第三章 基本电气控制线路-2014-1-2

现代低压电器及控制上海大学常用低压电器电气控制线路的绘制1三相异步电动机的起动控制线路2三相异步电动机的正反转控制线路3三相异步电动机制动控制线路4其他典型控制线路6三相异步电动机的调速控制线路5电气控制线路的绘制电气控制线路用导线将电动机、电器和仪表等电器元件按一定的要求和方式联系起来，并能实现某种功能的电气线路。电气控制线路的作用实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。根据简单易懂原则，采用统一规定的图形符号、文字符号来进行绘制。电气控制线路的绘制电气原理图是用图形符号并按工作顺序排列，详细表示电路或成套设备的全部基本组成和连接关系，不考虑实际位置的简图，一般分为主电路和辅助电路两个部分：主电路电气控制线路中强电流通过的部分，是由电机以及与它相连接的电器元件(如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等)所组成的线路图。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。电气控制线路常用电气原理图、接线图和布置图表示电气控制线路的绘制电气原理图遵循的原则①所有电机、电器等元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。②主电路用粗实线绘制在图面的左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图面的右侧或下方。③在原理图中，同一电路的不同部分(如线圈、触点)分散在图中，为了表示是同一元件，要在电器的不同部分使用同一文字符号来标明。④所有电器的可动部分均以自然状态画出。小结主电路控制电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQS3~M..熔断器热继电器发热元件开关起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点接触器主触点电气控制线路的绘制电动机常见的基本控制线路点动控制线路自锁控制线路互锁控制线路连锁控制线路启动控制线路正、反转控制线路制动控制线路调速控制线路电气控制线路的绘制QSL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU2

“一按就动，一松就停”的电路称为点动控制电路。点动控制电路常用于调整机床，对刀操作等。

短时工作，电路中不设热继电器点动控制线路电气控制线路的绘制

KM12FRFUSB1SB2KMKMFR控制电路主电路SM3~自锁控制线路依靠接触器自身辅助触点使其线圈保持通电熔断器作为电路短路保护热继电器作为过载保护电路具有欠电压和失压保护电气控制线路的绘制互锁控制线路互锁：就是互相“锁住”对方，不让对方同时处于工作状态。一方处于工作时，另一方就被“锁住”不能再处于工作状态，除非处于工作状态的一方停止工作。互锁目的：避免同时工作，避免短路。互锁形式：电气、机械和多重互锁电气控制线路的绘制

KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM2KM1SB3SB2SB3电气互锁机械互锁电气控制线路的绘制车床主轴转动时，要求润滑泵电动机启动后才允许主拖动电机起动连锁控制利用常开触点实现连锁三相异步电动机的起动控制线路

鼠笼式异步电动机起动方式

单向长动控制线路单向点动控制线路串电阻（电抗）降压起动自耦变压器降压起动y—△降压起动△—△降压起动全压起动降压起动电气控制线路的绘制绕线式异步电动机起动控制用电子式软启动器进行启动的控制线路变频启动三相异步电动机的起动控制线路单向长动控制线路特点①防止电压严重下降时电动机在重负载情况下的低压运行；②避免电动机同时起动而造成电压的严重下降；③防止电源电压恢复时，电动机突然起动运转，造成设备和人身事故三相异步电动机的起动控制线路单向点动控制线路三相异步电动机的起动控制线路触点竞争不同电磁式电器的吸力与反力特性曲线的配合不同，其动作的快慢程度也就不同，那么相应的触头系统的动作也就有先后之分，这样就产生了不同电磁式电器的触点竞争问题三相异步电动机的起动控制线路鼠笼异步电动机的降压起动控制线路电动机容量在10kW以下者，可直接起动。10kW以上的异步电动机是否允许直接起动，要根据电动机容量和电源变压器容量的比值来确定。对于给定容量的电动机，一般用下面的经验公式来估计。三相异步电动机的起动控制线路电动机的降压启动，不光是取决于电机的功率大小，还要看它的使用环境，在一般情况下，功率在11KW以上的电机应该采用降压启动，但如果其供电变压器容量相对较大且该电机的供电距离又相对较小，那么也可以在13-17KW以上的情况下再采用降压启动的三相异步电动机的起动控制线路串电阻（电抗）降压起动自耦变压器降压起动Y—△降压起动△—△降压起动1.降低启动电流2.减小对负载和机械设备的冲击3.起动转矩也随之减小降压起动三相异步电动机的起动控制线路鼠笼异步电动机的串电阻降压起动控制线路优点：控制线路结构简单，成本低，动作可靠，提高功率因数，有利于保证电网质量；缺点：起动电流随电压成正比下降，但起动转矩按电压下降比例的平方下降。启动电阻消耗电能。三相异步电动机的起动控制线路鼠笼异步电动机的自耦变压器降压起动优点：相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转矩。缺点：相对电阻结构复杂，体积庞大，不允许频繁操作。三相异步电动机的起动控制线路KM1封星端：接触器是用在降压启动过程中将三相绕组的一端连在一起相当于绕组按照星形联结方式接线，因为星形连接时绕组上承受的电压是相电压，要低于正常启动时的线电压（线电压等于相电压KM1乘以根号3），可以有效的降低电动电压，减小启动电流（星形连接时每相绕组上的电流是相电流，要小于正常启动时的线电流）。当起动过程结束后，这个接触器会断开，使自耦变压器退出电机启动回路，同时吸合另外一个接触器将三个绕组直接与电源连接，这样的联结方式为自耦降压。通常这种降压启动方式只用于30KW以下的电动机。

三相异步电动机的起动控制线路如果不连起来，三个线圈各自独立不成回路那只能叫三个电感线圈；只有一端连在一起另一端接电源那才叫变压器。如果电机运行时还连在一起时这个变压器又成了升压变压器，所以运行时分解成三个独立的线圈。这种方式通常用于要求启动转矩较大而启动电流较小的场合，采用自耦变压器降压启动，电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方成比例降低，相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转矩。如启动电压降至额定电压的65％，其启动电流为全压启动电流的42％，而启动转矩仅为全压启动转矩的42%。三相异步电动机的起动控制线路鼠笼异步电动机的Y—△降压起动控制线路

三相异步电动机的起动控制线路起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受电压为电源的相电压，减小了启动电流对电网的影响运行时定子绕组接成三角形的鼠笼异步电动机可采用这种线路起动电流降为三角形接法的1/3启动转矩下降为三角形接法的1/3鼠笼异步电动机的Y—△降压起动控制线路

三相异步电动机的起动控制线路鼠笼异步电动机的△—△降压起动控制线路(a)原始状态(b)起动时接成状态(c)正常运行时状态N1/N2抽头比：仅在有限范围内变动三相异步电动机的起动控制线路鼠笼异步电动机的△—△降压起动控制线路鼠笼异步电动机的△—△降压起动控制线路不需要专门的启动设备起动转矩比Y-△降压起动大起动转矩并可在一定范围内选择引出线多，制造费时鼠笼异步电动机的△—△降压起动控制线路三相异步电动机的起动控制线路三相异步电动机的起动控制线路1）、Y/△起动：实用于定子绕组△接法的电动机，设备简单，可以频繁起动，应用较广泛。2）、定子回路串电阻降压起动：起动过程中把电阻短接，电阻损耗大，电阻容量限制起动次数不能频繁，较少采用。3）、自耦变压器降压启动：定子回路接入变压器起动，起动后切除变压器，不宜频繁起动，但起动较平稳，设备较简单，应用较为广泛。5）、延边三角形启动：Y/△启动的延伸，但控制很繁琐，电机制造时有特殊要求，很少采用。6）、软启动：采用半导体整流和逆变技术来降低电机输入电压，逐步升高至额定电压，起动很平滑，控制很方便，但价格较高，随着大功率整流元件等半导体技术的飞速发展，软启动已应用得相当广泛三相异步电动机的起动控制线路其次软启动器，变频器已经普遍使用，对于小容量的设备尚可推广使用方便控制，对于大容量，高电压电机要慎重使用，虽然这方面技术已经成熟，但是因为线路当中非线性元器件的存在会产生大量谐波成分污染电源。尽管有谐波治理设备，但在低压线路当中仍存在波形极不规则的现象，影响办公电子设备的正常使用，对电容器的击穿也有一定危害。

如：在工作中出现过谐波成份影响中央空调室内机线路板的现象，电容器被击穿**的事情等。三相异步电动机的起动控制线路1、Y－△启动：Y－△启动适用与定子绕组为△连接的电动机，采用这种方式启动时，可使每相定子绕组降低到电源电压的58％，启动电流为直接启动时的33％，启动转矩为直接启动时的33％。启动电流小，启动转矩小。2、三相电阻降压启动：电阻减压启动一般用于轻载启动的笼型电动机，且由于其缺点明显而很少采用。定子回路接入对称电阻，这种启动方式的启动电流较大而启动转矩较小。如启动电压降至额定电压的65％，其启动电流为全压启动电流的65％，而启动转矩仅为全压启动转矩的42%,且启动过程中消耗的电能较大。三相异步电动机的起动控制线路3、自耦变压器降压启动：这种方式通常用于要求启动转矩较大而启动电流较小的场合，采用自耦变压器降压启动，电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方成比例降低，相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转矩。如启动电压降至额定电压的65％，其启动电流为全压启动电流的42％，而启动转矩仅为全压启动转矩的42%。4、软启动器降压启动：其特点是启动平稳，对电网冲击少；不必考虑对被启动电动机的加强设计；启动装置功率适度，一般只为被启动电动机功率的5～25%；允许启动的次数较高；但目前设备造价昂贵；主要用于大型机组及重要场所。三相异步电动机的起动控制线路绕线式异步电动机的起动控制线路

鼠笼式异步电机存在增大起动转矩与限制起动电流的矛盾绕线式异步电动机转子绕组可串接外加电阻或频敏变阻器原理转子绕组串接电阻，起动时转子电流减小。但转子功率因数提高，转子电流有功分量增大，起动转矩增大三相异步电动机的起动控制线路控制线路设计按时间原则按电流原则时间原则控制线路：利用时间继电器的延时来控制线路中各电器的动作顺序，完成操作任务电流原则控制线路：利用电流继电器的来控制线路中各电器的动作顺序，完成操作任务三相异步电动机的起动控制线路绕线式异步电动机的起动控制线路

按时间原则控制电机正常运行时只有KM3和KM保持得电吸合状态，其他电器全部复位三相异步电动机的起动控制线路绕线式异步电动机的起动控制线路过电流继电器当电路发生短路及过电流时立即将电路切断。过电流继电器线圈通过小于整定电流时继电器不动作，只有超过整定电流时，继电器才动作。按电流原则控制其动作时间保证电流冲击到最大值三相异步电动机的起动控制线路电流继电器是一种常用的电磁式继电器，电流继电器用于电力拖动系统的电流保护和控制。其线圈串联接入主电路，用来感测主电路的线路电流；触点接于控制电路，为执行元件。电流继电器反映的是电流信号。常用的电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两种。三相异步电动机的起动控制线路欠电流继电器（KA）用于电路起欠电流保护，吸引电流为线圈额定电流30％～65％，释放电流为额定电流10％～20％，因此，在电路正常工作时，衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一整定值时，继电器释放，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路。过电流继电器（FA）在电路正常工作时不动作，整定范围通常为额定电流1.1～4倍，当被保护线路的电流高于额定值，达到过电流继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，从而控制接触器及时分断电路。对电路起过流保护作用。三相异步电动机的起动控制线路电子式软启动器起动控制线路传统起动方式启动过程中存在较大的冲击电流，使被拖动负载受到受到较大机械冲击三相异步电动机的起动控制线路①电动机运行时可以避免软起动器产生的谐波。②软起动器仅在起动、停车时工作，可以避免长期运行使晶闸管发热，延长了使用寿命。③一旦软起动器发生故障，可由旁路接触器作为应急备用。电子式软启动器起动控制线路三相异步电动机的起动控制线路只能分别启停两台电动机，不能同时启动或停止起动很平滑，控制很方便价格较高线路中非线性元器件的存在会产生大量谐波成分污染电源。电子式软启动器起动控制线路三相异步电动机的正反转控制线路在生产实际中，往往要求控制线路能对电动机进行正、反转控制。三相异步电动机的正反转控制线路任意两相对调一下分为手动控制和自动控制两种。改变电源相序

如何实现三相异步电动机的正反转控制线路正-停-反手动控制线路互锁触点保证电路不因误动作发生短路反转必须先按停止按钮，操作不便三相异步电动机的正反转控制线路正-反-停手动控制线路利用复合按钮可组成正反转控制线路三相异步电动机的正反转控制线路定义：电气互锁就是通过继电器、接触器的触点实现互锁，比如电动机正转时，正转接触器的触点切断反转按钮和反转接触器的电气通路。

机械互锁就是通过机械部件实现互锁，比如两个开关不能同时合上，可以通过机械杠杆，使得一个开关合上时，另一个开关被机械卡住无法合上。

区别：电气互锁比较容易实现、灵活简单，互锁的两个装置可在不同位置安装，但可靠性较差。机械互锁可靠性高，但比较复杂，有时甚至无法实现。通常互锁的两个装置要在近邻位置安装。三相异步电动机的正反转控制线路单次往复电动机可逆运行的自动控制线路三相异步电动机的正反转控制线路多次往复电动机可逆运行的自动控制线路SQ1SQ2SQ1、SQ2

行程控制SQ3、SQ4限位保护电机正转，工作台左移电机反转，工作台右移三相异步电动机的制动控制线路“制动”—对要求停转的电动机采取措施，强迫其迅速停车机械制动电气制动电磁抱闸制动电磁离合器制动反接制动能耗制动回馈制动断电电磁抱闸制动通电电磁抱闸制动单向可逆三相异步电动机的制动控制线路断电电磁抱闸制动线路制动前制动闸线圈通电用途：电梯、吊车、卷扬机三相异步电动机的制动控制线路通电电磁抱闸制动线路

用途：机床制动前制动闸线圈不通电三相异步电动机的制动控制线路优点：制动力矩大，主动迅速，安全可靠，停车准确缺点：体积较大，制动磨损严重，快速制动时冲击振动大，对机械设备不利三相异步电动机的制动控制线路当按下SB2或SB3，电动机正向或反向起动。由于电磁离合器的线圈YC没有得电，离合器不工作按下停止按钮SB1，SB1的常闭触点断开，将电动机定子电源切断，SB1的常开触点闭合，使电磁离合器YC得电吸合，将摩擦片压紧，实现制动，电动机惯性转速迅速下降。松开按钮时，电磁离合器线圈断电，结束强迫制动，电动机停转电磁离合器制动线路

三相异步电动机的制动控制线路特点：体积小，传递转矩大，操作方便，运行可靠制动方式比较平稳且迅速，易于安装在机床一类的机械设备内部电磁抱闸是靠闸瓦的摩擦片制动闸轮．电磁离合器是利用动、静摩擦片之间足够大的摩擦力使电动机断电后立即制动。三相异步电动机的制动控制线路反接制动控制线路

利用改变电机电源电压相序，使电动机迅速停止转动的一种电气制动方法反接制动的关键是当电动机转速接近零时，能自动地立即将电源切断，以免电动机反向起动。采用按转速原则进行制动控制，即借助速度继电器来检测电动机速度变化,当制动到接近零速时(100r/min)，由速度继电器自动切断电源反接制动时，转子与定子磁场相对速度接近于2倍同步转速，起动电流相当于全电压直接起动时电流的2倍10kW以上电动机的定子电路中串接对称电阻或不对称电阻三相异步电动机的制动控制线路三相异步电动机的制动控制线路单向反接制动控制线路

三相异步电动机的制动控制线路可逆反接制动控制线路

检修转动转子时，速度继电器可能动作，导致电机意外接通三相异步电动机的制动控制线路可逆反接制动控制线路

检修人员人为转动转子转速达到速度继电器动作值闭合而使KM1或KM2线圈得电导致电机意外接通三相异步电动机的制动控制线路定子串电阻可逆反接制动控制线路

KA1-正向起动KA2-反向起动KA3-正向制动KA4-反向制动触点、按钮双重连锁起动、制动串电阻中间继电器保证速度继电器偶然闭合不引起意外事故三相异步电动机的制动控制线路电动机切断交流电源后，立即在定子线组的任意两相中通入直流电，利用转子感应电流受静止磁场的作用以达到