第7章(2)机电控制系统

1、 电气控制系统是机电设备的重要组成部分，必须保证机电设备按生产工艺要求，完成各种运动状态与协调工作，并保证机电设备操作的安全可靠。 这里，我们将应用电气控制线路基本知识，分析普通机电设备的电气控制线路，掌握其工作原理和分析方法；提高电气图的阅读能力；加深对生产机械中机械、电气综合控制的理解，培养分析和解决生产设备常见电气故障的能力。2022-6-532022-6-537.2 7.2 电气控制系统图电气控制系统图 一、一、 电气控制系统图及有关规定电气控制系统图及有关规定 常用的电气工程图： 1.电气系统框图 2.电气原理图 3.电器元件布置图 4.电气安装接线图2022-6-54（一）电气图中

2、的图形符号和文字符号（一）电气图中的图形符号和文字符号 电气控制系统图中，电气元件必须使用国家统一规定的图形符号和文字符号。 图形符号用来表示各种不同的电气元件，文字符号标注在图形符号近旁，进一步说明电器元件或设备的名称、功能和特征等。 所用图形符号采用中华人民共和国国家标准GBT47282000电气简图用图形符号，文字符号采用国标GBT7159-1987电气技术中的文字符号制定通则。2022-6-55GBGBT47282000T47282000电气简图用图形符号电气简图用图形符号2022-6-56电气技术中的文字符号制定通则电气技术中的文字符号制定通则2022-6-571. 1. 文字符号文

3、字符号 电气设备导线文字符号标记： (1)交流系统电源线，A相、B相、C相分别用A、B、C表示；1相、2相、3相分别用L1、L2、L3表示。 (2)中性线N。(3)保护接地线PE。(4)不接地的保护导线PU。(5)保护接地线和中性线共用一线PEN。(6)接地线E。 (7)直流系统电源线(正极、负极、中间线)分别用L+、L-、M表示。2022-6-58部分电器设备文字符号含义部分电器设备文字符号含义2022-6-592. 2. 端子标记端子标记 电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标记。 按国家标准GB402683电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则规定： 三相交流电源的

4、引入线用L1、L2、L3、N、PE标记。 直流系统电源正、负极、中间线分别用L+、L-与M标记。 三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记。 2022-6-510（二）（二） 系统图或框图系统图或框图 系统图或框图是用符号或带注释的框，概略地表示系统或分系统的基本组成、相互关系及其主要特征的一种电气图。它是依据系统或分系统的功能层次来绘制的，不仅是绘制电气原理图的基础，而且还是操作、维修不可缺少的文件。2022-6-511系统图或框图示例系统图或框图示例 2022-6-512总控制系统液压动力系统钢板存储冷却水供应系统压缩空气系统轧钢机配电系统电源进线材料进入系统图系统图2022-6-51

5、3变频调速系统方框图变频调速系统方框图 2022-6-514 具体案例的系统方框图具体案例的系统方框图2022-6-515（三）电气原理图（三）电气原理图 电气原理图是用来详细表示各电气元件或设备的基本组成和连接关系的一种电气图。 原理图是在系统图或框图的基础上采用电气元件展开的形式绘制的，包括所有电气元件的导电部件和接线端点之间的相互关系，但并不按照各电器元件的实际位置和实际接线情况来绘制。 原理图是绘制电气安装接线图的依据。 2022-6-516 电气原理图示例电气原理图示例2022-6-517电气原理图的绘制原则电气原理图的绘制原则 (1)原理图分为主电路和辅助电路两部分。 主电路是电气

6、控制线路中强电流通过的部分，一般用粗实线绘制。主电路中三相电路导线按相序从上到下或从左到右排列，中性线应排在相线的下方或右方，并用Ll、L2、L3及N标记； 辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路，是小电流通过的部分，应用细实线绘制。通常将主电路画在控制电路的上方或左方。 (2)无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，电路可采用水平布置或垂直布置。电气元件的触点通常按没有通电或不受外力作用时的正常状态画出。 2022-6-518电气原理图的绘制原则电气原理图的绘制原则 （2 2） (3)同一电器的各个部件(如线圈和触点)，分别画在各自所属的电

7、路中。为便于识别，同一电器的各个部件均编以相同的文字符号。 (4)同一原理图中，作用相同的电气元件有若干个时，可在文字符号后加注数字序号。 (5)原理图中，有直接电联系的十字交叉导线连接点必须用黑圆点表示。2022-6-519CA6140型卧式车床的电气原理图主轴箱传动带主轴箱传动带罩安全开关罩安全开关配电盘壁龛门安全开关配电盘壁龛门安全开关SQ2SQ2开关传动杆控制开关传动杆控制QFQF线圈线圈2022-6-520那么，问题来了：那么，问题来了： 1.1.绘制电气原理图时，有哪些规则？绘制电气原理图时，有哪些规则？ 2. 2.比较比较CW6132CW6132与与CA6140CA6140型车床

8、，谈谈异同。型车床，谈谈异同。2022-6-5212022-6-521电气原理图的一般分析方法电气原理图的一般分析方法 由于机电设备种类繁多，运动形式和操作要求各异，所以对电气控制提出了各种各样的要求。另外由于机电设备电气化和自动化程度的不同，电气原理图的复杂程度差别也很大。有的比较简单，容易看懂，有的却很复杂，不太容易看懂。 那么，现在问题来了：那么，现在问题来了：如何去分析一台机电设备的电气原理图呢? 常用的分析方法：直接读图法常用的分析方法：直接读图法( (查线读图法或跟查线读图法或跟踪追击法踪追击法) )和间接读图法和间接读图法( (逻辑代数法逻辑代数法) )。下面以普通机电设备的电气

9、原理图为例，重点学习直接读图法。2022-6-522电气原理图的电气原理图的直接读图法直接读图法 电气原理图分析可采用“直接读图法”。 此方法应注意遵循“化整为零看电路，积零为整看全部”的原则。 “化整为零看电路化整为零看电路”： 首先从主电路着手，明确此控制电路由几台电动机组成，每台电动机由哪个接触器或开关控制，图中可知电动机是否具有正反转控制、减压起动或制动控制等。2022-6-523电气原理图的电气原理图的直接读图法（直接读图法（2 2） 其次分析控制电路，控制电路可分为几个单元，每个单元主要控制一台电动机。 可将主电路中接触器的文字符号和控制电路的相同文字符号一一对照，然后单独分析每台

10、电动机的控制环节，观察主令信号发出后，先动作的电器元件如何控制其他元件的动作，并随时注意控制元件的触点使执行元件有何动作，进而驱动被控对象。 2022-6-5242022-6-524先主后辅，化整为零先主后辅，化整为零 任何复杂的控制系统，都可分为主电路和辅助电路两大部分。而辅助电路又常可分为控制电路、指示电路、照明电路、保护电路等。 在分析复杂系统时，应先分析主电路，然后分析辅助电路，因为后者往往与前者密切相关。阅读主电路应先从电动机入手，看机电设备由几台电动机拖动，弄清各电动机的类型和作用。还可从主电路中看出各电动机的启动方式、制动控制、调速控制等。这样，在分析控制电路的工作原理时，就能做

11、到心中有数。 然后，再从主电路接触器主触点的文字符号，到控制电路中去找它对应的线圈，进一步看其电动机的控制方式。一般来说，同一台电动机的控制电路绘在相邻处，这样，可将一台机电设备的整个控制电路划分为若干部分，而每一部分则控制一台电动机。2022-6-5252022-6-525阅读控制电路阅读控制电路从上到下从上到下 另外，电气控制电路往往按动作先后顺序，由上而下并联排列，所以在阅读控制电路时，也要从上到下，一个环节一个环节地进行分析。 然后，分手动、自动等不同操作方式，按操作顺序，设想分别按动各操作按钮或开关，查对线路有哪些元件受控动作。 接着，逐一查看这些动作元件的触点又是如何控制其他元件动

12、作的，进而驱动被控机械作何运动。 还要继续追查执行元件带动机械运动时，会使哪些信号元件状态发生变化，再查对线路，并以此为线索追踪下去，直至将线路全部看懂为止。 2022-6-526电气原理图的电气原理图的直接读图法（直接读图法（3 3） “积零为整看全部积零为整看全部” 经过“化整为零”，分析了每一控制环节的原理后，还需用“积零为整”的方法，从整体角度去分析各控制环节之间的联系、联锁关系及保护环节，将整个线路有机地联系起来。 最后，再分析其他电路，如照明电路与信号电路等。2022-6-527电气控制原理图的组成电气控制原理图的组成 在读图过程中，要特别注意各部分间的联系和制约关系，及那些满足特

13、殊要求的特殊部分，最后把各环节串起来，通读一遍，这样就不难读懂全图了。 阅读分析电气控制线路图，主要是分析电气控制原理图，其基本方法是查线读图法。 电气控制原理图主要包括主电路、控制电路和辅助电路等几部分。 在阅读分析电气原理图之前，必须了解设备的主要结构、运动形式、电力拖动形式、电动机和电气元件的分布状况及控制要求等内容，在此基础上，便可以阅读分析电气原理图了。2022-6-528 分析主电路分析主电路 从主电路入手，根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析它们的控制内容。 控制内容包括启动、方向控制、调速和制动等。2022-6-529分析控制电路分析控制电路 根据主电路中各电动机和执行电器

14、的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节。 利用前面学过的电器控制线路的基本规律的知识，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。2022-6-530起动、自锁控制起动、自锁控制 依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象-自锁。 自锁作用： 1.线圈通电自保持； 7.实现欠压和失压保护。 2022-6-531工作过程工作过程 合上QS，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。2022-6-532分析辅助电路分析辅助电路 辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，

15、它们大多由控制电路中的元件来控制的。 所以，在分析时，还要回过头来对照控制电路进行分析。2022-6-533 分析联锁与保护环节分析联锁与保护环节 生产机械对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动和控制方案以外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。2022-6-534总体检查总体检查 经过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制线路，看是否有遗漏。 特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元件所起的作用。2022-6-5352022-6-535典型

16、设备电气控制电路分析典型设备电气控制电路分析 电气原理图的分析方法及步骤： 1）了解机电设备的主要技术性能，了解其中机械和电动各部分的分工、作用及工作原理。 2）分析并明确机电设备所具有的运动，各运动执行件的运动性质、规律以及对这些运动属性的控制要求。 3）主电路分析。根据对各机械运动的控制要求，对电气控制系统的主电路进行分析。包括用电设备的数目、线路的连接情况、各触点及保护环节的作用与功能等。 4）控制电路分析。包括控制线路各环节的构成、相互关系及控制功能的实现等进行分析。2022-6-5362022-6-536 弄清用途和要求弄清用途和要求 在分析一台具体机电设备的电气控制线路时，首先应弄

17、清其用途和要求，了解该机电设备的基本结构、运动形式、操作方法和机电设备对电气控制的基本要求、必要的保护和联锁等。然后再根据控制线路及有关说明来分析该机电设备的各种运动形式是如何实现的。 在分析常用生产机械的电气控制线路时，应对其机械结构及各部分的运动情况有所了解。由于现代生产机械多采用机械、电气和液压相结合的控制技术，并以电气控制技术作为联接中枢，所以应树立机、电、液相结合的整体概念，注意它们之间的协调关系，提高综合分析能力。2022-6-537电气原理图分析示例电气原理图分析示例 2022-6-538（四）电器元件布置图（四）电器元件布置图 电器元件布置图是用来表明各种电气设备上所有电机、电

18、器实际安装位置的一种图形。是电气控制设备制造、安装和维修必要的资料。 机床的电气元件布置图主要由控制柜及控制板电气元件布置图，操纵台电气元件布置图等组成。 2022-6-539电器元件布置图电器元件布置图（位置图）示例（位置图）示例 FU1FU2KMFRTCFU3FU4线槽505050503203602022-6-540（五）电气安装接线图（五）电气安装接线图 根据电气设备上各元器件实际位置绘制的实际接线图称为电气安装接线图。它是配线施工和检查维修电气设备不可缺少的技术资料。主要有单元接线图、互连接线图和端子接线图等。 电器布置图和电气安装接线图中各电电器布置图和电气安装接线图中各电器元件的符

19、号应与电气原理图保持一致。器元件的符号应与电气原理图保持一致。 2022-6-541电气安装接线图示例电气安装接线图示例 QSMM8078ELSB305121U12SB2SB1HLPEXT30.75mm2 50.75mm2 31mm2 Q132.5mm2 32.5mm2 2022-6-542那么，问题来了：那么，问题来了： 3.3.如何阅读电气原理图？如何阅读电气原理图？ 4. 4.常用的电气工程图有哪几种？常用的电气工程图有哪几种？2022-6-5437.3 三相异步电动机起动控制电路三相异步电动机起动控制电路 以交流电动机为原动机的电力拖动系统为交流电力拖动系统。 三相异步电动机由于结构简

20、单，价格便宜，且性能良好，运行可靠，故广泛应用在各种拖动系统中。2022-6-544三相异步电动机的起动方式：三相异步电动机的起动方式：1.全压直接起动方式2.降压起动方式2022-6-545三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动 异步电动机从接通电源，到进入稳定运行的过程，称为起动。异步电动机起动过程具有如下特点： （1）起动电流大。 异步电动机在刚起动时s1，若忽略励磁电流，则起动电流为短路电流，数值很大，一般电动机的起动电流可达额定电流的47倍，这样大的起动电流，一方面使电源和线路上产生很大的压降，影响其他用电设备的正常运行，使电灯亮度减弱，电动机的转速下降，欠电压继电保护动作

21、而将正在运转的电气设备断电等。 另一方面,起动电流很大将引起电机发热，特别对频繁起动的电机，发热更为厉害。 2022-6-546异步电动机起动特点异步电动机起动特点 （2）起动时间短。 起动电流随着转速的上升很快下降，起动时间短。 （3）起动转矩不高。 起动时虽然电流很大，但定子绕组阻抗压降变大，电压为定值，则感应电动势将减小，主磁通m将减小； 起动时的功率因数很小，从转矩的物理表达式可看出，此时起动转矩并不大。2022-6-547三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 为使异步电动机能带负载很快达到稳定运行，同时又不影响接在同一电网上的其它设备，对起动的基本要求是起动转矩足够大，起动电流又

22、不要太大。 由上面的分析可以看出，要限制起动电流，可以采取降压或增大电机参数的方法。为增大起动转矩，可适当加大转子的电阻。所以大容量的异步电动机一般采用加装起动装置起动。 衡量三相异步电动机起动装置性能的主要技术指标有起动转矩倍数kst、起动电流倍数ki、起动时间和起动设备性能和造价,起动过程的平滑性等。2022-6-548全压直接起动全压直接起动2022-6-549（一）全压直接起动控制电路（一）全压直接起动控制电路 给电动机定子绕组加上额定电压使之起动的方法称为直接起动，或称全压起动。 直接起动是最简单的起动方法。起动时用刀开关、电磁起动器或接触器将电动机定子绕组直接接到电源上。 直接起动

23、时，起动电流很大，一般选取熔体的额定电流为电机额定电流的2.53.5倍。 2022-6-550电动机的起动电流电动机的起动电流 对于一般小型笼型异步电动机如果电源容量足够大时，应尽量采用直接起动方法。对于某一电网，多大容量的电动机才允许直接起动，可按下列经验公式来确定 电动机的起动电流倍数ki需符合式中电网允许的起动电流倍数，才允许直接起动，否则应采取降压起动。一般10kW以下的电动机都可以直接起动。随电网容量的加大，允许直接起动的电动机容量也变大。电动机额定功率电源总容量341NstiIIk2022-6-551小电机的全压直接启动小电机的全压直接启动 电路图电路图 接线图接线图 2022-6

24、-552有自锁控制的有自锁控制的直接起动控制电路直接起动控制电路 为什么加为什么加自锁？自锁？ 为什么用为什么用点动点动（按扭）开关？（按扭）开关？2022-6-553知识回顾知识回顾2022-6-554工作过程工作过程 合上QF，按下SB1，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SB2，KM线圈断电，主触点和辅助触点断开，电动机停止。 自锁另一作用： 实现欠压和失压保护。2022-6-555接触器自锁控制线路接线图接触器自锁控制线路接线图 2022-6-556笼型电动机的全压起动笼型电动机的全压起动 三相笼型电动机的全压起动接触器控制电路中，QS为开

25、关，FU1、FU2为主电路与控制电路的熔断器，KM为接触器，KR为热继电器，SB1、SB2分别为起动按钮与停止按钮，M为笼型异步电动机。2022-6-557电路的保护环节为：1）短路保护。 2）过载保护。 3）欠压保护。 全压起动的保护环节全压起动的保护环节2022-6-558点动控制点动控制 生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。 下图为电动机点动控制电路。 图中的控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。SB3为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。 2022-6-559接触器点动控制电路接触器点动控制电路 2022-6-560点动控

26、制示例点动控制示例2022-6-561点动控制工作原理点动控制工作原理 1、先合上电源开关Q。 2、起动过程：按下SB， KM线圈通电吸合， KM主触点闭合， 电动机M起动运转。 3、停止过程：松开SB， KN线圈断电释放 ，KM主触点断开，电动机M停转。 如图b、图c所示，是两种既可点动又可连续运行的控制电路，这种电路既可用于机床的连续运行加工，又可满足短时的调整动作，操作非常方便。 2022-6-562点动控制电路的其它表现方式点动控制电路的其它表现方式2022-6-563三相异步电动机接触器三相异步电动机接触器点动控制线路布置图点动控制线路布置图 2022-6-564接触器点动控制线路接

27、线图接触器点动控制线路接线图 2022-6-565电动机的多地控制电路图电动机的多地控制电路图 2022-6-566三相异步电动机的多地控制接线图 2022-6-567那么，问题来了：那么，问题来了： 5.5. 请设计一个既可点动，又可连续运转的电动请设计一个既可点动，又可连续运转的电动机控制线路。机控制线路。 6. 6.多地点控制电动机时，需要注意什么？多地点控制电动机时，需要注意什么？2022-6-568 （二）降压起动控制线路（二）降压起动控制线路2022-6-569 降压起动控制方式降压起动控制方式 降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电压，起动结束时加额定电压运行的起动方式

28、。 降压起动虽然能降低电动机起动电流，但由于电动机的转矩与电压的平方成正比，因此降压起动时电动机的转矩减小较多，故此法一般适用于电动机空载或轻载起动。2022-6-5701.1.定子串接电抗器或电阻的降压起动定子串接电抗器或电阻的降压起动 起动时，电抗器或电阻接入定子电路；起动后，切除电抗器或电阻，进入正常运行。 三相异步电动机定子边串入电抗器或电阻起动时，定子绕组实际所加电压降低，而减小起动电流。 但定子边串电阻起动时，能耗较大，实际应用不多。2022-6-571 凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼型感应电动机，都可采用Y-降压起动。 起动时，定子绕组先接成Y联结，接入三相交流

29、电源，起动电流下降到全压起动时的1/3，对于Y系列电动机直接起动时起动电流为额定电流IN的7.57倍。 当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改成联结，电动机进入正常运行。 这种方法简便、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，Y系列电动机起动转矩为额定转矩的1.42.2倍。2. Y-2. Y-降压降压起动起动2022-6-572右图为用于13kW以上电动机的Y-D降压起动电路，由三个接触器和一个时间继电器构成。2022-6-573Y-Y-启动自动控制线路电路图启动自动控制线路电路图 2022-6-574Y-Y-启动自动控制线路布置图启动自动控制线路布置图 2022-

30、6-5753.3.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 采用自动控制自耦变压器降压起动的控制电路由交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮和自耦变压器等元件组成。 图中KM1为正常运转接触器，KM2为降压起动接触器，KA为起动中间继电器，KT为降压起动时间继电器。 2022-6-576自耦变压器降压起动电路图自耦变压器降压起动电路图2022-6-577那么，问题来了：那么，问题来了： 7.7. 电动机什么情况下适合降压起动？为什么？电动机什么情况下适合降压起动？为什么？ 8. 8.采用采用Y-Y-降压起动时，对电动机有何要求？降压起动时，对电动机有何要求？2022-6-578三、三相异步电动机正

31、反转控制电路三、三相异步电动机正反转控制电路 在实际生产中常需要运动部件实现正反两个方向的运动，这就要求拖动电动机能做正反两方向的运转。从电机原理可知，改变电动机三相电源相序即可改变电动机旋转方向。电动机的常用正反转控制电路如下图所示。2022-6-579正反转控制线路布置图正反转控制线路布置图 2022-6-5802022-6-580如何完成正反转运行控制？如何完成正反转运行控制？ 控制要求：控制要求： 正反转；正反转；如何实现？如何实现？ 缺点？缺点？没有保护就容易相间短路。2022-6-5812022-6-581正反转电路控制规律正反转电路控制规律 当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工

32、作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的动断触点。 当要求甲接触器工作时，乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的动断触点。2022-6-5822022-6-582接触器联锁的正反转控制电路接触器联锁的正反转控制电路解决办法：解决办法： 加互锁-在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁（联锁）。 缺点？2022-6-583接触器联锁的正反转接线图接触器联锁的正反转接线图 2022-6-584按钮联锁的正反转控制线路电路图按钮联锁的正反转控制线路电路图 2022-6-585按钮联锁的正反转控制接线图按钮联锁的正反转控制接线

33、图 2022-6-5862022-6-586解决办法解决办法 复合联锁正、反转控制2022-6-587双重联锁的正反转控制电路图双重联锁的正反转控制电路图 2022-6-588双重联锁的正反转控制电路图（双重联锁的正反转控制电路图（2 2） 2022-6-589那么，问题来了：那么，问题来了： 9.9.接触器联锁正反转控制电路需要改变电动接触器联锁正反转控制电路需要改变电动机的转向时，直接按反转按钮能否换向？为什么？机的转向时，直接按反转按钮能否换向？为什么？（见（见P110P110图图a a） 10. 10.双重联锁正反转控制电路需要改变电动双重联锁正反转控制电路需要改变电动机的转向时，能否

34、直接按反转按钮？为什么？机的转向时，能否直接按反转按钮？为什么？（见（见P110P110图图b b）2022-6-590 接触器联锁正反转控制电路需要改变电动机的接触器联锁正反转控制电路需要改变电动机的转向时，直接按反转按钮能否换向？为什么？转向时，直接按反转按钮能否换向？为什么？ 不能。 接触器联锁的三相异步电动机正反转控制电路要使电动机改变转向（即由正转变为反转）时，应先按下停止按钮SB1，使正转控制电路断开，电动机停转，然后才能使电动机反转。 为什么要这样操作呢？因为反转控制回路中串联了正转接触器KM1的常闭触头。当KM1通电工作时，它是断开的，若这时直接按反转按钮SB3，反转接触器KM

35、2是无法通电的，故电动机仍然处在正转状态，不会反转，当先按下停止按钮SB1，使电动机停转以后，再按下反转按钮SB3，电动机才会反转。 2022-6-591 双重联锁正反转控制电路需要改变电动机双重联锁正反转控制电路需要改变电动机的转向时，能否直接按反转按钮？为什么？的转向时，能否直接按反转按钮？为什么？ 按钮联锁和双重联锁的异步电动机接触器正反转控制电路当需要改变电动机的转向时，可以直接按反转按钮，不必先按停止按钮。 因为，如果电动机已按正转方向运转，线圈是通电的。这时，如果按下按钮SB2，SB2串在KM1线圈回路中的常闭触头首先断开，将KM1线圈回路断开，相当于按下停止按钮SB3的作用，使电

36、动机停转，随后SB2的常开触头闭合，接通线圈KM2的回路，使电源相序相反，电动机即反向旋转。 同理，当电动机已作反向旋转，若按下SB1，电动机就先停转后正转。 2022-6-592自动往返运动自动往返运动 在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。2022-6-593生产机械的自动往返生产机械的自动往返右图为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关。 2022-6-594SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关电动机

37、往返运行控制电路电动机往返运行控制电路2022-6-595自动往返控制电路工作原理自动往返控制电路工作原理如图所示为电动机自动往复运行控制电路。合上电源开关Q，按下起动按钮SB2，接触器KMl线圈通电吸合并自锁，电动机正转起动，拖动工作台左移。当工作台运动到一定位置时，挡铁1压下行程开关SQl，其动断触点断开，使接触器KMl断电释放，电动机暂时脱离电源，同时SQl动合触点闭合，使接触器KM2通电吸合并自锁，电动机反转拖动工作台右移。当工作台运动到挡铁2压下行程开关SQ2时，使KM2断电释放，KMl重新通电吸合，电动机又开始正转。如此往复循环，直至按下停止按钮SBl，电动机停止运行，加工结束。2

38、022-6-596顺序控制电路顺序控制电路2022-6-597控制规律控制规律 当要求甲接触器工作后，方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。 当要求乙接触器线圈断电后，方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。2022-6-598请分析电路请分析电路1 1的错误，如何改正？的错误，如何改正？ 1 1、具有短路保护和过载保护的单向连续运行控制电路如图所示，、具有短路保护和过载保护的单向连续运行控制电路如图所示，试分析该电路有何错误，并画出正确的控制电路图。试分析该电路有何错误，并画出正确的控制电路图。2022-6-599分析及改正分析

39、及改正该电路中有两处错误，改正后方可实现正常起停控制。 (1)由于自锁触点同时并接了起动按钮SB2和停止按钮SBl，使停止按钮失去了作用。所以该电路只能实现起动控制，不能完成电动机的停止控制。应把接触器KM的自锁触点改为并接在起动按钮SB2两端。 (2)主电路中虽串接了热继电器的热元件，但在控制电路中却未接热继电器的动断触点，这样即使电动机发生过载，热继电器动作也起不到保护作用，故还应在控制电路中串接一个热继电器的动断触点。 （正确控制电路可参考P106）2022-6-5100请分析电路请分析电路2 2的错误，如何改正？的错误，如何改正？ 2 2、具有过载保护的正反转连续运行控制电路如图所、具

40、有过载保护的正反转连续运行控制电路如图所示，试分析该电路有何错误，并画出正确的控制电路图。示，试分析该电路有何错误，并画出正确的控制电路图。2022-6-5101分析及改正分析及改正答：该电路中有三处错误，改正后方可实现正反转控制和过载保护。 (1)自锁触点应使用接触器自身的动合辅助触点，而不能使用对方接触器的动合辅助触点。因此KMl和KM2自锁触点的位置应该对换。 (2)两接触器线圈电路中串联的互锁触点应是对方的而不是自身的动断触点。因此互锁的KMl和KM2的动断触点位置也应对换。 (3)图中热继电器FR的动断触点只能对正转运行实现过载保护，而反转时即使热继电器动作也不能使电路断开。为了正反

41、转时都具有过载保护，应将热继电器FR的动断触点改接在接触器KMl和KM2线圈的公共支路上。 （正确控制电路可参考P110）2022-6-51027.4 三相异步电动机制动控制电路三相异步电动机制动控制电路2022-6-5103电动机的制动状态电动机的制动状态 电动机的制动状态： 电动机受到与转子转向相反的转矩作用时的工作状态。 在下述情况运行时，则属于电动机的制动状态。 (1)在负载转矩为位能转矩的机械设备中(例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时)使设备保持一定的运行速度。 (2)在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。2022-6-5104电动机制动方法电动机制动方法202

42、2-6-5105机械制动机械制动2022-6-5106交流电磁铁交流电磁铁2022-6-5107交流电磁铁的型号及结构交流电磁铁的型号及结构型号及含义：型号及含义：结构与符号：结构与符号：2022-6-5108交流电磁铁动作原理交流电磁铁动作原理2022-6-5109直流电磁铁直流电磁铁结构、型号及含义：结构、型号及含义：2022-6-5110电磁铁的选用及安装电磁铁的选用及安装2022-6-5111电磁抱闸制动器断电制动控制电磁抱闸制动器断电制动控制2022-6-5112断电制动控制电路工作原理断电制动控制电路工作原理2022-6-5113电磁抱闸制动器通电制动控制电磁抱闸制动器通电制动控制

43、2022-6-5114电磁抱闸制动器通电制动控制电路电磁抱闸制动器通电制动控制电路2022-6-5115电磁离合器结构电磁离合器结构2022-6-5116电磁离合器制动原理电磁离合器制动原理2022-6-5117那么，问题来了：那么，问题来了： 11.什么是三相异步电动机的制动？ 12.常用的机械制动方法有哪些？2022-6-5118电力制动电力制动2022-6-5119常用的电气制动方法常用的电气制动方法 三相异步电动机的电气制动是使电动机所产生的电磁转矩和电动机的旋转方向相反。常用的方法有能耗制动和反接制动。2022-6-51201.1.反接制动反接制动2022-6-5121反接制动的方法

44、反接制动的方法 反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动两种。 （1）电源反接制动 方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序，电源的相序改变，旋转磁场立即反转，而使转子绕组中感应电势、电流和电磁转矩都改变方向。因机械惯性，转子转向未变，电磁转矩与转子转向相反，电机进行制动，此称电源反接制动。 此时切断电源并停车，如果是位能性负载得用抱闸，否则电机会反向起动旋转。 一般为了限制制动电流和增大制动转矩，绕线转子异步电动机可在转子回路串入制动电阻，制动过程同上。2022-6-5122绕线式电动机电源反接制动原理绕线式电动机电源反接制动原理2022-6-5123异步电动机电源反接制动电路异步电动机电源反

45、接制动电路2022-6-5124速度继电器速度继电器（1）速度继电器型号及含义）速度继电器型号及含义2022-6-5125（2）速度继电器的结构）速度继电器的结构2022-6-5126（3 3）速度继电器的选用）速度继电器的选用2022-6-5127速度继电器的常见故障及处理速度继电器的常见故障及处理2022-6-5128（2 2）倒拉反接制动）倒拉反接制动 方法：当绕线转子异步电动机拖动位能性负载时，异步电机转子串接较大电阻接通电源，起动转矩方向与重物G产生的负载转矩的方向相反，而且TstTL，在重物G的作用下，迫使电机反Tst的方向旋转，并在重物下放的方向加速。 绕线转子异步电动机倒拉反接

46、制动状态，常用于起重机低速下放重物。2022-6-5129倒拉反接制动的机械特性倒拉反接制动的机械特性 当异步电动机提升重物时，其工作点为曲线1上的a点。如果在转子回路串入很大的电阻，机械特性变为斜率很大的曲线2，因机械惯性，工作点由a点移至b点，因此时电磁转矩小于负载转矩，转速下降。 当电机减速至n0时，电磁转矩仍小于负载转矩，在位能负载的作用下，使电动机反转，直至电磁转矩等于负载转矩，电机才稳定运行于c 点。因这是由于重物倒拉引起的，所以称为倒拉反接制动(或称倒拉反接运行)，其转差率与电源反接制动一样，s都大于1。2022-6-5130反接制动特点反接制动特点2022-6-51312.2.

47、能耗制动能耗制动 2022-6-5132能耗制动方法能耗制动方法 方法：将运行着的异步电动机的定子绕组从三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上，用断开QS1，闭合QS2来实现。 当定子绕组通入直流电源时，在电机中将产生一个恒定磁场。转子因机械惯性继续旋转时，转子导体切割恒定磁场，在转子绕组中产生感应电动势和电流，转子电流和恒定磁场作用产生电磁转矩，根据右手定则可以判定电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，为制动转矩。 在制动转矩作用下，转子转速迅速下降，当n0时，T0，制动过程结束。这种方法是将转子的动能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，所以称能耗制动。2022-6-5133能耗制动控制电路

48、能耗制动控制电路2022-6-5134能耗制动的特点能耗制动的特点2022-6-5135能耗制动的直流励磁电流能耗制动的直流励磁电流 对于采用能耗制动的异步电动机，既要求有较大的制动转矩，又要求定、转子回路中电流不能太大而使绕组过热。根据经验，能耗制动时对笼型异步电动机取直流励磁电流为(45)I0，对绕线转子异步电动机取(23)I0，制动所串电阻 能耗制动的优点是制动力强，制动较平稳。缺点是需要一套专门的直流电源供制动用。N2N2I3E4 . 02 . 0(）r 2022-6-51363.3.回馈制动回馈制动 方法：使电动机在外力（如起重机下放重物）作用下，其电机的转速超过旋转磁场的同步转速。

49、 起动机下放重物，在下放开始时，nn1，电动机处于电动状态。 在位能转矩作用下，电机的转速大于同步转速，转子中感应电动势、电流和转矩的方向都发生了变化，转矩方向与转子转向相反，成为制动转矩。 此时电动机将机械能转变为电能馈送电网，所以称回馈制动。2022-6-5137回馈制动原理图回馈制动原理图 2022-6-5138 问题问题1313：比较电动机各种电磁制动方法：比较电动机各种电磁制动方法的优缺点，它们各应用在什么地方？的优缺点，它们各应用在什么地方？ 能耗制动：制动减速平稳，线路简单，停车准确。但制动转矩随转速下降而减少。适用于不可逆运行情况。 反接制动：简便，可靠，经济。但电能利用不经济

50、。适用于要求迅速反转，制动强烈的情况。 回馈制动：制动转矩恒定，制动强烈，效果好。但应用范围较窄。适用于位能负载稳定高速下降的情况。 2022-6-51397.5 三相异步电动机调速控制电路三相异步电动机调速控制电路 直流电机的主磁通和电枢电流分布的空间位置是确定的，而且可以独立进行控制，交流异步电机的磁通则由定子与转子电流合成产生，它的空间位置相对于定子和转子都是运动的。除此以外，在笼型转子异步电机中，转子电流还是不可测和不可控的。 因此，异步电机的动态数学模型要比直流电机模型复杂得多，在相当长的时间里，人们对它的精确表述不得要领。 好在不少机械负载，例如风机和水泵，并不需要很高的动态性能，

51、只要在一定范围内能实现高效率的调速就行，因此可以只用电机的稳态模型电机的稳态模型来设计其控制系统。2022-6-5140三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 人为地在同一负载下使电动机转速从某一数值改变为另一数值，以满足生产过程的需要，这一过程称为调速。 近年来，随着电力电子技术的发展，异步电动机的调速性能大有改善，交流调速应用日益广泛，在许多领域有取代直流调速系统的趋势。 2022-6-5141三相异步电动机的转速表达式三相异步电动机的转速表达式 从异步电动机的转速表达式可以看出，异步电动机调速可分以下三大类： (1)改变定子绕组的磁极对数p 变极调速。(2)改变供电电网的频率fl 变频

52、调速。 (3)改变电动机的转差率s，方法有改变电压调速、绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。 2022-6-51421.1.变极调速原理变极调速原理 在电源频率不变的条件下，改变电动机的极对数，电动机的同步转速n1就会发生变化，从而改变电动机的转速。若极对数减少一半，同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎升高一倍。 通常用改变定子绕组的接法来改变极对数，这种电机称多速电动机。其转子均采用笼型转子，因其感应的极对数能自动与定子相适应。 设定子绕组由两个结构完全相同的线圈组构成，每一个线圈组称半相绕组。 图中看出，只要将定子绕组的两个半相绕组中的任何一个半相绕组的电流反向，就可将磁极对数增加一倍或减

53、少一半，这就是单绕组倍极比的变极原理，如/，/极等。2022-6-5143三相笼型电动机变极时定子绕组接线及磁路结构示意图2022-6-5144三种常用的变极方案三种常用的变极方案 下图是三相笼型电动机三种常用的变极方案，变极前定子的各相绕组是顺串的，因而是倍极数，变极后图（a）(c)中每相绕组的两个半相绕组改为反并，(b)中每相绕组的两个半相绕组改为反串，极数均减少一半。必须注意的是，绕组改接后，应将B、C两相的出引端对调，以保持高速电机与低速电机的转向相同。 变极调速主要用于各种机床及其他设备上。它所需设备简单、体积小、重量轻，这三种接线方案中三相绕组只需引出9个端点，所以接线简单，调速级

54、数少。2022-6-5145三相笼型电动机三种常用的变极方案 2022-6-51462. 2. 改变定子电压调速改变定子电压调速 当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。 由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。 为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。 为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。2022-6-5147调压调速的装置调压调速的装置 调压调速的主要装置是一个能提供电

55、压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。 晶闸管调速是用改变晶闸管导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。 调压调速的特点： 调压调速线路简单，易实现自动控制； 调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。 调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。 2022-6-51483. 3. 转子串电阻调速转子串电阻调速 此法只适用于绕线转子异步电动机，靠改变转差率s调速。 绕线转子异步电动机转子串电阻的机械特性如图6-12所示。 转子串电阻时最大转矩不变，临界转差率加大。所串电阻

56、越大，运行段特性斜率越大。若带恒转矩负载，原来运行在固有特性上的a点，转子串电阻R1后，就运行于b点，转速由na变为nb，依此类推。 若转速越低，转差率s越大，转子损耗越大，低速时效率不高。 转子串电阻调速的优点是方法简单，主要用于中、小容量的绕线转子异步电动机，如桥式起动机等。2022-6-5149 问题问题1414：什么叫三相异步电动机的调速？对三：什么叫三相异步电动机的调速？对三相笼型异步电动机，有哪几种调速方法？相笼型异步电动机，有哪几种调速方法？ 人为地在同一负载下使电动机转速从某一数值改变为另一数值，以满足生产过程的需要，这一过程称为调速。 从异步电动机的转速关系式可以看出，笼型异

57、步电动机调速方法可分三大类： (1)改变定子绕组的磁极对数p变极调速： (2)改变供电电网的频率fl变频调速； (3)改变电动机的转差率s改变定子绕组电压调速。 2022-6-5150桥式起重机的电气控制桥式起重机的电气控制 起重机是一种用来起吊和下放重物，并能使重物在一定范围内水平移动，以及在固定范围内装卸、搬运物料的机电。它广泛应用于工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等场所，是现代化生产中不可缺少的机械设备。 起重机的类型很多，有门式、塔式、桥式等类型，其中以桥式起重机应用最为普遍。 起重机按其起吊重量可划分为三级：小型为510t，中型为1050t，50 t以上为重型及特重型。 本节以小

58、型桥式起重机为例，分析起重机的电气控制线路的工作原理。2022-6-5151桥式起重机的外形桥式起重机的外形2022-6-5152桥式起重机结构示意图桥式起重机结构示意图2022-6-5153 桥式起重机的结构桥式起重机的结构 桥式起重机主要由桥架、大车运行机构和装有起升、运行机构的小车等几部分组成。 桥架是桥式起重机的基本构件，主要由两正轨箱型主梁、端梁和走台等部分组成。 主梁上铺设了供小车运行的钢轨，两主梁的外侧装有走台，装有驾驶室一侧的走台为安装及检修大车运行机构而设，另一侧走台为安装小车导电装置而设。 在主梁一端的下方悬挂着全视野的操纵室(又称驾驶室、吊舱)。2022-6-5154大车和小车运行机构大车和小车运行机构 大车运行机构由驱动电动机、制动器减速器和车轮等部件组成。常见的驱动方式有集中驱动和分别驱动两种， 目前我国生产的桥式起重机大多采用分别驱动方式。分别驱动方式指的是用一个控制电路同时对两台驱动电动机、减速装置和制动器实施控制，两台驱动电动机分别驱动安装在桥架两端的大车车轮。 小车由安装在小车架上的移动机构和提升机构等组成。 小车移行机构也由驱动电动机、减速器、制动器和车轮组成，小车可沿桥架主梁上的轨道移动。 小车提升机构用以吊运重物，它由电动机、减速器、卷筒、制动器等组成。起重量超过10t时，设主钩(主提升机构)和副钩(副提升机构)两个提