1、新授内容:,3、电动机的正反转控制,4、电动机的制动控制,5、电动机的其它环节,2、电动机的起动控制,1、电气原理图的画法和阅读方法,第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节,学习目标： 1、会读电气原理图和元件索引方法的使用；2、掌握自锁、互锁等基本概念及技能；3、掌握三相异步电动机的启动和制动方法。 重点：各基本线路的工作过程及其中应用的一些基本环节。难点：顺序控制、多地点控制等各种典型电路的组成。,5,电气控制系统组成：,电气控制系统的作用：,实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。,由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连
2、接方式组合而成的。,电气控制系统图,电气原理图,电气设备安装图,电气设备接线图,主电路,控制电路,照明和显示电路, 绘制电气控制线路图，必须使用国家统一规定的电气图形符号 和文字符号。,2.1 电气控制线路的绘制,相关国家标准：,5,GB47281985电气图常用图形符号 GB52261985机床电气设备通用技术条件 GB71591987电气技术中的文字符号制定通则 GB69881986电气制图 GB50941985电气技术中的项目代号 ,注：图形符号和文字符号,5,图形符号,文字符号,符号要素,一般符号,限定符号,基本文字符号,辅助文字符号,补助文字符号,单字母符号,双字母符号,5,电气设备
3、安装图,表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置。,电气设备接线图,表示各电气设备之间实际接线情况。,电气原理图绘制原则,1）原理图一般分主电路和控制电路两部分：主电路用粗线条画在原理图的左边；控制电路用细线条画在原理图的右边。2）电路图中各电气元器件，采用国家标准规定符号绘出。3）需要测试和拆、接外部引出线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的交叉连接点用“实心圆”表示。4）采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同，如KM1 、KM2等。,电气原理图,5）所有按钮、触点均按原始状态画出。 注意：“原始状态”的含义：对接触器、继电器等是指线圈不通电时的
4、触点状态。对按钮、行程开关是指没有受到外力时的触点位置。对主令控制器是指手柄置于“零位”时的触点位置。6）控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。7）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。8）当图形垂直放置时，电路中各元器件触点图形符号以“左开右闭”绘制，即垂线左侧的触点为动合（常开）触点，垂线右侧的触点为动断（常闭）触点。当图形为水平放置时以“上开下闭”绘制，即在水平线上方的触点为动合（常开）触点，在下方的触点为动断（常闭）触点。,技术数据的标注： 熔断器熔体的额定电流 热继电器的动作电流范围及其整定值 导线截面积,CW6132型车床电气原
5、理图,继电器、接触器线圈与触头对应位置的索引,接触器各栏的含义如下：,继电器各栏的含义如下：,注：未使用的触头用“X”表示。,注：电气原理图阅读分析的方法,1先机后电。 2先主后辅。 3化整为零。 4集零为整。 5总结检查。,2.2 三相异步电动机的启动控制,三相异步电动机的结构,1、定子,由内周有槽的硅钢片叠成。,A -X、B -Y 、C- Z,定子铁心：,三相绕组：,定子作用：,i 0 首端流入，尾端流出。,i 0 尾端流入，首端流出。,()电流入,()电流出,规定：,合成磁场是一个旋转的磁场。 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。,结论：,2、转子,鼠笼型异步电动机：,绕线型异步电动
6、机：,定子三相绕组通入三相交流电。,方向:顺时针,磁生电,感应电动势 E20,电生磁,电磁力,电磁力F,电磁转矩T,转动原理：,直接起动控制线路,D,6,5,开关控制,1手动控制,特点:,电气原理图：,应用:,控制小型台钻和砂轮机。,2. 点动控制,应用：,常用于车床拖板箱快速 移动的电机控制。,保护环节：,短路保护,控制电路 短路保护,主电路 短路保护,工作原理：,电气原理图：,短路保护 ：FU1、FU2,过载保护 ：FR,3. 接触器自锁控制,工作原理,保护环节,电气原理图,自锁环节,工作过程,开关切换,长动与点动混合控制,按钮切换,中间继电器切换,（1）点动控制电路按按钮时电机转动，松开
7、时停止工作。1）无自锁触点2）无过载保护（短时工作）,（2）长动控制电路正常加工时连续不断的工作，有自锁。自锁（自保持）：依靠接触器自身辅助触点而使其 线圈保持通电。,总结点动和长动控制的区别。,练习：,分析下列控制电路分别实现什么控制？,工作过程,2.3 其他典型控制环节,多条件控制联锁控制工作循环自动控制,一、多条件控制,特点,工作原理,多地控制：起动按钮并联，停止按钮串联； 多人控制：起动按钮串联，停止按钮串联。,动画演示,主电路实现顺序控制,控制电路实现顺序控制,要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式。,二、联锁（顺序）控制,顺序启动同时停止控制,顺序启动逆序停止控
8、制,顺序启动同时停止控制,特点,电气原理图,控制电路,要求接触器1动作后接触器2才能动作，则将接触器1的常开触点串接在接触器2的线圈电路。,动画演示,顺序启动逆序停止控制,电气原理图,特点,控制电路,要求接触器2停止后接触器1才能停止，则将接触器2的常开触点并接在接触器1的停止按钮两端。,作业：动力头自动循环控制,SQ1,动力头1,动力头2,SQ2,SQ4,SQ3,a,b,d,c,M1,M2,运动示意图,电气原理图,(a) 主电路,(b) 控制电路,电动机原理：,改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向。,2.4 三相异步电动机的正反转控制,1.倒顺开关控制正反转,5.5KW以下的电动
9、机电路 直接控制电动机正反转。,特点,电气原理图,应用,控制电路,用倒顺开关实现电源调相。,倒顺开关,2.按钮控制正反转,主电路,KM2,控制电路,正转按钮,反转按钮,工作原理,缺点：,(1) 基本控制电路,容易造成相间短路。,控制电路,工作原理,(2) 接触器互锁控制,电气互锁,优点：,工作安全可靠。,缺点：,操作不便。,主电路,控制电路,工作原理,优点：,(3) 双重互锁控制,安全可靠，操作 方便。,主电路,动画演示,知识回顾,1、常用低压电器有哪些。 2、绘制电气原理图的原则。 2、电动机的直接起动控制线路 。,自锁环节,优点：,思考：只有机械互锁环节可以吗？,操作方便。,缺点：,易产生
10、故障。,电气原理图,龙门刨床加工,3.工作循环自动控制,工作台运动方向,挡块1,挡块2,图7 工作台往复循环控制,SQ1,SQ3,SQ2,SQ4,运动示意图,电气原理图,动画演示,知识回顾：,1、笼型异步电动机正反转的工作原理是什么？“正- 停-反”和“正-反-停”控制线路有什么区别？2、笼型异步电动机常用的降压起动方法有几种？,降压起动的方法,定子绕组串电阻（电抗）起动,自耦变压器降压起动,Y降压起动,降压起动的实质,起动时减小加在定子绕组上的电压， 以减小起动电流； 起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。,2.4 降压起动控制线路,1、定子串电阻降压起动,电气原理图,工作原理
11、,适合场合,在中小型生产 机械中应用广泛。,动画演示,2、星形三角形降压起动,线电压：两相绕组首端之间的电压，用U1表示；,相电压：每相绕组首、尾之间的电压，用U相表示。,对于星形接法：,对于三角形接法：,线电流：电网的供电电流，用I1 表示；,相电流：每相绕组的电流，用I相表示。,工作原理,降压起动时的电流为直接起动时的,起动,正常运行,星形接法：,三角形接法：,电气原理图,适合场合,只能用于正常运行时 为形接法的电动机。,控制电路,动画演示,3、自耦变压器降压起动,工作原理,适合场合,起动时，定子绕组接入自耦变压器，得到自耦变压器二次侧电压；正常运行时切除自耦变压器。,适用于不频繁起动、容
12、量在30kw以下的设备。,正常运行时定子绕组接成星形的笼型异步电动机。,电气原理图,定子串自耦变压器降压启动动画演示,动画演示,起动转矩大，设备投入较高。,电动机容量较大，要求限制对电网的冲击电流。,串自耦变压器,起动电流和起动转矩为正常工作时的1/3。,额定电压为380V，正常工作时为接法的电动机，轻载或空载起动。,Y-起动,线路简单、价格低、电阻消耗功率大，起动转矩小。,电动机容量大于10KW，起动次数不太多的场合。,定子串电阻,不需起动设备，但起动电流大。,电动机容量小于10KW,直接,特点,适用范围,起动方法,起动方法总结,停机制动类型,常用的电气制动,反接制动,能耗制动,电磁机械制动
13、-电磁铁操纵机械进行制动。,电气制动-电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动。,2.5 电动机制动控制线路,机械制动控制,电磁抱闸结构示意图,电磁抱闸电控原理图,消耗的能量小，其制动电流要小得多； 适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频繁的场合； 能耗制动需要直流电源整流装置。,1、能耗制动控制,原理： 电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁场，达到制动的目的。,n,F,转子,T,n0=0,F,特点（与反接制动相比）,单向运行接触器,变压器,桥式整流电路,（1）单向能耗制动控制,能耗制动接触器,按时间原则控制,按速度原则控制,正转接触器,反转
14、接触器,（2）可逆运行能耗制动控制,制动电阻的接线方法,2、反接制动控制,原理：,要求：,对称接法,不对称接法,改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的 旋转磁场，形成制动转矩。,10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电 阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防 止反向再起动。,电气原理图,速度继电器,工作原理,（1）单向反接制动控制,（2）可逆运行反接制动控制,控制电路,设备简单,制动迅速，准确性差，制动冲击力强。,制动效果显著，但有冲击，能耗较大，用于制动不频繁的设备，如铣床、镗床和中型车床的主轴制动。,反接制动,制动准确度高，但制动力较弱，需直流电源，设备投入费用高。,要求平稳制动
15、，停位准确的场合。如磨床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等。,能耗制动,特点,适用范围,制动方法,能耗制动与反接制动对比,改变电源频率f改变转差率s改变磁极对数p,2.6 双速电动机高低速控制线路,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,转速表达式：,调速方法：,旋转磁场的极对数P,1、变极式电动机的接线方式,低速接法（4极）,高速YY接法（2极）,悬空不接,Y点,电源相序反接,-YY连接,低速接法（4极）,高速YY接法（2极）,悬空不接,Y点,电源相序反接,Y-YY连接,2、双速异步电动机按钮控制调速,电气原理图,复合按钮实现高低速控制,开关实现高低速控制,
16、3、双速异步电动机时间继电器控制调速,电气原理图,保护环节有,2.7 电动机的保护环节,短路保护过载保护过电流保护零电压与欠电压保护弱磁保护,原因： 短路电流会引起电气设备绝缘损坏或产生强大的电动力，使电气设备损坏，因此必须迅速切断电源。措施：采用熔断器或自动空气开关 熔断器：短路时自动熔断，适用于准确度和自动化程度较差的系统中。 自动空气开关：具有短路、过载和欠压保护，能三相同时切断，用于要求较高的场合。,一、短路保护,原因：电动机长期超载运行，温升超允许值，绝缘材料变脆，使电机寿命减少或损坏。措施：在主电路中串接热继电器 过载保护不能代替短路保护 （热元件存在热惯性，电路发生短路时无法瞬时
17、动作）， 有过载保护还需要有短路保护。熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。,二、过载保护,原因：电动机不正确的起动和过大的负载转矩（导致电机过电流）引起的，一般比短路电流小。如电动机频繁正反转、启动、制动的重复短时工作。措施： 对于三相笼型异步电动机，短时过电流不会产生严重后果，故一般不采用过电流保护，而采用短路保护。 对于直流电动机和绕线式异步电动机控制线路，一般采用过电流继电器实现保护。一般过电流的动作值为启动电流的1.2倍。,三、过电流保护,零电压保护： 为防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护。 常用电压继电器来实现零压保护。 欠压保护： 在电源电压降到一
18、定允许值以下时将电源切断。 一般采用欠电压继电器来实现欠压保护。 欠压和零压保护的优点： 防止电动机低压运行。 避免多台电动机同时起动造成的电网电压波动。 防止在电源恢复时，电动机突然起动运行而造成设备和人身事故。,四、零电压与欠电压保护,电路保护环节,SB,1,KM,SB,SB,2,2,FR,FR,KM,SB,1,KM,SB,SB,2,2,FR,FR,KM,FR,FR,KM,KM,FU,FU,Q,Q,3,M,.,.,FR,FR,KM,KM,FU,FU,Q,Q,3,M,.,.,用于直流电动机。 电动机磁通的过度减少会引起电动机的超速甚至发生“飞车”，所以需要弱磁保护，防止起动电流过大或发生飞车
19、。 电动机的励磁回路中串入欠电流继电器。,五、弱磁保护,小 结,1. 本章重点讲述了电动机的启动、制动、调速等控制线路。掌握电动机的启动方法及其使用场合和特点。掌握各种电动机的制动方法及其使用场合和特点。2.掌握电动机的控制原则,即时间原则、速度原则、行程原则等。3.掌握电力拖动系统中的保护环节。互锁保护：电气互锁和机械互锁。联锁环节：动作顺序联锁环节、电气元件与机械动作的联锁。常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、失压和欠 压保护等。,逻辑与电路 逻辑或电路 逻辑非电路,KM=KA1KA2,KM=KA1+KA2,KM=KA,逻辑电路,练习 1、设计异步三相电动机用接触器的直接起停控
20、制线路，要求能实现两地控制。 2、设计一个正反转控制线路。3、设计一个先M1，后M2顺序起动，同时或分别停车控制线路。4、已知两台电动机M1、M2按下列要求顺序启停：（1）按下启动按钮后，M1启动，10s后M2自动启动；（2）M2停止后，M1才能停止。,已知两台电动机M1、M2按下列要求顺序启停：（1）按下启动按钮后，M1启动，10s后M2自动启动；（2）M2停止后，M1才能停止。,练习 1、设计异步三相电动机用接触器的直接起停控制线路，要求能实现两地控制。 2、设计一个正反转控制线路。3、设计一个先M1，后M2顺序起动，同时或分别停车控制线路。4、已知两台电动机M1、M2按下列要求顺序启停：（1）按下启动按钮后，M1启动，10s后M2自动启动；（2）按下停止按钮后，M2立即停止，5s后M1自动停止。,设计异步三相电动机用接触器的直接起停控制电路，要求能实现两地控制,设计一个正反转控制电路。,设计一个先M1，后M2顺序起动，同时停车控制电路。,
