2全部串入电枢回路启

动

按下SB1SB1常闭触头先分断对KM2联锁，SB1常开触头后闭合KM1线圈得

电KM1主触头闭合，KM1自锁触头闭合自锁—*①

fKM1的3对辅助常闭触头分断一②

fKM1辅助常开触头闭合，为KM4得电做准备

①―电动机M串R1和R2启动

②一对KM1、KM2联锁，KT1、KT2线圈失电一经KT1、KT2整定时间-KT1和

KT2的常闭触头先后闭合—*KM6、KM7线圈先后得电-KM6、KM7主触头先后闭合

一逐级切除电阻R1和R2—电动机M启动结束进入正常运转

反接制动准备：电动机刚启动时，电枢中反电动势以二。，电压继电器KV不动作，接触

器KM3、KM4、KM5均处于断电状态；随着电动机转速升高建立且后，KV得电动作，

其常开触头闭合，接触器KM4得电动作，为电动机的反接制动做好准备。

反接制动停转：

按下SB3-SB3常闭触头先分断一KM1线圈失电一KM1触头复位,此时电机仍惯

性运动，灯仍较高，KV仍保持得电，故KM3得电动作

-SB3常开触头后闭合一KM2线圈得电-KM2的触头动作一电动机的电枢

绕组串入电阻反接制动»待转速接近零时，Ea=O—KV断电释放—*KM3、KM4

和KM2也断电释放，反接制动完毕

关于反向启动及反向反接制动的工作原理请自行分析，在此不再赘述。

3.再生发电制动

再生发电制动只适用于电动机的转速大于空载转速n0的场合。这时电枢产生的反电动势

以大于电源电压U,电枢电流改变方向，电动机处于发电制动状态，将拖动系统中的机械

能转化为电能反应回电网，并产生制动动力矩以限制电动机的转速。串励直流电动机采用

再生发电制动时，必须先将串励改为他励，以保证电动机的磁通不随人的变化而变化。