1、第二章 电气控制基本电路,【内容提要】电气控制电路也称电器控制电路或继电接触控制电路，是指有常用的低压电器（开关、按钮、断路器、接触器、继电器）组成的控制电路，属于开关逻辑电路，通过本章学习，了解和掌握常见的电气控制电路原理。,本次课程主要内容：,控制电路的基本逻辑概念,三相交流异步电动机的基本控制电路,控制电路的基本逻辑概念,控制电路的基本组成,输入元件是控制电路的输入逻辑变量，分为主令元件（按钮、开关）和检测元件（行程开关、接近开关、继电器等）,中间逻辑元件是控制电路的中间逻辑变量，用于对电路中变量进行逻辑变换或记忆。有中间继电器、时间继电器、计数器等,输出执行元件是对电路控制结果的执行，
2、分有记忆（接触器、继电器等）和无记忆（信号灯、报警器、电磁铁、电动机等）两种。,输入元件,中间逻辑元件,输出执行元件,控制电器的状态和值,0状态：开关电器未受外力的状态。1状态：开关电器受外力而动作的状态。,控制电器的状态,控制电器的值,开关、接点断开时值为0。开关、接点接通时值为1。,常开常闭接点,0状态下值为0,1状态下值为1的开关称常开开关（接点）。 0状态下值为1,1状态下值为0的开关称常闭开关（接点）。,得电、失电状态,对于中间逻辑元件和输出元件：失电状态下值为0,有记忆元件的接点断开（值为0）。 得电状态下值为1,有记忆元件的接点接通（值为1）。,控制电器的逻辑表达式,每个控制电器
3、可以看成一个变量，不同电器的连接可以用逻辑表达式表示,组合电路：控制结果仅与输入变量的当前状态有关。（组合电路的设计和化简方法见数电课程。）时序电路：也称记忆电路，含有记忆元件，控制结果不仅与输入变量的当前值有关，也与记忆元件的历史值有关。在控制电路中绝大多数为时序电路。,例：,基本逻辑电路类型,三相交流异步电动机的基本控制电路,鼠笼型电动机的直接起动控制电路,鼠笼型异步电动机的起动有直接起动（全压起动）和降压起动两种。,三相交流异步电动机有鼠笼型和绕线型两种： 鼠笼型 优点：结构简单、坚固耐用、维护方便、价格便宜占拖动设备的85%左右。缺点：直接起动时起动电流大，降压起动时起动转矩小，不适合
4、用于起动转 矩要求较高的场合。 绕线型 优点：可以通过外接可变电阻来减小起动电流，达到提高转子电路功率因数和起动转矩的目的，广泛应用于起动转矩要求较高的场合。,异步电动机起动电流是额定电流的4-7倍，过大的起动电流会造成电网电压显著下降，同时频繁起动会造成发热严重，加速线圈老化，缩短电动机寿命，直接起动方式电路简单、可靠，但是起动电流较大，因此常用于小型电动机（10KW以下），而对于容量、起动电流较大的电动机则一般选择降压起动为宜。,单相直接起动控制电路,1、主电路由电源开关、保护元件、接触器主触点及电动机组成。2、电源开关可以用刀开关、隔离开关、断路器等。3、控制电路为停止优先电路。电动机停
5、止后再来电不会重新启动，以保安全。4、电压可直接取单相电压380V，也可根据要求用220V或127V，安全要求较高的还可以通过变压器降至36V。5、电路的保护包括：熔断器或断路器短路保护，熔断器额定电流取电动机额定电流的1.5-2.5倍。断路器脱扣电流应大于电动机起动电流；热继电器的过载保护；接触器的失压和欠压保护。,多地点起动停止控制电路,1、出现多地点控制同一个电动机时，可以采用图（1）和图（2）所示电路。2、图（1）电路采用停止优先方式，停止按钮串联，起动按钮并联。3、图（2）的优点是个控制点之间的连线较少。但各控制点之间不存在停止优先的特点。,点动控制电路,连动控制：当按下起动按钮后，
6、因为存在自锁，电动机能够维持运行，该控制方式为连动控制。点动控制：有时候，需要通过按钮对电动机进行短时操作调整，称为点动控制。,电路（1）通过选择开关，选择是否启用自锁功能，如果断开自锁则为点动方式。电路（2）通过利用常开与常闭开关组合，在点动时断开自锁，回复时先断开电路，然后接通自锁，使自锁无法工作，实现点动控制。该电路需注意组合开关工作方式。电路（3）利用中间继电器，点动用SB3，连动用SB1。,互锁控制电路,常用的互锁有输入互锁和输出互锁。互锁主要用于控制电路中有两路或多路输出时保证其中一路输出。,正反转直接起动控制电路,1、正反转，改变电源的相序就可以改变旋转方向。 2、利用两个接触器
7、可以实现电源相序的改变。 3、电动机不允许既正转又反转，因此必须设置互锁。 4、互锁也可以消除正反转互换时产生的电弧损坏触点，并防止主触点因电弧熔焊在一起时，反向起动时造成短路。,鼠笼型电动机的降压起动控制电路,常见的降压起动控制电路有定子串电阻、星形-三角形换接、自耦变压器、延边三角形起动等,对于容量、起动电流较大的电动机一般选择降压起动。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，起动后在恢复到额定电压。,定子串电阻降压起动控制电路,1、控制电路2相比较电路1来说，可以避免KM1和KT长期通电，但需要注意竞争情况 2、低压电动机的起动电阻常用板式电阻或铸铁电阻。高压电动机中，为节
8、省能源，常用电抗器替代电阻,自耦变压器降压起动控制电路（1）,1、工厂常用成品自耦变压器起动器，也叫补偿器，有自动和手动两种。 2、由于起动电流与起动转矩的比值按变比平方降低，从电网取得相同电流，可以获得更大转矩，因此采用自耦变压器可以比电阻起动获得更大转矩。 3、电路中如果去掉KM1和KM2的互锁，也能实现互锁功能，因为，KT本身的常开常闭触点具有互锁功能。但为了防止触头被电弧熔焊在一起造成短路，该互锁不宜去掉。改变抽头位置，可以获得不同的起动电压，适合于大容量电动机。 4、缺点是价格较贵，不允许频繁启动。,自耦变压器降压起动控制电路（2）,1、主电路采用了两个常闭触点，适用于不频繁启动。
9、2、通常一个接触器有三个主触点，两个常开、两个常闭辅助触点。一般允许将辅助触点用于主电路，除非容量允许或辅助触点并联使用。,改接线降压起动控制电路,常见电路有星形-三角形起动、延边三角形-三角形起动、星形-延边三角形-三角形起动等。,1、电动机绕组有星形、三角形、延边三角形三种接法，相电压在220V-380V之间。 2、一般功率在4KW以上的电动机均为三角形接线，其降压起动方式可以通过改变三相绕组接法获得。其优点是不需特殊的降压设备。 3、采用星形接法时，起动电流是三角形接法的1/3，起动转矩也只有三角形接法的1/3，因此适用于空载或轻载起动。,星形-三角形降压起动电路,1、起动时由接触器KM
10、1、KM2将电动机三相绕组接成星形接法降压起动，起动后期，断开KM2，接通KM3，成三角形接法。 2、热继电器FR有三种接法：1起动时无电流，工作时流过相电流，按相电流整定；2起动时为线电流，工作时为相电流，按相电流整定，不宜频繁起动；3起动和工作时均为线电流，按线电流整定。 3、KM1有两种接法：1流过相电流，电流较小，2、3流过线电流。接触器容量较大。 4、KM2有三种接法：1为Y形接法，起动时流过线电流，断开相电压；2为V形接法，起动流过线电流，断开线电压；3为三角形接法，起动流过相电流，断开线电压。Y型接法使用较多，V形较少，三角形触点电流小，一个触点因故障断开时，相当于V型接线，仍可
11、使用。,延边三角形-三角形降压起动电路,星形-三角形、延边三角形-三角形降压起动控制电路,图1无竞争，但KT带电；图2KT不带电，但存在竞争，不可靠；图3没有竞争，KT也不带电，是一种较好的电路；图4仅KM2接法不同，与图3类似。,星形-延边三角形-三角形降压起动电路,1、电路实现两级降压起动，使起动更加平滑。 2、KM2、KM3、KM4分别用于绕组的星形、延边三角形、三角形接线。,绕线型异步电动机的起动控制电路,时间原则转子回路串接电阻起动控制电路,1、转子绕组串接三相电阻，接成星形。开始全部接入，逐段短接。 2、短接方式有平衡短接法和不平衡短接法。平衡短接法的三相电阻同时短接，不平衡短接法
12、为轮流短接。通常凸轮控制器按不平衡短接设计，起动电阻用接触器短接时，全部采用平衡短接法。,电流原则转子回路串接电阻起动控制电路,1、利用转子电流变化控制电阻切除。 2、KI1、KI2、KI3为欠电流继电器，三者吸合电流相同，但释放电流不同。KI1最大，KI3最小。 3、控制电路1有一定缺陷，一是KM2、KM3在起动结束后已经不起作用，但仍带电；二是如果KM2-KM4主触点因故障断不开，会造成直接起动；三是由中间继电器KA延缓KM2-KM4回路的通电时间不可靠。控制电路2没有上述问题。,转子回路串接频敏变阻器起动控制电路,1、利用电阻切换，起动时由于逐段减小电阻，电流和转矩会突然增大，造成机械冲击力，起动电路复杂，工作不可靠，能耗大，控制箱体积大。 2、采用频敏变阻器，起动转矩大，起动电流小，工作平稳，控制电路简单，常用于较大容量绕线式异步电机起动控制。 3、频敏变阻器阻抗随转子电流频率的下降自动减小。转速为零时，转子电动势频率最高（50HZ），转速增加后，转子感应电动势逐步减小，频率也减小，使得串联阻抗变小，正常工作状态，频率很小，因而阻抗很小。 4、RF系列频敏变阻器可用于绕线式电阻的偶然起动或重复起动。对于重复起动，串接变阻器后不必用接触器等短接设备；对于偶然起动，可以用一只接触器，在起动后将频敏变阻器短接。,
