第2章_电气控制线路的基本原则和基本环节_2.3-2.7_详细

1、山东理工大学Shandong University of Technology12:08:251Electrical Control Technology and PLC Programming机械工程学院School of Mechanical Engineering12:08:2722.3 三相异步电动机的正、反转控制在实际应用中在实际应用中，存在大量的需改变，存在大量的需改变运动运动方向的机器，方向的机器，如各类机床进给运动（工作台如各类机床进给运动（工作台/刀具），轨道起重机的刀具），轨道起重机的前后、左右和上下运动，电梯上升前后、左右和上下运动，电梯上升与与下降，停车场里下降，停车场

2、里的汽车升降机上下运动，自动门等的汽车升降机上下运动，自动门等，这些都要求这些都要求电动电动机能实现正、机能实现正、反转运动。反转运动。动画动画三相异步电动机反转三相异步电动机反转方法方法：改变电动机定子绕组三相：改变电动机定子绕组三相电源进线相序，即任意对调其中的两根相线即电源进线相序，即任意对调其中的两根相线即可改变可改变三相三相异步电动机的转动方向（定子绕组旋转磁场改变异步电动机的转动方向（定子绕组旋转磁场改变方向）。见下页图。方向）。见下页图。控制方法控制方法：l手动控制，如利用倒顺开关；手动控制，如利用倒顺开关；l利用两个接触器，一个控制正转，一个控制反转。利用两个接触器，一个控制正

3、转，一个控制反转。注意注意事项事项：两个接触器应该联锁，以防电源短路。：两个接触器应该联锁，以防电源短路。12:08:2832.3 三相异步电动机的正、反转控制三相异步电动机正、反转接线方式三相异步电动机正、反转接线方式12:08:284-MA-QBM3-FA13L1L2L3M3三相电源线-MA-QBM3-FA13L1L2L3M3正转正转反转反转UVWUVW2.3 三相异步电动机的正、反转控制三相异步电动机正反转手动控制方式三相异步电动机正反转手动控制方式-利用倒顺开关利用倒顺开关12:08:295-MA-QBM3-FA13L1L2L3三相电源线熔断器倒顺开关电动机正转正转反转反转倒顺开关（双

4、向开关）：具有三个位置，可正接、反接、断开电动机定子绕组，使单台异步电动机正转、反转、停止的一种机械开关电器。（GB/T 2900.18）HY2系列倒顺开关主要适用于交流50Hz/60Hz、额定工作电压至380V、额定工作电流至20A的电动机电路中，用作直接通断单台鼠笼式感应电动机，使其正转、反转和停止。停止停止/断开断开UVW特点特点：控制简单，但：控制简单，但保护不周，易产生误保护不周，易产生误操作，小心使用！操作，小心使用！2.3 三相异步电动机的正、反转控制利用两个接触器控制三相异利用两个接触器控制三相异步电动机正反转主电路步电动机正反转主电路l正转正转：QA1主触头闭合，主触头闭合，

5、QA2主触头断开。主触头断开。l反转反转：QA2主触头闭合，主触头闭合，QA1主触头断开。主触头断开。l【注意注意】QA1、QA2不可不可同时闭合，否则将引起电同时闭合，否则将引起电源相间短路。源相间短路。12:08:296-FA1.3-QA2-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1M3正转正转接触器接触器反转反转接触器接触器UVW2.3 三相异步电动机的正、反转控制利用两个接触器控制利用两个接触器控制三相异步电动机正反三相异步电动机正反转过程转过程正转启动正转启动：QB1 SF2 QA1MA1正转正转正转停止正转停止：SF1反转反转启动启动：QB1 SF3 QA2MA1反转反转反转反

6、转停止停止：SF1正 常 工 作 过 程正 常 工 作 过 程 ： 正 转： 正 转S F 2 停停 S F 1 反 转反 转SF3停停SF1危险危险情况情况：SF2、SF3同同时按下或先后按下将引时按下或先后按下将引起电源短路起电源短路。例如在正。例如在正转时忘了按停止按钮就转时忘了按停止按钮就按下了反转按钮。按下了反转按钮。12:08:297-FA1.3-QA2-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1-QA1QA1-FA4-SF2-QA2-FA5-BB1-QA2-SF3-SF1正转正转接触器接触器反转反转接触器接触器正转正转按钮按钮反转反转按钮按钮停止停止按钮按钮M3M32.3 三

7、相异步电动机的正、反转控制12:08:308-FA1.3-QA2-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1-QA1QA1-FA4-SF2-QA2-FA5-BB1-QA2-SF3-SF1M3M3-QA1-QA1-FA4-SF2-QA2-FA5-BB1-QA2-SF3-SF1-QA1联锁触头联锁触头与线圈串联与线圈串联电气联锁电气联锁-QA2改进电路改进电路之一：之一：电气联锁电气联锁(互锁互锁)2.3 三相异步电动机的正、反转控制改进电路之一改进电路之一电气电气联锁联锁(互锁互锁)正 转 启 动正 转 启 动 ： Q B 1 SF2QA1MA1正转正转正转停止正转停止：SF1反 转反 转

8、启 动启 动 ： Q B 1 SF3QA2MA1反转反转反转反转停止停止：SF1正 常 工 作 过 程正 常 工 作 过 程 ： 正 转： 正 转S F 2 停停 S F 1 反 转反 转SF3停停SF1不能直接换向（因互锁不能直接换向（因互锁触头的作用）触头的作用）12:08:309-FA1.3-QA2-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1-QA1-QA1-FA4-SF2-QA2-FA5-BB1-QA2-SF3-SF1M3M3-QA1联锁触头联锁触头电气联锁电气联锁-QA22.3 三相异步电动机的正、反转控制改进电路之二改进电路之二采用机械联锁可逆接触器采用机械联锁可逆接触器12:

9、08:3010正泰CJX1-/N系列机械联锁可逆接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定绝缘电压至660V或1000V，额定工作电流至475A的电力线路中，控制交流电动机的正转与反转。机械联锁可逆机械联锁可逆接触器的接触器的正转正转、反转两个接触器、反转两个接触器安装在安装在一起，通过机械一起，通过机械装置实现互锁，一个接装置实现互锁，一个接触器吸合时，触器吸合时，另一另一个被个被机械卡住机械卡住无法吸合。无法吸合。上上页电器互锁的正反转页电器互锁的正反转控制电路仍然不是很可控制电路仍然不是很可靠，如果采用机械联锁靠，如果采用机械联锁可逆接触器可逆接触器+电器互锁，电器互锁，则可靠性大大提高

10、。电则可靠性大大提高。电路与上页一样。路与上页一样。 2.3 三相异步电动机的正、反转控制能直接换向电路能直接换向电路电电气联锁气联锁+控制开关机械控制开关机械联锁联锁正转正转：QB1 SF2 QA1MA1正转正转反转反转：QB1 SF3 QA2MA1反转反转停止停止：SF1可直接换向可直接换向可以采用可以采用机械联锁机械联锁可逆接触器可逆接触器提高可提高可靠性（靠性（3重联锁）重联锁）也也可以利用三位置可以利用三位置转换开关控制正转、转换开关控制正转、停止和反转。停止和反转。12:08:3011-FA1.3-QA2-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1-QA1-QA1-FA4-SF

11、2-QA2-FA5-BB1-QA2-SF3-SF1M3M3-QA1联锁触头联锁触头电气联锁电气联锁-QA2-SF3-SF2复合开关复合开关联锁触头联锁触头机械联锁机械联锁2.4.1 三相笼型电动机的变极调速三相笼型电动机的变极调速控制控制2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速绕线转子电动机转子串电阻的调速控制控制2.4.3 电磁调速异步电动机的控制电磁调速异步电动机的控制12:08:30122.4 三相异步电动机的调速控制调速调速：根据生产机械的工况要求，改变电动机的：根据生产机械的工况要求，改变电动机的转速。如各种机床在加工精度、零件材料、转速。如各种机床在加工精度、零件材料、工序工序不

12、同时，经常需要改变主轴不同时，经常需要改变主轴转速、进给转速、进给速度等。速度等。三相三相异步电动机转速公式异步电动机转速公式：12:08:31131160(1)r minfnsp00nnsnn0为电动机同步转速n为电动机转速11060r minfnp式中：式中：f1定子绕组电源频率（定子绕组电源频率（Hz）；）；p定子绕定子绕组极对数（定子绕组在通入交流电源后所产生磁组极对数（定子绕组在通入交流电源后所产生磁场的极对数（场的极对数（N极和极和S极的对数），由定子绕组结极的对数），由定子绕组结构决定。）；构决定。）；s电动机转差率。电动机转差率。2. 4 三相异步电动机的调速控制极数极数：定子

13、的绕组在通入交流电源后所产生磁场：定子的绕组在通入交流电源后所产生磁场的极数（的极数（N极和极和S极）。由定子绕组结构决定极）。由定子绕组结构决定。极极对数对数p：N极和极和S极的对数，一个极的对数，一个N极和一个极和一个S极极称为一个极对称为一个极对。（三相异步电动机的极数有（三相异步电动机的极数有2、4、6、8、10、12极极等，相应的极对数为等，相应的极对数为1、2、3、4、5、6等）等）同步转速同步转速n0：三相异步电动机定子绕组所产生的：三相异步电动机定子绕组所产生的旋转磁场的转速。公式如下：旋转磁场的转速。公式如下：12:08:311411060r minfnp 转差率转差率s：公

14、式为：公式为 ，n为电动机转速。为电动机转速。 00nnsn2. 4 三相异步电动机的调速控制举例举例：一台：一台4极三相异步电动机，其极对数为极三相异步电动机，其极对数为2，如果直接采用电网电源供电，则如果直接采用电网电源供电，则f1=50Hz，所以同，所以同步转速为步转速为：12:08:31151106060 501500r min2fnp如果电动机的额定转差率如果电动机的额定转差率s=0.06，则电动机的额定，则电动机的额定转速为转速为10(1)1500 (10.06)1410r minnns2. 4 三相异步电动机的调速控制三相三相异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法：根据：根据三

15、相异步电动三相异步电动机机电动机的转速公式可知：电动机的转速公式可知：l改变电动机极对数改变电动机极对数p变极调速变极调速（主要用于鼠笼型（主要用于鼠笼型异步电动机）；异步电动机）；l改变电动机定子绕组的供电频率改变电动机定子绕组的供电频率f1变频调速变频调速；l改变电动机的转差率改变电动机的转差率s转子串转子串电阻调速电阻调速（用于（用于绕线式三相异步电动机）绕线式三相异步电动机）转子串级调速（用于转子串级调速（用于绕线式三相异步电动机）绕线式三相异步电动机）交流交流调压调速（定子调压调速）（用于鼠笼式）调压调速（定子调压调速）（用于鼠笼式）l其它调速方法，例如其它调速方法，例如电磁离合器调

16、速（电磁电磁离合器调速（电磁调速调速感应电动机）感应电动机）液力耦合器调速液力耦合器调速12:08:31162.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制变极调速变极调速：用：用改变定子绕组改变定子绕组的接线方式的接线方式来来改变电动机改变电动机定子定子极极对数（即改变同步转速）达到对数（即改变同步转速）达到调速调速目的。目的。变极调速主要用于鼠笼式三相异步电动机（当然，电动机变极调速主要用于鼠笼式三相异步电动机（当然，电动机必须是可变极调速的）。（因为绕线式感应电动机定子极必须是可变极调速的）。（因为绕线式感应电动机定子极数改变，转子极数也必须随之改变，数改变，转子极数也必须随之改变，以保证以保证

17、转子极转子极数与定数与定子极数相同，所以实现困难。而笼型子极数相同，所以实现困难。而笼型转子转子本身没有固定的本身没有固定的极数，它的极数随定子极数而定极数，它的极数随定子极数而定。）。）特点特点：l优点：具有优点：具有较硬的机械特性，稳定性良好较硬的机械特性，稳定性良好；无；无转差损耗，转差损耗，效率高；效率高； 接线接线简单、控制方便、价格低；简单、控制方便、价格低； l缺点：有缺点：有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；级调速，级差较大，不能获得平滑调速； l可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。效率的平滑调速

18、特性。应用应用：本：本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。12:08:32172.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制变极调速电动机变极方案变极调速电动机变极方案l定子只设置一套绕组，采用改变绕组端子连接方式定子只设置一套绕组，采用改变绕组端子连接方式从而改变极对数，可以得到两速或两种以上转速；从而改变极对数，可以得到两速或两种以上转速；l定子设置两套极对数不同的绕组得到双速；定子设置两套极对数不同的绕组得到双速；l定子设置两套绕组，每套绕组采用一种极对数定子设置两

19、套绕组，每套绕组采用一种极对数绕组绕组或两种极对数的变极绕组，可以得到三速、四速。或两种极对数的变极绕组，可以得到三速、四速。实用的变极调速实用的变极调速电动机电动机中，中，双速电动机定子一般双速电动机定子一般装一套绕组，三速装一套绕组，三速和四和四速速电动机一般装有电动机一般装有两套两套绕绕组。（如国产组。（如国产YD系列变极调速三相异步电动机）系列变极调速三相异步电动机）12:08:32182.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制12:08:32192.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制单绕组单绕组双速三相笼型电动机接线方式举例双速三相笼型电动机接线方式举例l/2Y（三角形（三角形/双星

20、形）（低速双星形）（低速/高速）。下图。高速）。下图。lY/2Y（星形（星形/双星形）双星形）（低速（低速/高速高速）（教材）（教材55页图页图2-18（b）12:08:32201U2U1V2V1W2W三角形连接三角形连接(低速低速)L1L2L32W1W2V1V2U双星形连接双星形连接(高速高速)1UL1L2L32.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制单绕组双单绕组双速电动机速电动机控制控制举例举例：利用转换利用转换开关开关低速低速：直直接接起动。起动。停 止停 止 ：SF1高速高速：先：先接成三角接成三角形低速启形低速启动，延时动，延时后转接成后转接成双星形高双星形高速运行。速运行。12:0

21、8:3221-QA1-QA3M3-MA1L1L2L3-QA2-QA1-QA3-QA2-QA21U1V2V2U1W2W-KF1-KF1-QA1-QA3-QA4-QA2-KF1N-KF1SF1低速低速高速高速三角形三角形低速低速双星形双星形高速高速【注注】教材教材56页页图图2-19中最左边中最左边的的KM1应为应为KM2。高高/低速低速转换开关转换开关M3-FA1-QA21352462.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制双速三相鼠笼式双速三相鼠笼式异步电动机变极调速异步电动机变极调速控制电路控制电路-利用自动复位利用自动复位按钮开关按钮开关-高速时直接启动高速时直接启动12:08:3222-Q

22、A1-QA2M3-MA1L1L2L3-QA2-FA1-QA1-QA3-SF3-QA31U 1V2V2U1W2W-QA1-QA3-QA4-QA2N低速低速高速高速-SF1-SF2-QA1-SF2-SF3-QA3-QA2-QA413141352462.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制双速三相鼠笼式双速三相鼠笼式异步电动机变极调速异步电动机变极调速控制电路控制电路-利用自动复位按钮开关利用自动复位按钮开关-高速时先低速启动高速时先低速启动12:08:3323-QA1-QA2M3-MA1L1L2L3-QA2-FA1-QA1-QA3-KF2-QA31U 1V2V2U1W2W-QA1-QA3-QA4-

23、QA2N低速低速高速高速-SF1-SF2-QA1-QA3-QA2-KF1-KF2-SF3-KF2 -KF1-KF1-QA2QA413141352462.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制绕线绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的的转差率（同步转速不变）加大转差率（同步转速不变）加大，电动机在较低，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，的转速下运行。串入的电阻越大，转差率越大，转差率越大，电动机电动机的转速越低的转速越低。此此方法设备简单，控制方法设备简单，控制方便。但转差功率方便。但转差功率以发热以发热的形式消耗在电阻的形式消耗在电阻上，

24、效率低。上，效率低。属有级调速，机属有级调速，机械特性较软械特性较软。因此，已逐渐被节能调速所淘汰。因此，已逐渐被节能调速所淘汰。12:08:332412:08:3325绕线绕线转子电动机转子电动机转子串电阻的调转子串电阻的调速速控制控制-凸轮控凸轮控制器控制制器控制正向起动正向起动：KF置置0位位QB1 SF2QA1 KF置正置正“1”位位MA1转子串转子串入全部电阻低速入全部电阻低速起动起动KF置正置正“2”位位RA1被切除被切除MA1转转速上升速上升-FA1.3-QA1L1L2L3-QA1-QA1-FA4-SF2-SF1-FA5-QB1-BB1-KF11-RA3-RA4-RA2-RA1M

25、3-MA179511-KF12-KF10-BG1-BG2-BB1-BB2-BB2L22L23L11 L12 L13L21 L22 L2312345678911-KF1-KF2-KF3-KF4-KF5-KF6-KF7-KF8-KF9-KF10-KF11-KF120 1 2 3 4 512345KF反向反向正正向向接通凸轮控制器调速电阻自锁触头反向限位开关正向限位开关保证在0位启动KF12、KF10保证正反向限位正常起作用，并在限位发生时能够电动退出限位电路图中凸轮控制器触头状态为凸轮在0位时的状态。2.4.2 绕线转子电动机转子串电阻的调速控制工作过程如下工作过程如下：凸轮控制器手柄置凸轮控制器

26、手柄置“0”，KF10、KF11、KF12三对触头三对触头接通接通合合上开关上开关QB1按下起动按钮按下起动按钮SF2KM接触器通电接触器通电KM主触头闭合主触头闭合把凸轮控制器手柄置正向把凸轮控制器手柄置正向“1”位位触触头头KF12、KF6、KF8闭合闭合电动机电动机MA1接通接通电源，转子串电源，转子串入全部电阻（入全部电阻（RA1、RA2+RA4、RA3）正向低速起动正向低速起动KF手柄手柄位置打向正向位置打向正向“2”位位KF12、KF6、KF8、KF5四对触头闭合四对触头闭合电阻电阻R1被切除，电动机转速上升。当被切除，电动机转速上升。当凸轮控制器手柄从正向凸轮控制器手柄从正向“2

27、”位依次转向位依次转向“3” “4” “5”位时，位时，触头触头KF4KF1先后闭合，电阻先后闭合，电阻RA2、RA3、RA4被依次切除，电动机转速逐步升高，直至以额定转速运转。被依次切除，电动机转速逐步升高，直至以额定转速运转。 当凸轮控制器手柄由当凸轮控制器手柄由“0”位扳向反向位扳向反向“1”位时，位时，触头触头KF10、KF9、KF7闭合，电动机闭合，电动机MA1电源电源相序改变而反向相序改变而反向起动。手柄位置从起动。手柄位置从“1”位依次扳向位依次扳向“5”位时，电动机转位时，电动机转子所串电阻被依次切除，电动机转速逐步升高。过程与正子所串电阻被依次切除，电动机转速逐步升高。过程与

28、正转相同。转相同。 12:08:34262.4.3 电磁调速异步电动机的控制电磁调速异步电动机（也称滑差电动机）（如国电磁调速异步电动机（也称滑差电动机）（如国产产YCT系列）系列）：适用于无级调速的各种机器设备。：适用于无级调速的各种机器设备。主要由主要由笼型电动机、电磁转差笼型电动机、电磁转差离合器、测速发电离合器、测速发电机、直流机、直流励磁励磁电源和控制器等组成。电源和控制器等组成。12:08:34272.4.3 电磁调速异步电动机的控制工作原理工作原理：电磁：电磁转差离合器由电枢、磁极和转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组励磁绕组三三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转部分组成。

29、电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分主动部分，由电动，由电动机带动；机带动；磁极有爪形、凸极和感应子等不同形式，用磁极有爪形、凸极和感应子等不同形式，用联轴节与负载轴对接称从联轴节与负载轴对接称从动部分动部分。励磁绕组经励磁绕组经集电环集电环通入直流电通入直流电励磁励磁。如。如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而

30、使电枢感应产生涡流，此涡流与极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用磁通相互作用产生电磁转矩产生电磁转矩，带动磁极按带动磁极按同一方向旋同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转，但其转速恒低于电枢的转速，转速，这是一种转差这是一种转差调速调速方式。改变转方式。改变转差离合器的直流励磁电流，便可改变离差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速合器的输出转矩和转速。12:08:3428电磁离合器电磁离合器结构图结构图1电枢电枢 2磁极磁极 3线圈线圈 4集电环集电环 2.4.3 电磁调速异步电动机的控制工作原理工作原理：12:08:3429电磁离合器电磁离合器结构图结构图

31、1电枢电枢 2磁极磁极 3线圈线圈 4集电环集电环 2.4.3 电磁调速异步电动机的控制直流励磁直流励磁电源电源：给励磁绕组提供励磁电流。通常：给励磁绕组提供励磁电流。通常由单相半由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小改变励磁电流的大小。电磁电磁调速电动机的调速电动机的调速调速主要特点主要特点：l调速调速平滑、无级调速；平滑、无级调速； l对电网无对电网无谐波影响谐波影响； l效率效率低；机械低；机械特性较软，为了得到平滑稳定的调速特性，特性较软，为了得到平滑稳定的调速特性，需加自动调速需加自动调速装置（测

32、速发电机等装置（测速发电机等）。）。在低速空载在低速空载或轻或轻载（小于载（小于10额定转矩）时，额定转矩）时，由于调速装置反馈由于调速装置反馈不足不足，可能造成可能造成失控失控现象。现象。本本方法适用于中、小功率，方法适用于中、小功率，要求调速要求调速平滑、长期高速平滑、长期高速运转运转和短和短时低速运行的生产机械时低速运行的生产机械。12:08:34302.4.3 电磁调速异步电动机的控制12:08:3431电磁调速电动机控制器YCT系列电磁调速异步电动机2.4.3 电磁调速异步电动机的控制电磁电磁调速异步电动机调速异步电动机的基的基本控制电路本控制电路TB直流励磁电源及控直流励磁电源及控

33、制器制器BS速度传感器速度传感器MB电磁离合器电磁离合器启 动 调 速 过 程 ：启 动 调 速 过 程 ：QBSF2QAMA、MB电枢旋转；同时电枢旋转；同时TB给给MB线圈提供直流电建立线圈提供直流电建立磁场磁场，MB磁极受到电磁磁极受到电磁力矩作用带动负载旋转，力矩作用带动负载旋转，转速取决于转速取决于TB提供的励提供的励磁电流大小，调节磁电流大小，调节RA即即可调节转速。可调节转速。BS反馈转反馈转速使负载转速稳定。速使负载转速稳定。12:08:3532-FA1.3-QAM3-MAL1L2L3-QB-BB-FA4-FA5-SF1-BB-SF2-QA-QA-RA-BS-MB-TB负负载载

34、变频调速变频调速变频调速：改变定子绕组供电频率调速。：改变定子绕组供电频率调速。变频器基本工作原理变频器基本工作原理：多采用交：多采用交-直直-交变频方式。交变频方式。即先将工频交流电通过整流器变成直流，然后再即先将工频交流电通过整流器变成直流，然后再利用逆变器将直流电变成频率可利用逆变器将直流电变成频率可调调的交流电供给的交流电供给电动机。电动机。变频器集电动机的启动控制、可逆控制、调速控变频器集电动机的启动控制、可逆控制、调速控制、制动控制、保护功能等于一体，大大简化了制、制动控制、保护功能等于一体，大大简化了控制电路。应用越来越广泛。但因成本太高和技控制电路。应用越来越广泛。但因成本太高

35、和技术的复杂性，限制了其应用范围。另外，变频调术的复杂性，限制了其应用范围。另外，变频调速一般应该使用变频电动机。速一般应该使用变频电动机。12:08:3533变频调速变频器实物图片变频器实物图片12:08:3534西门子MM440变频器西门子MM420变频器变频调速变频器实物图片变频器实物图片12:08:3535西门子SIMODRIVE 611数控系统2.5.1 三相异步电动机反接制动三相异步电动机反接制动控制控制2.5.2 三相异步电动机能耗制动三相异步电动机能耗制动控制控制2.5.3 三相异步电动机电容制动控制三相异步电动机电容制动控制12:08:35362.5 三相异步电动机的制动控制

36、三相三相异步电动机从切除电源到完全停止异步电动机从切除电源到完全停止运转，由运转，由于转子和负载惯性的原因，于转子和负载惯性的原因，总要经过一段时间，总要经过一段时间，这往往这往往不能满足某些不能满足某些生产机械工艺的要求生产机械工艺的要求。制动的目的制动的目的：l停机制动停机制动：使电动机和机械能快速停止。例如：使电动机和机械能快速停止。例如：缩短停机时间，提高生产效率。如机床主轴的快速停缩短停机时间，提高生产效率。如机床主轴的快速停止等。止等。使机械能够准确定位。如电梯准确平层，机床刀具快使机械能够准确定位。如电梯准确平层，机床刀具快速定位等。速定位等。l驻机制动驻机制动：防止机械设备因重

37、力等原因反拖电动机：防止机械设备因重力等原因反拖电动机而运动。如各类起重设备、升降机、电梯等驱动的而运动。如各类起重设备、升降机、电梯等驱动的都是位能性负载，在电机停止后还必须采取驻机制都是位能性负载，在电机停止后还必须采取驻机制动措施。驻机制动一般采用机械式制动器。动措施。驻机制动一般采用机械式制动器。12:08:36372.5 三相异步电动机的制动控制制动方法（停机制动）制动方法（停机制动）：l机械机械制动制动：采用机械摩擦力制动。例如：采用机械摩擦力制动。例如电磁抱闸制动电动机：分为断电制动（如国产电磁抱闸制动电动机：分为断电制动（如国产YEJ系系列）和通电制动（如国产列）和通电制动（如

38、国产YED系列）两种系列）两种锥形转子制动电动机锥形转子制动电动机盘式制动电动机盘式制动电动机【注注】有些有些制动电动机制动电动机上的上的电磁制动器不电磁制动器不允许用于停机允许用于停机制动，制动，只能用于驻机制动只能用于驻机制动。l电气制动电气制动：让定子绕组产生反向制动电磁转矩，或：让定子绕组产生反向制动电磁转矩，或者使电动机工作在发电机状态产生者使电动机工作在发电机状态产生电能并使之消耗电能并使之消耗或反馈给电源，从而使或反馈给电源，从而使电动机电动机降速的降速的制动方式。常制动方式。常用的方法有用的方法有反接制动反接制动能耗制动能耗制动再生制动（回馈制动）再生制动（回馈制动）12:08

39、:36382.5 三相异步电动机的制动控制制动电动机实物图片制动电动机实物图片12:08:3639YEJ系列电磁制动电动机起重用锥形制动电动机2.5 三相异步电动机的制动控制制动电动机实物图片制动电动机实物图片12:08:3640锥形转子制动电动机YPE三相异步盘式制动电机2.5.1 三相异步电动机反接制动控制反接制动反接制动：l方法方法1定子定子绕组绕组相序反接相序反接：制动时，制动时，将将三相三相异步异步电动机定子绕组电动机定子绕组电源的任意两相调换电源的任意两相调换，则旋转磁场，则旋转磁场反向，产生与转子旋转方向相反的电磁转矩迫使转反向，产生与转子旋转方向相反的电磁转矩迫使转子减速停止。

40、当转子转速接近子减速停止。当转子转速接近0时，时，应及时断开应及时断开电电源，否则，电动机将反向起动源，否则，电动机将反向起动。l方法方法2转子转速反向转子转速反向：定子：定子相序不变，转子反方相序不变，转子反方向旋转。这种方法用于起重机的绕线转子三相异步向旋转。这种方法用于起重机的绕线转子三相异步电动机的重物下放过程中。重物下放时，电动机仍电动机的重物下放过程中。重物下放时，电动机仍然提供向上提升的电磁转矩，但该电磁转矩小于重然提供向上提升的电磁转矩，但该电磁转矩小于重物产生的位能负载转矩，所以转子反方向旋转下放物产生的位能负载转矩，所以转子反方向旋转下放重物，因此，电磁转矩是制动转矩。故也

41、称为重物，因此，电磁转矩是制动转矩。故也称为倒拉倒拉反转制动反转制动。12:08:36412.5.1 三相异步电动机反接制动控制反接制动的特点反接制动的特点：l优点：电路简单易行，制动转矩大。优点：电路简单易行，制动转矩大。l缺点：制动电流大，冲击大，只适用于小容量（如缺点：制动电流大，冲击大，只适用于小容量（如10kW以下）的电动机制动。以下）的电动机制动。控制电路控制电路：由于：由于反接制动电流较大，制动反接制动电流较大，制动时可在时可在定子回路（鼠笼式）或转子回路定子回路（鼠笼式）或转子回路（绕线式）（绕线式）中串中串入电阻入电阻以限制制动电流。以限制制动电流。反接制动反接制动电阻的接法

42、有电阻的接法有两种：对称两种：对称电阻接法和不对称电阻接法和不对称电阻电阻接法，接法，如下页如下页图所图所示示。控制控制方法方法：利用速度继电器或速度传感器等按速：利用速度继电器或速度传感器等按速度原则切断电源。度原则切断电源。12:08:36422.5.1 三相异步电动机反接制动控制反接制动电阻的接反接制动电阻的接法法12:08:3743不对称电阻接法-QA1-QA2-RA1M3-MA1L1 L2 L3-RA2对称电阻接法-QA1-QA2-RA1.3-MA1L1 L2 L3M3运行接触器制动接触器运行接触器制动接触器制动电阻制动电阻2.5.1 三相异步电动机反接制动控制定子相序定子相序反接制

43、反接制动控制过程动控制过程设计注意事项设计注意事项：制动：制动时，时，QA1必须先断开，必须先断开，之后之后QA2才能闭合。才能闭合。起 动起 动 ： Q B 1 SF2QA1MA1转转BE1闭合闭合制 动制 动 停 止停 止 ： S F 1 QA1QA2，制，制动开始动开始n接近接近0时时BE1断开断开 QA2，制动结束。制动结束。12:08:3744-FA1.3-QA1-QA2-RA1.3-BB1M3-MA1L1L2L3-QA1-BE1-FA4SF2-QA2-QA2-FA5-QA2-QB1-BB1BE1-QA1n-QA1-SF1-SF1nM3BE1速度继速度继电器电器-BE12.5.1 三

44、相异步电动机反接制动控制电动机可逆运行的反接制动电动机可逆运行的反接制动控制控制电路电路-无制动电阻无制动电阻12:08:3745-FA1.3-QA1-QA2-BB1M3-MA1L1L2L3-QA1-BE1-FA4-SF2-QA2-QA2-FA5-KF1-QB1-BB1BE1-SF1-KF1-QA1n-QA1-BE1n-SF3-QA2-KF1-QA1-QA2-KF1正转正转反转反转正转正转反转反转停止停止-SF1nM3BE1M3BE1-BE12.5.1 三相异步电动机反接制动控制具有制动具有制动电阻的可逆运行反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路控制线路12:08:3746正向正向反向反向停止

45、停止正向正向反向反向-FA1.3-QA1-QA2-RA1.3M3-MA1L1L2L3-QA1-BE1-SF2-QA2-QA2-QB1-BB1-BE1-QA1n-QA1-QA3-KF3-KF4-KF3-SF1-KF3-KF2-KF4-KF3-SF2-KF4-KF4-KF1-KF1-KF1-KF2-QA2 -KF2-BE1n-QA3-KF3-KF4-KF1 -KF2-SF3-SF3-BB1定子绕组串电阻降压起动，定子绕组串电阻反接制动起动电阻与制动电阻公用。2.5.1 三相异步电动机反接制动控制具有制动具有制动电阻的可逆运行反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路控制线路l正向正向启动启动SF2KF

46、3QA1电动机降压启动电动机降压启动转速上升转速上升到一定值时到一定值时BS1KF1QA3RA被短接被短接电电动机全压下升速到额定值动机全压下升速到额定值。l正向停止正向停止SF1KF3、QA1、QA3QA2在接有在接有RA的的情况下制动情况下制动转速下降到一定值转速下降到一定值KF1QA2制动制动结束。结束。12:08:38472.5.2 三相异步电动机能耗制动控制能耗制动能耗制动：电制动：电制动方式之一，将被励磁方式之一，将被励磁电动机电动机从从电源断开并改接为电源断开并改接为发电机，使发电机，使电能在其电能在其电枢绕组电枢绕组中消耗，必要时还中消耗，必要时还可消耗在外接电阻中可消耗在外接

47、电阻中。l直流制动直流制动：当电动机从交流电源：当电动机从交流电源断开后，断开后，用一用一直流直流供应励磁电流从而使供应励磁电流从而使电动机作为发电机电动机作为发电机运行运行。l电容器制动电容器制动：当：当电动机从交流电源断开电动机从交流电源断开后，用电容后，用电容器来维持励磁电流，从而使器来维持励磁电流，从而使电动机作发电机电动机作发电机运行运行。应用应用：能耗制动方法通常用于不可逆转的驱动系：能耗制动方法通常用于不可逆转的驱动系统或停转后才允许反转的可逆驱动系统中。统或停转后才允许反转的可逆驱动系统中。12:08:38482.5.2 三相异步电动机能耗制动控制直流制动过程与原理直流制动过程

48、与原理：先断开电动机定子绕组交流电：先断开电动机定子绕组交流电源，然后在定子绕组任意两相通入源，然后在定子绕组任意两相通入直流励磁电流，形直流励磁电流，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用产生制动力矩（电动机力矩（电动机作为作为发电机运行，转子的动发电机运行，转子的动能消耗在转子回路的电阻上）。能消耗在转子回路的电阻上）。制动结束后制动结束后，必须，必须及及时切除直流电源时切除直流电源。在定子中通入的直流电流不同或在转子中串入不同大在定子中通入的直流电流不同或在转子中串入不同大小的电阻（绕线式），可以产生不同大小的制动转矩。

49、小的电阻（绕线式），可以产生不同大小的制动转矩。特点特点：优点是制动力较强，制动平稳，对电网影响小。：优点是制动力较强，制动平稳，对电网影响小。缺点是需要一套直流电源装置且制动转矩随电动机转缺点是需要一套直流电源装置且制动转矩随电动机转速减小而减小，制动较慢。速减小而减小，制动较慢。控制控制方法方法l按时间原则：采用时间继电器或其它计时装置按时间原则：采用时间继电器或其它计时装置l按速度原则：采用速度继电器或其它速度传感器按速度原则：采用速度继电器或其它速度传感器12:08:38492.5.2 三相异步电动机能耗制动控制直流制动控制直流制动控制电路之一电路之一有有变压器变压器+全波全波整流整流

50、采用时采用时间原则间原则单向单向运行运行起动起动：QB1 SF2QA1 MA1制 动 停 止制 动 停 止 ：SF112:08:3850-FA1.3-QA1M3-MA1L1L2L3-QA1-SF1-QA2-QA2-QB1-BB1-QA1-QA1-QA2-BB1-FA4-FA5-TA1-TB1-QA2-QA2-RA1-KF1-SF2-SF1-KF1-FA6-FA7L11 L12L13L11L12M3直流制动直流制动电源电源2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制直流制动控制直流制动控制电路电路之二之二无无变压器，半波变压器，半波整流整流采用时采用时间间原则原则：适用：适用于于10kW以下以下电动机

51、，制动电动机，制动性能要求不高性能要求不高的场合的场合起动起动：QB1SF2QA1MA1制 动 停 止制 动 停 止 ：SF112:08:3851-FA1.3-QA1M3-MA1L1L2L3-QA1-SF1-QA2-QA2-QB1-BB1-QA1-QA1-QA2-BB1-FA4-FA5-QA2-QA2-QA2-RA1-KF1-SF2-SF1N-RA1-KF1-FA62.5.2 三相异步电动机能耗制动控制按速度原则控制按速度原则控制的电动机单向的电动机单向运运行直流制动控制行直流制动控制电路电路起动：起动：SF2制动制动停止：停止：SF112:08:3952-FA1.3-QA1M3-MA1L1L

52、2L3-QB1-BB1-FA4-FA5-TA1-TB1-QA2-QA2-RA1-FA6-FA7L11 L12 L13L11L12-BE1-QA1-QA2-QA2-BB1-QA1-QA1-QA2-SF2-SF1-SF1-BE1n2.5.2 三相异步电动机能耗制动控制按速度原则控制的电动机单向运行直流制动控制按速度原则控制的电动机单向运行直流制动控制电路电路l假设速度继电器的动作值调整为假设速度继电器的动作值调整为120 r/min，释放值为，释放值为100 r/min。合上开关。合上开关QB1，按下起动按钮，按下起动按钮SF2，电动机，电动机起动，起动，QA1通电自锁，当转速上升至通电自锁，当转

53、速上升至120 r/min，BE1动动合触点闭合，为合触点闭合，为QA2通电作准备。电动机正常运行时，通电作准备。电动机正常运行时，BE1动合触点一直保持闭合状态。动合触点一直保持闭合状态。 l停车时，按下停车按钮停车时，按下停车按钮SF1SF1动断触点首先断开，动断触点首先断开，使使QA1断电解除自锁，主回路中，电动机脱离三相交流断电解除自锁，主回路中，电动机脱离三相交流电源。电源。SF1动合触点后闭合，使动合触点后闭合，使QA2线圈通电自锁。线圈通电自锁。QA2主触点闭合，交流电源经整流后经限流电阻向电动主触点闭合，交流电源经整流后经限流电阻向电动机提供直流电源，在电动机转子上产生一制动转

54、矩，使机提供直流电源，在电动机转子上产生一制动转矩，使电动机转速迅速下降。当转速下降至电动机转速迅速下降。当转速下降至100 r/min，BE1动动合触点断开，合触点断开，QA2断电释放，切断直流电源，制动结束。断电释放，切断直流电源，制动结束。12:08:39532.5.2 三相异步电动机能耗制动控制按时间原按时间原则则控制的控制的电动机可电动机可逆运行逆运行直直流制动控流制动控制电路制电路起动：起动：S F 2 ，SF3制动停制动停止：止：SF112:08:3954-BE1-FA1.3-QA1M3-MA1L1L2L3-QA1-QA2-QA2-QB1-BB1-QA1-QA1-QA3-BB1-

55、FA4-FA5TA1-TB1QA2-QA2-RA1-SF2-SF1-SF1-QA2-FA6-FA7L11L12L11 L12 L13-QA3-SF3 -QA2-QA3-QA2-QA1-KF1-KF1-KT2.5.3 三相异步电动机电容制动控制电容制动过程与原理电容制动过程与原理：先断开电动机定子绕组交：先断开电动机定子绕组交流电源，然后在流电源，然后在定子绕组接入由电容器和电阻器定子绕组接入由电容器和电阻器组成的三相并联负载上，转子组成的三相并联负载上，转子内内剩磁切割剩磁切割定子绕定子绕组产生感应电流，向电容器充电组产生感应电流，向电容器充电，充电电流，充电电流在定在定子绕组中形成磁场，该磁

56、场与子绕组中形成磁场，该磁场与转子转子感应电流相互感应电流相互作用，产生与转向相反的作用，产生与转向相反的制动力矩制动力矩，使电动机迅，使电动机迅速停转（电动机作为速停转（电动机作为发电机运发电机运行，转子的动能消行，转子的动能消耗耗在定子回路的负载上，所以属于在定子回路的负载上，所以属于能耗制动能耗制动）。制动结束后，必须及时制动结束后，必须及时切除电容器和电阻器。切除电容器和电阻器。12:08:39552.5.3 三相异步电动机电容制动控制按 时 间 原按 时 间 原则 电 容 制则 电 容 制动 控 制 电动 控 制 电路路起动起动：制动停止制动停止：SF112:08:3956-FA1.

57、3-QA1M3-MA1L1L2L3-QA1-SF1-QA2-QA2-QB1-BB1-QA1-QA1-QA1-BB1-FA4-FA5-QA2-KF1-SF2-RA1-RA2-RA3-RA4-RA5-RA6-CA1 -CA2-CA3-KF1电容电阻负载电容电阻负载三角形连接三角形连接M3三相异步电动机再生制动控制再生制动再生制动（也称为（也称为回馈制动回馈制动或或发电制动发电制动）：使电）：使电能返回电源系统的电制动方式。能返回电源系统的电制动方式。再生制动原理再生制动原理：当转子在外转矩作用下使其转速：当转子在外转矩作用下使其转速超过同步转速时，电动机处于发电机状态，电磁超过同步转速时，电动机处

58、于发电机状态，电磁转矩对外转矩为制动性质。转矩对外转矩为制动性质。发生回馈制动有两种情况：发生回馈制动有两种情况：l稳态回馈制动运行：电动机由负载拖动而超过同步稳态回馈制动运行：电动机由负载拖动而超过同步转速旋转。如起重机下放重物、电动汽车下坡限速转速旋转。如起重机下放重物、电动汽车下坡限速制动。制动。l非稳态回馈制动运行：如变频调速、变极调速由高非稳态回馈制动运行：如变频调速、变极调速由高速向低速改变时，由于转子及负载惯性，转速不能速向低速改变时，由于转子及负载惯性，转速不能突变，转子的转速高于定子旋转磁场的转速，电磁突变，转子的转速高于定子旋转磁场的转速，电磁转矩变成制动性质。转矩变成制动

59、性质。12:08:40572.6.1 多地点控制多地点控制2.6.2 多台电动机先后顺序工作的多台电动机先后顺序工作的控制控制2.6.3 自动循环控制自动循环控制12:08:40582.6.1 多地点控制 多多地地点控制点控制：在多：在多个地点或位置控制个地点或位置控制同一台设备（电动同一台设备（电动机），包括起动、机），包括起动、停止等控制。停止等控制。多地多地点控制电路设点控制电路设计规律计规律：起动开关：起动开关并联；停止开关串并联；停止开关串联。联。12:08:4059-FA1.3-QAM3-MA-QB-BBL1 L2 L3-BB-SF1-SF2-SF3-SF4-QA-QA-FA4-F

60、A5地点地点1地点地点2地点地点1地点地点2M32.6.2 多台电动机先后顺序工作的控制两两台电动机按动台电动机按动作顺序控制作顺序控制-控制控制方式一方式一起动顺序起动顺序：MA1先先起动，之后起动，之后MA2才才能起动。能起动。停止停止：MA2可单独可单独停止；停止；MA1停止，停止，MA2也同时停止，也同时停止，避免主轴运行时得避免主轴运行时得不到润滑不到润滑。工作方式工作方式：正序启：正序启动，动，MA2单独停止单独停止或与或与MA1同时停止。同时停止。设计规律设计规律：QA1的的常常开辅助触头开辅助触头串接串接于于QA2的的线圈电路线圈电路中。中。12:08:4060-FA1.3-Q