電氣線路的基本控制原則和基本控制環(huán)節(jié)

電氣線路的基本控制原則和基本控制環(huán)節(jié)第1頁/共130頁2023/4/194:132學習目的電氣控制電路的作用是實現(xiàn)對被控對象的控制和保護電氣控制電路多種多樣，千差萬別任何復雜的電器控制電路都是由基本控制電路按照一定的控制規(guī)律和邏輯規(guī)則有機地組合而成的第2頁/共130頁2023/4/194:133學習內(nèi)容了解電氣制圖國家標準的有關內(nèi)容掌握基本控制電路掌握組成電氣控制電路的基本控制規(guī)律掌握電動機控制的保護環(huán)節(jié)

第3頁/共130頁2023/4/194:134學習要求從實際應用角度出發(fā)以方法論為手段進行學習掌握電路的工作原理和電路結(jié)構(gòu)

第4頁/共130頁2023/4/194:135§2.1電氣控制系統(tǒng)圖的類型及有關標準一、電氣控制系統(tǒng)圖

●將電器元件及其聯(lián)接用圖形表達出來的圖稱電氣控制系統(tǒng)圖●用統(tǒng)一的圖形符號及文字符號繪制●接線端子標記符合國家標準第5頁/共130頁2023/4/194:136常用的電氣制圖國家標準

1.GB/T4728-1996~2000《電氣簡圖用圖形符號》

---圖形符號國家標準2.GB/T7159-1987《電氣技術中的文字符號制定通則》---文字符號國家標準3.GB4026-1992《電器設備接線端子和特定導線線端的識別及應用字母數(shù)字系統(tǒng)的通則》---接線端子標記國家標準4.GB6988-1993~2002《電氣制圖》---電氣控制系統(tǒng)圖繪制國家標準第6頁/共130頁2023/4/194:137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電氣控制系統(tǒng)圖

第7頁/共130頁2023/4/194:138二、電氣原理圖電氣原理圖是用圖形符號并按主電路和輔助電路相互分開并依據(jù)工作順序排列、詳細表示電路或成套裝置的全部基本組成和連接關系，而不考慮電氣元件的形狀、大小和安裝方式的一種簡圖。其目的是便于詳細理解作用原理。為測試和尋找故障提供信息。作為編制接線圖的依據(jù)。

第8頁/共130頁2023/4/194:1391.電氣原理圖組成根據(jù)通過電流的大小電路圖可分為：主電路（用粗線繪制在圖面的左側(cè)或上方）輔助電路：包括控制、照明、信號和保護電路。（用細線繪制在圖面的右側(cè)或下方）大電流小電流

（一）繪制電氣原理圖的原則第9頁/共130頁2023/4/194:13102.電器元件的畫法電器元件的不同組成部分可不畫在一起文字符號應標注一致對于幾個同類電器，在表示名稱的文字符號后加上一個數(shù)字序號

（一）繪制電氣原理圖的原則第10頁/共130頁2023/4/194:13113.電源線的畫法多相電源電路集中畫在圖紙上方，相序依次排列(L1、L2、L3）控制電路和信號電路畫在兩條電源線之間耗電元件直接與一條電源線相連控制觸點連接在另一條電源線和耗電元件之間

（一）繪制電氣原理圖的原則第11頁/共130頁2023/4/194:13124.電氣觸頭的畫法電氣圖中所有電器元件觸點，都按沒有通電和沒有外力作用時的狀態(tài)畫出

電氣觸頭的圖形符號垂直放置時，按“左開右閉”原則繪制電氣觸頭的圖形符號水平放置時，按“上閉下開”原則繪制

（一）繪制電氣原理圖的原則第12頁/共130頁2023/4/194:13135.電路圖的布局電路圖按功能布置按動作順序或信號流的方向自左向右、自上而下依次平行排列。盡可能減少線條和避免交叉線

（一）繪制電氣原理圖的原則第13頁/共130頁2023/4/194:1314

（二）原理圖區(qū)域的劃分某機床的電氣控制原理圖第14頁/共130頁2023/4/194:1315

（三）符號位置的索引

符號位置的索引用圖號、頁次和圖區(qū)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：

當某一元件相關的各符號元素出現(xiàn)在只有一張圖紙的不同圖區(qū)時，索引代號可簡化成：第15頁/共130頁2023/4/194:1316

（三）符號位置的索引

在原理圖中，接觸器、繼電器的線圈與觸頭的從屬關系用附圖表示。在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。

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：對接觸器，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

第16頁/共130頁2023/4/194:1317

（四）技術數(shù)據(jù)的標注

電氣圖中各電氣元器件和型號，常在電氣原理圖中電器元件文字符號下方標注出來。第17頁/共130頁2023/4/194:1318布置圖用來表示成套裝置、設備中各個電器的實際位置的一種圖。布置圖

三、電器元件布置圖第18頁/共130頁2023/4/194:1319接線圖是電氣裝備進行施工配線、敷線和校線工作時所應依據(jù)的圖樣之一。它必須符合電器裝備的電路圖的要求，并清晰地表示出各個電器元件和裝備的相對安裝與敷設位置，以及它們之間的電連接關系。它是檢修和查找故障時所需的技術文件。

四、電氣安裝接線圖第19頁/共130頁2023/4/194:1320接線圖返回本節(jié)第20頁/共130頁2023/4/194:1321

系統(tǒng)圖系統(tǒng)圖用于描述系統(tǒng)或成套裝置，如下圖所示。框圖用于描述分系統(tǒng)或設備。國家標準GB6988.3—86《電氣制圖系統(tǒng)圖和框圖》中，具體規(guī)定了繪制系統(tǒng)圖和框圖的方法，并闡述了它的用途。第21頁/共130頁2023/4/194:1322系統(tǒng)圖第22頁/共130頁2023/4/194:1323異步電動機（感應電動機）工作原理：定子繞組通三相電源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場感應電流轉(zhuǎn)子受電磁轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生（電磁感應原理）（電磁力定律）

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒比磁場旋轉(zhuǎn)速度小第23頁/共130頁2023/4/194:1324異步電動機（感應電動機）星型(Y)三角型(?)定子繞組

定子繞組接線盒內(nèi)接線圖

星型三角型第24頁/共130頁2023/4/194:1325異步電動機（感應電動機）圖1銅條鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（大功率）(a)銅條轉(zhuǎn)子繞組；(b)銅條轉(zhuǎn)子外形

圖2鑄鋁鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（中小功率）(a)鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組；(b)鑄鋁轉(zhuǎn)子外形

圖3繞線式轉(zhuǎn)子外形鼠籠型繞線型轉(zhuǎn)子繞組

第25頁/共130頁2023/4/194:1326§2.2三相籠型異步電動機

全壓起動和正反轉(zhuǎn)控制起、停控制就是最基本、最主要的控制方式靜止轉(zhuǎn)動正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)運動形式電氣控制的目的是使電動機能按照要求進行運轉(zhuǎn)，驅(qū)使機械作合乎工藝要求的運動

連動/點動慢速/快速制動控制正反轉(zhuǎn)控制起動控制調(diào)速控制全壓起動降壓起動第26頁/共130頁2023/4/194:1327§2.2三相籠型異步電動機

全壓起動和正反轉(zhuǎn)控制全壓起動：起動時電動機的定子繞組直接接在額定電壓的交流電源上，適合10KW以下電機。

起動電流為額定電流的4-7倍第27頁/共130頁2023/4/194:1328合上開關QS接通三相電源按下SB→常開觸點閉合→KM線圈得電吸合→KM常開主觸點閉合→M起動運轉(zhuǎn)。松開SB→常開觸點斷開→KM線圈失電釋放→KM常開主觸點斷開→M失電停止。按鈕SB兼作停止按鈕。

一按（點）就動，一松（放）就停一、電動機單向全壓直接起動控制電路

1.單向點動控制電路

第28頁/共130頁2023/4/194:1329通過接觸器自身的輔助觸點而保持線圈通電的現(xiàn)象稱為自鎖。自鎖觸點連動點動2.單向連動控制電路

第29頁/共130頁2023/4/194:1330按下SB2→KM線圈得電吸合→KM主觸點閉合→M起動運轉(zhuǎn)。

按下SB1→KM線圈斷電→KM的主觸點斷開→M停止運轉(zhuǎn)。停止按鈕起動按鈕電機如何停止第30頁/共130頁2023/4/194:1331熱繼電器的熱元件如何實現(xiàn)電機的過載保護熱繼電器的常閉觸點第31頁/共130頁2023/4/194:1332保護環(huán)節(jié)短路保護—FU1、FU2過載保護--FR欠壓和失壓保護—接觸器自鎖觸頭和點動按鈕失壓(零壓)保護：在電網(wǎng)斷電后，為防止恢復供電時電動機突然自行起動運轉(zhuǎn)造成設備和人身事故的保護。U＜85%U，KM銜鐵由于電磁吸力不足自行釋放

第32頁/共130頁2023/4/194:1333思考停止按鈕串在自鎖回路中能否實現(xiàn)起停功能？該電路與單向連動控制電路的起停功能有何不同？

第33頁/共130頁2023/4/194:1334點動與連動控制電路的區(qū)別

不設自鎖觸點不另設停止按鈕不設FR

必設自鎖觸點另設停止按鈕應設FR第34頁/共130頁2023/4/194:13353．單向點動、連動混合控制電路

點動

點動+連動第35頁/共130頁2023/4/194:13363．單向點動、連動混合控制電路

（1）采用復合按鈕

連續(xù)控制：欲起動，按SB2→線圈KM吸合、自鎖→主觸點KM閉合→電機M起動。欲停機，按SB1→線圈KM失電→主觸點KM斷開→電機M停止轉(zhuǎn)動。點動：SB3連動：SB2停止：SB1第36頁/共130頁2023/4/194:13373．單向點動、連動混合控制電路采用復合按鈕實現(xiàn)點動與連動混合工作的電路不可靠。點動畢，可能引起自鎖。

第37頁/共130頁2023/4/194:13383．單向點動、連動混合控制電路（2）采用中間繼電器

KA線圈與點動按鈕串聯(lián)優(yōu)點：點動與連動工作相對獨立，工作可靠

連續(xù)控制：欲起動，按SB3→線圈KA吸合、自鎖→線圈KM吸合→主觸點KM閉合→電機M起動。欲停機，按SB1→線圈KMKA失電→主觸點KM斷開→電機M停止轉(zhuǎn)動。點動：SB2連動：SB3停止：SB1第38頁/共130頁2023/4/194:1339二、電動機正反轉(zhuǎn)控制電路機械部件作正、反兩個方向的運動，均可通過控制電動機的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。

第39頁/共130頁2023/4/194:1340電動機旋轉(zhuǎn)方向電源的相序由KM1、KM2主觸點分別送入正、負序電源改變電動機旋轉(zhuǎn)方向三相交流電動機：改變電源的相序

將三相電源線中任意兩相對調(diào)即可改變電機轉(zhuǎn)向改變旋轉(zhuǎn)磁場方向L1、L2、L3

---三相交流電源相序U、V、W---三相電動機的相序第40頁/共130頁2023/4/194:1341思考主電路中，電源相序這樣調(diào)換，電機能反向嗎？第41頁/共130頁2023/4/194:13421．正一停一反控制電路主電路：斷路器注意：為避免電源相間短路，KM1和KM2主觸點不可同時閉合斷路器QF作為電源開關，它具有短路保護、過載保護、失壓保護的功能。

第42頁/共130頁2023/4/194:1343控制電路

無互鎖電路按SB2，電機正轉(zhuǎn)按SB1，電機停轉(zhuǎn)按SB3，電機反轉(zhuǎn)按SB1，電機停轉(zhuǎn)該電路任何時候只允許一個接觸器通電工作。若由于誤操作會引起電源兩相短路，致使QF自動跳閘，電動機無法工作。該電路工作不可靠！不能用！該控制電路由兩個單向旋轉(zhuǎn)電路組合而成。第43頁/共130頁2023/4/194:1344控制電路

具有電氣互鎖電路

利用兩個接觸器的常閉輔助觸點KM1、KM2分別串接在對方接觸器的線圈電路中以達到相互制約的方法稱為互鎖(電氣互鎖)。這兩個常閉輔助觸點稱為互鎖觸點?；ユi觸點正—?！矗喊碨B2，電機正轉(zhuǎn)按SB1，電機停轉(zhuǎn)按SB3，電機反轉(zhuǎn)互鎖觸點前述電路如何改進第44頁/共130頁2023/4/194:1345自鎖與互鎖的區(qū)別

自鎖互鎖常開觸點常閉觸點

并接在自身按鈕兩端串接在對方線圈電路中

“或”邏輯有記憶作用“非”邏輯互相否定第45頁/共130頁2023/4/194:13462．正一反一?？刂齐娐冯姎饣ユi：KM1、KM2機械互鎖：SB2、SB3正→反向切換：按下SB3→KM1失電→KM2吸合→M由正轉(zhuǎn)切換為反轉(zhuǎn)。

具有雙重互鎖電路

利用正反轉(zhuǎn)起動按鈕的常閉輔助觸頭分別串接在對方接觸器的線圈電路中，這種互鎖稱為按鈕互鎖(機械互鎖)。第46頁/共130頁2023/4/194:1347思考請分析如左圖示電路的工作原理？該電路如何實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)？

第47頁/共130頁2023/4/194:13483．自動往返行程控制電路按SB2→KM1吸合、自鎖→M正轉(zhuǎn)→拖動運動部件前進→壓下SQ1→KM1斷電，KM2得電→M正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)→拖動運動部件后退→壓下SQ2→KM2斷電，KM1得電→M反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)→拖動運動部件前進……→按下SB1→M停轉(zhuǎn)

SQ1-正向變反向行程開關

SQ2-反向變正向行程開關沒有限位工作不可靠！第48頁/共130頁2023/4/194:13493．自動往返行程控制電路按SB2→KM1吸合、自鎖→M正轉(zhuǎn)→拖動運動部件前進→移至右極限位置→壓下SQ3→KM1線圈失電→M停轉(zhuǎn)

SQ1-正向變反向行程開關

SQ2-反向變正向行程開關

SQ3-正向極限保護用行程開關

SQ4-反向極限保護用行程開關前述電路如何改進應用運動部件的行程作為控制參量的控制方法稱為行程原則第49頁/共130頁2023/4/194:1350思考左圖中，極限開關SQ的常閉觸點放在自鎖回路中行嗎？第50頁/共130頁2023/4/194:1351思考分析左圖電路與前頁電路，功能上有何不同？第51頁/共130頁2023/4/194:1352§2.3三相籠型異步電動機

降壓起動控制電路

定子串電阻(或電抗器)減壓起動

星一三角(丫-△)減壓起動

自耦變壓器減壓起動

延邊三角形減壓起動降壓起動：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，使之在額定電壓下運行。適合10KW以上，空載或輕載起動電機。三相籠型異步電動機常用的減壓起動方法:第52頁/共130頁2023/4/194:1353一、定子串電阻減壓起動控制

控制原理三相籠型異步電動機定子繞組串電阻時，起動時利用電阻分壓，定子繞組起動電壓降低，起動結(jié)束后（即電機轉(zhuǎn)速接近額定值時）將電阻短接，使電動機在額定電壓下正常運行，以減小起動電流.

特點設備簡單、經(jīng)濟，在中小型生產(chǎn)機械中應用較廣

第53頁/共130頁2023/4/194:1354主電路起動時:KM1通串入R起動結(jié)束:KM2通短接R延時起動電阻第54頁/共130頁2023/4/194:1355控制電路SA置自動同a圖SA置手動KT被切除SB2串電阻起動SB3短接電阻

用KT實現(xiàn)

Y—Δ的自動切換控制過程中選擇時間作為控制參量進行控制的方式稱為時間原則。通電延時第55頁/共130頁2023/4/194:1356起動電阻選用

由電阻絲繞制的板式電阻或鑄鐵電阻電阻功率大，能夠通過較大電流，但能耗較大降低能耗可采用電抗器代替電阻

第56頁/共130頁2023/4/194:1357二、星一三角(丫—△)減壓起動控制使用條件

正常運行時定子繞組接成三角形的籠型異步電動機。控制原理

起動時，定子繞組首先接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，將定子繞組的接線由星形接成三角形，電動機便進入全電壓正常運行狀態(tài)。特點

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。第57頁/共130頁2023/4/194:1358二、星一三角(丫—△)減壓起動控制

兩種情況用于13kW以下電動機的起動電路——兩個接觸器和一個時間繼電器實現(xiàn)

用于13kW以上電動機的起動電路——三個接觸器和一個時間繼電器實現(xiàn)

第58頁/共130頁2023/4/194:13591.13kW以下電動機的起動電路主電路KM1--線路接觸器KM2--星-三角形變換接觸器起動：KM2斷電，星形起動運行：KM2得電，三角形運行第59頁/共130頁2023/4/194:13601.13kW以下電動機的起動電路KM1得電-KM1斷電-KM2得電-KM1得電該電路中，在KM1瞬時斷開和接通時，產(chǎn)生一定的浪涌電流，因容量有限，故該電路僅適用于4~13kW的電動機的起動控制?？刂齐娐?/p>

→KT先斷電→KM1得電→電機Δ運行按SB2

KT得電、延時KM2后得電→KM2常開觸頭閉合,變ΔKM1得電→電機丫啟動KM1先斷電延時畢延時畢第60頁/共130頁2023/4/194:13612．13kW以上電動機的起動電路KM1KM2(Δ)KM3(Y)KM2、KM3不能同時吸合主電路第61頁/共130頁2023/4/194:1362按SB2→KM1得電,自鎖→電機丫起動→KM3得電→→KT得電KM3斷電→KM2得電,自鎖→電動機Δ運行延時畢用KT實現(xiàn)

Y—Δ的自動切換控制電路

2．13kW以上電動機的起動電路KM1、KM3得電-KM3斷電-KM2得電第62頁/共130頁2023/4/194:1363

→KT失電按SB2→KT吸合、延時KM3失電→KM2吸合→電機“Δ”運行?！鶮M3吸合→KM1吸合、自鎖→電機“Y”啟動。延時畢思考分析左圖電路控制過程。KM3先吸合

KM1后吸合互鎖保護措施

電機繞組由Y形→△形后，隨著KM3失電，KT失電復位第63頁/共130頁2023/4/194:1364三、自耦變壓器減壓起動控制電路

控制原理：使用帶抽頭的自耦變壓器提供起動電壓。起動時，定子繞組電壓是自耦變壓器二次電壓U2。起動完畢時，自耦變壓器變被脫開，定子繞組的電壓變?yōu)樽儔浩饕淮坞妷?，電機進入全壓工作狀態(tài)?！唠妷鹤儽葹镵=U1／U2>1∴自耦變壓器減壓起動時的電壓為額定電壓的1／K，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。自耦變壓器減壓起動常用于空載或輕載起動。第64頁/共130頁2023/4/194:1365三、自耦變壓器減壓起動控制電路

起動時，合QS，按SB2,KMl、KT同時得電并自鎖，電機經(jīng)變壓器二次側(cè)降壓起動;當電動機轉(zhuǎn)速接近于額定轉(zhuǎn)速時，延時到,KT動作,KM1斷電,KM2得電,電機全壓運行。

該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。第65頁/共130頁2023/4/194:1366四、延邊三角形減壓起動控制電路比較：星—三角形減壓起動控制：不增加專用起動設備實現(xiàn)減壓起動，雖然星形聯(lián)接時起動電流小，但起動轉(zhuǎn)矩卻只有額定電壓時起動轉(zhuǎn)矩的1/3。適用于空載或輕載的狀態(tài)下起動。延邊三角形減壓起動：是一種既不增加起動設備，即能減小起動電流，又能提高起動轉(zhuǎn)矩的起動方法。適用于定子繞組特別設計的異步電動機，這種電動機共有9個或12個出線端。第66頁/共130頁2023/4/194:1367四、延邊三角形減壓起動控制電路使用條件

正常運行時定子繞組接成三角形的籠型異步電動機。控制原理

起動時，電動機定子繞組聯(lián)接為延邊三角形減壓起動，當電動機轉(zhuǎn)速接近額定電壓時，定子繞組聯(lián)接為三角形正常運轉(zhuǎn)。電動機定子繞組作延邊三角形連接時，每相繞組承受的電壓比三角形連接時低，此時定子繞組相電壓與線電壓的關系取決于每相定子繞組兩部分的匝數(shù)比。

改變延邊部分與三角形連接部分的匝數(shù)比就可以改變電動機繞組相電壓的大小，從而達到改變起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的目的。

第67頁/共130頁2023/4/194:1368四、延邊三角形減壓起動控制電路KM2和KM1得電，KM3斷電--延邊三角形起動KM2和KM3得電,KM1斷電--三角形運行第68頁/共130頁2023/4/194:1369繞線式異步電動機線繞轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組不是鑄鋁，而是用導線繞制而成，通過滑環(huán)和電刷連接外部電阻。調(diào)節(jié)外部電阻，可以改變電動機機械特性的硬度，從而調(diào)節(jié)速度。是最早投入使用的交流電機調(diào)速方法。它起動轉(zhuǎn)矩大，機械特性軟，在起重設備、卷繞設備、傳送帶驅(qū)動等場合獲得了廣泛應用。第69頁/共130頁2023/4/194:1370§2.4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動控制在一般要求起動轉(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。

三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動控制方法：

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。起動控制分類：按起動時轉(zhuǎn)子繞組串接裝置不同

串電阻起動

串頻敏變阻器起動

第70頁/共130頁2023/4/194:1371一、轉(zhuǎn)子串電阻起動控制電路

控制原理串接在三相轉(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三相電阻不平衡短接法三相電阻平衡短接法第71頁/共130頁2023/4/194:1372轉(zhuǎn)子串電阻起動——按時間原則控制

合QS，按SB2吸合KT1吸合延時到KM2吸合短接R1KT2吸合延時到KM3吸合短接R2KT3吸合延時到KM4吸合短接R3

第72頁/共130頁2023/4/194:1373轉(zhuǎn)子串電阻起動——按時間原則控制

注意：（1）電路中只有KMl、KM4長期通電，而KTl、KT2、KT3、KM2、KM3線圈的通電時間均被壓縮到最低限度;

作用：a）節(jié)省電能，延長電器壽命

b）減少電路故障，保證電路可靠工作。（2）一旦時間繼電器損壞，電路將無法實現(xiàn)電動機正常起動和運行;（3）采用逐段短接電阻，會使電流及轉(zhuǎn)矩突然增大，產(chǎn)生較大的機械沖擊。第73頁/共130頁2023/4/194:1374轉(zhuǎn)子串電阻起動——按電流原則控制

合QS，按SB2KMl吸合KI1KI2KI3吸合

轉(zhuǎn)速升電流降KI1釋放KM2吸合短接R1KI2釋放KM3吸合短接R2KI3釋放KM4吸合短接R3

KI吸合電流同，但釋放電流不同。釋放電流：KI1>KI2>KI3第74頁/共130頁2023/4/194:1375二、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)子串電阻起動缺點

存在一定的機械沖擊，同時串接電阻起動線路復雜，工作不可靠，而且電阻本身比較笨重、能耗大、控制箱體積大。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轉(zhuǎn)子等效阻抗和轉(zhuǎn)子回路感應電動勢由大到小的變化，使串頻敏變阻器起動實現(xiàn)了近似恒轉(zhuǎn)矩的起動特性。

第75頁/共130頁2023/4/194:1376二、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動控制電路RF為頻敏變阻器

“自動”位置：按SB2、KMl、KT得電，KT延時到

KA得電KM2得電KM2主觸頭將頻敏變阻器短接，完成電動機的起動?！笆謩印蔽恢茫喊碨B2電動機達到額定轉(zhuǎn)速時，按SB3

第76頁/共130頁2023/4/194:1377§2.5三相異步電動機的制動控制制動原因

三相異步電機自脫離電源，由于慣性，轉(zhuǎn)子經(jīng)一段時間才停止，會造成運動部件停位不準、工作不安全等現(xiàn)象。

制動方法兩類

機械制動：電磁抱閘等產(chǎn)生機械力強迫電機迅速停車

電氣制動：產(chǎn)生與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機工作在制動狀態(tài)電氣制動控制電路分類

反接制動能耗制動

再生制動電容制動第77頁/共130頁2023/4/194:1378一、反接制動控制電路定子電源反接制動控制原理

即改變電動機電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使電動機轉(zhuǎn)子迅速降速。注意

（1）為防止轉(zhuǎn)子降速后反向起動，當電動機轉(zhuǎn)速接近于零時應迅速切斷電源。（2）為了減小沖擊電流，通常在電動機主電路中串反接制動電阻(對稱法和不對稱法)來限制反接制動電流。反接制動特點：制動迅速，效果好，但沖擊大適用范圍：10kW以下的小容量電動機

第78頁/共130頁2023/4/194:1379

1．電動機單向運轉(zhuǎn)的反接制動控制電路

采用速度繼電器來檢測電動機轉(zhuǎn)速的變化。當轉(zhuǎn)速高于120r/min時觸頭動作；當轉(zhuǎn)速低于100r/min時觸頭復位，切除反向電源。

控制過程中選擇速度（轉(zhuǎn)速）作為控制參量進行控制的方式稱為速度原則。反接制動電阻速度繼電器第79頁/共130頁2023/4/194:1380

2．電動機可逆運行的反接制動控制電路

KM1—正轉(zhuǎn)接觸器

KM2—反轉(zhuǎn)接觸器

KS1—正轉(zhuǎn)速度繼電器

KS2—反轉(zhuǎn)速度繼電器主電路未設置限流電阻，沖擊電流大。該常閉觸點有什么作用？第80頁/共130頁2023/4/194:1381

2．電動機可逆運行的反接制動控制電路

正向：KM1—正轉(zhuǎn)降壓起動接觸器KM3—正轉(zhuǎn)全壓起動接觸器KM2—正轉(zhuǎn)制動接觸器定子串電阻降壓起動+反接制動反接制動電阻和降壓起動限流電阻第81頁/共130頁2023/4/194:1382二、能耗制動控制電路控制原理

在電動機脫離三相交流電源之后，迅速在定子繞組上加一個直流電壓，利用轉(zhuǎn)子感應電流與靜止磁場的作用來達到制動的目的。特點

制動力強、制動平穩(wěn)、無大的沖擊，能使生產(chǎn)機械準確停車，但需要直流電源、低速時制動力矩小。電動機功率較大時，制動的直流設備投資大。

控制方法

可以采用時間或速度控制原則，分別由時間繼電器和速度繼電器完成。第82頁/共130頁2023/4/194:13831．單向能耗制動控制電路——時間原則

KT瞬動觸點作用：當KT線圈斷線或其它故障，使KT觸點不起作用時，只要按下停止按鈕SBl，可以點動能耗制動。若無此觸點，發(fā)生故障時，按下SB1將使KM2線圈長期通電吸合，從而使電機定子繞組長期接入直流電源。KT瞬動觸點制動結(jié)束時，利用時間繼電器KT的延時常閉觸點斷開制動電路。調(diào)節(jié)制動電流第83頁/共130頁2023/4/194:13841．單向能耗制動控制電路——速度原則

制動快結(jié)束時，利用速度繼電器KS的常開觸點斷開制動電路。第84頁/共130頁2023/4/194:13852．電動機可逆運行能耗制動控制電路

—時間原則

第85頁/共130頁2023/4/194:13862.電動機可逆運行能耗制動控制電路

—速度原則

第86頁/共130頁2023/4/194:1387

反接制動能耗制動第87頁/共130頁2023/4/194:1388§2.6三相籠型異步電動機的有級調(diào)速控制三相異步電動機的調(diào)速原理

電機調(diào)速的方法：

變極對數(shù)調(diào)速(P）變頻調(diào)速(f1)

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(s)

：

改變S可通過調(diào)定子電壓、改變轉(zhuǎn)子電路中的電阻(只適合繞線式異步電機)、采用串級調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等來實現(xiàn)。第88頁/共130頁2023/4/194:1389§2.6三相籠型異步電動機的有級調(diào)速控制變極對數(shù)調(diào)速要求：必須選用雙速或多速電動機。特點：有級調(diào)速方法適用：三相籠型異步電動機

改變極對數(shù)P的方法：

改變定子繞組的連接方法在定子上設置具有不同極對數(shù)的兩套互相獨立的繞組第89頁/共130頁2023/4/194:1390一、三相籠型異步電動機的有級調(diào)速控制原理

圖a三角形連接，電動機四極運行，為低速圖b雙星形連接，電動機兩極運行，為高速

改變定子繞組的連接方法—雙速電機第90頁/共130頁2023/4/194:1391二、接觸器控制的雙速電動機控制電路

KM1得電，KM2和KM3斷電

---三角形，4極，低速KM2和KM3得電,KM1斷電

---雙丫，2極，高速KM1與KM2和KM3不能同時得電，需要互鎖。SB2低速按鈕SB3高速按鈕第91頁/共130頁2023/4/194:1392三、時間繼電器自動控制的雙速電動機控制電路SA在低速檔時，電機低速運行SA在高速檔時，電機先低速起動，一段時間后（KT），電機高速運轉(zhuǎn)。第92頁/共130頁2023/4/194:1393§2.7

直流電動機的控制

直流電動機優(yōu)點

具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)、方便，調(diào)速范圍廣，過載能力大，能快速起動、制動和反轉(zhuǎn)，能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。雖然其制造成本和維護費用比交流電動機大，但在對電動機的調(diào)速性能和起動性能要求高的生產(chǎn)機械上仍得到廣泛應用。

第93頁/共130頁2023/4/194:1394§2.7

直流電動機的控制直流電動機根據(jù)定子磁場產(chǎn)生方式不同可分為：電磁式和永磁式。電磁式勵磁繞組有四種連接方式（他勵、串勵式、并勵式、復勵式）。串勵并勵復勵他勵永磁式第94頁/共130頁2023/4/194:1395一、直流電動機的基本控制方法1．直流電動機的起動控制

特點

起動沖擊電流大，一般不允許直接起動

起動過程

起動電流要小，起動轉(zhuǎn)矩要大在接通電樞繞組電源時同時或提前接上額定的勵磁電壓。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。

第95頁/共130頁2023/4/194:1396一、直流電動機的基本控制方法2．直流電動機的正反轉(zhuǎn)控制

由電磁轉(zhuǎn)矩：改變直流電動機的轉(zhuǎn)向有兩個方法：（1）電動機的勵磁繞組兩端電壓的極性不變時，改變電樞繞組兩端電壓的極性，使電樞電流反向（2）電樞繞組兩端電壓極性不變，而改變勵磁繞組兩端電壓的極性，使勵磁電流反向。反向過程：

（1）防止造成“飛車”改變勵磁電流的同時要切斷電樞繞組電源。（2）消除勵磁繞組因斷開觸頭產(chǎn)生的感應電動勢加設阻容吸收裝置。第96頁/共130頁2023/4/194:1397一、直流電動機的基本控制方法3．調(diào)速控制

突出優(yōu)點在很大的范圍內(nèi)具有平滑、平穩(wěn)的調(diào)速性能。

調(diào)速方法：

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

直流電動機電氣制動方法：能耗制動、反接制動和再生發(fā)電制動等幾種方式。第97頁/共130頁2023/4/194:1398二、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)速控制電路第98頁/共130頁2023/4/194:1399§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)常用的保護環(huán)節(jié)

短路保護過電流保護

過載保護

零電壓保護及欠電壓保護弱磁和失磁保護

電流型保護電壓型保護第99頁/共130頁2023/4/194:13100§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)一、短路保護產(chǎn)生短路現(xiàn)象原因：絕緣損壞、負載短接、接線錯誤等故障。短路的后果：短路時產(chǎn)生的瞬時故障電流可達到額定電流的幾倍到幾十倍，使電氣設備因過熱損壞，甚至因電弧引起火災。短路保護要求:

瞬動特性：即發(fā)生短路故障時，控制電路能迅速地切除電源短路保護常用方法：采用熔斷器FU、斷路器QF第100頁/共130頁2023/4/194:13101§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)二、過載保護過載：電動機的運行電流大于額定電流，但在1.5倍額定電流以內(nèi)。引起電動機過載原因：負載的突然增加，電網(wǎng)電壓降低，缺相運行等。過載后果:

長期處于過載運行，也將引起電動機的過熱，使其溫升超過允許值而損壞絕緣，壽命縮短，嚴重時還會使電動機損壞。過載保護要求：具有反時限特性，且不會因為電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作。常用的過載保護元件:熱繼電器FR第101頁/共130頁2023/4/194:13102§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)三、過電流保護過電流保護：電動機或電器元件超過其額定電流的運行狀態(tài)，但不超過2.5倍額定電流。

過電流現(xiàn)象產(chǎn)生原因：由于不正確的起動和過大的負載引起的。過電流后果：在過電流情況下，電器元件一般不是馬上損壞，只要在達到最大溫升之前，電流值能恢復正常還是運行的。常用的過電流保護元件：過電流繼電器KI過電流保護廣泛用于直流電動機或繞線轉(zhuǎn)子異步電動機中，對于三相籠型異步電動機，其短時過電流不會產(chǎn)生嚴重后果，故可不設置過電流保護。第102頁/共130頁2023/4/194:13103§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)四、零電壓及欠電壓保護

零電壓保護:為了防止電網(wǎng)失電后恢復供電時，電動機自行起動的保護。零電壓保護原因：

電動機在運行中，電源電壓因某種原因消失后，當電源電壓恢復時，如果電動機自行起動，可能使生產(chǎn)設備損壞或造成人身事故。常用的零電壓保護元件：自動復位按鈕和接觸器自鎖電路，零電壓繼電器。第103頁/共130頁2023/4/194:13104§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)四、零電壓及欠電壓保護

欠電壓保護：在電動機的運行過程中，由于電源電壓降低到UN的60％～80％時，要求能自動切斷電源而停止工作的保護。欠電壓保護原因：電動機運轉(zhuǎn)時，電源電源過分降低引起電磁轉(zhuǎn)矩下降，在負載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，電機轉(zhuǎn)速下降，電流增大。此外，由于電壓的降低會引起控制電器的釋放，造成電路不正常工作。常用的欠電壓保護元件：欠電壓繼電器KV，利用接觸器本身的欠電壓保護作用第104頁/共130頁2023/4/194:13105§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)五、弱磁和失磁保護弱磁和失磁保護的原因：

直流電動機只有在一定強度的磁場下才能起動，同時正在運行時磁場突然減弱或消失，電動機轉(zhuǎn)速就會迅速升高，甚至發(fā)生“飛車”。常用的弱磁和失磁保護元件：電流繼電器KI（串入直流電動機勵磁回路）第105頁/共130頁2023/4/194:13106§2.8電氣控制系統(tǒng)的保護環(huán)節(jié)短路保護：FU1和FU2過載保護：FR過電流保護：過電流繼電器KI1和KI2零電壓保護：中間繼電器KA欠電壓保護：欠電壓繼電器KV互鎖保護：KM1和KM2互鎖觸頭第106頁/共130頁2023/4/194:13107§2.9

其他典型的控制電路（增）(一)多地點控制電路

控制規(guī)律：

起動按鈕常開觸點要并聯(lián)，即邏輯或關系。

停止按鈕常閉觸點要串聯(lián)，即邏輯與關系。

在一些大型生產(chǎn)機械和設備上，要求操作人員在不同方位能進行操作和控制，即多地點控制。第107頁/共130頁2023/4/194:13108(二)順序控制電路§2.9其他典型的控制電路（增）

在生產(chǎn)實際中，有些設備往往要求其上的多臺電動機的起動與停止必須按照一定的先后順序進行，即電動機的順序控制。

順序控制即可在主電路實現(xiàn)，也可在控制電路中實現(xiàn)。1.主電路中實現(xiàn)兩臺電動機順序起動

兩電機各自要有獨立的電源；這樣接，主觸頭(KM1)的負荷過重。第108頁/共130頁2023/4/194:13109(二)順序控制電路§2.9其他典型的控制電路（增）

2.控制電路中實現(xiàn)順序控制

圖a)M1先起動，M2后起動圖b)M1先起動，M2后起動；M2先停止，M1再停止第109頁/共130頁2023/4/194:13110(二)順序控制電路§2.9其他典型的控制電路（增）

3.時間繼電器實現(xiàn)順序控制第110頁/共130頁2023/4/194:13111總結(jié)：順序控制電路控制規(guī)律§2.9其他典型的控制電路（增）

當要求甲接觸器工作后方允許乙接觸器工作，則將甲接觸器的常開觸點串入乙接觸器的線圈電路中。當要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸器線圈斷電，則將乙接觸器的常開觸點并聯(lián)在甲接觸器的停