[信息与通信]第二章电气控制电路的基本环节.ppt

第2章 电气控制电路基本环节,返回总目录,教学目的,1.熟悉电气控制系统图的组成2.掌握电气控制电路的基本控制规律3.掌握三相异步电动机的起动、制动、调速方法和典型控制电路4.掌握直流电动机的起动、制动、调速方法和典型控制电路5.掌握电气控制系统常用的保护环节,在电力拖动自动控制系统中，各种生产机械均由电动机来拖动。不同的生产机械，对电动机的控制要求也是不同的。电器控制线路能实现对电动机的启动、停止、点动、正反转、制动等运行方式的控制，以及必要的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。随着我国经济的发展，对电力拖动系统的要求不断提高。在现代化的控制中采用了许多新的控制装置和电器元件，如MP、MC、PC、晶闸管等用以实现复杂的生产过程的自动控制。但 目前在我国，电器控制仍是应用最基本、最广泛的。,任何简单的、复杂的电器控制线路，都是按照一定的控制原则，由基本的控制环节组成的。掌握这些基本的控制线路环节是学习电器控制的基础，特别是对生产机械整个电气控制线路工作原理的分析与设计有很大的帮助。本章着重阐明组成电器控制线路的基本原则和基本环节以及三相异步电机的启、制动电气控制线路的设计方法。,本章内容,2.1 电气控制系统图2.2 电气控制电路基本控制规律2.3 三相异步电动机的起动控制2.4 三相异步电动机的制动控制2.5 三相异步电动机的调速控制2.6 直流电动机的电气控制2.7 电气控制系统常用的保护环节,2.1 电气控制系统图,电气控制系统是由许多电器元件按一定要求连接而成的。为了表达电气控制系统的结构组成、原理等设计意图，同时也为了便于系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中的各电器元件的连接用一定的图形表达出来，这种图就称为电气控制系统图。常用的电气控制系统图有三种，即电气原理图、电器布置图和安装接线图。,2.1.1 电器控制线路常用的图形、文字符号 电气控制线路图是工程技术的通用语言，为了便于交流与沟通，在电器控制线路中，各种电器元件的图形、文字符号必须符合国家的标准。为了便于掌握引进技术和先进设备，便于国际交流和满足国际市场的需要，国家标准局参照国际电工委员会(IEC)公布的有关文件，制定了我国电气设备有关国家标准，采用新的图形和文字符号及回路标号，颁布了GB/T4728-2000电气图用图形符号、GB6988-87电气制图和GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则。表2-1列出了常用电气图形、文字符号表，以供参考。,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,主电路标号由文字符号和数字组成。文字符号用以标明主电路的元件或线路的主要特征；数字标号用以区别电路不同线段。三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标号，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。控制电路由3位以上的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降元件(如电器元件线圈)为分界，左侧用奇数标号，右侧是偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。,2.1 电气控制系统图,1、图形符号 图形符号通常指用图样或其它文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。它由一般符号、符号要素、限定符号等组成。（1）一般符号。用以表示某类产品或产品特征的一种简单符号，它们是各类元器件的基本符号。如一般电阻器、电容器的符号。,2.1 电气控制系统图,（2）符号要素。一种具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合以构成一个设备或概念的完整符号。如三相绕线式异步电动机是由定子、转子及各自的引线等几个符号要素构成的，这些符号要求有确切的含义，但一般不能单独使用，其布置也不一定与符号所表示的设备的实际结构相一致。（3）限定符号。用以提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。限定符号一般不能单独使用，但它可使图形符号更具多样性。如在电阻器一般符号的基础上分别加上不同的限定符号，则可得到可变电阻器、压敏电阻器、热敏电阻器等。,2.1 电气控制系统图,2、文字符号 文字符号适用于电气技术领域中文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元器件上或其近旁，以标明电气设备、装置和元器件的名称、功能和特征。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号，要求用大写正体拉丁字母表示。（1）基本文字符号。基本文字符号有单字母与双字母符号两种。单字母符号是用拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23个大类，每一大类用一个专用单字母符号表示。如“C”代表电容器类，“M”代表电动机类。,2.1 电气控制系统图,双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成。组合形式要求单字母符号在前，另一个字母在后。如“M”代表电动机类，则“MD”代表直流电动机。（2）辅助文字符号。辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征的。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。辅助文字符号也可放在表示种类的单字母符号后边组成双字母符号，如“YB”表示电磁制动器，“SP”表示压力传感器等。辅助文字符号还可以单独使用，如“ON”表示接通，“N”表示中性线等。,2.1 电气控制系统图,3、主电路和控制电路各接点标志（1）主电路各接点标记 三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记，中性线采用N标记。电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标记。分级三相交流电源主电路采用三相文字代号U、V、W前加上阿拉伯数字1、2、3等来标记，如1U、1V、1W，2U、2V、2W等。各电动机分支电路各接点标记，采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数表示该支路各接点的代号，从上到下按数字大小顺序标记。如U11表示M1电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接点代号，依此类推。,2.1 电气控制系统图,电动机绕组的首端分别用U、V、W标记，尾端分别用U、V、W标记，双绕组的中点则用U、V、W标记。（2）控制电路接点标记 控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成。标记方法按“等电位”原则进行。在垂直绘制的电路中，标号顺序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。,表2-1 常用电气图形、文字符号表,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,KT,2.1 电气控制系统图,KT,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,继电器,KA,相应线圈符号,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,文字符号,ZD,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,2.1.2 电气原理图 电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生产机械的电器控制中，无论在设计部门或生产现场均得到广泛的应用。1、绘制电气原理图应遵循以下原则。（1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路是指从电源到电动机大电流通过的电路。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，它们由接触器和继电器的线圈、接触器的辅助触点、继电器触点、按钮、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等电器元件组成。,2.1 电气控制系统图,（2）控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。（3）原理图中各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。（4）原理图中各电器元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用相同的文字符号标明。（5）图中各元器件和设备的可动部分，都按没有通电和没受外力作用时的自然状态画出。例如接触器、继电器的触点，按吸引线圈不通电状态画；控制器按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画。,（6）原理图的绘制应布局合理、排列均匀，便于阅读，原理图可以水平布置，也可以垂直布置。（7）电器元件应按功能布置，具有同一功能的电器元件应集中在一起，并按动作顺序从上到下，从左到右依次排列。（8）原理图中有直接电联系的导线连接点，用黑圆点表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点，但应尽量避免线条的交叉。图2.1为CW6132型普通车床电气原理图。,2.1 电气控制系统图,图2.1 CW6132型普通车床电气原理图。,2.1 电气控制系统图,2、图幅分区及符号位置索引 为了便于确定原理图内容和各组成部分的位置，方便阅读，往往需要将图面划分为若干区域。图幅分区的方法是：在图的边框处，竖边方向用大写拉丁字母，横边方向用阿拉伯数字，编号顺序应从左上角开始。图幅分区示例下图所示。,2.1 电气控制系统图,在具体使用时，对水平布置的电路，一般只需标明行的标记；对垂直布置的电路，一般只需标明列的标记；复杂的电路才采用组合标记。另外在图区编号的下侧一般还设有用途栏，用文字注明该栏对应的下方电路或元件的功能，以利于理解全电路的工作原理。由于接触器、继电器的线圈和触点在电气原理图中不是画在一起。为了便于阅读，在接触器、继电器线圈的下方画出其触点的索引表，阅读时可以通过索引表方便地在相应的图区找到其触点。,2.1 电气控制系统图,对于接触器，索引表有三栏，有主触点和辅助常开、常闭触点图区号，各栏的含义为：,对于继电器，索引表只有两栏，有常开、常闭触点图区号，各栏的含义为:,2.1 电气控制系统图,3、电气原理图中技术数据的标注 电气原理图中各电器元件的相关数据及型号，一般在电器元件文字符号的下方标注出来。如图2-1中热继电器FR下方标注的数据，表示热继电器的动作电流值为6.811A和整定电流值为8.4A；图中连接导线上的1mm2、1.5 mm2字样是表明该导线的截面积。,2.1 电气控制系统图,2.1.3 电器元件布置图 电器元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电器元件的实际位置，为设备的安装及维修提供必要的资料。布置图可根据系统的复杂程度集中绘制或分别绘制。常用的有电气控制箱中的电器元件布置图和控制面板布置图等。,2.1 电气控制系统图,电器元件的布置原则：1.体积大和较重的电器元件应装在元件安装板的下方，发热元件应装在上方2.强弱电分开，弱电应屏蔽3.需经常维护、检修、调整的元件的安装位置不宜过高4.布置应整齐、美观、对称5.元件之间应留有一定间距 图2.2 为CW6132型车床控制盘电器安装布置图,2.1 电气控制系统图,图2.2 为CW6132型车床控制盘电器安装布置图,2.1.4 电气安装接线图 电气安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、维修和故障处理。通常接线图与电气原理图及元件布置图一起使用。接线图中需表示出各电器项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号和导线型号等内容。图中的各个项目（如元件、部件、组件、成套设备等）可采用其简化外形（如正方形、矩形、圆形）表示，简化外形旁应标注项目代号，并与电气原理图中的标注一致。,2.1 电气控制系统图,2.1 电气控制系统图,电气接线图的绘制原则：1）各电气元器件均按实际安装位置绘出，元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。2）一个元器件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，既采用集中表示法。3）各电气元器件的图形符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。4）各电气元器件上凡是需要接线的部件端子都应绘出，并编号，各连接端子的编号必须与电气原理图上的导线编号一致。5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘制成一股线。,2.1 电气控制系统图,图2.3 CW6132型车床电气设备安装布置图,2.1 电气控制系统图,图2.24 CW6132型车床电气安装接线图,2.2 电气控制的基本环节及规律,任何简单或复杂的电气控制回路均由一系列基本环节所组成，包括点动控制、连续控制、自锁控制、互锁控制、多地点控制、顺序控制和自动循环控制等诸多环节，下面就上述环节的结构及规律作详细介绍。,2.2.1 点动控制环节 所谓点动，即手动按下按钮时，电动机运转工作；手动松开按钮时，电动机停止工作。某些生产过程中，如张紧器、电动葫芦等机械电机常要求此类实时控制，它能实现电动机短时转动，整个运行过程完全由操作人员决定。如图2.5所示。主电路由空气开关QS、交流接触器KM的主触头和笼型电动机M组成；控制电路由启动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,线路的启动过程如下：先合上空气开关QS按下启动按钮SB接触器KM线圈通电KM主触头闭合电动机M通电直接启动。停机过程如下：松开SBKM线圈断电KM主触头断开M断电停转。,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2.5 电动机点动控制线路图,点动运行的另一典型电路一般为控制电动机正反转的电路，如图2.6所示。以张紧类机构为例，其工作过程一般为：若毛布较松弛，希望张紧时按下SB1，电动机正转进行张紧，根据张紧程度，适时松开按钮停止张紧；若希望停机检修或更换毛布时，需要松弛毛布，按下SB2，电动机反转，毛布松弛。此类电路应用灵活，可根据实际需要随时调整装置状态。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2.6 电动机点动正反转控制线路图,2.2.2 连续运转控制环节 连续运转即要求电动机长时间连续运行，从电机控制角度说即为长动控制。如图2.7所示，主电路由空气开关QS、接触器KM的主触头、热继电器FR的发热元件和电动机M组成；控制电路由停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器KM的常开辅助触头和线圈、热继电器FR常闭触头组成。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2.7 电动机连续运转控制线路图,工作过程如下。启动：合上空气开关QS按下启动按钮SB2接触器KM线圈通电KM主触头闭合(KM常开辅助触头闭合)电动机M接通电源运转(松开SB2)。停机：按下停止按钮SB1KM线圈断电KM主触头和辅助常开触头断开电动机M断电停转。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,点动、连续运行电路图图2-8,2.2 电气控制的基本环节及规律,常见故障及处理方法 按下启动按钮，接触器不工作：检查熔断器是否熔断，检查热继电器是否动作，检查电源电压是否正常，检查按钮触点是否接触不良，检查接触器线圈是否损坏,2.2 电气控制的基本环节及规律,不能自锁：检查启动按钮是否有损坏，检查接触器常开辅助触点是否未闭合或被卡住（触点损坏）不能互锁：检查启动按钮是否有损坏，检查接触器常闭辅助触点是否未断开或被卡住（触点粘连）,2.2.3 自锁控制与互锁控制 自锁即要求电动机控制回路启动按钮按下松开后，电动机仍能保持运转工作状态，与点动相对应，下面以几幅图来对比说明，如图2.12(a)、(b)、(c)所示。互锁控制即在实际控制过程中，常常有这样的要求，两台电机不准同时接通，如图2.13所示。当按下SB1，KM1得电工作时，即使误按下SB2，也不准KM2得电，否则会使两个接触器的主触点同时吸合，引起主控回路短路，发生危险。,2.2 电气控制的基本环节及规律,(a)(b)(c)图2.12 自锁控制线路图,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图为典型具有自锁功能的控制线路，当按钮SB1按下后，接触器KM线圈得电，同时其常开辅助触点吸合，当按钮被松开后仍能保持接触器KM线圈得电，自锁功能得以实现。图为两路自锁电路，SB2起停止作用，按下SB1，KM1线圈自锁运行，按下SB3，KM2自锁运行。图为点动与自锁同时实现的控制电路，图中用复合按钮实现点动控制，当SB3按下时，实现电动机点动运行，SB3松开后，电动机停转；SB1实现自锁连续运行。,图2.13 互锁控制线路图,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,案例一：三相笼型异步电机全压启动单向运转控制电路工作过程：合上Q，按下SB2，KM线圈吸合，KM 主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。,2.2 电气控制的基本环节及规律,案例二：转换开关控制电动机正反转电路,2.2 电气控制的基本环节及规律,案例三：三相异步电动机正反转控制电路,2.2.4 多地联锁控制 有些电气设备，如大型机床、起重运输机等，为了操作方便，常要求能在多个地点对同一台电动机实现控制(如要求即可在现场控制运转状态，又可在控制室或其他远程场合控制运转状态)。这种控制方法叫做多地控制。图2.14所示为3地联锁控制线路。把一个启动按钮和一个停止按钮组成一组，并把3组启动、停止按钮分别放置3地，即能实现3地点控制。图2.14中SB11、SB12，SB21、SB22，SB31、SB32构成3组，分别放在控制室，操作间及现场。(a)图实现3地点动控制，(b)图实现3地连续运转控制。,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2.14 多地联锁控制线路图多地联锁控制的接线原则是启动按钮应并联连接，停止按钮应串联连接。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2-9：多地连锁控制电路图,2.2.5 多台电动机先后顺序工作的控制 在生产实践中，有时要求一个拖动系统中多台电动机实现先后顺序工作，例如机床中要求润滑电动机启动后，主轴电动机才能启动。图2.15为两台电动机顺序启动控制线路图。在图2.15中，接触器KM1控制电动机M1的启动，接触器KM2控制电动机M2的启动停止。现要求电启机M2启动后，电动机M1才能启动。工作过程如下：合上空气开关QS按下启动按钮SB2接触器KM2通电电动机M2启动常开辅助触头闭合按下启动按钮SB1接触器KM1通电电动机M1启动。,2.2 电气控制的基本环节及规律,按下停止按钮SB，两台电动机同时停止。电动机顺序控制的接线规律如下。(1)要求接触器KM2动作后接触器KM1才能动作，故将接触器KM2的常开触头串接于接触器KM1的线路中。(2)要求电机M1及M2中有任何故障发生，控制回路均不能动作。,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2.15 多台电动机先后顺序工作的控制,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2-10：两台电动机顺序控制电路图,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2-11：时间继电器控制的顺序启动电路,2.2.6 自动循环控制 在某些电气设备中，有些是通过设备自动往复循环工作的，例如造纸自动喷水管左右摆动喷水就是通过电动机的正、反转实现自动往复循环的。自动循环控制线路如图2.16所示。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2.16 自动循环控制线路,控制线路按照行程控制原则，利用生产机械运动的行程位置实现控制，通常采用限位开关。工作过程如下：合上电源开关QS按下启动按钮SB1接触器KM1通电电动机M正转，喷水管左移喷水管左移到一定位置，螺杆撞动限位开关SQ2SQ2常闭触头断开KM1停止吸合，此时SQ2常开触头接通接触器KM2通电电动机M反转喷水管右移喷水管右移到一定位置，螺杆撞动限位开关SQ1SQ1常闭触头断开KM2停，KM1再次得电，依次往复运行。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.2 电气控制的基本环节及规律,图2-11：自动往复循环控制,2.2.7 启动、保护和停止控制环节 启动环节主要完成电动机由静止状态到转动状态的控制实现，在点动控制中，例如图2.5中，按钮SB就是启动环节。在连续运转控制中，例如图2.7中，SB2和KM为启动环节。保护环节分为两个方面：一是控制回路的保护，即每个运转状态的控制回路中的熔断器FU；二是主回路的保护，包括空气开关、热继电器等对电路的限流保护。停止环节完成电动机由运转到停止的转换，主要由停止按钮来实现。若点动控制回路，启动按钮也同时起停止作用。当保护环节起保护作用时，它也可认为是一个停止环节，只不过是非正常停止环节。,2.2 电气控制的基本环节及规律,2.3 三相异步电动机的启动控制,不同型号、不同功率和不同负载的电动机，往往有不同的启动方法，因而控制线路也不同。三相异步电动机一般有直接启动或减压启动两种方法。,2.3 三相异步电动机的启动控制,10KW以下的三相异步电动机，通常采用全压起动，即起动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。10KW以上的电动机，因起动电流大，线路压降大，负载端电压降低，影响起动电动机附近电气设备正常运转，故采用减压起动。减压起动：起动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机起动后再将电压恢复到额定值，使之在额定电压下运转。,2.3 三相异步电动机的启动控制,常用减压起动方法星形三角形减压起动自藕变压器减压起动软起动（固态减压起动）延边三角形减压起动定子串电阻减压起动,2.3.1 三相笼型电动机直接启动控制 在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动机可直接启动。直接启动的优点是电气设备少，线路简单。实际的直接启动电路一般采用空气开关直接启动控制，如图2.17所示。对于容量大的电动机来说，由于启动电流大，会引起较大的电网压降，所以必须采用减压启动的方法，以限制启动电流。减压启动虽然可以减小启动电流，但也降低转矩，因此仅适用于空载或轻载启动。三相笼型电动机的减压启动方法有定子绕组串电阻(或电抗器)启动、自耦变压器减压启动、星-三角形减压启动、延边三角启动等。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2.17 采用空气开关直接启动控制线路,2.3.2 星-三角形减压启动控制 控制线路按时间原则实现控制。启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的，从而减小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动机换成三角联结，使电动机在额定电压下运行。控制线路如图2.18所示。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2.18 星-三角形减压启动控制电路图,启动过程如下：合上空气开关QS，按下启动按钮SB1，有3个线圈同时工作：接触器KM通电，KM主触头闭合，电动机M接通电源；同时KM2得电，KM2主触头闭合，定子绕组被连接成星形，实现电动机的降压启动；在前两个接触器工作的同时，时间继电器开始计时(计时时间的长短根据现场负载大小及电动机功率等实际情况确定)。当时间继电器计时时间到，触点动作，常开触点吸合，常闭触点断开，则KM2线圈断电(即断开星形连接)，KM1线圈得电，主触头闭合，定子绕组被连接成三角形，实现电动机的全压运行，转入电动机正常运行工作状态，启动过程结束。该线路结构简单，缺点是启动转矩也相应下降为三角形联结的，转矩特性差。因而本线路适用于电网电压380V、额定电压660/380V、星-三角联结的电动机轻载启动的场合。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2-13：QX4系列自动星-三角启动电路,2.3 三相异步电动机的启动控制,常见故障现象及处理方法1、按下起动按钮，电机不工作：检查熔断器是否熔断，检查热继电器是否动作，检查按钮触点是否接触不良，检查电源是否正常，检查接触器是否工作或损坏,2.3 三相异步电动机的启动控制,2、时间继电器延时已到，而电路无切换动作：检查时间继电器是否有故障，检查KM3的常闭辅助触点是否未断开或被卡住，KM3线圈是否损坏3、方式工作时，主电路短路：检查电机线路故障，相序是否搞错,2.3.3 自耦变压器减压启动的控制 启动时电动机定子串入自耦变压器，定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压，启动完毕后自耦变压器被排除，额定电压加于绕组，电动机以全电压投入运行。控制线路如图2.21所示。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2.21 自耦变压器减压启动控制电路,该控制线路对电网的电流冲击小，损耗功率也小，但是自耦变压器价格较贵，主要用于启动较大容量的电动机。综合以上介绍的几种启动控制线路，均按时间原则采用时间继电器实现减压启动，这种控制方式线路工作可靠，受外界因素如负载、飞轮惯性以及电网波动的影响较小，结构比较简单，因而被广泛采用。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2-14：XJ01系列自藕减压启动电路,2.3 三相异步电动机的启动控制,自藕减压起动器技术数据,2.3.4 绕线转子绕组电动机的电路 除鼠笼型电动机外，在要求启动转矩较大的场合，绕线转子绕组电动机得到广泛的应用。绕线转子电动机可以在转子绕组中通过滑环串接外加电阻启动，达到减小启动电流、提高转子电动机电路的功率因数和增大启动转矩的目的。串接在转子绕组中的外加电阻，常用的有铸铁电阻片和用镍铬电阻丝绕制成的板形电阻，且一般都联成Y结。在启动前，外加电阻全部接入转子绕组。随着启动过程的结束，外接电阻被逐段短接。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,一、按时间原则控制 控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则。图2.22中采用时间继电器控制绕线转子异步电动机的启动。这个控制电路使用3个时间继电器依次将转子电路中的三级电阻自动排除。,图2.22 采用时间继电器控制绕线转子异步电动机的启动电路,2.3 三相异步电动机的启动控制,启动时合上空气开关QF，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电吸合且自锁，KM1主触点闭合，电动机M串三级电阻启动；时间继电器KT1线圈得电吸合开始计时，当到达计时时间后KT1常开触点延时闭合，接触器KM2线圈得电吸合，KM2主触点闭合，切除一级启动电阻R1；同时时间继电器KT2线圈得电吸合开始计时，当到达计时时间后KT2常开触点延时闭合，使接触器KM3线圈得电吸合，KM3主触点闭合，又切除第二级启动电阻R2；时间继电器KT3线圈又得电吸合开始计时，当到达计时时间后KT3常开触点延时闭合，使接触器KM4线圈获电吸合，KM4主触点闭合，切除最后一级启动电阻R3，同时KM4的动断触点依次将KT1、KT2、KT3和KM2、KM3的电源切除，使KT1、KT2、KT3和KM2、KM3的线圈断电释放，电动机启动结束。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,二、按电流原则控制 控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。图2.23中采用电流继电器控制绕线转子异步电动机的启动。这个控制电流是根据电动机转子电流的变化，利用电流继电器来自动切除转子绕组中串入的外加电阻。,图2.23 采用电流继电器控制绕线转子异步电动机的启动电路,2.3 三相异步电动机的启动控制,图中KI1和KI2是电流继电器，其线圈串接在转子电路中，这两个电流继电器的吸合电流的大小相同，但释放电流不一样，KI1的释放电流大，KI2的释放电流小。刚启动时，转子绕组中启动电流很大，电流继电器KI1和KI2都吸合，它们接在控制电路中的动断触点都断开，转子绕组的外接电阻全部接入；待电动机的转速升高后，转子电流减小，电流继电器KI1先释放，KI1的动断触点恢复闭合，使接触器KM2线圈获电吸合，转子电路KM2的动合触点闭合，切除电阻R1；当R1电阻被切除后，转子电流重新增大，但当转速继续上升时，转子电流又会减小，使电流继电器KI2释放，它的动断触点KI2又恢复闭合，接触器KM3线圈又获电吸合，转子电路中KM3的动合触点闭合，把第二级电阻R2又短接切除，电动机启动完毕，正常运转。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,中间继电器KA作用是保证启动时全部电阻接入，只有在中间继电器KA线圈获电，KA的动合触点闭合后，接触器KM2和KM3线圈方能获电，然后才能逐级切除电阻，这样就保证了电动机在串入全部电阻下启动,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2-15：时间原则控制转子电阻启动电路,2.3.5 延边三角形减压启动控制 上面介绍的星-三角形启动控制有很多优点，但不足之处是启动转矩太小，如要求兼取星形联结启动电流小，三角形联结启动转矩大的优点，则可采用延边三角形减压启动控制方式。延边三角形减压启动控制线路如图2.19所示。此种启动方式适用于定子绕组特别设计的电动机，这种电动机共有9个出线头。,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2.19 延边三角形减压启动控制线路,2.3 三相异步电动机的启动控制,启动过程如下：按下空气开关QS，按下启动按钮SB1，接触器KM线圈通电，KM主触头闭合，定子绕组1、2、3得电；同时KM1得电，KM1主触头闭合，绕组节点4-8、5-9、6-7将电动机连成延边三角形启动电路进行启动，在前两个接触器工作的同时，时间继电器开始计时(计时时间的长短根据现场负载大小及电动机功率等实际情况确定)。当时间继电器计时时间到，触点动作，常开触点吸合，常闭触点断开，则KM1线圈断电(即断开延边三角形连接)，KM2线圈得电，主触头闭合，定子绕组被连接成三角形，实现电动机的全压运行，转入电动机正常运行工作状态，启动过程结束。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3.6 定子绕组串电阻减压启动控制 控制线路按时间原则实现控制，依靠时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后顺序动作。控制线路如图2.20所示。启动时，在三相定子绕组中串入电阻R，通过电阻上的分压作用减小了定子绕组上的电压，待电机启动后，再将电阻R排除，使电动机在额定电压下正常运行。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3 三相异步电动机的启动控制,图2.20 定子绕组串电阻减压启动控制电路,启动过程如下：合上空气开关QS，按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈通电，KM1主触头闭合，定子绕组串电阻减压启动，同时时间继电器开始计时(计时时间的长短根据现场负载大小及电动机功率等实际情况确定)。当时间继电器计时时间到，触点动作，常开触点吸合，接触器KM2线圈得电，KM2主触头闭合，同时KM2辅助常闭触头断开KM1线圈回路，电动机工作在全压运行状态，串电阻减压启动过程结束。,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,三相异步电动机的制动方法有机械制动和电气制动两种。机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。常用的机械装置是电磁抱闸，抱闸装置由制动电磁和闸瓦制动器组成，可分为断电制动和通电制动。制动时，将制动电磁铁的线圈切断或接通电源，通过机械抱闸制动电动机。三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的关系，总要经过一段时间，这往往不能适应某些机械工艺的要求。许多由电动机驱动的机械设备无论是从提高生产效率，还是从安全及准确停位等方面考虑，都要求能迅速停车，因此要对电动机进行制动控制。电气制动是在电动机上产生一个与原转动方向相反的制动转矩，迫使电动机迅速停车。常用的电气制动方式是能耗制动和反接制动。,2.4 三相异步电动机的制动控制,制动方法：机械制动、电气制动机械制动：用机械装置产生机械力来强迫电动机迅速停车电气制动：使电动机的磁场转矩方向与电动机旋转方向相反，从而达到制动目的电气制动方法：反接制动、能耗制动、再生制动、电容制动,2.4 三相异步电动机的制动控制,2.4.1 电动机单向反接制动控制反接制动：利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。特点：制动转矩大、制动迅速、冲击大，常用于10KW以下的电机，当电动机转速接近零时，必须及时切断反相序电源，以防止电机反向再起动，常用速度继电器来检测电动机转速并控制电动机反相序电源的断开。,反接制动是利用改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法。应注意的是，当电动机转速接近0时，必须立即断开电源，否则电动机会反向旋转。另外，由于反接制动电流较大，制动时需在定子回路中串入电阻以限制制动电流。反接制动电阻的接法有对称电阻接法和不对称电阻接法。单向运行的三相异步电动机反接制动控制线路如图2.26所示。控制线路按速度原则实现控制，通常采用速度继电器。速度继电器与电动机同轴相连，在120r/min3000r/min范围内速度继电器触头动作，当转速低于100r/min时，其触头复位。,2.4 三相异步电动机的制动控制,图2.26 三相异步电动机反接制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,工作过程如下：合上空气开关QS按下启动按钮SB1接触器KM1通电电动机M启动运行速度继电器KS常开触头闭合，为制动作准备。制动时按下停止按钮SB2KM1断电KM2通电(KS常开触头尚未打开)KM2主触头闭合。定子绕组串入限流电阻R进行反接制动当n0时，KS常开触头断开KM2断电，电动机制动结束。,2.4 三相异步电动机的制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,图2-16：电动机单向反接制动控制电路,2.4 三相异步电动机的制动控制,常见故障现象及处理方法1、按下停止按钮SB1，电机无制动：检查接触器KM2（主触点、线圈），检查SB1常开触点是否接触不良或损坏，检查速度继电器KS是否损坏或常开触点是否接触不良2、按下停止按钮SB1，电机制动，但松开按钮后，制动又停止：检查KM2常开辅助触点是否正常闭合或卡住3、按下停止按钮SB1，电机制动，但电机的转速还很高时，制动就结束：检查KS的整定转速是否正确或KS损坏,2.4.3 电动机可逆运行反接制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,图2-17：电动机可逆运行反接制动控制电路,2.4.4 三相异步电动机能耗制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,能耗制动：在电动机脱离三相交流电源后，向定子绕组内通入直流电源，建立静止磁场，转子以惯性旋转，转子导体切割定子恒定磁场产生转子感应电动势，从而产生感应电流，利用该感应电流与静止磁场的作用产生制动的电磁制矩，达到制动目的。,2.4 三相异步电动机的制动控制,三相异步电动机能耗制动时，切断定子绕组的交流电源后，在定子绕组任意两相通入直流电流，形成一固定磁场，与旋转着的转子中的感应电流相互作用产生制动力矩。制动结束必须及时切除直流电源。能耗制动控制线路如图2.27所示。电动机运转时KM1工作，KM2与时间继电器KT不工作。,2.4 三相异步电动机的制动控制,欲使电动机经能耗制动停止，按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，其主触点打开，电动机主回路电源切断，此时KM2与KT线圈得电，KM2主触点闭合，经整流后直流电压通过电阻R加到电机两相绕组上，使电机进入能耗制动工作状态。根据电机功率及负载大小设定延时继电器的制动时间，到达延时时间后，KT的延时触点动作，使KM2与KT的线圈相继断电，制动结束，线路停止工作。,图2.27 三相异步电动机能耗制动控制 对于10KW以下的电动机，在制动要求不高的场合，可采用无变压器单相波整流控制线路。,2.4 三相异步电动机的制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,图2-18：电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路,2.4 三相异步电动机的制动控制,1、按下SB1，电机无制动：检查SB1常开触点，KM1常闭辅助触点，KM2线圈和主触点，变压器T，整流桥UR2、按下SB1，电机制动，但松开SB1后，制动立即停止：检查KM2常开辅助触点，KT瞬动触点,2.4 三相异步电动机的制动控制,3、按下SB1，电机制动，但电机在较高转速时，制动就停止：检查KT的延时是否太短或损坏4、按下SB1，电机制动，但电机停转时，转子中仍然有直流电：KT延时太长,2.4.5 电动机可逆运行能耗制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,图2-19：速度原则控制电动机可逆运行能耗制动控制电路,2.4.6 电磁机械制动控制线路 电磁机械制动控制线路一般采取电磁抱闸制动控制，其设计原理是利用外加的机械作用力，使电动机迅速停止转动。由于这个外加的机械作用力是靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来产生的，所以叫做电磁抱闸制动。电磁抱闸制动又分为两种制动方式，即断电电磁抱闸制动和通电电磁抱闸制动。,2.4 三相异步电动机的制动控制,2.4 三相异步电动机的制动控制,一、断电电磁抱闸制动 图2.24是断电电磁抱闸制动的控制线路原理图