電機與機床電氣控制項目6--繼電器-接觸器控制電路課件

1、 項目6 繼電器-接觸器控制電路 1任務6.1 電氣控制系統圖的類型及其繪制規(guī)則活動情境生產機械和工礦企業(yè)的設備主要是由電動機來拖動的，而控制電動機最基本、最廣泛的方式是繼電器-接觸器控制方式。掌握電氣控制基本線路的環(huán)節(jié)，對生產機械整個電氣控制線路的分析及維修有著很大的幫助。 任務要求1.了解電氣控制系統中電氣原理圖、電器布置圖及安裝接線圖的畫法。2.能看懂、繪制電氣控制原理圖；能熟練運用電氣控制的基本規(guī)律。3.能熟練分析較復雜的控制電路。基本活動電氣控制系統是由許多電器元件按照一定要求連接而成的。為了表達生產機械中電氣控制系統的結構和原理，便于安裝、調試、使用和維護，2需要將電氣控制系統中的

2、各個電器元件及其連接用一定圖形表示出來，這種圖就是電氣控制系統圖。電氣控制系統圖一般有3種：電氣原理圖、電氣安裝接線圖、電器布置圖。在電氣控制系統中，電器元件的圖形符號和文字符號必須按統一的國家標準，但舊的符號還在以往的技術資料和書籍中存在，因此，電氣圖常用圖形符號和文字符號應與參考附錄新舊對照，以便在今后工作中靈活應用。6.1.1 電氣原理圖在電氣控制系統圖中，電氣原理圖應用最多，現在都采用電器元件展開的形式繪制，如圖6.1所示。電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩個部分。在實際的電氣控制電路圖中，主電路一般比較簡單，電器元件數量較少；而輔助電路一般要比主電路復雜，電器元件較多。3圖6.1

3、某機床電氣原理圖4在繪制、閱讀電氣控制原理圖時必須注意以下幾點：電氣控制原理圖中，所有電器元件的圖形符號、文字符號都必須采用國家規(guī)定的統一標準。在電氣控制原理圖中，主電路和輔助電路應分開繪制。在電路圖中，同一電器元件不同部分（如線圈、觸頭）可不畫在一起，如接觸器主觸頭畫在主電路，接觸器線圈和輔助觸頭畫在控制電路中。在機床電氣控制線路的不同工作階段，各個控制電器的工作狀態(tài)是不同的，各控制電器的多個觸頭有時斷開，有時閉合，而在電氣控制線路圖中只能表示一種狀態(tài)。具有循環(huán)運動的機械設備，應在電氣控制電路圖上繪出工作循環(huán)圖。由若干元件組成的具有特定功能的環(huán)節(jié)，可用虛線框括起來，并標注出環(huán)節(jié)的主要作用。5

4、對于電路和電器元件完全相同并重復出現的環(huán)節(jié)，可以只繪出其中一個環(huán)節(jié)的完整電路，其余相同環(huán)節(jié)可用虛線方框表示，并標明該環(huán)節(jié)的文字符號或環(huán)節(jié)的名稱。在原理圖上可將圖分成若干圖區(qū)，以便閱讀查找。線路圖中的接觸器、繼電器的線圈與受其控制的觸頭的從屬關系（即觸頭位置）應按下述方法標志：在每個接觸器線圈的文字符號KM的下面畫兩條豎直線，分成左、中、右（或上、中、下）3欄，把受其控制而動作的觸頭所處的圖區(qū)號數字，按表6.1規(guī)定的內容填上。6在每個繼電器線圈的文字符號（如KT）下面畫一條豎直線，分成左、右（或上、下）兩欄，把受其控制而動作的觸頭所處的圖區(qū)號數字，按表6.2規(guī)定的內容填上，備用的觸頭在相應的欄中

5、用記號“X”標出。7電路圖中，有直接聯系的交叉導線連接點要用黑圓點或小圓圈表示。電氣原理圖中技術數據的標注電器元件的數據和型號，一般用小字體注在電器元件的下面。電氣原理圖標號：電氣原理圖標號以圖6.3為例說明。1）主電路的標號在機床電氣控制電路的主電路中，標號由文字標號和數字標號構成。三相交流電源的引入線用L1，L2，L3來標記，1，2，3分別代表三相電源的相別，中性線用N表示。電動機分支電路各接點標記，采用三相文字代號后面加數字來表示，數字中的個位數表示電動機代號，十位數字表示該支路各接點的代號。圖6.2 熱繼電器技術數據標注8圖6.3 雙電動機控制電路9電動機主電路的標號應從電動機繞組開始

6、自下而上標號。2）輔助回路的標號采用阿拉伯數字編號，一般由三位或三位以下的數字組成。標注方法按“等電位”原則進行。常用的標注方法是首先編好控制電路電源引線線號，“1”通常標在控制線的最上方，然后按照控制電路從上到下、從左到右的順序遞增，每經過一個觸頭，線號依次遞增。6.1.2 電氣安裝接線圖電氣控制線路安裝接線圖，是為了安裝電氣設備和電器元件進行配線或檢修電器故障服務的。電氣設備安裝圖按電器元件的實際安裝位置和接線繪制，根據電器元件布置最合理、連接導線最經濟等原則來安排。在電氣安裝接線圖中顯示出電氣設備中各元件的空間位置和接線情況，10可在安裝或檢修時對照原理圖使用。根據機床設備的接線圖就可以

7、進行機床電氣設備的總裝接線。 圖6.4 電氣安裝接線圖11在閱讀電氣安裝接線圖時，還應該注意以下幾點：在電氣安裝接線圖中，電氣設備、裝置和電器元件均按照國家規(guī)定的電氣圖形符號繪出，而不考慮其真實結構。電氣安裝接線圖必須標明每條線所接的具體位置，則每條線都有具體明確的線號。每個電氣設備、裝置和電器元件都有明確的位置，并應與實際安裝位置一致，而且將每個電器元件的不同部件都畫在一起，且常用虛線框起來。不在同一控制箱和同一配電板上的各電器元件的連接是經接線端子板連接的，電氣互聯關系以線束表示，導線應標明導線參數（型號、規(guī)格、數量、截面積和顏色等），一般不標注實際走線途徑。走線相同的多根導線可用單線表示

8、。用連續(xù)的實線表示端子之間實際存在的導線。126.1.3 電器元件布置圖 電器元件布置圖主要是用來表明電氣設備上所有電動機、電器元件的實際位置。各電器元件的位置根據元件布置合理、連接導線經濟以及檢修方便等原則安排。在電器元件布置圖中，機械設備的輪廓線用細實線或點畫線表示，所有可見的和需要表達清楚的電器元件、設備，用粗實線繪出其簡單的外形輪廓，也可以用線框表示，不必畫出實際圖形或圖形符號。各電器元件的安裝位置是由機械設備的結構和工作要求決定的。任務6.2 三相籠型異步電動機直接啟動控制電路 活動情境在工廠、生活中有很多功率較小的異步電動機，一般允許直接啟動。對于有些電動機直接啟動為方便采用開關手

9、動控制，而某些機床上的電動機一般由控制電路實現啟動。在生產加工過程中，有時候要求電動機實現可逆運動，這就要求電動機能夠實現正反轉控制。13任務要求1.掌握電動機運行中的直接啟動控制方法及實現電路。2.熟悉其他常用的基本控制電路。3.能看懂、繪制電機直接啟動控制原理圖。4.能夠進行電氣控制線路的調試和簡單的故障處理?；净顒与妱訖C從靜態(tài)接通電源后逐漸加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程稱為電動機的啟動。電動機的啟動分為直接啟動和降壓啟動兩種。6.2.1 單向直接啟動控制線路（1）手動控制線路用瓷底膠蓋閘刀開關、轉換開關或鐵殼開關控制電動機的啟動和停止，是最簡單的手動單向全壓啟動的控制線路。14圖6.5 手動

10、單向全壓啟動的控制線路15這種線路比較簡單，對容量較小、啟動不頻繁的電動機來說，是比較經濟方便的啟動控制方法。（2）點動控制線路1）組成點動控制線路是用按鈕、接觸器來控制電動機的最簡單的控制線路。接線示意圖和原理圖如圖6.6所示。點動控制原理圖分成主電路和控制電路兩大部分。2）工作原理當電動機需點動時，先合上電源開關QS，按下點動按鈕SB，接觸器線圈KM便通電，銜鐵吸合，帶動它的三對常開主觸點KM閉合，電動機M便接通電源啟動運轉。這種只有按下按鈕SB時電動機才能運轉、放開按鈕SB時就停轉的線路，稱為點動控制線路。16圖6.6 全壓點動控制線路圖17如上述點動控制線路的工作原理可表示如下。合上電

11、源開關QS后啟動：按下SBKM因線圈通電而吸合KM主觸點閉合電動機M運轉停止：松開SBKM因線圈斷電而釋放KM主觸點斷開電動機M停轉（3）具有自鎖的控制線路1）組成使用中用接觸器的一個常開輔助觸點并聯在啟動按鈕的兩端，就可以實現電動機的連續(xù)運行。在控制電路中再串聯一個停止按鈕SB1，就可以使電動機停止。一般在控制線路中稱停止按鈕為SB1。2）工作原理合上電源開關QS18圖6.7 具有自鎖功能的全壓啟動控制線路圖19這時松開SB2，接觸器KM的線圈因能通過和SB2并聯的自鎖觸點（已處于閉合狀態(tài)）而繼續(xù)通電，電動機M保持運轉。這種當啟動按鈕松開后，控制電路仍能自動保持接通的線路，稱為具有自20鎖（

12、或自保）的控制線路。3）電路的保護環(huán)節(jié)熔斷器FU作為電路的短路保護。欠電壓保護和失電壓保護。欠電壓保護和失電壓保護是由接觸器本身的電磁機構來實現的。 （4）具有過載保護的控制線路當電動機頻繁操作、斷相運行或長期過載時，會使電動機的電流超過它的額定值，引起電動機過熱，但又不會使起短路保護的熔斷器熔斷。采用熱繼電器對電動機進行過載保護。1）組成由刀開關、QS熔斷器FU1、接觸器KM的主觸頭、熱繼電器FR的熱元件和電動機構成主電路。由停止按鈕SB1、啟動按鈕SB2、接觸器KM的線圈及其21圖6.8 具有過載保護的控制線路22常開輔助觸頭、熱繼電器FR的常閉觸頭和熔斷器FU2構成控制回路。2）工作原理

13、當電動機過載運行時，電動機電流超過額定值，經過一定時間，串接在主電路中的熱繼電器FR的熱元件因受熱彎曲，使串接在控制電路中的FR常閉觸點斷開，切斷控制電路，接觸器KM的線圈斷電，主觸點斷開，電動機M便停轉。3）電路的保護環(huán)節(jié)熔斷器FU1，FU2作為電路的短路保護。接觸器的電磁機構起到欠電壓保護和失電壓保護。熱繼電器FR進行過載保護。4）既能連續(xù)運行又能點動控制的控制線路生產實際要求控制線路既能點動控制又能連續(xù)運行。23圖6.9是3種具有連續(xù)運行與點動控制的控制線路，它們的主電路相同，線路的工作原理如下：圖6.9 連續(xù)與點動控制線路圖24圖6.9（a）是在自鎖電路中串聯一個開關SA。為具有自鎖的

14、連續(xù)控制。圖6.9（b）是在具有自鎖的控制電路中增加一只復合按鈕SB3。A.連續(xù)控制啟動： 停止： 25B.點動控制啟動： 停止： 26圖6.9（c）是在控制電路中增加了一個點動按鈕SB3和一個中間繼電器KA。A.連續(xù)控制啟動： 27B.點動控制啟動：松開SB3KM因線圈通電而吸合電動機M 啟動運轉停止：松開SB3KM因線圈斷電而釋放電動機M 斷電停轉6.2.2 電動機的正反轉控制線路可逆運行控制線路實質上是兩個相反的單相運行線路。但是為了避免誤動作而引起電源的相間短路，在這兩個相反方向的單相運行線路中加設了必要的聯鎖環(huán)節(jié)。常見的正反轉控制線路有以下幾種。28圖6.10 例6.1的控制線路圖2

15、9（1）手動正反轉控制線路圖6.11 倒順開關正反轉控制線路30手動正反轉控制是利用倒順開關控制。手動正轉控制線路的優(yōu)點是：所用電器少，線路簡單；缺點是：在頻繁換向時，操作人員易產生疲勞，不便于操作，且無欠壓和零壓保護。（2）接觸器聯鎖正反轉控制線路按照電動機的可逆操作順序的不同，有“正停反”和“正反停”兩種控制線路。圖中采用了兩個接觸器，正轉用接觸器KM1，反轉用接觸器KM2。線路要求接觸器KM1和KM2不能同時通電，否則，它們的主觸點同時閉合，將造成L1，L3兩相電源短路。KM1與KM2的這兩副常閉輔助觸點在線路中所起作用稱為互鎖（或聯鎖），這兩副觸點稱為互鎖觸點（或聯鎖觸點）。31圖6.

16、12 接觸器正反轉控制線路圖32接觸器聯鎖正反轉控制線路動作原理如下：合上QS正轉控制： 33（3）按鈕聯鎖正反轉控制線路在生產實際中，為了提高勞動生產率，減少輔助工作時，要求直接實現正反轉的變換控制。為此采用兩個復合按鈕實現之。圖6.13 按鈕聯鎖正反轉控制線路圖34該線路的工作原理基本上與接觸器互鎖正反轉控制線路相似。它的特點是：當需要改變電動機的轉向時，只要直接按下反轉按鈕SB3即可，不必先按停止按鈕SB1。這種線路操作雖方便，但是容易產生短路故障。例如，當KM1主觸點發(fā)生熔焊或有雜物卡住時，即使其線圈斷電，主觸點可能分斷不開。此時，若按下SB3，KM2線圈通電，其主觸點閉合，這就發(fā)生了

17、KM1和KM2的主觸點同時閉合的情況，必然使電源兩相短路。因此，單靠復合按鈕聯鎖線路還不夠安全。（4）按鈕和接觸器雙重聯鎖正反轉控制線路把圖6.12和圖6.13線路的優(yōu)點結合起來，就組成了如圖6.14所示的具有雙重聯鎖的正反轉控制線路。這類線路既有接觸器的互鎖，又有按鈕的互鎖，操作方便、安全可靠，廣泛應用在電力拖動控制系統。35圖6.14 按鈕接觸器雙重聯鎖控制線路圖36例6.2 在圖6.15所示的正反轉控制電路中（主電路略），要求能實現：正反轉控制；兩個方向運轉時都有過載保護。試分析該線路圖有何錯誤。圖6.15 例6.2電路37解 圖中有3處錯誤，改正后方可實現正反轉控制和過載保護。兩接觸器

18、線圈支路中串聯的互鎖觸點應是對方而不是自身的常閉觸點。應該用自身的輔助觸點作自鎖，而不能用對方接觸器常開輔助觸點作為自鎖觸點。圖中熱繼電器FR的常閉觸點只對正轉運行作過載保護，反轉時不起過載保護作用。6.2.3 位置控制線路電氣線路中的位置控制就是用運動部件上的擋鐵碰撞行程開關而使其觸點動作，以接通或斷開電路來控制機械行程或實現加工過程的自動往返。（1）行程控制線路行程開關（又名限位開關）可以完成行程控制或限位保護。小車限位控制線路實例如圖6.16所示。38圖6.16 行程控制線路39其工作原理如下：先合上電源開關QS小車向前運動： 此時，即使再按SB2，由于SQ1常閉觸點已斷開，接觸器KM1

19、線圈也不會通電，保證了小車不會超過SQ1所在的位置。40小車向后運動： 停車時只需按一下SB1即可。41（2）自動往復循環(huán)控制線路在生產實踐中，有些生產機械的工作臺需要在一定距離內自動往復運動，不斷循環(huán)，以便工件能連續(xù)加工。圖6.17（a）和圖6.17（b）為自動往復循環(huán)控制線路的主電路控制電路。圖6.17（c）為工作臺自動往復移動的示意圖。工作臺裝有擋鐵1和2，機床床身上裝有行程開關SQ1和SQ2，放在兩端需要反向的位置。當擋鐵碰撞行程開關后，自動換接電動機正反轉控制電路，使工作臺自動往返移動。42圖6.17 自動往復循環(huán)控制線路43工作原理如下：44停車時只需按一下SB1即可。456.2.

20、4 多地控制線路以上各控制線路只能在一個地點，用一套按鈕來對電動機進行控制操作，但是有些生產機械，特別是大型機械，為了操作方便，常常希望可以在兩個地點進行同樣的控制操作，即所謂兩地控制。為達到從兩地同時控制一臺電動機的目的，必須在另一地點再裝一組啟動和停止按鈕。這兩組啟停按鈕接線的方法必須是：啟動按鈕要相互并聯，停止按鈕要相互串聯。對三地或多地控制，只要把各地的啟動按鈕并聯，停止按鈕串聯即可。6.2.5 順序控制線路在裝有多臺電動機的生產機械上，各電動機所起的作用不同，有時需要按一定的順序啟動才能保證操作過程的合理和工作的安全可靠。這些順序關系反映在控制線路上，稱為順序控制。46圖6.18 兩

21、地控制線路圖47如圖6.19所示是兩臺電動機M1和M2的順序控制線路。圖6.19 順序控制線路48線路的工作原理如下：先合上電源開關QS啟動： 停止：按下SB1KM1，KM2線圈斷電而釋放KM1，KM2主觸點斷開電動機M1，M2同時斷電停轉49下面再介紹順序控制的幾個例子：（1）M1啟動后M2才能啟動，M1和M2同時停止圖6.20（a）就是具有這種功能的控制電路。（2）M1啟動后M2才能啟動，M1和M2可以單獨停止這種控制電路如圖6.20（b）所示。（3）M1啟動后M2才能啟動，M2停止后M1才能停止這種控制電路如圖6.20（c）所示。50圖6.20 3種順序控制線路圖51任務6.3 三相籠型

22、異步電動機降壓啟動控制線路活動情境三相籠型異步電動機全壓啟動只適用于小容量三相籠型異步電動機的空載或輕載啟動。一般容量大于10 kW的三相籠型異步電動機是否可以采用直接啟動，可根據下面的經驗公式來判定：式中 Iq電動機的啟動電流，A； IN電動機的額定電流，A。凡不滿足上述條件的，均應采用降壓啟動。降壓啟動是將電源電壓適當降低后，再加到電動機定子繞組上進行啟動。當電動機啟動后，再使電壓恢復到額定值。52任務要求1.掌握電動機運行中的降壓啟動控制方法及實現電路。熟悉其他常用的基本控制電路。2.能看懂、繪制電機降壓啟動控制原理圖；能夠進行電氣控制線路的調試和簡單的故障處理。3.能熟練分析較復雜的控

23、制電路，應用所學知識根據企業(yè)不同的要求設計一般的降壓啟動控制電路?；净顒尤嗷\型電動機常用的降壓啟動方法有：定子繞組串聯電阻啟動；星形三角形啟動；自耦變壓器降壓啟動及延邊三角形啟動。6.3.1 定子繞組串電阻降壓啟動控制線路 電動機啟動時在三相定子電路中串接電阻，串入的電阻起降壓限流作用，53使電動機定子繞組電壓降低，啟動結束后再將電阻短接，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定運行。這種啟動方式不受電動機接線形式的限制，設備簡單，因而在中小型生產機械中應用廣泛。定子繞組串電阻降壓啟動控制線路有手動接觸器控制及時間繼電器自動控制等幾種形式。（1）手動接觸器控制線路如圖6.21所示為手動接觸器控制的串聯電阻

24、降壓啟動控制線路。工作原理如下：先合上電源開關QS減壓啟動：54圖6.21 手動接觸器控制線路圖55全壓運行：當電動機轉速接近額度值時， 該電路的缺點是：啟動到全壓運行是靠操作人員掌握，所以啟動時要按兩次按鈕，很不方便，故一般采用時間繼電器自動控制線路。56（2）時間繼電器自動控制線路如圖6.22所示為時間繼電器減壓啟動自動控制線路，它用時間繼電器KT來代替按鈕SB3。啟動時只需按一次啟動按鈕SB2，啟動到全壓運行是由時間繼電器自動完成，且啟動時間可調。工作原理如下：先合上電源開關QS57（3）改進型時間繼電器自動控制線路圖6.22的線路在電動機運行時，接觸器KM1，KM2和時間繼電器KT線圈

25、內都通有電流，消耗功率。為了避免這一缺點，可改進為如圖6.23所示的時間繼電器自動控制線路。工作原理如下：58圖6.22 時間繼電器控制的串電阻降壓啟動控制線路圖59圖6.23 改進型時間繼電器自動控制的串電阻降壓啟動控制線路圖606.3.2 星形三角形（Y-）換接降壓啟動控制線路首先來分析星形-三角形降壓啟動時的啟動電流和啟動轉矩，并與直接啟動相比較。設：UN電網的線電壓；UY定子繞組Y接法時的相電壓；U定子繞組接法時的相電壓；IYY接法時的啟動相電流；Y接法時的啟動相電流；IYNY接法時的啟動線電流；IN接法時的啟動線電流；Z繞組每相阻抗。Y接法啟動時61啟動時式（6.1）除以式（6.2）

26、，得可見，Y接法的啟動線電流為接法的1/3。設MqY為星形接法的啟動轉矩，Mq為三角形接法的啟動轉矩，電動機的啟動轉矩和電壓的平方成正比，則 ,即Y接法的啟動轉矩為接法的啟動轉矩的1/3。 62正常運行時定子繞組接成三角形，而且三相繞組的6個抽頭均引出容量較大的籠型異步電動機，可采用星形-三角形降壓啟動方法來達到限制啟動電流的目的。因為功率在4 kW以上的三相籠型電動機均為三角形接法，故均可采用星形-三角形啟動方法。（1）按鈕切換控制線路圖6.24為按鈕切換星形-三角形降壓啟動控制線路。其工作原理如下：先合上電源開關QS電動機Y接法啟動63圖6.24 按鈕切換星形-三角形降壓啟動控制線路圖64

27、電動機接法運行當電動機轉速升高到一定值時，這種運動線路由啟動到全壓運行，需要兩次按動按鈕，不太方便，并且切換時間也不易準確掌握。（2）時間繼電器自動切換控制線路時間繼電器自動切換星形-三角形降壓啟動控制線路有多種，其中一種如圖6.25所示。65圖6.25 時間繼電器自動切換星形-三角形啟動控制線路圖66工作原理如下：先合上電源開關QS67圖6.26 QX3-13型星形-三角形自動啟動器控制線路圖686.3.3 自耦變壓器降壓啟動控制線路自耦變壓器降壓啟動是利用自耦變壓器來降低啟動時加在電動機定子繞組上的電壓，達到限制啟動電流的目的。（1）手動控制自耦變壓器降壓啟動控制線路其啟動原理如圖6.27

28、所示。電動機啟動時，合上電源開關QS1，將開關QS2扳向“啟動”位置，使電源加到自耦變壓器T上，電動機定子繞組與抽頭連接，得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，電動機進入減壓啟動階段。啟動完畢，再將QS2迅速扳向“運行”位置，自耦變壓器便被脫開，使電動機直接與電源相接，電動機在全壓下正常運行。（2）時間繼電器控制自耦變壓器降壓啟動控制線路時間繼電器控制自耦變壓器降壓啟動控制線路，如圖6.28所示。69圖6.27 自耦變壓器減壓啟動原理圖70圖6.28 時間繼電器控制自耦變壓器降壓啟動控制線路圖71電動機啟動時，合上電源開關，按下啟動按鈕SB2，使接觸器KM1的線圈和時間繼電器的線圈通電，KT瞬時動

29、作的常開觸頭閉合自鎖，接觸器KM1主觸頭閉合將電動機定子繞組經自耦變壓器接至電源開始減壓啟動。時間繼電器經過一定延時后，其延時常閉觸頭打開，使接觸器KM1線圈斷電，KM1主觸頭斷開，從而將自耦變壓器從電網上切除；其延時常開觸頭隨即閉合，使接觸器KM2線圈通電，于是電動機直接接到電網上運行，完成了整個啟動過程。（3）用按鈕接觸器手動控制啟動補償器降壓啟動如圖6.29所示為按鈕接觸器控制啟動補償器減壓啟動線路。工作原理如下：先合上電源開關QS，降壓啟動:72圖6.29 按鈕接觸器控制補償器降壓啟動線路圖73全壓運行：當電動機轉速上升到接近額定轉速時， 74該控制線路的優(yōu)點是：若啟動時誤按SB3，接

30、觸器KM3線圈不會通電，避免了電動機直接啟動；啟動完畢后，接觸器KM1，KM2均斷電，即使接觸器KM3出現故障無法閉合時，也不會使電動機在低壓下運行。該控制線路的缺點是：每次啟動需按兩次鈕，操作不便，且間隔時間也不能準確掌握。（4）自動控制啟動補償器降壓啟動在許多需要自動控制的場合，常采用時間繼電器自動控制的補償器降壓啟動。圖6.30是其中一種自動補償器的控制線路。工作原理如下：先合上電源開關QS75圖6.30 補償器降壓啟動自動控制線路圖76降壓啟動:全壓運行：當電動機轉速上升到接近額定轉速時, 77SB1，SB2為兩個異地控制的停止按鈕。下面分析自耦變壓器降壓啟動的啟動電流和啟動轉矩。設：

31、U1自耦變壓器降壓啟動時的電網電壓；U2自耦變壓器降壓啟動時的電動機電壓；I1自耦變壓器降壓啟動時的電網電流；I2自耦變壓器降壓啟動時的電動機電流；IqN電動機全壓啟動時的啟動電流。假定自耦變壓器的損耗忽略不計，則輸入功率等于輸出功率，即U1I1=U2I2于是 其中， 稱為自耦變壓器的變比。因為在電動機上有 78于是得 即自耦變壓器降壓啟動的電網電流為全壓啟動的k2倍。電動機的啟動轉矩和電壓的平方成正比，則自耦變壓器減壓啟動轉矩式中 MqN全壓啟動時的啟動轉矩。6.3.4 延邊三角形降壓啟動控制線路延邊三角形減壓啟動是一種既不用增加啟動設備，又能得到較高啟動轉矩的啟動方法。它適用于定子繞組為特

32、殊設計的異步電動機，這種電動機的定子繞組一般有9個出線端，如圖6.31所示。79圖6.31 延邊三角形啟動電動機抽頭連接方式80啟動時，把定子三相繞組的一部分接成形，另一部分接成Y形，使整個繞組接成如圖6.31（b）所示的電路。由于該電路像一個三角形的三邊延長以后的圖形，所以稱為延邊三角形啟動電路。圖6.32 延邊三角形降壓啟動控制線路圖81三相籠型異步電動機定子繞組接成延邊三角形降壓啟動的控制線路，如圖6.32所示。工作原理如下：先合上電源開關QS82采用延邊三角形減壓啟動,其啟動轉矩比星形三角形減壓啟動大,結構比自耦變壓器減壓啟動簡單,并克服了自耦變壓器不允許頻繁啟動的缺點,且維修方便，但

33、使用這種方法要求電動機正常工作時是星形-三角形接法,且具有9根出線。任務6.4 三相繞線轉子電動機的啟動控制 活動情境起重機由于其工作性質，經常需要重載啟動，因此，提升機構和平移機構的電動機一般采用啟動轉矩較大的繞線轉子異步電動機，以減小電流而增加啟動轉矩。繞線轉子異步電動機由于其獨特的結構，一般不采取定子繞組降壓啟動，而在轉子回路外接變阻器。三相繞線轉子異步電動機的啟動，通常在轉子繞組回路中串接啟動電阻和接入頻敏變阻器等方法。83任務要求1.掌握繞線式異步電動機運行中的降壓啟動控制方法及實現電路。2.能看懂、繪制繞線式異步電機降壓啟動控制原理圖；能夠進行電氣控制線路的調試和簡單的故障處理。3

34、.能熟練分析較復雜的控制電路，根據企業(yè)不同的要求設計一般的繞線式電機啟動控制電路?；净顒尤嗬@線式異步電動機的優(yōu)點是在轉子回路通過滑環(huán)外串電阻來減小啟動電流,提高轉子電路的功率因數,增加啟動轉矩。三相繞線式異步電動機的啟動有在轉子繞組中串接啟動電阻和接入頻敏變阻器等方法。846.4.1 轉子繞組串接電阻啟動控制線路串接在三相轉子回路中的啟動電阻，一般都接成星形。在啟動前，啟動電阻全部接入電路，以減小啟動電流。 啟動過程中啟動電阻被逐段短接。啟動完畢，啟動電阻全部被切除，電動機在額定轉速下運行。（1）時間繼電器控制線路時間繼電器控制繞線式異步電動機啟動控制線路圖，如圖6.33所示。工作原理如下

35、：先合上電源開關QS85圖6.33 時間繼電器控制繞線異步電動機啟動控制線路圖86 按下停止按鈕SB1，接觸器KM，KM3釋放，電動機停轉。87（2）電流繼電器控制線路電流繼電器控制的繞線式異步電動機轉子回路串電阻啟動控制線路，如圖6.34所示，它是根據電動機在啟動過程中轉子回路里電流的大小來逐級切除電阻的。工作原理為：按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電吸合并自鎖，其常開觸點閉合，電動機M開始串電阻啟動。隨著電動機轉速的逐漸升高，轉子回路中電流逐漸減小。當小到KI1的釋放電流值時，KI1便釋放，其常閉觸點閉合，接通接觸器KM2，KM2的主觸點閉合，短接了電阻R1。當R1被切除后，轉子電流重新

36、增大，這時KI1線圈已被短接，不會再通電，而KI2仍在吸引狀態(tài)，但隨轉速繼續(xù)上升，轉子電流又會減小，當小到KI2的釋放電流值時，KI2便釋放，其常閉觸點閉合，使接觸器KM3通電吸合，短接電阻R2，電流又重新增大，使電動機轉速繼續(xù)上升到額定值，完成整個啟動過程。88圖6.34 電流繼電器控制轉子回路串電阻啟動的控制線路圖896.4.2 轉子繞組串接頻敏變阻器啟動控制線路頻敏變阻器的阻抗能夠隨著轉子電流頻率的下降而自動減小，所以它是繞線轉子異步電動機較為理想的一種啟動設備。常用于較大容量的繞線式異步電動機的啟動控制。（1）頻敏變阻器控制線路采用頻敏變阻器的啟動控制線路，如圖6.35所示，該線路可以

37、實現自動及手動兩種控制。當轉換開關SA置于“自動”位置時，動作原理如下：先合上電源開關QS，90圖6.35 繞線式異步電動機頻敏變阻器啟動控制線路圖91當轉換開關SA置于“手動”位置時，時間繼電器KT將不起作用，利用按鈕SB3控制中間繼電器KA和接觸器KM2的動作。92（2）頻敏變阻器的調整頻敏變阻器上有4個接頭，一個接頭標為N，在另外3個接頭中，接頭1N間為100%的匝數，2N間為85%的匝數，3N間為71%的匝數，出廠時線接在2N接頭上。如在使用中遇到下列情況，應調整頻敏變阻器的匝數和氣隙。啟動電流大，啟動太快。剛啟動時，啟動轉矩過大，機械沖擊大，但啟動完畢穩(wěn)定轉速又偏低。任務6.5 三相

38、異步電動機的調速控制線路活動情境實際生產中的機械設備常有多種速度輸出的要求。采用異步電動機配機械變速系統有時可以滿足調速需求，但傳動系統結構復雜，體積大，實際中93常采用多速電動機進行大范圍的調速，或者采用變頻調速。但由于變頻調速電路復雜、造價較高，對于中小型設備應用較多的還是多速電動機。多速異步電動機繞組與一般異步電動機有所不同，一般采用控制電路實現對其高低速的啟動及運行中的高低速轉換。任務要求1.掌握異步電動機運行中的調速控制方法及實現電路。2.能看懂、繪制異步電機降壓調速控制原理圖；能夠進行電氣控制線路的調試和簡單的故障處理。3.能熟練分析較復雜的控制電路，根據企業(yè)不同的要求設計一般的調

39、速控制電路。基本活動6.5.1 三相異步電動機的調速方法94由異步電動機的工作原理可知，異步電動機的轉速為式中 n1同步轉速； s轉差率； f1電源頻率。可見，若要改變異步電動機的轉速，有以下3種途徑可以實現：改變電動機的磁極對數P，以改變電動機的同步轉速n1從而達到調速的目的，這種調速方法稱為變極調速。改變電動機的轉差率s進行調速。改變電動機電源頻率f1,以改變同步轉速n1，進行調速稱為變頻調速。956.5.2 三相異步電動機的變極調速籠型異步電動機往往采用兩種方法來改變繞組的極對數；一是改變定子繞組的連接方法；二是在定子上設置有不同極對數的兩套互相獨立的繞組。在變極調速中廣泛使用的是雙速異

40、步電動機。（1）雙速異步電動機定子繞組的連接圖6.36為4/2極的雙速異步電動機定子繞組接線示意圖。其中圖6.36（a）為電動機的三相定子繞組接成三角形連接，3個電源線連接在接線端U1，V1，W1；每根繞組的中點接出的接線端U2，V2，W2懸空，每相繞組的線圈分成兩段，此時電動機的磁極為4極，同步轉速1 500 r/min，為低速。若把電動機繞組接線端U1，V1，W1連在一起，三相交流電源分別接到U2，V2，W2的3根接線端上，則原來定子繞組的三角形接線變?yōu)殡p星形接線。96圖6.36 雙速電動機定子繞組接線圖97電動機磁極為兩極，如圖6.36（b）所示。此時同步轉速為3 000 r/min，電

41、動機以高速工作。（2）雙速電動機的控制線路雙速電動機的控制線路有多種，下面介紹3種常用的控制線路。1）接觸器控制雙速電動機控制線路用按鈕和接觸器控制雙速電動機的控制線路如圖6.37。工作原理如下：先合上電源開關QS，按下低速啟動按鈕SB2，SB2常閉觸點先斷開，對高速繼電器KM2聯鎖，SB2常閉觸點后閉合，低速繼電器KM1線圈通電，KM1自鎖觸點閉合，主觸點閉合，聯鎖觸點斷開，電動機定子繞組接成三角形，電動機低速運行。若需換為高速運轉，可按下高速啟動按鈕SB3，SB3常閉觸點先斷開，低速繼電器KM1線圈斷電，KM1自鎖觸點斷開，主觸點斷開，聯鎖觸點閉合，98圖6.37 接觸器控制雙速電動機控制

42、線路圖99同時SB3常閉觸點后閉合，高速繼電器KM2線圈通電，KM2自鎖觸點閉合，聯鎖觸點斷開，主觸點閉合，電動機接成雙星形高速啟動運行。2）時間繼電器控制雙速電動機自動加速的控制線路有時為了減小高速啟動時的能耗，啟動時電機先以三角形連接啟動，然后自動地轉為雙星運行，這個過程可用時間繼電器控制，如圖6.38所示。3）時間繼電器自動控制雙速電動機的控制電路時間繼電器自動控制雙速電動機的控制電路，如圖6.39所示。 圖中SA是具有3個位置的轉換開關。任務6.6 三相異步電動機的制動控制線路活動情境三相異步電動機從切斷電源到停止旋轉，由于慣性，總要經過一段時間。100圖6.38 雙速電動機自動加速控

43、制線路圖101圖6.39 時間繼電器控制雙速電動機的控制電路圖102這往往不能適應某些生產機械的要求。所以就需要采用一些使電動機在切斷電源后就迅速停車的措施，這種措施稱為電動機的制動。異步電動機的制動措施分兩類：機械制動和電氣制動。任務要求1.掌握異步電動機運行中的制動控制方法及實現電路。2.能看懂、繪制異步電機制動控制原理圖；能夠進行電氣控制線路的調試和簡單的故障處理。3.能熟練分析較復雜的控制電路，根據企業(yè)不同的要求設計一般的制動控制電路?；净顒?.6.1 機械制動控制線路在切斷電源以后，利用電磁鐵操縱機械裝置迫使電動機迅速停轉的方法稱103為機械制動。應用較普遍的機械制動裝置是電磁抱閘

44、。 （1）電磁抱閘的結構電磁抱閘主要包括兩部分：制動電磁鐵和閘瓦制動器。（2）電磁抱閘斷電制動控制線路電磁抱閘斷電制動控制線路有斷電制動和通電制動兩種。斷電制動控制線路如圖6.40所示，其工作原理如下：合上電源開關QS，按啟動按鈕SB2，KM通電吸合，電磁抱閘線圈YB通電，使抱閘的閘瓦與閘輪分開，電動機啟動。當需制動時，按停止按鈕SB1，KM斷電釋放，電動機的電源被切斷。與此同時，電磁抱閘線圈YB也斷電，在彈簧的作用下，使閘瓦與閘輪緊緊抱住，電動機被迅速制動而停轉。104圖6.40 電磁抱閘斷電制動控制線路圖105（3）電磁抱閘通電控制線路圖6.41所示為電磁抱閘通電控制線路。該控制線路與斷電

45、制動型不同，制動的結構也有所不同。在主電路有電流流過時，電磁抱閘線圈沒有電壓，這時抱閘與閘輪分開。按下停止按鈕SB1時，主電路斷電，通過復合按鈕SB1常開觸點的閉合，使KM2線圈通電，電磁抱閘YB的線圈通電，抱閘與閘輪抱緊進行制動。當松開按鈕SB1時，電磁抱閘YB線圈斷電，抱閘松開。6.6.2 電氣制動控制線路在電動機切斷電源后，產生一個和電動機實際轉動方向相反的電磁力矩，迫使電動機迅速停轉的方法稱為電氣制動。常用的電氣制動方法有反接制動和能耗制動等。106圖6.41 電磁抱閘通電制動控制線路圖107（1）反接制動控制線路反接制動就是將運動中的電動機電源反接（任意對調電動機的兩相電源引入線），

46、產生與原來旋轉方向相反的旋轉磁場及制動電磁轉矩，轉子受到與原旋轉方向相反的制動力矩而迅速停轉，其原理如圖6.42所示。1）單向反接制動控制線路反接制動的關鍵在于電動機電源相序的改變，且當轉速下降接近于零時，能自動將電源切除。單向反接制動控制線路如圖6.43所示。它的主電路與正反轉控制的主電路基本相同，只是增加了3個限流電阻R。圖中KM1為正轉運行接觸器，KM2為反轉運行接觸器，速度繼電器KV與電動機M用虛線相連表示同軸。108圖6.42 反接制動原理圖109圖6.43 單向啟動反接制動控制原理圖110其工作原理如下：合上電源開關QS單向啟動：按下SB2，KM1線圈通電，KM1自鎖觸點閉合?；ユi

47、觸點斷開，主觸點閉合，電動機M啟動運轉，轉速升至一定值，KV觸點閉合，為反接制動作準備。反接制動：按下SB1，SB1常閉觸點先斷開，KM1線圈斷電，KM1自鎖觸點斷開，KM1主觸點斷開，電動機斷電作慣性運轉；SB1常開觸點后閉合，同時KM1互鎖觸點閉合，使KM2線圈通電，KM2自鎖觸點閉合，互鎖觸點斷開，主觸點閉合，電動機M串R反接制動，轉速降至定值時，KV觸點斷開，使KM2斷電，KM2自鎖觸點斷開，互鎖觸點閉合，主觸點斷開，電動機M脫離電源，制動結束。由于反接制動時，旋轉磁場與轉子的相對轉速很高（n1+n2）,感應電動勢111很大，所以轉子電流比直接啟動時的電流還大。反接制動電流一般是電動機

48、額定電流的10倍左右，故在主電路中串聯電阻以限制反接制動電流。三相電路每相應串入的電阻值可根據經驗公式估算如下：式中 Iq電動機全壓的啟動電流，A。如果反接制動只在兩相中串聯電阻，則電阻應取上述估算值的1.5倍，當電動機容量較小時，也可不串接限流電阻。2）可逆啟動反接制動控制線路可逆啟動反接制動控制線路，如圖6.44所示。工作原理如下：合上電源開關QS正轉啟動過程：112圖6.44 雙向啟動反接制動控制線路圖113反接制動雖有制動力矩大，制動迅速，設備比較簡單等優(yōu)點，但是也有制動準確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件等缺點。 所以反接制動一般只適用于10 kW以下的小容量電動機。（2）能

49、耗制動控制線路所謂能耗制動，就是在電動機脫離三相電源后，在定子繞組上加一個直流電壓，通入直流電流，產生靜止的磁場，利用轉子感應電流與該靜止磁場的作用以達到制動的目的，其制動原理如圖6.45所示。制動時先將電源開關QS斷開，電動機脫離交流電源，轉子因慣性仍繼續(xù)運轉。這時應立即合上SA，電動機定子繞組接到直流電源，在定子中產生一個靜止磁場，轉動著的轉子繞組便切割這個磁場而在它的導體中產生感應電流。按圖6.45（a）所設磁場和旋轉方向，根據右手定則判定，轉子電流的方向114圖6.45 能耗制動原理圖115上面為“”，下面為“”。這一電流馬上受到靜止磁場的作用力，用左手定則可以確定這個作用力的方向如圖

50、中的F箭頭所示。能耗制動時制動轉矩的大小，與通入定子繞組的直流電流的大小有關。電流可用R調節(jié)，但通入的直流電流不能太大，一般約為異步電動機空載電流的35倍，否則會燒壞定子繞組。直流電源可用不同的整流電路獲得。1）半波整流能耗制動控制線路容量10 kW以下的電動機，可直接由交流220 V電源采用半波整流得到直流電源，其能耗制動控制電路如圖6.46所示，這種線路結構簡單，體積小，附加設備少，成本低。116圖6.46 無變壓器半波整流能耗制動控制線路圖1172）全波整流能耗制動控制線路10 kW以上的電動機的能耗制動一般采用全波整流電路得到直流電源，其能耗制動的控制線路如圖6.47所示。能耗制動的優(yōu)點是制動準確、平穩(wěn)和能量消耗較小，缺點是需加直流電源裝置，制動力量較弱，特別是在低速時，制動轉矩更小。任務6.7 電氣控制的保護環(huán)節(jié)活動情境電氣控制系統除了能滿足生產機械加工工藝要求外，還應保證設備長期、安全、可靠的運行，電氣控制的保護環(huán)節(jié)是電氣控制系統不可缺少的組成部分。電氣控制系統中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、零電壓保護和欠電壓保護等。118圖6.47 有變壓器全波整流的能耗制動控制線路圖119任務要求1.能看懂、繪制電氣控制保護電路原理圖。2.掌握電氣控制系統中保護電