電動機基本開環(huán)控制環(huán)節(jié)

1、第第5章章電動機基本開環(huán)控制環(huán)節(jié)電動機基本開環(huán)控制環(huán)節(jié)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸?shù)炔块T中，廣泛使用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸?shù)炔块T中，廣泛使用著各種生產(chǎn)機械，它們大都以電動機作為動力著各種生產(chǎn)機械，它們大都以電動機作為動力來進行拖動。來進行拖動。電動機是通過某種自動控制方式來進行控制的，電動機是通過某種自動控制方式來進行控制的，最常見最常見的是繼電接觸器自動控制系統(tǒng)，的是繼電接觸器自動控制系統(tǒng)，又稱電又稱電氣控制。氣控制。 主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等傳統(tǒng)的主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等傳統(tǒng)的低壓電器元件組成，以傳統(tǒng)的測試方式為手段，以低壓電器元件組成，以傳統(tǒng)的測試方式為手段，以控制

2、電動機的起動、制動、換向、調速為主要內(nèi)容?？刂齐妱訖C的起動、制動、換向、調速為主要內(nèi)容。這種系統(tǒng)具有結構簡單、價格低廉、維護容易、抗這種系統(tǒng)具有結構簡單、價格低廉、維護容易、抗干擾能力強等優(yōu)點干擾能力強等優(yōu)點 ，至今仍是機床和其他許多機械，至今仍是機床和其他許多機械設備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學習更先設備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學習更先進電氣控制系統(tǒng)的基礎。進電氣控制系統(tǒng)的基礎。 缺點：是采用固定接線方式、功能簡單、體積龐大、缺點：是采用固定接線方式、功能簡單、體積龐大、靈活性差、工作頻率低、觸點易損壞、可靠性差。靈活性差、工作頻率低、觸點易損壞、可靠性差。 繼電接觸器自動控制

3、系統(tǒng)繼電接觸器自動控制系統(tǒng)5.1 異步電動機基本控制電路異步電動機基本控制電路電動機的基本控制環(huán)節(jié)：電動機的基本控制環(huán)節(jié)：1.電動機的起動電動機的起動直接起動直接起動降壓起動降壓起動軟起動軟起動2.電動機的運行電動機的運行點動點動連續(xù)運行連續(xù)運行往返運行往返運行兩地控制兩地控制3.電動機的調速電動機的調速有級調速有級調速無級調速無級調速4.電動機的制動電動機的制動反接制動反接制動能耗制動能耗制動優(yōu)點：它結構簡單，制造方便，價格低廉，優(yōu)點：它結構簡單，制造方便，價格低廉， 而且堅固耐用，慣量小，運行可靠，很少需而且堅固耐用，慣量小，運行可靠，很少需要維護，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點，在實際生要維護，可

4、用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點，在實際生產(chǎn)生活中得到廣泛的應用。產(chǎn)生活中得到廣泛的應用。5.1.1 鼠鼠籠式電動機直接起動籠式電動機直接起動控制控制 三相鼠籠異步電機三相鼠籠異步電機三相鼠籠異步電機全壓起動控制電路三相鼠籠異步電機全壓起動控制電路優(yōu)點：起動簡單。優(yōu)點：起動簡單。缺點：起動電流較大，將使用電線路電壓下缺點：起動電流較大，將使用電線路電壓下 降，影響臨近負載正常工作。降，影響臨近負載正常工作。適用電動機容量在適用電動機容量在10kW以下，并且電動機以下，并且電動機容量小于供電變壓器容量的容量小于供電變壓器容量的20的場合。的場合。 三相鼠籠異步電動機的工作原理三相鼠籠異步電動機的工作原理三相鼠

5、籠異步電機全壓起動的工作原理三相鼠籠異步電機全壓起動的工作原理直接將三相對稱交流電接入電動機的三相定直接將三相對稱交流電接入電動機的三相定子繞組相應的出線端上。子繞組相應的出線端上。 L1L2L3M3UVW 控制？控制？在低壓電路中作為在低壓電路中作為不頻繁不頻繁接接通和分斷電路用，主要用來通和分斷電路用，主要用來將電路與電源隔離將電路與電源隔離。 M3UVWQS電路圖中電器元件的觸點均按電路圖中電器元件的觸點均按吸引線圈為斷電、手柄置于零吸引線圈為斷電、手柄置于零位、元件沒有受外力作用時的位、元件沒有受外力作用時的情況畫出。情況畫出。 主要用于低壓配電電主要用于低壓配電電路路不頻繁不頻繁通斷

6、控制，通斷控制，在電路發(fā)生短路、過在電路發(fā)生短路、過載、欠壓和漏電等故載、欠壓和漏電等故障時能分斷故障電路。障時能分斷故障電路。 M3UVWQF用來用來頻繁頻繁接通或斷開電動機接通或斷開電動機或其他設備的或其他設備的主電路主電路，每小，每小時可開閉好幾百次。時可開閉好幾百次。 M3UVWQSKM主電路：傳輸能量的線路，流過電主電路：傳輸能量的線路，流過電氣設備負載電流的電路，其導線用氣設備負載電流的電路，其導線用加粗的實線表示，一般畫在圖面的加粗的實線表示，一般畫在圖面的左側。左側。M3UVWQSKM當 接 觸 器 的 常 開 觸 點當 接 觸 器 的 常 開 觸 點（KM）閉合電機接通電）閉

7、合電機接通電源開始轉動；源開始轉動；當 接 觸 器 的 常 開 觸 點當 接 觸 器 的 常 開 觸 點（KM）斷開，電機停止）斷開，電機停止運行。運行。控制電路控制電路M3UVWQSKM接觸器的工作原理？接觸器的工作原理？KM只要控制交流接觸器線圈電路只要控制交流接觸器線圈電路的通斷就能控制電機的起停的通斷就能控制電機的起停?？刂齐娐罚簜魉涂刂菩盘柕木€路，其控制電路：傳送控制信號的線路，其導線用細實線表示，一般畫在圖面的導線用細實線表示，一般畫在圖面的右側右側 。 鼠鼠籠式電動機的籠式電動機的點動控制點動控制 M3UVWQSKMKMSB點動控制：通常用在電動機檢修點動控制：通常用在電動機檢修

8、后試車或生產(chǎn)機械的位置調整。后試車或生產(chǎn)機械的位置調整。 連續(xù)運行控制連續(xù)運行控制M3UVWQSKMKMSBKM這種依靠接觸器輔助觸點使其線圈這種依靠接觸器輔助觸點使其線圈保持通電的作用稱為保持通電的作用稱為自鎖自鎖。起自鎖作用的輔助觸點稱為自鎖觸起自鎖作用的輔助觸點稱為自鎖觸點。點。 SB0停止按鈕停止按鈕自鎖觸點自鎖觸點起動按鈕起動按鈕保護環(huán)節(jié)保護環(huán)節(jié)為了防止電機在故障狀態(tài)以及超負為了防止電機在故障狀態(tài)以及超負荷狀態(tài)下運行，應在控制電路和主荷狀態(tài)下運行，應在控制電路和主電路中加保護電器。電路中加保護電器。 M3UVWQSKM發(fā)生短路事故發(fā)生短路事故短路保護短路保護KMSBKMSB0FU1F

9、U2FU2當電動機在運行過程中長期過載，當電動機在運行過程中長期過載，或發(fā)生斷相故障使電動機電流超或發(fā)生斷相故障使電動機電流超過額定值時。過額定值時。過載保護：過載保護：熱繼電器熱繼電器FR。M3UVWQSKM熱繼電器如何實現(xiàn)過載保護熱繼電器如何實現(xiàn)過載保護?FU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR還能消除由于電壓恢復線路自起動而還能消除由于電壓恢復線路自起動而產(chǎn)生的安全隱患。產(chǎn)生的安全隱患。當電源電壓由于某種原因嚴重欠壓（或失壓）時。當電源電壓由于某種原因嚴重欠壓（或失壓）時。M3UVWQSKMFU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR欠壓保護欠壓保護：是依靠接觸器：是依靠接觸器KM本

10、身的本身的電磁機構來實現(xiàn)的（主電路和控制電電磁機構來實現(xiàn)的（主電路和控制電路為同一電源）。路為同一電源）。1212點動和連續(xù)運行控制電路點動和連續(xù)運行控制電路KMSBKMSB0FU2FU2FR12既能實現(xiàn)連續(xù)運行又能實現(xiàn)點動的控制電路。既能實現(xiàn)連續(xù)運行又能實現(xiàn)點動的控制電路。 方案方案1：轉換開關轉換開關SA（旋轉操作）與自鎖觸點（旋轉操作）與自鎖觸點KM串聯(lián)。串聯(lián)。解自鎖解自鎖SA方案方案2：使用一個復合按鈕使用一個復合按鈕SB2，操作，操作SB2實現(xiàn)點動控制。實現(xiàn)點動控制。KMSB1KMSB0FU2FU2FR12SB2復合按鈕的動作順序：按下復合按鈕的動作順序：按下SB2，先斷常閉觸頭，解

11、除先斷常閉觸頭，解除控制電路的自鎖功能；后合常開觸頭，控制電路的自鎖功能；后合常開觸頭，接通接通KM的線的線圈。圈。方案方案3：點動：使用中間繼電器點動：使用中間繼電器KA和控制按鈕和控制按鈕SB2。KMSB1KMSB0FU2FU2FR12KAKAKASB2鼠鼠籠式電動機兩地控制籠式電動機兩地控制KMSB2KMSB1FU2FU2FR12SB3SB4鼠籠式電動機正、反轉控制鼠籠式電動機正、反轉控制M3UVWQSKMFU1FRKMSBKMSB0FU2FU2FR1212電動機的轉向與定子電流的相序有關。電動機的轉向與定子電流的相序有關。主電路主電路M3UVWQSKM1FU1FRL1L2L3KM1控制

12、電動機正轉?？刂齐妱訖C正轉。KM2KM2控制電動機反轉?？刂齐妱訖C反轉。相序相序 L1 L2 L3正轉正轉 U V W反轉反轉 W V U不相連不相連相連相連控制電路控制電路KM1SB1KM1SB0FU2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1如何保證在同如何保證在同一時間內(nèi)只有一時間內(nèi)只有一個接觸器動一個接觸器動作，以確保電作，以確保電源不會短路？源不會短路？實現(xiàn)的控制功能：正轉實現(xiàn)的控制功能：正轉 停停 反轉反轉電氣互鎖：兩個接觸器的常閉輔助觸點起相互控制電氣互鎖：兩個接觸器的常閉輔助觸點起相互控制作用作用 ，這兩對起聯(lián)鎖作用的觸點稱為聯(lián)鎖觸點。，這兩對起聯(lián)鎖作用的觸點稱為聯(lián)鎖觸點。利

13、用兩個接觸器的常閉輔助觸點起相互控制作用，利用兩個接觸器的常閉輔助觸點起相互控制作用，即當一個接觸器線圈通電時，用其常閉輔助觸點的即當一個接觸器線圈通電時，用其常閉輔助觸點的斷開來鎖住另一個電路，使另一個接觸器不能通電。斷開來鎖住另一個電路，使另一個接觸器不能通電。應用聯(lián)鎖后，可以保證在同一時間內(nèi)只有一個接觸應用聯(lián)鎖后，可以保證在同一時間內(nèi)只有一個接觸器動作，確保電源不會短路。器動作，確保電源不會短路。 電氣互鎖電氣互鎖正轉直接到反轉的連續(xù)控制正轉直接到反轉的連續(xù)控制 機械互鎖：機械互鎖：采用復式按鈕采用復式按鈕 ，實現(xiàn)正轉直接到反轉的控制，實現(xiàn)正轉直接到反轉的控制KM1SB1KM1SB0FU

14、2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1SB2SB1自動往返行程控制線路自動往返行程控制線路使用位置開關（如行程開關、接近開關）發(fā)出正、使用位置開關（如行程開關、接近開關）發(fā)出正、反轉控制指令即可實現(xiàn)。反轉控制指令即可實現(xiàn)。 限位開關限位開關SQ2SQ1電動機正轉電動機正轉電動機反轉電動機反轉限位開關限位開關KM1SB1KM1SB0FU2FU2FR12SB2KM2KM2KM2KM1SB2SB1SQ1SQ1SQ2SQ25.1.2鼠籠式電動機的降壓起動控制鼠籠式電動機的降壓起動控制電動機在直接起動（即全壓起動）過程中，最初起電動機在直接起動（即全壓起動）過程中，最初起動電流為額定電流的動電流

15、為額定電流的57倍。起動時過大的沖擊電倍。起動時過大的沖擊電流對電動機本身和電網(wǎng)以及其他電氣設備的正常運流對電動機本身和電網(wǎng)以及其他電氣設備的正常運行都會造成不利影響。行都會造成不利影響。一方面使電動機自身起動轉矩減?。妱訖C全壓起一方面使電動機自身起動轉矩減?。妱訖C全壓起動轉矩本身就不大）；動轉矩本身就不大）；另一方面，由于導致電網(wǎng)電壓降低而影響其他用電另一方面，由于導致電網(wǎng)電壓降低而影響其他用電器的正常工作。器的正常工作。特別是較大容量的電動機需要采用降壓起動。特別是較大容量的電動機需要采用降壓起動。 鼠籠式電動機鼠籠式電動機Y-D降壓起動控制降壓起動控制起動時，定子繞組首先接成起動時，

16、定子繞組首先接成Y形；形；這種控制方式僅適用于電動機正常運行時定子繞這種控制方式僅適用于電動機正常運行時定子繞組為組為D形接法。形接法。W2W1V2V1U1U2W2W1V2V1U1U2待轉速達到額定值后，再將定子繞組換接成待轉速達到額定值后，再將定子繞組換接成D形，形，電動機便進人全壓正常運行。電動機便進人全壓正常運行。W2W1V2V1U1U2定子繞組聯(lián)接的換接控制定子繞組聯(lián)接的換接控制KM2起動時先閉合起動時先閉合KM2定子繞組接定子繞組接成成Y，每相定子上的電壓僅為額，每相定子上的電壓僅為額定電壓的定電壓的 、而電網(wǎng)的電流、而電網(wǎng)的電流僅為全壓直接起動時的僅為全壓直接起動時的 ；31311

17、13ZUI直接（直接（D）起動：）起動：線電流：線電流：1111Y313ZUZUI降壓（降壓（Y）起動：）起動：線電流：線電流：經(jīng)過一段時間的延時，當經(jīng)過一段時間的延時，當電動機的轉速接近額定轉電動機的轉速接近額定轉速時，斷開速時，斷開KM2然后閉合然后閉合KM3，電動機的定子繞組，電動機的定子繞組接成正常運行時的接成正常運行時的D形形 。KM3W2W1V2V1U1U2KM2星形三角形換接減壓起動控制線路星形三角形換接減壓起動控制線路缺點：缺點：KM2和和KM3是帶電切換。是帶電切換。鼠籠式電動機自耦降壓起動控制鼠籠式電動機自耦降壓起動控制采用自耦變壓器降壓起動的控制電路中，電動機采用自耦變壓

18、器降壓起動的控制電路中，電動機起動電流的限制，是依靠自耦變壓器的降壓作用起動電流的限制，是依靠自耦變壓器的降壓作用來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。 電動機起動時，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器電動機起動時，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓。的二次電壓。一旦起動結束，自耦變壓器便被切除，額定電壓或一旦起動結束，自耦變壓器便被切除，額定電壓或者說自耦變壓器的一次電壓直接加在定子繞組，這者說自耦變壓器的一次電壓直接加在定子繞組，這時電動機進入全電壓正常運行。通常習慣稱自耦變時電動機進入全電壓正常運行。通常習慣稱自耦變壓器為起動補償器。壓器為起動補償器。 自耦變壓器減壓起動控制線路自耦變壓器減壓起動控制線

19、路5.1.3 繞線式異步電動機的起動控制繞線式異步電動機的起動控制三相繞線式異步電動機轉子繞組可通過滑環(huán)串接合三相繞線式異步電動機轉子繞組可通過滑環(huán)串接合適的起動電阻減小起動電流，提高轉子電路的功率適的起動電阻減小起動電流，提高轉子電路的功率因數(shù)和起動轉矩。因數(shù)和起動轉矩。 一般在要求最初起動轉矩較高的場合，繞線式異步一般在要求最初起動轉矩較高的場合，繞線式異步電動機的應用非常廣泛。例如橋式起重機、卷揚機電動機的應用非常廣泛。例如橋式起重機、卷揚機的起動控制線路，就采用了繞線式異步電動機。的起動控制線路，就采用了繞線式異步電動機。 控制的電路控制的電路KI1、KI2為欠電流繼電器。為欠電流繼電

20、器。它們的吸合（銜鐵）電流相同，均為電動機的最它們的吸合（銜鐵）電流相同，均為電動機的最初起動電流；初起動電流；而釋放而釋放（銜鐵）（銜鐵）電流調節(jié)成不同的大小，且電流調節(jié)成不同的大小，且KI1的釋放電流大于的釋放電流大于KI2的釋放電流最小的釋放電流最小。 注意注意注意注意電動機重復短時工作時，常采用頻敏變阻器與轉子電動機重復短時工作時，常采用頻敏變阻器與轉子繞組直接串接的方式，不必用接觸器等短接設備。繞組直接串接的方式，不必用接觸器等短接設備。若是偶然起動電動機時，一般用一只接觸器，起動若是偶然起動電動機時，一般用一只接觸器，起動結束時；將頻敏變阻器短接。結束時；將頻敏變阻器短接。 5.1

21、.4鼠籠式異步電動機的軟起動器控制鼠籠式異步電動機的軟起動器控制直接起動方式由于其對電網(wǎng)的巨大沖擊、對負載設備直接起動方式由于其對電網(wǎng)的巨大沖擊、對負載設備的損傷和對其它負荷的不利影響，在的損傷和對其它負荷的不利影響，在10kW以上電機以上電機已很少采用。已很少采用。Y-D起動由于對電機六出線的要求和低可靠性，一般起動由于對電機六出線的要求和低可靠性，一般只用于只用于4100kW的小功率電機。的小功率電機。自耦降壓起動由于其實用性得到了廣泛的應用，但它自耦降壓起動由于其實用性得到了廣泛的應用，但它對有色金屬的大量耗費和落后的控制方式，如今在歐對有色金屬的大量耗費和落后的控制方式，如今在歐美已遭

22、淘汰，在國內(nèi)市場也日益萎縮。美已遭淘汰，在國內(nèi)市場也日益萎縮。替代以上幾種起動方式的正是日益流行的電子式替代以上幾種起動方式的正是日益流行的電子式軟起動器。軟起動器。電子式軟起動器是采用電力電子技術、自動化控制電子式軟起動器是采用電力電子技術、自動化控制技術和微處理器技術而研制生產(chǎn)的新型控制設備。技術和微處理器技術而研制生產(chǎn)的新型控制設備。電子式軟起動器電子式軟起動器電子式軟起動器的基本原理電子式軟起動器的基本原理電子式軟起動器的基本原理：是通過對功率器件即電子式軟起動器的基本原理：是通過對功率器件即晶閘管的控制而實現(xiàn)對電機的起動控制，控制輸出晶閘管的控制而實現(xiàn)對電機的起動控制，控制輸出給電動

23、機的電壓從可整定的初始值經(jīng)過可整定的斜給電動機的電壓從可整定的初始值經(jīng)過可整定的斜率時間上升到供電電網(wǎng)全壓。率時間上升到供電電網(wǎng)全壓。從而降低對電機電源的容量要求，并減少對供電電從而降低對電機電源的容量要求，并減少對供電電網(wǎng)的影響和機械傳動的沖擊。網(wǎng)的影響和機械傳動的沖擊。當電機起動時，由當電機起動時，由電子電路控制晶閘電子電路控制晶閘管管GTO的導通角使的導通角使電機的端電壓以設電機的端電壓以設定的速度逐漸升高，定的速度逐漸升高，一至升到全電壓。一至升到全電壓。軟起動過程完成后，三相旁路接觸器軟起動過程完成后，三相旁路接觸器KM閉合，電閉合，電動機直接接入電網(wǎng)全壓運行。動機直接接入電網(wǎng)全壓運

24、行。說明說明與傳統(tǒng)起動設備相比，性能更可靠，使起動更平與傳統(tǒng)起動設備相比，性能更可靠，使起動更平滑，對電網(wǎng)沖擊更小，此外還具有限流調節(jié)、軟滑，對電網(wǎng)沖擊更小，此外還具有限流調節(jié)、軟停車、節(jié)能、智能通訊、智能保護等傳統(tǒng)起動方停車、節(jié)能、智能通訊、智能保護等傳統(tǒng)起動方式所沒有的功能。式所沒有的功能。如果是輕載，則在正常運行時，也可保持所需的如果是輕載，則在正常運行時，也可保持所需的較低端電壓，使電機的功率因數(shù)升高，效率增大。較低端電壓，使電機的功率因數(shù)升高，效率增大。在電機停機時，也通過控制晶閘管的導通角，使在電機停機時，也通過控制晶閘管的導通角，使電機端電壓慢慢降低至電機端電壓慢慢降低至0，從而

25、實現(xiàn)軟停機。，從而實現(xiàn)軟停機。5.2 異步電動機的制動控制電路異步電動機的制動控制電路 三相異步電動機從切斷電源到安全停止旋轉，由于三相異步電動機從切斷電源到安全停止旋轉，由于慣性的關系總要經(jīng)過一段時間，這樣就使得非生產(chǎn)慣性的關系總要經(jīng)過一段時間，這樣就使得非生產(chǎn)時間拖長，影響了勞動生產(chǎn)率，不能適應某些生產(chǎn)時間拖長，影響了勞動生產(chǎn)率，不能適應某些生產(chǎn)機械的工藝要求。機械的工藝要求。如萬能銑床、臥式鏜床、組合機床等，都要求能準如萬能銑床、臥式鏜床、組合機床等，都要求能準確定位和迅速停車，因此在實際生產(chǎn)中，為了保證確定位和迅速停車，因此在實際生產(chǎn)中，為了保證工作設備的可靠性和人身安全，為了實現(xiàn)快速

26、、準工作設備的可靠性和人身安全，為了實現(xiàn)快速、準確停車，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)機械效率，對要確停車，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)機械效率，對要求停轉的電動機采取措施，強迫其迅速停車，這就求停轉的電動機采取措施，強迫其迅速停車，這就叫叫“制動制動”。 三相異步電動機的制動方法分為兩類：電磁機械三相異步電動機的制動方法分為兩類：電磁機械制動和電氣制動。制動和電氣制動。電磁機械制動是用電磁鐵操縱機械裝置來強迫電電磁機械制動是用電磁鐵操縱機械裝置來強迫電動機迅速停車，如電磁抱閘、電磁離合器。動機迅速停車，如電磁抱閘、電磁離合器。電氣制動實質上是在電動機停車時，產(chǎn)生一個與電氣制動實質上是在電動機停車時，產(chǎn)生一個與原來旋轉方向相反的制動轉矩，迫使電動機轉速原來旋轉方向相反的制動轉矩，迫使電動機轉速迅速下降，如反接制動、能耗制動、反饋制動等。迅速下降，如反接制動