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1、第二章电气控制线路的基本控制环节第二章 电气控制线路的基本控制环节 一、教学目的 1.掌握各种电动机的起动、制动、调速等控制线路2.掌握各种电动机的起动、制动方法，熟悉各种制动方法的使用场合和特点。3.会画，会接线、会分析电路的工作原理4.了解在电力拖动控制系统中常用的控制原则5 .了解电力拖动系统中的保护环节二、教学内容 1电气控制系统图的基本知识2三相异步电动机全压起动控制线路3三相异步电动机降压起动控制4三相绕线式异步电动机起动控制5感应式双速异步电动机变速控制电路6三相异步电动机电气制动控制7直流电动机控制三、教学重点和难点 重点：各种电动机的起动、制动、调速等控制线路难点：画出各种控

2、制线路，并分析线路的工作原理四、教学方法 板书和多媒体相结合的教学方法。形象的讲解 各种电动机的起动、制动、调速等控制线路。第一节 电气控制系统图的基本知识 一、 图形、文字符号图形符号图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，文字符号文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元件上或其近旁以标明它们的名称、功能、状态和特征。主电路各接点标记 三相交流电源引入线采用 L1 、 L2 、 L3 标记。 电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U 、 V

3、 、 W 顺序标记。 分级三相交流电源主电路采用三相文字代号 U 、 V 、 W 的前边加上阿拉伯数字 1 、 2 、 3 等来标记，如 1U 、 1V 、 1W ； 2U 、 2V 、 2W 等。二、 绘图原则 电气控制系统图包括电气原理图、电气安装图（电器安装图、互连图）和框图等。各种图的图纸尺寸一般选用 297 210 、 297 420 、 297 630 、 297 840 （ mm ）四种幅面，特殊需要可按 GB126 74 机械制图国家标准选用其他尺寸。第二节 三相异步电动机全压起动控制线路 三相异步电动机全压起动就是：起动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压，也称直接起动。一

4、、 单向旋转控制电路 1 、点动正转控制线路 点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。如图 2.5 所示。 起动：按下起动按钮 SB 接触器 KM 线圈得电 KM 主触头闭合电动机 M 起动运行。 停止：松开按钮 SB 接触器 KM 线圈失电 KM 主触头断开电动机 M 失电停转。 停止使用时：断开电源开关 QS 。 2 、接触器自锁正转控制线路 在要求电动机起动后能连续运行时，采用上述点动控制线路就不行了。因为要使电动机 M 连续运行，起动按钮 SB 就不能断开，这是不符合生产实际要求的。为实现电动机的连续运行，可采用图 2.6 所示的接触器自锁正转控制线路。

5、图 2.5 点动正转控制电路图 2.6 接触器自锁正转控制线路线路的工作原理如下：先合上电源开关 Q 。起动：按下起动按钮SB1当松开 SB1 常开触头恢复分断后，因为接触器 KM 的常开辅助触头闭合时已将 SB1 短接，控制电路仍保持接通，所以接触器 KM 继续得电，电动机 M 实现连续运转。像这种当松开起动按钮 SB1 后，接触器 KM 通过自身常开触头而使线圈保持得电的作用叫做自锁（或自保）。与起动按钮 SB1 并联起自锁作用的常开触头叫自锁触头（也称自保触头）。停止：按下停止按钮SB2当松开 SB2 其常闭触头恢复闭合后，因接触器 KM 的自锁触头在切断控制电路时已分断，解除了自锁，

6、SB1 也是分断的，所以接触器 KM 不能得电，电动机 M 也不会转动。电路的保护环节：（）短路保护（）过载保护（）失压和欠压保护3 、连续与点动混合控制的正转控制电路机床设备在正常运行时，一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时，又需要电动机能点动控制，实现这种控制要求的线路是连续与点动混合控制的正转控制线路。（）连续控制：（）点动控制二、 可逆旋转控制电路倒顺开关控制的正反转控制电路按钮控制的正反转控制电路（ 1 ）正转控制（ 2 ）反转控制（ 3 ）停止自动往复控制电路有些生产机械，如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，而自动往返通常是利用行程开关控制电

7、动机的正反转来实现工作台的自动往返运动。图 2.10 （ b ）为工作台自动往返行程控制线路，工作过程如下：按下起动按钮 SB1 ， KM1 得电并自锁，电动机正转工作台向左移动，当到达左移预定位置后，挡铁 1 压下 SQ1 ， SQ1 常闭触头打开使 KM1 断电， SQ1 常开触头闭合使 KM2 得电，电动机由正转变为反转，工作台向右移动。当到达右移预定位置后，挡铁 2 压下 SQ2 ，使 KM2 断电， KM1 得电，电动机由反转变为正转，工作台向左移动。如此周而复始地自动往返工作。当按下停止按钮 SB3 时，电动机停转，工作台停止移动。若因行程开关 SQ1 、 SQ2 失灵，则由极限保

8、护行程开关 SQ3 、 SQ4 实现保护，避免运动部件因超出极限位置而发生事故。三、 顺序控制与多地控制线路顺序控制线路（）主电路实现顺序控制图 2.11 为主电路实现电动机顺序控制的线路，其特点是， M2 的主电路接在 KM1 主触头的下面。电动机 M1 和 M2 分别通过接触器 KM1 和 KM2 来控制， KM2 的主触头接在 K M1 主触头的下面，这就保证了当 KM1 主触头闭合， M1 起动后， M2 才能起动。线路的工作原理为：按下 SB1 ， KM1 线圈得电吸合并自锁， M1 起动，此后，按下 SB2 ， KM2 才能吸合并自锁， M2 起动。停止时，按下 SB3 ， KM1

9、 、 KM2 断电， M1 、 M2 同时停转。（ 2 ）控制电路实现顺序控制图 2.12 为几种在控制电路实现电动机顺序控制的电路。图 2.12 （ a ）所示控制线路的特点是： KM2 的线圈接在 KM1 自锁触头后面，这就保证了 M1 起动后， M2 才能起动的顺序控制要求。图 2.12 （ b ）所示控制电路的特点是：在 KM2 的线圈回路中串接了 KM1 的常开触头。显然， KM1 不吸合，即使按下 SB2 ， KM2 也不能吸合，这就保证了只有 M1 电机起动后， M2 电机才能起动。停止按钮 SB3 控制两台电动机同时停止，停止按钮 SB4 控制 M2 电动机的单独停止。图 2.

10、12 （ c ）所示控制电路的特点是：在图 2.12 （ b ）中的 SB3 按钮两端并联了 KM2 的常开触头，从而实现了 M1 起动后， M2 才能起动，而 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。 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。图 2-13 为两地控制的控制线路。其中 SB1 、 SB3 为安装在甲地的起动按钮和停止按钮， SB2 、 SB4 为安装在乙地的起动按钮和停止按钮。线路的特点是：起动按钮应并联接在一起，停止按钮应串联接在一起。这样就可以分别在甲、乙两地控制同一台电动机，达到操作方便的目的。对

11、于三地或多地控制，只要将各地的起动按钮并联、停止按钮串联即可实现。第三节 三相异步电动机降压起动控制 判断一台电动机能否直接起动，可用下面经验公式来确定： (2-1)式中 I ST 电动机全压起动电流，单位为 A ；I N 电动机额定电流，单位为 A ；S 电源变压器容量，单位为 kVA ；P 电动机容量，单位为 kW 。通常规定：电源容量在 180kVA 以上，电动机容量在 7kW 以下的三相异步电动机可采用直接起动。三相笼型异步电动机降压起动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）起动； -Y 降压起动 ；延边三角形降压起动；自耦变压器降压起动。降压起动的实质是，起动时减小加在电动机定子绕组上的电

12、压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。一、 定子绕组串电阻（电抗）起动控制线路定子串电阻降压自动起动控制线路图 2.14 （ a ）为电动机定子绕组串电阻降压自动起动控制线路。 电路的工作原理为：合上电源开关 QS ，按下起动按钮 SB1 ， KM1 得电并自锁，电动机定子绕组串入电阻 R 降压起动，同时 KT 得电，经延时后 KT 常开触头闭合， KM2 得电主触头将起动电阻 R 短接，电动机进入全压正常运行。手动自动混合控制线路二、自耦变压器降压起动控制线路自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。待电动机起动

13、后，再将自耦变压器脱离，使电动机在全压下正常运行。按钮、接触器控制自耦变压器降压起动控制线路三、 星形三角形降压起动控制线路星形三角形（ Y ）降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。 Y 起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。按钮、接触器控制 Y 降压起动控制线路图 2.19 （ a ）为按钮、接触器控制 Y 降压起动控制线路。线路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ， KM1 、 KM2 得电吸合， KM1 自锁，电动机星形起动，待电动机转速接近额定转速时，按下 SB2 ， KM2 断电、 K

14、M3 得电并自锁，电动机转换成三角形全压运行。时间继电器控制 Y 降压起动控制线路图 2.19 （ b ）为时间继电器自动控制 Y 降压起动控制线路，电路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ， KM1 、 KM2 得电吸合，电动机星形起动，同时 KT 也得电，经延时后时间继电器 KT 常闭触头打开，使得 KM2 断电，常开触头闭合，使得 KM3 得电闭合并自锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。四、 延边三角形降压起动控制线路延边三角形降压起动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“ Y ”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机起后，再把定子绕组切换成“”形全压

15、运行。第四节 三相绕线式异步电动机起动控制 一、 转子绕组串电阻起动控制线路按钮操作控制线路图 2.22 为转子绕组串电阻起动由按钮操作的控制线路。图 2.22 按钮操作绕线式电动机串电阻起动控制线路工作原理为：合上电源开关 QS ，按下 SB1 ， KM 得电吸合并自锁，电动机串全部电阻起动，经一定时间后，按下 SB2 ， KM1 得电吸合并自锁， KM1 主触头闭合切除第一级电阻 R1 ，电动机转速继续升高，经一定时间后，按下 SB3 ， KM2 得电吸合并自锁， KM2 主触头闭合切除第二级电阻 R2 ，电动机转速继续升高，当电动机转速接近额定转速时，按下 SB4 ， KM3 得电吸合并

16、自锁， KM3 主触头闭合切除全部电阻，起动结束电动机在额定转速下正常运行。时间原则控制绕线式电动机串电阻起动控制线路图 2.23 为时间继电器控制绕线式电动机串电阻起动控制线路，又称为时间原则控制，其中三个时间继电器 KT1 、 KT2 、 KT3 分别控制三个接触器 KM1 、 KM2 、 KM3 按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻，与起动按钮 SB1 串接的 KM1 、 KM2 、 KM3 三个常闭触头的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部起动电阻的条件下才能起动。若其中任何一个接触器的主触头因熔焊或机械故障而没有释放时，电动机就不能起动。电流原则控制绕线式电动机串电阻起动控制

17、线路二、 转子绕组串频敏变阻器起动控制线路电动机单向旋转转子串频敏变阻器起动控制电路电动机转子串频敏变阻器正反转起动控制线路 第五节 感应式双速异步电动机变速控制电路由电动机的原理可知，感应式异步电动机的转速表达式为：（ 2-4 ）由此可知电动机的转速与电源频率 f 、转差率 s 及定子绕组的磁极对数 p 有关，改变异步电动机的转速可通过三种方法来实现：一是改变电源频率 f ；二是改变转差率 s ；三是改变磁极对数 p 。本节主要介绍通过改变磁极对数 p 的方法来实现电动机变极调速的基本控制线路。变极式电动机的接线方式变极式电动机是通过改变半相绕组的电流方向来改变极数，图 2-27 为常用两种

18、接线图，即 -YY 和 Y-YY 。（ 1 ） -YY 连接如图 2.27 （ a ）所示，连接成形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接电源， U2 、 V2 、 W2 端悬空。连接成 YY 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接成 Y 点，将 U2 、 V2 、 W2 端接电源。（ 2 ） Y-YY 连接如图 2.27 （ b ）所示，连接成 Y 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接电源， U2 、 V2 、 W2 端悬空。连接成 YY 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端和中性点 O 连接在一起，将 U2 、 V2 、 W2 端接电源。感应式双速异步电动机按钮控制的调速电路时间继

19、电器控制双速电动机控制线路第六节 三相异步电动机电气制动控制一、 反接制动控制反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。单向反接制动的控制线路图 2.30 为单向反接制动控制线路，电动机正常运转时， KM1 通电吸合， KS 的一对常开触点闭合，为反接制动作准备。图 2.30 电动机单向反接制动的控制线路当按下停止按钮 SB1 时， KM1 断电，电动机定子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS 原闭合的常开触点仍保持闭合，当将 SB1 按到底，使 SB1 常开触点闭合， KM2 通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反

20、序电源，电动机进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近 100r/min 时， KS 常开触点复位， KM2 断电，电动机断电，反接制动结束。 电动机可逆运行的反接制动控制线路如图 2.31 所示，。当按下停止按钮 SB1 时， KM1 线圈断电， KM2 线圈随之通电，定子绕组得到反序的电源，电动机进入正向反接制动状态。由于 KS1 常闭触头已打开，所以此时 KM2 自锁触头无法锁住电源。当电动机转子惯性速度接近于零时， KS1 的正转常闭触头和常开触头复位， KM2 断电，正向反接制动结束。该线路的缺点是主电路没有限流电阻，冲击电流大。图 2.32 为具有反接制动电阻的正反向

21、反接制动控制线路，图中电阻 R 是反接制动电阻，同时也具有限制起动电流的作用，该线路工作原理如下：合上电源开关 QS ，按下正转起动按钮 SB2 ， KA3 通电并自锁，其常闭触头断开，互锁 KA4 线圈电路， KA3 常开触头闭合，使 KM1 线圈通电， KM1 的主触头闭合，电动机串入电阻接入正序电源开始降压起动，当电动机转速上升到一定值时， KS 的正转常开触头 KS-1 闭合， KA1 通电并自锁，接触器 KM3 线圈通电，于是电阻 R 被短接，电动机在全压下进入正常运行。需停车时，按下停止按钮 SB1 ，则 KA3 、 KM1 、 KM3 三只线圈相继断电。由于此时电动机转子的惯性转

22、速仍然很高， KS-1 仍闭合， KA1 仍通电， KM1 常闭触头复位后， KM2 线圈随之通电，其常开主触头闭合，电动机串接电阻接上反序电源进行反接制动。转子速度迅速下降，当其转速小于 100r/min 时， KS-1 复位， KA1 线圈断电，接触器 KM2 释放，反接制动结束。二、 能耗制动控制能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，结定子绕组加一直流电源，以产生静止磁场，起阻止旋转的作用，达到制动的目的。1 单向能耗制动控制 按时间原则控制的单向运行能耗制动控制线路图 2.33 为按时间原则进行能耗制动的控制线路。 KM1 通电并自锁电动机已单向正常运行后，若要停机。按下停止按钮 SB1

23、 ， KM1 断电，电动机定子脱离三相交流电源；同时 KM2 通电并自锁，将二相定子接入直流电源进行能耗制动，在 KM2 通电同时 KT 也通电。电动机在能耗制动作用下转速迅速下降，当接近零时， KT 延时时间到，其延时触点动作，使 KM2 、 KT 相继断电，制动结束。 按速度原则控制的单向运行能耗制动控制线路2 电动机可逆运行能耗制动控制图 2.35 为电动机按时间原则控制可逆运行的能耗制动控制线路。在其正常的正向运转过程中，需要停止时，可按下停止按 钮， KM1 断电， KM3 和 KT 线圈通电并自锁， KM3 常闭触头断开起着锁住电动机起动电路的作用； KM3 常开主触头闭合，电动机

24、定子接入直流电源进行能耗制动，转速迅速下降，当其接近零时，时间继电器延时断开的常闭触头 KT 断开， KM3 线圈断电， KM3 常开辅助触头复位，时间继电器 KT 线圈也随之失电，电动机正向能耗制动结束，电动机自然停车。第七节 直流电动机控制 一、 直流电动机起动控制1 单向运转起动控制线路图 2.37 为电枢串二级电阻、按时间原则起动控制电路。图中 KA1 为过电流继电器， KM1 为起动接触器， KM2 、 KM3 为短接起动电阻接触器， KT1 、 KT2 为时间继电器， KA2 为欠电流继电器， R 3 为放电电阻。电路工作原理为：合上电源开关 Q1 和控制开关 Q2 ， KT1 通

25、电，其常闭触点断开，切断 KM2 、 KM3 电路。保证起动时串入电阻 R 1 、 R 2 。按下起动按钮 SB2 ， KM1 通电并自锁，主触点闭合，接通电动机电枢电路，电枢串入二级电阻起动，同时 KT1 断电，为 KM2 、 KM3 通电短接电枢回路电阻作准备。在电动机起动时同时，并接在 R 1 电阻两端的 KT2 通电，其常闭触点打开，使 KM3 不能通电，确保 R 2 串入电枢。经一段时间延时后， KT1 延时闭合触点闭合， KM2 通电，短接电阻 R 1 ，随着电动机转速升高，电枢电流减小，为保持一定的加速转矩，起动过程中将串接电阻逐级切除，就在 R 1 被短接的同时， KT2 线圈断电，经一定延时， KT2 常闭触点闭合， KM3 通电，短接 R 2 ，电动机在全压下运转，起动过程结束。二、直流电动机正反转控制三、直流电动机调速控制直流电动机转速调节主要有以下四种方法：改变电枢回路电阻值调速、改变励磁电流调速、改变电枢电压调速、混合调速。四、 直流电动机制动控制与交流电动机类似，直流电动机的电气制动方法有能耗制动、反接制动和再生发电制动等几种方式。为了获得准确、迅速停车，一般只采用能耗制动和反接制动。