电力拖动系统基本控制电路

电力拖动系统基本控制电路电力拖动系统基本控制电路第1页电力拖动系统基本控制电路目标：学习由电器元件组成鼠笼式三相交流异步电动机起、停，正反转，多地，多条件控制电路基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；变极调速。绕线式异步电动机控制电路；电液控制技术；直流电动机基本控制电路。要求：领会惯用控制电路设计思想，学会分析基础电路工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。电力拖动系统基本控制电路第2页电力拖动系统基本控制电路1.1电气控制线路图绘制及分析1.2全压起动及其主要控制步骤1.3三相交流异步机降压起动控制电路1.4三相交流异步机制动控制电路1.5变极调速控制线路1.6绕线式异步电动机控制电路1.7电液控制技术1.8直流电动机基本控制电路电力拖动系统基本控制电路第3页1.1电气控制线路图绘制及分析

用以描述电气控制设备电气原理及安装、调试用工艺性图纸，主要包含电气原理图、电气安装位置图、电气安装接线图和电气安装互连图等。1.1.1电气线路图1.1.2电气原理读图方法电力拖动系统基本控制电路第4页1.1.1电气线路图

电气线路图：电气线路图是指描述控制线路接线关系和原理图纸，分为电气原理图和电气安装接线图。电气原理图分类：主：强电流经过部分辅：控制、照明、指示电气原理图绘制规则：主：粗实线辅：细实线电气符号画法：普通垂直放置，也能够逆时针转动90水平放置。图中电器元件状态为常态（未压动、未通电……）电力拖动系统基本控制电路第5页1.1.2电气原理读图方法

1、查线读图法（惯用方法）：按照由主到辅，由上到下，由左到右标准分析电气原理图。较复杂图形，通常能够化整为零，将控制电路化成几个独立步骤细节分析，然后，再串为一个整体分析。2、逻辑代数法用逻辑代数描述控制电路工作关系。电力拖动系统基本控制电路第6页1.2全压起动及其主要控制步骤

本节主要描述小型电动机全压起动及其主要控制步骤，（电动机开启方法和原理已由电机课程进行过理论研究）有起停控制、正反转控制电路、其它步骤等。

2.2.1起停控制

2.2.2正反转控制电路

2.2.3其它步骤电力拖动系统基本控制电路第7页1.2.1起停控制手动控制操作方法：手动合上QS，电动机M工作；手动切断QS，电动机M停顿工作。电路保护办法：

FU——短路保护电路优点：控制方法简单、经济、实用。电路缺点：保护不完善，操作不方便

电力拖动系统基本控制电路第8页２、自动起停控制主电路：

三相电源经QS、FU1、KM主触点，FR热元件到电动机三相定子绕组。控制电路：

用两个控制按钮，控制接触器KM线图通、断电，从而控制电动机（M）开启和停顿。起动过程分析：

合上QS，按动起动按钮SB1—>KM线圈通电并自锁－>M通电工作。

KM自锁触点，是指与SB1并联常开辅助触点，其作用是当按钮SB1闭合后又断开，KM通电状态保持不变，称为通电状态自我锁定。 停顿按钮SB2，用于切断KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路电动机M定子绕组断电停顿工作。

电力拖动系统基本控制电路第9页起停控制电路保护分析过载保护：热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路常闭触点打开，接触器KM线圈断电，使电动机M停顿工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路能够重新工作。短路保护：熔断器组FU1用于主电路短路保护，FU2用于控制电路短路保护。零压保护：电路失电复上电，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动。KM线圈通电逻辑表示式：电力拖动系统基本控制电路第10页1.2.2正反转控制电路正反转实现方法：改变电源相序（两根火线对调）。1、正反转基本控制电路：主电路：

KM1主触点接通正相序电源—M正转。

KM2主触点接通反相序电源—M反转。控制电路：

SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停顿控制。

KM常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也能够确保不发生主电路短路现象。电力拖动系统基本控制电路第11页2、按钮联锁功效图2.2.3电气操作只能按正、停、反或反、停、正方式进行操作。电路不能正反、反正操作控制，给设备操作带来很多不便。图2.2.4使用按钮连锁，首先使用和常开触点联动常闭触点断开对方支路线圈电流，再利用常开触点闭合接通通电线圈电流。能够很方便地使电动机由正转进入反转，或由反转进入正转。电力拖动系统基本控制电路第12页3、工作台自动循环控制工作台移动机构示意在工作台移动机构和固定部件上分别装置行程开关和档铁（压动行程开关用），当移行机构运动到某一固定位置时，压动行程开关，取代人手接动按钮功效，实现自动循环控制。右图SQ1用于正转控制，SQ2用于反转控制，SQ3、SQ4常闭触点用于极限位置保护。电力拖动系统基本控制电路第13页综合

电气原理图中电器元件各部分符号与实际位置无关，可依据原理，将电气符号画在任何需要电路位置。电力拖动系统基本控制电路第14页1.2.3其它步骤1、点动（在长动基础上点动）用途：适合用于电动机短时间调整操作。①按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。②转换开关控制：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。③中间继电器KA控制：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。

电力拖动系统基本控制电路第15页2、多地控制

定义：多地控制电路设置多套起、停按钮，分别安装在设备多个操作位置，故称多地控制。特点：起动按钮常开触点并联，停顿按钮常闭触点串联。操作：不论操作哪个开启按钮都能够实现电动机起动；操作任意一个停顿按钮都能够打断自锁电路，使电动机停顿运行。电力拖动系统基本控制电路第16页3、多条件控制电路用途：多条件开启控制和多条件停顿控制电路，适合用于电路多条件保护。电路特点：按钮或开关常开触点串联，常闭触点并联。多个条件都满足（动作）后，才能够起动或停顿。电力拖动系统基本控制电路第17页4、次序控制

用途：用于实现机械设备依次动作控制要求。①主电路次序控制：

KM2串在KM1触点下，故只有M1工作后M2才有可能工作。电力拖动系统基本控制电路第18页4、次序控制②控制电路次序控制：

a）KM1辅助常开触点起自锁和顺控双重作用。b）单独用一个KM1辅助常开触点作次序控制触点。c）M1—>M2次序起动、M2－>M1次序停顿控制。次序停顿控制分析：KM2线圈断电，SB1常闭点并联KM2辅助常开触点断开后，SB1才能起停顿控制作用，所以，停顿次序为M2－>M1。电力拖动系统基本控制电路第19页

综合

基本电路结构特点：1.自锁——接触器常开触点与按钮常开触点相并联。2.互锁——两个接触器常闭触点串联在对方线圈电路中。3.点动——无自锁步骤。4.多地——按钮常开触点并联、常闭触点串联。5.多条件——按钮常开触点串联、常闭触点并联。电力拖动系统基本控制电路第20页1.3三相交流异步电动机降压起动控制电路用途：三相交流异步电动机降压起动，用于大容量三相交流异步电动机空载和轻载起动时减小起动电流。降压开启控制电路：

Y-△起动、自耦赔偿起动、延边三角形起动控制电路。要求：熟记Y-△起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦赔偿起动和延边三角形降压起动电路工作原理分析方法电力拖动系统基本控制电路第21页1.3.1Y-△降压起动①降压原理：起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时△连接。

电力拖动系统基本控制电路第22页Y-△降压起动控制电路

②主电路分析：KM1、KM3——Y起动，KM1、KM2——△运行。讨论：KM1、KM2、KM3容量关系。③Y-△降压起动过程分析：按下起动按钮SB2—>KM1线圈通电自锁

—>KM3线圈通电--M作Y接起动；

—>KT线圈通电延时—>KM3线圈断电－>KM2线圈通电自锁----M作△接行。

—>KT线圈断电复位。电力拖动系统基本控制电路第23页1.3.2、自耦赔偿起动①降压原理：起动时电动机定子绕组接自耦变压器次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。②主电路：起动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动；运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1主触点断开，自耦变压器被切除。讨论：KM2与KM1控制要求；KM1主触点容量。③控制电路：起动过程分析按动SB2－>KM1线圈通电自锁－>电动机M自耦赔偿起动；－>KT线圈通电延时-->KA线圈通电自锁－>KM1、KT线圈断电-->KM2线圈通电－>电动机M全压运行。电力拖动系统基本控制电路第24页1.3.3、延边三角形降压起动①原理：绕组连接67、48、59组成延边三角形接法，绕组连接16、24、35为△接法。电力拖动系统基本控制电路第25页延边三角形降压起动控制电路

②主电路分析

KM1、KM3使接点1、2、3接三相电源，67、48、59对应端接在一起组成延边三角形接法，用于降压起动。

KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，组成△连接，用于全压运行。控制电路与Y-△起动控制电路相同，不再分析。电力拖动系统基本控制电路第26页1.4三相交流异步机制动控制电路主要内容：机械抱闸制动，能耗制动，反接制动。要求：了解各种制动方法实现电路，以及能耗制动限流电阻计算标准，掌握能耗和反接制动电路原理分析。2.4.1机械制动

1、惯用方法：电动抱闸制动、电磁离合器制动（多用于断电制动）。电力拖动系统基本控制电路第27页1.4.1机械制动2、制动原理：断电电磁抱闸制动方式：电磁抱闸电磁线圈通电时，电磁力克服弹簧作用，闸瓦松开，电动机能够运转。电磁离合器制动方式（结构）电磁离合器电磁线圈通电，动、静摩擦片分离，无制动作用，电磁线圈断电，在弹簧力作用下动、静摩擦片间产生足够大摩擦力而制动。3、控制电路分析

开启时，接触器KM线圈通电时，其主触点接通电动机定子绕组三相电源同时，电磁线圈YB通电，抱闸（动摩擦片）松开，电动机转动。停顿时，接触器KM线圈断电—>电动机M断电—>电磁铁线圈YB失电—>实现抱闸或电磁制动。电力拖动系统基本控制电路第28页1.4.2电气制动

用途：电气制动多用于电动机快速停车。惯用方法有能耗制动和反接制动。1、能耗制动①制动原理制动时，在切除交流电源同时，给三相定子绕组通入直流电流。②限流电阻计算：电路设计时，依据IZ=（1.5～4）IN标准，选取直流电流电压等级，以及限流电阻功率和阻值。③主电路直流电源获取方法，交流电源（降压）经整流（半波、全波、桥式）。图2.4.3主电路中接触器KM1主触点闭合时，电动机M作电开工作。接触器KM2主触点用于能耗制动时为定子绕组通入直流电流。电力拖动系统基本控制电路第29页④控制电路（按时间标准控制）

起动：按动起动按钮SB2→KM1线圈通电自锁，电动机M作电动运行。制动：按动停车按钮SB1→KM1线圈断电复位→KM2线圈通电自锁→电动机M定子绕组切除交流电源，通入直流电源能耗制动。

SB1→KT线圈通电延时→KM2线圈断电复位→KT线圈断电复位。电力拖动系统基本控制电路第30页2、反接制动①工作原理：反相序电源制动，转速靠近零时，切除反相序电源。②主电路：

KM1电动运行；KM2通入反相序电源，反接制动。Ｒ限制反接制动电流。③控制电路（速度控制标准）

起动：接动开启按钮SB2→KM1通电自锁→电动机M通入正相序电源转动。

停顿：按动停车按钮SB1→KM1线圈断电复位→KM2线圈通电自锁，实现反接制动，转速n靠近零时，速度继电器KS常开触点打开→KM2线圈断电，反接制动结束。电力拖动系统基本控制电路第31页习题2-17

按速度控制标准设计低压直流供电能耗制动控制电路。

电力拖动系统基本控制电路第32页1.5变极调速控制线路2.5.1双速电机（鼠笼式三相交流异步电动机）１、双速电机变极方法

U1V1W1端接电源，U2V2W2开路，电动机为△接法（低速）

U1V1W1端短接，U2V2W2端接电源为YY接法（高速）

注意，变极时，调换相序，以确保变极调速以后，电动机转动方向不变。电力拖动系统基本控制电路第33页1.5.1双速电机2、主电路：KM1主触点组成△接低速接法。

KM2、KM3用于将U1V1W1端短接，并在U２V２W２端通入三相交流电源，组成YY接高速接法。3、控制电路图a电路中，按钮SB1实现低速起动和运行。按钮SB2使KM2、KM3线圈通电自锁，用于实现YY变速起动和运行。图b电路在高速运行时，先低速起动，后高速（YY）运行，以降低开启电流。电力拖动系统基本控制电路第34页4、双速电机控制电路图B分析选择开关SA合向高速→时间继电器KT线圈通电延时→KM1线圈通电，电动机M作低速开启。KT延时时间到→KM1线圈断电复位→KM2、KM3线圈通电→电动机M作YY接法高速运行。选择开关SA合向低速→KM1线圈通电，电动机M作低速转动。选择开关SA合向0位时，电动机停顿运行。电力拖动系统基本控制电路第35页1.5.2三速电机控制1、变极原理三速电机定子有2套绕组，1套可作为△接法和YY接法双速绕组，另1套为Y型接法中速绕组。2、主电路KM1主触点（4个）组成低速连接，其中W1U3接到W1点。KM2主触点组成中速Y连接，此时U3W1断开以防止交流。KM3、KM4主触点组成高建双星形连接（KM3组成Y点）电力拖动系统基本控制电路第36页3、控制电路SB1用于KM1起停控制，SB2用于KM2起停控制，SB3用于KM3和KM4起停控制。电力拖动系统基本控制电路第37页1.6绕线式异步电动机控制电路电路类型：起动（调速）和制动控制电路。电路特点：绕线电机过流能力弱，故需要设置过流保护装置，实现过流、过载、短路保护功效。2.6.1起动控制绕线式异步机惯用起动控制有转子串电阻分级起动和转子串频频变阻器起动。

１、电流标准控制转子串电阻分级起动

①控制标准：电流控制型电力拖动系统基本控制电路第38页

１、电流标准控制转子串电阻分级起动

②主电路：R1～R3转子外串电阻；KA1～KA3转子电流检测用电流继电器（欠流复位型）；KM1～KM3转子电阻旁路接触器。③控制电路分析按动起动按钮SB2→KM4线圈通电自锁→中间继电器KA4线圈通电、转子串全电阻起动。转速n↑，电流I↓→过流继电器KA1复位→KM1线圈通电→切除转子电阻R1、I↑；伴随转速n↑，电流I↓→过流继电器KA2复位→KM2线圈通电→切除转子电阻R2、I↑；转速n↑，电流I↓→过流继电器KＡ3复位→KM3线圈通电→切除R3，转速n上升直到电动机起动过程结束。电力拖动系统基本控制电路第39页2、时间标准控制转子串电阻分级起动

起动条件：

KM1、KM2、KM3均为原态时，方可起动。起动过程：按动SB2→KM4线圈自锁→电动机M串全电阻起动，同时KT1线圈通电延时→KM1线圈通电→切除R1，同时KT２线圈通电延时→KM２线圈通电→切除R２，同时KT3线圈通电延时→KM3线圈通电自锁→切除R3，KT1，KM1，KT2，KM2，KT3等线圈依次断电复位，开启过程结束。电力拖动系统基本控制电路第40页3、转子串频敏变阻器起动控制电路

频敏变阻器工作原理：随n↑→f2↓，转子等效铁耗电阻自动减小，从而到达无级自动切除目标。①主电路：

KM1引入电源。转子RF为频敏变阻器等效电阻，KM2用于起动结束后切除频敏变阻器RF。绕线式异步电动机通常采取过流继电器进行保护，本图采取热继电器做过载保护。电动机功率及电流很大，热继电器可经电流互感器接入。为提升保护精度，起动时将热元件FR短接，运行时投入。②控制电路起动过程分析：按动SB2→KM1线圈通电自锁→M串RF起动。同时，KT通电延时→时间到，KA线圈通电自锁→KM2线圈通电→KT线圈断电复位，转子切除RF，M进入运行状态。电力拖动系统基本控制电路第41页1.6.2绕线机能耗制动1、二级起动过程分析：

SA合向位置3→KM线圈通电→M串全电阻起动，同时，KT线圈通电，为制动作准备；KT1线圈通电延时→KM1线圈通电→切除R1，同时，KT2线圈断电延时→KM2线圈通电，电动机转子切除R2，进入运行状态。电力拖动系统基本控制电路第42页2、能耗制动过程分析

能耗过程：停车制动时，将SA扳回0位，KM，KM1，KM2线圈均断电，切除电动机交流供电电源；KM线圈断电→KM3线圈通电→KM2线圈通电短接转子电阻，电动机M定子绕组通入直流电流，进行能耗制动；KT线圈断电延时时间到→KM3线圈断电→KM2线圈断电，能耗制动过程结束。3、能耗制动电路保护办法过流继电器KA1～3用于过流时切除交流电源；KA4用于直流能耗制动过流时切除直流制动电源；过电压继电器KV用于过压时切除控制电路和电动机M供电电源。电力拖动系统基本控制电路第43页1.7电液控制技术重点：液压系统基础，电液控制方法难点：液压部件认识要求：了解液压系统控制方法及电磁铁驱动要求，会简单设计液压控制电路。电力拖动系统基本控制电路第44页1、液压系统基础①控制部件：电磁阀（YV）：二位二通液压电磁换向阀；三位五通电磁换向阀；

YA：电磁线圈（直流）溢流阀（压力阀）；调速阀（节流阀）；单向阀②动力部件：液压泵及电动机③执行部件：液压缸（活塞），液压马达④辅助装置：油箱，油管，过滤器电力拖动系统基本控制电路第45页2、液压动力滑台①液压系统工作原理：滑台进给工步图快进：YA1，YA3通电工进：YA1通电停顿：YA1维通，溢流阀工作快退：YA2通电电力拖动系统基本控制电路第46页②控制电路分析选择开关SA合向自开工作位置自动循环过程：按动SB1→KA1线圈通电自锁→YA1、YA3线圈通电，滑台快进；至压下SQ2→KA2线圈通电自锁→YA3线圈断电，滑台工进；压下SQ3→滑台逗留；KT线圈通电延时→KA3线圈通电自锁→YA1，KA2线圈断电→YA2线圈通电，滑台快退；压下SQ1→KA3线圈断电→YA2线圈断电，滑台在原位停顿。循环过程结束。手动操作：

SB2用于工作台手动退回。

SA在手动位置时，SB1用于工作台手动进给。电力拖动系统基本控制电路第47页1.8直流电动机基本控制电路重点：本节介绍直流电动机继电器基本控制电路，重点讲解并励直流电动机起动，正反转控制电路。难点：直流电动机过流能力差，电动机各种保护思想与交流电动机有所不一样。要求：会设计及分析直流电动机简单控制电路。1、起动控制电路2、正、反转控制电路3、并励电动机能耗制动电力拖动系统基本控制电路第48页1、起动控制电路

主电路直流电动机为并励方式，KM1引入直流电源，KM2，KM3分别用于旁路电枢电阻R1和R2。①图a控制电路起动过程分析（QS合上状态）：按动SB2→KM1线圈通电自锁，电动机串全电阻开启；同时，KT1线圈通电延时→时间到，KM2线圈通电，KT2线圈通电延时→切除电枢电阻R1；KT2延时时间到，→KM3通电→切除电枢电阻R2，电动机M电枢全压运行。改进思绪，能够在起动结束，KM3线圈通电，电枢全压运行后切除KT1，KT2，KM２等电器线圈电流。电力拖动系统基本控制电路第49页

②图b控制电路起动过程分析：（QS合上状态）

开启过程：按动起动按钮SB2→KM1线圈通电自锁→KT1、KT2线圈断电延时；M串全电阻起动；

KT1延时时间到→KM2线圈通电，切除电枢R1；

KT２延时时间到→KM3线圈通电，切除R2，电动机电枢全压运行。电力拖动系统基本控制电路第50页

2、正、反转控制电路（电枢电源反接改变转向）

①正反向起动过程分析：（在QS合上状态下）按动正转按钮SB2→KM1线圈通电自锁→M串R1、R2正向起动；KT1、KT2线圈断电延时，KT1延时时间到→KM3线圈通电→切除电枢电阻R1。KT２延时时间到→KM4线圈通电→切除电枢电阻R2，M电枢全压正向运行。电力拖动系统基本控制电路第51页

②反向起动过程：（在QS合上状态下）

按动反向按钮SB3→KM2线圈通电自锁→电动机M串R1、R2反向起动；KT1、KT2线圈断电延时，KT1延时时间到→KM3线圈通电→切除电枢电阻R1。KT２延时时间到→KM4线圈通电→切除电枢电阻R2，M电枢全压反向运行。电力拖动系统基本控制电路第52页3、并励电动机能耗制动（停车）

图2.8.3原理：停车制动时，切除电枢直流电源电压，并用制动电阻R制将电枢电路短接。能耗制动过程分析：在电动状态下，KM1、KM3、KM4线圈通电。按动停车按钮SB1→KM1线圈断电→切除电枢直流电源→KT1，KT2线圈断电→继电器KA3线圈在电枢电势作用下通电→KM2线圈通电→Ｒ制并在电枢端进行能耗制动→n↓、Ｅa↓，继电器KA3线圈电压过低而复位→KM2线圈断电→切除R制，能耗制动过程结束。电力拖动系统基本控制电路第53页图2.2.1手动起-停控制电路电力拖动系统基本控制电路第54页图2.2.2自动起-停控制电路电力拖动系统基本控制电路第55页图2.2.3正、反转控制电路电力拖动系统基本控制电路第56页图2.2.4按钮联锁正、反转控制电路电力拖动系统基本控制电路第57页图2.2.5工作台往复运动示意图