第2章电器控制线路的基本原则和基本环节

1、 掌握阅读电气原理图的方法，培养读图能力并通掌握阅读电气原理图的方法，培养读图能力并通过读图分析各种典型控制环节的工作原理，为电气控过读图分析各种典型控制环节的工作原理，为电气控制线路的设计、安装、调试、维护打下良好基础制线路的设计、安装、调试、维护打下良好基础 。 学习目标：学习目标：教学内容：教学内容： 2.1 电气控制线路的绘制电气控制线路的绘制 2.2 三相异步电动机的启动控制三相异步电动机的启动控制 2.3 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制 2.4 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制 2.5 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制 2.6

2、其它典型控制环节其它典型控制环节 2.7 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法 电气控制线路：电气控制线路：由按钮、开关、接触器、继由按钮、开关、接触器、继电器等有触头的低压控制电器所组成的控电器等有触头的低压控制电器所组成的控制线路，叫做电气控制线路。制线路，叫做电气控制线路。 电气控制线路的表示方法电气控制线路的表示方法有：电气原理图、有：电气原理图、电气元件布置图和电气安装接线图三种。电气元件布置图和电气安装接线图三种。 u 国家标准局参照国际电工委员会（国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的）颁布的有关文件，制定了我国电气设备有关国家标准，采有关文件，制定了我国电气设备有

3、关国家标准，采用新的图形和文字符号及回路标号用新的图形和文字符号及回路标号。 GB47281984电气图用图形符号电气图用图形符号 GB69881987电气制图电气制图 GB71591987电气技术中的文字符号制订通则电气技术中的文字符号制订通则 规定从规定从19901990年年1 1月月1 1日起，电气控制线路中的图日起，电气控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。形和文字符号必须符合最新的国家标准。 国家标准国家标准GB71591987GB71591987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规定了电气工程图中的文字符号，它分规定了电气工程图中的文字符号，它分为

4、为基本文字符号和辅助文字符号基本文字符号和辅助文字符号。 基本文字符号基本文字符号有单字母符号和双字母符号。有单字母符号和双字母符号。单字母符号单字母符号表示电气设备、装置和元件的大类，例如表示电气设备、装置和元件的大类，例如K K为继电器类元件这为继电器类元件这一大类；一大类；双字母符号双字母符号由一个表示大类的单字母与另一个表示由一个表示大类的单字母与另一个表示器件某些特性的字母组成，例如器件某些特性的字母组成，例如KTKT即表示继电器类器件中的即表示继电器类器件中的时间继电器，时间继电器，KMKM表示继电器类器件中的接触器。表示继电器类器件中的接触器。 辅助文字符号辅助文字符号用来进一步

5、表示电气设备、装置和元件的用来进一步表示电气设备、装置和元件的功能、状态和特征。功能、状态和特征。 表表 2-1 2-22-1 2-2 电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。1. 电路绘制电路绘制 （1 1）标号标号：电气控制线路图中的电气控制线路图中的支路、接点支路、接点，一般，一般都加上都加上标号标号。 主电路标号主电路标号由文字符号和数字组成。由文字符号和数字组成。文字符号文字符号用以标明主电路中的元件或线路的主要特征；用以标明主电路中的元

6、件或线路的主要特征；数字标号数字标号用以区别电路不同线段。用以区别电路不同线段。 三相交流电源引入线采用三相交流电源引入线采用L L1 1、L L2 2、L L3 3标号，电源开关标号，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标之后的三相交流电源主电路分别标U U、V V、W W。如。如U U1 1表示表示电动机的第一相的第一个接点代号，电动机的第一相的第一个接点代号，U U2 2 为第一相的第二为第一相的第二个接点代号，依此类推。个接点代号，依此类推。1. 电路绘制电路绘制 （1 1）标号标号：电气控制线路图中的电气控制线路图中的支路、接点支路、接点，一般，一般都加上都加上标号标号。 控制电路控

7、制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控制由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降元件（如电器元件线圈）为电路的标号一般以主要压降元件（如电器元件线圈）为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。 图2-1 电动机正反转控制原理图 (2)(2)绘制电气原理图应遵循以下原则：绘制电气原理图应遵循以下原则： 电气控制线路根据电路通过的电流大小可分电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。为主电路和控制电路。主电路主电路包括从电源到电动机包

8、括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。图的左边。控制电路控制电路是通过弱电流的电路，一般由是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成，用细线条画在原理图的右边。器的触头等组成，用细线条画在原理图的右边。 电气原理图中，所有电器元件的图形、文字电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。符号必须采用国家规定的统一标准。 (2)(2)绘制电气原理图应遵循以下原则：绘制电气原理图应遵循以下原则： 采用电器元件展开图

9、的画法。同一电器元件采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号，如后加上数字序号，如KM1、KM2等。等。 所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。电时的原始状态画出。 控制电路的分支线路，原则上按照动作先后控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。标出。 2. 图上

10、元器件位置表示法图上元器件位置表示法 (1)电路编号法：电路编号法： 电路编号法特别适用于电路编号法特别适用于多分支电路多分支电路。编制方法编制方法是是对每个电路或分支电路按照一定顺序（自左至右或自对每个电路或分支电路按照一定顺序（自左至右或自上至下）用阿拉伯数字编号，从而确定各支路项目的上至下）用阿拉伯数字编号，从而确定各支路项目的位置。例如，图位置。例如，图2-2（a）有）有8个电路或支路，在各支路个电路或支路，在各支路的下方顺序标有电路编号的下方顺序标有电路编号18。图上方与电路编号对。图上方与电路编号对应的方框内的应的方框内的“电源开关电源开关”等字样表明其下方元、器等字样表明其下方元

11、、器件或线路功能。件或线路功能。 (1)(1)电路编号法：电路编号法： 继电器和接触器的触头位置采用继电器和接触器的触头位置采用附加图表附加图表的方式的方式表示，图表格式如图表示，图表格式如图2-22-2（b b）所示。此图表可以画在）所示。此图表可以画在电路图中相应线圈的下方，此时，可只标出触头的位电路图中相应线圈的下方，此时，可只标出触头的位置（电路编号）索引，也可以画在电路图上的其他地置（电路编号）索引，也可以画在电路图上的其他地方。以图中线圈方。以图中线圈KMKM1 1下方的图表为例，第一行用图形符下方的图表为例，第一行用图形符号表示主辅触头种类，表格中的数字表示此类触头所号表示主辅触

12、头种类，表格中的数字表示此类触头所在的支路的编号。例如第在的支路的编号。例如第2 2列中的数字列中的数字“6”6”表示表示KMKM1 1的的一个常开触头在第一个常开触头在第6 6支路内，表中的支路内，表中的“”表示未使表示未使用的触头。有时，所附图表中的图形符号也可以省略用的触头。有时，所附图表中的图形符号也可以省略不画。不画。 （a a）控制电路图）控制电路图 （b b）触头位置表示）触头位置表示 (2)(2)横坐标标注法横坐标标注法( (图图2-32-3) )： 采用横坐标标注法，线路各电器元件均按采用横坐标标注法，线路各电器元件均按横向画法横向画法排列排列 ； 各电器元件线圈的右侧，由上

13、到下标明各支路的序号各电器元件线圈的右侧，由上到下标明各支路的序号1 1，2 2，并在该电器元件线圈旁标明其常开触头（标在横线上，并在该电器元件线圈旁标明其常开触头（标在横线上方）、常闭触头（标在横线下方）在电路中所在支路的标号，方）、常闭触头（标在横线下方）在电路中所在支路的标号，以便阅读和分析电路时查找。以便阅读和分析电路时查找。 例如接触器例如接触器KM1KM1常开触头在主电路有三对，控制回路常开触头在主电路有三对，控制回路2 2支路支路中有一对；常闭触头在控制电路中有一对；常闭触头在控制电路3 3支路中有一对。此种表示法在支路中有一对。此种表示法在机床电气控制线路中普遍采用。机床电气控

14、制线路中普遍采用。图2-3 电动机正反转横坐标图示法电气原理图 电气元件布置图主要是用来表明电电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置。气设备上所有电机、电器的实际位置。 布置图根据设备的复杂程度或集中布置图根据设备的复杂程度或集中绘制在一张图上，或将控制柜与操作台绘制在一张图上，或将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制。的电器元件布置图分别绘制。 电气安装接线图是按照电器元件的电气安装接线图是按照电器元件的实际位置实际位置和和实实际接线际接线绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线绘制的，根据电器元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排。最经济等原则来安排。 图2-

15、4 笼型电动机正反转控制安装接线图 绘制安装接线图应遵循以下原则：绘制安装接线图应遵循以下原则：1、各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器元、各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器元件各部件必须画在一起。各电器元件的位置，应与实际安装件各部件必须画在一起。各电器元件的位置，应与实际安装位置一致。位置一致。 2、 不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须通过端子板进行。各电器元件的文字符号及端子板的编号应通过端子板进行。各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。与原理图一致，并按原理图的接线

16、进行连接。3、走向相同的多根导线可用单线表示。、走向相同的多根导线可用单线表示。4、画连接线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管、画连接线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。的尺寸。 三相笼型异步电动机的启动控制环节是应用最三相笼型异步电动机的启动控制环节是应用最广、也是最基本的控制线路之一。广、也是最基本的控制线路之一。 三相异步电动机一般有三相异步电动机一般有直接启动直接启动和和减压启动减压启动两两种方法。种方法。 在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动机可直接启动。机可直接启动。 直接启动的优点直接启动的优点是电气设备少，线路简单

17、。是电气设备少，线路简单。缺点缺点是启动电流大，引起供电系统电压波动，干扰是启动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。其它用电设备的正常工作。 1. 采用刀开关直接启采用刀开关直接启动控制动控制 图图2-52-5为采用刀开关为采用刀开关直接启动控制线路。直接启动控制线路。 工作过程如下：合上工作过程如下：合上刀开关刀开关QK，电动机，电动机M接接通电源全电压直接启动。通电源全电压直接启动。打开刀开关打开刀开关QK，电动机，电动机M断电停转断电停转。 图2-5 刀开关直接启动控制线路 2. 采用接触器直接启动控制采用接触器直接启动控制 点动控制点动控制: : 如图如图2-62

18、-6所示。线路所示。线路的工作过程如下：的工作过程如下： 启动过程：启动过程：先合上刀开关先合上刀开关QK按下启按下启动按钮动按钮SB接触器接触器KM线圈通电线圈通电KM主触头闭合主触头闭合电动机电动机M通电直接启动。通电直接启动。 停机过程：停机过程：松开松开SBKM线圈断电线圈断电KM主触头断开主触头断开M断电停转。断电停转。 图2-6 点动控制线路 连续控制连续控制: : 如图如图2-72-7所示。所示。线路的工作过程如下：线路的工作过程如下： 启动过程：启动过程：先合上刀开关先合上刀开关QK按按下启动按钮下启动按钮SB接触器接触器KM线圈通线圈通电电KM主触头闭合主触头闭合（松开（松开

19、SB1SB1）电电 KM辅助触头闭合辅助触头闭合动机同电启动。动机同电启动。 （自锁、实现长（自锁、实现长动）。动）。 停机过程停机过程：松开松开SB2KM线圈断线圈断电电KM主触头主触头和辅助常开触头和辅助常开触头断断开开M断电停转。断电停转。 图2-7 连续运行控制线路既能点动又能长动控制既能点动又能长动控制：图2-8长动与点动控制 钮子开关钮子开关u 三相笼型电动机直接启动三相笼型电动机直接启动时，时，电流一般可达额电流一般可达额定电流的定电流的47倍，倍，过大的启动电流过大的启动电流会减低电动机会减低电动机的寿命，还会引起电源电压波动，所以对于容量的寿命，还会引起电源电压波动，所以对于

20、容量较大的电动机来说必须采用减压启动的方法，以较大的电动机来说必须采用减压启动的方法，以限制启动电流。限制启动电流。u 减压启动虽然可以减小启动电流，但也降低了减压启动虽然可以减小启动电流，但也降低了启动转矩，因此仅启动转矩，因此仅适用于适用于空载或轻载启动。空载或轻载启动。 u 三相笼型电动机的减压启动方法有定子绕组串三相笼型电动机的减压启动方法有定子绕组串电阻（或电抗器）启动、自耦变压器减压启动、电阻（或电抗器）启动、自耦变压器减压启动、星星- -三角形减压启动、延边三角形启动等。三角形减压启动、延边三角形启动等。 1. 定子绕组定子绕组串电阻减压串电阻减压启动控制启动控制 图2-9 定子

21、绕组串电阻启动控制线路 启动过程启动过程： 合上刀开关合上刀开关QK按下启动按钮按下启动按钮SB1接触器接触器KM1通电通电KM1主主触头触头闭合闭合 时间继电器时间继电器KT通电通电（延时（延时t秒）秒） 定子绕组串定子绕组串R启动启动 。 KT延时闭合常开触头延时闭合常开触头接触器接触器KM2线圈通电线圈通电KM2主触头闭合，短接主触头闭合，短接 R 电动机电动机M全压投入运行全压投入运行 KM2常闭辅助触头断开常闭辅助触头断开 KM1断电断电 KT断电断电 2. 星星-三角形减压启动控制三角形减压启动控制 电动机绕组接成三角形时，每相绕组所承受的电动机绕组接成三角形时，每相绕组所承受的电

22、压是电源的线电压（电压是电源的线电压（380V）；而接成星形时，每）；而接成星形时，每相绕组所承受的电压是电源的相电压（相绕组所承受的电压是电源的相电压（220V）。）。 启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电启动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的动机每相绕组上的电压为额定电压的1/ 1/ ，从而减，从而减小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动小了启动电流。待启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。控制线路如图控制线路如图2-102-10所示。所示。 13图2-10 星-三角形

23、减压启动控制线路 启动过程启动过程： 合上刀开关合上刀开关QK按下启动按钮按下启动按钮SB2接触器接触器KM通电通电KM主触头闭合主触头闭合M通电通电 接触器接触器KMY通电通电KMY主触头闭合，主触头闭合， 时间继电器时间继电器KT通电通电 （延时延时t秒）秒） 定子绕组联结成星型，定子绕组联结成星型，M减压启动减压启动 KT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMY断电断电 KT延时闭合常开触头延时闭合常开触头KM通电通电KM主触头闭合，定子绕组结成主触头闭合，定子绕组结成形形 KM KM常闭辅助触头断开常闭辅助触头断开KTKT线圈断电线圈断电 电动机电动机M加以额定电压正常运行。加以额定电压

24、正常运行。 3. 自耦变压器减压启动的控制自耦变压器减压启动的控制 启动时电动机定子串入自耦变压器，启动时电动机定子串入自耦变压器，定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压，启动完毕，自耦变压器被切除，额定电压，启动完毕，自耦变压器被切除，额定电压加于定子绕组，电动机以全电压投入运行。压加于定子绕组，电动机以全电压投入运行。控制线路如图控制线路如图2-112-11所示。所示。 启动过程启动过程： 合上刀开关合上刀开关QK 按下启动按钮按下启动按钮SB2接触器接触器KM1线圈通电线圈通电KM1主主 时间继电器时间继电器KTKT线圈通电线圈通电- 触头和辅助触

25、头闭合触头和辅助触头闭合电动机定子串自耦变压器减压启动电动机定子串自耦变压器减压启动 ( (延时延时t t秒秒) )KTKT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMKM1 1线圈断电线圈断电切除自耦变压器切除自耦变压器 KTKT延时闭合常开触头延时闭合常开触头KMKM2 2线圈通电线圈通电KMKM2 2主触头闭合主触头闭合MM全压正常运行。全压正常运行。 图2-11 定子串自耦变压器启动控制线路 4. 延边三角形减压启动控制延边三角形减压启动控制 u 采用延边三角形减压启动，可以兼取星形联结采用延边三角形减压启动，可以兼取星形联结启动电流小，三角形联结启动转矩大的优点。启动电流小，三角形联结启动转

26、矩大的优点。u 延边三角形减压启动控制线路如图延边三角形减压启动控制线路如图2-12所示。所示。它适用于定子绕组特别设计的电动机，这种电动机它适用于定子绕组特别设计的电动机，这种电动机共有九个出线头。延边三角形共有九个出线头。延边三角形- -三角形绕组联结如三角形绕组联结如图图2-132-13所示。所示。u启动时启动时将电动机定子绕组接将电动机定子绕组接成延边三角形，在成延边三角形，在启启动结束后动结束后，再换成三角形联结法，投入全电压正常，再换成三角形联结法，投入全电压正常运行。运行。 图2-12 延边三角形减压启动控制线路 图2-13 延边三角形-三角形绕组联结 启动过程启动过程： 合上刀

27、开关合上刀开关QK按下启动按钮按下启动按钮SB2接触器接触器KM通电通电KM主触头闭合主触头闭合 接触器接触器KMY通电通电KMY主触头闭合主触头闭合 时间继电器时间继电器KT通电通电 （延时延时t秒）秒） 定子绕组结点定子绕组结点1、2、3接通电源接通电源 绕组结点（绕组结点（4-84-8）、（5-95-9）、（6-76-7）联结，使电动机联结成延边三角形启动）联结，使电动机联结成延边三角形启动 KT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMY断电断电 KT延时闭合常开触头延时闭合常开触头KM通电通电KM主触头闭合主触头闭合绕组结点（绕组结点（1-61-6）、 （2-42-4）、（3-53-5）相

28、连而联结成三角形投入运行。）相连而联结成三角形投入运行。 一般在要求一般在要求启动转矩较高启动转矩较高的场合，的场合，绕线式异步绕线式异步电动机电动机的应用非常广泛。例如桥式起重机吊钩电动的应用非常广泛。例如桥式起重机吊钩电动机、卷扬机等。机、卷扬机等。 三相绕线式电动机的优点之一，是可以在转子三相绕线式电动机的优点之一，是可以在转子绕组中串接电阻或频敏变阻器进行启动，由此达到绕组中串接电阻或频敏变阻器进行启动，由此达到减小启动电流，提高转子电路的功率品质因数和增减小启动电流，提高转子电路的功率品质因数和增加启动转矩的目的。加启动转矩的目的。1. 转子绕组串接启动电阻启动控制转子绕组串接启动电

29、阻启动控制 串接于三相转子电路中的启动电阻，一般都联串接于三相转子电路中的启动电阻，一般都联结成星形。在启动前，启动电阻全部接入电路，在结成星形。在启动前，启动电阻全部接入电路，在启动过程中，启动电阻被逐级地短接。启动过程中，启动电阻被逐级地短接。KA1KA3为欠电流继电器，其线圈串接于转子电路中，为欠电流继电器，其线圈串接于转子电路中，KA1KA3三个电三个电流继电器的吸合电流值相同，但释放电流值不同，流继电器的吸合电流值相同，但释放电流值不同，KA1的释放电流最大，的释放电流最大，首先释放，首先释放，KA2次之，次之，KA3的释放电流最小，最后释放。刚启动时启动电的释放电流最小，最后释放。

30、刚启动时启动电流较大，流较大，KA1KA3同时吸合动作，使全部电阻接入。随着电动机转速升同时吸合动作，使全部电阻接入。随着电动机转速升高电流减小，高电流减小，KA1KA3依次释放，分别短接电阻，直到将转子串接的电依次释放，分别短接电阻，直到将转子串接的电阻全部短接。阻全部短接。 图2-14 转子绕组串电阻启动控制线路 2. 转子绕组串接频转子绕组串接频敏变阻器启动控制敏变阻器启动控制 频敏变阻器频敏变阻器实质实质上是一个特殊的上是一个特殊的三相三相电抗器电抗器。将其串接于。将其串接于电动机转子电路中，电动机转子电路中，相当于接入一个铁损相当于接入一个铁损较大的电抗器，频敏较大的电抗器，频敏变阻

31、器等效电路如图变阻器等效电路如图2-152-15所示。所示。 图2-15 频敏变阻器等效电路 绕组直流电阻绕组直流电阻 R R为铁损等效电阻为铁损等效电阻 L L为等效电感为等效电感 转差率转差率：同步转速同步转速n1（定子旋转磁场转速）与转子转速（定子旋转磁场转速）与转子转速n2之差之差n=n1-n2称为转差。通常将转差（称为转差。通常将转差（n1-n2）与同步转速）与同步转速n1的比值称为异步电动机的转差率，用的比值称为异步电动机的转差率，用s表示，即表示，即s=（n1-n2）/n1。f2 =f2 =sf1f1。 在启动过程中，转子电流频率是变化的。刚启动时，转速在启动过程中，转子电流频率

32、是变化的。刚启动时，转速等于等于0 0，转差率，转差率s=1s=1，转子电流的频率，转子电流的频率f2f2与电源频率与电源频率f1f1的关系为的关系为f2 =f2 =sf1 f1 ，所以刚启动时，频敏变阻器的电感和电阻均为最大，所以刚启动时，频敏变阻器的电感和电阻均为最大，转子电流受到抑制转子电流受到抑制。随着电动机转速的升高而。随着电动机转速的升高而s s减小，减小， f2f2下降，下降，频敏变阻器的阻抗也随之减小。所以，绕线转子电动机转子串频敏变阻器的阻抗也随之减小。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，变阻器阻抗也接频敏变阻器启动时，随着电动机转速的升高，变

33、阻器阻抗也自动逐渐减小，实现了平滑的无级启动。此种启动方式在桥式自动逐渐减小，实现了平滑的无级启动。此种启动方式在桥式起重机和空气压缩机等电气设备中获得广泛应用。起重机和空气压缩机等电气设备中获得广泛应用。 图2-16 转子绕组串接频敏变阻器的启动控制线路 TATA为电流互感器，作用为电流互感器，作用是将主电路中的大电流是将主电路中的大电流变换成小电流进行测量。变换成小电流进行测量。启动过程中启动过程中KAKA常闭触头常闭触头闭合，短路热继电器线闭合，短路热继电器线圈，正常运行后，圈，正常运行后，KAKA常常闭触头打开。闭触头打开。 在实际应用中，往往要求在实际应用中，往往要求生产机械改变运动

34、方生产机械改变运动方向向，这就要求电动机能实现正、反转。，这就要求电动机能实现正、反转。 由三相异步电动机转动原理可知，若要电动机由三相异步电动机转动原理可知，若要电动机逆向运行，只要将接于电动机定子的三相电源线中逆向运行，只要将接于电动机定子的三相电源线中的任意两相对调一下即可，可通过两个接触器来的任意两相对调一下即可，可通过两个接触器来改改变电动机定子绕组的电源相序来实现变电动机定子绕组的电源相序来实现。 电动机正、反转控制线路如图电动机正、反转控制线路如图2-17所示。图中接所示。图中接触器触器KMKM1 1为正向接触器，控制电动机为正向接触器，控制电动机M M正转；接触器正转；接触器K

35、MKM2 2为反向接触器，控制电动为反向接触器，控制电动M M反转。反转。图2-17 电动机正、反转控制线路 a)只能实现只能实现“正正停停反反”或者或者“反反停停正正”控制，且无互锁控制，且无互锁保护。保护。SBSB2 2和和SBSB3 3不能同不能同时闭合，否则将发生时闭合，否则将发生短路。短路。图2-17 电动机正、反转控制线路 b）、c）含电气互锁，但仍不能直接换向含电气互锁，但仍不能直接换向 增加机械互锁，且可直接换向增加机械互锁，且可直接换向 异步电动机调速常用来改善机床的调速性能异步电动机调速常用来改善机床的调速性能和简化机械变速装置。根据三相异步电动机的转和简化机械变速装置。根

36、据三相异步电动机的转速公式：速公式： 转差率；转差率； 电源频率（电源频率（Hz)Hz)； 定子绕组的磁极对数。定子绕组的磁极对数。 三相异步电动机的调速方法有：三相异步电动机的调速方法有： s1fp改变电动机定子绕组的磁极对数改变电动机定子绕组的磁极对数 ；改变电源频率改变电源频率 ；改变转差率改变转差率 。ps1f)1 (601spfn= -= - 双速电动机三相绕组联结图如图双速电动机三相绕组联结图如图2-18所示。图所示。图a为为三角形与双星形联结法；图三角形与双星形联结法；图b为星形与双星形联结法。为星形与双星形联结法。 当三角形联结时，当三角形联结时，p=2p=2（低速）（低速）;

37、 ;当双星形联结时，当双星形联结时，p=1p=1（高速（高速) )。图2-18 双速电动机三相绕组结联图 双速电动机调速双速电动机调速控制线路如图控制线路如图2-19所示。图中所示。图中SC为转为转换开关，置于换开关，置于“低低速速”位置时，电动位置时，电动机联结成三角形，机联结成三角形，低速运行；低速运行；SC置于置于“高速高速”位置时，位置时，电动机联结成双星电动机联结成双星形，高速运行（先形，高速运行（先低速启动，再高速低速启动，再高速运行，减小启动电运行，减小启动电流）。流）。 图2-19 双速电动机调速控制线路 工作过程如下：工作过程如下： 低速运行低速运行SC置于低速位置置于低速位

38、置接触器接触器KM3通电通电KM3主触头闭合主触头闭合电动机电动机M联结成三角形，低速联结成三角形，低速运行。运行。 高速运行高速运行SCSC置于高速位置置于高速位置时间继电器时间继电器KTKT通电通电接触器接触器KMKM3 3通电通电电动机电动机M M先联结成三角形以低速启先联结成三角形以低速启动动( (延时延时t t秒）秒）KTKT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMKM3 3断电断电KTKT延时闭合常开触头延时闭合常开触头接触器接触器K KM M2 2通电通电接触器接触器KMKM1 1通电通电电动机联结成双星形投入高速运行。电动机实现电动机联结成双星形投入高速运行。电动机实现先低速后高速

39、先低速后高速的控制，目的是限制启动电流。的控制，目的是限制启动电流。 绕线转子电动机可采用转子串电阻的方法调速。绕线转子电动机可采用转子串电阻的方法调速。随着转子所串电阻的增大，电动机的转速降低（转随着转子所串电阻的增大，电动机的转速降低（转差率增大），实现调速的目的。差率增大），实现调速的目的。 图图2-20所示为采用凸轮控制器控制的电动机正、所示为采用凸轮控制器控制的电动机正、反转和调速的线路。在电动机反转和调速的线路。在电动机M的转子电路中，串的转子电路中，串接三相不对称电阻，作启动和调速用。转子电路的接三相不对称电阻，作启动和调速用。转子电路的电阻和定子电路相关部分与凸轮控制器的各触头

40、连电阻和定子电路相关部分与凸轮控制器的各触头连接。接。 图2-20 采用凸轮控制器控制电动机正、反转和调速的线路 触头触头KTKT1 1KTKT5 5和转子和转子电路串接的电阻相连接，电路串接的电阻相连接，用于短接电阻，控制电用于短接电阻，控制电动机的启动和调速。动机的启动和调速。 限位开关限位开关 SQSQ1 1、SQSQ2 2分分别与触头别与触头KTKT1111、KTKT1212串接，串接，起限位保护作用。起限位保护作用。 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手柄置“0”，KT10、KT11、KT12三对触头接通三对触头接通合上刀开关合上刀开关QK按下启动按钮按下启动按

41、钮SB2KM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把凸轮控制器手柄置正向柄置正向“1”位位触头触头KT12、KT6、KT8闭合闭合电动机电动机M接通电源，转子串接通电源，转子串入全部电阻（入全部电阻（R1+R2+R3+R4）正向低速启动）正向低速启动KT手柄位置打向正向手柄位置打向正向“2”位位KT12、KT6、KT8、KT5四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。被切除，电动机转速上升。当凸轮控制器手柄从正向当凸轮控制器手柄从正向“2”位依次转向位依次转向“3” “4” “5”位时，触头位时，触头KT4KT1先后闭合，电阻先后闭合，电阻R2、R3、R4

42、被依次切除，电动机转速逐步升高，直至以额定被依次切除，电动机转速逐步升高，直至以额定转速运转。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，触头位时，触头KT10、KT9、KT7闭闭合，电动机合，电动机M电源相序改变而反向启动。手柄位置从电源相序改变而反向启动。手柄位置从“1”位依次扳向位依次扳向“5”位位时，电动机转子所串电阻被依次切除，电动机转速逐步升高。过程与正转相时，电动机转子所串电阻被依次切除，电动机转速逐步升高。过程与正转相同。同。 组成：组成：电磁调速异步电动机由异步电动机、电磁调速异步电动机由异步电动机、电磁离合器、控制装置三部分组成，是

43、电磁离合器、控制装置三部分组成，是通过改变通过改变电磁离合器的励磁电流实现调速的。电磁离合器的励磁电流实现调速的。图2-21 电磁离合器结构图1电枢 2磁极 3线圈 4集电环 电磁离合器电磁离合器由电枢与磁极两部分由电枢与磁极两部分组成，组成，如图如图2-212-21所示。电所示。电枢由枢由铸钢铸钢制成圆筒形，直接与异步电动机轴相连（主动部分）。制成圆筒形，直接与异步电动机轴相连（主动部分）。磁极由铁磁材料形成爪形，并装有励磁线圈，爪形磁极的轴与磁极由铁磁材料形成爪形，并装有励磁线圈，爪形磁极的轴与生产机械相连接（从动部分），励磁线圈经集电环通入直流电生产机械相连接（从动部分），励磁线圈经集电

44、环通入直流电励磁。励磁。 异步电动机带动电枢转动，异步电动机带动电枢转动，电枢切割磁极磁场电枢切割磁极磁场（励磁电流（励磁电流产生），电枢中产生产生），电枢中产生涡流涡流，涡流又与磁极磁场作用，涡流又与磁极磁场作用产生电磁力产生电磁力f f, ,离合器磁极受力离合器磁极受力ff与与f f为反作用力与作用力，为反作用力与作用力，ff产生的电磁转产生的电磁转矩驱使磁极转子并带动生产机械转动矩驱使磁极转子并带动生产机械转动。励磁电流越大，转速越。励磁电流越大，转速越大，改变大，改变励磁电流大小可励磁电流大小可达到达到调速调速目的。目的。 工作过程：工作过程：合上刀开关合上刀开关QK按下启动按钮按下启

45、动按钮SB2 接触器接触器KM通电通电电动机电动机M运转运转 VC（晶闸管可控整（晶闸管可控整流电源）输出直流电流给电磁流电源）输出直流电流给电磁离合器离合器YC，建立磁场，磁极随，建立磁场，磁极随电动机和电枢同向转动电动机和电枢同向转动调节调节可变电阻可变电阻R改变励磁电流大小，改变励磁电流大小，使生产机械达到所要求的转速。使生产机械达到所要求的转速。 图2-22 电磁调速异步电动机的控制线路 VCVC是晶闸管可控整流电源，是晶闸管可控整流电源，提供电磁离合器的直流励磁提供电磁离合器的直流励磁电流，其大小可通过电位器电流，其大小可通过电位器R R进行调节。进行调节。 制动目的：制动目的：在实

46、际生产中，为了实现在实际生产中，为了实现快速、准快速、准确停车确停车，缩短时间，提高生产率，对要求停转的电，缩短时间，提高生产率，对要求停转的电动机强迫其迅速停车，必须采取制动措施。动机强迫其迅速停车，必须采取制动措施。 制动方法：制动方法：三相异步电动机的制动方法有三相异步电动机的制动方法有机械机械制动制动和和电气制动电气制动两种：两种： 1 1、机械制动、机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。可分为断电是利用机械装置使电动机迅速停转。可分为断电制动和通电制动。制动时，将制动电磁铁的线圈切断或接通电制动和通电制动。制动时，将制动电磁铁的线圈切断或接通电源，通过源，通过机械抱闸机械抱闸制动电

47、动机。制动电动机。 2 2、电气制动、电气制动方法有反接制动、能耗制动、发电制动和电容制方法有反接制动、能耗制动、发电制动和电容制动等。动等。 反接制动反接制动：利用改变电动机电源相序，使定子绕：利用改变电动机电源相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制组产生的旋转磁场与转子旋转方向相反，因而产生制动力矩的一种制动方法。动力矩的一种制动方法。 注意： 1 1、当电动机转速接近零时，必须立即断开电源，、当电动机转速接近零时，必须立即断开电源，否则电动机会反向旋转。否则电动机会反向旋转。 2 2、由于、由于反接制动电流较大反接制动电流较大，制动时需在定子回路，制动时需在定子回路

48、中中串入电阻以限制制动电流串入电阻以限制制动电流。 反接制动电阻的接法有两种：对称电阻接法和不反接制动电阻的接法有两种：对称电阻接法和不对称电阻接法，如图对称电阻接法，如图2-23所示。所示。 图2-23 三相异步电动机反接制动电阻接法a）对称电阻接法b）不对称电阻接法 控制线路按控制线路按速度原则实现控速度原则实现控制，通常采用速制，通常采用速度继电器。速度度继电器。速度继电器与电动机继电器与电动机同轴相连，在同轴相连，在1203000r/min范围内速度继电范围内速度继电器触头动作，当器触头动作，当转速低于转速低于100r/min时，其时，其触头复位。触头复位。 图2-24 单向运行的三相

49、异步电动机反接制动控制线路 图图2-252-25为为电动机可逆运电动机可逆运行的反接制动行的反接制动线路。图中线路。图中KSKSF F和和KSKSR R是速是速度继电器度继电器KSKS的的两组常开触头，两组常开触头，正转时正转时KSKSF F闭闭合，反转时合，反转时KSKSR R闭合闭合 。图2-25 电动机可逆运行的反接制动控制线路 三相异步电三相异步电动机能耗制动时，动机能耗制动时，切断定子绕组的切断定子绕组的交流电源后，交流电源后，在在定子绕组任意两定子绕组任意两相通入直流电流，相通入直流电流，形成一固定磁场，形成一固定磁场，与旋转着的转子与旋转着的转子中的感应电流相中的感应电流相互作用

50、产生制动互作用产生制动力矩。制动结束力矩。制动结束必须及时切除直必须及时切除直流电源。流电源。 图2-26 能耗制动控制线路 电容制动是在切电容制动是在切断三相异步电动机的断三相异步电动机的交流电源后，在定子交流电源后，在定子绕组上接入电容器，绕组上接入电容器，转子内剩磁转子内剩磁切割定子切割定子绕组产生感应电流，绕组产生感应电流，向电容器充电，充电向电容器充电，充电电流在定子绕组中形电流在定子绕组中形成磁场，这磁场与转成磁场，这磁场与转子感应电流相互作用，子感应电流相互作用，产生与转向相反的制产生与转向相反的制动力矩，使电动机迅动力矩，使电动机迅速停转。电容制动控速停转。电容制动控制线路如图

51、制线路如图2-28所示。所示。 图2-28 电容制动控制线路 在实际生产设备的控制中除上述介绍的几种基在实际生产设备的控制中除上述介绍的几种基本控制线路外，为了满足某些特殊要求和工艺需要，本控制线路外，为了满足某些特殊要求和工艺需要，还有一些其他的控制环节，以实现诸如多点控制、还有一些其他的控制环节，以实现诸如多点控制、顺序控制、循环控制及各种保护控制等。顺序控制、循环控制及各种保护控制等。 图图2-29所示为所示为三地点控制线路。三地点控制线路。把一个启动按钮和把一个启动按钮和一个停止按钮组成一个停止按钮组成一组，并把三组启一组，并把三组启动、停止按钮分别动、停止按钮分别放置三地，即能实放置

52、三地，即能实现三地点控制。现三地点控制。 多地点控制的多地点控制的接线原则接线原则是：启动是：启动按钮应并联连接，按钮应并联连接，停止按钮应串联连停止按钮应串联连接。接。 图2-29 三地电控制线路 要求电动机要求电动机M1启动后，电动机启动后，电动机M2才能启动。才能启动。 图2-30 两台电动机顺序启动控制线路 省去接触器省去接触器KMKM1 1的常的常开触头，使线路得开触头，使线路得到简化到简化 电动机顺序控制的电动机顺序控制的接线规律接线规律是：是： 1 1）要求接触器）要求接触器KMKM1 1动作后接触器动作后接触器KMKM2 2才能动作才能动作，故将，故将接触器接触器KMKM1 1

53、的的常开触头常开触头串接于接触器串接于接触器KMKM2 2的线圈电路中。的线圈电路中。 2 2）要求接触器）要求接触器KMKM1 1动作后接触器动作后接触器KMKM2 2不能动作不能动作，故将，故将接触器接触器KMKM1 1的的常闭辅助触头常闭辅助触头串接于接触器串接于接触器KMKM2 2的线圈线路的线圈线路中。中。 采用时间继电器采用时间继电器，按时间原则顺序启动的控制线路。，按时间原则顺序启动的控制线路。 图2-31 采用时间继电器实现顺序启动的控制线路 电动机的正、电动机的正、反转反转是实现工作是实现工作台自动往复循环台自动往复循环的基本环节。自的基本环节。自动循环控制线路动循环控制线路

54、如图如图2-32所示。所示。 控制线路按控制线路按照行程控制原则，照行程控制原则，利用生产机械运利用生产机械运动的行程位置实动的行程位置实现控制，通常采现控制，通常采用用限位开关限位开关。 图2-32 自动循环控制线路 SQSQ1 1、SQSQ2 2起往复运动控制作用起往复运动控制作用SQSQ3 3、SQSQ4 4起终端限位保护作用起终端限位保护作用u工作过程如下：工作过程如下： 合上开关合上开关QK按下按钮按下按钮SB2KM1通电通电M正转，工作台向前正转，工作台向前工作台前进到工作台前进到一定位置，撞块压动限位开关一定位置，撞块压动限位开关SQ2SQ2常闭触头断开常闭触头断开KM1断电断电

55、M停止向前停止向前 SQ2常开触头闭合常开触头闭合KM2通电通电电动机电动机M 改变电源相序而反转，工作台向后改变电源相序而反转，工作台向后工作台向后退到一定位置，撞块压动限位工作台向后退到一定位置，撞块压动限位开关开关SQ1SQ1常闭触头断开常闭触头断开KM2断电断电M停止后退停止后退 SQ1常开触头闭合常开触头闭合KM1通电通电电动机电动机M又正转，工作台又向前，又正转，工作台又向前， 如此往复循环工作，直至按下停止按钮如此往复循环工作，直至按下停止按钮SB1KM1（或（或KM2）断电）断电电动机停电动机停转。转。 另外，另外，SQ3、SQ4分别为反、正向终端保护限位开关，防止限位开关分别

56、为反、正向终端保护限位开关，防止限位开关SQ1和和SQ2失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。 人们希望在掌握了电气控制的基本原则和基本人们希望在掌握了电气控制的基本原则和基本控制环节后，不仅能控制环节后，不仅能分析分析生产机械的电气控制线路生产机械的电气控制线路的工作原理，而且还能根据生产工艺的要求，的工作原理，而且还能根据生产工艺的要求，设计设计电气控制线路。电气控制线路。 电气控制线路的电气控制线路的设计方法设计方法通常有两种：通常有两种：经验设经验设计法计法和和逻辑设计法逻辑设计法。 经验设计：经验设计：是根据生产机械的工艺要求和加工是根据生产机械的工

57、艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节，加以过程，利用各种典型的基本控制环节，加以修补、修补、补充、完善补充、完善，最后得出最佳方案。若没有，最后得出最佳方案。若没有典型的控典型的控制环节制环节可采用，则按照生产机械的工艺要求可采用，则按照生产机械的工艺要求逐步进逐步进行设计行设计。 经验设计法比较简单，但必须经验设计法比较简单，但必须熟悉大量的控制熟悉大量的控制线路线路，掌握多种，掌握多种典型线路典型线路的设计资料，同时具有丰的设计资料，同时具有丰富的实践经验。富的实践经验。 通常是先采用一些典型的基本环节，实现工艺通常是先采用一些典型的基本环节，实现工艺基本要求，然后逐步完善其功能，

58、并加上适当的联基本要求，然后逐步完善其功能，并加上适当的联锁与保护环节。锁与保护环节。 采用经验设计法，一般应采用经验设计法，一般应注意以下几个问题注意以下几个问题： 1. 保护控制线路工作的安全和可靠性保护控制线路工作的安全和可靠性 1 1）线圈的连接。在交流控制线路中，不能串联接入）线圈的连接。在交流控制线路中，不能串联接入两个电器线圈，如图两个电器线圈，如图2-332-33所示。即使外加电压是两个所示。即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。线圈额定电压之和，也是不允许的。图2-33 不能串联接入两个电器线圈 2 2）电器触头的连接。同一个电器的常开触头和常闭）电器触头的连接。

59、同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。 避免避免触头电位不等，断开时产生电弧，形成飞弧，触头电位不等，断开时产生电弧，形成飞弧，引起短路。引起短路。 图2-34 电器触头的连接 不正确不正确 3 3）线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能）线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件，如图所示。在图接通另一个电器元件，如图所示。在图2-35a2-35a中，线圈中，线圈KAKA3 3的接通要经过的接通要经过KAKA、KAKA1 1、KAKA2 2三对常开触头。若改为图三对常开触头。若改为图2-2-

60、35b35b，则每一线圈的通电只需经过一对常开触头，工作较，则每一线圈的通电只需经过一对常开触头，工作较可靠。可靠。图2-35 减少多个电器元件依次通电 4 4）应考虑电器触头的）应考虑电器触头的接通接通和和分断分断能力，若容量不够，可能力，若容量不够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目( (增加接通增加接通能力用多触头并联连接；增加分断能力用多触头串联连接能力用多触头并联连接；增加分断能力用多触头串联连接) )。 5 5）应考虑电器元件）应考虑电器元件触头触头“竞争竞争”问题问题。同一继电器的常。同一继电器的常开触头和常闭触头有开触头和