第一节 电动机的基本控制电路

1、三相异步电动机控制电路,一、鼠笼式电动机直接起动的控制线路二、鼠笼式电动机正反转的控制线路三、行程控制四、顺序控制五、时间控制六、速度控制七、电流控制,KM,FU,Q,1.点动控制,动作过程,控制电路,主电路,一、鼠笼式电动机直接起动的控制线路,2.连续运行,自锁的作用,KM,SB1,KM,SB2,A,B,C,KM,FU,Q,电流成回路，只要接两相就可以了。,3.加过载保护,主电路,控制电路,原理图,4.鼠笼式电动机直接起动的控制线路,过载保护,短路保护,零压、欠压保护,主电路,控制电路,5.电动机的保护,例如：甲、乙两地同时控制一台电机。,方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。,6.多地点控

2、制,QS,KH,方法一：用复合按钮。,7.点动+连续运行,主电路,控制电路,SB,KA,SB1,KA,SB2,KH,KM,KA,方法二：加中间继电器（KA）。,以下控制电路能否实现即能点动、又能连续运行,不能点动！,思考一,能起动,不能停止,不能起动,且造成电源短路,非正常起动,且不能停止,只能点动,思考二：下列电路能否控制电机起停?,思考三：画出即能长期工作又能点动的三相笼式异步电动机的继电器-接触器控制电路.,SBst1,SBstp1为甲地按钮,SBst2,SBstp2为乙地按钮,思考四：画出能分别在两地控制同一台电机起停的控制电路。,1.作用自锁：能保证松开启动按钮时，交流接触器的线圈继

3、续通电；互锁：能够保证两个交流接触器的线圈不会在同一时间都处于通电状态。2.区别自锁利用动合辅助触点;互锁利用动断辅助触点。自锁环节与起动按钮串联；互锁环节与另一交流接触器的线圈串联。,思考五、归纳一下自锁和互所的作用与区别？,思考六、试画出具有双重互锁的辅助电路.,一、画出即能长期工作又能点动的三相笼式异步电动机的继电器-接触器控制电路.二、画出能分别在三地控制同一台电机起停的控制电路.三、试画出具有双重互锁的辅助电路.四、归纳一下自锁和互锁的作用与区别？,作业,二、鼠笼式电动机正反转的控制线路,将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。,需要用两个接触器来实现这一要求。当正转

4、接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。,电机的正反转控制,A,B,C,KMF,FU,Q,KH,反转接触器,反转按钮,反转触点,正转触点,正转接触器,正转按钮,电机的正反转控制加互锁,互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,KH,KMR,通电,断开,断电,闭合,按下SBF,缺点：改变转向时必须先按停止按钮。,KMF,SB1,KMF,SBF,KH,KMR,KMR,KMR,KMF,电机的正反转控制双重互锁,利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。,

5、当电机正转时，按下反转按钮SBR,电机反转,先断开,断电,闭合,通电,断开,闭合,闭合,基本电路的结构特点：1.自锁接触器常开触点与按钮常开触点相并联。2.互锁两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。3.点动无自锁环节。4.多地按钮的常开触点并联、常闭触点串联。5.多条件按钮的常开触点串联、常闭触点并联。6.带有双重互锁的正反转控制,基本控制电路小结,正反转控制线路,例1下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误，请改正之。,三行程控制,行程开关,用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,（反向运行同样分析）,行程控制电路（1）,行程控制(2)-自动往复运动,正程,逆程,电机,工作

6、要求：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回,自动往复运动控制电路,主电路：一台电机正反转,工作台前进、后退往复运动,控制电路：应在正反转的基础上，在每套支路中分别串联行程开关的动断触点.,(二).控制电路,四种升降方式：主台升、主台降、自动微降、手动升降,例：J2108A型对开单色胶印机的主收纸台升降控制电路,工作原理,主台升：SB电动机反转收纸台上升到限定位置撞击SQ自动停止上升。,主台降：SB2电动机反转收纸台下降到限定位置撞击SQ4自动停止下降。,自动微降：纸堆升高到一定程度纸堆侧垂面撞击SQ1电动机反转纸堆自动下降；当纸堆离开SQ时SQ的常开触点复位电动机停止反转自动的微量下

7、降完成。,手动升降：打开电动机尾端小盖SQ被触压切断升降电路手柄摇动升,例：加限制保护,延时行程控制,如图三相异步电动机正反转控制电路.控制要求是:在正转和反转的预定位置能自动停止,并且有短路、过载和失压保护.请找出图中的错误,画出正确的电路,并阐述从KM1线圈通电换到KM2线圈通电的操作过程.,例,正确的控制电路:,例：如图三相异步电动机正反转控制电路.控制要求是:在正转和反转的预定位置能自动停止,并且有短路、过载和失压保护.请找出图中的错误,画出正确的电路,并阐述从KM1线圈通电换到KM2线圈通电的操作过程.,练习：一运料小车由一台笼式电动机拖动,要求:小车运料到位自动停车;延时一定时间后

8、自动返回;回到原位自动停车。试画出控制电路,一运料小车由一台笼式电动机拖动,要求:小车运料到位自动停车;延时一定时间后自动返回;回到原位自动停车。试画出控制电路。,控制要求：1.M1起动后，M2才能起动2.M2可单独停,四、顺序控制,控制电路,顺序控制电路（1）：只保证起动的先后顺序没有延时要求。,SB2,主电路同前,顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。,实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？,不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。,KM1,FU,Q,KM2,M1,M2,3,3,.,SB,SB1,KM1,KM1,SB2,KM2,KM2,按SB1

9、,通电,闭合,再按SB2,闭合,通电,闭合,闭合,M1起动后M2才能起动;M2既不能单独起动，也不能单独停车。,.,.,.,.,顺序控制电路(3)：,两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,例题,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR1,KM1,起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,起动：,通电,通电,闭合,闭合,SB,KM1,FR1,起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M

10、2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,停止：,断电,断电,断开,断开,不可以!两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。,主电路,控制电路,起动要求:1#电机先起动，2#电机才动。停车要求:2#电机先停，1#电机才停。,顺序控制（4）,延时控制,练习,画出两台三相笼式异步电动机按时间顺序起停的控制电路,控制要求是:电动机M2在M1运行一定时间后自动投入运行,并同时使M1电动机停转,时间继电器KT线圈断电。电路应具有短路、过载和失压保护功能。,控制要求是:电动机M2在M1运行一定时间后自动投入运行,并同时使M1电动机停转,时间继电器KT线圈断电.电路应具有短路、过载和失压保

11、护功能。,五、时间控制,由时间继电器来控制电器的动作顺序，以完成操作任务的控制电路称为时间控制电路。时间继电器控制时间的电路很多。例如：电动机的启动、制动、顺序控制等。,a)通电延时继电器,b)断电延时继电器,通电延时闭合,空气式延时继电器,断电式,常闭断电后延时闭合,常开断电后延时断开,通电式,瞬时动作,延时动作,常闭触点,常开触点,常开通电后延时闭合,常闭通电后延时断开,常闭触点,常开触点,时间继电器触点类型,主电路,M1起动后M2延时起动,要求,1、顺序控制电路,顺序控制电路：两电机只保证起动的先后顺序，,控制电路,没有延时要求。,SB2,M1起动后，M2延时起动。,KM,FU,QS,F

12、R,A,x,B,y,C,z,主电路,2.Y换接起动控制,Y转换完成,Y起动控制电路1,Y转换完成,电动机Y起动控制,Y换接起动控制2,起动时KM3、KM1工作，电动机接成Y形。,运行时KM2工作，电动机接成形。,Y换接起动控制线路,Y接法,接法,通电,通电,通电,断电,通电延时继电器,通电延时断开,复合按钮,起动过程：,按SB2,KM1通电,KM2断电,绕组Y接,KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接,常闭断开,常闭延时断开,电动机Y接起动,通电瞬时闭合,KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接,松开SB2,电机仍处于Y接起动状态。,KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接,通电

13、延时继电器,通电延时断开,KM1断电,常开断开,常闭闭合,当KT常闭触点延时断开时,断电,复合按钮,KM1接通电源KM2绕组联接KM3绕组Y联接,通电,通电,SB1,SB2,KT,KM1,KM3,KM2,KM3,KM1,KM1,KT,KM2,KT,KM2,通电,断电,通电延时继电器,通电延时断开,复合按钮,断电,通电,断电,通电,电机接运行,KM2,KT,KM3,KM1,KM2,KT,KM2,KM1,SB1,SB2,KM1,FR,KM3,KT,Y起动控制电路2,Y转换完成,使用了通电延时的时间继电器的两个触点：延时断开的常闭触点和瞬时闭合的常开触点,动作次序,Y起动,延时,KM1通电,KM2通

14、电KM3通电,按SB2,定子串电阻降压启动,能耗制动原理,单相桥式整流电路,3.鼠笼式电动机能耗制动控制线路,断电延时继电器,直流电源,断电延时断开,正常运行：,按SB2,常开闭合自锁,常闭断开,KT通电,常开闭合,KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,断电延时断开,通电,通电,断电,断电延时继电器,KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,通电,通电,断电,断电延时断开,制动时：,按SB1,KM1主触点断开,常开断开,常闭闭合,断电,KM1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,断电延时断开,通电,断电,KM

15、1接通电机电源KM2接通直流电源制动开始KT控制切断直流电源时间,常闭闭合,常开断开,KT触点断开,断电延时断开,断电,4.反接制动,反接制动原理,设计一个运料小车控制电路，同时满足以下要求：1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。2.有过载和短路保护。3.小车可停在任意位置。,控制电路综合举例,例一：运料小车的控制,STa、STb为A、B两端的限位开关,KTa、KTb为两个时间继电器,通电延时型,运料小车控制电路,该电路的问题：小车在两极端位置时，不能停车。,SBFKMF小车正向运行至A端撞STaKT

16、a延时2分钟KMR小车反向运行至B端撞STbKTb延时2分钟KMF小车正向运行如此往反运行。,动作过程,起动后工作台控制要求：,例二：工作台位置控制,工作台位置控制电路,A正转12,B反转34,A反转21,B正转43,工作台位置控制电路,该电路有何问题？,电路的改进方法同前：,加中间继电器（KA）,FR,KM2,KM1,KM1,KM2,KM1,KM2,SB1,SB2,SB3,SB4,正转点动,正转长动,SB5,反转长动,反转点动,练习1：设计一个异步电动机的控制电路，要求电路具有如下功能：1）能实现正反转长动控制2）能实现正反转点动控制3）有过载短路保护,练习2,如图是包装流水线中的一个预处理

17、环节的工作过程示意图。运送小车由异步电动机驱动，试设计小车运行的控制线路。其动作程序如下：11、运送小车把待装物品从A处运送到B处自动停止；22、在B处对该物品进行烘烤加工一段时间（1min）后，小车自动将该物品送回A处自动停止。3、要求小车在前进或后退图中的任意位置都能停止或启动。,练习3,设计一个控制线路，要求第一台电动机启动10S后，第二台电机自行启动，运行5S后第一台电机停止，同时第三台电机自行启动，再运行15S后，电动机全部停止。,例题,皮带运输机的电气控制线路设计要求三台电动机的启动顺序为：先启动MA1、经T1后启动MA2，再经T2后启动MA3；停车时要求先停MA3，经T3后再停M

18、A2，经T4后停MA1。,六、速度控制,根据电动机转速的变化，由速度继电器来自动换接控制线路的控制电路。速度继电器常用于反接制动电路中。很多印刷机的主机是采用速度继电器进行反接制动的。如LP1101型全张单面凸版轮转印刷机的主机2DZ是用速度继电器反接制动的。,速度控制,速度继电器,反接制动控制电路,反接制动实质上是改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使定子绕组产生与转子方向相反的旋转磁场，因而产生制动转矩，使电动机转速迅速下降的一种制动方法。当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否则电动机将反向启动。,起动：KM1通电电机正转速度继电器（KV）常开触头闭合。停车，按SB1KM1断电KM

19、2通电开始反接制动当电机的速度接近零时KV打开电机停反接制动结束。,（1）速度控制一电动机单向反接制动,KM2,电动机单向反接制动控制,起动：按SB1KM2通电自锁M转动。停止：按SB2KM2断电复位KM1通电自锁，实现反接制动。转速n接近零时，速度继电器KV常开触点打开KM1断电，反接制动结束。,（2）速度控制二电动机可逆运行反接制动控制,动作过程,1、正转和制动起动：按SB2KM1通电自锁电动机M正转。停止：按SB1断电复位KM2通电制动开始转速n接近零时，速度继电器KS1常开触点打开KM2断电，反接制动结束。,2、反转和制动起动：按SB3KM2通电自锁电动机M反转。停止：按SB1断电复位

20、KM1通电制动开始转速n接近零时，速度继电器KS2常开触点打开KM1断电，反接制动结束。,（3）速度控制三单向能耗制动控制线路,起动：KM1通电，电机正向运转，速度继电器（KV）常开触头闭合；停车，按SB1，KM1断电，KM2通电，直流电源接通，电动机进入能耗制动状态，当电机的速度接近零时，KV打开，电机停止运转，制动结束。,（4）速度控制四电动机可逆运行能耗制动控制,动作过程,1、正转和制动起动：按SB2KM1通电自锁电动机M正转。停止：按SB1KM1断电复位KM3通电直流电源接通,能耗制动开始转速n接近零时，速度继电器KS1常开触点打开KM3断电，能耗制动结束。,2、反转和制动起动：按SB

21、3KM2通电自锁电动机M反转。停止：按SB1KM2断电复位KM3通电直流电源接通,能耗制动开始转速n接近零时，速度继电器KS2常开触点打开KM2断电，能耗制动结束。,七、电流控制,在电路中通过电流继电器电流的大小来自动换接电路的方式称为电流控制。常用于直流电动机的过流保护和欠流保护控制中。一般印刷设备都采用了这种控制方式。,1、并励电动机起动控制电路,M1引入直流电源，KM2，KM3分别用于旁路电枢电阻R1和R2。图a控制电路起动过程分析（QS合上状态）：按动SB2KM1通电，电动机串全电阻启动；KT1通电延时时间到，KM2通电，KT2通电延时切除电枢电阻R1；KT2延时时间到，KM3通电切除

22、电枢电阻R2，电动机M电枢全压运行。改进思路：可以在起动结束，KM3线圈通电，电枢全压运行后切除KT1，KT2，KM等电器的线圈电流。,改变电枢绕组端电压极性的并励直流电动机正反转控制电路,适用于绕线式电动机,方法：在绕线式电动机的转子电路中接入调速电阻，改变电阻的大小，就可得到平滑调速。,返回,八三相异步电动机的调速,3.变频调速,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,恒转矩调速：低于额定转速时，保持U1/f1的比值近似不变，这时磁通和转矩也都近似不变。,恒功率调速：高于额定转速时，应保持U1=U1N，这时磁通和转矩都减小。转速增大，转

23、矩减小，使功率近似不变。,无级调速,返回,（一）变极调速,(a)p=2,(b)p=1,旋转磁场的转速大小,极对数（P）的概念,极对数（P）的改变,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,极对数,极对数和转速的关系,改变极对数，就可改变三相异步动机同步转速，从而达到调速的目的。如何变极？常用的方法是通过改变定子绕组的接法，从而改变绕组电流的方向，达到变极对数的目的。,三相四级异步电机A相绕组,改变极对数，就可改变三相异步动机同步转速，从而达到调速的目的。如何变极？常用的方法是通过改变定子绕组的接法，从而改变绕组电流的方向，达到变极对数的目的。,三相两级异步电机A相绕组

24、,结论：只要改变“半相绕组”电流方向，就可使极对数改变一半。如可将2对极1对极；4对极2对极；8对极4对极等。多极电机变极调速通常有两种基本形式：Y/YY和/YY。,三相两级异步电机A相绕组,以4极变2极为例：,U相两个线圈，顺向串联，定子绕组产生4极磁场：,反向并联，定子绕组产生2极磁场：,变极调速的电动机往往被称为多极电动机，其定子绕组的接线方式很多：三角接/双星接，即/YY（常用）星接/双星接，即Y/YY,Y反并YY，2p-p,YY，2p-p,注意：当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序,三角接/双星接，（/YY变极调速）,变极调速定子接线图,接法：T1、T2、T3外接三相交流

25、电源，而T4、T5、T6断开极对数为2P，转速为低速nYY接法：T4、T5、T6外接三相交流电源，而T1、T2、T3连接在一起极对数为P，转速为高速2n，从而实现调速。,（/YY变极调速）定子绕组的接线方法,（二）变转差率调速,（1）变压调速:,UN,（2）转子串电阻调速:,R2,R2+RC,（三）变频调速,U、f可变,整流电路,逆变电路,50Hz,fN,f1,fN,f2,f1,动画演示,（1）起动电流：,中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7倍。,原因：起动时，转子导条切割磁力线速度很大。,定子电流,转子感应电势,转子电流,1.起动性能,三相异步电动机的起动,B大电流使电网电压降低,A频繁起动时造成热量积累,影响：,（2）起动转矩,起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功率因数很低，因此起动转矩并不是很大的，与额定转矩之比为1.0-2.2。,如果起动转矩过小，就不能满载起动，应设法提高；