按下SB2→KM1線圈得電KM1互鎖觸頭斷開

第一單元三相交流電動機典型控制線路的安裝與維修

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)1電氣控制線路的繪制2三相異步電動機直接啟動控制3三相籠型電動機降壓啟動控制4三相繞線轉(zhuǎn)子電動機啟動控制5三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制6三相異步電動機的制動控制7三相異步電動機的調(diào)速控制8其它基本環(huán)節(jié)

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)電氣控制線路：將各種有觸點的繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等電器元件，按一定方式連接起來組成的控制線路。作用：實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、反向、制動和調(diào)速控制，實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護，滿足生產(chǎn)工藝要求，實現(xiàn)生產(chǎn)加工自動化。本章內(nèi)容：主要介紹組成電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)，電氣控制線路的分析閱讀方法。1電氣控制線路的繪制表達電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理，便于進行電器元件的安裝、調(diào)整、使用和維修。使用統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號。1．1常用電氣圖形、文字符號規(guī)定從1990年1月1日起，電氣控制線路中的圖形和文字符號必須采用新標(biāo)準(zhǔn)。

GB4728—1984《電氣圖用圖形符號》GB6988—1987《電氣制圖》GB7159—1987《電氣技術(shù)中的文字符號制定通則》電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

1．2電氣原理圖表示電路的工作原理、各電器元件的作用和相互關(guān)系，而不考慮電路元器件的實際安裝位置和實際連線情況。繪制原則：1．線路分為主電路和控制電路。主電路畫在左側(cè)，用粗實線繪出；控制電路畫在右側(cè),用細(xì)實線繪出。2.同一電器元件的各導(dǎo)電部件（如線圈和觸點）通常不畫在一起，但需用同一文字符號標(biāo)明;同種類電器元件，可在文字符號后面加數(shù)字序號下標(biāo)表示.3．所有電器元件的觸點均按“平?！睜顟B(tài)繪出。如按鈕、行程開關(guān)，是指沒有受到外力作用時的觸點狀態(tài).4．主電路標(biāo)號由文字符號和數(shù)字組成。如三相交流電源引入線用L1、L2、L3標(biāo)號，電源開關(guān)后的三相主電路分別標(biāo)U、V、W。5．控制電路標(biāo)號由三位或三位以下數(shù)字組成。交流控制電路一般以主要壓降元件（如線圈）為分界，橫排時，左側(cè)用奇數(shù)，右側(cè)用偶數(shù)；電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

豎排時，上面用奇數(shù)，下面用偶數(shù)。直流控制電路中，電源正極按奇數(shù)標(biāo)號，負(fù)極按偶數(shù)標(biāo)號。圖1籠型電動機啟動、停止控制線路1．3電氣安裝接線圖表示電器元件在設(shè)備中的實際安裝位置和接線情況。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)繪制原則:1.同一電器元件的各部件必須畫在一起.各電器元件在圖中的位置，應(yīng)與實際安裝位置一致。2.不在同一控制柜或配電屏上的電器元件的電氣連接必須通過端子排進行。電器元件的文字符號及端子排的編號應(yīng)與原理圖一致.3.走向相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。4.連接導(dǎo)線應(yīng)標(biāo)明規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸.圖2籠型電動機啟動、停止控制線路安裝接線圖電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)2三相異步電動機直接啟動控制直接啟動也稱全壓啟動.啟動時，電源電壓全部加在定子繞組上。電動機的啟動電流達到額定電流的4～7倍，對電網(wǎng)具有大的沖擊，主要用于小容量電動機的啟動。2．1采用刀開關(guān)直接啟動控制適用于冷卻泵、小型臺鉆、砂輪機電動機的啟動.圖3刀開關(guān)直接啟動控制線路電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)2．2三相籠型電動機單向運轉(zhuǎn)控制1.電路組成見圖2-1示,具有自鎖和過載保護功能的單向運轉(zhuǎn)控制線路。主電路由電源隔離開關(guān)QS、熔斷器FU1、接觸器KM的主觸頭、熱繼電器FR的發(fā)熱元件、電動機M組成?？刂齐娐酚扇蹟嗥鱂U2、接觸器KM的常開輔助觸頭和線圈、停止按鈕SB1、起動按鈕SB2、熱繼電器FR的常閉觸頭組成。

2.工作過程(1)啟動KM自鎖觸頭閉合；合上QS,按下SB

KM線圈得電

KM主觸頭閉合電動機M通電啟動運行。(2)停止

KM自鎖觸頭斷開按下SB1KM線圈斷電主電路斷電,電動機M停轉(zhuǎn)。

KM主觸頭斷開電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)短路保護：由熔斷器FU實現(xiàn)。過載保護：由熱繼電器FR實現(xiàn)。欠電壓、失電壓保護：通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)實現(xiàn)。3三相籠型電動機降壓啟動控制

直接啟動:控制線路簡單、經(jīng)濟、操作方便。但對容量較大的電動機，起動電流大，電網(wǎng)電壓波動大.降壓啟動:啟動時將電源電壓適當(dāng)降低，啟動完畢再將電壓恢復(fù)到額定值運行，以減小啟動電流對電網(wǎng)和電動機本身的沖擊。分類:定子繞組串電阻降壓啟動；Y-Δ換接降壓啟動；自耦變壓器降壓啟動、延邊三角形降壓啟動等。3．1定子繞組串電阻降壓啟動啟動時，在三相定子電路串接電阻R，使加在電動機繞組上的電壓降低，啟動完成后將電阻R短接，電動機加額定電壓正常運行.按時間原則控制:利用時間繼電器延時動作來控制各電器元件的先后順序動作.線路工作過程:電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

圖4定子繞組串電阻啟動控制線路1．啟動

KM1自鎖觸頭閉合；合上電源開關(guān)QS,按下SB2KM1線圈得電KM1主觸頭閉合電動機串聯(lián)電阻R后啟動；

KM1常開觸頭閉合

KT線圈得電

KM2線圈得電

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

KM2自鎖觸頭閉合；KM2主觸頭閉合（短接電阻R）

電動機M全壓運行；

KM2常閉觸頭斷開KM1、KT線圈斷電釋放。2.停止按下SB1KM2線圈斷電釋放M斷電停止。特點:不受電動機接線形式限制，線路簡單。常用于中小型機床中限制點動調(diào)整電流，如C650型車床、T68型臥式鏜床、T612型臥式鏜床等.3．2Y（星形）－Δ（三角形）降壓啟動只適用于正常工作時定子繞組作三角形聯(lián)接的電動機。方法:啟動時，先將定子繞組接成星形，使每相繞組電壓為額定電壓的，啟動完成再恢復(fù)成三角形接法，使電動機在額定電壓下運行。特點:啟動設(shè)備成本低，方法簡單，容易操作，但啟動轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的1／3.電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)圖5Y-Δ降壓啟動控制線路線路工作過程：1．啟動

KM1自鎖觸頭閉合;合上QS,按下SB2→KM1線圈得電KMY線圈得電，主觸頭閉合電動機M星形啟動;

KM1主觸頭閉合

KMY線圈斷電;

KT線圈得電延時

KMΔ線圈得電

KM1線圈仍得電M接成三角形運行。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)2.停止按下SB1KM1、KMΔ線圈斷電釋放M斷電停止.圖5是利用時間繼電器實現(xiàn)自動控制,圖2-6是手動控制的Y－Δ降壓啟動線路。

圖6手動Y－Δ啟動器結(jié)構(gòu)及控制線路特點:結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。不需控制電路，直接用手動方式扳動手柄，切換主電路達到降壓啟動的目的.電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)3．3自耦變壓器降壓啟動依靠自耦變壓器的降壓作用限制電動機的啟動電流。方法:自耦變壓器次級與電動機相聯(lián)，啟動時，定子繞組得到電壓是自耦變壓器二次電壓，啟動完畢將自耦變壓器切除，電動機直接接電源，全電壓運行。

圖7定子串自耦變壓器降壓啟動控制線路

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)線路工作過程：1．啟動合上電源開關(guān)QS.KM1線圈得電

KM1主觸頭和輔助觸頭閉合

M定子串自耦變壓器降壓啟動；

按下SB2KT延時斷開的常閉觸頭斷開KM1線圈斷電切除自耦變壓器；KT線圈得電延時

KT延時閉合常開觸頭閉合KM2線圈得電KM2主觸頭閉合M加全電壓運行。2．停止按下SB1KT和KM2線圈斷電釋放M斷電停止。特點:在獲取同樣啟動轉(zhuǎn)矩情況下，從電網(wǎng)獲取電流相對電阻降壓啟動要小得多，對電網(wǎng)沖擊小，功率損耗小。但自耦變壓器價格高，主要用于容量較大、正常運行為星形接法的電動機啟動.3．4延邊三角形降壓啟動比較:Y—△降壓啟動優(yōu)點多，但啟動轉(zhuǎn)矩太小。延邊三角形降壓啟動兼取星形聯(lián)接啟動電流小、三角形聯(lián)接啟動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點.電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)適用于定子繞組特別設(shè)計的電動機。定子每相繞組有三個端子，整個定子繞組共有九個出線端，其端子聯(lián)接方式如圖8示。圖8延邊三角形—三角形端子的聯(lián)接方式方法:啟動時，將電動機定子繞組接成延邊三角形，啟動結(jié)束后，再換成三角形接法.

線路工作過程:電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

圖9延邊三角形降壓啟動控制線路1．啟動合上電源開關(guān)QS。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)KM線圈得電并自鎖

KM主觸點閉合

M定子繞組端子1、2、3接電源；

按下SB2KMY線圈得電

KMY主觸點閉合

M繞組端子（4-8)、（5-9）、（6-7）聯(lián)接，M接成延邊三角形降壓啟動；延時斷開的常閉觸點斷開KMY線圈斷電KT線圈得電延時

KM△線圈得

延時閉合的常開觸點閉合

電KM△主觸點閉合M繞組端子（1-6）、（2-4）、（3-5）相連接成三角形，全電壓運行。

2．停止按下SB1KM、KM△、KT線圈斷電M斷電停止。特點：啟動轉(zhuǎn)矩大于Y—△降壓啟動，不需專門啟動設(shè)備，線路結(jié)構(gòu)簡單，但電動機引出線多，制造難度大。4三相繞線轉(zhuǎn)子電動機啟動控制鼠籠式異步電動機在容量較大且需重載啟動場合，增大啟動轉(zhuǎn)矩與限制啟動電流矛盾突出。繞線轉(zhuǎn)子電動機可在轉(zhuǎn)子繞組中串接外加電阻或頻敏變阻器啟動，達到減小啟動電流、提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)和增大啟動轉(zhuǎn)矩的目的。

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)4．1繞線轉(zhuǎn)子電動機串電阻啟動控制常用按電流原則和按時間原則二種控制線路。圖10按電流原則控制的繞線轉(zhuǎn)子電動機串電阻啟動線路方法：啟動電阻接成星形，串接于三相轉(zhuǎn)子電路中。啟動前，電阻全部接入電路。啟動過程中，電流繼電器根據(jù)電動機轉(zhuǎn)子電流電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)大小的變化控制電阻的逐級切除。KA1~KA3為欠電流繼電器，吸合電流值相同，但釋放電流不一樣。KA1釋放電流最大，KA2次之，KA3釋放電流最小。剛啟動時，電流較大，KA1~KA3同時吸合動作，全部電阻接入。隨著轉(zhuǎn)速升高，電流減小，KA1~KA3依次釋放，分別短接電阻，直到轉(zhuǎn)子串接的電阻全部短接。線路工作過程：1．啟動合上電源開關(guān)QS。

KM主觸點閉合M轉(zhuǎn)子串接全部電阻啟動；按下SB2KM線圈得電并自鎖中間繼電器KA得電，為KM1~KM3通電作準(zhǔn)備隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子電流逐漸減小KA1最先釋放，其常閉觸點閉合KM1線圈得電，主觸點閉合短接第一級電阻R1M轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子電流又減小

KA2釋放，其常閉觸點閉合

KM2線圈得電，主觸點閉合

短接第二級電阻R2M轉(zhuǎn)速再升高，轉(zhuǎn)子電流再減小

KA3最后釋放，常閉觸點閉合

KM3線圈得電，主觸點閉合短接最后一段電阻R3，M啟動過程結(jié)束。4．2繞線轉(zhuǎn)子電動機串接頻敏變阻器啟動控制轉(zhuǎn)子串電阻起動：電阻逐級切除，起動電流和轉(zhuǎn)矩突變，產(chǎn)生機械沖擊，且電阻本身粗笨，體積較大，能耗大，控制線路復(fù)雜。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)頻敏變阻器啟動：阻抗隨電動機轉(zhuǎn)速上升而自動平滑地減小，使電動機平穩(wěn)啟動。結(jié)構(gòu)和等效電路：

圖11頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)和等效電路

由鐵心和繞組二個主要部分組成。一般做成三柱式，每個柱上有一個繞組，實際是一個特殊的三相鐵心電抗器，通常接成星形。Rd為繞組直流電阻，R為鐵損等效電阻，L為等效電感，R、L值與轉(zhuǎn)子電流頻率有關(guān)。

啟動過程中，轉(zhuǎn)子電流頻率隨轉(zhuǎn)速變化。剛啟動時，轉(zhuǎn)速為零，電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)子電流頻率f2與電源頻率f1的關(guān)系為f2=sf1=f1，頻敏變阻器的電感和電阻均為最大，轉(zhuǎn)子電流受到抑制。隨著轉(zhuǎn)速升高，s減小，f2下降，頻敏變阻器的阻抗隨之減小，實現(xiàn)平滑的無級啟動。

12繞線轉(zhuǎn)子電動機串接頻敏變阻器啟動控制線路線路工作過程：1。啟動電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)合上電源開關(guān)QS。按下SB2

KM1線圈得電并自鎖

KM1主觸點閉合

M轉(zhuǎn)子電路串入頻敏變阻器啟動；KT線圈得電

延時閉合的常開觸點閉合

KA得電并自鎖

KM2得電

KM2

主觸點閉合，短接頻敏變阻器；同時，KM2輔助觸點斷開，KT斷電，起動結(jié)束。2．停止按下SB1KM1、KM2、KA線圈斷電釋放M斷電停止。電流互感器TA：將主電路中的大電流變換成小電流進行測量。KA的常閉觸點：啟動時將FR加熱元件短接，啟動結(jié)束才將FR的加熱元件接入電路，避免因起動時間較長而使熱繼電器FR誤動作。5三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制用于生產(chǎn)機械改變運動方向。如工作臺的前進、后退，電梯的上升、下降等。方法：利用兩個接觸器改變電動機定子繞組的電源相序。5．1電動機的正、反轉(zhuǎn)控制線路工作過程：電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)圖13電動機正反轉(zhuǎn)控制線路合上電源開關(guān)QS。1。正轉(zhuǎn)電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1→KM1線圈得電KM1自鎖觸頭閉合；

KM1主觸頭閉合→電動機M正轉(zhuǎn)。

2．反轉(zhuǎn)按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2KM2線圈得電KM2自鎖觸頭閉合；

KM2主觸頭閉合電動機M反轉(zhuǎn)。3．停止按下SBKM1（KM2）線圈斷電，主觸點釋放M斷電停止。聯(lián)鎖或互鎖:兩個接觸器各自把常閉觸點串接在對方線圈的供電線路上，使得任何情況下不會出現(xiàn)兩個線圈同時得電。這種互相制約的聯(lián)接關(guān)系稱為聯(lián)鎖或互鎖。如圖2-13（b）中KM1的常閉輔助觸頭與反轉(zhuǎn)接觸器KM2的線圈串聯(lián)；KM2的常閉輔助觸頭與正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈串聯(lián)。利用復(fù)合按鈕組成“正—反—?！被颉胺础！钡幕ユi控制:見圖2-13（c)。5．2正反轉(zhuǎn)自動循環(huán)控制通過電動機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，如龍門刨工作臺的前進、后退。

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

圖14正反轉(zhuǎn)自動循環(huán)控制線路SQ1、SQ2:分別為工作臺后退、前進限位開關(guān).SQ3、SQ4:分別為工作臺后退、前進終端保護限位開關(guān)，防止SQ1、SQ2失靈時工作臺從床身上沖出。行程控制:利用行程開關(guān)，根據(jù)生產(chǎn)機械運動位置變化所進行的控制.線路工作過程:電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)合上電源開關(guān)QS。按下SB2KM1線圈得電并自鎖

KM1主觸點閉合

M正轉(zhuǎn)，拖動工作臺前進

工作臺前進到預(yù)定位置，擋塊壓動SQ2SQ2常閉觸點斷開

KM1斷電

M斷電，工作臺停止前進；

SQ2常開觸點閉合

KM2得電并自鎖

M改變電源相序而反轉(zhuǎn)，工作臺后退

工作臺退到設(shè)定位置，擋塊壓動SQ1SQ1常閉觸點斷開

KM2斷電,

M停止后退；

SQ1常開觸點閉合

KM1得電

M又正轉(zhuǎn)，工作臺又前進。如此往復(fù)循環(huán)，直至按下停止按鈕SB1KM1（或KM2）斷電

M停止轉(zhuǎn)動。6三相異步電動機的制動控制制動方式:機械制動、電氣制動電氣制動：反接制動和能耗制動6．1機械制動利用機械裝置使電動機斷電后立即停轉(zhuǎn)。電磁抱閘：主要工作部分是電磁鐵和閘瓦制動器。電磁鐵由電磁線圈、靜鐵心、銜鐵組成；閘瓦制動器由閘瓦、閘輪、彈簧、杠桿等組成。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

圖16電動機的電磁抱閘制動控制線路用途：適用于要求斷電時能進行制動的生產(chǎn)機械和其它機械裝置。如起吊重物的卷揚機，客、貨電梯。6．2電氣制動通過電路的轉(zhuǎn)換或改變供電條件使其產(chǎn)生與實際運轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩――制動力矩，迫使電動機迅速停止轉(zhuǎn)動。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)1．反接制動實質(zhì)：改變異步電動機定子繞組中的三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)。（1）單向運行反接制動控制線路圖17單向運行反接制動控制線路線路工作過程：電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)①啟動KM1自鎖觸頭閉合；合上QS，按下SB2→KM1線圈得電

KM1互鎖觸頭斷開；

KM1主觸頭閉合→電動機M正轉(zhuǎn)運行，KS常開觸點閉合,為停車時反接制動作好準(zhǔn)備。②制動停車KM1線圈斷電

KM1主觸點釋放

M斷電,慣性運轉(zhuǎn);按下停車按鈕SB1→KM2自鎖觸頭閉合；

KM2線圈得電

KM2互鎖觸頭斷開;KM2主觸頭閉合，串入電阻R反接制動。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速n≈0時，KS復(fù)位→KM2斷電，制動結(jié)束。速度繼電器KS：與電動機同軸聯(lián)接，“判斷”電動機的停與轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，其常開觸頭閉合；電動機停止時，其常開觸頭打開。（2）可逆運行反接制動控制線路線路工作過程：合上電源開關(guān)QS。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)

圖18可逆運行的反接制動控制線路①正向啟動按下SB2KM1線圈得電并自鎖

KM1主觸點閉合

M正向起動運行；

KM1互鎖觸點斷開

速度繼電器KS-Z的常閉觸點斷開，常開觸點閉合

為KM2線圈參加反接制動作好準(zhǔn)備。

電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)②正向運行時的制動按下SB1KM1線圈斷電釋放由于慣性，M仍轉(zhuǎn)動KS-Z常開觸點仍閉合KM2線圈得電M定子繞組電源改變相序，M進入正向反接制動狀態(tài)當(dāng)M轉(zhuǎn)速n≈0時，KS-Z的常閉觸點和常開觸點均復(fù)位KM2線圈斷電，正向反接制動結(jié)束。③反向啟動按下SB3KM2線圈得電并自鎖

KM2主觸點閉合

M反向起動運行；

KM2互鎖觸點斷開

速度繼電器KS-F的常閉觸點斷開，常開觸點閉合

為KM1線圈參加反接制動作好準(zhǔn)備。④反向運行時的制動按下SB1KM2線圈斷電釋放

由于慣性，M仍轉(zhuǎn)動

KS-F常開觸點仍閉合

KM1線圈得電

M定子繞組電源改變相序，進入反向反接制動狀態(tài)

當(dāng)M轉(zhuǎn)速n≈0時，KS-F的常閉觸點和常開觸點均復(fù)位

KM1線圈斷電，反向反接制動結(jié)束。（3）圖18線路的改進圖2-18線路缺點：停車時，人為轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)子，且轉(zhuǎn)速達到100r/min左右，KS-Z或KS-F的常開觸點就可能閉合，使KM1或KM2得電，電動機因短時接通而引起意外事故。電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)改進線路：加入中間繼電器KA，不再因速度繼電器常開觸點KS-Z或KS-F的閉合導(dǎo)致電動機意外接通而反向啟動。