第2章电动机的基本控制电路F

1、第2章 电动机的基本控制电路电气控制线路的作用是实现对电力拖动系统的起动、制动和调速等运行性能的控制，满足生产工艺要求，实现生产加工自动化。各种机械设备的加工对象和加工工艺要求不同，电气控制线路就不同。有比较简单的，也有相当复杂的。但任何复杂的电气控制线路。都是由一些比较简单的基本控制环节按需要组合而成。本章就是介绍电动机的基本控制电路和保护电路。21 电气原理图电力拖动自动控制线路主要由各种低压电器元件和电动机组成。工作在直流1200V、交流1000V及以下的电路中，用来对电能的产生、输送、分配和使用起开关、控制、保护和调节作用的电气设备称之为低压电器。低压电器通常分为低压控制电器和低压配电

2、电器两类。常用的低压控制电器分为12大类：刀开关和转换开关H，熔断器R，自动开关D，控制器K，接触器C，起动器Q，继电器J，主令电器，电阻器Z，变阻器B，调整器T，电磁铁M。电动机主要有直流电动机和三相异步电动机。电力拖动系统中常用电动机有他励或并励直流电动机、三相鼠笼式异步电动机和三相线绕式异步电动机。其中三相鼠笼式异步电动机使用最普遍。1 电气符号为了设计、研究分析、安装维修时阅读方便，在绘制电气图时，必须使用国家统一规定的电气符号。电气符号包括图形符号、文字符号和回路标号。电气符号的国家标准有两种，一种称为旧国标，它是从电气元件的结构出发设计的，如GB312-64，GB314-64、GB

3、315-64。一种称为新国标，它是从电气元件的功能出发设计的，如GB4728-85，GB4729-89。我国规定从1990年1月1日开始，统一使用与国际电工委员会（IEC）标准接轨的新国标。最常用的低压电器元件有交流接触器、按钮、熔断器、热继电器等。它们的结构图与电气符号如下所示。交流接触器的结构如图2.1所示，其文字符号为KM，图形符号见图2.2。在图2.1中，1为静铁心，2为线圈，3为动铁心，4为动断辅助触点，5为动合辅助触点。在电气传动图中，接触器用图2.2所示的图形符号来表示，其中包括吸引线圈（a）、动合主触点（b）、动断主触点（c）、动合辅助触点（d）和动断辅助触点（e）。 图2.1

4、 交流接触器结构图 图2.2 交流接触器的图形符号 图2.3为控制按钮的示意图与图形符号，其文字符号为SB，生产厂家的产品一般为复合按钮。图2.4为熔断器的示意图，其文字符号为FU。图2.5为热继电器结构图，其文字符号为FR。在图2.5中，3为串接入电动机主电路中的发热元件；2为双金属片，双金属片是由两种膨胀系数不同的金属片碾压而成，其一端是固定的，一端是自由端，过度发热便向左弯，推动触点动作；11与12为接在控制电路中的动断触点（其中11是动触点，12是静触点）；5为手动调节旋钮，用于整定动作电流；4为手动复位按钮。一个热继电器内一般有两个（如JRO-40型）或三个（如JR15-20、JR1

5、6-20型）加热元件通过双金属片和杠杆系统（图2.2中6所示）作用在同一动断触点上。 图2.3 控制按钮 （a）结构图 （b）图形符号 图2.4 熔断器 （a）插入式（b）管式（c）螺旋式 图2.5 热继电器结构图2 电气图 机床电气控制图主要分为电气原理图、电气设备安装图、电气接线图等。在这里主要介绍电气原理图。1） 电气原理图 将各种电气元件用它们的图形符号和文字符号表示，按动作顺序绘制的表明电气控制的图纸称之为电气原理图。电气原理图表示电气控制的工作原理以及各电气元件的作用和相互关系，而不考虑各电气元件实际安装的位置和实际连线情况。电气原理图的绘制一般按以下规则进行：（1） 电气控制线路

6、图分为主电路和控制电路。一般主电路图在左侧，控制电路图在右侧。主电路和控制电路可以绘制在一张图纸上，也可以分开画。（2） 同一个电气元件的各个部件用同一文字符号表示，可以画在图中的不同位置，或者不同的图纸上。（3） 手柄、开关、触点等的位置和状态，均按没有通电、没有施加外力等原始状态画出。（4） 各个电气元件的连接导线要编号，编号用国家标准的回路标号表示。控制电路主电路普通卧式车床主电动机起动控制的电气原理图如图2.6所示。图2.6 电动机起动控制电气原理图2） 电气设备安装图 表示各种电气设备在机床和电气控制柜的实际安装位置的图纸称之为电气设备安装图。各个电气元件的安装位置是由机床的结构和工

7、作要求决定的，例如，电动机要和被拖动的机械部件在一起，行程开关应放在要取得信号的地方，按钮开关应放在操作方便的地方，其他的电气元件一般都放在机床床身预留的电气控制柜中。3） 电气接线图表示各个电气设备之间实际接线情况的图纸称之为电气接线图。绘制电气接线图时应把各个电气元件的各个部分画在一起，如交流接触器的线圈、主触点、辅助触点都画在一起；元件的连接顺序、元件的文字符号和回路标号都必须与电气原理图一致。电气设备安装图和电气接线图是用于安装接线、现场施工和检查维修的。为了便于读者有规律地阅读电气原理图或者拟定简单的电气原理图，下面介绍实际使用的某卧式车床电气原理线路图作为示例,如图2.7所示。（1

8、） 电气原理图中，主电路、控制电路、照明电路和信号电路应分开绘制。电源电路绘成水平线，电源相序L1、L2、L3由上而下排列，中性线N的保护地线PE放在相线下面；主电路应垂直电源电路绘出；控制电路、照明电路和信号电路应垂直绘在上下两水平线间。（2） 电器的线圈、照明灯、指示灯等耗能元件直接与下水平电源线联接。而控制触点应联接在上水平电源线与耗能元件之间。（3） 为了便于读图和检修线路，原理图中分为若干个图区，上方图区配以用中文说明每个部分功能，下方图区用阿拉伯数字编号，以帮助读图。（4） 每个接触器线圈的文字符号下面有两条垂直线分成左、中、右三栏，栏中写有受其控制而动作的触点所处图区数字。左栏为

9、主触点所处图区号，中栏为辅助动合触点所处图区号，右栏为辅助动断触点所得图区号。每个继电器线圈的文字符号下面有一条垂直线分成左、右两栏，栏中写有受其控制而动作的触点所处图区数字，左栏为动合触点所处图区号，右栏为动汤触点所处图区号。对于备用触点用记号“”标出。 图2.7 电气原理图示例22 三相异步电动机的起动控制线路三相异步电动机有直接起动和降压起动两种方式。前面学习过的内容中已经讲解了如何决定电动机的起动方式，这里只介绍电气控制线路如何满足各种起动要求。221 三相鼠笼式异步电动机直接起动控制电路1直接起动控制线路和保护装置1) 起动控制电路分析图2.8是鼠笼式异步电动机直接起动控制线路，只要

10、在图2.1所示线路图中加上一些保护电器便成了生产机械中常用的“不反转的鼠笼式异步电动机控制线路”，它是C6140普通车床主传动电动机的控制线路。它包括一个接触器KM、一个热继电器FR和两个按钮(起动按钮1SB和停止按钮2SB)。图2.8中，QG是三刀开关，FU是熔断器,FR是热继电器。接触器的吸引线圈和一个动合辅助触点KM接在控制电路中，而它的三个动合主触头KM则接在主电路中。过载保护的发热元件自锁触点停止按钮启动按钮图2.8 电动机直接起动控制电路其操作过程如下：合上开关QG(作起动准备)，按下起动按钮1SB，接触器KM的吸引线圈得电，衔铁吸上，其接在主电路中的三个主触点KM闭合，电动机接入

11、三相交流电源便转起来，与此同时，接触器KM的辅助触头KM也闭合，将起动按钮1SB短接，这样当松开1SB时接触器仍旧有电，像这样利用电器自己的触点保持自己的线圈得电，从而保证长期工作的线路环节称为自锁环节。这种触点称为自锁触点。按下停止按钮2SB，KM的线圈断电，其主触头打开，电动机便停转，同时KM的辅助触头也打开，故松手后，2SB虽仍闭合，但KM的线圈不能继续得电，从而保证了电动机不会自行起动，若使电动机再次工作，可再按1SB。为了免除电动机、控制电器等电气设备和整个生产机械、操作者受到不正常工作状态的有害影响，使工作更为可靠，在自动控制线路中必须具有完成各种保护作用的保护装置。2) 保护装置

12、(1)短路保护装置：短路保护的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏，或防止电源损坏。此时，保护装置应立即可靠地使电动机与电源断开。常用的短路保护元件有熔断器、过电流继电器、自动开关等。熔断器一般是根据线路的工作电压和额定电流来选择的；对一般电路、直流电动机和线绕式异步电动机的保护来说，熔断器是按它们的额定电流选择的。但对于鼠笼式异步电动机，却不能这样选，因为，鼠笼式异步电动机直接启动时的起动电流为额定电流的(57)倍，按额定电流选择时，熔体将即刻熔断。因此，为了保证所选的熔断器既能起到短路保护作用，又能躲过起动电流,一般按电动机额定电流的（1.5-2.

13、5）倍来选择。（2）过载保护装置：所谓长期过载是指电动机带有比额定负载稍高一点(115%125%)的负载长期运行，这样会使电动机等电气设备因发热而导致温度升高，甚至会超过设备所允许的温升而使电动机等电气设备的绝缘损坏。所以必须给予保护。长期过载的保护装置目前使用得最多的是热继电器FR。在图2.8中，热继电器FR的发热元件串在电动机的主回路中，而其触点则串在控制电路接触器线圈的回路中。当电动机过载时，热继电器的热元件就发热，将其在控制电路内的动断触点断开，接触器线圈失电，触点断开，电动机停转。在重复短期工作制的情况下，由于热继电器和电动机的特性很难一致，所以不采用热继电器,而选用过流继电器作过载

14、保护。 (3) 零压(或欠压)保护：零压或欠压保护的作用在于防止因电源电压消失或降低而可能发生的不容许故障。如在车间内常因某种原因使变电所的开关跳闸，暂时停止供电，对于手控电器，此时若未拉开刀开关或转换开关，当电源重新供电时，电动机就会自行启动，将造成设备或人身事故。但在图2.7所示的自动控制线路中，若电源暂停供电或电压降低时，接触器线圈就失电，触点断开，电动机脱离电源而得到保护，过后当电源电压恢复时，不重按启动按钮，电动机就不会自动启动，这种保护称为零压(或欠压)保护。图2.8中是直接利用线路接触器作零压保护的。但当控制线路中采用主令控制器和转换开关时，必须要加零压保护装置，如零压继电器，否

15、则线路无零压保护性能。2正反转控制电路1）电动机正反转控制电路许多机械设备的机械运动部件，根据工艺要求经常需要进行正反方向两种运动，如在车床上车削螺纹，采用电力拖动时可借电动机的正反转来实现这两种运动。从异步电动机的工作原理可知，将电动机的供电三相交流电源的相序倒接，就可以控制异步电动机做反向运动。为了更换相序，需要使用两个接触器来完成，图2.9为电动机正反转控制线路。图2.9中，图2.9(a)所示的控制线路是这样实现正反转工作的：按下正转起动按钮FSB,正转接触器FKM得电并自锁，电动机正转。当需要电动机反转时，先按停止按钮SB，FKM失电，电动机停止。再按下反转起动按钮RSB，反转接触器R

16、KM得电并自锁，电动机通入反相序的三相电源而反转。但图2.9（a）线路有下述严重不足，若同时按下正向按钮FSB和反向按钮RSB，可以使FKM，RKM接触器同时接通，会造成图中虚线所示的电源相间短路的严重事故。为避免产生上述事故，必须要加以保护，使其中任一接触器工作时，另一接触器即失效不能工作，为此采用图(b)所示的电气互锁，也就是用一个接触器的动断触点串在另一个接触器的线圈回路。在这里应该注意的是，首先要清楚，交流接触器的触点是先断后合型的。也就是说，当接触器线圈得电吸合，动断触点先断开，动合触点后闭合；当接触器线圈失电断开，动合触点先断开，动断触点后闭合。尽管这里动作的先与后在时间上是非常之

17、短，但毕竟还是有先有后的。同学们可以在作实验时仔细观察，或者用起子将接触器的动铁心闭合，就可以看清楚触点的动作顺序。当按下正转起动按钮FSB后，正转接触器FKM动作，使电动机正转。FKM的一个动断触点串联在接触器RKM线圈的控制回路内，它此时先断开，切断了接触器RKM线圈的回路。FKM的一个动合触点后闭合实现自锁。若再按RSB按钮，接触器RKM受FKM的动断触点互锁不能动作，这样就防止了电源短路的事故。当需要电动机反转时，按下图2.9(b)中的停止按钮SB，正转接触器FKM失电，电动机停止，FKM的动断触点恢复，为反转作准备。再按下反转起动按钮RSB，反转接触器RKM得电，电动机反转。为进一步

18、防止接触器通断时的飞弧短路，我们利用先断后合型的复式按钮作为机械互锁。在实际工作中采用既有电气互锁，又有机械互锁的双重互锁控制线路，如图2.9(c)所示，按下FSB，在按动按钮的过程中，FSB的动断触点先断开RKM的线圈回路，FSB的动合触点后闭合，使FKM线圈得电并自锁，电动机正转。反转工作情况亦然。此线路是一个较完整的正反转自动控制线路，但该线路在电动机正转工作时，可不经过停止，直接使电动机反转工作，这将对电动机和机床的机械部件造成比较大的冲击，使用时应引起注意。反转主触点触点正转主触点自锁触点反向按钮正向按钮停止按钮 图2.9电动机正反转控制线路 (a)原理线路 (b)具有电气连锁的线路

19、 (C)具有机械连锁电气连锁的线路2）正反转自动循环控制线路机床工作部件的往返自动循环，也可以用控制拖动电动机的正反转来实现。例如万能铣床、龙门刨床的工作台的自动循环等。万能铣床的工作台应根据工作台的行程位置，自动地实现起动、停止、反向的控制，这就需要按行程进行自动控制，为了实现这种控制，就要有测量位移的元件行程开关。（1）行程开关。行程开关有机械式和电子式两种，机械式又分为按钮式、滑轮式等，电子式有晶体管接近开关等。通常把放在终端位置用以限制生产机械极限行程的行程开关称为终端开关或限位开关。（2）自动循环控制线路。根据工艺的要求，万能铣床工作台的进给传动分为右传动和左传动两种循环工作制，如图

20、2.10所示。工作台自动循环的控制线路如图2.11所示。 图2.10工作台的工作循环图 （a） 右循环 （b）左循环右循环工作台以进刀工作速度向右，而后自动快速退回原处。左循环工作台以进刀工作速度向左，而后自动快速退回原处。 线路号左循环手动右循环1-+2+-3+-4-+ （b） 图2.11 工作台自动循环的控制线路a) 控制线路 （b）万能转换开关SO触点分合顺序表由万能转换开关SO来选择两种循环，当手柄处于中间位置时则为手动控制，不能自动往返。转换开关SO各触点的分合顺序如图2.11(b)所示。在图2.11(a)中，SO虚线的条数表示转换开关的位置数，黑点的个数表示转换开关的触点数，一般一

21、层一个触点，这个万能转换开关是3个位置6个触点（6层）。怎样读懂图中转换开关SO触点的开合情况呢？当SO置于某个位置时，这个位置下所有黑点所对应的线路号触点全部接通，其余的触点全部断开。例如，SO在“左”位置时，左边这条虚线上有2个黑点，其对应的2号、3号线路接通，其他线路不通。工作台由两个电动机传动(主电路未示于线路中)，分别决定进刀速度与快速返回速度。图2.11(a)所示控制线路的工作原理如下：若SO的手柄位于右循环时，线路号1与4的触点闭合。当按1SB时，接触器1KMF动作，相应的进刀电动机起动，工作台以进刀工作速度向右移动，当工作台上的挡块撞及行程开关1ST时，1KMF失电，由于1ST

22、的动合触点闭合，接通接触器2KMR，因此，相应的快速移动电动机起动，工作台快速返回原处，在撞及2ST时使2KMR失电，工作台自动停止。左循环的工作情况与上相同。手动控制往返时，只需将转换开关手柄置于中间位置，按压相应的按钮，即得相应方向与速度的运动，按停止按钮时，工作台立即停止。行程开关3ST、4ST用以限位保护，避免工作台超越最大允许的位置。它也是按行程控制的。2SB、4SB为快速向右、向左按钮。3点动控制电路1) 点动控制电动机除长期工作状态外，生产机械还有一种调整工作状态，如摇臂钻床中摇臂的上下移动，镗床作加工准备时的对刀，在这一工作状态中对电动机的控制要求是一点一动，即按一次按钮动一下

23、，连续按则连续动，不按则不动，这种动作常称为“点动”图2.12(a)所示是实现点动的最简单的控制线路，在此，只要不用自锁回路便可得到点动的动作。2) 既能起动又能点动的控制电路在实际工作中，有的机床既要求点动，又要求能连续长期工作。图2.12(b),(c),(d)所示是能同时满足上述两个要求的线路。图2.12(b)采用了选择开关SA来选择工作状态，SA打开时为点动工作，SA闭合时为长期工作。但这个线路在操作时多了一个动作，工作人员使用时不太方便。图2.12(c)中采用两个按钮分别控制，当按动按钮1SB时，接触器KM得电，KM的动合触点闭合，与复式按钮2SB的动断触点串连组成自锁电路，电动机长期

24、工作。而按下点动按钮2SB时，接触器KM得电，电动机工作，同时，KM的动合触点闭合；但是，当松开按钮2SB时，接触器KM失电，而接触器触点和复式按钮都是先断后合型的，在松开按钮的过程中，其动合触点先断开，动断触点后闭合，尽管这个先、后动作的时间很短，只是两对触点之间那点距离的弹簧恢复时间，毕竟还是有先后顺序的。因此，当接触器失电时，其动合触点先断开；按钮2SB的动合触点也是先断开，动断触点后闭合；等2SB的动断触点闭合时，接触器的动合触点已经断开，因而没有自锁功能，电动机停止运行。 图2.12(d)采用中间继电器K进行控制。按1SB时，K接通并自锁，K的动合触点动作使接触器KM得电并自锁，电动

25、机长期工作。若按2SB时，接触器KM得电，但由于没有接通K，所以不能将KM自锁，电动机仅能点动工作，且当电动机已经起动长期工作后，再按点动按钮2SB，2SB不能起作用。图2.12（d）所示的线路多使用了一个继电器，成本高一些。实际多采用2.12(c),(d)的线路,如国产立车C534J1的工作台就采用(d)控制线路。 图2.12 电动机点动控制线路 (a) 点动控制线路 (b)(c)(d) 既能点动又能起动的控制线路4多点控制对于大型机床，为了操作的方便，常常要求在两个或两个以上的地点都能进行操作。实现这种要求的线路如图2.13所示。即在各操作地点各安装一套按钮，其接线的组成原则是各起动按钮的

26、动合触点并联，而各停止按钮的动断触点串联。在图2.13的两地两点控制线路中，只要按下按钮1SB或者2SB，KM都可以得电，电动机都能够起动；按下3SB或者4SB，KM失电，电动机都能够停止。多点控制线路的接线如此类推。图2.13 两地控制的线路5多台电动机的顺序控制电路目前,机床上已广泛采用多台电动机拖动，即在一台机床上采用几台、甚至十几台电动机拖动各个部件，而机床的各个运动部件之间是相互联系的，为实现复杂的工艺要求和保证可靠地工作，各部件常常需要按一定的顺序工作或连锁工作。使用机械方法来完成这项工作将使机构异常复杂，有时尚不易实现，而采用继电器-接触器控制系统却极为简单。1) 两台电动机顺序

27、起动控制机床主传动与润滑油泵传动间就是一种最常见的顺序控制。例如，当车床主轴工作时，首先要求在齿轮箱内有充分的润滑油；龙门刨床工作台移动时，导轨内也必须先有足够的润滑油。因此要求主传动电动机应该在润滑油泵工作后才准启动，这样两台电动机的顺序起动采用图2.14(a),(b)的控制线路。它们均能实现电动机1M先起动，2M才能起动；但是1M、2M是同时停止的。图2.14（a）中的辅助触点1KM既起自锁，又起连锁的作用；而2.14（b）中的一个1KM起自锁作用，另一个1KM起连锁作用。在图2.14（a）中，按下起动按钮1SB，接触器1KM得电，电动机1M起动；1KM的动合触点闭合，一方面自锁，另一方面

28、，为电动机2M的起动作准备，这种作用称之为连锁。当需要2M工作时，只需按下按钮2SB，2KM得电并自锁，2M工作运行。当电动机1M没有工作时，无论怎么按2SB，2KM都不能得电，2M都不会起动，这就是顺序起动控制。图2.14（b）的电路增加了电动机2M可以单独停止的环节。2）两台电动机顺序起动顺序停止的控制有的机床中，不仅要求进给装置只有在主轴旋转后方能工作(避免刀具损坏)，而且要求停车时进给装置先停止，而后主轴才能停止。这种两台电动机顺序起动顺序停止的控制线路如图2.14(c)所示。它能实现电动机1M先起动，2M才能起动；电动机2M先停止，1M才能停止。顺序起动时，按下接触1SB，1KM得电

29、，电动机1M工作，1KM的一个动合触点自锁，另一个动合触点连锁；到需要第二台电动机工作时，只要按下按钮2SB，2KM得电并自锁，2M起动工作，与控制第一台电动机停止的按钮3SB并联的2KM的另一个动合触点闭合，为两台电动机的顺序停止作准备。顺序停止时，因为3SB已经被闭合的2KM触点锁住，先按3SB不起作用；只有先按下按钮4SB，2KM失电，2M停止；其2个动合触点断开，解除了对停止按钮3SB的锁定，在需要第一台电动机停止时，再按下3SB，1KM失电，1M停止运行。 图2.14 两台电动机的顺序控制线路(a)顺序起动,同时停止(b)顺序起动,2M可单独停止(c)顺序起动与停止2 2.2 三相鼠

30、笼式异步电动机降压起动控制电路为限制较大异步电动机的起动电流对电网的影响，较大容量的鼠笼式异步电动机一般都采用降压起动的方式起动。机床上常用的方法有Y- 降压起动和定子串电阻降压起动。1 电动机定子串电阻降压起动的自动控制线路在电动机定子端串联电阻实行降压起动，但电动机起动后，应该将起动电阻切除，使电动机处于全压运行。图2.15所示线路为实现上述要求的按时间原则控制的一种自动控制线路。按时间原则控制是由反映时间长短的时间继电器配合交流接触器实现的。在图2.15中，按下起动按钮1SB，接触器线圈1KM立即动作，于是在电动机M的定子中串入电阻Rst降压起动，使起动电流下降；与此同时，1KM的一个动

31、合辅助触点自锁工作，另一个接通时间继电器KT的线圈，时间继电器开始延时，延时时间整定为5-7秒，待电动机起动完了，延时结束，KT的延时闭合动合触点闭合使接触器2KM得电，2KM的动合主触点将起动电阻Rst短接，电动机全电压工作，这时2KM的动断辅助触点断开1KM线圈的回路，另一个动合触点使其自锁。1KM失电后，时间继电器KT线圈也失电，也就是说，电动机在正常工作时，只有2KM吸合，既工作可靠，又节约电能。 图2.15 电动机定子串电阻降压起动控制线路2 电动机Y- 降压起动的自动控制线路如果电动机定子绕组在正常工作时是作三角形连接的(即定子每相绕组额定电压等于电源线电压380V)，那么在起动时

32、可先把定子绕组接成星形，再接入电源起动，此时每相绕组承受的是相电压220V，从而实现了降压起动，等到电动机达到运行的转速时，再把定子绕组变换成三角形接法，使电动机绕组加上全电压运行。容量较大的鼠笼式异步电动机定子绕组都是作三角形连接的.图2.16所示线路为实现上述要求的按时间控制的一种自动控制线路。如MQ1350外圆磨床之砂轮电动机M就是用的这种控制线路。在图2.16中，按下起动按钮1SB，KT、1KM、3KM同时得电。工作过程是：1SB接通后，时间继电器KT得电，KT的延时断开的动合触点瞬时闭合，使1KM得电，1KM的动断触点先断开，使2KM不能得电；1KM的两个动合主触点闭合，使定子绕组接

33、成星形，一个动合辅助触点闭合使3KM得电，3KM的动合主触点把电动机接上电源进行降压起动，其动合辅助触点自锁，动断触点使KT失电。经过5-7秒钟延时后，电动机已达到运行转速，此时KT的延时断开动合触点自动断开，使1KM失电，1KM的动合主触点恢复断开，电动机星形接法的星点打开；接着2KM得电，使电动机定子绕组由星形换接到三角形连接而加上全电压运行。图2.16中，3KM为线路接触器，1KM为星形起动接触器，2KM为三角形运行接触器。该控制线路在电动机正常运行时，时间继电器KT线圈不带电，节约了控制电路的电能。星型启动接触器线路接触器三角形运行接触器 图2.16 电动机Y-降压起动控制线路223

34、三相线绕式异步电动机转子电路串电阻起动 鼠笼式异步电动机的起动转矩小，起动电流大，不能满足一些生产机械需要高起动转矩低起动电流的要求。而线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此有较大的起动转矩和较小的起动电流，即具有较好的起动特性。单向启停控制用于分段切除启动电阻1KT线圈通电数秒后闭合1KT线圈通电数秒后闭合三相线绕式异步电动机转子电路串电阻起动有按时间原则控制、按电流原则控制、按电势原则控制等多种方案。一般常用的按时间原则控制的电气原理图如图2.17所示。电动机转子电路采用对称电阻，分二级切除。起动过程见图2.17：按下起动按钮1SB，接触器KM得电，将电动机定子接入电网，触点1KM

35、a、2KMa均断开，转子电阻全部接入，电动机起动；同时时间继电器1KT线圈得电，开始延时，几秒钟后1KT延时闭合的动合触点闭合，加速接触器1KMa得电，切除电阻1Rst，并使时间继电器2KT得电，电动机转速上升；再经过几秒钟，2KT的延时触点动作，2KMa得电，切除电阻2Rst，电动机起动过程结束。 图2.17 线绕式异步电动机转子电路串电阻起动控制线路23 三相异步电动机的制动控制电路 万能铣床、卧式镗床、组合机床等一些机床，都要求能迅速停止和准确定位。这就要求对电动机进行制动，强迫其立即停车。制动停车的方式有两大类，即机械制动和电气制动。机械制动采用机械抱闸或液压装置制动；电气制动实质上是

36、使电动机产生一个与原来转子的转动方向相反的制动转矩。机床中常用的电气制动有能耗制动和反接制动。 1 电动机能耗制动控制电路在鼠笼式异步电动机能耗制动的过程中，要求电动机从三相交流电网断开后，立即在定延时断开的动断触点按下停止按钮时得电KTKT图2.18 电动机能耗制动控制线路子绕组任意两相间加上直流电源进行制动，而当制动结束时，要切除直流电源。图2.18所示线路为实现上述要求的按时间原则控制的自动控制线路。在图2.18中，要电动机停车时，按下停止按钮2SB，2SB是复式按钮，它的动断触点先断开，使KM失电，将电动机从交流电网中切除，KM的动断触点恢复；2SB的动合触点后闭合，使时间继电器KT和

37、制动接触器KMB的线圈同时得电，KMB之动合触点将直流电源(经变压器T和固体整流器SR而获得)接入电动机定子绕组，使电动机进入能耗制动状态；KMB自锁，保证松开2SB后KMB暂时不致断电。而在KMB得电的同时，时间继电器开始延时，经过3秒钟延时后，将其延时断开的动断触点断开，使KMB失电，将接入电动机定子的直流电源切除，且其自锁触点断开，KMB将不会重新得电。此时，电动机已经停车。 2 电动机反接制动控制线路由于电动机的起动或制动时间与负载力矩的大小等因素有关，因此，按时间原则控制电动机的起动或制动过程是不够准确的，在反接制动的情况下，甚至有使电动机反转的可能。为了准确地控制电动机的起动和制动

38、，需要直接测量速度信号，再用此速度信号进行控制，这就产生了按速度原则的自动控制。1）速度继电器电动机的反接制动由速度继电器配合接触器来实现。目前在机床上用得最多的是感应式速度继电器，其原理结构如图2.19所示。继电器的轴1和需控制速度的电动机轴相连接，在轴1上装有转子2，它是一块永久磁铁，定子圆环3固定在另一套轴承上，此轴承则装在轴1上。圆环内部装有绕组4，其结构与鼠笼式异步电动机的转子绕组类似。故它的工作原理也与鼠笼式异步电动机完全一样。当轴转动时，永久磁铁也一起转动，这相当一旋转磁场，在绕组4里感应出电势和电流，使定子有趋势和转子一起转动，于是杠杆5触动弹簧片8或9，使触头系统6或7动作(

39、视轴的旋转方向而定)。当转轴接近停止时，动触点跟着弹簧片恢复原来的位置，与两个靠外边的静触点分开，而与靠内侧的静触点闭合。机床上常用的感应式速度继电器有JY1型和JFZO型，JY1型能在转速为3000r/min以下可靠的工作，一般情况下，速度继电器当转速大于300r/min以下时，触点就可靠动作；当转速小于100r/min以下时，触点就可靠恢复原状。调整弹簧片的拉力可以改变触点恢复原位时的转速，以达到准确的制动。速度继电器的结构较为简单，价格便宜，但它只能反映转动的方向和反映是否停转或者说只能够反映一种速度(是转还是不转)，所以，它仅广泛用在异步电动机的反接制动中。速度继电器又称之为反接制动继

40、电器。具体接法是，将速度继电器与电动机转子同轴相连接，速度继电器的触点引入到电气控制线路中。2） 电动机反接制动的自动控制电路。图2.20为按速度控制的交流异步电动机反接制动的自动控制线路。当按下起动按钮1SB后，KM即得电使电动机旋转并自锁；KM的动断触点断开，使制动接触器KMB没有可能得电。当电动机起动至一定转速时(大于300r/min)，速度继电器KS可靠动作，将动合触点KS闭合，为KMB的通电，即为反接制动作好准备。需要电动机停止时，按下停止按钮2SB，KM失电，其动断触点闭合，由于速度继电器的动合触点在电动机起动过程中已经闭合，即便此时电动机已脱离电源，由于惯性其转速仍远远大于300

41、r/min，因此KMB得电，电动机三相绕组通入反相序的交流电源，实现反接制动，转速迅速下降。当转速接近于零时（小于100r/min以下时），KS之动合触点断开，KMB失电，电动机处于爬行状态，电动机很快就停止了。由于在反接制动时，电动机的反接电流很大，因此，反接制动过程中必须在电动机定子电路串入反接制动电阻R，见图2.20的主电路。凡是电气控制线路图中有与电动机转子同轴连接的继电器，又在电动机定子回路接有电阻，一定采用了反接制动控制。 1- 制动电阻图转速大于300r/min时，闭合2.19速度继电器1-轴 2-转子 3-定子 4-绕组5-杠杆 6,7-静触点 8,9-弹簧片 图2.20 电动

42、机反接制动控制线路 24 三相异步电动机变磁极对数的调速控制电路三相异步电动机的调速方法主要有改变定子绕组的磁极对数、改变交流电的频率和变转差率等三种。多速电动机就是通过改变绕组的连接方法来改变磁极对数的。多速电动机能代替笨重的齿轮变速箱，满足只需要几种特定的转速的调速要求；而且对起动性能没有较高要求的情况下，在空载或轻载下起动。多速电动机在中小型磨床中用得很普遍。多速电动机中，有用两套绕组的，也有用一套绕组的。在倍极比（如4/2、8/4极等）双速电动机中用一套绕组，通过改变接线获得两个成倍的转速；在非倍极比二速（如6/4、8/6极等）、三速、四速电动机中采用两套绕组。这样使电动机体积大，用料

43、多，制造复杂，成本高。采用一套绕组，通过改变电动机外接线的方法，获得二种、三种、四种转速的电动机，称为单绕组多速电动机。单绕组双速电动机是最简单的多速电动机，常见的连接方式有/YY和Y/YY两种。 1 双速电动机的连接方法 图2.21（a）主电路所示电动机是双速电动机的/YY接法。当接触器1KM得电而2KM，3KM不得电时，电动机三相绕组连接成三角形；当接触器2KM，3KM得电而1KM不得电时，绕组被已经闭合的3KM的两个主触点短接（成为双星形的星点），而三相绕组的中间抽头接电源，则电动机三相绕组接成双星形。从连接改变为连接时，其极对数减少了一半，即连接时为低速，而YY连接时为高速。多速电动机

44、可作高、低速变换。 2 双速电动机的控制电路完成三角形连接在这里介绍一种双速异步电动机变速的控制线路，如图2.21(b)所示，通过转换开关QB手动控制来选取所需之转速。当需要低速时，则将QB扳到1的位置，再按下1SB，则1KM得电且自锁，使电动机定子绕组连成三角形接入电网低速运行。当需要高速时，则将QB扳到2的位置，再按下2SB，2KM和3KM同时得电且自锁，使电动机定子绕组连成双星形接入电网以高速运行。需要停车时，按下SB即可。接触器1KM与2KM(或3KM)互锁，使二者不会同时得电，以避免产生电源短路等事故。 完成双星型连接 （a） （b） 图2.21 双速电动机高速低速控制线路2.5 液

45、压动力滑台的电气控制电路液压传动系统容易获得很大的转矩，运动传递平稳均匀，准确可靠，控制方便易于实现自动化。液压传动系统和电气控制系统相结合的电液控制系统在组合机床、自动化机床、生产自动线、数控机床等的应用越来越广泛。 1 动力滑台的工作循环 组合机床是由一些通用部件和少量专用部件组成的，在组合机床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削及精加工等工序，一般采用多轴、多刀、多工序同时加工。 组合机床控制系统大多采用机械、电气、液压或气压传动相结合的控制方式，其中电气控制起着重要和作用。组合机床由一些通用部件组成，组合机床的电气控制线路也是由通用部件的典型控制线路和一些基本控制环节所组成

46、的。1）液压传动系统的组成 液压传动系统一般由四个部分组成。（1） 动力装置：包括液压泵等。（2） 执行机构：包括液压缸或液压马达。（3） 控制调节机构：包括换向阀、溢流阀、节流阀等。（4） 辅助装置：包括油箱、油管、滤油器、压力计等。 换向阀在机床液压系统中用以改变液流方向，实现运动换向，接通或关断油路。在电液控制中，常用电磁铁推动换向阀来改变液流方向，电磁换向阀就是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。 电磁换向阀的种类很多，分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。电磁阀有交流电磁阀和直流电磁阀两种，以电磁铁所用电源种类而定。 2）动力滑台的工作循环 组合机床的通用部

47、件一般划分为：动力部件，如动力头和动力滑台；支承件，如滑座、床身、立柱和中间底座；输送部件，如回转分度工作台、回转鼓轮、自动线工作回转台和零件输送装置；控制部件，如液压元件、控制板、按钮台和电气档板；其他部件，如排屑装置和润滑装置等。组合机床上最主要的通用部件是动力头和动力滑台，它们是完成刀具切削运动和进给运动的部件。通常将能同时完成切削运动和进给运动的动力部件称之为动力头，而将只能完成进给运动的动力部件称之为动力滑台。动力滑台按结构分为机械动力滑台和液压动力滑台两种。动力滑台可配置成卧式或立式的组合机床，动力滑台配置不同的控制线路，可完成多种自动工作循环，动力滑台的基本工作循环有6种。（1）

48、 一次工作进给：快进工进快退；（2） 带延时的一次工作进给：快进工进延时停留快退；（3） 双向工作进给：快进工进反向工进快退；（4） 二次工作进给：快进一次工进二次工进快退；（5） 跳跃进给：快进工进快进工进快退：（6） 分级进给：快进工进快退快进工进快退。快进工进快退。 机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成，滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杠来实现的。机械动力滑台有JT4522、JT4532、JT4542和JT4552系列。 液压动力滑台由滑台、滑座和油缸三部分组成，液压动力滑台是利用压力油，使油缸拖动滑台向前或向后运动的。滑台的自动工作循环是由电

49、气控制液压系统来实现的。 2 具有一次工作进给的液压动力滑台的电气控制线路液压动力滑台的自动工作循环是由电气控制线路控制液压系统来实现的。首先介绍液压系统图中的元件以及电磁铁的基本控制线路，然后再解读一次工作进给的液压动力滑台的电气控制线路图。1）。自动工作循环液压动力滑台的自动工作循环主要是一次工作进给。一次工作进给的自动工作循环是：快进工进快退。2）液压系统图中的元件（1）动力装置：液压泵YB，图中带箭头表示为变量泵。液压泵由单方向运转的电动机M拖动；（2）执行机构：油缸YG，图中为单活塞杆油缸；（3）控制调节机构：电磁换向阀1YV、2YV，其中1YV为三位五通电磁阀，2YV为二位二通电磁

50、阀，它们分别由电磁铁1YA、2YA、3YA推动滑阀移动来控制液流流动方向。节流阀L；（4）辅助装置：过滤器1U、2U，油箱，油管等。3）电磁铁的基本控制线路容量大的电磁机构，由于电感大，电磁储能大，时间常数=L/R大，所以，线圈通电时，过渡过程时间长，动作慢，而线圈断电时，电流迅速降到零，线圈要产生很高的自感电势，可能将线圈击穿，且在控制电器的触头间产生很强的电弧，使触头烧损，故在其控制线路中要采取措施，以缩短起动时的动作时间和防止断电时电感储能造成的危害。（1) 小容量电磁铁可用中间继电器或接触器的辅助触头控制，如图2.22所示。由于电磁铁本身无记忆功能，所以，必须用继电器等来记忆其起动信号

51、。（2) 加快直流电磁铁起动过程的线路如图2.23(a)所示，这是用电容器C在起动初，瞬时将串入的降压电阻Rs旁路的办法来加快电磁铁线圈电流的增长。图2。23b)所示，是用二极管VD和电容器C，在起动初瞬时旁路降压电阻Rs，在线圈与电源断开时，接触器KM常闭触头闭合，电容器C经放电电阻Rd向电磁离合器YC线圈放电，给它反向激磁，则离合器消磁快，使从动盘释放得快，传动轴脱离得快。 图2.22小容量电磁铁控制线路 图2.23 电磁铁加快起动过程的线路 (a)电磁铁的控制线路(b)离合器的控制线路（3) 电磁铁消磁线路。为了防止直流电磁铁线圈过电压和触点烧损，采用电磁铁消磁线路，如图2.24（a）所

52、示。在接触器KM触点断开瞬间，用电容器C对触点旁路，使电磁铁YA的线圈电流逐渐降低和使KM触点两端电压逐渐升高，从而保护了线圈和触点。图2.24(b)和(c)所示是用放电电阻Rd为电磁铁线圈提供放电回路来防止过电压。这个电路简单而有效，放电电阻值一般选为(23)倍线圈电阻值。图2。24 电磁铁消磁线路(a)接触器触点加旁路电容 (b)电磁铁线圈的放电回路 (c)电磁铁线圈的放电回路3一次工作进给的液压动力滑台的液压系统与电气控制线路图2.25是一次工作进给的液压动力滑台的液压系统与电气控制图。其液压与电气控制的工作过程分析如下。1）动力滑台原位停止：在图2.25中，动力滑台由液压油缸YG带动，

53、可作前后进给运动。当电磁铁1YA、2YA、3YA都断电时，电磁阀1YV处于中间位置，动力滑台停止不动。动力滑台在原位时，限位开关1ST由档铁压动，1ST的动合触点闭合，动断触点断开。2）动力滑台快速进给：将转换开关S放在“1”位置。按下起动按钮1SB，在这里，按钮1SB采用的是双复式按钮，这种按钮是将两个单复式按钮组装在一起，它有两个起动按钮（动合触点）和两个停止按钮（动断触点）。例如，市场上出售的LA2按钮就是单复式(-)2YVL3YA2UYG1YV1YA21S1ST4ST1ST3K3K2YA2SB1K2K2K2K3YA1K1YA3K3K3SB NN快ST4 工进1SB 快进 NN快1ST

54、快退 NN快 电磁铁YA!YA2YA3转换主令快 进+1SB工 进+3ST快 退+4ST停 止1ST动力头3K1K1SBYB1UM32YA图2.25 一次工作进给的液压动力滑台的液压系统与电气控制图按钮；LA18、LA19就是双复式按钮，还带指示灯。中间继电器1K线圈得电动作并自锁，它的另一个动合触点使电磁铁1YA、3YA通电。1YA得电使三位五通电磁阀1YV的阀杆推向右端，3YA通电使二位二通阀的阀杆推向左端，油缸YG拖动滑台向前快进。3）动力滑台工作进给：在动力滑台快进过程中，当档铁压动行程开关3ST时，其动合触点3ST闭合，使中间继电器2K得电动作，2K的动断触点断开使电磁铁3YA失电，电磁阀2YV复位，油路中油的流量减小，动力滑台由快速进给自动转换为工作进给。由于2K自锁，因此2K线圈不会因档铁松开3ST而失电。4）动力滑台快退：当动力滑台工作进给到终点时，档铁压动行程开关4ST，4ST的动合触点闭合，使继电器3K得电并自锁，3K的动断触点打开，使电磁铁1YA失电，动力滑台停止工进；同时3K一