1、第二章 基本电气控制线路,第一节 电气控制线路的绘图原则及标准第二节 交流电动机的基本控制线路第三节 交流异步电动机的降压起动控制线路第四节 交流异步电动机的制动控制线路,1. 掌握自锁、联锁的作用和方法。 2. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 3. 掌握常用基本控制环节的组成、作用和工作过程（如电机启动、停车、正反转等控制） 。 4. 能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路。,本章要求：,电力拖动是指电动机作为原动机来拖动生产机械，要使电动机按照一定的生产机械的要求正常运转，必须配备一定的电器控制设备和保护设备，组成一定的控制线路，才能达到目的。,各种生产机械的电气控制设备
2、有着各种各样的电气控制线路。这些控制线路无论是简单还是复杂，一般是由一些基本控制环节组成，在分析控制线路原理和判断其故障时，一般是从这些基本环节入手。因此，掌握基本电气控制线路，对生产机械整个电气控制线路的工作原理分析及维修有着重要的意义。,电气控制系统是由电气元件按照一定要求联接而成的。电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电气元件及其联接关系.图中采用不同的图形符号表示各种电器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号或线路的功能、状况和特征，采用不同的线号或接点编号来表示导线与连接等。电气控制系统图表达了生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，是电气系统安装、调整
3、、使用和维修的重要资料。,第一节 电气控制系统的绘图原则及标准,电气控制系统图中，电气元件的图形符号和文字符号都有统一的国家标准。近年来，我国采用GB4728-84“电气图用图形符号”、GB6988-87“电气制图”和GB7159-87“电气技术中的文字符号制定通则”等新标准，在绘制电气控制系统图时必须严格遵循。,2.1.1电气控制系统图中的图形符号和文字符号,电气图形符号、文字符号见书P52-57_,1)图形符号、文字符号,2)接线端子标记,电气控制系统图中各种电器接线端子用字母数字符号标记，符合国家标准GB4026-83“电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则”规定,三相交流
4、电源引入线用L1、L2、L3、N、PE标记。直流系统的电源正、负、中间线分别用L、L、M标记。三相动力电器引出线分别按U、V、W顺序标记。,三相感应电动机的绕线首端分别用U1、V1、W1标记，绕组尾端分别用U2、V2、W2标记，电动机绕组中间抽头分别用U3、V3、W3标记。,对于数台电动机，其三相绕组接线端标以1U、1V、1W； 2U、2V、2W、来区别。三相供电系统导线与三相负荷之间有中间单元时，其相互连接线用字母U、V、W后面加数字来表示，且用从上至下由小到大的数字表示。,控制电路各线号采用三位或三位以下的数字标志,其顺序一般为从左到右，从上到下，凡是被线圈、触点、电阻、电容等元件所间隔的
5、接线端点，都应标以不同的线号。,2.1.2电气原理图,电气控制系统图由以下几部分构成,电气原理图,电器布置图,电气安装接线图,用规定的图形符号，按主电路和辅助电路相互分开,并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图，称为电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线端点，不表示电气元件的形状、大小和安装方式。电气原理图是根据控制系统的工作原理绘制的,具有结构简单、层次分明、便于研究和分析线路工作原理的特性。,某机床的电气控制原理图,1绘制电气原理图的原则1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路指从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路
6、等，由继电器的线圈和触点，接触器的线圈和辅助触点、按钮、照明灯、控制变压器等电气元件组成。通常主电路用粗实线表示，画在左边（或上部）；辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）。2）电气原理图中，所有电元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。属于同一电器的线圈和触点，都要采用同一文字符号表示。对于同类型的电器，在同一电路中的表示可在文字符号后加注阿拉伯数字序号来区分。,3）电气原理图中，各个电器元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排，同一电器元件的各个部件可以不画在一起，但文字符号要相同。4）电气原理图中，所有电器的触头都按没有通电和没有受外力作用时的状态绘制。(自然
7、状态）5）电气原理图中，无论是主电路还是铺助电路都垂直布置，电源电路绘成水平线，主电路绘制在图的左侧，控制电路绘制在图的右侧。控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。6）电气原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。,2. 原理图区域划分图区编号可以设置在图的上方或下方，对应图区编号下方或上方表明它对应电路的功能。图纸区域划分是为了表明对应区域下方元件或电路和功能，使读能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解整个电路的工作原理。,3. 符号位置的索引符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号组如下：,当某一元件相关的各
8、符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图纸时，索引代号可简化成：,在原理图中相应线圈的下方，给出触头的文字符号，并在其下面注明相应触头的索引代号，对未使用的触头用“”表明，有时也可采用上述省去触头的表示法。对接触器，上述表示法中各栏的含义如下：,线圈与触点的从属关系（附图表示）,对继电器，上述表示法各栏的含义如下：,是接触器KM相应触头的索引。,例图中 KM线圈下方的,2.1.3电器元件布置图电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际安装位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。,某机床的电器元件布置图（控制柜内）,2.1.4电气安装接线图电气安装接线
9、图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图。在具体施工和检修中能起到原理图所起不到的作用，在生产现场得到了广泛的应用。安装接线图是实际接线安装的准则和依据，它清楚地表示各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接，安装接线图不仅要把同一个电器的各个部件画在一起，而且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情况。各电器元件的表示要与原理图一致，以便核对。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，不在同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线端子进行。安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接线端上引出。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。,例如，车床的电气安装接
10、线图,1)在接线图中，一般都应标出项目的相对位置，项目代号，端子间的电连接关系。端子号、线号、导线类型和截面积等。 2）同一控制盘上的电气元件可直接连接，而盘内元器件与外部元器件连接时必须经过接线端子板进行。 3）接线图中各电气元件图形符号与文字符号均应以原理图为准，并保持一致。 4）互连接线图中的互连关系可用连续线、中断线或线束表示，连接导线应注明导线根数，导线截面积等。一般不表示导线的实际走线途径，施工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。,2.2 交流电动机的基本控制线路,三相异步电动机在一般工矿企业中占电力拖动设备总台数的85%左右。,2.2.1三相笼型异步电动机的启动控制线路,三相
11、笼型异步电动机的启动有两种方式，即直接启动（全压启动）和降压启动。,全压起动 额定电压直接加到电动机的定子绕组。,优点：电路简单,缺点：起动电流大,直接启动是一种简单、可靠、经济的启动方法，但由于直接启动时，电动机启动电流Ist为额定电流IN的47倍，过大的启动电流一方面会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其他电动机和用电设备正常运行，另一方面电动机频繁启动会严重发热，加速线圈老化，缩短电动机的寿命，所以直接启动电动机的容量受到一定的限制。通常根据启动次数，电动机容量，供电变压器的容量和机械设备是否允许来综合分析。,经验公式：,Ist：电动机直接启动电流（A）；IN：电动机额定电流
12、（A） S：电源变压器容量（kVA）；P：电动机容量（kW）,对于起动频繁，允许直接起动电动机容量不大于变压器容量的20%。对于不经常起动者，直接起动电动机容量不大于变压器容量的30%。,通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接起动方法。,右图为三相笼型异步电动机单向全压直接起动控制电路。,一、单向全压直接起动控制电路,1.工作原理,起动过程：,停车过程：,自锁,2、电路的保护环节,（1）短路保护 由熔断器实现电路短路保护。（2）过载保护 通过热继电器实现电动机长期过载保护。（3）欠压和失压保护 由接触器本身的电磁机构实现。,零压保护,直接起动,（a）结构图,主电路,控制电路,SB1,K
13、M,SB2,FR,KM,FR,KM,FU,QS,3,M,.,.,(b)原理图,(1) 电路,合上开关QS,起动,KM辅助触点闭合，自锁。,按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，,KM,FR,KM,KM,SB1,SB2,.,.,控制电路,通电,转动,KM,主电路,FR,3,M,FU,QS,（2） 控制原理,自锁,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,松开起动按钮SB2，线圈仍保持通电状态，电机连续运转。,起动,FR,KM,KM,SB1,SB2,.,.,控制电路,转动,主电路,FR,3,M,FU,QS,（2） 控制原理I,停车,转动,停转,FR,KM,SB1,SB2,控制电路,主电路,FR,
14、FU,QS,断电,KM,去掉KM辅助触点, 实现点动控制。,KM线圈断电,电动机停转。,KM辅助触头断开，取消自锁。,按下停止按钮SB1,主触头（KM）断开,（2） 控制原理II,零压、欠压保护,控制电路,一、直接起动,SB1,KM,SB2,FR,KM,FR,KM,FU,QS,3,M,.,.,过载保护,熔断器,短路保护,主电路,控制电路,电动机的保护,二、电动机的点动控制电路,点动：操作者按下起动按钮后， 电动机起动运转，松开起动按钮时、 电动机就停止转动。,图(a)是最基本的点动控制线路。,电动机点动控制电路,2. 点动的控制电路,SB,FR,KM,图(b)是既可以实现点动又可以实现连续运行
15、的控制线路。,点动：手动开关SA打开,连续工作：合上SA，自锁触头接入，即可实现连续控制。,方法一：加手动开关,图 (c) 复合按钮SB3来实现点动控制 ，按钮SB2实现连续控制,连续运行：,点动运行：,2. 点动+连续运行的控制电路 I,按下起动按钮SB2，电动机运转，松开起动按钮 SB2，电动机继续连续运行。,点动按钮SB3的作用：,(1) 使接触器线圈KM通电； (2) 使线圈KM不能自锁。,复合按钮,方法二： 加复合按钮,后闭合,先断开,按下SB3,闭合,电机运转,点动时：,自锁触点不起作用,通电,2. 点动+连续运行的控制电路 I,松开SB3,电机停转,实现点动,用途:试车、检修以及
16、车床主轴的调整等。,KM,SB2,FR,KM,SB1,SB3,先断开,后闭合,断开,断电,2. 点动+连续运行的控制电路 I,按下SB2,2. 点动+连续运行的控制电路 II,方法三：加中间继电器（KA）,线圈KA通电,电动机连续运转,按下SB3,电机运转,松开SB3,电机停转,SB3：点动,SB2：连续运行,(图和书上稍有不同）,FR,图 d)是利用中间继电器实现点动的控制线路。,点动运行：,连续运行：,(书上图d),点动+连续运行控制规律：,电动机连续运行与点动控制的关键环节是自锁触点是否接入：若能实现自锁，则电动机连续运转；若断开自锁回路，则电动机实现点动控制。,以下控制电路能否实现即能
17、点动、 又能连续运行,思考,不能点动！,KM1,FU,QS,KM2,M1,M2,3,3,.,SB1,SB2,KM1,KM1,SB3,KM2,KM2,按SB2,通电,闭合,再按SB3,闭合,通电,闭合,闭合,1. 控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。,3. 电机的顺序控制,.,.,.,.,M1 3,两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。,KM1,例1：两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:
18、 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,例：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？,停止：,断电,断电,断开,断开,顺序控制的控制规律：,当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的常开触点。当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的常开触点并联在甲接触器的停止按钮两端。,为了避免误操作引起电源相间短路，
19、在电动机正反转控制线路中，利用两个接触器的常闭辅助触头互相控制的方法叫做互锁，而两对起互锁作用的触头叫做互锁触头。,2.2.2 电动机的正、反转控制电路,许多生产机械要求电动机能正、反转，如机床中的主轴的正向和反向运动、工作台的前后运动等。从电机原理中得知，改变电动机定子绕组的电源相序，就可以实现电动机方向的改变。在实际应用中，通过两个接触器改变电源相序来实现电动机正反转控制。,电动机的正、反转控制线路质上是两个方向相反的单向运行线路的组合。,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。,当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接
20、到电源的任 意两根联线对调一下，电动机反转。,需要用两个接触器来实现这一要求。,1、电动机“正-停-反”控制电路,a）正-停-反电路,利用两个接触器的常闭触点KM1、KM2分别串接在对方的工作线圈电路中，构成“互锁”。,2、电动机“正-反-停”控制电路,其控制电路如图2-6b）所示。,按下SB2,KM1得电自锁,M正转,合QS,正转：,停车：,反转：,按下SB3,KM2得电自锁,M反转,按下SB1,KM1或KM2失电,M停车,互锁,联锁,SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。,(1)正反转的控制线路：,3,M,FR,FU,正转触点,KMR,KMF,KMF,.,KMR,FR,Q,
21、KMF,SB,.,.,SBF,KMF,正转接触器,正转按钮,正反转控制电路必须保证正 转、反转接触器不能同时动作。,反转接触器,SBR,KMR,KMR,.,.,.,.,反转按钮,反转触点,按下SBF,SB,KMF,在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“互锁”，也称“联锁”。,“联锁”触点,利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。,缺点：改变转向时必须先按停止按钮。,解决措施：在控制电路中加入机械联锁。,KMR,SBF,KMF,KMF,SBR,KMR,KMR,.,.,.,.,.,通电,断开,断电,闭合,利用复合按钮的触点实现联锁控制称为： 机械联锁,KMF,KMF,SBR,
22、SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,KMF,KMF,SBR,SB,KMR,SBF,KMF,KMR,KMR,当电机正转时， 按下反转按钮SBR,先断开,断电,闭合,通电,断开,闭合,闭合,电机反转,联锁的控制规律,当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的常闭触点。,正反转控制线路,FR,FU,Q,.,.,.,.,.,.,KMF,FR,KMR,SB1,SBF,KMF,SBR,KMR,KMR,KMF,KMR,下图所示的鼠笼式
23、电动机正反转控制线路中 有几处错误，请改正之。(正-停-反）(5处）,3、自动往返行程控制电路,有些生产机械的工作台需要自动往复运动，如龙门刨床、导轨磨床等。自动往复的可逆运行通常是利用行程开关来检测往返运动的相对位置，进而控制电动机的正反转来实现生产机械的往复运动。,SQ1为正向转反向行程开关,SQ2为反向转正向行程开关,如此周而复始。,SQ1,SQ2,上述自动往返运动，运动部件每经过一个循环，电动机要进行两次制动过程，会出现较大的制动电流和机械冲击。因此，这种电路只适用于电动机容量较小、循环周期较长、电动机转轴具有足够刚性的拖动系统。另外，在选择接触器的容量时应比一般情况选择的容量大一些。
24、,2.3 三相笼型异步电动机的降压起动控制,较大容量的笼型异步电动机（大于10kW）因起动电流较大，不允许用全压直接起动，有时为了减小起动时对设备的冲击，即便是允许采用直接起动的电动机，往往采用降压起动。降压起动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动后再将电压升高到额定值，使之在正常电压下运行。由于电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小起动电流，由于电动机转矩与电压平方成正比，故降压启动将导致电动机启动转矩大为降低，因此降压启动适用于空载或轻载下启动。三相笼型异步电动机常用的降压起动方法有：定子串电阻（或电抗器）降压起动、星-三角（Y-D）降压起动、自耦变压器降压起动及延边三角形降压
25、起动。,1)、定子串电阻降压起动控制三相笼型异步电动机定子绕阻串接起动电阻时，由于起动电阻的分压，使定子绕组起动电压降低，起动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，可以减小起动电流。这种起动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单、经济，在中小型生产机械中应用较广。,2.3.1 笼型异步电动机的降压启动降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运行。,a）自动切换的降压起动电路原理：合上电源开关QS，接入三相电源，按下SB2，KM1、KT线圈得电吸合并自锁，电动机串电阻R降压起动，当电动机转速接近额定值时，时
26、间继电器KT动作，其延时闭合的常开触点闭合，KM2线圈得电并自锁。KM2主触点短接电阻R，KM2的常闭触点断开，使KM1、KT线圈断电释放，电动机经KM2主触点在全压下进入稳定正常运转。,b）自动/手动短接电阻降压起动电路原理：SA为自动/手动选择开关，当SA置于自动时，电路与图a）相同。若SA置于手动时，KT被切除，此时按下起动按钮SB2后，电动机串电阻R降压起动。再按下加速按钮SB3，电阻R被短接，电动机全压运行。,2）星-三角（Y-D）降压起动控制正常运行时，定子绕组接成三角形运转的三相笼型异步电动机，可采用星-三角降压起动。起动时，每相绕阻的电压下降到正常工作电压的，故起动电流下降到全
27、压起动时的1/3，电动机起动旋转，当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改接成三角形，电动机进入正常运行状态。这种降压起动方法简单、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，适用于空载或轻载。,按下起动按钮SB2， KM1、KT线圈同时通电吸合并自锁，KM1主触点闭合接入电源，电动机接为星形，降压起动。当时间继电器KT动作，KM1线圈断电释放，切断电动机电源；KT上延时闭合的常开触点闭合，使KM2线圈通电并自锁，KM2的主触点将电动机定子接为三角形，常闭触点KM2断开，使KT断电，KM1线圈重新通电吸合，电动机三角形运行。,1、用于413kW电动机的起动电路,按下SB2
28、，KM1、KT、KM3线圈同时通电吸合自锁，星形降压起动，当KT动作，KM3线圈断电释放，KM2线圈通电吸合，电动机三角形连接，进入正常运行。 常用的自动星-三角起动器有QX3系列，控制电动机的最大功率有13、30kW两种。,2、用于13kW以上电动机的起动电路,2.4 时间控制线路,工作原理对于正常运行为三角形接法的电动机，在启动时，定子绕组先接成星形，当转速上升到接近额定转速时，再改成三角形接法。KM3为星形连接接触器KM2为三角形连接接触器。,1. Y 降压起动,Y 降压起动控制线路 (书图2.13b),Y接法,接法,.,.,KM3,SB1,SB2,KT,KM1,KM3,KM2,KM2,
29、KM1,KT,KM3,KT,FR,KM1接通电源 KM3绕组Y连接 KM2绕组连接,按SB2,绕组Y接,常开闭合（自锁）,KM3通电,松开SB2, 电机仍处于Y 接起动状态。,.,.,KM2,SB1,SB2,KT,KM1,KM2,KM3,KM3,KM1,KT,KM2,KT,FR,通电,断电,通电,通电,KT-通电延时时间继电器,KM1接通电源 KM3绕组Y连接 KM2绕组连接,.,.,KM2,SB1,SB2,KT,KM1,KM2,KM3,KM3,KM1,KT,KM2,KT,FR,通电,通电,通电,KM3常闭闭合,电机接运行,KT 常闭触点延时断开，常开触点延时闭合:,断电,通电,断电,3）自耦
30、变压器降压起动控制电路,电动机启动时，先经自耦变压器降压，限制启动电流，当转速接近额定转速时，切除自耦变压器转入全压运行。,电动机降压启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次侧电压U2，电动机经自耦变压器降压起动时，如自耦变压器的电压变比为K=U1/U21，利用自耦变压器降压起动时的电压为额定电压的1/K，电网供给的起动电流减小到1/K2，由于TU2，此时的起动转矩降为直接起动时的1/K2。所以，自耦变压器降压起动常用于空载或轻载起动。,按下SB2，KM1、KT线圈同时得电并自锁，KM1主触点闭合，电动机定子绕组经自耦变压器二次侧供电开始降压起动。当KT动作，使接触器KM1线圈断电，KM1
31、主触点断开，将自耦变压器从电网上切除；同时使接触器KM2线圈得电，电动机直接接到电网上，全压运行。,（与书图2.14不同)分析,自耦变压器降压起动的方法适用于正常工作时接成星形或三角形的较大容量电动机，起动转矩可以通过改变自耦变压器抽头的连接位置而改变，缺点是自耦变压器价格较贵，且不允许频繁起动。常用的自耦变压器起动产品是成套的补偿降压启动器。包括手动、自动操作两种形式。手动操作的补偿器有QJ3、QJ5等型号，自动操作的有XJ01型和CTZ系列等。,降压起动。HL3灭。当KT动作，KA线圈得电并自锁，KM1、KM3、KT线圈断电释放，KM2线圈得电，自耦变压器切除，电动机在额定电压下运行。同时
32、，HL2灭，HL1亮，指示电动机全压正常运行。,合上电源开关QS，HL2亮（从上电至降压期间亮）、HL3亮（上电至未起动期间亮），按下SB2，KM1、KM3、KT线圈得电自锁，,XJ01型补偿降压启动器产品电路（适用1428kW）,4）延边三角形降压起动控制电路延边三角形降压起动是一种既不用增加起动设备，又能提高起动转矩的起动方法。它适用于定子绕组特别设计的异步电动机。,延边三角形电动机定子绕组联结图 电动机绕组有9个接线端。 出线头编号： U（U1、U2、U3） V（V1、V2、V3） W（W1、W2、W3） U3、V3、W3为绕组中间抽头。,表2-2 不同抽头比时的延边三角形起动特性,按下
33、SB2，KM1、KM2、KT线圈同时得电并自锁，电动机联结为延边三角形降压起动。当电动机转速接近于额定转速时，KT动作，KM1线圈断电释放，KM3线圈通电并自锁，KM3主触点闭合，电动机成三角形联结正常运转。,延边三角形降压起动控制电路,2.3.2 三相绕线转子异步电动机起动控制,三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接起动电阻以达到减小起动电流、提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。在一般要求起动转矩较高的场合，绕线转子异步电动机得到了广泛的应用。绕线转子异步电动机转子绕组可以串电阻和串频敏变阻器两种装置进行起动。,1) 转子串电阻起动控制电路串接在三相转子绕组中的起动电阻一般都接成
34、星形。起动前，起动电阻全部接入，起动过程中将电阻依次短接，起动结束时，转子电阻全部被短接。短接起动电阻的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。平衡切除法是转子每相的启动电阻按先后顺序被短接切除， 而平衡切除法是转子每相的启动电阻同被短路切除。,按下SB2，KM1、KT1线圈得电，电动机转子接入三段电阻起动；当KT1延时到，KM2得电，短接电阻R1，KT2得电； 当KT2延时到，KM3得电，短接电阻R2，KT3得电；KT3延时到，KM4得电，短接电阻R3，电动机起动过程结束。,时间原则控制的起动电路,电流原则短接起动电阻的控制电路,按下起动按钮SB2，KM1得电，电动机起动，起动电
35、流大，KI1、KI2、KI3同时吸合动作，KM2、KM3、KM4线圈全断电，电阻全部接入。随转子电流减小，KI1首先释放，短接第一段转子电阻R1，再KI2释放，短接R2，如此下去，直到将转子全部电阻短接，电动机起动过程结束。,*KI1、KI2、KI3欠电流继电器，吸合电流相同，释放电流不同， KI1最大，KI2次之，KI3最小。,利用电流继电器根据电动机转子电流大小的变化来控制电阻的分级切除。,2) 转子绕组串频敏变阻器起动控制电路三相绕线转子异步电动机转子串接电阻起动时存在一定的机械冲击，起动线路复杂，而且电阻本身比较笨重、能耗大、控制箱体积大。从20世纪60年代开始，我国开始应用和推广自己
36、独创的频敏变阻器。频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的减小而自动减小，它是绕线转子异步电动机较为理想的一种起动设备。,频敏变阻器是一个铁心损耗很大的三相电抗器，将其串接在转子回路中，相当于转子绕组接入一个铁损较大的电抗器。,频敏变阻器是一种由数片E形钢板叠成铁心，外面再套上绕组的三相电抗器，它有铁心、线圈两个部分，采用星形接线，其铁心损耗非常大。相当于一个铁损较大的电抗器。频敏变阻器等效电路：,自动控制时将开关SA扳向“自动”，按下SB2，KM1、KT得电，当KT动作，KA得电，KM2得电，频敏变阻器短接，完成电动机的起动。手动时SA板“手动”，断开KT，按下SB2，串频敏变阻器起动，按下S
37、B3，短接RF，起动过程结束。起动中，KA将热继电器的发热元件FR短接，以免起动时间长而使热继电器误动作。,采用频敏变阻器的起动控制电路,当三相异步电动机脱离电源，由于惯性，转子要经过一段时间才能完全停止旋转，这不能适应某些生产机械工艺的要求，如对万能铣床、卧式镗床、组合机床等，会造成运动部件停位不准、工作不安全等现象，同时也影响生产效率。因此，电动机需要进行有效的制动，使之能迅速停车。一般采取的制动方法有两大类：机械制动和电气制动。机械制动是利用电磁抱闸等机械装置来强迫电动机迅速停车；电气制动是使电动机工作在制动状态，使电动机的电磁转矩方向与电动机的旋转方向相反，从而起制动作用。电气制动控制
38、电路包括反接制动和能耗制动。,2.4 三相异步电动机的制动控制,2.4.1 反接制动控制电路反接制动有两种情况：一种是倒拉反接制动，如起重机下放重物的情况；另一种是电源反接制动，这里讨论第二种情况。使用电源反接制动方法的注意事项：*为防止转子降速后反向起动，u*转子与突然反向的旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中串接电阻来限制反接制动电流。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法。反接制动特点是制动迅速，效果好，冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。,按下SB2，KM1得电，全压起动。在电动机正常运转时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反
39、接制动作好准备。 停车时，按下停止按钮SB1，KM1断电，由于惯性，电动机的转速还很高，KS依然动作，因SB1按下，KM2得电，电动机反接制动，转速迅速下降，当速度继电器恢复，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。,1) 电动机单向运转的反接制动控制电路,正转起动按 SB2，正转KM1得电，电动机接入正向三相交流电源运转，KS动作，正转常闭触点KS-1断开，常开触点KS-1闭合。为KM2线圈的通电做准备，但不能使KM2线圈立即通电。按停止按钮SB1， KM1断电，KM2通电，正向反接制动。由于速度继电器的常闭触点KS-1已断开，KM2线圈不自锁。当转速接近于零，正转常开KS-1断开， KM2断
40、电，正向反接制动结束。,2) 电动机可逆运行的反接制动控制电路(比书上简单）,自己分析反向过程,电阻R是反接制动电阻，同时也限制起动电流,具有限流电阻的可逆反接制动控制电路,(与书图2.22有不同),工作原理：按下正转起动按钮SB2，中间继电器KA3得电并自锁， 接触器KM1线圈通电，KM1的主触点闭合，定子绕组经电阻R接通正向三相电源，电动机定子绕组串电阻降压起动。当电动机转速上升到一定值时，KS的正转常开触点KS-1闭合，中间继电器KA1得电并自锁，这时KA1、KA3中间继电器的常开触点全部闭合，接触器KM3线圈得电，KM3主触点闭合，短接电阻R，定子绕组得到额定电压，进入运行。若按下停止
41、按钮SB1，则KA3、KM1、KM3线圈断电。但此时电动机转速仍然很高，速度继电器KS的正转常开触点KS-1还处于闭合状态，中间继电器KA1线圈仍得电，所以接触器KM1常闭触点复位后，接触器KM2线圈得电，KM2常开主触点闭合，使定子绕组经电阻R获得反向的三相交流电源，电动机进行反接制动。当转速小于100rmin时，KS的正转常开触点KS-1复位， KA1 断电， KM2 断电， 反接制动过程结束。,反接制动的优点是:制动力强，制动迅速。其缺点是：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动部件，制动能量消耗大，不宜频繁制动。反接制动一般适用于制动要求迅速，系统惯性大，不经常启动与制动的场合，
42、如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动。,2.4.2 能耗制动控制电路,能耗制动是在三相异步电动机脱离三相交流电源后，迅速给定子绕组通入直流电流，产生恒定磁场，利用转子感应电流与恒定磁场的相互作用达到制动的目的。此制动方法是将电动机旋转的动能转变为电能，消耗在制动电阻上，故称为能耗制动。能耗制动的控制既可以按时间原则，由时间继电器来控制，也可以按速度原则，由速度继电器进行控制。,1) 单向能耗制动控制电路 （书图2.23b),正常运行后，按下停止按钮 SB1，KM1断电，切断电动机电源，同时KT得电，KM2得电并自锁，直流电源则接入定子绕组，进行能耗制动。当时间继电器延时断开常闭触点KT断开时，K
43、M2断电，直流电源被切除，同时KM2常开辅助触点复位，时间继电器KT线圈断电，能耗制动结束。,时间原则控制的单向能耗制动控制电路,该电路与时间原则控制电路基本相同，控制电路中取消了时间继电器KT，而加装了速度继电器KS，用KS的常开触点代替KT延时断开的常闭触点。制动时，按下停止SB1，KM 断电， 断开三相电源。此时速度仍然很高，KS的常开触点仍然闭合，KM2能够依靠SB1按钮的按下通电，定子绕组通入直流电，能耗制动。当电动机速度接近零时，KS常开触点复位，KM2断电，能耗制动结束。,速度原则控制的单向能耗制动控制电路,（书图2.23c),正常正向运转中，按下停止按钮SB1，KM1断电，KM
44、3和KT得电并自锁，KM3常开主触点闭合，直流电源加到定子绕组，电动机进行正向能耗制动。当转速接近零时，时间继电器延时断开的常闭触点KT断开KM3线圈电源。KM3主触点断开直流电源，KM3常开辅助触点复位，KT断电，正向能耗制动结束。,2）电动机可逆运行能耗制动控制电路,该电路按时间原则控制,对于10kW以下制动要求不高的电动机可采用。制动时，按SB1， KM1断电，KT、KM2得电，接入整流电源，经整流二极管V构成回路，电动机制动。当时间继电器的常闭触点断开，KM2断电，直流电源切除，能耗制动结束。,与反接制动相比，能耗制动具有消耗能量少、制动电流小等优点，但需要直流电源，控制电路复杂。 通
45、常能耗制动适用于电动机容量较大和起制动频繁的场合，反接制动适用于容量小而制动要求迅速的场合。,3）无变压器的单管能耗制动控制电路,2.5 鼠笼式电动机能耗制动控制线路,整流电路,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,SB1,KM1,SB2,FR,KM1,KT,KT,KM1,KM2,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,SB1,KM1,SB2,FR,KM1,
46、KT,KT,KM1,KM2,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,通电,断电,SB1,KM1,SB2,FR,KM1,KT,KT,KM1,KM2,断电,通电,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,通电,通电,通电,SB1,KM1,SB2,FR,KM1,KT,KT,KM1,KM2,断电,断电,常闭闭合,常开断开,KT触点断开,断电延 时断开,断电,一、三相笼型异步电动机的有级调速控制原理由三相异步电动机的转速公式n=60f1(1-s)/p可知，三相异步电动机的调速方法主要有变极对数调速、变转差率调速及变频调速三种。其中变转差率的方法可通过调定子电压、改变转子电路中的电阻以及采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。改变转子电路电阻的调速方法只适用于绕线转子异步电动机。变频调速和串级调速比较复杂,将在专门的课程中讲授。本节仅介绍笼型异步电动机变极调速的基本控制电路。,第六节 三相笼型异步电动机的有级调速,一般的三相异步电动机极对数是不能随意改变的，必须选用双速或多速电动机。变极对数仅适用于三相笼型异步电动机。,
