第2章電氣控制線路

第2章繼電接觸器與電動(dòng)機(jī)的電氣控制

掌握閱讀電氣原理圖的方法，培養(yǎng)讀圖能力并通過讀圖分析各種典型控制環(huán)節(jié)的工作原理，為電氣控制線路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)打下良好基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)：第2章電器控制線路的基本原則

和基本環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容：2.1電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則(自學(xué))2.2電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制思考題與習(xí)題2.1

電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則定義－由按鈕、開關(guān)、接觸器、繼電器等有觸頭的低壓控制電器所組成的控制線路，叫做電氣控制線路。

電器控制通常又稱為繼電—接觸器控制，其優(yōu)點(diǎn)是電路圖較直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，抗干擾能力強(qiáng)，它可以很方便地實(shí)現(xiàn)簡單和復(fù)雜的、集中和遠(yuǎn)距離生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。

電氣控制線路的表示方法有：電氣原理圖、電器元件布置圖和電氣安裝接線圖三種。

電氣控制線路圖是工程技術(shù)的通用語言，為了便于交流與溝通，在電器控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號必須符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。

國家標(biāo)準(zhǔn)局參照國際電工委員會(huì)（IEC）頒布的有關(guān)文件，制定了我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，采用新的圖形和文字符號及回路標(biāo)號。GB4728—1984《電氣圖用圖形符號》

GB6988—1987《電氣制圖》

GB7159—1987《電氣技術(shù)中的文字符號制訂通則》

規(guī)定從1990年1月1日起，電器控制線路中的圖形和文字符號必須符合最新的國家標(biāo)準(zhǔn)。2.1.1電器控制線路常用的圖形、

文字符號

2.1.1電器控制線路常用的圖形、

文字符號

國家標(biāo)準(zhǔn)GB7159—1987《電氣技術(shù)中的文字符號制訂通則》規(guī)定了電氣工程圖中的文字符號，它分為基本文字符號和輔助文字符號。

基本文字符號有單字母符號和雙字母符號。單字母符號表示電氣設(shè)備、裝置和元件的大類，例如K為繼電器類元件這一大類；雙字母符號由一個(gè)表示大類的單字母與另一個(gè)表示器件某些特性的字母組成，例如KT即表示繼電器類器件中的時(shí)間繼電器，KM表示繼電器類器件中的接觸器。

輔助文字符號用來進(jìn)一步表示電氣設(shè)備、裝置和元件的功能、狀態(tài)和特征。2.1.2電氣原理圖

電氣原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的。其特點(diǎn)是簡單、清晰、元件展開繪制，便于閱讀和分析。

1.電路繪制

電氣控制線路圖中的支路、接點(diǎn)，一般都加上標(biāo)號。

主電路標(biāo)號由文字符號和數(shù)字組成。文字符號用以標(biāo)明主電路中的元件或線路的主要特征；數(shù)字標(biāo)號用以區(qū)別電路不同線段。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標(biāo)號，電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別標(biāo)U、V、W。如U11表示電動(dòng)機(jī)的第一相的第一個(gè)接點(diǎn)代號，U21為第一相的第二個(gè)接點(diǎn)代號，依此類推。

控制電路由三位或三位以下的數(shù)字組成，交流控制電路的標(biāo)號一般以主要壓降元件（如電器元件線圈）為分界，左側(cè)用奇數(shù)標(biāo)號，右側(cè)用偶數(shù)標(biāo)號。直流控制電路中正極按奇數(shù)標(biāo)號，負(fù)極按偶數(shù)標(biāo)號。返回2.1.2電氣原理圖

圖2.1籠型電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖主電路控制電路2.1.2電氣原理圖

繪制電氣原理圖應(yīng)遵循以下原則：1、主、輔電路分開畫出（簡單系統(tǒng)可畫在一起）

包括控制電路、信號電路、保護(hù)電路等，用細(xì)線條畫在原理圖的右邊。從電源至電動(dòng)機(jī)或其它電負(fù)載的大電流通過的電路，用粗線條畫在原理圖的左邊。2、采用電器元件展開圖的畫法。同一電器元件的各部件可以不畫在一起，但需用同一文字符號標(biāo)出。若有多個(gè)同一種類的電器元件，可在文字符號后加上數(shù)字序號，如KM1、KM2等。

3、采用新標(biāo)符號遵循以下原則：

⑴采用優(yōu)選形式⑵采用最簡單的形式⑶同一圖號中使用同一形式

4、⑴

所有按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時(shí)的原始狀態(tài)畫出。

⑵控制電路的分支線路，原則上按照動(dòng)作先后順序排列，兩線交叉連接時(shí)的電氣連接點(diǎn)須用黑點(diǎn)標(biāo)出。2.1.2電氣原理圖2.圖上元器件位置表示法

在繪制和閱讀、使用電路時(shí)，往往需要確定元器件、連線等的圖形符號在圖上的位置。例如：

當(dāng)繼電器、接觸器在圖上采用分開表示法（線圈與觸頭分開）繪制時(shí)，需要采用圖或表格表明各部分在圖上的位置；

較長的連接線采用中斷畫法，或者連接線的另一端需要畫到另一張圖上去時(shí)，除了要在中斷處標(biāo)記中斷標(biāo)記外，還需標(biāo)注另一端在圖上的位置；在供使用、維修的技術(shù)文件（如說明書）中，有時(shí)需要對某一元件或器件作注釋和說明，為了找到圖中相應(yīng)的元器件的圖形符號，也需要注明這些符號在圖上的位置；在更改電路設(shè)計(jì)時(shí)，也需要表明被更改部分在圖上的位置。2.1.2電氣原理圖⑴電路編號法：每一編號代表一個(gè)支路。編制方法是對每個(gè)電路或分支電路按照一定順序（自左至右或自上至下）用阿拉伯?dāng)?shù)字編號，從而確定各支路項(xiàng)目的位置。例如，圖2-2（a）有8個(gè)支路，在各支路的下方順序標(biāo)有電路編號1～8。圖上方與電路編號對應(yīng)的方框內(nèi)的“電源開關(guān)”等字樣表明其下方元、器件或線路功能。

繼電器和接觸器的觸頭位置采用附加圖表的方式表示，圖表格式如圖2-2（b）所示。此圖表可以畫在電路圖中相應(yīng)線圈的下方，此時(shí)，可只標(biāo)出觸頭的位置（電路編號）索引，也可以畫在電路圖上的其他地方。以圖中線圈KM1下方的圖表為例，第一行用圖形符號表示主輔觸頭種類，表格中的數(shù)字表示此類觸頭所在的支路的編號。例如第2列中的數(shù)字“6”表示KM1的一個(gè)常開觸頭在第6支路內(nèi)，表中的“×”表示未使用的觸頭。2.1.2電氣原理圖控制電路圖

觸頭位置表示

某機(jī)床電氣原理圖（a）控制電路圖（b）觸頭位置表示

電路編號電路功能說明技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)注連接導(dǎo)線標(biāo)注2.1.2電氣原理圖⑵橫坐標(biāo)標(biāo)注法：

采用橫坐標(biāo)標(biāo)注法，線路各電器元件均按橫向畫法排列；各支路序號由上到下標(biāo)注在電器元件線圈的右側(cè)，如1，2，…。并在該電器元件線圈旁標(biāo)明其常開觸頭（標(biāo)在橫線上方）、常閉觸頭（標(biāo)在橫線下方）在電路中所在支路的標(biāo)號。2.1.2電氣原理圖各支路序號2.1.3電氣元件布置圖

作用－電氣元件布置圖主要是用來表明電氣設(shè)備上所有電機(jī)、電器的實(shí)際位置，是機(jī)械電氣控制設(shè)備制造、安裝和維修必不可缺少的技術(shù)文件。繪制原則：

1、布置圖根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度或集中繪制在一張圖上，或?qū)⒖刂乒衽c操作臺(tái)的電器元件布置圖分別繪制。

2、繪制布置圖時(shí)機(jī)械設(shè)備輪廓用雙點(diǎn)劃線畫出，所有可見的和需要表達(dá)清楚的電器元件及設(shè)備，用粗實(shí)線繪制出其簡單的外形輪廓。

3、電器元件及設(shè)備代號必須與有關(guān)電路圖和清單上的代號一致。

2.1.4電氣安裝接線圖

?繪制原則1、按電器元件的實(shí)際位置和實(shí)際接線繪制2、根據(jù)電器元件布置最合理、連接導(dǎo)線最經(jīng)濟(jì)等原則來安排。

2.1.4電氣安裝接線圖

繪制安裝接線圖應(yīng)遵循以下原則：1、各電器元件按規(guī)定的圖形、文字符號繪制，同一電器元件各部件必須畫在一起。各電器元件的位置，應(yīng)與實(shí)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板進(jìn)行。各電器元件的文字符號及端子板的編號應(yīng)與原理圖一致，并按原理圖的接線進(jìn)行連接。3、走向相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。4、畫連接線時(shí)，應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸。

接線端子排2.2電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律

任何簡單或復(fù)雜的電氣控制回路均由一系列基本環(huán)節(jié)所組成，包括點(diǎn)動(dòng)控制、連動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)+連動(dòng)控制、自鎖控制、互鎖控制、多地連動(dòng)控制、順序控制和自動(dòng)循環(huán)控制等諸多環(huán)節(jié)，下面就上述環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)及規(guī)律作詳細(xì)介紹。補(bǔ)充：刀開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)啟/停

在供電變壓器容量足夠大時(shí):小容量籠型電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)是電氣設(shè)備少，線路簡單缺點(diǎn)是起動(dòng)電流大，引起供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)，干擾其它用電設(shè)備1.采用刀開關(guān)直接起動(dòng)控制

工作過程如下：合上QS，

M起動(dòng)，斷開QS，M停轉(zhuǎn)

思考：電路保護(hù)環(huán)節(jié)？刀開關(guān)直接起動(dòng)控制線路

QS2.2.1點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)啟動(dòng)：先合上空氣開關(guān)QF→按下啟動(dòng)按鈕SB→接觸器KM線圈通電→KM主觸頭閉合→電動(dòng)機(jī)M通電直接啟動(dòng)。停機(jī)：松開SB→KM線圈斷電→KM主觸頭斷開→M斷電停轉(zhuǎn)。圖2.5電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制線路圖2.2.1三相籠型電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制（2）連續(xù)控制（連動(dòng)）:

如圖2-7所示。線路的工作過程如下：啟動(dòng)：合上空氣開關(guān)QF→按下啟動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM線圈通電→KM主觸頭閉合(KM常開輔助觸頭閉合)→電動(dòng)機(jī)M接通電源運(yùn)轉(zhuǎn)(松開SB2)。停機(jī)：按下停止按鈕SB1→KM線圈斷電→KM主觸頭和輔助常開觸頭斷開→電動(dòng)機(jī)M斷電停轉(zhuǎn)。保護(hù)環(huán)節(jié)：FR、短路、失壓、欠壓圖2-7連動(dòng)控制線路

點(diǎn)動(dòng)控制線路連續(xù)運(yùn)行控制線路刀開d刀關(guān)直接起動(dòng)控制線路

QSQSQS

三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制

⑴問題提出：

在實(shí)際應(yīng)用中，往往要求生產(chǎn)機(jī)械改變運(yùn)動(dòng)方向，這就要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。⑵工作原理：

改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的方向，即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。⑶

實(shí)現(xiàn)方法：若要改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，只需將接于電動(dòng)機(jī)定子的三相電源線中的任意兩相對調(diào)一下即可?？赏ㄟ^兩個(gè)接觸器來改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序來實(shí)現(xiàn)。

⑷起動(dòng)過程：

返回

點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行的另一典型電路一般為控制電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的電路，如圖2.6所示。以張緊類機(jī)構(gòu)為例，其工作過程一般為：若毛布較松弛，希望張緊時(shí)按下SB1，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行張緊，根據(jù)張緊程度，適時(shí)松開按鈕停止張緊；若希望停機(jī)檢修或更換毛布時(shí)，需要松弛毛布，按下SB2，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，毛布松弛。此類電路應(yīng)用靈活，可根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)調(diào)整裝置狀態(tài)。圖2.6電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)正、反轉(zhuǎn)控制線路圖三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制

2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制圖

電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路

a)連動(dòng)正、反轉(zhuǎn)只能實(shí)現(xiàn)“正→?！础被蛘摺胺础！笨刂?，且無互鎖保護(hù)。SB2和SB3不能同時(shí)閉合，否則將發(fā)生短路。非實(shí)用控制電路

三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制圖

電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路

b）、c）返回含電氣互鎖，但仍不能直接換向

增加機(jī)械互鎖，且可直接換向

(a)(b)(c)(a)圖為典型具有自鎖功能的控制線路，當(dāng)按鈕SB1按下后，接觸器KM線圈得電，同時(shí)其常開輔助觸點(diǎn)吸合，當(dāng)按鈕被松開后仍能保持接觸器KM線圈得電，自鎖功能得以實(shí)現(xiàn)。

(b)圖為兩路自鎖電路，SB2起停止作用，按下SB1，KM1線圈自鎖運(yùn)行，按下SB3，KM2自鎖運(yùn)行。

(c)圖為點(diǎn)動(dòng)與連動(dòng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)的控制電路，圖中用復(fù)合按鈕實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，當(dāng)SB3按下時(shí)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，SB3松開后，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；SB1實(shí)現(xiàn)自鎖連續(xù)運(yùn)行。圖2.12自鎖控制線路圖2.2電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律⑶既能點(diǎn)動(dòng)又能連動(dòng)控制：長動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)控制SB2為長動(dòng)，SB3點(diǎn)動(dòng)SA閉合為長動(dòng)，SA斷開為點(diǎn)動(dòng)SB2為長動(dòng)，SB3點(diǎn)動(dòng)QS圖2.8短路保護(hù)2.2電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.9欠壓、過流保護(hù)2.2.6多地聯(lián)鎖控制有些電氣設(shè)備，如大型機(jī)床、起重運(yùn)輸機(jī)等，為了操作方便，常要求能在多個(gè)地點(diǎn)對同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)控制(如要求即可在現(xiàn)場控制運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，又可在控制室或其他遠(yuǎn)程場合控制運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài))。這種控制方法叫做多地控制。圖2.14所示為3地聯(lián)鎖控制線路。把一個(gè)啟動(dòng)按鈕和一個(gè)停止按鈕組成一組，并把3組啟動(dòng)、停止按鈕分別放置3地，即能實(shí)現(xiàn)3地點(diǎn)控制。圖2.14中SB11、SB12，SB21、SB22，SB31、SB32構(gòu)成3組，分別放在控制室，操作間及現(xiàn)場。(a)圖實(shí)現(xiàn)3地點(diǎn)動(dòng)控制，(b)圖實(shí)現(xiàn)3地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。

2.2電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.14多地聯(lián)鎖控制線路圖多地聯(lián)鎖控制的接線原則是啟動(dòng)按鈕應(yīng)并聯(lián)連接，停止按鈕應(yīng)串聯(lián)連接。2.2電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律

在生產(chǎn)實(shí)踐中，有時(shí)要求一個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)中多臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)先后順序工作，例如機(jī)床中要求潤滑電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，主軸電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。圖2.15為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)控制線路圖。在圖2.15中，接觸器KM1控制電動(dòng)機(jī)M1的啟動(dòng)，接觸器KM2控制電動(dòng)機(jī)M2的啟動(dòng)停止?，F(xiàn)要求電啟機(jī)M2啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)M1才能啟動(dòng)。工作過程如下：合上空氣開關(guān)QF→按下啟動(dòng)按鈕SB2→接觸器KM2通電→電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)→常開輔助觸頭閉合→按下啟動(dòng)按鈕SB1→接觸器KM1通電→電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)。2.2.7多臺(tái)電動(dòng)機(jī)先后順序工作的控制圖2.15多臺(tái)電動(dòng)機(jī)先后順序工作的控制按下停止按鈕SB，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止。電動(dòng)機(jī)順序控制的接線規(guī)律如下。

(1)要求接觸器KM2動(dòng)作后接觸器KM1才能動(dòng)作，故將接觸器KM2的常開觸頭串接于接觸器KM1的線路中。

(2)要求電機(jī)M1及M2中有任何故障發(fā)生，控制回路均不能動(dòng)作。2.2.8自動(dòng)循環(huán)控制在某些電氣設(shè)備中，有些是通過設(shè)備自動(dòng)往復(fù)循環(huán)工作的，例如造紙自動(dòng)噴水管左右擺動(dòng)噴水就是通過電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)循環(huán)的。自動(dòng)循環(huán)控制線路如圖2.16所示。圖2.16自動(dòng)循環(huán)控制線路2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制

不同型號、不同功率和不同負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，往往有不同的啟動(dòng)方法，因而控制線路也不同。三相異步電動(dòng)機(jī)一般有直接啟動(dòng)或減壓啟動(dòng)兩種方法。在供電變壓器容量足夠大時(shí)，小容量籠型電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)。直接啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是電氣設(shè)備少，線路簡單。實(shí)際的直接啟動(dòng)電路一般采用空氣開關(guān)直接啟動(dòng)控制，如圖2.17所示。對于容量大的電動(dòng)機(jī)來說，由于啟動(dòng)電流大，會(huì)引起較大的電網(wǎng)壓降，所以必須采用減壓啟動(dòng)的方法，以限制啟動(dòng)電流。

圖2.17采用空氣開關(guān)直接啟動(dòng)控制線路2.3.1三相籠型電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制2.3.2三相籠型電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)控制

1、直接起動(dòng)存在的問題：

?起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4～7倍

?過大的起動(dòng)電流會(huì)減低電動(dòng)機(jī)的壽命

?

引起電源電壓波動(dòng)對于容量較大的電動(dòng)機(jī)來說必須采用減壓起動(dòng)的方法，以限制起動(dòng)電流。

2、減壓起動(dòng)的條件：由于起動(dòng)電流減小引起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，因此僅適用于空載或輕載起動(dòng)的場合。

3、減壓起動(dòng)方法

?定子繞組串電阻（或電抗器）起動(dòng)?自耦變壓器減壓起動(dòng)

?星-三角形減壓起動(dòng)?延邊三角形起動(dòng)等。

2.3.4定子繞組串電阻減壓起動(dòng)控制

?控制原則：

按時(shí)間原則實(shí)現(xiàn)，依靠時(shí)間繼電器KT延時(shí)動(dòng)作來控制各電器元件的先后順序動(dòng)作。

?起動(dòng)過程（按圖說明）起動(dòng)時(shí)，KM1得電在三相定子繞組中串入電阻，從而減低了定子繞組上的電壓，待起動(dòng)后，

KM2得電再將電阻R切除，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下投入正常運(yùn)行。

圖2.20

定子繞組串電阻起動(dòng)控制線路2.3.2星-三角形減壓起動(dòng)控制

⑴先決條件－電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行是繞組接成三角形，起動(dòng)時(shí)電機(jī)處于空載或輕載,有6個(gè)出線頭⑵星形－三角形起動(dòng)電壓、電流和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：

?電壓關(guān)系：

三角形起動(dòng)－每相繞組上的電壓是線電壓（=380V）

星形起動(dòng)－每相繞組上的電壓是相電壓（=220V）

?電流關(guān)系（相電流與相電壓成正比）：星形起動(dòng)線電流/三角形起動(dòng)線電流＝

?轉(zhuǎn)矩關(guān)系：星形起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/三角形起動(dòng)轉(zhuǎn)矩＝=⑶控制原則：按時(shí)間原則實(shí)現(xiàn)⑷起動(dòng)過程：

按圖2-18說明圖2-18星-三角形減壓起動(dòng)控制線路

ABCZXY上面介紹的星-三角形啟動(dòng)控制有很多優(yōu)點(diǎn)，但不足之處是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小，如要求兼取星形聯(lián)結(jié)啟動(dòng)電流小，三角形聯(lián)結(jié)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，則可采用延邊三角形減壓啟動(dòng)控制方式。延邊三角形減壓啟動(dòng)控制線路如圖2.19所示。此種啟動(dòng)方式適用于定子繞組特別設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)共有9個(gè)出線頭。延邊三角形減壓起動(dòng)僅適用定子繞組特別設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用較少，學(xué)生自學(xué)2.3.3延邊三角形減壓啟動(dòng)控制(自學(xué))圖2.19延邊三角形減壓啟動(dòng)控制線路2.3.5自耦變壓器減壓起動(dòng)的控制

?起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)定子串入自耦變壓器，定子繞組電壓為自耦變壓器的二次電壓，起動(dòng)完畢，自耦變壓器被切除，電動(dòng)機(jī)以全電壓投入運(yùn)行。

?起動(dòng)過程：

按圖說明

?KT長期通電影響其壽命，請?jiān)诓辉黾釉臈l件下進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.3.6三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制

1、問題提出：

在大、中容量電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)時(shí)，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和限制起動(dòng)電流兩者之間的矛盾十分突出。

2、解決的措施：在繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻或頻敏變阻器進(jìn)行起動(dòng)

3、優(yōu)點(diǎn)：

⑴起動(dòng)電流小。

⑵轉(zhuǎn)子電路的功率品質(zhì)因數(shù)高和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

4、應(yīng)用場合在要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高、起動(dòng)電流小的場合。如橋式起重機(jī)吊鉤電動(dòng)機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等。

2.3.6三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制1.轉(zhuǎn)子繞組串接起動(dòng)電阻起動(dòng)控制

⑴

起動(dòng)電阻聯(lián)結(jié)形式：

串接于三相轉(zhuǎn)子電路中的起動(dòng)電阻，一般都聯(lián)結(jié)成星

⑵起動(dòng)電阻切除的控制原則：

?時(shí)間控制原則?電流控制原則

起動(dòng)過程中按上述原則，起動(dòng)電阻被逐級地短接。

。

1)按時(shí)間原則控制

圖2.22中采用時(shí)間繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。這個(gè)控制電路使用3個(gè)時(shí)間繼電器依次將轉(zhuǎn)子電路中的三級電阻自動(dòng)排除。圖2.22采用時(shí)間繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路2.3.6三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制2)按電流原則控制控制過程中選擇電流作為變化參量進(jìn)行控制的方式稱為電流原則。圖2.23中采用電流繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。這個(gè)控制電流是根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流的變化，利用電流繼電器來自動(dòng)切除轉(zhuǎn)子繞組中串入的外加電阻。電流控制原則平衡端接法該線路按照電流原則實(shí)現(xiàn)控制，利用電流繼電器根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流大小的變化來控制電阻的分組切除。KI1、KI2為欠電流繼電器，其線圈串接于轉(zhuǎn)子電路中，KI1、KI2首先釋放，KI2次之，剛起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流較大，KI1、KI2同時(shí)吸合動(dòng)作，使全部電阻接入。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高電流減小，KI1、KI2依次釋放，分別短接電阻，直到將轉(zhuǎn)子串接的電阻全部短接。。

圖2.23采用電流繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路2.2.3三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制

轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器起動(dòng)控制

⑴頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)：

?鐵芯由數(shù)片E形鋼片疊成

?線圈采用Y形聯(lián)結(jié)

⑵頻敏變阻器工作原理：頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)特殊的三相電抗器。將其串接于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中，相當(dāng)于接入一個(gè)鐵損較大的三相電抗器，頻敏變阻器等效電路如圖2-15所示。⑶聯(lián)結(jié)形式：串接于三相轉(zhuǎn)子電路中，聯(lián)結(jié)成星形

⑷頻敏變阻器切除控制原則：在偶然起動(dòng)的長期工作制中，按時(shí)間控制原則用一接觸器將其切除。

圖2-15

頻敏變阻器等效電路

繞組直流電阻

R為鐵損等效電阻

L為等效電感

R=f1()L=f2()轉(zhuǎn)差頻率2.2.3三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制⑸起動(dòng)過程（按圖2-16說明）：

在起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子電流頻率是變化的。剛起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速等于0，轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率，此時(shí)頻敏變阻器的電阻和感抗均為最大，轉(zhuǎn)子電流受到抑制，由于集附效應(yīng)，轉(zhuǎn)子電流大部分流過電阻，功率因素高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而轉(zhuǎn)子電流頻率減小，頻敏變阻器的電阻和感抗也隨之減小，其阻抗也自動(dòng)逐漸減小，實(shí)現(xiàn)了平滑的無級起動(dòng)。此種起動(dòng)方式在橋式起重機(jī)和空氣壓縮機(jī)等電氣設(shè)備中獲得廣泛應(yīng)用。

2.2.3三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制

TA為電流互感器，作用是將主電路中的大電流變換成小電流進(jìn)行測量。

圖2-16-1

轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器的起動(dòng)控制線路

1、起動(dòng)過程：按圖說明2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制

⑴問題提出：

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確停車，縮短時(shí)間，提高生產(chǎn)率，對要求停轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫其迅速停車，必須采取制動(dòng)措施。⑵制動(dòng)方法：

a

機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)是利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)?？煞譃閿嚯娭苿?dòng)和通電制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，將制動(dòng)電磁鐵的線圈切斷或接通電源，通過機(jī)械抱閘制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

b

電氣制動(dòng)

電氣制動(dòng)方法有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、發(fā)電制動(dòng)和電容制動(dòng)等。圖2.24斷電制動(dòng)電路圖1)斷電電磁抱閘制動(dòng)圖2.24是斷電電磁抱閘制動(dòng)的控制線路原理圖。圖中1是電磁鐵，2是制動(dòng)閘，3是制動(dòng)輪，4是彈簧。制動(dòng)輪通過聯(lián)軸器直接或間接與電動(dòng)機(jī)主軸相連，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)輪也跟著同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在電路設(shè)計(jì)時(shí)是使接觸器KM1和KM2順序得電，使得電磁鐵繞組先通電，待制動(dòng)閘松開后，電動(dòng)機(jī)才接通電源。這就避免了電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)前瞬時(shí)出現(xiàn)的“電動(dòng)機(jī)定子繞組通電而轉(zhuǎn)子被掣住不轉(zhuǎn)的短路運(yùn)行狀態(tài)”。圖2.25通電電磁抱閘制動(dòng)控制線路電路圖2)通電電磁抱閘制動(dòng)圖2.25是通電電磁抱閘制動(dòng)控制線路。制動(dòng)閘平時(shí)總是處于松開狀態(tài)。其工作原理如下。2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制

1、制動(dòng)原理：

反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)電源相序，使定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的一種制動(dòng)方法。

2、注意事項(xiàng)：

a、

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，必須立即斷開電源，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)反向旋轉(zhuǎn)。

b、由于反接制動(dòng)電流較大，制動(dòng)時(shí)需在定子回路中串入電阻以限制制動(dòng)電流。2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制圖

三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)電阻接法a）對稱電阻接法b）不對稱電阻接法

3、反接制動(dòng)電阻接法：2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制4、控制線路：

控制線路按速度原則實(shí)現(xiàn)。采用速度繼電器。速度繼電器與電動(dòng)機(jī)同軸相連。在120~3000r/min范圍內(nèi)速度繼電器觸頭動(dòng)作，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/min時(shí)，其觸頭復(fù)位。5、反接制動(dòng)過程

a、單向運(yùn)行

按圖2-24說明圖2.26

單向運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)

反接制動(dòng)控制線路

2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制1、制動(dòng)原理：

定子繞組的交流電源切斷后，在其任意兩相通入直流電流，形成一固定磁場，與旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)子制動(dòng)電流旋轉(zhuǎn)方向2.5.2三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制

2、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系

轉(zhuǎn)子機(jī)械能轉(zhuǎn)子電能以發(fā)熱的形式消耗在轉(zhuǎn)子電路中。3、注意事項(xiàng)：制動(dòng)結(jié)束必須及時(shí)切除直流電源。

4、制動(dòng)過程（按圖說明）圖2.27三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制對于10KW以下的電動(dòng)機(jī)，在制動(dòng)要求不高的場合，可采用無變壓器單相波整流控制線路。習(xí)題課：多臺(tái)電動(dòng)機(jī)先后順序工作的控制1、控制原則：按時(shí)間原則順序起動(dòng)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)2、控制要求：三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)，順序停車。先啟動(dòng)的后停車，后啟動(dòng)的先停車。

第3章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

?人們希望在掌握了電器控制的基本原則和基本控制環(huán)節(jié)后，不僅能分析生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制線路的工作原理，而且還能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，設(shè)計(jì)電氣控制線路。

?

電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法：

1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法(重點(diǎn))2、邏輯設(shè)計(jì)法（學(xué)生自學(xué)）3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

1、設(shè)計(jì)依據(jù)：

生產(chǎn)機(jī)械的工藝過程和加工技術(shù)要求2、設(shè)計(jì)手段：

各種典型的基本控制環(huán)節(jié)3、設(shè)計(jì)過程：通常是先采用一些典型的基本環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工藝基本要求，然后加以修補(bǔ)、逐步完善其功能，并加上適當(dāng)?shù)穆?lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)，最后得出最佳方案。若沒有典型的控制環(huán)節(jié)可采用，則按照生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求逐步進(jìn)行設(shè)計(jì)。4、對設(shè)計(jì)人員的要求：必須熟悉大量的控制線路，掌握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法5、采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

⑴保護(hù)控制線路工作的安全和可靠性

1）線圈的連接在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個(gè)電器線圈，如圖2-33所示。即使外加電壓是兩個(gè)線圈額定電壓之和，也是不允許的。圖

不能串聯(lián)接入兩個(gè)電器線圈

3.2經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

2）電器觸頭的連接

同一個(gè)電器的常開觸頭和常閉觸頭位置靠得很近，不能分別接在電源的不同相上。

圖3.8

電器觸頭的連接

不合理合理3.3經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

3）線路中應(yīng)盡量減少多個(gè)電器元件依次動(dòng)作后才能接通另一個(gè)電器元件

在圖3.9a中，線圈K4的接通要經(jīng)過K1、K2、K3、三對常開觸頭。若改為圖b，則每一線圈的通電只需經(jīng)過一對常開觸頭，工作較可靠。合理不合理圖3.9觸頭的連接3.4經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

4）應(yīng)考慮電器觸頭的接通和分?jǐn)嗄芰?/p>

若容量不夠，可在線路中增加中間繼電器，或增加線路中觸頭數(shù)目。增加接通能力用多觸頭并聯(lián)連接；增加分?jǐn)嗄芰τ枚嘤|頭串聯(lián)連接。

5）應(yīng)考慮電器元件觸頭“競爭”問題同一繼電器的常開觸頭和常閉觸頭有“先斷后合”型和“先合后斷”型。

“先斷后合”型：通電時(shí)常閉觸頭先斷開，常開觸頭后閉合；斷電時(shí)常開觸頭先斷開，常閉觸頭后閉合。

“先合后斷”型：通電時(shí)常開觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開；斷電時(shí)常閉觸頭先閉合，常開觸頭后斷開。

如果觸頭動(dòng)作先后發(fā)生“競爭”的話，電路工作則不可靠。

常用的是“先斷后合”型。3.5經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法⑵

控制線路力求簡單、經(jīng)濟(jì)