常用低压电器与可编程序控制器第3章ppt课件

1、第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 第3章 三相异步电动机根本控制环节与根本电路 3.1 根本控制环节根本控制环节 3.2 三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制 3.3 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制 3.4 三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制 3.5 常用机床电气控制常用机床电气控制 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.1 根本控制环节根本控制环节 3.1.1 启动、自锁和点动控制启动、自锁和点动控制 三相异步电动机的启动控制有直接启动、降压启动和软启三相异步电动机的启动控制有直接启动、降压启动和软启动等方式。直接启动又称为

2、全压启动，即启动时电源电压全部动等方式。直接启动又称为全压启动，即启动时电源电压全部施加在电动机定子绕组上。降压启动即启动时将电源电压降低施加在电动机定子绕组上。降压启动即启动时将电源电压降低一定的数值后再施加到电动机定子绕组上，待电动机的转速接一定的数值后再施加到电动机定子绕组上，待电动机的转速接近同步转速后，再使电动机在电源电压下运转。软启动就是使近同步转速后，再使电动机在电源电压下运转。软启动就是使施加到电动机定子绕组上的电压从零开场按预设的函数关系逐施加到电动机定子绕组上的电压从零开场按预设的函数关系逐渐上升，直至启动过程终了，再使电动机在全电压下运转。图渐上升，直至启动过程终了，再使

3、电动机在全电压下运转。图3-1为三相异步电动机全压启动及点动控制线路。为三相异步电动机全压启动及点动控制线路。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 UV WQFQSSB1FRNKMKMSAFRFU1KMM3FU2SB2图3-1 三相异步电动机全压启动及点动控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 另外，由图3-1可见，电路具有以下维护环节：熔断器FU在电路中起后备短路维护作用。(2) 热继电器FR在电路中起电动机过载维护作用，它具有与电动机的允许过载特性相匹配的反时限特性。 (3) 欠压维护与失压维护是依托接触器本身的电磁机构来实现的。 第3章 三相异步电动机基本控制环

4、节与基本电路 FRKMSB2KMFRKAKAKMKMKASB1(b)SB1SB3(a)SB2SB3图3-2 三相异步电动机点动控制(a) 利用复合按钮控制点动；(b) 利用中间继电器控制点动 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.1.2 可逆控制与互锁环节可逆控制与互锁环节 FU1UVWQFQSKM1SB1FRKM1KM2KM2FRNM3KM1FU2SB2SB3KM2KM1KM2图3-3 三相电动机可逆控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 KM1SB1SB3SB2KM2KM1KM2KM1KM2FR图3-4 利用复合按钮实现三相电动机的可逆控制 第3章 三相异步电动

5、机基本控制环节与基本电路 3.1.3 联锁控制联锁控制 消费机械或自动消费线由许多运动部件组成，不同运动部件消费机械或自动消费线由许多运动部件组成，不同运动部件之间有联络又相互制约。例如，电梯及升降机械不能同时上下之间有联络又相互制约。例如，电梯及升降机械不能同时上下运转，机械加工车床的主轴必需在油泵电动机启动，并使齿轮运转，机械加工车床的主轴必需在油泵电动机启动，并使齿轮箱有充分的光滑油后才干启动等。这种相互联络而又相互制约箱有充分的光滑油后才干启动等。这种相互联络而又相互制约的控制称为联锁。假设要求甲接触器动作后乙接触器方能动作，的控制称为联锁。假设要求甲接触器动作后乙接触器方能动作，那么

6、需将甲接触器的常开触头串接在乙接触器的线圈电路中。那么需将甲接触器的常开触头串接在乙接触器的线圈电路中。依此类推，可推行到依此类推，可推行到n个需相互顺序联锁控制的对象。个需相互顺序联锁控制的对象。第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 例如，机械加工车床主轴转动时，需求油泵先启动，给齿轮箱供油光滑。为保证光滑泵电动机启动后主拖动电动机才启动，对控制线路提出了按顺序任务的联锁要求。在图3-5(a)中，是将油泵电动机接触器KM1的常开触头串入主拖动电动机接触器KM2的线圈电路中实现的，只需当KM1先启动，KM2才干启动。在图3-5(b)所示的接法中，可以省去KM1的常开触头，使线路得到简化

7、。类似的工艺过程在许多其他消费设备上同样存在，因此这是一个典型的联锁控制线路。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 M13FU1UV WQFQSSB1FR1KM1SB3KM2KM1FR1NFR2M23FU2SB2KM1FR2KM2KM2(a)SB1FR1KM1SB3SB2KM1FR2KM2KM2(b)KM1图3-5 三相异步电动机联锁控制线路(a) 联锁控制线路一；(b) 联锁控制线路二 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.1.4 多地点控制多地点控制 SB1USB3SB5SB7SB2SB4SB6KMFRNKM图3-6 三地点控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节

8、与基本电路 3.2 三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制 3.2.1 星星三角形三角形(Y-D)降压启动控制线路降压启动控制线路 Y-D形的降压启动时，将电动机定子绕组连结成星形形的降压启动时，将电动机定子绕组连结成星形(Y)，这，这时加在电动机每相绕组上的电压为电源电压额定值的，因此其启时加在电动机每相绕组上的电压为电源电压额定值的，因此其启动转矩为三角形动转矩为三角形(D)衔接直接启动转矩的衔接直接启动转矩的1/3，启动电流降为，启动电流降为D形形衔接直接启动电流的衔接直接启动电流的1/3，减小了启动电流对电网的影响。待电动，减小了启动电流对电网的影响。待电动机启动后，按预先设

9、定的时间将定子绕组转换成机启动后，按预先设定的时间将定子绕组转换成D形接法，使电形接法，使电动机在额定电压下正常运转。额定功率在动机在额定电压下正常运转。额定功率在4 kW以上的三相异步以上的三相异步电动机正常运转时的定子绕组均为电动机正常运转时的定子绕组均为D形接法，故都可以采用形接法，故都可以采用Y-D形降压启动方式。在形降压启动方式。在Y-D形的降压启动控制线路的主电路中，电形的降压启动控制线路的主电路中，电动机定子三相绕组动机定子三相绕组6个线头均引出，由两个接触器分别进展控制。个线头均引出，由两个接触器分别进展控制。Y-D转换控制电路可视电动机容量大小、运用场所等的不同采用转换控制电

10、路可视电动机容量大小、运用场所等的不同采用不同的接线方式，见图不同的接线方式，见图3-7。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 KM1FU1UVWSB1KTFRKM1KM3KTQFFRNQSFU2M3KM2KM3SB2KM1KM2KM3KM2KTKM2图3-7 Y-D形降压启动控制电路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.2.2 自耦变压器降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路 顾名思义，自耦变压器降压启动控制线路是先经过自耦变压顾名思义，自耦变压器降压启动控制线路是先经过自耦变压器降压，再启动电动机的降压启动方法。自耦变压器通常有两器降压，再启动电动机的降压启动方

11、法。自耦变压器通常有两个不同的抽头个不同的抽头(60%UN、80%UN)，利用不同抽头的电压比可，利用不同抽头的电压比可得到不同的启动电压和启动转矩，工程人员可根据需求选择。得到不同的启动电压和启动转矩，工程人员可根据需求选择。电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压。电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压。一旦启动终了，自耦变压器便被短接，额定电压一旦启动终了，自耦变压器便被短接，额定电压(即自耦变压即自耦变压器的一次电压器的一次电压)直接加于定子绕组，电动机进入全电压正常任直接加于定子绕组，电动机进入全电压正常任务形状。务形状。 自耦变压器降压启动方法适用于启

12、动较大容量的电动机，自耦变压器降压启动方法适用于启动较大容量的电动机，启动转矩可以经过改动抽头的衔接位置得到改动。自耦变压器启动转矩可以经过改动抽头的衔接位置得到改动。自耦变压器价钱较贵，而且不允许频繁启动。价钱较贵，而且不允许频繁启动。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 UVWQFQSNFU2KAKAKAKAKTKTKART1FRFRHL1M3KM2KM1KM2FU1SB1SB2KM1KM1KM2KM1KM1HL2HL3KM1KM2KM1减压起动接触器；KM2正常运转接触器；KA起动中间继电器；KT减压起动时间继电器；HL1电源指示灯；HL2减压起动指示灯；HL3正常运转指示灯图

13、3-8 由两接触器控制的自耦减压启动控制电路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 电路任务情况：合上电源开关QS，HL1灯亮，阐明电源电压正常。按下启动按钮SB2，KM1、KT线圈同时通电并自保；将自耦变压器T1接入，电动机定子绕组经自耦变压器供电作减压启动，同时指示灯HL1灭，HL2亮，显示电动机正作减压启动。当电动机转速接近额定转速时，时间继电器KT动作，其延时闭合触点KT闭合，使KA线圈通电并自保；常闭触点断开，使KM1线圈断电释放，HL2断电熄灭；KM2线圈通电吸合，将自耦变压器切除，电动机在额定电压下正常运转，同时HL3指示灯亮，阐明电动机进入正常运转。由于流过自耦变压器公

14、共部分的电流为一、二次电流之差，因此允许辅助触点KM2接入。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.2.3 三相绕线转子异步电动机的启动控制三相绕线转子异步电动机的启动控制 1转子回路串接电阻启动控制线路转子回路串接电阻启动控制线路 三相绕线转子异步电动机的优点之一是转子回路可以经过三相绕线转子异步电动机的优点之一是转子回路可以经过滑环的外串电阻来到达减小启动电流，提高转子电路功率因数滑环的外串电阻来到达减小启动电流，提高转子电路功率因数和启动转矩的目的。普通在要求启动转矩较高的场所，如起重和启动转矩的目的。普通在要求启动转矩较高的场所，如起重机械、卷扬机等，广泛运用绕线转子异步电

15、动机。机械、卷扬机等，广泛运用绕线转子异步电动机。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 在三相绕线转子异步电动机的三相转子回路中，分别串接启动电阻或电抗器，再加电源及自动控制电路，就构成了三相绕线转子异步电动机的启动控制线路。图3-9是转子回路中串接电阻的启动控制线路。经过设定欠电流继电器的释放值进展控制，并利用电动机转子电流大小的变化来控制电阻切除。在启动前，启动电阻全部被接入电路，在启动过程中，启动电阻逐段地被短接。电阻的短接是采用三只欠电流继电器KA1、KA2、KA3和三只接触器KM2、KM3、KM4的相互配合来完成的。正常运转时，线路中只需KM1、KM4长期通电，KA1、KA

16、2、KA3的线圈被KM4短接，KM2、KM3的线圈分别被KM3、KM4的常闭触头断开。这样一方面减少了耗电，更重要的是能延伸它们的运用寿命。欠电流继电器KA1、KA2、KA3线圈串接在电动机转子电路中。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 这三个继电器的吸合电流一样，但释放电流不同。其中KA1的释放电流最大，KA2次之，KA3最小。电动机刚启动时，启动电流很大，KA1、KA2、KA3都吸合，它们的常闭触头断开，接触器KM2、KM3、KM4不动作，全部电阻被接入电动机的转子电路中。当电动机转速升高后电流减小，KA1首先释放，它的常闭触头闭合，使接触器KM2线圈通电，短接第一段转子电阻R

17、1。这时电动机转子电流添加，随着转速的升高，电流逐渐下降，使KA2释放，接触器KM3线圈通电，短接第二段启动电阻R2，同时利用其辅助触头将KM2线圈断电退出运转。这时电动机转子电流又添加，随着转速的继续升高，电流进一步下降，使KA3释放，接触器KM4线圈通电，将转子全部电阻短接，同时利用其辅助触头将KM3线圈断电退出运转，电动机启动终了。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 UVWQFKM1FRNQSKM2IR1KA2KA1KAFRHL1KAM3IKM3R2KA3IKM4R3FU2FU1SB1SB2KM1KM1KM1KM2KA1KM3KM4KA2KM3KA3KM4KM2HL2HL3K

18、M3KM4图3-9 转子回路中串接电阻的启动控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 启动电阻的分段数量是根据不同要求确定的，可以是n段。短接的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。所谓三相电阻不平衡短接，是指每相的启动电阻轮番被短接；而三相电阻平衡短接是指三相的启动电阻同时被短接。但无论是采用不平衡接法还是平衡短接法，其作用根本一样。通常采用凸轮控制器或接触器短接。采用凸轮控制器时，由于凸轮控制器中各对触头闭合顺序普通按不平衡短接法设计(这样使得控制电路简单)，因此通常采用不平衡短接法。而运用接触器来短接时，全部采用平衡短接法。 第3章 三相异步电动机基本控制环节

19、与基本电路 2转子回路串频敏变阻器启动控制线路转子回路串频敏变阻器启动控制线路 由图由图3-9所示的控制线路可见，在绕线转子异步电动机启所示的控制线路可见，在绕线转子异步电动机启动过程中逐段减小电阻时，电流及转矩是呈跃变形状变化的，动过程中逐段减小电阻时，电流及转矩是呈跃变形状变化的，电流及转矩会忽然增大产生一定的机械冲击。同时，当分段级电流及转矩会忽然增大产生一定的机械冲击。同时，当分段级数较多时，控制线路复杂，任务可靠性降低，而且电阻本身比数较多时，控制线路复杂，任务可靠性降低，而且电阻本身比较笨重，控制箱体积及能耗很大，因此，我国在较笨重，控制箱体积及能耗很大，因此，我国在20世纪世纪6

20、0年代年代研制出了频敏变阻器来替代启动电阻。频敏变阻器本质上是一研制出了频敏变阻器来替代启动电阻。频敏变阻器本质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器。它由数片个铁心损耗非常大的三相电抗器。它由数片E形硅钢片叠成，形硅钢片叠成，具有铁心、线圈两个部分，制成开起式，并采用星形接线。将具有铁心、线圈两个部分，制成开起式，并采用星形接线。将其串接在绕线式异步电动机转子回路中，相当于使其转子绕组其串接在绕线式异步电动机转子回路中，相当于使其转子绕组接入了一个铁损较大的电抗器。这时的转子等效电路如图接入了一个铁损较大的电抗器。这时的转子等效电路如图3-10所示。所示。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基

21、本电路 M3RdRLRIRI绕组等效电阻；Rd绕组直流电阻；R铁损等值电阻；L等值电感图3-10 频敏变阻器等效电路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 频敏变阻器的阻抗可以随着转子电流频率的下降自动减小，它是绕线转子异步电动机较为理想的一种启动设备，常用于较大容量的绕线式异步电动机的启动控制。 RI、L值与转子电流频率相关。在启动过程中，转子电流频率是变化的。刚启动时，转速等于0，转差率s1，转子电流的频率f2与电源频率f1的关系为f2sf1。所以，刚启动时f2f1，频敏变阻器的电感和电阻均为最大，转子电流遭到抑制。随着电动机转速的升高，s减小，f2下降，频敏变阻器的阻抗也随之减小

22、。所以，绕线转子电动机转子串接频敏变阻器启动时，随着电动机转速的升高，变阻器阻抗也自动逐渐减小，实现了平滑的无级启动。当电动机运转正常时，f2很低(为f1的5%10%)，由于其阻抗与f2的平方成正比，因此其阻抗变得很小。由此可见，在启动过程中，转子等效阻抗及转子回路感应电动势都是由大到小的，这就实现了近似恒转矩的启动特性。此种启动方式在桥式起重机和空气紧缩机等电气设备中获得了广泛的运用。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 图3-11是一种采用频敏变阻器的启动控制线路。该线路可以实现自动和手动控制。自动控制时将开关SA扳向“自动，当按下启动按钮SB2时，利用时间继电器KT，控制中间继

23、电器KA和接触器KM2的动作，在适当的时间将频敏变阻器短接。开关SA扳到“手动位置时，时间继电器KT不起作用，可利用按钮SB3手动控制中间继电器KA和接触器KM2的动作。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 KRUVWFU1KM1FRKM2LSB1KAKM1KAZSKTKTSAKM2QSM3FU2SB2KM1KM2KASB3图3-11 频敏变阻器启动控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.2.4 固态降压启动器固态降压启动器 1. 固态降压启动器的任务原理固态降压启动器的任务原理 固态降压启动器由电动机的启、停控制安装和软启动控制器组成，其中心部件是软启动控制器，

24、它由功率半导体器件和其他电子元器件组成。软启动控制器是利用电力电子技术与自动控制技术(包括计算机技术)，将强电和弱电结合起来的控制技术。其主要构造是一组串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路，利用晶闸管移相控制原理，控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电动机的输入电压按不同的要求而变化，从而实现不同的启动功能。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 启动时，使晶闸管的导通角从零开场，逐渐前移，电动机的端电压从零开场，按预设函数关系逐渐上升，直至到达满足启动转矩而使电动机顺利启动，再使电动机全电压运转，这就是软启动控制器的任务原理。图3-12为软启动控制器的主电路原

25、理图。软启动控制器特别适用于各种泵类负载或风机类负载。原那么上，凡不需求调速的各种运用场所，鼠笼型异步电动机都可运用软启动控制器。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 KM380 VM3图3-12 软启动控制器的主电路原理图 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 2软启动控制器的任务特性软启动控制器的任务特性 1) 斜坡恒流升压启动斜坡恒流升压启动 II1tt1t2O图3-13 斜坡恒流升压启动曲线 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 2) 脉冲阶跃启动 ut起动突跳起动运行软停O图3-14 脉冲阶跃启动特性曲线 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3)

26、减速软停控制减速软停控制 当电动机需求停机时，并不立刻切断电动机的电源，而是当电动机需求停机时，并不立刻切断电动机的电源，而是经过调理晶闸管的导通角，从全导通形状逐渐减小，从而使电经过调理晶闸管的导通角，从全导通形状逐渐减小，从而使电动机的端电压逐渐降低而切断电源。这一过程时间较长，称为动机的端电压逐渐降低而切断电源。这一过程时间较长，称为软停控制。停车的时间根据实践需求可在软停控制。停车的时间根据实践需求可在0120 s范围内调整。范围内调整。减速软停控制曲线如图减速软停控制曲线如图3-14所示。传统的控制方式都是经过瞬所示。传统的控制方式都是经过瞬间停电完成的，但有许多运用场所，不允许电动

27、机瞬间关机。间停电完成的，但有许多运用场所，不允许电动机瞬间关机。例如，高层建筑、楼宇的水泵系统，假设瞬间停机，会产生宏例如，高层建筑、楼宇的水泵系统，假设瞬间停机，会产生宏大的大的“水锤效应，使管道甚至水泵遭到损坏。为减少和防止水锤效应，使管道甚至水泵遭到损坏。为减少和防止“水锤效应，需求电动机逐渐停机，采用软启动控制器能满水锤效应，需求电动机逐渐停机，采用软启动控制器能满足这一要求。在泵站中，运用软停车技术可防止泵站设备损坏，足这一要求。在泵站中，运用软停车技术可防止泵站设备损坏，减少维修费用和维修任务量。减少维修费用和维修任务量。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 4) 节能

28、特性节能特性 软启动控制器可以根据电动机功率因数的高低，自动判软启动控制器可以根据电动机功率因数的高低，自动判别电动机的负载率。当电动机处于空载或负载率很低时，可别电动机的负载率。当电动机处于空载或负载率很低时，可经过相位控制使晶闸管的导通角发生变化，从而改动输入电经过相位控制使晶闸管的导通角发生变化，从而改动输入电动机的功率，以到达节能的目的。动机的功率，以到达节能的目的。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 5) 制动特性制动特性 当电动机需求快速停机时，软启动控制器具有能耗制动功能。当电动机需求快速停机时，软启动控制器具有能耗制动功能。能耗制动功能即当接到制动命令后，软启动控制

29、器改动晶闸管能耗制动功能即当接到制动命令后，软启动控制器改动晶闸管的触发方式，使交流转变为直流；在封锁主电路后，立刻将直的触发方式，使交流转变为直流；在封锁主电路后，立刻将直流电压加到电动机定子绕组上，利用转子感应电流与静止磁场流电压加到电动机定子绕组上，利用转子感应电流与静止磁场的作用到达制动的目的。的作用到达制动的目的。 从节约资金出发，有时可采用一台软启动器控制多台电动从节约资金出发，有时可采用一台软启动器控制多台电动机进展软启动。图机进展软启动。图3-15是用一台软启动器控制两台电动机的启是用一台软启动器控制两台电动机的启动、停机电路。但需留意的是，两台电动机不能同时启动或停动、停机电

30、路。但需留意的是，两台电动机不能同时启动或停机，只能单台分别启动或停机。机，只能单台分别启动或停机。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 VUWQF软启动器KM1KM2FR1M13FR2M23KM5KM3KM4图3-15 用一台软启动器控制两台电动机 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3软启动控制器和变频器软启动控制器和变频器 软启动控制器和变频器是目前在电动机控制中经常运用的软启动控制器和变频器是目前在电动机控制中经常运用的两种不同用途的产品。变频器用于需求调速的地方两种不同用途的产品。变频器用于需求调速的地方(变频器见变频器见3.4.2节节)，其输出不但改动电压而且同

31、时改动频率；软启动器，其输出不但改动电压而且同时改动频率；软启动器实践上是个调压器，主要用于电动机启动，其输出只改动电压实践上是个调压器，主要用于电动机启动，其输出只改动电压而不改动频率。变频器具备软启动器的一切功能，但它的价钱而不改动频率。变频器具备软启动器的一切功能，但它的价钱比软启动器贵得多，构造也复杂得多。比软启动器贵得多，构造也复杂得多。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.3 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制 3.3.1 反接制动控制电路反接制动控制电路 三相异步电动机反接制动有两种情况：一种是在负载转矩三相异步电动机反接制动有两种情况：一种是在负载转

32、矩作用下使正转接线的电动机出现反转的倒拉反接制动，它往往作用下使正转接线的电动机出现反转的倒拉反接制动，它往往运用在重力负载的场所，如桥式起重机的电气控制，这一制动运用在重力负载的场所，如桥式起重机的电气控制，这一制动不能实现电动机转速为零；另一种是电源反接制动，即改动电不能实现电动机转速为零；另一种是电源反接制动，即改动电动机电源相序，使电动机定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转动机电源相序，使电动机定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，产生制动，使电动机转速迅速下降。当电动机转速方向相反，产生制动，使电动机转速迅速下降。当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否那么电动机将反向启动。另接近

33、零时应迅速切断三相电源，否那么电动机将反向启动。另外，反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近于外，反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近于2倍的倍的同步转速，以致反接制动电流相当于电动机全压启动时启动电同步转速，以致反接制动电流相当于电动机全压启动时启动电流的流的2倍。倍。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 为防止绕组过热和减小制动冲击，普通应在电动机定子电路中串入反接制动电阻。反接制动电阻的接法有对称接法与不对称接法两种。采用对称电阻接法时在限制制动转矩的同时也限制了制动电流；而采用不对称制动电阻的接法那么只限制了制动转矩，未加制动电阻的那一相仍具有较大的电流。在反接

34、制动过程中，由电网供应的电磁功率和拖动系统的机械功率全都转变为电动机的热损耗，这也限制了异步电动机每小时反接制动的次数。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 FU1UV WQFQSFRnKM1KM2KM1BVKM2FRRNM3BVKM2FU2SB1SB2KM1KM2KM1图3-16 三相异步电动机单向反接制动控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 启动时，按下启动按钮SB2，接触器KM1通电并自锁，电动机M通电旋转。在电动机正常运转时，速度继电器BV的常开触头闭合，为反接制动作好了预备。停车时，按下停顿按钮SB1，接触器KM1线圈断电，电动机M脱离电源。由于此时电动机

35、的惯性很高，速度继电器BV的常开触头依然处于闭合形状，因此SB1常开触头闭合时，反接制动接触器KM2线圈通电并自锁。其主触头闭合，使电动机定子绕组经过反接制动电阻R得到与正常运转相序相反的三相交流电源，电动机进入反接制动形状，使电动机转速迅速下降。当电动机转速接近于零时，速度继电器常开触头复位，接触器KM2线圈电路被切断，反接制动终了。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 图3-17 具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路 M3UVWQSFU1QFKM2KM3RFRNSB1KA4FRKM2KA2KA2KM2BV-2BVKM1FU2KA4KA1KA3KM3KA2nKA2KM1BV-1

36、KA1nKM1KA1KM1KA4KM2KA4KA3KA3KM1KA3SB2SB3KA3第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 图3-17中电阻R是反接制动电阻，同时也具有限制启动电流的作用。该线路任务原理如下：合上电源开关，按下正转启动按钮SB2，中间继电器KA3线圈通电并自锁，其常闭触头保证互锁中间继电器KA4线圈不被接通；KA3的另一个常开触头闭合，使接触器KM1线圈通电；KM1的主触头闭合，使定子绕组经电阻R接通正序三相电源，电动机开场降压启动。此时虽然中间继电器KA1线圈电路中KM1的常开辅助触头已闭合，但是KA1线仍无法通电，由于速度继电器BV的正转常开触头BV1尚未闭合。 第

37、3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 当电动机转速上升到一定值时，BV的正转常开触头闭合，中间继电器KA1通电并自锁。这时由于KA1、KA3等中间继电器的常开触头均处于闭合形状，接触器KM3线圈通电，于是电阻R被短接，定子绕组直接加以额定电压，电动机转速上升到稳定的任务转速。在电动机正常运转的过程中，假设是按下停顿按钮SB1，那么KA3、KM1、KM3三只线圈相继断电。由于此时电动机转子的惯性转速依然很高，速度继电器的正转常开触头尚未复原，中间继电器KA1仍处于任务形状，因此接触器KM1的常闭触头复位后，接触器KM2线圈通电，其常开主触头闭合，使定子绕组经电阻R获得反相序的三相交流电源，

38、对电动机进展反接制动。转子速度迅速下降，当其转速小于100 r/min时，BV的正转常开触头恢复断开形状，KA1线圈断电，接触器KM2被释放，反接制动过程终了。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.3.2 能耗制动控制电路能耗制动控制电路 U V WNQSFU1QFSB1KM2FRBVKM2KM2TKM2RFRKM1VFU2M3BVKM2SB2KM1KM2KM1nKM1图3-18 用速度继电器控制的单向能耗制动控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 在电动机正常运转时，速度继电器BV的常开接点将闭合。假设按下停顿按钮SB1，那么接触器KM1被释放，电动机脱离三相交

39、流电源。由于电动机转子的惯性很高，因此速度继电器BV的常开触头依然处于闭合形状。同时，接触器KM2线圈通电，直流电源经接触器KM2的主触头而参与定子绕组。控制电路中KM2的常开接点坚持自锁，使电动机进入能耗制动形状。当其转子的转速小于100 r/min时，速度继电器BV的常开触头断开接触器KM2线圈电路，电动机能耗制动终了。 能耗制动比反接制动耗费的能量少，其制动电流也比反接制动电流小。但能耗制动的制动效果不如反接制动明显，同时需求一个直流电源，控制线路相对比较复杂。通常能耗制动适用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场所。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.4 三相异步电动机的

40、转速控制三相异步电动机的转速控制 根据三相异步电动机的转速公式： )1 (601spfn得出三相异步电动机的调速可运用改动电动机定子绕组的磁极对数，改动电源频率或改动转差率的方式。改动转差率调速又可分为绕线转子电动机在转子电路中串接电阻调速、绕线转子电动机串级调速、异步电动机交流调压调速等。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.4.1 三相笼型电动机的变极调速三相笼型电动机的变极调速 三相笼型电动机采用改动磁极对数调速。当改动定子极数时，三相笼型电动机采用改动磁极对数调速。当改动定子极数时，转子极数也同时改动。笼型转子本身没有固定的极数，它的极转子极数也同时改动。笼型转子本身没有

41、固定的极数，它的极数随定子极数而定。电动机变极调速的优点是，它既适用于恒数随定子极数而定。电动机变极调速的优点是，它既适用于恒功率负载，又适用于恒转矩负载，线路简单，维修方便；缺陷功率负载，又适用于恒转矩负载，线路简单，维修方便；缺陷是有级调速且价钱昂贵。是有级调速且价钱昂贵。改动定子绕组极对数的方法有：改动定子绕组极对数的方法有：(1) 装一套定子绕组，改动它的衔接方式，得到不同的极对数。装一套定子绕组，改动它的衔接方式，得到不同的极对数。(2) 定子槽里装两套极对数不一样的独立绕组。定子槽里装两套极对数不一样的独立绕组。 (3) 定子槽里装两套极对数不一样的独立绕组，而每套绕组本定子槽里装

42、两套极对数不一样的独立绕组，而每套绕组本身又可以改动它的衔接方式，得到不同的极对数。身又可以改动它的衔接方式，得到不同的极对数。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 U2V1W1V2W2U1(a)V2U2U1V1W2W1(b)图3-19 4/2极双速异步电动机定子绕组接线图(a) 三角形衔接；(b) 双星形衔接 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 双速电动机用交流接触器衔接出线端，以改动电动机转速的控制线路，如图3-20所示。 电动机以三角形启动，然后自动地将转速加快到双星形运转。当按下SB2时，时间继电器KT通电，KT的瞬时闭合常开触头立刻闭合，使接触器KM1通电，将电动

43、机定子绕组接成三角形启动，并经过中间继电器KA使时间继电器KT断电。经过一定时间后，KT的常开触头断开，接触器KM1断电，而使接触器KM2通电，电动机自动地从三角形变成双星形运转，完成了自动加速的过程。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 UV WNQSFU1U1KM1SB1KAKTFU2KAKM2KTKM1KM2QFKM2M8/4PV1W1U2V2W2SB2KAKM1KAKM1KM2图3-20 双速电动机控制线路 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.4.2 异步电动机的变频调速异步电动机的变频调速 1变频调速的根本原理变频调速的根本原理 改动异步电动机的供电频率，即可

44、平滑地调理同步转速，改动异步电动机的供电频率，即可平滑地调理同步转速，实现调速运转。变频调速是利用电动机的同步转速随频率变化实现调速运转。变频调速是利用电动机的同步转速随频率变化的特性，经过改动电动机的供电频率进展调速的。在交流异步的特性，经过改动电动机的供电频率进展调速的。在交流异步电动机的各种调速方法中，变频调速具有调速范围大，稳定性电动机的各种调速方法中，变频调速具有调速范围大，稳定性好，运转效率高的特点，已逐渐得到推行及运用。通用变频器好，运转效率高的特点，已逐渐得到推行及运用。通用变频器可以运用于普通的异步电动机调速控制。除此之外，还有高性可以运用于普通的异步电动机调速控制。除此之外

45、，还有高性能公用变频器、高频变频器、单相变频器等。能公用变频器、高频变频器、单相变频器等。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 由电动机实际可知，三相异步电动机定子每相电动势的有效值为 111444NfE. (3-1) 假设不计定子阻抗压降，那么 1111444NfEU. (3-2) 由式(3-2)可见，假设端电压U1不变，那么随着的升高，气隙磁通将减小。又由转矩公式： 22cosICTM(3-3) 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 可以看出，的减小势必会导致电动机允许输出转矩的下降，降低电动机的出力。同时，电动机的最大转矩也将降低，严重时会使电动机堵转。假设维持端电压不

46、变而减小，那么气隙磁通将添加。这就会使磁路饱和，励磁电流上升，导致铁损急剧添加，这也是不允许的。因此在许多场所，要求在调频的同时改动定子电压，以维持接近不变。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 1) 基频以下的恒磁通变频调速 这是思索从基频(电动机额定频率)向下调速的情况。为了坚持电动机的负载才干，应坚持气隙主磁通不变。这就要求在降低供电频率的同时降低感应电动势，坚持=常数，即坚持电动势与频率之比为常数。这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式，但是难于直接检测和直接控制。当和的值较高时，定子的漏阻抗压降相对比较小，如忽略不计，那么可以近似地坚持定子电压和频率的比值为常数，

47、即以为，坚持=常数。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。 当频率较低时，和都变小，定子漏阻抗压降不能再忽略。这种情况下，可以人为地适当提高定子电压以补偿定子电阻压降的影响，使气隙磁通根本坚持不变。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 2) 基频以上的弱磁变频调速 这是思索由基频开场向上调速的情况。当频率由额定值向上增大时，电压由于受额定电压U1N的限制不能再升高，只能坚持U1=U1N不变。这样必然会使主磁通随着的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，即近似的恒功率调速方式。 上述两种情况综合起来，异步电动机变频调速时的控制特性如图3-21所示。异步电动机的变频调速必需按

48、照一定的规律同时改动其定子的电压和频率。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 U1Nf1NONU1N, U1恒功率调速恒转矩调速f1图3-21 异步电动机变频调速时的控制特性 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 根据和的不同比例关系，将有不同的变频调速方式。坚持为常数的恒磁通控制方式适用于调速范围较大的恒转矩性质的负载，例如升降机械、搅拌机、传送带等；坚持为常数的恒功率控制方式适用于负载随转速的增高而变小的地方，例如主轴传动、卷绕机等。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 2变频器的根本构造变频器的根本构造 网侧变流器整流器逆变器控制电路中间直流环节负载侧变流器运

49、行指令控制指令控制指令MDCCACAC3图3-22 变频器的根本构造 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 通用变频器主要包括整流器、中间直流环节、逆变器和控制回路。 1) 整流器 电网侧的变流器是整流器，有可控整流桥和不可控整流桥两种。通用变频器大多采用不可控整流桥，它的作用是把三相交流整流成直流。 2) 逆变器 负载侧的变流器为逆变器。最常见的构造方式是利用六个开关器件组成的三相桥式逆变电路。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3 ) 中间直流环节 由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动或发电制动形状，其功率因数总不为1，因此，在中间直流环节和电

50、动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件(电容器或电抗器)来缓冲，所以又常称中间直流环节为中间直流储能环节。通用变频器的中间直流储能环节采用电容器方式。 4) 控制电路 控制电路由运算电路，信号检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和维护电路等构成。其主要作用是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，接受控制指令及完成各种维护功能等。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.5 常用机床电气控制常用机床电气控制 3.5.1 车床的电气控制车床的电气控制 1. 车床构造车床构造 卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠、光卧式车床主要由床身

51、、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。杠、刀架和溜板箱等组成。 车削加工的主运动是主轴经过卡盘或顶尖带开工件的旋转车削加工的主运动是主轴经过卡盘或顶尖带开工件的旋转运动，它接受车削加工时的主要切削功率；进给运动是溜板带运动，它接受车削加工时的主要切削功率；进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动；车床的辅助运动包括刀架的快动刀架的纵向或横向直线运动；车床的辅助运动包括刀架的快速进给与快速退回、尾座的挪动与工件的夹紧及松开等。速进给与快速退回、尾座的挪动与工件的夹紧及松开等。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 车削加工时，应根据工件资料、刀具种类、工件尺寸、工艺

52、要求等来选择不同的切削速度，这就要求主轴能在相当大的范围内调速。目前大多数中、小型车床采用三相笼型感应电动机拖动，主轴的变速是靠齿轮箱的机械有级调速来实现的。车削加工时，普通不要求反转，但在加工螺纹时，为防止乱扣，要反转退刀；同时，加工螺纹时，要求工件旋转速度与刀具的挪动速度之间有严厉的比例关系。为此，车床溜板箱与主轴箱之间经过齿轮传动来衔接，而主运动与进给运动由一台电动机拖动。为了提高任务效率，有的车床刀架的快速挪动由一台单独的进给电动机拖动。 进展车削加工时，刀具的温度高，需用切削液来进展冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机，拖动冷却泵，实现刀具的冷却。有的车床还专门设有光滑泵电动机，对系

53、统进展光滑。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 2. 车床电气控制车床电气控制 现以现以C6502型卧式车床电气控制为例进展分析。图型卧式车床电气控制为例进展分析。图3-23为为C6502型车床电气控制电路图。型车床电气控制电路图。C6502型车床是一种中型车型车床是一种中型车床，床，M1为主轴电动机，它拖动主轴旋转，并经过进给机构实现为主轴电动机，它拖动主轴旋转，并经过进给机构实现进给运动；进给运动；M2为冷却泵电动机，提供切削液；为冷却泵电动机，提供切削液；M3为刀架快速为刀架快速挪动电动机，它拖动刀架进展快速挪动。挪动电动机，它拖动刀架进展快速挪动。 第3章 三相异步电动机基

54、本控制环节与基本电路 L3L2L1AKAKTKM1SB1KAKASB3SB3SQKM3KAKM2FR1FR2QFFU1KM1FR2M2KABV-1KM1KM3RKTTAFR1M3BVM3M3M3M1KM2KM4KM5FU2FU3SB4SB2KM2KM3nnBV-2KM1KM2KM4KM5SB5SB6KM4图3-23 C6502型车床电气控制电路图 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 1) 控制电路的特点控制电路的特点(1) 主轴电动机主轴电动机M1采用电气正反转控制。采用电气正反转控制。(2) M1容量为容量为20 kW，采用电气反接制动，实现快速停车。，采用电气反接制动，实现快速停

55、车。(3) 为便于对刀操作，主轴设有点动控制。为便于对刀操作，主轴设有点动控制。 (4) 采用电流表来检测电动机的负载情况。采用电流表来检测电动机的负载情况。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 2) 主轴电动机的控制主轴电动机的控制 (1) 主轴正反转控制。由按钮主轴正反转控制。由按钮SB2、SB3和接触器和接触器KM1、KM2组成主轴电动机正反转控制电路，并由接触器组成主轴电动机正反转控制电路，并由接触器KM3主触点短接主触点短接反接制动电阻反接制动电阻R，实现全压直接启动运转。，实现全压直接启动运转。 (2) 主轴的点动控制。由主轴点动按钮主轴的点动控制。由主轴点动按钮SB4与

56、接触器与接触器KM1控控制，并且在主轴电动机制，并且在主轴电动机M1的主电路中串入电阻的主电路中串入电阻R，使，使M1减压减压启动和低速运转，获得一方向的低速点动，便于对刀操作。启动和低速运转，获得一方向的低速点动，便于对刀操作。 (3) 主轴电动机反接制动的停车控制。主轴停车时，由停主轴电动机反接制动的停车控制。主轴停车时，由停顿按钮顿按钮SB1与正反转接触器与正反转接触器KM1、KM2及反接制动接触器及反接制动接触器KM3、速度继电器、速度继电器BV构成电动机正反转反接制动控制电路，构成电动机正反转反接制动控制电路，在在BV控制下实现反接制动停车。控制下实现反接制动停车。 第3章 三相异步

57、电动机基本控制环节与基本电路 (4) 主轴电动机负载检测及维护环节。C6502型车床采用电流表检测主轴电动机定子电流。为防止启动电流的冲击，采用时间继电器KT的常闭通电延时断开触点衔接在电流表的两端，为此KT延时应稍长于M1的启动时间。而当M1制动停车时，按下停顿按钮SB1，使KM3、KA和KT线圈相继断电释放，KT触点瞬时闭合，将电流表短接，以免使电流表遭到反接制动电流的冲击。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3) 刀架快速挪动的控制刀架快速挪动的控制 刀架的快速挪动由快速挪动电动机刀架的快速挪动由快速挪动电动机M3拖动，由刀架快速挪拖动，由刀架快速挪动手柄操作。当扳动刀架快速

58、挪动手柄时，压下行程开关动手柄操作。当扳动刀架快速挪动手柄时，压下行程开关SQ，接触器接触器KM5线圈通电吸合，使线圈通电吸合，使M3电动机直接启动，拖动刀架电动机直接启动，拖动刀架快速挪动。当将快速挪动手柄扳回原位时，快速挪动。当将快速挪动手柄扳回原位时，SQ不受压，不受压，KM5断电释放，断电释放，M3断电停顿，刀架快速挪动终了。断电停顿，刀架快速挪动终了。 4) 冷却泵电动机的控制冷却泵电动机的控制 由按钮由按钮SB5、SB6和接触器和接触器KM4构成电动机一方向启动、构成电动机一方向启动、停顿电路，实现对冷却泵电动机停顿电路，实现对冷却泵电动机M2的控制。的控制。 第3章 三相异步电动

59、机基本控制环节与基本电路 3.5.2 钻床的电气控制钻床的电气控制 1. 钻床的构造钻床的构造 钻床的构造类型很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床钻床的构造类型很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床及多轴钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批及多轴钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量消费带有多孔大型零件的孔加工，是普通机械加工车间常用量消费带有多孔大型零件的孔加工，是普通机械加工车间常用的机床。的机床。 第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、任务台等组成。内立柱固定在底座上，在它外面空套着外立柱，外立柱可绕着不动的

60、内立柱回转一周。摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杠，摇臂可沿外立柱上下挪动，但两者不能作相对转动，因此，摇臂只与外立柱一同相对内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主电动机、主轴和主轴传动机构、进给和进给变速机构以及机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂程度导轨上，它可借助手轮操作使其在程度导轨上沿摇臂作径向运动。当进展加工时，由特殊的夹紧安装将主轴箱紧固在摇臂导轨上，将外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进展钻削加工。钻削加工时，钻头旋转进展切削，同时进展纵向进给。摇臂钻床的主运动为主轴带着钻头的旋转运动；辅助运动有摇臂连同外立柱围绕着内立柱的回转运动，摇臂在外立柱