第二章 繼電-接觸控制電路基本環(huán)節(jié)

1、第二章 繼電-接觸控制電路基本環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)要點：要求學(xué)生熟悉電氣圖的表現(xiàn)形式與方法、掌握三相異步電動機全壓啟動、降壓啟動、制動、調(diào)速等基本電路的設(shè)計與工作原理。說明：本章乃本課程的重點，有呈上啟下的重要地位，是學(xué)生認識電氣控制的重要環(huán)節(jié)，本章從介紹基本控制電路出發(fā)為后面的具體控制電路和電氣控制的設(shè)計作鋪墊，所以授課和學(xué)習(xí)時一定注意基礎(chǔ)的講述和設(shè)計概念的引入，可安排學(xué)生自己講述單元電路。第一節(jié) 電氣圖一、電氣圖的圖形符號、文字符號及接線端子標記（一）圖形符號GB4728電器圖用圖形符號（二）文字符號根據(jù)GB7159-87的規(guī)定，文字符號分為基本文字符號（單字母或雙字母）、輔助文字符號和附加文字符號。

2、1、基本文字符號單字母符號：按拉丁字母將各種電器設(shè)備裝置和元器件劃分為23大類，每一類用一個專用單字母符號表示。如：“T” 表示變壓器；“K”表示繼電器、接觸器；“R”表示電阻器。雙字母符號：由一個表示種類的單字母和另一個按有關(guān)電器術(shù)語國家標準或?qū)I(yè)標準中規(guī)定的英文術(shù)語縮寫而成的字母組成。如：“KT”表示是繼電器，其中“K”表示繼電器、“T”表示時間；TA電流互感器；TV電壓互感器；TC控制變壓器；TM電力變壓器。2、輔助文字符號表示電器設(shè)備、裝置和元器件及線路的功能、狀態(tài)、特征。3、補充文字符號的原則（三）接線端子標記接線端子用字母數(shù)字符號標記三相交流電源引入線：L1、L2、L3、N、PE直

3、流電源正、負、中間線：L+、L-、M三相動力電器引出線：U、V、W三相感應(yīng)電動機繞組首端：U1、V1、W1三相感應(yīng)電動機繞組尾端：U2、V2、W2三相感應(yīng)電動機繞組中間抽頭：U3、V3、W3對于數(shù)臺電動機，在字母前冠數(shù)字來區(qū)別：M11U、1V、1W；M22U、2V、2W控制電路各線號采用數(shù)字標志二、電氣圖常用的電氣圖有：系統(tǒng)圖、框圖、電路圖、位置圖、接線圖（一）系統(tǒng)圖或框圖用符號或帶注釋的框概略地表示系統(tǒng)或分系統(tǒng)的基本組成、相互關(guān)系及主要特征的一種電氣圖 。（二）電氣圖用來詳細表示實際電路、設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的一種電氣圖 。主要用途：繪制原則：1、電路圖在布局上采用功能布局

4、法2、電路圖中各電氣元件、一律采用國家標準規(guī)定的圖形符號和文字符號3、電路圖應(yīng)按主電路、控制電路、照明電路以及信號電路分開繪制繪制電器控制原理圖應(yīng)遵循的原則1、電器控制系統(tǒng)內(nèi)的全部帶電部件，都應(yīng)在原理圖中表示出來2、電路或元件應(yīng)按功能布置，并應(yīng)盡可能按照工作順序排列。布圖應(yīng)合理，疏密有致，排列均勻，便于讀圖。主、輔電路可水平布置，也可垂直布置3、為了突出或區(qū)分某些電路、功能等，導(dǎo)線符號、信號通路、連接線等可采用粗細不同的線條表示。4、電器元件設(shè)備的可動部分應(yīng)以非激勵狀態(tài)或不工作的位置繪出。5、電器原理圖中的所有圖形符號應(yīng)符合GB4728電器圖用圖形符號的規(guī)定。6、同一電器元件的不同部分（如：接

5、觸器的線圈和觸點）均采用一種文字符號標明。同一類型的電器元件采用加數(shù)字下標的方法加以區(qū)別。選用符號應(yīng)遵循的原則：1）盡可能采用優(yōu)選形式；2）在滿足需要的前提下，盡量采用最簡單的形式；3在同一張電器圖上只能選用一種圖形形式。（三）位置圖（四）接線圖安裝接線圖：用規(guī)定的圖形符號，按各電器元件的相對位置繪制的實際接線圖。按照導(dǎo)線連接的表達方式，電氣控制安裝接線圖可分為三種類型：線束法、散線法和相對編號表示的安裝接線圖。安裝接線圖是實際接線安裝的依據(jù)和準則：第二節(jié) 三相籠型感應(yīng)電動機全壓起動控制電路籠型感應(yīng)電動機的起動方式：直接起動、降壓起動一、單向旋轉(zhuǎn)控制電路（一）開關(guān)控制電路（二）接觸器控制電路自

6、保電路與自保觸點保護環(huán)節(jié)：短路保護FU；過載保護FR；欠壓和失壓保護KMFRFR二、點動控制電路點動控制常用于調(diào)整及維修測試點動與長動的根本區(qū)別：點動時破壞自鎖，長動時維持自鎖。1）用單相開關(guān)破壞自鎖的點動與長動的聯(lián)鎖控制2）用復(fù)合按鈕破壞自鎖的點動與長動的聯(lián)鎖控制3）借助于中間繼電器維持自鎖的點動與長動的聯(lián)鎖控制三、可逆旋轉(zhuǎn)控制電路為實現(xiàn)機械的上下、左右、前后等相反方向的運動，要求電動機能正、反向旋轉(zhuǎn)。改變電動機三相電源相序即可改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向（一）到順轉(zhuǎn)換開關(guān)可逆旋轉(zhuǎn)控制電路（二）按鈕控制的可逆旋轉(zhuǎn)控制電路易發(fā)生兩相短路互鎖控制互鎖、聯(lián)鎖控制為防止KM1、KM2同時得電引起電源短路，可

7、采取措施：1）電器聯(lián)鎖采用KM的常閉輔助觸點電器互鎖規(guī)律：欲使兩接觸器不能同時工作，只需將兩接觸器的常閉觸點互相串入對方的線圈電路中即可。2）機械聯(lián)鎖采用復(fù)合按鈕（三）具有自動往返的可逆旋轉(zhuǎn)控制電路行程控制廣泛用于機床的往復(fù)循環(huán)、起升機構(gòu)的上下限位保護及電梯的平層開門等控制線路中。行程開關(guān)SQ來控制電動機的正反轉(zhuǎn)FRFRSQ2SQ2SQ1SQ3SQ4SQ1（四）電磁起動器控制電磁起動器：將交流接觸器、熱繼電器、按鈕等元件組合而成。第三節(jié) 三相籠型感應(yīng)電動機減壓起動控制電路減壓起動的方法：定子串電阻或電抗減壓起動、自耦變壓器減壓起動、Y減壓起動、延邊三角形減壓起動減壓起動的目的：限制電動機的起動

8、電流，減小供電線路因電動機起動引起的電壓降，減小或限制起動對機械設(shè)備的沖擊。降壓起動的控制要求：給出電動機的起動指令后，先降壓起動，轉(zhuǎn)速升高到一定值時，在轉(zhuǎn)為全壓起動運行。降壓起動自動控制過程的關(guān)鍵：降壓全壓的自動轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)速？電流？時間？）一、定子繞組串接電阻的減壓起動控制方法：使繞組電壓降低，從而減小起動電流。待電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再將電阻短接，使電動機在額定電壓下運行。實現(xiàn)：KM1串電阻；KM2短接電阻，電動機額定運行改進：起動過程中有能量損耗，往往將電阻改電抗二、自耦變壓器減壓起動控制原理：定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次側(cè)電壓U2，為額定電壓的1/K，起動電流為1/K2，起動

9、轉(zhuǎn)矩為1/K2（一）手動控制的自耦變壓器減壓起動控制器（二）自動控制的自耦變壓器減壓起動控制器三、Y減壓起動控制當(dāng)鼠籠式異步電動機正常運行時，定子繞組為接法時，可采用Y/降壓起動。起動時將定子繞組接為Y形，加在電動機定子每相繞組的電壓為1/ 3 倍的額定值，從而實現(xiàn)了降壓起動的目的。起動一段時間后，再將定子繞組換接為接法，使電動機在全壓下正常工作。兩個局限性：1）Y/降壓起動僅適用于正常運行時定子繞組為接法的電動機；2）由于Y/降壓起動時，起動轉(zhuǎn)矩僅為額定起動轉(zhuǎn)矩的1/3倍，所以Y/降壓起動方案僅適用于電動機的空載或輕載起動。電路原理圖與工作原理（一）用于13KW以下電動機的起動電路（二）用于

10、13KW以上電動機的起動電路四、延邊三角形減壓起動控制KM2供電，KM1延邊三角形起動，KM3三角形運行線頭編號U（U1、U2、U3）V（V1、V2、V3）W（W1、W2、W3）其中U3、V3、W3為繞組的中間抽頭在Y/降壓起動方案中，起動轉(zhuǎn)矩僅為降壓起動前的1/3，僅適用于輕載起動。若能兼取Y接法起動電流小而接法起動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點，在起動時將電動機定子繞組的一部分接成Y形，另一部分接成形，起動后期全部切換為接法延邊三角形降壓起動延邊三角形降壓起動控制線路延邊三角形降壓起動控制線路分析優(yōu)點：起動轉(zhuǎn)矩高，起動電流亦不太大，但僅適用于9抽頭的異步電動機。第四節(jié) 三相繞組轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機的起動控制電路轉(zhuǎn)

11、子繞組串接一定數(shù)值電阻的起動方式可以減小起動電流、提高起動轉(zhuǎn)矩、提高轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)、改善起動特性。一、轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制電路在起動前，起動電阻全部接入，隨著起動過程的進行，起動電阻依次被短接，起動結(jié)束時，轉(zhuǎn)子電阻全部被短接。短接電阻的方法：三相電阻不平衡短接法、三相電阻平衡短接法所謂不平衡短接是指轉(zhuǎn)子中各相電阻是輪流被短接的，是由凸輪控制器實現(xiàn)。所謂平衡短接是指轉(zhuǎn)子中各相繞組所串電阻的短接是對稱的，是同時被短接的，一般由接觸器實現(xiàn)?？刂品绞剑簳r間原則或電流原則。1、時間原則聯(lián)結(jié)方法：星型短接方法：三相電阻不平衡短接法、三相電阻平衡短接法2、電流原則利用電動機轉(zhuǎn)子電流大小的變化來控制起動

12、電阻的切除使用方法：過電流繼電器按電流參量進行控制的線路與線路分析利用電動機轉(zhuǎn)子電流大小的變化來控制起動電阻的切除中間繼電器KA的作用：在電動機起動時產(chǎn)生短暫延時，以保證KA1KA3的動作時間，從而避免起動時KM1KM3瞬時接通。二、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器的起動控制線路頻敏變阻器：其阻抗與頻率成正比，隨轉(zhuǎn)子電流頻率下降而自動減小。在異步電動機的起動過程中，轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=sf1隨轉(zhuǎn)速的上升而下降。頻敏變阻器起動控制線路與線路分析為了避免因起動時間較長而引起熱繼電器的誤動作，在整個降壓起動過程中，用中間繼電器的常閉觸點將熱繼電器的熱元件短接異步電動機降壓起動控制線路中常采用的輔助措施第五節(jié) 三

13、相感應(yīng)電動機制動控制電路制動方法：機械制動與電制動電制動：反接制動、直流制動（能耗制動）、電容制動與超同步制動一、反接制動控制電路（一）電動機單向運轉(zhuǎn)反接制動控制電路（二）電動機可逆運轉(zhuǎn)反接制動控制電路1）制動原理電動機停車時，切除工作電源，接入反接制動電源。在制動轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機迅速減速，但必須在n=0時切除制動電源，否則電動機將反向起動運行。2）控制手段利用二接觸器分別接通工作電源和制動電源，停車時，利用速度繼電器將電源反接，制動到零速時，速度繼電器常開觸點復(fù)位，切除制動電源。3）反接制動電路4）線路工作原理分析可逆運行反接制動線路的控制特點：為了避免制動接觸器在制動時發(fā)生自鎖，導(dǎo)致不

14、能正常制動停車的現(xiàn)象發(fā)生，在制動接觸器的自鎖回路中串入速度繼電器的常閉觸點破壞自鎖。在反接制動過程中，通常不取時間作為控制制動過程的變化參量，是因為制動的時間隨負載及電網(wǎng)電壓的波動而變化，而制動電源必須在電動機轉(zhuǎn)速趨于零時及時切除，因此制動時間不易整定。二、直流制動控制電路直流制動：在三相感應(yīng)電動機脫離三相交流電源后，迅速在定子繞組上加一直流電源，產(chǎn)生恒定磁場，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與恒定磁場的作用達到制動目的?？刂品椒ǎ簳r間繼電器、速度繼電器（一）按速度原則控制的電動機單向運行直流制動電路（二）按時間原則控制的電動機可逆運行直流制動電路（三）無變壓器的單管直流制動電路1)制動原理電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電

15、動機的旋轉(zhuǎn)方向一致，為拖動轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。2）控制手段停車時，在切除交流電源的同時，加入直流電源（可采用復(fù)合按鈕），進行能耗制動停車。制動完畢后，利用時間原則（借助于KT）或速度原則（借助于KV）將直流電源切除。3）控制線路4）線路工作原理分析為了避免意外情況下電源發(fā)生短路故障，KM1與KM2之間應(yīng)有連鎖。能耗制動能量損耗及制動電流均較小，制動過程比較平穩(wěn)，但需要專用的整流電源且制動時間較長，適用于要求平衡制動的場合。三、電容制動四、雙流制動第六節(jié) 三相感應(yīng)電動機調(diào)速控制電路三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速：n=60f1（1-s）/p常用的異步電動機的調(diào)速方式：變極對數(shù)調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率、變頻調(diào)速等變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法可通過調(diào)定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、串級調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等實現(xiàn)。一、變更磁極對數(shù)調(diào)速的控制電路1、必須選“雙速”“多速”電動機來進行，由于極對數(shù)是整數(shù)，故其調(diào)速是跳躍式的、有級的調(diào)速。2、變極調(diào)速僅適用于三相籠型感應(yīng)電動機。雙速電動機是通過改變定子繞組的接線方式（從而改變定子繞組的極對數(shù)）來