第02章-电气线路基本控制原则和基本控制环节课件

博学博学 求是求是 明明德德第二章第二章 电气线路的基本控制原则电气线路的基本控制原则 和基本控制环节和基本控制环节第二节第二节第二节第二节 三相笼型异步电动机的全压起动和正反转控制三相笼型异步电动机的全压起动和正反转控制三相笼型异步电动机的全压起动和正反转控制三相笼型异步电动机的全压起动和正反转控制第七节第七节第七节第七节 直流电动机的控制直流电动机的控制直流电动机的控制直流电动机的控制第八节第八节第八节第八节 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节第一节第一节第一节第一节 电气控制系统图的类型及有关标准电气控制系统图的类型及有关标准电气控制系统图的类型及有关标准电气控制系统图的类型及有关标准第三节第三节第三节第三节 三相笼型异步电动机的减压起动控制三相笼型异步电动机的减压起动控制三相笼型异步电动机的减压起动控制三相笼型异步电动机的减压起动控制第四节第四节第四节第四节 三相绕线转子异步电动机的起动控制三相绕线转子异步电动机的起动控制三相绕线转子异步电动机的起动控制三相绕线转子异步电动机的起动控制第五节第五节第五节第五节 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制第六节第六节第六节第六节 三相笼型异步电动机的有级调速控制三相笼型异步电动机的有级调速控制三相笼型异步电动机的有级调速控制三相笼型异步电动机的有级调速控制第九节第九节第九节第九节 其他典型的控制电路其他典型的控制电路其他典型的控制电路其他典型的控制电路（增）（增）（增）（增）7/12/20241博学博学 求是求是 明明德德学习目的学习目的电气控制电路的作用是实现对被控对象的控制和保护电气控制电路多种多样，千差万别任何复杂的电器控制电路都是由基本基本控制电路控制电路按照一定的控制规律控制规律和逻辑规则有机地组合组合而成的7/12/20242博学博学 求是求是 明明德德学习内容学习内容了解电气制图国家标准的有关内容掌握基本控制电路掌握组成电气控制电路的基本控制规律掌握电动机控制的保护环节 7/12/20243博学博学 求是求是 明明德德学习要求学习要求从实际应用角度出发以方法论为手段进行学习掌握电路的工作原理和电路结构 7/12/20244博学博学 求是求是 明明德德2.1 电气控制系统图的类型及有关标准电气控制系统图的类型及有关标准一、电气控制系统图电气控制系统图 将电器元件及其联接用将电器元件及其联接用图形表达出来的图称图形表达出来的图称电气控制系统图电气控制系统图电气控制系统图电气控制系统图用统一的用统一的图形符号图形符号图形符号图形符号及及文文文文字符号字符号字符号字符号绘制绘制接线端子标记接线端子标记接线端子标记接线端子标记符合国家符合国家标准标准7/12/20245博学博学 求是求是 明明德德常用的电气制图国家标准常用的电气制图国家标准 1.GB/T 4728-19962000电气简图用图形符号 -图形符号国家标准图形符号国家标准2.GB/T 7159-1987电气技术中的文字符号制定通则 -文字符号国家标准文字符号国家标准3.GB4026-1992电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的通则 -接线端子标记国家标准接线端子标记国家标准4.GB6988-19932002电气制图 -电气控制系统图绘制国家标准电气控制系统图绘制国家标准7/12/20246博学博学 求是求是 明明德德电气控制系统图电气原理图电气原理图电器布置图电气安装接线图电电气气控控制制系系统统图图 7/12/20247博学博学 求是求是 明明德德二、电气原理图电气原理图电气原理图电气原理图电气原理图是用图形符号并按主电路和辅助电路相互分开并依据工作顺序排列、详细表示电路或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑电气元件的形状、大小和安装方式的一种简图。其目的是便于详细理解作用原理。为测试和寻找故障提供信息。作为编制接线图的依据。7/12/20248博学博学 求是求是 明明德德1.1.电气原理图组成电气原理图组成 根据通过电流的大小电路图可分为：n主电路主电路主电路主电路（用粗线绘制在图面的左侧或上方）n辅助电路：辅助电路：辅助电路：辅助电路：包括控制、照明、信号和保护电路。（用细线绘制在图面的右侧或下方）大电流大电流小电流（一）绘制电气原理图的原则7/12/20249博学博学 求是求是 明明德德2.2.电器元件的画法电器元件的画法n电器元件的不同组成部分可不画在一起n文字符号应标注一致n对于几个同类电器，在表示名称的文字符号后加上一个数字序号（一）绘制电气原理图的原则7/12/202410博学博学 求是求是 明明德德3.3.电源线的画法电源线的画法n多相电源电路集中画在图纸上方，相序依次排列(L1、L2、L3）n控制电路和信号电路画在两条电源线之间n耗电元件直接与一条电源线相连n控制触点连接在另一条电源线和耗电元件之间 （一）绘制电气原理图的原则7/12/202411博学博学 求是求是 明明德德4.4.电气触头的画法电气触头的画法n电气图中所有电器元件触点，都按没有通电和没有按没有通电和没有按没有通电和没有按没有通电和没有外力作用外力作用外力作用外力作用时的状态画出 n电气触头的图形符号垂直放置时，按“左开右闭左开右闭左开右闭左开右闭”原则绘制n电气触头的图形符号水平放置时，按“上闭下开上闭下开上闭下开上闭下开”原则绘制（一）绘制电气原理图的原则7/12/202412博学博学 求是求是 明明德德5.5.电路图的布局电路图的布局n电路图按功能布置n按动作顺序或信号流的方向自自左左向向右右、自自上上而而下下依次平行排列。n尽可能减少线条和避免交叉线（一）绘制电气原理图的原则7/12/202413博学博学 求是求是 明明德德（二）原理图区域的划分某机床的电气控制原理图某机床的电气控制原理图7/12/202414博学博学 求是求是 明明德德（三）符号位置的索引n 符号位置的索引用图号、页次和图区号的组合索引法，索引代号组如下：n 当某一元件相关的各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：n 当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图纸的不同图区时，索引代号可简化成：7/12/202415博学博学 求是求是 明明德德（三）符号位置的索引n 在原理图中，接触器、继电器的线圈与触头的从属关系用附附附附图图图图表示。在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。右栏 中栏 左栏 主触头所 辅助常开触头 辅助常闭触头在图区号 所在图区号 所在图区号 n对继电器继电器继电器继电器，上述表示法各栏的含义如下：n对接触器接触器接触器接触器，上述表示法各栏的含义如下：左栏 右栏 辅助常开触头 辅助常闭触头 所在图区号 所在图区号7/12/202416博学博学 求是求是 明明德德（四）技术数据的标注n 电气图中各电气元器件和型号，常在电气原理图中电器元件文字符号下方标注出来。7/12/202417博学博学 求是求是 明明德德n布布置置图图用来表示成套装置、设备中各个电器的实际位置实际位置的一种图。布置图布置图 三、电器元件布置图7/12/202418博学博学 求是求是 明明德德n接接线线图图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备的电路图的要求，并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置，以及它们之间的电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术文件。四、电气安装接线图 7/12/202419博学博学 求是求是 明明德德接线图接线图返回本节返回本节7/12/202420博学博学 求是求是 明明德德2.2 2.2 三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机 全压起动全压起动和正反转和正反转控制控制起、停控制起、停控制就是最基本、最主要的控制方式就是最基本、最主要的控制方式静止转动正转/反转运动形式电气控制的目的电气控制的目的是使电动机能按照要求进是使电动机能按照要求进行运转，驱使机械作合乎工艺要求的运动行运转，驱使机械作合乎工艺要求的运动 连动/点动慢速/快速制动控制制动控制制动控制制动控制正反转控制正反转控制正反转控制正反转控制起动控制起动控制起动控制起动控制调速控制调速控制调速控制调速控制全压起动全压起动降压起动降压起动7/12/202426博学博学 求是求是 明明德德2.2 2.2 三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机 全压起动全压起动和正反转和正反转控制控制全压起动：起动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上，适合10KW以下电机。起动电流为额定起动电流为额定电流的电流的4-74-7倍倍7/12/202427博学博学 求是求是 明明德德n合上开关QS接通三相电源n按下SB常开触点闭合 KM线圈得电吸合 KM常开主触点闭合 M起动运转。n松开SB常开触点断开 KM线圈失电释放 KM常开主触点断开M失电停止。n按钮SB兼作兼作兼作兼作停止按钮。一按（点）就动，一松（放）就停一按（点）就动，一松（放）就停 一、一、电动机单向全压直接起动控制电路电动机单向全压直接起动控制电路 1.1.单向点动控制电路单向点动控制电路 7/12/202428博学博学 求是求是 明明德德n通过接触器自身的辅辅助助触触点点而保持线圈通电的现象称为自锁自锁自锁自锁。自锁自锁触点触点连动连动点动点动 2.2.单向连动控制电路单向连动控制电路 7/12/202429博学博学 求是求是 明明德德n按下SB2KM线圈得电吸合KM主触点闭合M起动运转。n 按下SB1KM线圈断电KM的主触点断开M停止运转。停止按钮起动按钮电机如何停止电机如何停止7/12/202430博学博学 求是求是 明明德德热继电器的热元件如何实现电机的过载保护如何实现电机的过载保护热继电器的常闭触点7/12/202431博学博学 求是求是 明明德德保护环节保护环节n n短路保护短路保护短路保护短路保护FU1FU1、FU2FU2n n过载保护过载保护过载保护过载保护-FR-FRn n欠欠欠欠压压压压和和和和失失失失压压压压保保保保护护护护接接触触器器自锁触头和点动按钮自锁触头和点动按钮失压(零压)保护：在电网断电后，为防止恢复供电时电动机突然自行起动运转造成设备和人身事故的保护。U U85%U85%U，KMKM衔铁由于电磁衔铁由于电磁吸力不足自行释放吸力不足自行释放 7/12/202432博学博学 求是求是 明明德德思考n停止按钮串在自锁回路中能否实现起停功能？n该电路与单向连动控制电路的起停功能有何不同？7/12/202433博学博学 求是求是 明明德德点动与连动控制电路的区别 n 不设自锁触点n 不另设停止按钮n 不设FR n 必设自锁触点n 另设停止按钮n 应设FR 7/12/202434博学博学 求是求是 明明德德3 3单向点动、连动混合控制电路单向点动、连动混合控制电路 点动点动 点动点动+连动连动7/12/202435博学博学 求是求是 明明德德3 3单向点动、连动混合控制电路单向点动、连动混合控制电路（1）采用复合按钮 连续控制连续控制：欲起动，按SB2线圈KM吸合、自锁主触点KM闭合电机M起动。欲停机，按SB1线圈KM失电主触点KM断开电机M停止转动。点点动动：SB3SB3连动连动：SB2SB2 停止停止：SB1SB17/12/202436博学博学 求是求是 明明德德3单向点动、连动混合控制电路单向点动、连动混合控制电路n采用复合按钮实现点动与连动混合工作的电路不可靠。点动毕，可能引起自锁。7/12/202437博学博学 求是求是 明明德德3单向点动、连动混合控制电路单向点动、连动混合控制电路（2）采用中采用中间继电器器 KA线圈与点动按钮串联串联n优点：点动与连动工作相对独 立，工作可靠 连续控制连续控制：欲起动，按SB3线圈KA吸合、自锁线圈KM吸合主触点KM闭合电机M起动。欲停机，按SB1 线圈KM KA失电主触点KM断开电机M停止转动。点点动动：SB2SB2连动连动：SB3SB3 停止停止：SB1SB17/12/202438博学博学 求是求是 明明德德二、电动机正反转控制电路二、电动机正反转控制电路机械部件作正、反两个方向的运动，均可通过控制电动机的正、反转来实现。7/12/202439博学博学 求是求是 明明德德电动机旋转方向电动机旋转方向 电源的相序电源的相序由由KM1KM1、KM2KM2主触点分主触点分别送入正、负序电源别送入正、负序电源改变电动机旋转方向改变电动机旋转方向三相交流电动机：三相交流电动机：改变电源的相序改变电源的相序n 将三相电源线中任意两任意两任意两任意两相对调相对调相对调相对调即可改变电机转向改变旋转磁场方向改变旋转磁场方向L1、L2、L3-三相交流电源相序U、V、W -三相电动机的相序7/12/202440博学博学 求是求是 明明德德思考主电路中，电源相序这样调换，电机能反向吗？7/12/202441博学博学 求是求是 明明德德1 1正一停一反控制电路正一停一反控制电路主电路：主电路：断路器断路器注意：注意：为避免电源相间短路，KM1和KM2主触点不可同时闭合断路器QF作为电源开关，它具有短路保护、过载保护、失压保护的功能。7/12/202442博学博学 求是求是 明明德德控制电路 无互锁电路无互锁电路1)按SB2，电机正转2)按SB1，电机停转1)按SB3，电机反转2)按SB1，电机停转n该电路任任任任何何何何时时时时候候候候只允许一个接触器通电工作。n若由于误操作会引起电源两相短路，致使QF自动跳闸，电动机无法工作。该电路该电路工作不可靠！工作不可靠！不能用！不能用！该控制电路由两个单向旋转电路组合而成。7/12/202443博学博学 求是求是 明明德德控制电路 具有电气互锁电路具有电气互锁电路n 利用两个接触器的常闭辅助触点KM1、KM2分别串串接接在对方接触器的线圈电路中以达到相互制约的方法称为互互互互锁锁锁锁(电气互锁电气互锁电气互锁电气互锁)。n 这两个常闭辅助触点称为互锁触点互锁触点互锁触点互锁触点。互锁互锁触点触点正正停停反：反：按SB2，电机正转按SB1，电机停转按SB3，电机反转互锁互锁触点触点前述电路如何改进前述电路如何改进7/12/202444博学博学 求是求是 明明德德自锁与互锁的区别自锁与互锁的区别 自 锁互 锁常开触点常闭触点 并接在自身按钮两端串接在对方线圈电路中“或”逻辑有记忆作用“非”逻辑 互相否定7/12/202445博学博学 求是求是 明明德德2 2正一反一停控制电路正一反一停控制电路n电气互锁：电气互锁：KM1KM1、KM2KM2n机械互锁：机械互锁：SB2SB2、SB3SB3正反向切换：按下SB3KM1失电 KM2吸合M由正转切换为反转。具有双重互锁电路具有双重互锁电路n 利用正反转起动按钮的常闭辅助触头分别串串接接在对方接触器的线圈电路中，这种互锁称为按按按按钮钮钮钮互互互互锁锁锁锁(机机机机械械械械互互互互锁锁锁锁)。7/12/202446博学博学 求是求是 明明德德思考n请分析如左图示电路的工作原理？该电路如何实现电机正反转？7/12/202447博学博学 求是求是 明明德德3 3自动往返行程自动往返行程控制电路控制电路n按SB2KM1吸合、自锁M正转拖动运动部件前进压下SQ1KM1断电，KM2得电 M正转变反转拖动运动部件后退压下SQ2KM2断电，KM1得电 M反转变正转拖动运动部件前进 按下SB1 M停转n SQ1-正向变反向行程开关n SQ2-反向变正向行程开关没有限位没有限位工作不可靠！工作不可靠！7/12/202448博学博学 求是求是 明明德德3 3自动往返行程自动往返行程控制电路控制电路n按SB2KM1吸合、自锁M正转拖动运动部件前进移至右极限位置压下SQ3KM1线圈失电M停转n SQ1-正向变反向行程开关n SQ2-反向变正向行程开关n SQ3-正向极限保护用行程开关n SQ4-反向极限保护用行程开关前述电路如何改进前述电路如何改进应用运动部件的行程作为控制参量的控制方法称为行程原则行程原则行程原则行程原则7/12/202449博学博学 求是求是 明明德德思考左图中，极限开关SQ的常闭触点放在自锁回路中行吗？7/12/202450博学博学 求是求是 明明德德思考分析左图电路与前页电路，功能上有何不同？7/12/202451博学博学 求是求是 明明德德2.3 2.3 三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机 降压起动控制电路降压起动控制电路 定子串电阻(或电抗器)减压起动 星一三角(丫-)减压起动 自耦变压器减压起动 延边三角形减压起动 降压起动：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，使之在额定电压下运行。适合10KW以上，空载或轻载起动电机。n三相笼型异步电动机常用的减压起动方法三相笼型异步电动机常用的减压起动方法:7/12/202452博学博学 求是求是 明明德德一、定子串电阻减压起动控制一、定子串电阻减压起动控制n 控制原理控制原理 三相笼型异步电动机定子绕组串电阻时，起起动动时时利利用用电电阻阻分分压压，定子绕组起动电压降低，起起动动结结束束后后（即电机转速接近额定值时）将将电电阻阻短短接接，使电动机在额定电压下正常运行，以减小起动电流.n 特点特点 设备简单、经济，在中小型生产机械中应用较广 7/12/202453博学博学 求是求是 明明德德主电路主电路起动时起动时:KM1:KM1通通 串入串入R R起动结束起动结束:KM2:KM2通通 短接短接R R延时延时起动电阻7/12/202454博学博学 求是求是 明明德德控制电路控制电路SASA置自动置自动同同a a图图 SASA置手动置手动KTKT被切除被切除SB2SB2串电串电阻起动阻起动SB3SB3短接短接电阻电阻 用用KTKT实现实现 Y Y的的自动切换自动切换控制过程中选择时间作为控制参量进行控制的方式称为时间原则时间原则。通电延时7/12/202455博学博学 求是求是 明明德德起动电阻选用起动电阻选用 n 由电阻丝绕制的由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻板式电阻或铸铁电阻 电阻功率大，能够通过较大电流，电阻功率大，能够通过较大电流，但能耗较大但能耗较大 n 降低能耗降低能耗 可采用可采用电抗器电抗器代替电阻代替电阻 7/12/202456博学博学 求是求是 明明德德二、星一三角二、星一三角(丫丫)减压起动控制减压起动控制n使用条件使用条件 正常运行正常运行时定子绕组接成三角形三角形的笼型异步电动机。n控制原理控制原理 起动时，定子绕组首先接成星形首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，将定子绕组的接线由星形接成三角形由星形接成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。n特点特点 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，适用于空载或轻载适用于空载或轻载。7/12/202457博学博学 求是求是 明明德德二、星一三角二、星一三角(丫丫)减压起动控制减压起动控制n 两种情况两种情况用于用于13kW13kW以下电动机的起动电路以下电动机的起动电路两个接触器和一个时间继电器实现两个接触器和一个时间继电器实现 用于用于13kW13kW以上电动机的起动电路以上电动机的起动电路三个接触器和一个时间继电器实现三个接触器和一个时间继电器实现 7/12/202458博学博学 求是求是 明明德德1.13kW1.13kW以下电动机的起动电路以下电动机的起动电路主电路主电路KM1-线路接触器KM2-星-三角形 变换接触器起动起动起动起动：KM2断电，星形起动运行运行运行运行：KM2得电，三角形运行7/12/202459博学博学 求是求是 明明德德1.13kW1.13kW以下电动机的起动电路以下电动机的起动电路nKM1得电-KM1断电-KM2得电-KM1得电n该电路中，在KM1瞬时断开和接通时，产生一定的浪涌电流，因容量有限，故该电路仅适用于413kW的电动机的起动控制。控制电路控制电路 KTKT先断电先断电KM1KM1得电得电 电机电机运行运行按按SB2SB2 KTKT得电、延时得电、延时 KM2KM2后得电后得电KM2KM2常开触头闭合常开触头闭合,变变 KM1 KM1得电得电电机丫启动电机丫启动 KM1KM1先断电先断电延时毕延时毕延时毕延时毕7/12/202460博学博学 求是求是 明明德德2 213kW13kW以上电动机的起动电路以上电动机的起动电路 KM1 KM2()KM3(Y)KM2、KM3不能同时吸合主电路主电路7/12/202461博学博学 求是求是 明明德德按按SB2SB2KM1KM1得电得电,自锁自锁 电机丫起动电机丫起动 KM3KM3得电得电 KTKT得电得电 KM3KM3断电断电KM2KM2得电得电,自锁自锁电动机电动机运行运行延时毕延时毕用用KTKT实现实现 Y Y的的自动切换自动切换控制电路控制电路 2 213kW13kW以上电动机的起动电路以上电动机的起动电路nKM1、KM3得 电-KM3断电-KM2得电7/12/202462博学博学 求是求是 明明德德 KTKT失电失电按按SB2SB2 KT KT吸合、延时吸合、延时 KM3KM3失电失电 KM2KM2吸合吸合电机电机“”运行。运行。KM3KM3吸合吸合 KM1KM1吸合、自锁吸合、自锁 电机电机“Y Y”启动。启动。延时毕延时毕思考分析左图电路控制过程。n KM3先吸合 KM1后吸合n互锁保护措施n 电机绕组由Y形形后，随着KM3失电，KT失电复位7/12/202463博学博学 求是求是 明明德德三、自耦变压器减压起动控制电路三、自耦变压器减压起动控制电路 n控制原理：控制原理：使用带抽头的自耦变压器提供起动电压。起动时，定子绕组电压是自耦变压器二次电压U2。起动完毕时，自耦变压器变被脱开，定子绕组的电压变为变压器一次电压，电机进入全压工作状态。n电压变比为 K=U1U21 自耦变压器减压起动时的电压为额定电压的1K，起动电流减小到1K2，由于TU2，此时的起动转矩降为直接起动时的1K2。n自耦变压器减压起动常用于空载或轻载起动。7/12/202464博学博学 求是求是 明明德德三、自耦变压器减压起动控制电路三、自耦变压器减压起动控制电路 n起起动动时时，合QS，按SB2,KMl、KT同时得电并自锁，电机经变压器二次侧降压起动;n当当电电动动机机转转速速接接近近于于额额定定转转速速时时，延时到,KT动作,KM1断电,KM2得电,电机全压运行。n该方法适用于正常工作时接成星形或三角形的较大较大容量电动机容量电动机，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。7/12/202465博学博学 求是求是 明明德德四、延边三角形减压起动控制电路四、延边三角形减压起动控制电路n比较：比较：星星三角形减压起动控制三角形减压起动控制：不增加专用起动设备实现减压起动，虽然星形联接时起动电流小，但起动转矩却只有额定电压时起动转矩的1/3。适用于空载或轻载的状态下起动。延边三角形减压起动延边三角形减压起动：是一种既不增加起动设备，即能减小起动电流减小起动电流减小起动电流减小起动电流，又能提高起动转矩提高起动转矩提高起动转矩提高起动转矩的起动方法。适用于定子绕组特别设计的异步电动机，这种电动机共有9个或12个出线端。7/12/202466博学博学 求是求是 明明德德四、延边三角形减压起动控制电路四、延边三角形减压起动控制电路n使用条件使用条件 正常运行正常运行时定子绕组接成三角形三角形的笼型异步电动机。n控制原理控制原理 起动时，电动机定子绕组联接为延边三角形减压起动，当电动机转速接近额定电压时，定子绕组联接为三角形正常运转。n电动机定子绕组作延边三角形连接时，每相绕组承受的电压比三角形连接时低，此时定子绕组相电压与线电压的关系取决于每相定子绕组两部分的匝数比。n改变延边部分与三角形连接部分的匝数比就可以改变电动机绕组相电压的大小，从而达到改变起动电流和起动转矩的目的。7/12/202467博学博学 求是求是 明明德德四、延边三角形减压起动控制电路四、延边三角形减压起动控制电路nKM2和KM1得电，KM3断电-延边三角形起动nKM2和KM3得电,KM1断电-三角形运行7/12/202468博学博学 求是求是 明明德德2.4 三相绕线转子异步电动机三相绕线转子异步电动机起动控制起动控制n在一般要要要要求求求求起起起起动动动动转转转转矩矩矩矩较较较较高高高高的场合，绕线转子异步电动机得到了广泛的应用。n三相绕线转子异步电动机起动控制方法三相绕线转子异步电动机起动控制方法：三相绕线转子异步电动机的转转转转子子子子绕绕绕绕组组组组可以通过滑环串接接接接起起起起动动动动电电电电阻阻阻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。n起动控制分类起动控制分类：按起动时转子绕组串接装置不同 串电阻起动串电阻起动 串频敏变阻器起动串频敏变阻器起动 7/12/202470博学博学 求是求是 明明德德一、转子串电阻起动控制电路一、转子串电阻起动控制电路 n控制原理控制原理 串接在三相转子绕组中的起动电阻一般都接成星形。起起动动前前，起动电阻全部接入，起起动动过过程程中将电阻依次短接，起起动动结结束束时时，转子电阻全部被短接。n短接起动电阻的方式短接起动电阻的方式 三相电阻不平衡短接法 三相电阻平衡短接法7/12/202471博学博学 求是求是 明明德德转子串电阻起动转子串电阻起动按时间原则控制 合合QSQS，按，按SB2SB2吸合吸合KT1KT1吸合延时到吸合延时到 KM2KM2吸合短接吸合短接R1 R1 KT2KT2吸合延时到吸合延时到KM3KM3吸合短接吸合短接R2 R2 KT3KT3吸合延时到吸合延时到KM4KM4吸合短接吸合短接R3R3 7/12/202472博学博学 求是求是 明明德德转子串电阻起动转子串电阻起动按时间原则控制 n注意注意：（1）电路中只有KMl、KM4长期通电，而KTl、KT2、KT3、KM2、KM3线圈的通电时间均被压缩到最低限度;作用作用：a a）节省电能，延长电器寿命）节省电能，延长电器寿命 b b）减少电路故障，保证电路可靠工作）减少电路故障，保证电路可靠工作。（2）一旦时间继电器损坏，电路将无法实现电动机正常起动和运行;（3）采用逐段短接电阻，会使电流及转矩突然增大，产生较大的机械冲击。7/12/202473博学博学 求是求是 明明德德转子串电阻起动转子串电阻起动按电流原则控制 合合QSQS，按，按SB2SB2 KMlKMl吸合吸合KI1KI2KI3KI1KI2KI3吸合吸合 转速升电流降转速升电流降 KI1KI1释放释放 KM2KM2吸合短接吸合短接R1R1KI2KI2释放释放 KM3KM3吸合短接吸合短接R2R2KI3KI3释放释放KM4KM4吸合短接吸合短接R3 R3 nKI吸合电流同，但释放电流不同。n释放电流：KI1KI2KI37/12/202474博学博学 求是求是 明明德德二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路n三相绕线转子异步电动机转子串电阻起动缺点三相绕线转子异步电动机转子串电阻起动缺点 存在一定的机械冲击，同时串接电阻起动线路复杂，工作不可靠，而且电阻本身比较笨重、能耗大、控制箱体积大。n频频敏敏变变阻阻器器的的阻阻抗抗能能够够随随着着转转子子电电流流频频率率的减小而自动减小的减小而自动减小n转子等效阻抗和转子回路感应电动势由大到小的变化，使串频敏变阻器起动实现了近似恒转矩的起动特性近似恒转矩的起动特性。7/12/202475博学博学 求是求是 明明德德二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路二、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路n nRFRF为频敏变阻器为频敏变阻器为频敏变阻器为频敏变阻器 n n“自自自自动动动动”位位位位置置置置：按SB2、KMl、KT得电，KT延时到 KA得电 KM2得电 KM2主触头将频敏变阻器短接，完成电动机的起动。n n“手手手手动动动动”位位位位置置置置：按SB2 电动机达到额定转速时，按SB3 7/12/202476博学博学 求是求是 明明德德2.5 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制n制动原因制动原因 三相异步电机自脱离电源，由于惯性，转子经经经经一一一一段段段段时时时时间间间间才停止，会造成运动部件停位不准、工作不安全停位不准、工作不安全停位不准、工作不安全停位不准、工作不安全等现象。n制动方法两类制动方法两类 机械制动机械制动：电磁抱闸等产生机械力强迫电机迅速停车 电气制动电气制动：产生与电动机旋转方向相反的电磁转矩，使电动机工作在制动状态n电气制动电气制动控制电路分类控制电路分类 反接制动反接制动 能耗制动能耗制动 再生制动 电容制动7/12/202477博学博学 求是求是 明明德德一、反接制动控制电路一、反接制动控制电路n定子电源反接制动定子电源反接制动控制原理控制原理 即改改改改变变变变电电电电动动动动机机机机电电电电源源源源的的的的相相相相序序序序，使定子绕组产生反向旋转磁场，从而产生制动转矩，使电动机转子迅速降速。n注意注意（1）为防止转子降速后反向起动，当电电电电动动动动机机机机转转转转速速速速接接接接近近近近于于于于零时应迅速切断电源零时应迅速切断电源零时应迅速切断电源零时应迅速切断电源。（2）为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中串串串串反反反反接接接接制动电阻制动电阻制动电阻制动电阻(对称法和不对称法)来限制反接制动电流。n反接制动特点反接制动特点：制动迅速，效果好，但冲击大n适用范围适用范围：10kW以下的小容量电动机 7/12/202478博学博学 求是求是 明明德德 1电动机单向运转的反接制动控制电路电动机单向运转的反接制动控制电路 n采用速度继电器来检测电动机转速的变化。n当 转 速 高 于120r/min时 触 头动作；n当 转 速 低 于100r/min时 触 头复位，切除反向电源。控制过程中选择速度（转速）作为控制参量进行控制的方式称为速速速速度原则度原则度原则度原则。反接制反接制动电阻动电阻速度继速度继电器电器7/12/202479博学博学 求是求是 明明德德 2电动机可逆运行的反接制动控制电路电动机可逆运行的反接制动控制电路 nKM1正转接触器 KM2反转接触器 KS1正转速度继电器 KS2反转速度继电器n主电路未设置限流电阻，冲击电流大。该常闭触该常闭触点有什么点有什么作用？作用？7/12/202480博学博学 求是求是 明明德德 2电动机可逆运行的反接制动控制电路电动机可逆运行的反接制动控制电路 正向：nKM1正转降压起动接触器nKM3正转全压起动接触器nKM2正转制动接触器n定子串电阻降压起动降压起动降压起动降压起动+反接制动反接制动反接制动反接制动反接制反接制动电阻动电阻和降压和降压起动限起动限流电阻流电阻7/12/202481博学博学 求是求是 明明德德二、能耗制动控制电路二、能耗制动控制电路n控制原理控制原理 在电动机脱离三相交流电源之后，迅速在定子绕组上加一个直直直直流流流流电电电电压压压压，利用转子感应电流与静止磁场的作用来达到制动的目的。n特点特点 制动力强、制动平稳、无大的冲击，能使生产机械准确停车，但需要直流电源、低速时制动力矩小。电动机功率较大时，制动的直流设备投资大。n控制方法控制方法 可以采用时时时时间间间间或速速速速度度度度控制原则，分别由时时时时间间间间继继继继电电电电器器器器和速度继电器速度继电器速度继电器速度继电器完成。7/12/202482博学博学 求是求是 明明德德1单向能耗制动控制电路单向能耗制动控制电路时间原则时间原则 n nKTKTKTKT瞬动触点作用：瞬动触点作用：瞬动触点作用：瞬动触点作用：当KT线圈断线或其它故障，使KT触点不起作用时，只要按下停止按钮SBl，可以点点点点动动动动能能能能耗耗耗耗制制制制动动动动。若无此触点，发生故障时，按下SB1将使KM2线圈长期通电吸合，从而使电机定子绕组长期接入直流电源。KTKT瞬动瞬动触点触点n制动结束时，利用时间继电器KT的延时常闭常闭常闭常闭触点触点断开制动电路。调节制调节制动电流动电流7/12/202483博学博学 求是求是 明明德德1单向能耗制动控制电路单向能耗制动控制电路速度原则速度原则 n制动快结束时，利用速度继电器KS的常开常开常开常开触点触点断开制动电路。7/12/202484博学博学 求是求是 明明德德2电动机可逆运行能耗制动控制电路电动机可逆运行能耗制动控制电路 时间原则时间原则 7/12/202485博学博学 求是求是 明明德德2.电动机可逆运行能耗制动控制电路电动机可逆运行能耗制动控制电路 速度原则速度原则 7/12/202486博学博学 求是求是 明明德德 反接制动反接制动 能耗制动能耗制动7/12/202487博学博学 求是求是 明明德德2.6 三相笼型异步电动机的有级调速控制三相笼型异步电动机的有级调速控制n三相异步电动机的调速原理三相异步电动机的调速原理 电机调速的方法电机调速的方法：变极对数变极对数调速调速(P P）变频调速(f1)变转差率调速(s)：改变S可通过调定子电压、改变转子电路中的电阻(只适合绕线式异步电机)、采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。7/12/202488博学博学 求是求是 明明德德2.6 三相笼型异步电动机的有级调速控制三相笼型异步电动机的有级调速控制n变极对数调速变极对数调速 要求：必须选用双速或多速电动机。特点：有级调速方法 适用：三相笼型笼型笼型笼型异步电动机 改变极对数改变极对数P的方法：的方法：改变定子绕组的连接方法改变定子绕组的连接方法 在定子上设置具有不同极对数的两套互相独立的绕组 7/12/202489博学博学 求是求是 明明德德一、三相笼型异步电动机的有级调速控制原理一、三相笼型异步电动机的有级调速控制原理 图图a a 三角形三角形三角形三角形连接，电动机连接，电动机四极四极四极四极运行，为运行，为低速低速低速低速图图b b 双星形双星形双星形双星形连接，电动机连接，电动机两极两极两极两极运行，为运行，为高速高速高速高速 n 改变定子绕组的连接方法双速电机7/12/202490博学博学 求是求是 明明德德二、二、接触器控制接触器控制的双速电动机控制电路的双速电动机控制电路 nKM1得电，KM2和KM3断电 -三角形，4极，低速nKM2和KM3得电,KM1断电 -双丫，2极，高速nKM1 与 KM2和KM3不能同时得电，需要互锁。nSB2 低速低速按钮nSB3 高速高速按钮7/12/202491博学博学 求是求是 明明德德三、三、时间继电器时间继电器自动控制的双速电动机控制电路自动控制的双速电动机控制电路nSA在低速档时，电机低速运行nSA在高速档时，电机先低速起动，一段时间后（KT），电机高速运转。7/12/202492博学博学 求是求是 明明德德2.7 直流电动机的控制直流电动机的控制n 直流电动机优点直流电动机优点 具有优良的调速特性，调速平稳、方便，调速范围广，过载能力大，能快速起动、制动和反转，能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。虽然其制造成本和维护费用比交流电动机大，但在对电动机的调速性能和起动性能要求高的生产机械上仍得到广泛应用。7/12/202493博学博学 求是求是 明明德德2.7 直流电动机的控制直流电动机的控制n直流电动机根据定子磁场产生方式不同可分为：电磁式电磁式和永磁式永磁式。n电磁式励磁绕组有四种连接方式（他励他励他励他励、串励式串励式串励式串励式、并励式并励式并励式并励式、复励式复励式复励式复励式）。串励并励复励他励永磁式7/12/202494博学博学 求是求是 明明德德一、直流电动机的基本控制方法一、直流电动机的基本控制方法1 1直流电动机的起动控制直流电动机的起动控制n 特点特点 起动冲击电流大，一般不允许直接起动直接起动n 起动过程起动过程 起动电流要小，起动转矩要大 在接通电枢绕组电源时同时或提前同时或提前接上额定的励磁电压。他励、并励他励、并励直流电动机起动时，在接通电枢绕组电源时，必须同时或提前接上额定的励磁电压。串励串励直流电动机的励磁电流和电枢电流是同时接通的。7/12/202495博学博学 求是求是 明明德德一、直流电动机的基本控制方法一、直流电动机的基本控制方法2 2直流电动机的正反转控制直流电动机的正反转控制 n由电磁转矩由电磁转矩：n改变直流电动机的转向有两个方法：改变直流电动机的转向有两个方法：（1）电动机的励磁绕组两端电压的极性不变时，改改变变电电枢枢绕组两端电压的极性绕组两端电压的极性，使电枢电流反向（2）电枢绕组两端电压极性不变，而改改变变励励磁磁绕绕组组两两端端电电压的极性压的极性，使励磁电流反向。n反向过程反向过程：（1）防止造成“飞车”改变励磁电流的同时要切断电枢绕组电源。（2）消除励磁绕组因断开触头产生的感应电动势 加设阻容吸收装置。7/12/202496博学博学 求是求是 明明德德一、直流电动机的基本控制方法一、直流电动机的基本控制方法3 3调速控制调速控制n 突出优点突出优点 在很大的范围内具有平滑、平稳的调速性能。n 调速方法调速方法：电枢回路串电阻调速、改变电枢电压调速、改变励磁调速和混合调速。4 4制动控制制动控制n 直流电动机电气制动方法直流电动机电气制动方法：能耗制动、反接制动和再生发电制动等几种方式。7/12/202497博学博学 求是求是 明明德德二、他励二、他励(包括并励包括并励)直流电动机的控制电路直流电动机的控制电路 1 1电枢回路串电阻的起动与调速控制电路电枢回路串电阻的起动与调速控制电路7/12/202498博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节常用的保护环节常用的保护环节 u 短路保护短路保护u 过电流保护u 过载保护过载保护u 零电压保护零电压保护及欠电压保护u 弱磁和失磁保护 电流型保护电压型保护7/12/202499博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节一、短路保护一、短路保护n产生短路现象原因产生短路现象原因：绝缘损坏、负载短接、接线错误等故障。n短路的后果短路的后果：短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的几倍到几十倍，使电气设备因过热损坏，甚至因电弧引起火灾。n短路保护要求短路保护要求:瞬动特性瞬动特性：即发生短路故障时，控制电路能迅速地切除电源n短路保护常用方法短路保护常用方法：采用熔断器熔断器FUFU、断路器断路器QFQF7/12/2024100博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节二、过载保护二、过载保护n过载：过载：电动机的运行电流大于额定电流，但在1.5倍额定电流以内。n引起电动机过载原因引起电动机过载原因：负载的突然增加，电网电压降低，缺相运行等。n过载后果过载后果:长期长期处于过载运行，也将引起电动机的过热，使其温升超过允许值而损坏绝缘，寿命缩短，严重时还会使电动机损坏。n过载保护要求过载保护要求：具有反时限特性反时限特性，且不会因为电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作。n常用的过载保护元件常用的过载保护元件:热继电器热继电器FR FR 7/12/2024101博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节三、过电流保护三、过电流保护n过电流保护过电流保护：电动机或电器元件超过其额定电流的运行状态，但不超过2.5倍额定电流。n过电流现象产生原因过电流现象产生原因：由于不正确的起动和过大的负载引起的。n过电流后果过电流后果：在过电流情况下，电器元件一般不是马上损坏，只要在达到最大温升之前，电流值能恢复正常还是运行的。n常用的过电流保护元件常用的过电流保护元件：过电流继电器过电流继电器KIKIn过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机中，对于三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机，其短时过电流不会产生严重后果，故可不设置过电流保护可不设置过电流保护。7/12/2024102博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节四、四、零电压零电压及欠电压保护及欠电压保护 n零电压保护零电压保护:为了防止电网失电后恢复供电时，电动机自行起动的保护。n零电压保护原因零电压保护原因：电动机在运行中，电源电压因某种原因消失后，当电源电压恢复时，如果电动机自行起动，可能使生产设备损坏或造成人身事故。n常用的零电压保护元件：常用的零电压保护元件：自动复位按钮和接触器自锁自动复位按钮和接触器自锁电路电路，零电压继电器。零电压继电器。7/12/2024103博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节四、零电压及四、零电压及欠电压保护欠电压保护 n欠电压保护欠电压保护：在电动机的运行过程中，由于电源电压降低到UN的6080时，要求能自动切断电源而停止工作的保护。n欠电压保护原因欠电压保护原因：电动机运转时，电源电源过分降低引起电磁转矩下降，在负载转矩不变的情况下，电机转速下降，电流增大。此外，由于电压的降低会引起控制电器的释放，造成电路不正常工作。n常用的欠电压保护元件常用的欠电压保护元件：欠电压继电器欠电压继电器KVKV，利用接触利用接触器本身的欠电压保护作用器本身的欠电压保护作用7/12/2024104博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节五、弱磁和失磁保护五、弱磁和失磁保护n弱磁和失磁保护的原因弱磁和失磁保护的原因：直直流流电电动动机机只有在一定强度的磁场下才能起动，同时正在运行时磁场突然减弱或消失，电动机转速就会迅速升高，甚至发生“飞车”。n常用的常用的弱磁和失磁保护元件弱磁和失磁保护元件：电流继电器电流继电器KI（串入直流电动机励磁回路）7/12/2024105博学博学 求是求是 明明德德2.8 电气控制系统的保护环节电气控制系统的保护环节n短路保护短路保护：FU1和FU2n过载保护过载保护：FRn过电流保护过电流保护：过电流继电器KI1和KI2n零电压保护零电压保护：中间继电器KAn欠电压保护欠电压保护：欠电压继电器KVn互锁保护互锁保护：KM1和KM2互锁触头7/12/2024106博学博学 求是求是 明明德德2.9 其他典型的控制电路（增）其他典型的控制电路（增）(一一)多地点控制电路多地点控制电路 控制规律：控制规律：控制规律：控制规律：n n 起动按钮起动按钮起动按钮起动按钮常开触点要并并并并联联联联，即逻辑或关系。n 停止按钮停止按钮停止按钮停止按钮常闭触点要串串串串联联联联，即逻辑与关系。n 在一些大型生产机械和设备上，要求操作人员在不同方位能进行操作和控制，即多地点控制多地点控制多地点控制多地点控制。7/12/2024107博学博学 求是求是 明明德德(二二)顺序控制电路顺序控制电路2.9 其他典型的控制电路（增）其他典型的控制电路（增）n 在生产实际中，有些设备往往要求其上的多台电动机的起动与停止必须按照一定的先后顺序进行，即电动机的顺序控制顺序控制顺序控制顺序控制。n n 顺序控制即可在主顺序控制即可在主电路实现，也可在控电路实现，也可在控制电路中实现制电路中实现。1.1.主电路中实现两台电动机主电路中实现两台电动机顺序起动顺序起动n n 两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头(KM1)的负荷过重。7/12/2024108博学博学 求是求是 明明德德(二二)顺序控制电路顺序控制电路2.9 其他典型的控制电路（增）其他典型的控制电路（增）2.2.控制电路中实现顺序控制控制电路中实现顺序控制n 图a)M1先起动，M2后起动n 图b)M1先起动，M2后起动；M2先停止，M1再停止7/12/2024109博学博学 求是求是 明明德德(二二)顺序控制电路顺序控制电路2.9 其他典型的控制电路（增）其他典型的控制电路（增）3.3.时间继电器实现顺序控制时间继电器实现顺序控制7/12/2024110博学博学 求是求是 明明德德总结：总结：总结：总结：顺序控制电路控制规律顺序控制电路控制规律顺序控制电路控制规律顺序控制电路控制规律2.9 其他典型的控制电路（增）其他典型的控制电路（增）n当要求甲接触器工作后方允许乙接触器当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，工作，则将甲接触器的常开触点串入乙则将甲接触器的常开触点串入乙接触器的线圈电路中。接触器的线圈电路中。n当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，触器线圈断电，则将乙接触器的常开触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点并联在甲接触器的停止按钮两端。7/12/2024111博学博学 求是求是 明明德德工作原理工作原理按按SB1KA4失电失电工作结束。工作结束。2.9 其他典型的控制电路（增）其他典型的控制电路（增）(三三)步进控制电路步进控制电路7/12/2024112博学博学 求是求是 明明德德组成电气控制电路的基本规律组成电气控制电路的基本规律(一一)按联锁控制的规律按联锁控制的规律联锁：电器之间互相制约、互相配合的关系，包括自锁、互锁控制。n 按联锁进行控制是组成电气控制电路按联锁进行控制是组成电气控制电路的基本规律之一的基本规律之一7/12/2024113博学博学 求是求是 明明德德1.1.顺序控制电路中顺序控制电路中KM1先得电KM2后得电KM2控制线圈的电源从KM1的自锁触点后引入。KM1的常开触点串接在KM2线圈的控制电路中先后先后7/12/2024114博学博学 求是求是 明明德德 2.2.电动机正、反转控制电路中电动机正、反转控制电路中 n接触器接触器KM1KM1、KM2KM2不不能同时得电吸合。能同时得电吸合。n常闭触点分别串接在对方线圈电路中，这种联锁关系称为互互锁锁 7/12/2024115博学博学 求是求是 明明德德3.3.单向点动、长动混合控制电路单向点动、长动混合控制电路中中 n复合按钮作点动控制按钮n其常闭触点串接在自锁回路中7/12/2024116博学博学 求是求是 明明德德4.4.具有极限保护的正反转控制电路中具有极限保护的正反转控制电路中 行程控制行程控制极限保护极限保护7/12/2024117博学博学 求是求是 明明德德按联锁控制的规律实现联锁控制的基本方法是采用反应某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁控制的要求。关键关键正确选择联锁触点正确选择联锁触点 7/12/2024118博学博学 求是求是 明明德德(二二)按控制过程的变化参量按控制过程的变化参量 进行控制的规律进行控制的规律n 选择某些能反映生产过程的变化参数作选择某些能反映生产过程的变化参数作为控制参量进行控制为控制参量进行控制是组成电气控制电路是组成电气控制电路的基本规律之一。的基本规律之一。n变化参数：变化参数：电流、电压、压力、行程、速度、时间电流、电压、压力、行程、速度、时间7/12/2024119博学博学 求是求是 明明德德1.1.星形星形三角形降压起动控制电路三角形降压起动控制电路n选择时间作为控制参量-时间原则时间原则时间原则时间原则n采用时间继电器 7/12/2024120博学博学 求是求是 明明德德2.2.自动往返控制电路自动往返控制电路n选择行程作为控制参量-行程原则行程原则行程原则行程原则n采用行程开关7/12/2024121博学博学 求是求是 明明德德3.3.反接制动控制电路反接制动控制电路n选择速度作为控制参量-速度原则速度原则速度原则速度原则n采用速度继电器 7/12/2024122博学博学 求是求是 明明德德4.4.绕线式异步电动机的控制电路绕线式异步电动机的控制电路n选择电流作为控制参量-电流原则电流原则电流原则电流原则n采用电流继电器欠电流欠电流继电