第二章 電動機的控制線路

1、2022-6-141電氣控制與電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)第二章第二章2022-6-142第二章電動機的控制線路第二章電動機的控制線路l電動機是工廠電氣設(shè)備中使用最多的裝置，電動機是工廠電氣設(shè)備中使用最多的裝置，學(xué)習(xí)直流電機和三相異步電動機起動控制線學(xué)習(xí)直流電機和三相異步電動機起動控制線路、起動控制線路、制動控制線路和調(diào)速控路、起動控制線路、制動控制線路和調(diào)速控制線路，另外關(guān)注當(dāng)前興起的三相異步電動制線路，另外關(guān)注當(dāng)前興起的三相異步電動機的變頻控制線路，是對電氣控制設(shè)備能夠機的變頻控制線路，是對電氣控制設(shè)備能夠較好的了解。較好的了解。2022-6-1432.1三相異步電動機起動控制三相異步

2、電動機起動控制l三相籠型異步電動機的直接全壓（額定電壓）啟動是一種簡便、經(jīng)濟(jì)的啟動方法。但直接啟動時的啟動電流較大，一般為額定電流的47倍。在小于7.5kW以下的容量可采取直接啟動。若大些電動機還需要直接啟動，就要看所處電源變壓器視在功率的大小了，須滿足以下的經(jīng)驗公式：)()(341kWPkVASIIKNNNstI2022-6-1442.1.1 鼠籠式異電動機的鼠籠式異電動機的Y-降壓起動控制線路降壓起動控制線路 l電動機啟動時接成Y形，加在每相定子繞組上的啟動電壓只有形接法的，啟動電流為形接法的，啟動轉(zhuǎn)矩也只有形接法的。所以這種降壓啟動的方法只適用于輕載或空載下啟動。凡是在正常運行時定子繞組

3、作形連接的異步電動機，均可采用這種降壓啟動的方法。2022-6-1452.1.2 定子串電阻的降壓起動控制線路定子串電阻的降壓起動控制線路l啟動原理：啟動原理：起動時三相定子繞組串接電阻R，降低定子繞組電壓，以減小起動電流。起動結(jié)束應(yīng)將電阻短接。 l控制電路如圖2-2所示，是時間繼電器自動控制定子繞組串聯(lián)電阻降壓啟動的電路圖。在這個線路中用KM1的主觸點來串入降壓電阻R，用時間繼電器KT延時幾秒鐘后，待電動機串聯(lián)電阻啟動的轉(zhuǎn)速上升一定程度時，用KT的延時閉合觸點接通KM2接觸器線圈，讓KM2主觸點切除電阻R，從而自動控制電動機從串聯(lián)電阻降壓啟動切換到全壓運行。2022-6-1462.1.3 自

4、耦變壓器降壓起動控制電路自耦變壓器降壓起動控制電路l利用自耦變壓器降壓啟動方法常用來啟動較大的三相交流籠型電動機。盡管這是一種比較傳統(tǒng)的啟動方法，但由于它是利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應(yīng)不同負(fù)載啟動的需要，又能得到比前面的降壓啟動方法更大的啟動轉(zhuǎn)矩，所以，這種降壓啟動的方法應(yīng)用較多。l啟動的原理是：起動時，定子繞組上為自耦變壓器二次側(cè)電壓；正常運行時切除自耦變壓器。自耦變壓器備有65和85兩檔抽頭，出廠時接在65抽頭上，可根據(jù)電動機的帶負(fù)載情況選擇不同的啟動電壓。2022-6-1472.1.4 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串接電阻啟動控制線路接電阻啟動控制線路l三相

5、繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組可通過滑環(huán)串接啟動電阻。它的優(yōu)點是改善電動機機械特性，減小啟動電流，提高轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)和提高啟動轉(zhuǎn)矩。在一般要求啟動轉(zhuǎn)矩較高（負(fù)重啟動），并且能調(diào)速的場合，繞線式電動機的應(yīng)用非常廣泛。按照繞線式電機轉(zhuǎn)子繞組在啟動過程中串接裝置的不同分：串電阻啟動與串頻敏變阻器啟動兩大類。2022-6-1482.2三相異步電動機制動控制三相異步電動機制動控制 l在于生產(chǎn)機械運動中，在慣性的特性下，會造成移位、碰撞乃至傷害的事故發(fā)生。這就有必要將交流異步電動機運行中增加制動環(huán)節(jié)，使得在安全和定位上起到非常重要的意義。l電動機在切斷電源停轉(zhuǎn)的過程中，產(chǎn)生一個與原來電動機旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁

6、力矩，（制動力矩），迫使電動機迅速制動停轉(zhuǎn)的方法，我們稱之為電氣制動。 2022-6-1492.2.1 電壓反接制動的原理電壓反接制動的原理l圖2-5所示線路的主電路和正反轉(zhuǎn)控制線路的主電路相同，只是在反接制動時增加了三個限流電阻R，線路中的KN1為正轉(zhuǎn)運行接觸器，KM2為反接制動接觸器，KS為速度繼電器。l反接制動的優(yōu)點是制動力強，制動敘述。缺點是制動正確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經(jīng)常制動。因此，反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大、不經(jīng)常啟動與制動的場合，如銑床、鏜床、中型車床等主軸的制動控制。2022-6-14102.2.2 能耗制動的自動控制

7、線路能耗制動的自動控制線路l所謂的能耗制動，就是在電動機脫離三相電源以后，在定子繞組任兩相中通入直流電，產(chǎn)生靜止的磁場，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與該靜止磁場的作用產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法。這種方法以消耗轉(zhuǎn)子慣性運轉(zhuǎn)的動能來進(jìn)行制動的，所以就稱其為能耗制動，又稱之為動能制動。2022-6-14112.3 實現(xiàn)他勵直流電動機起動的控制實現(xiàn)他勵直流電動機起動的控制l他勵直流電動機的電樞繞組施加額定電壓直接起動時，由于感應(yīng)電動勢沒有建立，外加額定電壓全部加在電樞繞組很小的內(nèi)電阻上，產(chǎn)生的起動電流達(dá)到額定電流的10至20倍，這對直流電動機和電網(wǎng)供電都是不允許的。因此在他勵直流電

8、動機起動時需要設(shè)法降低電樞電流，一般采取在電樞回路串電阻的方法限制起動電流。2022-6-14122.3.1 他勵直流電動機三級電阻手動他勵直流電動機三級電阻手動控制減壓啟動電路控制減壓啟動電路l他勵直流電動機三級電阻手動控制減壓啟動電路如圖2-7所示，線路的工作原理為：按下起動按鈕SB2，接觸器KM線圈得電，KM自鎖觸點閉合，實現(xiàn)KM線圈自保持通電。另KM串聯(lián)在電樞電路動合觸點閉合，電樞串入R1、R2、R3電阻后接入直流電源，開始降壓起動。隨著電動機轉(zhuǎn)速從零開始上升，接觸器KM1線圈兩端電壓也隨之上升，當(dāng)電壓達(dá)到接觸器KM1動作值時，KM1動作，其動合觸點閉合，將起動電阻R1短接。電動機轉(zhuǎn)速

9、繼續(xù)上升，隨后KM2、KM3都先后達(dá)到動作值而動作，分別將R2、R3電阻短接。電動機轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值，電動機起動完畢，進(jìn)入正常額定電壓運轉(zhuǎn)。 2022-6-14132.3.2 利用時間繼電器控制他勵直流利用時間繼電器控制他勵直流電動機啟動控制電路電動機啟動控制電路 l圖2-8所示為運用接觸器和時間繼電器配合他勵直流電動機電樞串電阻降壓起動控制線路。圖2-8中KT1和KT2為斷電延時型時間繼電器，線路的工作原理為：在開關(guān)按鈕QS2合上后，KT1和KT2線圈得電，其動斷觸點立即斷開，使接觸器KM2、KM3線圈失電，那么與電樞串聯(lián)的電阻R1、R2可以全部串入電路進(jìn)行降壓起動的準(zhǔn)備。 2022-6-14

10、142022-6-14152.4 實現(xiàn)他勵直流電動機正反轉(zhuǎn)控制實現(xiàn)他勵直流電動機正反轉(zhuǎn)控制l直流電動機正反轉(zhuǎn)控制可以有兩種方法實現(xiàn)：其一是改變勵磁電流的方向；其二是改變電樞電流的方向。在實際應(yīng)用中，改變勵磁電流方向來改變電動機轉(zhuǎn)向的方法適用較少，原因是勵磁繞組的磁場在換向時要經(jīng)過零點，極易引起電動機“飛車”，另外勵磁繞組電感量較大，在換向時需要一個放電延時過程，不能適合快速轉(zhuǎn)向的控制要求。所以，通常都采用改變電樞電流方向的方法來控制直流電動機的正反轉(zhuǎn)。 2022-6-14162.4.1 改變電樞電流方向控制他勵直改變電樞電流方向控制他勵直流電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路流電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路l 圖2

11、-9所示為改變電樞電流方向控制他勵直流電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路。圖2-9中，電樞電路電源由接觸器KM1和KM2主觸點分別接入，其方向相反，從而達(dá)到控制正反轉(zhuǎn)的目的。其線路工作原理為：按下SB2后接觸器KM1線圈得電，KM1的主觸點合上，使他勵直流電動機接通電源正轉(zhuǎn)，同時KM1其輔助常開觸點自鎖，在SB2按鈕松開后保持KM1線圈通電；需要電機反轉(zhuǎn)時應(yīng)先按停止按鈕SB1，切斷電機供電，然后按下SB3使接觸器KM2線圈得電，KM2的主觸點合上，使他勵直流電動機接通反極性電源反轉(zhuǎn)。 2022-6-14172.4.2 改變勵磁電流方向控制他勵直改變勵磁電流方向控制他勵直流電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路流電動機正、

12、反轉(zhuǎn)控制線路l在改變勵磁電流方向進(jìn)行改變直流電動機轉(zhuǎn)向時，必須保持電樞電路方向不變。其控制線路如圖2-11所示。圖2-11中，KM1、KM2主觸點的通斷決定電流流入勵磁繞組的方向，從而確定電動機的轉(zhuǎn)向。線路工作原理與圖2-4所示改變電樞電流方向控制他勵直流電動機正、反轉(zhuǎn)控制線路基本一致。 2022-6-14182.5直流電動機制動控制直流電動機制動控制 l與交流電動機一樣，直流電動機也可以采用機械制動或電氣制動。電氣制動就是使電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反，使電動機轉(zhuǎn)速迅速下降。電氣制動的特點是產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大、易于控制、操作方便。他勵直流電動機的電氣制動方法有反接制動、能耗制動等。20

13、22-6-14192.5.1 反接制動控制線路反接制動控制線路l反接制動工作原理與交流電動機反接制動原理基本一致。將正在運轉(zhuǎn)的直流電動機的電樞兩端電壓突然反接，但仍然維持其勵磁電流方向不變，電樞將產(chǎn)生反向力矩，強迫電動機迅速停轉(zhuǎn)。2022-6-14202.5.2 能耗制動控制線路能耗制動控制線路l能耗制動是將正在運轉(zhuǎn)的電動機電樞從電源上斷開，串入外接能耗制動電阻后，再與電樞組成回路，并且維持原來的勵磁電流，使機械系統(tǒng)和電樞的慣性動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電樞和外電阻上，迫使電動機迅速停止轉(zhuǎn)動。 2022-6-14212.6直流電動機的保護(hù)直流電動機的保護(hù) l 直流電動機的保護(hù)是保證電動機正常運轉(zhuǎn)、防止電動機或機械設(shè)備損壞、保護(hù)人身安全的需要，所以直流電動機的保護(hù)環(huán)節(jié)是電氣控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。這些保護(hù)環(huán)節(jié)包括：短路保護(hù)、過電壓和失電壓保護(hù)、過載保護(hù)、限速保護(hù)、勵磁保護(hù)等。有些保護(hù)環(huán)節(jié)與交流異步電動機保護(hù)環(huán)節(jié)完全一樣。本節(jié)主要介紹過載保護(hù)和零勵磁保護(hù)。 2022-6-14222.6.1 直流電動機的過載保護(hù)直流電動機的過載保護(hù) l直流電動機在起動、制動和短時過載時，電流會很大，應(yīng)將其電流限制在允許過載的范圍內(nèi)。