電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器-常曉玲第2章

第二章電氣線路的基本控制原則和基本控制環(huán)節(jié)

第一節(jié)電氣控制系統(tǒng)圖的類型及有關標準第二節(jié)

三相籠型異步電動機全壓起動和正反轉(zhuǎn)控制第三節(jié)三相籠型異步電動機的降壓起動控制第四節(jié)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動控制第五節(jié)三相異步電動機的制動控制第六節(jié)三相籠型異步電動機的有級調(diào)速控制第七節(jié)

直流電動機的控制第八節(jié)電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)第二章電氣線路的基本控制原則和基本控制環(huán)節(jié)

電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識第一節(jié)電氣控制系統(tǒng)圖的類型及有關標準2.1電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識由各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關等按不同連接方式組合而成的。電氣控制線路：電氣控制線路的作用：實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速和保護，滿足生產(chǎn)工藝要求，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。電動機常見的基本控制線路：點動控制線路正轉(zhuǎn)控制線路正反轉(zhuǎn)控制線路位置控制線路順序控制線路多地控制線路降壓啟動控制線路調(diào)速控制線路制動控制線路一、圖形符號和文字符號圖形符號文字符號符號要素一般符號限定符號基本文字符號輔助文字符號補助文字符號通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個設備或概念的圖形、標記或字符。用于電氣技術領域中技術文件的編制，表示電氣設備、裝置和元件的名稱、功能、狀態(tài)和特征。2.1電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識一、圖形符號和文字符號符號要素：具有確定意義的簡單圖形，必須同其它圖形組合構(gòu)成一個設備或概念的完整符號。如接觸器常開主觸點符號，由接觸器觸點功能符號和常開觸點符號組合而成。一般符號：表示一類產(chǎn)品和此類產(chǎn)品特征的一種簡單的符號，如電動機可用一個圓圈表示。限定符號：提供附加信息的一種加在其它符號上的符號。1.圖形符號2.1電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識一、圖形符號和文字符號2.文字符號基本文字符號：單字母符號：雙字母符號按拉丁字母順序?qū)⒏鞣N電氣設備、裝置和元器件劃分成為23大類，每一類用一個專用單字母符號表示，如“C”表示電容器類，“R”表示電阻器類等。由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成，且以單字母符號在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保護器件類，“FU”則表示為熔斷器。輔助文字符號：表示電氣設備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態(tài)和特征。如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。補充文字符號：當規(guī)定的基本文字符號和輔助文字符號不夠使用時，可按國家標準中文字符號組成規(guī)律和下述原則予以補充。2.1電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識2.1.1電器的文字符號和圖形符號國家標淮GB5094-85《電氣技術中的項目代號》GB7159-87《電氣技術中的文字符號制定通則》在GB7159-87《電氣技術中的文字符號制定通則》中將所有的電氣設備、裝置和元件分成23個大類,每個大類用一個大寫字母表示。文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號?；疚淖址柗譃閱巫帜阜柡碗p字母符號兩種。單字母符號應優(yōu)先采用，每個單字母符號表示一個電器大類。雙字母符號由一個表示種類的單字母符號和另一個字母組成，第一個字母表示電器的大類，第二個字母表示對某電器大類的進一步劃分。文字符號用于標明電器的名稱、功能、狀態(tài)和特征。同一電器如果功能不同，其文字符號也不同，例如照明燈的文字符號為EL，信號燈的文字符號為HL。輔助文字符號表示電氣設備、裝置和元件的功能、狀態(tài)和特征。由一到三位英文名稱縮寫的大寫字母表示。電器的圖文符號國家標準GB4728-85《電氣圖用圖形符號》。圖形符號可以根據(jù)需要進行組合的，在該標準中除了提供了大量的一般符號之外還提供了大量的限定符號和符號要素，限定符號和符號要素不能單獨使用，它相當于一般符號的配件，將某些限定符號或符號要素與一般符號進行組合就可組成各種電氣圖形符號。2.1.2電氣控制系統(tǒng)圖電氣控制系統(tǒng)圖電氣原理圖電氣安裝圖框圖電器安裝圖電氣互連圖主電路控制電路照明和顯示電路電氣控制系統(tǒng)圖的結(jié)構(gòu)2.1.2電氣控制系統(tǒng)圖用規(guī)定的圖形符號，按主電路和輔助電路相互分開并依據(jù)各電器元件動作順序等原則所繪制的線路圖。電氣原理圖：電器元件布置圖：用來表明電氣設備上所有電機、電器的實際位置，為電氣控制設備的制造、安裝、維修提供必要的檔案資料。電氣安裝接線圖：用規(guī)定的圖形符號，按各電器元件相對位置繪制的實際接線圖。是實際接線安裝的準則和依據(jù)。2.1.2電氣控制系統(tǒng)圖原則：

1.電氣原理圖用圖形符號和項目代號表示電路各個電器元件連接關系和工作原理的圖主電路、控制電路和信號電路應分開繪出。表示出各個電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。主電路的電源電路一般繪制成水平線，受電的動力裝置（電動機）及其保護電器支路用垂直線繪制在圖的左側(cè)，控制電路用垂直線繪制在圖面的右側(cè)，二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則2.1.2電氣控制系統(tǒng)圖電氣原理圖原則：同一電器的各元件采用同一文字符號表明。所有電路元件的圖形符號，均按電器未接通電源和沒有受外力作用時的狀態(tài)繪制。循環(huán)運動的機械設備，在電氣原理圖上繪出工作循環(huán)圖。轉(zhuǎn)換開關、行程開關等繪出動作程序及動作位置示意圖表。由若干元件組成具有特定功能的環(huán)節(jié)，用虛線框括起來，并標注出環(huán)節(jié)的主要作用，如速度調(diào)節(jié)器、電流繼電器等。電路和元件完全相同并重復出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，可以只繪出其中一個環(huán)節(jié)的完整電路，其余的可用虛線框表示，并標明該環(huán)節(jié)的文字號或環(huán)節(jié)的名稱。二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則2.1.2電氣控制系統(tǒng)圖電氣原理圖原則：外購的成套電氣裝置，其詳細電路與參數(shù)繪在電氣原理圖上。電氣原理圖的全部電機、電器元件的型號、文字符號、用途、數(shù)量、額定技術數(shù)據(jù)，均應填寫在元件明細表內(nèi)。為閱圖方便，圖中自左向右或自上而下表示操作順序，并盡可能減少線條和避免線條交叉。將圖分成若干圖區(qū)，上方為該區(qū)電路的用途和作用，下方為圖區(qū)號。在繼電器、接觸器線圈下方列有觸點表以說明線圈和觸點的從屬關系。二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則2.1.2電氣控制系統(tǒng)圖電氣原理圖原則：二、繪制、識讀電氣控制系統(tǒng)圖的原則主電路接點表示：三相交流電源采用L1、L2、L3標記主電路按U、V、W順序標記分級電源在U、V、W前加數(shù)字1、2、3來標記分支電路在U、V、W后加數(shù)字1、2、3來標記控制電路用不多于3位的阿拉伯數(shù)字編號電氣原理圖示例：

2.電氣安裝圖電器安裝圖：表示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件的實際位置和接線情況。詳細繪制出電器元件安裝位置。

50505050320360線槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型車床電器位置圖EL0HL23142423103×2.5mm22M1M2413×2.5mm23×1mm25×0.75mm23×0.75mm23×2.5mm2QSQ1CW6132型車床電氣互連圖電氣互連圖：原則：布置盡可能符合電器實際情況。與原理圖保持一致。電器元件的連接經(jīng)接線端子板進行互連時用線束，并注明導線規(guī)格對于控制裝置的外部連接線應在圖上或用接線表表示清楚，并注明電源的引入點。表明了電器設備外部元件的相對位置及它們之間的電氣連接，是實際安裝接線的依據(jù)

電氣控制系統(tǒng)是由電氣元件按照一定要求聯(lián)接而成的。電氣控制系統(tǒng)圖是用圖形的方式來表示電氣控制系統(tǒng)中的電氣元件及其聯(lián)接關系，圖中采用不同的圖形符號表示各種電器元件、采用不同的文字符號表示各電器元件的名稱、序號或線路的功能、狀況和特征，采用不同的線號或接點編號來表示導線與連接等。電氣控制系統(tǒng)圖表達了生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設計意圖，是電氣系統(tǒng)安裝、調(diào)整、使用和維修的重要資料。

一、電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號電氣控制系統(tǒng)圖中，電氣元件的圖形符號和文字符號都有統(tǒng)一的國家標準。近年來，我國采用GB4728-84“電氣圖用圖形符號”、GB6988-87“電氣制圖”和GB7159-87“電氣技術中的文字符號制定通則”等新標準，在繪制電氣控制系統(tǒng)圖時必須嚴格遵循。第一節(jié)電氣控制系統(tǒng)圖的類型及有關標準二、電氣控制系統(tǒng)圖電氣原理圖電器布置圖電氣安裝接線圖

（一）電氣原理圖用規(guī)定的圖形符號，按主電路和輔助電路相互分開并依據(jù)各電器元件動作順序等原則所繪制的線路圖，稱為電氣原理圖。它包括所有電器元件的導電部件和接線端點，不表示電氣元件的形狀、大小和安裝方式。某機床的電氣控制原理圖

1．繪制電氣原理圖的原則

1）電氣原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。

2）電氣原理圖中，所有電元件都應采用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號來表示。

3）電氣原理圖中，各個電器元件和部件在控制線路中的位置，應根據(jù)便于閱讀的原則安排，同一電器元件的各個部件可以不畫在一起。

4）電氣原理圖中，所有電器的觸頭都按沒有通電和沒有受外力作用時的狀態(tài)繪制。

5）電氣原理圖中，無論是主電路還是鋪助電路都垂直布置，電源電路繪成水平線，主電路繪制在圖的左側(cè)，控制電路繪制在圖的右側(cè)?？刂齐娐分械暮哪茉嬙陔娐返淖钕露?。

6）電氣原理圖中，有直接電聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑圓點表示。無直接聯(lián)系的交叉導線連接點不畫黑圓點。

2.原理圖區(qū)域劃分圖區(qū)編號可以設置在圖的上方或下方，對應圖區(qū)編號下方或上方表明它對應電路的功能。

3.符號位置的索引符號位置的索引用圖號、頁次和圖區(qū)編號的組合索引法，索引代號組如下：

當某一元件相關的各符號元素出現(xiàn)在不同圖號的圖紙上，而當每個圖號僅有一頁圖紙時，索引代號可簡化成：在原理圖中相應線圈的下方，給出觸頭的文字符號，并在其下面注明相應觸頭的索引代號，對未使用的觸頭用“×”表明，有時也可采用上述省去觸頭的表示法。

對接觸器，上述表示法中各欄的含義如下：

右欄 中欄左欄主觸頭所輔助常開觸頭輔助常閉觸頭在圖區(qū)號所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號對繼電器，上述表示法各欄的含義如下：

左欄右欄輔助常開觸頭輔助常閉觸頭所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號

是接觸器KM相應觸頭的索引。例圖中

KM1線圈下方的（二）電器元件布置圖電器元件布置圖是用來表明電氣設備上所有電機、電器的實際位置，為電氣控制設備的制造、安裝、維修提供必要的檔案資料。

某機床的電器元件布置圖

（三）電氣安裝接線圖電氣安裝接線圖是用規(guī)定的圖形符號，按各電器元件相對位置繪制的實際接線圖。在具體施工和檢修中能起到原理圖所起不到的作用，在生產(chǎn)現(xiàn)場得到了廣泛的應用。安裝接線圖是實際接線安裝的準則和依據(jù)，它清楚地表示各電器元件的相對位置和它們之間的電氣連接，安裝接線圖不僅要把同一個電器的各個部件畫在一起，而且各個部件的布置要盡可能符合該電器的實際情況。各電器元件的表示要與原理圖一致，以便核對。同一控制柜中的各電器元件之間的連接可以直接進行，不在同一個控制柜內(nèi)的各電器元件之間的導線連接，必須通過接線端子進行。安裝接線圖中，分支導線必須在各電器元件接線端上引出。還應該詳細標明導線和所穿管子的型號、規(guī)格等。

例如，車床的電氣安裝接線圖對于起動頻繁，允許直接起動電動機容量不大于變壓器容量的20%。對于不經(jīng)常起動者，直接起動電動機容量不大于變壓器容量的30%。第二節(jié)

三相籠型異步電動機全壓起動和正反轉(zhuǎn)控制全壓起動額定電壓直接加到電動機的定子繞組。優(yōu)點：電路簡單缺點：起動電流大通常對容量小于10kW的籠型異步電動機采用直接起動方法。右圖為三相籠型異步電動機單向全壓直接起動控制電路。一、單向全壓直接起動控制電路1.工作原理合QS按下SB2KM線圈得電自鎖M起動起動過程：停車過程：按下SB2KM線圈斷電M停車自鎖2、電路的保護環(huán)節(jié)

（1）短路保護由熔斷器實現(xiàn)電路短路保護。（2）過載保護通過熱繼電器實現(xiàn)電動機長期過載保護。（3）欠壓和失壓保護由接觸器本身的電磁機構(gòu)實現(xiàn)。二、電動機的點動控制電路點動：操作者按下起動按鈕后，電動機起動運轉(zhuǎn)，松開起動按鈕時、電動機就停止轉(zhuǎn)動。右圖為幾種點動控制電路。圖(a)是最基本的點動控制線路。合QS按下SB2KM線圈得電M起動主觸頭閉合松開SB2KM線圈失電主觸頭斷開M停車

電動機點動控制電路

圖(b)是既可以實現(xiàn)點動又可以實現(xiàn)連續(xù)運行的控制線路。點動：手動開關SA打開連續(xù)工作：合上SA，自鎖觸頭接入，即可實現(xiàn)連續(xù)控制。圖(c)復合按鈕SB3來實現(xiàn)點動控制按鈕SB2實現(xiàn)連續(xù)控制合QS按下SB2KM得電自鎖M起動主觸頭閉合連續(xù)運行：點動運行：合QS按下SB2KM得電M起動主觸頭閉合松開SB2KM失電M停車

圖

d)是利用中間繼電器實現(xiàn)點動的控制線路。

點動運行：連續(xù)運行：按下SB3KM得電自鎖M起動按下SB2KA得電M起動KM得電松開SB2KM斷電M停車KA斷電

在電動機正反轉(zhuǎn)控制線路中，利用兩個接觸器的常閉輔助觸頭互相控制的方法叫做互鎖，而兩對起互鎖作用的觸頭叫做互鎖觸頭。三、電動機的正、反轉(zhuǎn)控制電路1、電動機“正-停-反”控制電路按下SB2KM1得電自鎖M正轉(zhuǎn)合QS正轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn)：按下SB2KM2得電自鎖M反轉(zhuǎn)停車：按下SB2KM1失電M停車如圖a）所示：

a）正-停-反電路互鎖

2、電動機“正-反-?！笨刂齐娐菲淇刂齐娐啡鐖D2-6b）所示。按下SB2KM1得電自鎖M正轉(zhuǎn)合QS正轉(zhuǎn)：停車：反轉(zhuǎn)：按下SB2KM2得電自鎖M反轉(zhuǎn)按下SB2KM1或KM2失電M停車互鎖聯(lián)鎖四、自動往返行程控制電路右圖為自動往返循環(huán)控制典型電路。SQ1為正向轉(zhuǎn)反向行程開關SQ2為反向轉(zhuǎn)正向行程開關如此周而復始。工作原理：按下SB2KM1得電自鎖M正轉(zhuǎn)合QS拖動運動部件前進碰SQ1KM1失電KM2得電M反轉(zhuǎn)拖動運動部件后退碰SQ2KM2失電KM1得電M正轉(zhuǎn)上述自動往返運動，運動部件每經(jīng)過一個循環(huán)，電動機要進行兩次制動過程，會出現(xiàn)較大的制動電流和機械沖擊。因此，這種電路只適用于電動機容量較小、循環(huán)周期較長、電動機轉(zhuǎn)軸具有足夠剛性的拖動系統(tǒng)。另外，在選擇接觸器的容量時應比一般情況選擇的容量大一些。第三節(jié)三相籠型異步電動機的降壓起動控制

較大容量的籠型異步電動機（大于10kW）因起動電流較大，不允許用全壓直接起動，應采用降壓起動控制。有時為了減小起動時對機械設備的沖擊，即便是允許采用直接起動的電動機，也往往采用降壓起動。降壓起動時，先降低加在電動機定子繞組上的電壓，待起動后再將電壓升高到額定值，使之在正常電壓下運行。由于電樞電流和電壓成正比，所以降低電壓可以減小起動電流，這樣不致在電路中產(chǎn)生過大的電壓降，減少對線路電壓的影響。三相籠型異步電動機常用的降壓起動方法有：定子串電阻（或電抗器）降壓起動、星-三角（Y-D）降壓起動、自耦變壓器降壓起動及延邊三角形降壓起動。

一、定子串電阻降壓起動控制三相籠型異步電動機定子繞阻串接起動電阻時，由于起動電阻的分壓，使定子繞組起動電壓降低，起動結(jié)束后再將電阻短接，使電動機在額定電壓下正常運行，可以減小起動電流。這種起動方式不受電動機接線形式的限制，設備簡單、經(jīng)濟，在中小型生產(chǎn)機械中應用較廣。

a）自動切換的降壓起動電路原理：合上電源開關QS，接入三相電源，按下SB2，KM1、KT線圈得電吸合并自鎖，電動機串電阻R降壓起動，當電動機轉(zhuǎn)速接近額定值時，時間繼電器KT動作，其延時閉合的常開觸點閉合，KM2線圈得電并自鎖。KM2主觸點短接電阻R，KM2的常閉觸點斷開，使KM1、KT線圈斷電釋放，電動機經(jīng)KM2主觸點在全壓下進入穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)。

b）自動/手動短接電阻降壓起動電路原理：

SA為自動/手動選擇開關，當SA置于自動時，電路與圖a）相同。若SA置于手動時，KT被切除，此時按下起動按鈕SB2后，電動機串電阻R降壓起動。再按下加速按鈕SB3，電阻R被短接，電動機全壓運行。

二、星-三角（Y-D）降壓起動控制

正常運行時，定子繞組接成三角形運轉(zhuǎn)的三相籠型異步電動機，可采用星-三角降壓起動。起動時，每相繞阻的電壓下降到正常工作電壓的，故起動電流下降到全壓起動時的1/3，電動機起動旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，將電動機定子繞組改接成三角形，電動機進入正常運行狀態(tài)。這種降壓起動方法簡單、經(jīng)濟，可用在操作較頻繁的場合，但其起動轉(zhuǎn)矩只有全壓起動時的1/3，適用于空載或輕載。

星-三角起動電路有多種，現(xiàn)介紹兩個有代表性的電路:1、用于13kW以下電動機的起動電路

2、用于13kW以上電動機的起動電路

按下起動按鈕SB2，KM1、KT線圈同時通電吸合并自鎖，KM1主觸點閉合接入電源，電動機接為三角形，降壓起動。當時間繼電器KT動作，,KM1線圈斷電釋放，切斷電動機電源；KT上延時閉合的常開觸點閉合，使KM2線圈通電并自鎖，KM2的主觸點將電動機定子接為三角形，常閉觸點KM2斷開，使KT斷電，KM1線圈重新通電吸合，電動機三角形運行。

1、用于13kW以下電動機的起動電路按下SB2，KM1、KT、KM3線圈同時通電吸合自鎖，星形降壓起動，當KT動作，KM3線圈斷電釋放，KM2線圈通電吸合，電動機三角形連接，進入正常運行。常用的自動星-三角起動器有QX3系列，控制電動機的最大功率有13、30kW兩種。

2、用于13kW以上電動機的起動電路

三、自耦變壓器降壓起動控制電路

按下SB2，KM1、KT線圈同時得電并自鎖，KM1主觸點閉合，電動機定子繞組經(jīng)自耦變壓器二次側(cè)供電開始降壓起動。當KT動作，使接觸器KM1線圈斷電，KM1主觸點斷開，將自耦變壓器從電網(wǎng)上切除；同時使接觸器KM2線圈得電，電動機直接接到電網(wǎng)上，全壓運行。電動機經(jīng)自耦變壓器降壓起動時，如自耦變壓器的電壓變比為K=U1/U2>1，利用自耦變壓器降壓起動時的電壓為額定電壓的1/K，電網(wǎng)供給的起動電流減小到1/K2，由于T∝U2，此時的起動轉(zhuǎn)矩降為直接起動時的1/K2。所以，自耦變壓器降壓起動常用于空載或輕載起動。自耦變壓器降壓起動的方法適用于正常工作時接成星形或三角形的較大容量電動機，起動轉(zhuǎn)矩可以通過改變自耦變壓器抽頭的連接位置而改變，缺點是自耦變壓器價格較貴，且不允許頻繁起動。常用的自耦變壓器起動產(chǎn)品是成套的補償降壓起動器。包括手動、自動操作兩種形式。手動操作的補償器有QJ3、QJ5等型號，自動操作的有XJ01型和CTZ系列等。

降壓起動。HL3滅。當KT動作，KA線圈得電并自鎖，KM1、KM3、KT線圈斷電釋放，KM2線圈得電，自耦變壓器切除，電動機在額定電壓下運行。同時，HL2滅，HL1亮，指示電動機全壓正常運行。合上電源開關QS，HL2亮（從上電至降壓期間亮）、HL3亮（上電至未起動期間亮），按下SB2，KM1、KM3、KT線圈得電自鎖，XJ01型補償降壓起動器產(chǎn)品電路（適用14～28kW）

四、延邊三角形降壓起動控制電路

延邊三角形降壓起動是一種既不用增加起動設備，又能提高起動轉(zhuǎn)矩的起動方法。它適用于定子繞組特別設計的異步電動機。

延邊三角形電動機定子繞組聯(lián)結(jié)圖電動機繞組有9個接線端。出線頭編號：U（U1、U2、U3）V（V1、V2、V3）W（W1、W2、W3）U3、V3、W3為繞組中間抽頭。表2-2不同抽頭比時的延邊三角形起動特性N1/N2每相繞組電壓（V）起動電流/額定電流0.52903.6～4.212643～3.522302.6～1.1按下SB2，KM1、KM2、KT線圈同時得電并自鎖，電動機聯(lián)結(jié)為延邊三角形降壓起動。當電動機轉(zhuǎn)速接近于額定轉(zhuǎn)速時，KT動作，KM1線圈斷電釋放，KM3線圈通電并自鎖，KM3主觸點閉合，電動機成三角形聯(lián)結(jié)正常運轉(zhuǎn)。延邊三角形降壓起動控制電路第四節(jié)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動控制

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組可以通過滑環(huán)串接起動電阻以達到減小起動電流、提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩的目的。在一般要求起動轉(zhuǎn)矩較高的場合，繞線轉(zhuǎn)子異步電動機得到了廣泛的應用。繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子繞組可以串電阻和串頻敏變阻器兩種裝置進行起動。

一、轉(zhuǎn)子串電阻起動控制電路串接在三相轉(zhuǎn)子繞組中的起動電阻一般都接成星形。起動前，起動電阻全部接入，起動過程中將電阻依次短接，起動結(jié)束時，轉(zhuǎn)子電阻全部被短接。短接起動電阻的方式有三相電阻不平衡短接法和三相電阻平衡短接法兩種。僅介紹用接觸器控制的平衡短接法起動控制。

按下SB2，KM1、KT1線圈得電，電動機轉(zhuǎn)子接入三段電阻起動；當KT1延時到，KM2得電，短接電阻R1，KT2得電；當KT2延時到，KM3得電，短接電阻R2，KT3得電；

KT3延時到，KM4得電，短接電阻R3，電動機起動過程結(jié)束。時間原則控制的起動電路電流原則短接起動電阻的控制電路按下起動按鈕SB2，KM1得電，電動機起動，起動電流大，KI1、KI2、KI3同時吸合動作，KM2、KM3、KM4線圈全斷電，電阻全部接入。隨轉(zhuǎn)子電流減小，KI1首先釋放，短接第一段轉(zhuǎn)子電阻R1，再KI2釋放，短接R2，如此下去，直到將轉(zhuǎn)子全部電阻短接，電動機起動過程結(jié)束。*KI1、KI2、KI3欠電流繼電器，吸合電流相同，釋放電流不同，KI1最大，KI2次之，KI3最小。

二、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動控制電路

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串接電阻起動時存在一定的機械沖擊，起動線路復雜，而且電阻本身比較笨重、能耗大、控制箱體積大。從20世紀60年代開始，我國開始應用和推廣自己獨創(chuàng)的頻敏變阻器。頻敏變阻器的阻抗能夠隨著轉(zhuǎn)子電流頻率的減小而自動減小，它是繞線轉(zhuǎn)子異步電動機較為理想的一種起動設備。

頻敏變阻器是一種由數(shù)片E形鋼板疊成鐵心，外面再套上繞組的三相電抗器，它有鐵心、線圈兩個部分，采用星形接線，其鐵心損耗非常大。相當于一個鐵損較大的電抗器。

頻敏變阻器等效電路：

自動控制時將開關SA扳向“自動”，按下SB2，KM1、KT得電，當KT到，，KA得電，KM2得電，頻敏變阻器短接，完成電動機的起動。手動時SA板“手動”，斷開KT，按下SB2，串頻敏變阻器起動，按下SB3，短接RF，起動過程結(jié)束。起動中，KA將熱繼電器的發(fā)熱元件FR短接，以免起動時間長而使熱繼電器誤動作。采用頻敏變阻器的起動控制電路

當三相異步電動機脫離電源，由于慣性，轉(zhuǎn)子要經(jīng)過一段時間才能完全停止旋轉(zhuǎn)，這不能適應某些生產(chǎn)機械工藝的要求，如對萬能銑床、臥式鏜床、組合機床等，會造成運動部件停位不準、工作不安全等現(xiàn)象，同時也影響生產(chǎn)效率。因此，電動機需要進行有效的制動，使之能迅速停車。一般采取的制動方法有兩大類：機械制動和電氣制動。

機械制動是利用電磁抱閘等機械裝置來強迫電動機迅速停車；

電氣制動是使電動機工作在制動狀態(tài)，使電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起制動作用。電氣制動控制電路包括反接制動和能耗制動。

第五節(jié)三相異步電動機的制動控制

一、反接制動控制電路

反接制動有兩種情況：一種是倒拉反接制動，如起重機下放重物的情況；另一種是電源反接制動，這里討論第二種情況。使用電源反接制動方法的注意事項：*為防止轉(zhuǎn)子降速后反向起動，當轉(zhuǎn)速接近于零時應迅速切斷電源；**轉(zhuǎn)子與突然反向的旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，為了減小沖擊電流，通常在電動機主電路中串接電阻來限制反接制動電流。反接制動電阻的接線方法有對稱和不對稱兩種接法。

反接制動特點是制動迅速，效果好，沖擊大，通常僅適用于10kW以下的小容量電動機。

按下SB2，KM1得電，全壓起動。在電動機正常運轉(zhuǎn)時，速度繼電器KS的常開觸點閉合，為反接制動作好準備。停車時，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，由于慣性，電動機的轉(zhuǎn)速還很高，KS依然動作，因SB1按下，KM2得電，電動機反接制動，轉(zhuǎn)速迅速下降，當速度繼電器恢復，KM2斷電，電動機斷電，反接制動結(jié)束。

1、電動機單向運轉(zhuǎn)的反接制動控制電路正轉(zhuǎn)起動按SB2，正轉(zhuǎn)KM1得電，電動機接入正向三相交流電源運轉(zhuǎn)，KS動作，正轉(zhuǎn)常閉觸點KS-1斷開，常開觸點KS-1閉合。為KM2線圈的通電做準備，但不能使KM2線圈立即通電。按停止按鈕SB1，KM1斷電，KM2通電，正向反接制動。由于速度繼電器的常閉觸點KS-1已斷開，KM2線圈不自鎖。當轉(zhuǎn)速接近于零，正轉(zhuǎn)常開KS-1斷開，KM2斷電，正反接制動結(jié)束。

2、電動機可逆運行的反接制動控制電路電阻R是反接制動電阻，同時也限制起動電流具有限流電阻的可逆反接制動控制電路

工作原理：按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2，中間繼電器KA3得電并自鎖，接觸器KM1線圈通電，KM1的主觸點閉合，定子繞組經(jīng)電阻R接通正向三相電源，電動機定子繞組串電阻降壓起動。當電動機轉(zhuǎn)速上升到一定值時，KS的正轉(zhuǎn)常開觸點KS-1閉合，中間繼電器KA1得電并自鎖，這時KA1、KA3中間繼電器的常開觸點全部閉合，接觸器KM3線圈得電，KM3主觸點閉合，短接電阻R，定子繞組得到額定電壓，進入運行。若按下停止按鈕SB1，則KA3、KM1、KM3線圈斷電。但此時電動機轉(zhuǎn)速仍然很高，速度繼電器KS的正轉(zhuǎn)常開觸點KS-1還處于閉合狀態(tài)，中間繼電器KA1線圈仍得電，所以接觸器KM1常閉觸點復位后，接觸器KM2線圈得電，KM2常開主觸點閉合，使定子繞組經(jīng)電阻R獲得反向的三相交流電源，電動機進行反接制動。當轉(zhuǎn)速小于100r／min時，KS的正轉(zhuǎn)常開觸點KS-1復位，KA1斷電，KM2斷電，反接制動過程結(jié)束。

二、能耗制動控制電路

1、單向能耗制動控制電路

正常運行后，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，切斷電動機電源，同時KT得電，KM2得電并自鎖，直流電源則接入定子繞組，進行能耗制動。當時間繼電器延時斷開常閉觸點KT斷開時，KM2斷電，直流電源被切除，同時KM2常開輔助觸點復位，時間繼電器KT線圈斷電，能耗制動結(jié)束。

時間原則控制的單向能耗制動控制電路該電路與時間原則控制電路基本相同，控制電路中取消了時間繼電器KT，而加裝了速度繼電器KS，用KS的常開觸點代替KT延時斷開的常閉觸點。制動時，按下停止SB1，KM斷電，斷開三相電源。此時速度仍然很高，KS的常開觸點仍然閉合，KM2能夠依靠SB1按鈕的按下通電，定子繞組通入直流電，能耗制動。當電動機速度接近零時，KS常開觸點復位，KM2斷電，能耗制動結(jié)束。

速度原則控制的單向能耗制動控制電路正常正向運轉(zhuǎn)中，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，KM3和KT得電并自鎖，KM3常開主觸點閉合，直流電源加到定子繞組，電動機進行正向能耗制動。當轉(zhuǎn)速接近零時，時間繼電器延時斷開的常閉觸點KT斷開KM3線圈電源。KM3主觸點斷開直流電源，KM3常開輔助觸點復位，KT斷電，正向能耗制動結(jié)束。

2、電動機可逆運行能耗制動控制電路該電路按時間原則控制對于10kW以下制動要求不高的電動機可采用。制動時，按SB1，KM1斷電，KT、KM2得電，接入整流電源，經(jīng)整流二極管V構(gòu)成回路，電動機制動。當時間繼電器的常閉觸點斷開，KM2斷電，直流電源切除，能耗制動結(jié)束。

與反接制動相比，能耗制動具有消耗能量少、制動電流小等優(yōu)點，但需要直流電源，控制電路復雜。通常能耗制動適用于電動機容量較大和起制動頻繁的場合，反接制動適用于容量小而制動要求迅速的場合。

3、無變壓器的單管能耗制動控制電路

一、三相籠型異步電動機的有級調(diào)速控制原理由三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式n=60f1(1-s)/p可知，三相異步電動機的調(diào)速方法主要有變極對數(shù)調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速及變頻調(diào)速三種。其中變轉(zhuǎn)差率的方法可通過調(diào)定子電壓、改變轉(zhuǎn)子電路中的電阻以及采用串級調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等來實現(xiàn)。改變轉(zhuǎn)子電路電阻的調(diào)速方法只適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。變頻調(diào)速和串級調(diào)速比較復雜將在專門的課程中講授。本節(jié)僅介紹籠型異步電動機變極調(diào)速的基本控制電路。

第六節(jié)三相籠型異步電動機的有級調(diào)速一般的三相異步電動機極對數(shù)是不能隨意改變的，必須選用雙速或多速電動機。變極對數(shù)僅適用于三相籠型異步電動機。

a）三角形連接，電動機四極運行，低速

b）是雙星形連接，電動機兩極運行，高速。

4／2極雙速電機定子繞組

按下低速起按鈕SB2，低速接觸器KM1得電，KM1主觸點閉合，電動機定子繞組接為三角形，電動機低速運轉(zhuǎn)。

按下高速起按鈕SB3，低速KM1斷電，高速接觸器KM2和KM3線圈得電電動機定子繞組聯(lián)成雙星形，電動機高速運轉(zhuǎn)。二、接觸器控制的雙速電動機控制電路

開關SA扳到中間位置時，電動機處于停止狀態(tài)。

低速時，把SA扳到“低速”的位置，KM1得電，定子繞組聯(lián)成三角形，低速運轉(zhuǎn)。

高速時，把SA扳到“高速”的位置，KT得電，電動機定子繞組先聯(lián)成三角形，低速起動。一段延時后，KT動作，電動機定子繞組聯(lián)成雙星形，高速運轉(zhuǎn)。三、時間繼電器自動控制的雙速電動機控制電路

第七節(jié)直流電動機的控制

一、直流電動機的基本控制方法

1、直流電動機的起動控制

直流電動機起動特點之一是起動沖擊電流大，可達額定電流的10～20倍。除小型直流電動機外一般不直接起動。

為了保證起動過程中產(chǎn)生足夠大的反電動勢以減小起動電流和產(chǎn)生足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，從而加速起動過程，也為了避免空載失磁飛車事故的發(fā)生，他勵、并勵直流電動機起動時，在接通電樞繞組電源時，必須同時或提前接上額定的勵磁電壓。串勵直流電動機的勵磁電流和電樞電流是同時接通的。

2、直流電動機的正反轉(zhuǎn)控制由電磁轉(zhuǎn)矩T＝CTΦI，改變直流電動機的轉(zhuǎn)向有兩個方法，一種是改變電樞繞組兩端電壓的極性，使電樞電流反向；另一種是而改變勵磁繞組兩端電壓的極性。改變電樞繞組兩端電壓極性來改變電動機轉(zhuǎn)向時，由于主電路電流較大，故切換功率較大。采用改變直流電動機勵磁電流的極性來改變轉(zhuǎn)向的方法，盡管切換功率較小，但在改變勵磁電流方向過程中，如Φ＝0會造成“飛車”，因此改變勵磁電流的同時要切斷電樞繞組電源，另外須加設阻容吸收裝置來消除勵磁繞組因觸點斷開產(chǎn)生的感應電動勢。

3、調(diào)速控制直流電動機最突出的優(yōu)點是能在很大的范圍內(nèi)具有平滑、平穩(wěn)的調(diào)速性能。調(diào)速方法主要有電樞回路串電阻調(diào)速、改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁調(diào)速和混合調(diào)速。

4、制動控制與交流電動機類似，直流電動機的電氣制動方法有能耗制動、反接制動和再生發(fā)電制動等。

將SA置“0”位。合上QF1和QF2，欠電流繼電器KI2得電動作，其常開觸點KI2閉合，KA通過SA1-2得電并自鎖。過電流繼電器KI1不動作，時間繼電器KT1的得電，其延時閉合的常閉觸點KT1立即斷開，斷開KM2和KM3線圈的通電回路，保證起動時串入R1和R2。

二、他勵（包括并勵）直流電動機的控制電路1、電樞回路串電阻的起動與調(diào)速控制電路（1）起動前準備

（2）起動將SA的手柄由“0”位板到“3”位，SA1-2觸點斷開，其他三對觸點閉合。此時KM1線圈得電，其主觸點閉合使電動機M串R1、R2起動，同時KM1常閉觸點斷開，使KT1線圈斷電并開始延時。起動電阻R1上的電壓降使并聯(lián)在其兩端的KT2線圈得電，其延時閉合的常閉觸點斷開。當KT1延時到，其延時閉合的常閉觸點KT1閉合，KM2線圈得電。KM2的常開觸點閉合，切除起動電阻R1，電動機進一步加速，同時KT2線圈被短接，KT2開始延時，延時到，其延時閉合的常閉觸點KT2閉合，接觸器KM3線圈得電，KM3的主觸點閉合，切除電阻R2，電動機再次加速，進入全電壓運轉(zhuǎn)。

（3）調(diào)速低速時，將SA扳到“l(fā)”或“2”位，電動機在電樞串有兩段或一段電阻下運行，其轉(zhuǎn)速低于主令控制器處在“3”位時的轉(zhuǎn)速。例如，將SA扳到1位，KM2、KM3都不能得電，電動機串R1和R2運行。在調(diào)速過程中KT1和KT2的延時作用是保證電動機M有足夠的加速時間，避免由于電流突變引起傳動系統(tǒng)過大的沖擊。

（4）保護

電動機發(fā)生過載和短路時，主回路過電流繼電器KI1立即動作，使電動機脫離電源。欠電流繼電器KI2的作用是當勵磁線圈斷路或勵磁電流減小時，KI2動作，電動機斷電，進行失磁和弱磁保護。主令控制器SA具有零位保護和零壓保護的作用，SA手柄處于“0”位，KA才能接通，避免了電動機的自起動，起零壓保護作用；也保證電動機在任何情況下總是從低速到高速的安全加速起動，叫做零位保護。電路中二極管V與電阻R串聯(lián)構(gòu)成勵磁繞組的吸收回路，防止停車時由于過大的自感電動勢引起繞組絕緣擊穿。直流電源采用兩相零式整流電路，R兼有起動限流和制動限流作用。R3調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。R2吸收自感電動勢，KM1為能耗制動接觸器，KM2為工作接觸器，KM3為切除起動電阻的接觸器。

2、變勵磁調(diào)速及正反轉(zhuǎn)控制電路

工作原理：

（1）起動按下起動按鈕SB2，KM2和KT線圈得電并自鎖，電動機M串電阻R起動，一段延時后，KT延時閉合的常開觸點（21-29）閉合，使KM3線圈得電并自鎖，KM3主觸點閉合切除起動電阻R，起動過程結(jié)束。

（2）調(diào)速在正常運行狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電阻R3，改變勵磁電流的大小，從而改變磁通，即可改變電動機的轉(zhuǎn)速。

（3）停車及制動在正常運行狀態(tài)下，按下停車按鈕SB1，接觸器KM2和KM3線圈斷電，其主觸點斷開，切斷電動機電源，同時KM1線圈得電，通過R接通能耗制動回路，KM1的另一常開觸點短接電容C，使電源電壓全部加在勵磁繞組兩端，實現(xiàn)制動過程中的強勵磁作用，加強制動效果。松開按鈕SB1，制動結(jié)束，電路又處于準備工作狀態(tài)。

3、改變勵磁電壓極性的正反轉(zhuǎn)控制電路

圖為MM52125A型導軌磨床的部分電路

（1）正轉(zhuǎn)按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2，KM18線圈得電，其常開觸點閉合，建立勵磁KI2閉合；KT得電延時到KM17得電并自鎖，KM17主觸點閉合，電動機接通電源，KM17的常閉觸點使時間繼電器KT線圈斷電。KT的延時常閉觸點閉合，KM18自鎖，其主觸點閉合，接通電動機的勵磁回路，勵磁電流由K到J；電動機正轉(zhuǎn)。

（2）停車按下SB1，KM17線圈斷電，其主觸點切斷電動機的電樞電源，常閉觸點閉合，使KT線圈得電。KT延時到，其常閉觸點斷開，切斷KM18的自鎖回路。KT延時期間，KM18線圈一直保持通電狀態(tài)，保證勵磁回路的正常供電，停車控制中，先切斷電樞電源后切斷勵磁電源。

（3）反轉(zhuǎn)電動機停止后，即KT延時時間到，按下SB3，KM19和KM17線圈得電并自鎖，KM17主觸點接通電動機電樞電源，KM19主觸點接通電動機勵磁電源，勵磁電流方向是由J到K，與正轉(zhuǎn)時相反，電動機反轉(zhuǎn)。4、具有能耗制動的正反轉(zhuǎn)控制線路

（1）起動前的準備

SA置于“0”位。合上QF1和QF2，電動機的并勵繞組中流過額定的勵磁電流，欠電流繼電器KI2得電動作，KA得電并自鎖。電流繼電器KI1不動作，時間繼電器KT1的線圈得電，其延時閉合的常閉觸點KT1處于斷開狀態(tài)，斷開KM2和KM3線圈的通電回路，保證起動時串入R1和R2。

（2）起動與調(diào)速將SA的手柄由“0”位板到“1”位，KML線圈得電，其常開輔助觸點閉合使KM1線圈得點，KML、KM1主觸點閉合，電動機接通電源，串R1、R2起動，電樞電壓為左正右負，電動機正轉(zhuǎn)。同時KML輔助常閉觸點斷開，KT1斷電并開始延時，KML輔助常開觸點閉合，使KAL線圈得電，KAL常開觸點閉合，為接通KM4線圈做準備。起動電阻R1上的電壓使并聯(lián)在其兩端的KT2得電，當KT1延時到，其延時閉合的常閉觸點KT1閉合。需要電動機加速時，將SA手柄由“1”搬到“2”位，KM2得電。切除起動電阻R1，電動機進一步加速；同時KT2線圈被短接，KT2開始延時，延時到，其延時閉合的常閉觸點KT2閉合，為KM3得電做準備。將SA手柄由“2”