第2章电气控制线路基础

1、1天津职业技术师范大学电气控制与电气控制与PLC第二章第二章 电气控制线路基础电气控制线路基础主讲教师：姚青梅主讲教师：姚青梅自动化学院自动化学院21. 电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则2. 三相笼型异步电动机的基本控制线路三相笼型异步电动机的基本控制线路3. 三相笼型异步电动机降压启动控制线路三相笼型异步电动机降压启动控制线路4. 三相笼型异步电动机制动控制线路三相笼型异步电动机制动控制线路5. 三相笼型异步电动机速度控制线路三相笼型异步电动机速度控制线路6. 变频调速与变频器的使用变频调速与变频器的使用7. 电气控制线路的简单设计法电气控制线

2、路的简单设计法8. 典型生产机械电气控制线路分析典型生产机械电气控制线路分析本章内容本章内容31. 什么是电气控制线路？什么是电气控制线路？n用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路。来，并实现某种特定控制要求的电路。 2. 什么是电气控制系统图？什么是电气控制系统图？n为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定

3、的图形表达出来，这统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这就是电气控制系统图。就是电气控制系统图。3. 电气控制系统图的种类电气控制系统图的种类 电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 44. 常用电气图形和文字符号常用电气图形和文字符号n电气图形符号和文字符号的国家标准电气图形符号和文字符号的国家标准l演化历史演化历史l 现状现状图形符号基本上是统一的国家标准（图形符号基本上是统一的国家标准（ GB 4728 ）文字符号还在使用已废止的文字符号还在使用已废止

4、的GB 71591987电气技术中的文字符电气技术中的文字符号制订通则号制订通则 n目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍目前电气图形符号和文字符号相关的国家标准介绍l本教材是第一本全面采用电气文字符号新国家标准（本教材是第一本全面采用电气文字符号新国家标准（GB T5094-2003、T20939-2007）的教材）的教材l电气元器件电气元器件 文字符号文字符号 含义详见教材表含义详见教材表2-1、2-2（p46-47）；图）；图形符号及文字符号列表见形符号及文字符号列表见 表表2-3（p4755）2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 5

5、5. 电气控制线路图的绘制原则电气控制线路图的绘制原则n电气原理图一般分电气原理图一般分 主电路主电路 和和 辅助电路辅助电路 两部分。两部分。主电路主电路是电气控制线路中大电流通过的部分。是电气控制线路中大电流通过的部分。 包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。元件和电动机等组成。辅助电路辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。的电流比较小。 包括控制电路、照明电路、信号电路和保

6、护电路。包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。 2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 6n绘制电气原理图时应遵循的原则绘制电气原理图时应遵循的原则 l 图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。形符号和文字符号表示。l 布局布局主左上，辅右下。按功能布置，尽可能按动主左上，辅右下。按功能布置，尽可

7、能按动作顺序从上到下，从左向右排列。作顺序从上到下，从左向右排列。l 文字符号标注文字符号标注不同部件要统一；不同部件要统一；同一元件，用相同一元件，用相同的符号表示，同的符号表示，同类器件要加数字序号以区别。同类器件要加数字序号以区别。l 图形符号表示要点图形符号表示要点所有电器的可动部分所有电器的可动部分均按未通均按未通电或未受外力作用。电或未受外力作用。l 线条交叉及图形方向线条交叉及图形方向尽量不交叉；尽量不交叉；“+”形连接点形连接点必须画实心圆点；图形符号可旋转必须画实心圆点；图形符号可旋转90，文字不可。，文字不可。l 图区图区方便检索、阅读分析。方便检索、阅读分析。2.1 电气

8、控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 7n符号位置的索引符号位置的索引l 当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。当一个控制系统有多页图纸时，索引非常有用。 图号图号 / / 页号页号 图区号图区号l 接触器、继电器的线圈、触点的索引方法接触器、继电器的线圈、触点的索引方法接触器接触器继电器继电器2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 8例：例：CW6132型普通车床电气原理图型普通车床电气原理图 96. 电气安装接线图电气安装接线图n什么是电气安装接线图？作用？什么是电气安装接线图？作用？ 按电气元器件的布置

9、位置和实际接线，用规定的按电气元器件的布置位置和实际接线，用规定的图形符号绘制的图形。图形符号绘制的图形。 主要用于电气设备和电器元件的安装、配线、维护主要用于电气设备和电器元件的安装、配线、维护和检修电器故障。和检修电器故障。n一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 106. 电气安装接线图电气安装接线图n绘制电气安装图应遵循的绘制电气安装图应遵循的主要原则主要原则如下：如下：l 必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线

10、图。l 各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致，同一个电器元件的各部件（如同一个接触器标注一致，同一个电器元件的各部件（如同一个接触器的触点、线圈等）必须画在一起，各电器元件的位置应的触点、线圈等）必须画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。与实际安装位置一致。l 不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。编号连接。l 走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表

11、示。走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。穿线管的尺寸。2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 11例：例： CW6132型车床电气安装接线图型车床电气安装接线图 6.电气安装接线图127. 电器元件布置图电器元件布置图n主要用来表明电气设备或系统中所有电器元器件的实际位主要用来表明电气设备或系统中所有电器元器件的实际位置，为制造、安装、维护提供必要的资料。置，为制造、安装、维护提供必要的资料。n电器元器件布置图的设计应遵循以下原

12、则：电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：l 必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。l 相同类型的电器元件布置时，应把相同类型的电器元件布置时，应把体积较大和较重体积较大和较重的安的安装在控制柜或面板的装在控制柜或面板的下方下方。l 发热发热的元器件应该安装在控制柜或面板的的元器件应该安装在控制柜或面板的上方或后方上方或后方，但热继电器一般安装在接触器的下面，以方便与电机和但热继电器一般安装在接触器的下面，以方便与电机和接触器的连接。接触器的连接。l 2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 13

13、7. 电器元件布置图电器元件布置图n电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：l l 需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监需要经常维护、整定和检修的电器元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应视仪器仪表，其安装位置应高低适宜高低适宜，以便工作人员操，以便工作人员操作。作。l 强电、弱电应该分开走线，注意屏蔽层的连接强电、弱电应该分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干，防止干扰的窜入。扰的窜入。l 电器元器件的布置应电器元器件的布置应考虑安装间隙考虑安装间隙，并尽可能做到，并尽可能做到整齐、整齐、美观美观。2.1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则

14、电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 14例：例：CW6132型车床型车床控制盘电器布置图控制盘电器布置图 7. 电器元件布置图电器元件布置图151. 概述概述n 三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大（80%）。）。n 其电气控制线路图大都由继电器、接触器和按钮其电气控制线路图大都由继电器、接触器和按钮等有触点的电器组成。等有触点的电器组成。电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路16 通过通过开关、按钮、继电器、接触器等电器触点的接通或断开关、按钮、继电器、接触器等电器触点的接通或断开来

15、实现电动机各种运转形式开来实现电动机各种运转形式的控制称做的控制称做继电继电接触器控制接触器控制。 典型的控制环节有典型的控制环节有点动点动控制、控制、单向自锁运行单向自锁运行控制、控制、正反正反转转控制、控制、行程控制行程控制、时间控制时间控制等。等。 电动机在使用过程中由于各种原因可能会出现一些异常电动机在使用过程中由于各种原因可能会出现一些异常情况，如电源电压过低、电动机电流过大、电动机定子绕组情况，如电源电压过低、电动机电流过大、电动机定子绕组相间短路或电动机绕组与外壳短路等等，如不及时切断电源相间短路或电动机绕组与外壳短路等等，如不及时切断电源则可能会对设备或人身带来危险，因此必须采

16、取保护措施。则可能会对设备或人身带来危险，因此必须采取保护措施。 电动机的继电电动机的继电接触器控制电路中，常用的保护环节有接触器控制电路中，常用的保护环节有短路保护、过载保护、零压保护和欠压保护短路保护、过载保护、零压保护和欠压保护等等。电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路171.带过载保护的点动控制电路带过载保护的点动控制电路主电路主电路:开关、熔断器、接开关、熔断器、接触器的主触头、热继电器的触器的主触头、热继电器的热元件热元件。与被控制电动机相与被控制电动机相串联串联。控制电路控制电路:按钮、接触器线按钮、接触器线圈、

17、热继电器常闭触点圈、热继电器常闭触点。接在两相之间，控制电路接在两相之间，控制电路中的电流较小中的电流较小。按下按钮按下按钮SB接触器线圈接触器线圈KM得得电电KM主触头闭合主触头闭合电动机运转；电动机运转；主电路主电路FRKMSB控制电路控制电路FRQSFUL1L2L3KM松开按钮松开按钮SB接触器线圈失电接触器线圈失电KM主触头打开主触头打开电动机停转电动机停转。动画动画18全压启动控制线路全压启动控制线路通电通电KM3MQ转动转动全压启动是最基本的电动机控全压启动是最基本的电动机控制线路。制线路。组成：组成：主电路主电路控制线路控制线路19合上开关合上开关QKM辅助触点闭合自锁。辅助触点

18、闭合自锁。按下起动按钮按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，线圈通电，KM主触点闭合，主触点闭合， 电动机运转。电动机运转。通电通电KM3MQ转动转动20合上开关合上开关Q自锁自锁.KM辅助触点闭合自锁。辅助触点闭合自锁。按下起动按钮按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，线圈通电，KM主触点闭合，主触点闭合， 电动机运转。电动机运转。通电通电KM转动转动3MQ21.通电通电3MQ转动转动KM自锁自锁, KM线圈断电线圈断电KM主触点断开主触点断开, 电动机停转。电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。辅助触点断开，取消自锁。动画动画22转动转动, KM线圈断电线圈断电KM主触点断开主触点断开,

19、 电动机停转。电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。辅助触点断开，取消自锁。 .通电通电3MQ23既能长期工作又能点动的控制电路既能长期工作又能点动的控制电路(1) 使接触器线圈使接触器线圈KM通电；通电；(2) 使线圈使线圈KM不能自锁。不能自锁。SB3复合按钮复合按钮24SB3既能长期工作又能点动的控制电路既能长期工作又能点动的控制电路25SB3断开断开既能长期工作又能点动的控制电路既能长期工作又能点动的控制电路26SB3实现点动实现点动断开断开既能长期工作又能点动的控制电路既能长期工作又能点动的控制电路27正反转控制线路正反转控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n工作原理工作原理 当

20、反转接触器工作时，将电动机接到电源的任当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。意两根联线对调一下，电动机反转。电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路28正反转的控制线路正反转的控制线路3MFRFU.FRQ.29.通电通电断开断开断电断电闭合闭合30KMFKMF31KMF通电通电闭合闭合闭合闭合动画动画32主电路中的电流主电路中的电流与控制电路中的与控制电路中的电流有何区别？电流有何区别？简述电动机点动简述电动机点动控制、单向运转控制、单向运转控制和正反转控控制和正反转控制线路的工作过制线路的工作过

21、程。程。 试述什么是自锁、互锁？试述什么是自锁、互锁？它们在控制电路中各起什它们在控制电路中各起什么作用？么作用？ 试设计一个电动试设计一个电动机控制线路。要机控制线路。要求：既能点动，求：既能点动，又能单向起动、又能单向起动、停止及连续运转停止及连续运转的控制线路的控制线路 333MFUQ.FRKMR341. 图中图中KM1是什么元件，是什么元件，KM1、KM1、KM1、KM1是是KM1的什么部分，的什么部分，KM1、KM1在电路中起什么作用？在电路中起什么作用？352. FU是什么元件，在电路中起什么作用？是什么元件，在电路中起什么作用？363. FR是什么元件，是什么元件，FR、FR是是

22、FR的什么部的什么部分分,FR在电路中起什么作用在电路中起什么作用?374. 试叙述按下启动按钮试叙述按下启动按钮SB1电路的动作过程。电路的动作过程。38自锁和互锁的作用与区别？自锁和互锁的作用与区别？ 1.作用作用 自锁自锁:能保证松开启动按钮时，交流接触器的线圈继续能保证松开启动按钮时，交流接触器的线圈继续 通电；通电； 互锁互锁:能够保证两个交流接触器的线圈不会在同一时间能够保证两个交流接触器的线圈不会在同一时间 都处于通电状态。都处于通电状态。2.区别区别 自锁利用动合辅助触点自锁利用动合辅助触点;互锁利用动断辅助触点。自互锁利用动断辅助触点。自锁环节与起动按钮串联锁环节与起动按钮串

23、联;互锁环节与另一交流接触器的线互锁环节与另一交流接触器的线圈串联。圈串联。39下列电路能否控制电机起停下列电路能否控制电机起停?SBstpSBstKMKMSBstpSBstKMKMSBstpSBstKMKMKMSBstpSBstKMKM能起动能起动,不能停止不能停止不能起动不能起动,且造成电源短路且造成电源短路非正常起动非正常起动,且不能停止且不能停止只能点动只能点动40 下面控制电路能否实现既能点动、又能连续运行下面控制电路能否实现既能点动、又能连续运行 KMSB1KMSB2FRSB341 简述下面控制电路的工作原理简述下面控制电路的工作原理。42电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三

24、相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路43正反转控制线路正反转控制线路n工作过程工作过程l无互锁（不能使用）无互锁（不能使用）l正停反正停反重要概念：重要概念：互锁互锁l正反停正反停电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路44点动控制线路点动控制线路n生产实际的需要生产实际的需要n工作过程工作过程电气控制线路电气控制线路基础基础2.2 三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的基本控制线路基本控制线路455. 多点控制线路多点控制线路FRFRKMKMSBSB2 2KMKMSBSB3 3SBSB1 1SBSB3

25、 3 有些生产设备为了操作方便，需要在两地或多地有些生产设备为了操作方便，需要在两地或多地控制同一台电机。控制同一台电机。甲地停止甲地停止按钮按钮甲地起动甲地起动按钮按钮控制原理：只要将两地或多地的控制原理：只要将两地或多地的起动按钮并联，停起动按钮并联，停止按钮串联，止按钮串联，就可实现两地或多地同时对一台电动就可实现两地或多地同时对一台电动机的控制。机的控制。乙地停止乙地停止按钮按钮乙地起动乙地起动按钮按钮FRFRM M3 3QSQSFUFUL L1 1L L2 2L L3 3KMKM1 146顺序控制线路顺序控制线路n 生产实际的需要生产实际的需要n 类型类型l 基于动作先后顺序基于动作

26、先后顺序l 基于时间控制基于时间控制n 工作过程工作过程47按动作顺序控制：按动作顺序控制：48M13这样的顺序控这样的顺序控制是否合理？制是否合理？两电机各自两电机各自要有独立的要有独立的电源；这样电源；这样接，主触头接，主触头(KM1)的负的负荷过重。荷过重。M2349按时间顺序控制：按时间顺序控制：501.顺序控制线路顺序控制线路1#2# 例如：皮带运输例如：皮带运输起动要求起动要求: 1#电机先起动，电机先起动，2#电机才动。电机才动。停车要求停车要求: 2#电机先停，电机先停，1#电机才停。电机才停。51顺序控制方法顺序控制方法1：52顺序控制方法顺序控制方法2：SB2SB1FR1F

27、R253顺序控制方法顺序控制方法2：SB1FR1SB2FR2断开断开断开断开54 自动循环控制是利用生产机械的行程终端加位置开关实自动循环控制是利用生产机械的行程终端加位置开关实现的正、反转控制。现的正、反转控制。STBFRKM2STBKM2SB3KM2SB1SB2生产机械往复生产机械往复运动工作台。运动工作台。往复运动往复运动控制线路控制线路 如此不断地重复如此不断地重复前面的往复运动，前面的往复运动，直至按动停止按钮直至按动停止按钮后，生产机械才能后，生产机械才能停止运动。停止运动。自动循环控制线路自动循环控制线路55FRKM2KM2SB3KM2SB1SB2(其常闭断开，其常闭断开， 常开

28、闭合常开闭合)KM1断电断电56带限位保护的自动循环控制线路带限位保护的自动循环控制线路BG3：左限位保护行程开关：左限位保护行程开关BG4：右限位保护行程开关：右限位保护行程开关57应为动合触点应为动合触点 控制要求控制要求:在正转和反转的预定位置能自动停止在正转和反转的预定位置能自动停止, 并且并且有短路、过载和失压保护有短路、过载和失压保护. 找出图中的错误找出图中的错误, 画出正确的电画出正确的电路路, 并阐述从并阐述从KM1线圈通电换到线圈通电换到KM2线圈通电的操作过程。线圈通电的操作过程。缺短路保护缺短路保护应为动断触点应为动断触点应为动合触点应为动合触点KM1ST1ST2KM2

29、KM2KM1KM1SB2SB3KM2SB1KMRQKMF3 3缺过载保护缺过载保护电源线电源线应为动断触点应为动断触点58KMRQKMFFR3 3KM1STA1STB1KM1KM2KM1KM2SBstFSBstRKM2SBstpFR正确的控制电路正确的控制电路: :59n 为什么要进行降压启动控制？为什么要进行降压启动控制？减小对电网的冲击减小对电网的冲击n 降压启动的过程降压启动的过程n 降压启动方法降压启动方法l 定子电路串电阻（或电抗）定子电路串电阻（或电抗）l 星形星形三角形三角形l 自耦变压器自耦变压器l 延边三角形延边三角形l 使用软启动器使用软启动器l 使用变频器使用变频器电气控

30、制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路60电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路311.星形星形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路n降压启动原理降压启动原理l 启动时将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每启动时将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定值的相绕组上的电压为额定值的 ，加在电动机定子绕，加在电动机定子绕组上的电流是组上的电流是连接时的连接时的1/3，从而减小了启动电流，从而减小了启动电流对电网的影响。当转速接近额定转速时，

31、定子绕组对电网的影响。当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。n工作过程工作过程 l 主电路为什么像这样连接？主电路为什么像这样连接？l 工作过程工作过程61电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路62FU.SB1.SB2星形星形三角形降压启动控制三角形降压启动控制线路线路63通通电电.SB1.SB2复合复合按钮按钮KM2断电断电常开闭合常开闭合常闭闭合常闭闭合通电瞬通电瞬时闭合时闭合64KM2断电断电常开闭合常开闭合常闭闭合常闭闭合通通电电.SB1

32、.SB265通通电电SB1SB2通电延时通电延时继电器继电器通电延通电延时断开时断开断断电电复合复合按钮按钮66通通电电SB1SB2通电延时通电延时继电器继电器通电延通电延时断开时断开复合复合按钮按钮断断电电通通电电断断电电常闭断开常闭断开常闭闭合常闭闭合Y接断开接断开67通通电电SB1SB2通电延时通电延时继电器继电器通电延通电延时断开时断开复合复合按钮按钮通通电电断断电电常闭断开常闭断开常闭闭合常闭闭合Y接断开接断开通通电电68FU.SB1.SB2星形星形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路69FU.SB1.SB2星形星形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路701. 星形星

33、形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路n 特点和适用场合特点和适用场合l 优点：优点：启动电流特性好，结构简单，价格低；启动电流特性好，结构简单，价格低；l 缺点：缺点：由于启动转矩也降低到了原来的由于启动转矩也降低到了原来的1/31/3，所以转矩特性差。所以转矩特性差。l 适合于轻载或空载启动的场合。适合于轻载或空载启动的场合。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路712. 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 自耦变压器降压启动的控制线路中，电动机启自耦变压器降压启动的控制线路中，电动机启动电流的

34、限制是靠自耦变压器来实现的。动电流的限制是靠自耦变压器来实现的。 其设计思想也是通过时间继电器完成电动机由其设计思想也是通过时间继电器完成电动机由启动到正常运行的自动切换。启动到正常运行的自动切换。 启动时串入自耦变压器，启动结束后自动将其启动时串入自耦变压器，启动结束后自动将其切除。切除。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路722. 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 733. 软启动器及其使用软启动器及其使用n使用场合及特点使用场合及特点l 在一些对启动要求较高的场合，可选用软启动装置，在一些对启动要

35、求较高的场合，可选用软启动装置，它采用电子启动方法。它采用电子启动方法。l 主要特点主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有对电动机和软启动器本启动转矩可调节，另外还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能和实时检测并显示如电流、电缺相、断相等保护功能和实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数的功能。压、功率因数等参数的功能。n原理原理 利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导

36、通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控制启动通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩。电流和启动转矩。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路74 3. 软启动器及其使用软启动器及其使用n软启动器的控制功能软启动器的控制功能l 斜坡升压启动方式斜坡升压启动方式 此种启动方式一般可设定启动初始电压此种启动方式一般可设定启动初始电压UqoUqo和启动时间和启动时间t1t1。这种。这种启动方式关闭电流反馈，属启动方式关闭电流反馈，属开环控制方式开环控制方式，在电动机启动过程中，在电动机启动过程中，电压线性逐

37、渐增加，在设定的时间内达到额定电压。电压线性逐渐增加，在设定的时间内达到额定电压。l 转矩控制及启动电流限制启动方式转矩控制及启动电流限制启动方式 此种启动方式一般可设定启动初始力矩此种启动方式一般可设定启动初始力矩TqoTqo、启动阶段力矩限幅、启动阶段力矩限幅TLITLI、力矩斜坡上升时间、力矩斜坡上升时间t1t1和启动电流限幅和启动电流限幅ILIILI。这种启动方式引。这种启动方式引入电流反馈，通过计算间接得到负载转矩，属入电流反馈，通过计算间接得到负载转矩，属闭环控制方式闭环控制方式。由。由于于控制目标为转矩控制目标为转矩，故软启动器输出电压为非线性上升。，故软启动器输出电压为非线性上

38、升。 此种控制方式可以使电动机以最佳的启动加速度、以最快的时间此种控制方式可以使电动机以最佳的启动加速度、以最快的时间完成平稳的启动，是应用最多的启动方式。完成平稳的启动，是应用最多的启动方式。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路75 3. 软启动器及其使用软启动器及其使用n软启动器的控制功能软启动器的控制功能l 电压提升脉冲启动方式电压提升脉冲启动方式 此种启动方式一般可设定电压提升脉冲限幅此种启动方式一般可设定电压提升脉冲限幅ULIULI。升压脉冲宽度。升压脉冲宽度一般为一般为5 5个电源周波，即个电源周波，即100m

39、s100ms。在启动开始阶段，晶闸管在极短。在启动开始阶段，晶闸管在极短时间内按设定升压幅值启动，可得到较大的启动转矩，此阶段结时间内按设定升压幅值启动，可得到较大的启动转矩，此阶段结束后，转入转矩控制及启动电流限制启动。该启动方法适用于重束后，转入转矩控制及启动电流限制启动。该启动方法适用于重载并需克服较大静摩擦的启动场合。载并需克服较大静摩擦的启动场合。l 转矩控制软停车方式转矩控制软停车方式 输出电压逐渐降低而切断电源输出电压逐渐降低而切断电源不允许电动机瞬间停机不允许电动机瞬间停机l 制动停车方式制动停车方式 能耗制动方式能耗制动方式电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步

40、电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路76 3. 软启动器及其使用软启动器及其使用n使用举例：使用举例：TE的的Altistart46l具有通用软启动器的各种功能具有通用软启动器的各种功能l电动机单向运行，带旁路接触器、软启动、软停车或自由停车控制电动机单向运行，带旁路接触器、软启动、软停车或自由停车控制线路线路 端子功能端子功能L1/L2/L3,A1/A2/A3,T1/T2/T3,A2/B2/C2PLSTOP,RUNC,400KF1,KF2输出继电器输出继电器 KF1KF1：可编程：可编程：隔离继电器隔离继电器（或故障继电器）（或故障继电器） KF2KF2：启动结束继电器：

41、启动结束继电器电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路77电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路78 3. 软启动器及其使用软启动器及其使用n使用举例：使用举例：TE的的Altistart46l 单台软启动器启动多台电机举例单台软启动器启动多台电机举例 注意外部旁路的区别注意外部旁路的区别 KF1,KF2输出继电器的作用输出继电器的作用在一台电动机启动结束后，软启动器被外部旁路。在一台电动机启动结束后，软启动器被外部旁路。对它来说，这是不正常状态，所以对它来

42、说，这是不正常状态，所以KF1和和KF2都断都断开。开。电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路79电气控制线路电气控制线路基础基础2.3 三相笼型异步电动机降三相笼型异步电动机降压启动控制线路压启动控制线路801.概述概述n为什么要进行制动控制？为什么要进行制动控制？n制动方法制动方法l 机械的机械的l 电气的电气的 反接制动反接制动 能耗制动能耗制动 使用软启动器或变频器中的制动功能使用软启动器或变频器中的制动功能电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路81反接制

43、动控制线路反接制动控制线路n工作原理工作原理l 切断电源并加入反相序的电源切断电源并加入反相序的电源l 注意事项注意事项 限制冲击电流限制冲击电流 及时切除反向电源及时切除反向电源n特点及适用场合特点及适用场合l 特点：特点：制动迅速，效果好，冲击大。制动迅速，效果好，冲击大。l 适用场合：适用场合：通常仅适用于通常仅适用于10 kW10 kW以下的小容量电动机。以下的小容量电动机。电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路82反接制动控制线路反接制动控制线路n单向运行反接制动控制线路单向运行反接制动控制线路电气控制线路电气控制线路基础

44、基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路速度继电器：速度继电器：动作值：动作值：1203000 r/min返回值：返回值：100 r/min83反接制动控制线路反接制动控制线路n 具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路84l正向启动正向启动 SF2KF3QA1QA1电动机降压启动电动机降压启动转速上升到一定值时转速上升到一定值时BS1BS1KF1KF1QA3QA3RARA被短接被短接电动机全压下升速到额定值。电动机全压

45、下升速到额定值。l正向停止正向停止SF1KF3KF3、QA1QA1、QA3QA3QA2QA2在接有在接有RARA的情况下制动的情况下制动转速下降到一定值转速下降到一定值KF1KF1QA2QA2制动结束制动结束电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路85能耗制动控制线路能耗制动控制线路n工作原理工作原理l 所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的

46、。子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。n实现方法实现方法l 根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制；根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制；l 也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路86能耗制动控制线路能耗制动控制线路n单向运行能耗制动控制线路单向运行能耗制动控制线路 l 以时间控制原则进行控制；以时间控制原则进行控制；l 以速度原则进行控制。以速度原则进行控制。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.4

47、三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路87电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路88能耗制动控制线路能耗制动控制线路n能耗制动和反接制动的比较能耗制动和反接制动的比较l 能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能耗制动的制动效果不及反反接制动电流小得多，但能耗制动的制动效果不及反接制动明显，同时还需要一个直流电源，控制线路相接制动明显，同时还需要一个直流电源，控制线路相对比较复杂。对比较复杂。l 能耗制动一般适用于电动机容量较大和启动、制

48、动频能耗制动一般适用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场合。反接制动一般适合于电动机容量较小和不繁的场合。反接制动一般适合于电动机容量较小和不频繁制动的场合。频繁制动的场合。电气控制线路电气控制线路基础基础2.4 三相笼型异步电动机制三相笼型异步电动机制动控制线路动控制线路891.概述概述n电气调速方法电气调速方法l 三相笼型异步电动机转速公式：三相笼型异步电动机转速公式：l 调速方法调速方法 改变改变p：变极调速有级调速，简单，适用于要求：变极调速有级调速，简单，适用于要求不高的一般场合。不高的一般场合。 改变改变s：滑差电机已淘汰。：滑差电机已淘汰。 改变改变f：变频调速调速性能最好，使用

49、广泛的调：变频调速调速性能最好，使用广泛的调速方法。速方法。电气控制线路电气控制线路基础基础2.5 三相笼型异步电动机速三相笼型异步电动机速度控制线路度控制线路psfsnn)1 (60)1 (090变极调速控制线路变极调速控制线路n变极方法变极方法电气控制线路电气控制线路基础基础2.5 三相笼型异步电动机速三相笼型异步电动机速度控制线路度控制线路恒功率恒功率恒转矩恒转矩91变极调速控制线路变极调速控制线路n双速电动机调速控制线路双速电动机调速控制线路l 主电路的连接主电路的连接l 低速启动低速启动l 高速启动高速启动问题：想一想问题：想一想QA3QA3的作用？的作用？电气控制线路电气控制线路基

50、础基础2.5 三相笼型异步电动机速三相笼型异步电动机速度控制线路度控制线路921.变频调速的基本概念变频调速的基本概念n什么是变频调速？什么是变频调速？电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用 变频调速是通过改变供电电压的频率可以实现对交流电变频调速是通过改变供电电压的频率可以实现对交流电动机的速度控制。动机的速度控制。 电动机转速电动机转速n基本上与电源的频率基本上与电源的频率f成正比，因此，平滑成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机地调节供电电源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机的转速。的转速。 psfsnn

51、)1 (60)1 (0931.变频调速的基本概念变频调速的基本概念n上世纪上世纪8080年代前，什么因素制约了变频调速的发展？年代前，什么因素制约了变频调速的发展？ 大功率开关器件；微处理器及变频控制方式大功率开关器件；微处理器及变频控制方式n变频调速的特点：变频调速的特点： 连续调速；启动电流小，可调节加减速度，电动机连续调速；启动电流小，可调节加减速度，电动机可以高速化和小型化，保护功能齐全；节能；提高生产可以高速化和小型化，保护功能齐全；节能；提高生产率和质量。率和质量。电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用94变频器的类型变频器的类型n按

52、电路结构分按电路结构分l 交直交变频器交直交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。流电逆变成频率连续可调的三相交流电。大多数变频器都属于交直交型。大多数变频器都属于交直交型。l 交交变频器交交变频器 把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。其主要优点是没有中间环节，变换效率的交流电源。其主要优点是没有中间环节，变换效率高，但可调频率一般为额定频率的高，但可调频率一般为额定频率的1/21/2以下，主要用于以下，主要用于容量较大的低速拖动系统中。容量较大的低

53、速拖动系统中。电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用95n按滤波方式分：按滤波方式分： l电压型变频器电压型变频器 在交在交-直直-交变频器中，中间直流环节采用大电容滤波，交变频器中，中间直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，输出交流电压是矩形波或阶梯波。直流电压波形比较平直，输出交流电压是矩形波或阶梯波。l电流型变频器电流型变频器 在交在交-直直-交变频器中，中间直流环节采用大电感滤波，交变频器中，中间直流环节采用大电感滤波，直流电流波形比较平直，输出交流电流是矩形波或阶梯波。直流电流波形比较平直，输出交流电流是矩形波或阶梯波。电气控制

54、线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用96 变频调速是通过改变供电电压的频率可以实现对交流电变频调速是通过改变供电电压的频率可以实现对交流电动机的速度控制。动机的速度控制。 如果频率如果频率f小于电动机的额定频率小于电动机的额定频率fN，那么气隙磁通，那么气隙磁通就就会大于气隙磁通会大于气隙磁通N，就会导致电动机的铁芯磁通产生过饱，就会导致电动机的铁芯磁通产生过饱和，从而导致励磁电流过大，使电动机的功率因数和工作效和，从而导致励磁电流过大，使电动机的功率因数和工作效率显著下降，严重时会因绕组过热而损坏电机。率显著下降，严重时会因绕组过热而损坏电机。 Nf

55、E44. 4 如果频率如果频率f大于电动机的额定频率大于电动机的额定频率fN，那么气隙磁通，那么气隙磁通就就会小于于气隙磁通会小于于气隙磁通N，就会导致电动机的输出转矩，就会导致电动机的输出转矩M下降，下降，电动机的功率没有得到充分利用造成浪费。电动机的功率没有得到充分利用造成浪费。 改变频率时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持改变频率时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，这就是控制电压与频率之比，所以称为一定，这就是控制电压与频率之比，所以称为V/F控制。控制。 按控制方式分：按控制方式分：lV/F控制控制97lV/F控制控制它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用它是最简

56、单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良；性优良；与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在调速范围窄，通常在110110左右的调速范围内使用；左右的调速范围内使用；急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限；急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限；不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合；场合；基频以下可以实现恒转矩调速，基频以上可以实现恒基频以下可以实现恒转矩调速，基频以上可以实现恒功率调速。功率调速。电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频

57、调速与 变频器的使用变频器的使用98l矢量控制矢量控制 按照按照直流电动机电枢电流控制思想直流电动机电枢电流控制思想，根据交流电动机根据交流电动机的动态数学模型，利用坐标变换的手段，将交流电动机的的动态数学模型，利用坐标变换的手段，将交流电动机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并对电动定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并对电动机的磁场和转矩分别进行控制，机的磁场和转矩分别进行控制，使交流异步电动机达到与使交流异步电动机达到与直流电动机相同的调速性能。直流电动机相同的调速性能。 机理：将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两机理：将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产

58、生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。 矢量控制又可分为磁通矢量控制、电压矢量控制和转矢量控制又可分为磁通矢量控制、电压矢量控制和转矩矢量控制等。矩矢量控制等。 电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用99 矢量控制特点：矢量控制特点：需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。

59、调速范围在调速范围在11001100以上。以上。速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续连续4 4象限运转，能适用于任何场合。象限运转，能适用于任何场合。电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用100变频器的类型变频器的类型n根据输出电压调制方式分类根据输出电压调制方式分类l PAMPAM方式方式 脉冲幅值调制脉冲幅值调制（PAMPAM，Pulse Amplitude ModulationPulse Amplitude Modulation） l PWMPWM方式方式 脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWMPW

60、M，Pulse Width ModulationPulse Width Modulation） n根据输入电源的相数分类根据输入电源的相数分类l 单相变频器单相变频器l 三相变频器三相变频器电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用101变频器的组成变频器的组成n主电路主电路n控制电路控制电路n保护电路保护电路电气控制线路电气控制线路基础基础2.6 变频调速与变频调速与 变频器的使用变频器的使用102变频器的主电路变频器的主电路整流电路整流电路直流电路直流电路逆变器逆变器滤波电容滤波电容:CF ；限流电阻；限流电阻:RL ；开关；开关:SL ；电源指