《低压电器》-《低压电器》-项目二 基本电气控制系统

1熟悉电气原理图的画法规则和读图方法；了解三相异步电动机和直流电动机的起动、调速、制动控制电路的组成及实际操作。能力目标：能看懂基本的电气控制原理图;会设计简单的电气控制系统图;能按原理图或接线图正确装线与调试控制电路。项目二基本电气控制电路安装与调试知识目标：2

任务一三相异步电动机点动、长动控制任务二三相异步电动机顺序控制任务三三相异步电动机正反转控制任务四三相笼式异步电动机起动控制任务五三相异步电动机转速控制任务六三相异步电动机制动控制任务七直流电动机控制项目二任务条目3【任务描述】【相关知识】2.1.1电气控制系统图的识读2.1.2三相异步电机的点动、长动控制电路的分析2.1.3电动机的点长联动控制电路分析【任务实施】2.1.4电动机单向长动控制电路安装与调试任务一电动机点动、长动控制4【任务描述】

实现自动控制，除了要有主电路以外，还必须有控制元件和控制电路。在通常情况下，多是连续工作的，可以采用最常见的继电器—接触器长动控制方式来进行自动控制。但也有一些是短时工作的，这就要求进行点动控制。熟练掌握点动、长动电气控制的原理，看懂其原理图、位置图和接线图，并能正确地安装、调试系统电路。5【相关知识】2.1.1电气控制系统图的识读电气控制系统图:电气原理图电器布置图电气接线图将电气控制系统中各种电气元件及其连接用一定图形表示出来61.

图形、文字符号１）图形符号

图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符２）文字符号

文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。３）主电路各接点标记

三相交流电源引入线采用

L1、

L2、

L3标记。

电源开关之后的三相交流电源主电路分别按

U、

V、

W顺序标记。

分级三相交流电源主电路采用三相文字代号

U、

V、

W的前边加上阿拉伯数字

1、

2、

3等来标记，如

1U、

1V、

1W；

2U、

2V、

2W等。

72.电气原理图用国家标准规定的图形符号和文字符号代表各种元件，依据控制要求和各电器的动作原理，用线条代表导线连接起来。它包括所有电气元件的导电部件和接线端子，但不按电气元件的实际位置来画，也不反映电气元件的尺寸及安装方式绘制电气原理图必须遵循的国家标准GB4026:1992《电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的通则》。GB/T4728:1996~2000《电气简图用图形符号》GB/T6988:1993~2000《电气技术用文件的编制》GB7159:1987《电气技术中的文字符号制订通则》8组成电气控制线路的基本电路一个完整的控制电路包括了电源电路、主电路、控制电路和辅助电路四部分。辅助电路又可分为信号电路、照明电路和保护电路等。1）电源电路：按规定绘成水平线与电源保护和电源开关组成。2）主电路：该电路的通电状态决定了电机的状态。3）控制回路：该电路的通电状态决定了线圈的状态。4）辅助电路：起照明、信号显示、报警等作用。控制过程9绘制电气原理图应遵循以下原则主电路是指从电源到电动机的大电流通过的电路，其中电源电路用水平线绘制，受电动力设备及其保护电器支路应垂直于电源电路画出。控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等应垂直地绘于两条水平电源线之间。耗能元件的一端应直接连接在电位低的一端，控制触点连接在上方水平线和耗能元件之间。不论主电路还是辅助电路，各元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，电路可以水平布置也可以垂直布置。10在电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号、接线端子标记必须采用国家规定的统一标准。采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部分可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号，例如KM1、KM2。11在原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。绘制电气原理图应遵循以下原则在原理图中，所有电器按自然状态画出。所有按钮、触点均按电器没有通电或没有外力操作、触点没有动作的原始状态画出。在原理图上将图分成若干个图区，并标明该区电路的用途和作用。在继电器、接触器线圈下方列出触点表，说明线圈和触点的从属关系。12

某车床的电气原理13

电路图常采用在图的下方沿横坐标方向划分的方式，并用数字标明图区。同时在图的上方沿横坐标方向划区，分别标明该区电路的功能。

电路图中元器件的数据和型号（如热继电器动作电流和整定值的标注、导线截面积等）可用小号字体标注在电器代号的下面。图区和触点位置索引电路图中技术数据的标注143.电器位置图1)电器布置图是表示电气设备上所有电器元件的实际位置，为电气控制设备的安装、维修提供必要的技术资料.2)电气元件均用粗实线绘制出简单的外形轮廓，机床的轮廓线用细实线或点划线3)图中往往还留有10%以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供走线和改进设计时用。同时图中还需要标注出必要的尺寸，方便制作。普通车床电器安装位置图如图2-3所示。

图2-3CW613的2型普通车床电器位置图

154.电气接线图电气接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。绘制接线图的原则是：应将各电气元件的组成部分画在一起，布置尽量符合电器的实际情况。各电器的图形符号、文字符号及接线端子标记均与电气原理图一致。同一控制柜上的电气元件可直接相连，控制柜与外部器件相连，必须经过接线端子板，且互连线应注明规格，一般不表示实际走线。16

图2-4CW6132型普通车床的电气接线图17案例1：在工厂、生活中有很多功率较小的异步电动机，如：小型台钻、冷却泵、手电钻等的电动机，由于它们功率较小、拖动的负载较小，一般允许直接起动。对于有些电动机直接起动为方便采用开关手动控制，而某些如机床上的电动机一般由控制电路实现起动。2.1.2、三相异步电动机全压起动

18降压起动定子绕组串电阻起动自耦变压器降压起动星形-三角形降压起动延边三角形降压起动

起动直接起动手动自动191.手动控制的三相异步电动机直接起动这种起动电路只有主起动电路，没有控制电路，所以无法实现自动控制手动直接起动可通过操纵刀开关、转换开关、组合开关或自动开关等手动电器来实现电动机电源的接通与断开20电动机直接起动控制的电路刀开关控制电动机起停电路。若为胶盖闸刀开关，由于其断流能力低，所控制的电动机功率不能超过5.5kW。若采用铁壳开关控制，由于其灭弧能力较强、动作迅速，因此可用于控制28kW以下的电动机的直接起动刀开关控制电动机的起动时，不能用热继电器对电动机实现过载保护，只能采用熔断器实现短路保护，且电路无失压与欠压保护，对电动机的保护性能较差。同时，由于直接对主电路进行操作，安全性能也较差，操作频率低，只适合电动机容量较小、起动、换向不频繁的场合21电动机直接起动控制的电路断路器控制电动机起停电路。断路器除具有手动操作功能外，在电路出现故障时还能通过脱扣器实现自动保护功能。可通过合理选用带脱扣器的断路器以实现对电动机的各种保护22电动机直接起动控制的电路组合开关控制电动机正反转电路。组合开关由于无灭弧机构，因此，电动机的功率也不能超过5.5kW。且正反向转换时速度不能太快，以免引起过大的反接制动电流，影响电器的使用寿命232.接触器控制的直接起动控制电路(1)电动机单向连续运行直接起动控制电路主电路控制电路起动按钮停止按钮自锁触点通过自身动合辅助触点保证线圈继续通电的电路称为自锁电路，起自锁作用的动合辅助触点称为自锁触点24电路具有的保护环节短路保护。主电路和控制电路分别由熔断器FU1和FU2实现短路保护。过载保护。由热继电器FR实现对电动机的过载保护。25失压保护电动机正常运转时，电源可能停电，当恢复供电时，如果电动机自行起动，很容易造成设备和人身事故。采用带自锁的控制线路后，断电时由于自锁触点已经打开，当恢复供电时，电动机不能自行起动，从而避免了事故的发生。欠压和失压保护作用是按钮、接触器控制连续运行的控制线路的一个重要特点欠压保护

当电源电压由于某种原因而下降时，电动机的转矩将显著下降，将使电动机无法正常运转，甚至引起电动机堵转而烧毁。采用具有自锁的控制线路可避免出现这种事故。因为当电源电压低于接触器线圈额定电压的75%左右时，接触器就会释放，自锁触点断开，同时动合主触点也断开使电动机断电，起到保护作用26(2)电动机点动与连续运行控制电路电气设备工作时常常需要进行点动调整，如车刀与工件位置的调整，因此需要用点动控制电路来完成。点动控制是指按下按钮时，电动机通电起动、运行，松开按钮电动机断电、停止。27只有点动控制，运行时间较短，主电路不需要接热继电器既有点动控制又有连续控制

图2-7点长联动控制电路

28【任务实施】2.1.3电动机长动控制电路安装与调试（1）按图所示配齐所用电器元件，并进行质量检验。（2）按照下图所示的电器位置图安装电器元件。

图2-8长动控制电器元件布置图2-9图长动控制电气安装接线图29（3）按图自锁电路的接线图进行板前明线布线和套编码套管。布线做到：整齐、横平竖直、分布均匀；走线合理；套编码套管正确；严禁损伤线芯和导线绝缘；接点牢靠，不得松动，不得压绝缘层，不反圈、不露线芯太长等。（4）安装电动机，要求安装牢固平稳，以防止在换向时产生滚动而引起事故。（5）可靠连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线。（6）连接电源、电动机等控制板外部的导线。30（7）安装完毕后，认真检查后，方可通电。检查方法如下。①粗查。从电路图的电源端开始，逐段核对接线及接线端子处的线号是否正确；检查导线接点是否牢固。②万用表通断检查。先查主电路，此时断开控制电路，将万用表置于欧姆挡，表笔在U1-U2、V1-V2、W1-W2之间的线端上，读数应接近零；接触器KM吸合，在U1-V1、V1-W1、U1-W1之间的接线端子上，此时万用表的读数应为电动机绕组的值。③用兆欧表进行绝缘检查。将U或V或W与兆欧表的接线柱L相连，电动机的外壳和兆欧表的接线柱E相连，测量其绝缘电阻应大于或等于1MΩ。（8）在老师的监护下，通电试车。合上开关QS，按下起动按钮SB2，观察接触器是否吸合，电动机是否运转。若遇到异常现象，应立即停车，检查故障。故障时间，若接触器吸合，电动机不转，则故障可能在主电路中；若接触器不吸合，则故障可能出现在控制电路中。（9）通电试车完毕，切断电源。31一、任务导入在多电动机驱动的生产机械上，各台电动机所起的作用不同，设备有时要求某些电动机按一定顺序起动并工作，以保证操作过程的合理性和设备工作的可靠性。例如，船舶柴油发电机的冷却泵电动机都是在输油泵电动机工作使主机转动后才起动。这就对电动机起动过程提出了顺序控制的要求，实现顺序控制要求的电路称为顺序控制电路。任务二电动机顺序控制32相关知识

【相关知识】2.2.1多地控制电路分析能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫做电动机的多地控制。所谓两地控制，是指在两个地点各设一套电动机起动和停止用的控制按钮。电路的特点：两地的起动按钮SB3、SB4（动合触点）要并联接在一起，停止按钮SB1、SB2（动断触点）要串联接在一起。图中用断路器做短路保护和隔离开关，所以主电路中没用熔断器。332.2.2三相异步电动机的顺序控制电路分析1.主电路实现顺序控制电动机M1、M2分别通过接触器KM1、KM2来控制，接触器KM2的3个主触点串在接触器KM1主触点的下方。只有当KM1闭合，电动机M1起动运转后，KM2才能使电动机M2得电起动。342.控制电路实现顺序控制（1）电路图

图2-12所示为控制电路实现电动机顺序控制电路的三种常用电路。电动机M1起动后运行之后，电动机M2才能起动。(a)(b)(c)

图2-12电动机控制电路实现顺序控制电路35

（2）工作原理①顺序启动同时停止控制。图2-12（a）中，合上电源开关QS,按下按钮SB1→KM1线圈得电→KM1主辅触头闭合并自锁→M1启动运转后，再按下按钮SB2→KM2线圈得电→KM2主触头闭合并自锁→M2启动运转。按下按钮SB3，控制电路失电，接触器KM1和KM2线圈失电，主触点分断，电动机M1和M2失电同时停转②顺序启动分别停止控制图2-12（b）所示控制电路，当接触器KM1线圈得电自锁、辅助动合触点闭合后，接触器KM2线圈才具备得电工作的先决条件，同样可以实现顺序起动控制的要求。在该电路中，按下停止按钮SB1和SB2可以分别控制两台电动机使其停转。③顺序启动逆序停止控制图2-12（c）所示的控制电路，该电路除具有顺序起动控制功能以外，还能实现逆序停车的功能。图2-12（c）中，接触器KM2的辅助动合触点并联在停止按钮SB1动断触点两端，只有接触器KM2线圈失电（电动机M2停转）后，操作SB1才能使接触器KM1线圈失电，从而使电动机M1停转，即实现电动机M1、M2顺序起动，逆序停车的控制要求。36【任务实施】

2.2.3顺序控制电路安装与调试1．安装（1）对照2-12（a）的电气原理36图，认真阅读如图2-13所示的电动机顺序控制电路电气安装接线图。（2）根据实际负载的需要，选择合适的交流接触器、热继电器、按钮等电器元器，并检查元器件是否完好。（3）在实训控制板上，按照电器元件安装位置图的有关原则，安排固定好电器元件。（4）按电气安装接线图接线。注意接线要牢固，接触要良好，文明操作。（5）在接线完成后，若检查无误，经指导老师检查允许后方可通电调试。2．调试（1）接通三相交流电源。按下SB2观察并记录电动机和接触器的运行状态。（2）按下SB1观察并记录电动机和接触器的运行状态。（3）按下SB1，再按下SB2观察并记录电动机和接触器的运行状态。3．注意事项SB2与KM2的动合触点应接在KM1自锁触点的后面，防止接到前面而不能实现电动机顺序控制37L1L2L3L1L2L3U111V111W111U111V111U121V121W12110344550124U1V1W1PEM3~FR1KM1QS6565U121V121W121U121V121W121SB3SB1SB2XTW1U11V105632FR2PEM3~W2U2V2W2V2U23456M1M2KM2图2-13电动机顺序控制电路电气安装接线图38任务三、电动机正反向连续运行控制任意调换电源的两根进线改变电动机三相电源的相序改变电动机的旋转方向实现运动部件正反两个方向的运动392.3.1倒顺开关正反转控制电路分析合上QS开关，当开关手柄置于“正转”位置时，动触片分别将U-L1、V-L2、L3-W相连接，使电动机实现正转；当开关手柄置于“反转”位置时，动触片分别将U-L1、V-W、L3-L2接通，使电动机实现反转；当开关手柄置于中间位置时，两组动触片均不与固定触点连接，电动机停止旋转。40接触器控制的电动机可逆运行控制电路当正反向起动按钮同时按下时，接触器KM1、KM2将同时得电，造成主回路相间短路。因此，该电路由于可靠性很差，实际中一般不采用2.3.3电动机正反转控制电路分析41将KM1、KM2正反转接触器的动断辅助触点互相串联接在对方线圈电路中，形成相互制约的关系，使KM1、KM2的线圈不能同时得电。这种相互制约的关系称为互锁控制.这种由接触器（或继电器）动断辅助触点构成的互锁称为电气互锁。此电路必须先按下停止按钮SB1，然后才能进行反向的操作。因此，此电路只能构成正-停-反的操作顺序互锁触点42将正转起动按钮和反转起动按钮的动断辅助触点串联在对方电路中，构成相互制约的关系。这种方式称为机械互锁可实现正-停-反的控制，也可实现正-反-停的控制。但是这种直接正反转控制电路仅适用于小容量电动机且正反向转换不频繁、拖动的机械装置惯量较小的场合

图2-15电动机正反转控制电路43【任务实施】2.3.4接触器联锁正反转控制电路安装与调试1.设计（1）自己动手画出三相异步电动机接触器联锁正反转控制电路的实训原理图,并在控制电路图中标上线号如图2-17。（2）根据电气原理图,绘制接触器联锁“正—停—反”实训电路的电气元件布置图如图2-18所示，对照绘制电气安装接线图如图2-19所示。（3）选择并检查各电器元件。 2.安装(1)按照图2-18电气元件布置图,固定各电器元件。(2)按图2-19所示的互锁电路的接线图,进行板前明线布线和套编码套管。布线做到：整齐、横平竖直、分布均匀；走线合理；套编码套管正确；严禁损伤线芯和导线绝缘；接点牢靠，不得松动，不得压绝缘层，不反圈、不露线芯太长等。（3）用万用表检查控制电路是否正确。44

图2-17正反转控制电路实训原理图图2-18正反转控制电路电气元件布置图3.调试（1）安装完毕后，必须经过认真检查后，方可通电。（2）在老师的监护下，通电试车。接通电源，按下SB2，电动机应正转，（若不符合转向要求，可停机，换接电动机定子绕组任意两个接线即可）。按下SB3，电动机仍正转（因KM1联锁断开）。如果要电动机反转，应按下SB1，使电动机停转，然后再按下SB3，则电动机反转，若电动机不能正常工作，则应立即停车，分析并排除故障，使电路正常工作。45图2-19接触器互锁正反转控制电路安装接线图46案例2：某企业风机系统的鼓风机功率为50kW，且该企业鼓风机较多，为限制电流，所有鼓风机都采用Y-Δ降压起动。由于电流较大，不适合采用手动开关进行Y-Δ转换，而采用接触器、继电器等按时间原则进行的自动起动控制。控制M7475B型磨床的主电动机功率为25kW，由于砂轮一般是空载起动，所以也采用由控制电路实现的Y-Δ降压起动控制。三、异步电动机降压起动控制

47三相鼠笼型异步电动机的降压起动方法定子回路串电阻或电抗器任务四、三相异步电动机起动控制延边三角形降压起动控制星－三角降压起动自耦变压器降压起动控制481.手动切除电阻控制电路2.4.1定子绕组串电阻降压起动控制电路分析起动电阻切换按钮起动按钮该电路从起动到全压运行都是由操作人员掌握，很不方便。且若由于某种原因导致KM2不能动作时，电阻不能被短接，电动机将长期在低电压下运行，严重时将烧毁电动机。因此，应对此电路进行改进，如加互锁或信号电路492.自动切除电阻的控制电路控制过程:电动机运行时，接触器KM1、KM2和时间继电器KT线圈都通电，消耗功率合上电源开关QS、按下起动按钮SB2KM1、KT线圈同时通电KT辅助触点自锁KM1主触点接通电源，电动机串电阻起动时间继电器KT延时结束，KT动合触点延时闭合接触器KM2线圈通电KM2动合辅助触点闭合自锁，动断辅助触点断开使KM1线圈断电，继而KT线圈断电。KM2主触点闭合，切除起动电阻R，电动机转入全压运行时间继电器的延时时间根据电动机起动时间的长短进行调整。对负载经常变化的电动机，若对起动时间控制要求较高时，需要经常调整时间继电器的整定值，不方便502.4.2自耦变压器降压起动控制分析

1.二个接触器控制自耦变压器降压起动控制电路51

2.4.2自耦变压器降压起动控制分析

2.手动、自动自耦变压器降压起动控制电路工作原理自动：SA置A，HL1亮，按下SB2，KM1、KM2通电并自锁，HL1暗，电动机降压起动。KA通电自锁，KT通电，HL2亮。时间继电器KT延时到，相应延时触点动作，使KM1、KM2、KA、KT相继断电，而KM3通电并自锁，指示灯HL3亮进入正常运行，降压起动过程结束。52工作原理手动：选择开关SA扳在手动M位置，按下起动按钮SB2，电动机降压起动过程的电路工作情况与自动控制时工作过程相同。只是在转接全压运行时，需再按下SB3，使KM1断电，KM3通电并自锁，实现全压下正常运行。

2.手动、自动自耦变压器降压起动控制电路53

2.4.3延边三角形降压起动控制分析

延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“△”形，而另一部分接成“Y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“△”形全压运行。定子绕组的连接方式：(a)原始状态(b)起动时(c)正常运转W1U1U3V1U2V3V2W2W3U1U3U2V3V2W2W3W3W1U1U3V1U2V3V2W2W1V1(a)(b)(c)54

2.4.3延边三角形降压起动控制分析FU1KM1QS主电路M3～FRL1L3L2KM3KM2U1V1W1W2U2V2U3V3W3FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM3KM3控制电路KM3KTKM2FU2工作原理

按下SB2，KM1、KM3、KT同时获电，KM1和KM3的主触头闭合，电动机接成延边三角形降压起动。当转速升高，时间继电器的整定时间到，KT触头动作，常闭触头延时断开，KT常开延时闭合，KM2获电，主触头闭合，U1与W2、V1与U2、W1与W2分别接通为三角形，电动机便正常运转。KM2常闭触点断开，KM3，KT退出工作并与KM2的互相联锁。55

2.4.4三相异步机Y-△降压起动控制分析凡是正常运行时定子绕组接成三角形接法的三相笼型感应电动机，都可采用星形—三角形降压起动。起动效果：起动电流和起动转矩只有全压起动时的1/3。561.手动控制电路常用有QX1、QX2两个系列。手动星－三角起动器不带任何保护，要与其他保护电器配合使用57按钮控制的手动星形－三角形起动电路此电路采用按钮手动控制星形－三角形的切换，同样存在操作不方便，切换时间不易掌握的缺点可采用时间继电器控制的自动“Y-D”降压起动控制582.自动星－三角降压起动控制电路电路控制过程图2-28时间继电器自动切换Y/Δ降压起动控制电路59说明星－三角降压起动的电路简单、成本低。起动时起动电流降低为直接起动电流动三分之一，起动转矩也降为直接起动转矩的三分之一，这种方法仅仅适合于电动机轻载或空载起动的场合60【任务实施】1．安装(1）熟读并能正确分析自动星－三角降压起动控制电路(2）参考图2-29，绘制自动星－三角降压起动控制电路电气安装接线图，正确标正确标注线号。（3）固定电器元件。2.接线与整定调整（1）按电气安装接线图2-29连接导线。接线正确、牢固、美观。（3）检查各电器元件。将延时时间调整到5S。

2.4.5Y-△降压起动控制电路的安装与调试61图2-29星形/三角形的降压起动控制电气安装接线图L1L2L3L1L2L3U1V1W1U1V1U2V2W21040123FRKM1QS88U2V2W2KM245047UVWPEM3~XT234KT4SB1SB23326470WVVUUWXXXW’WVUU/W/565078KM3V/V’U’U’V’W’U’W’V’

2.4.5Y-△降压起动控制电路的安装与调试623.检验与通电调试（1）在接线完成后，用万用表检验电路的通断。分别检验主电路，辅助电路的启动控制、联锁电路、KT的控制作用等。（2）若检验无误，经指导老师检查允许后，方可通电调试。4.注意事项（1）进行Y/△启动控制的电动机，接法必须是△连接。额定电压必须等于三相电源线电压。其最小容量为2、4、8极的4千瓦。（2）接线时要注意电动机的△接法不能接错，同时应该分清电动机的首端和尾端的连接。（3）电动机、时间继电器、接线端板的不带电的金属外壳或底板应可靠接地。

2.4.5Y-△降压起动控制电路的安装与调试63

三相异步电动机的转速控制方法任务五、三相异步电动机转速控制转速表达式：调速方法：改变电源频率f

改变转差率s

改变磁极对数p64

1.△-YY连接一、变极式电动机的接线方式U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1低速－△接法（4极）U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1高速－YY接法（2极）悬空不接Y点电源相序反接

2.5.1感应式双速异步电动机变极控制65

二、感应式双速异步电动机按钮控制调速L1QSL3KM1FU1KM2L2KM3U1V1W1U2V2W2M3～U1U2V2W1W2V1FU2SB2SB3SB1SB1SB2KM1KM2KM3KM2KM1△YYKM3KM1KM2KM3按下SB1，KM1吸合并自锁，电动机△连接低速运行。按下SB2，KM1断电，KM2、KM3得电吸合并自锁，电动机YY连接高速运行。工作原理：图2-35双速电动机按钮控制变极调速电路66

三、感应式双速异步电动机时间继电器控制调速工作原理：1.自动控制

SA扳在A位位置。按下SB2，KM1、KT相继通电并自锁，电动机按△联接低速起动；当KT延时时间到，常闭触点打开、常开触点闭合时，KM1断电，而KM2、KM3电并自锁，电动机便由低速自动转换为高速运行。2.手动控制当SA置于M位置，仅按下低速起动按钮SB2则可使电动机只作三角形接法的低速运行。再按下SB3，电动机YY高速运行图2-36双速电动机手动调速和自动加速控制电路67【任务实施】

变频调速控制系统的设计、安装与调试图2-38使用变频器举的异步电动机可逆调速系统的控制电路1．电路设计特点：电动机可正反向运行、调速和点动控制682．安装(1)选择并检查各电器元件，中间继电器也可采用用接触器来代替部分或全部。(2)据根电气原理图,自行绘制实训电路的电气元件布置图，自行绘制电气安装接线图简图。经小组讨论确定，老师确认正确后，作为最后的实用安装接线图。(3)按照图电气元件布置图,固定好各电器元件及变频器和电机。3．接线对照接线图，进行板前明线布线接线，先接控制电路，后接与变频器连接的主电路。布线做到：正确、牢固、美观、接触要良好，文明操作。4．检查在接线完成后，用万用表检查电路的通断。分别检查主电路，控制电路的启动控制、联锁电路，检查无误，经指导老师检查允许后，方可通电调试。5．通电调试（1）运行控制。合上总电源开关，对照变频器手册，先调整变频器的设定参数。然后再分别按下SB3～SB6等按钮，完成正反转和点动控制操作实训。（2）调速控制。调整RP电位器改变频率进行手动调速控制。进一步可改变变频器内部参数进行自动调速。（3）若出现异常，则应立即停车，分析并排除故障。6．注意事项（1）变频器要固定在安全位置，电动机的容量要小于变频器的额度容量。变频器的电位器旋钮调整要慢慢旋转。变频器的参数设定，应看清楚再修改，不得乱改。（2）接线要求牢靠，不允许用手触及各电气元件的导电部分，以免触电及伤害。

变频调速控制系统的设计、安装与调试69案例3：电动机自由停车的时间较长，随惯性大小而不同，而某些生产机械要求迅速、准确地停车，如镗床、车床的主电动机需快速停车；起重机为使重物停位准确及现场安全要求，也必须采用快速、可靠的制动方式。制动：机械制动和电气制动电气制动：在电动机转子上加一个与转向相反的制动电磁转矩，使电动机转速迅速下降，或稳定在另一转速反接制动能耗制动常用任务六、三相异步电动机的制动控制702.6.1三相异步电动机反接制动控制电路反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法制动迅速，效果好，但冲击大。一般用于电动机需快速停车的场合。特点:为了减小冲击电流

通常要求在电动机主电路中串接一定的电阻以限制反接制动电流。对电源反接制动的另一个要求是在电动机转速接近于零时，必须及时切断反相序电源，以防止电动机反向再起动。711.单向反接制动的控制电气原理图：速度继电器

关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。

72

一、反接制动控制1.单向反接制动的控制工作原理：

电动机正常运转时，KM1通电吸合，KS的常开触点闭合，为反接制动作准备。按下停止按钮SB1，KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转，KS常开触点仍保持闭合，将SB1按到底，使SB1常开触点闭合，KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电源，进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近100r/min时，KS常开触点复位，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。732．电动机可逆运行反接制动控制电路电气原理图：74工作原理：2．电动机可逆运行反接制动控制电路起动：合上QS，按下SB2，KM1通电并自锁，电动机串入电阻接入起动，当转速升高到一定值时KS1触点闭合，KM3通电，短接电阻，电动机在全压下起动进入正常运行。

制动：停车时，按下停止按钮SB1，KM1、KM3相继断电，电动机脱离正序电源并串入电阻，同时KA3通电，其常闭触点再次切断KM3电路，使KM3无法通电，保证电阻R串接电路中，由于电动机惯性仍以高速旋转，KS1仍保持闭合使KA1通电，触点KA1（3-12）闭合使KM2通电，电动机串接电阻接上反序电源，实现反接制动；另一触点KA1（3-19）闭合，使KA3仍通电，确保KM3始终处于断电状态，R始终串入。当电动机转速下降到100r/min时，KS1断开，KA1，KM2、KA3同时断电，反接制动结束，电动机停止。75

2.6.2三相异步电动机能耗制动控制电路能耗制动是指电动机脱离交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中加入一直流电源，在电动机转子上产生一制动转矩，使电动机快速停下来。能耗制动采用直流电源，故也称为直流制动。按控制方式有时间原则与速度原则。761.按时间原则进行控制的可逆运行能耗制动控制电路

电气原理图：77

工作原理：1.按时间原则进行控制的可逆运行能耗制动控制电路

先合上电源开关QS。

(1)起动过程

（2）制动停车过程

78

2.按速度原则控制的单向运行能耗制动控制电路79假设速度继电器的动作值调整为120r/min，释放值为100r/min。合上开关QS，按下起动按钮SB2SB1动合触点后闭合，使KM2线圈通电自锁。KM2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矩，使电动机转速迅速下降

KM1通电自锁，电动机起动

当转速上升至120r/min，KV动合触点闭合，为KM2通电作准备。电动机正常运行时，KV动合触点一直保持闭合状态停车时，按下停车按钮SB1→SB1动断触点首先断开，使KM1断电接触自锁，主回路中，电动机脱离三相交流电源当转速下降至100r/min，KV动合触点断开，KM2断电释放，切断直流电源，制动结束80

任务七、直流电动机控制直流电动机的特点：良好的起动、制动与调速性能直流电动机的分类：按励磁方式分：他励直流电动机并励直流电动机串励直流电动机复励直流电动机81启动特点：启动冲击电流大，可达额定电流的10～20倍。一般不允许全压直接起动。通常采用加大电枢电路电阻或减低电枢电压的方法来限制起动电流。

任务七、直流电动机控制2.7.1直流电动机起动控制电路分析821、直流电动机单向运转启动控制－－串二级电阻按时间原则启动控制电气原理图：过电流继电器欠电流继电器电枢绕组励磁绕组断电延时时间继电器放电电阻启动接触器短接电阻接触器启动电阻831、直流电动机单向运转启动控制工作原理：合上Q1和Q2KT1通电KT1常闭触点断开切断KM2、KM3电路按下按钮SB2KM1通电KM1Z主触点闭合M串电阻启动KM1常开触点闭合自锁KT1断电延时KM2通电短接R1KT2断电延时短接R2M全压运行保护环节：过载和短路保护－－过电流继电器KA1欠磁场保护－－欠电流继电器KA1过电压保护－－电阻R3与二极管VD84电气原理图2、直流电动机正反转起动控制短路保护反转接触器正转接触器短接电阻接触器852.7.2直流电动机制动控制电路分析1.直流电动机能耗制动控制电路电气原理图电源接触器启动接触器制动接触器86

（1）起动电动机起动时电路工作情况与前述直流电动机单向运转启动控制原理相同，不再赘述。

（2）制动

停车时，按下停止按钮SB1，KM1断电，切断电枢直流电源。此时电动机因惯性，仍以较高速度旋转，电枢两端仞有一定电压，并联在电枢两端的KA3经自锁触点仍保持通电，使KM4通电，将电阻R4并接在电枢两端，电动机实现能耗制动，转速急剧下降，电枢电动势也随之下降，当降至一定值时，KA3释放，KM4断电，电动机能耗制动结束。工作原理1.直流电动机能耗制动控制电路87电气原理图2.直流电动机可逆运行反接制动控制制动接触器启动接触器正反转接触器88制动工作原理2.直流电动机可逆运行反接制动控制电动机正向运转拖动运动部件，当撞块压下行程开关SQ1时，KM1、KM3、KM4、KM5、KA3断电，KM2通电，使电动机电枢接上反向电源，同时KA4通电。由于机械惯性存在，电动机转速n与电动势EM的大小和方向来不及变化，且电动势EM的方向与电压降IR方向相反，此时反接电压继电器KA4的线圈电压很小，不足以使KA4通电，使KM3、KM4、KM5线圈处于断电状态，电动机电枢串人全部电阻进行反接制动。随着电动机转速下降，EM逐渐减小，反接继电器KA4上电压逐渐增加，当n≈0时，EM≈0，加至KA4线圈两端电压使它吸合，使KM5通电，短接反接制动电阻R4，电机串入R1、R2进行反向起动，直至反向正常运转。当反向运转，撞块压下SQ2时，则由KA3控制实现反转一制动一正向起动过程。892.7.3直流电动机调速控制电路分析调速技术指标：调速方法：调速范围D、静差率s、允许负载性质改变电枢回路电阻值改变励磁电流改变电枢电压混合调速90电气原理图直流电动机改变励磁电流调速整流电路启动电阻调速电阻能耗制动接触器工作接触器切除启动电阻接触器2.7.3直流电动机调速控制电路分析图2-52直流电动机改变励磁电流进行调速控制电路91直流电动机改变励磁电流调速工作过程：启动：按下起动按钮SB2，KM2、KT得电吸合并自锁，电动机M串电阻R起动，KT延时后使KM3吸合并自保，切除起动电阻R，启动过程结束。调速：调节电阻器R3，改变电动机的转速停车制动正常运行时，按下按钮SB1，KM2及KM3断电释放，KM1通电吸合，通过R使能耗制动回路接通，同时短接电容C，电源电压全部加于励磁绕组实现制动过程中的强励作用。松开按钮SB1，制动结束，电路又处于准备工作状态。2.7.3直流电动机调速控制电路分析92【任务实施】

2.7.4直流电动机调速控制系统的设计、安装与调试1．设计安装图（1）认真观察并分析图2-52直流电动机改变励磁电流进行调速的控制电路原理，写出工作过程。并在控制电路图中标上线号。（2）据根图2-52电气原理图,自行绘制实训电路的电气元件布置图，进而绘制电气安装接线图简图。经小组讨论确定，老师确认正确后，作为最后的实用安装接线图。2．元件选择与参数整定（1）选择并检查各电器元件，特别要注意起动电阻R和调速电阻R2除阻值合适以外，功率要足够大。（2）调整电位器调速电阻R3的阻值在最大值，调整时间继电器的整定值为6-8S。3．安装（1）按照电气元件布置图,固定好各电器元件、整流电路、电阻、直流电机。（2）对照接线图，进行板前明线布线接线，先接控制电路，后接主电路。布线做到：正确、牢固、美观、接触要良好，干净、文明。93【任务实施】

2.7.4直流电动机调速控制系统的设计、安装与调试4．通电调试合上电源开关，按照工作原理，进行起动、调速与制动等控制。并在调速控制过程中，轻轻转动调节电阻器R3，获得不同的运行速度，观察电阻大小的变化与转速高低变化的关系。5．注意事项（1）试验时应注意启动、制动不可过于频繁，防止电动机过载或整流器过热。（2）试验前应反复核查主电路和控制电路的接线，并一定要先进行不带电的空操作试验，直到电路动作正确可靠后，再进行带载试验，避免造成短路等事故。（3）调速电阻要慢慢转动，认真观察速度的变化，认清阻值增大时（减小）时，转速是增加还是减小。把发现写到实习报告中，写出原因。（4）接线要求牢靠，不允许用手触及各电气元件的导电部分，以免触电及伤害。94【项目考核二】表2-1“基本电气控制电路安装与调试”项目考核表姓名班级学号总得分项目编号2项目选题考核时间技能训练考核内容（60分）考核标准得分安装布置（10分）电器、电机等元件，安装位置正确；错一处扣5分参数整定（10分）可调参数设定正确，不正确每次扣5分接线连接（15分）电路连接不正确一次扣10分接线不牢固、不美观一处扣2~5分通电调试（15分）一次不成功扣10分二次不成功扣15分安全文明操作（10分）违反安全文明操作规程一次扣5~10分知识巩固测试内容（40分）见教材知识训练二完成日期年

月

日指导教师签字95知识拓展、其他典型控制环节一.间歇运行控制二、自动往返控制三、电动机控制的保护环节96一、间歇运行控制工作原理合上QS按下SA→KT1得电延时→延时到KT1常开触点闭合→KM、KT2得电并自锁→KM主触点闭合、KT2延时→电动机运行。

KT2延时时间到→KT2常闭触点断开→KM、KT2线圈相继失电→电动机停止运行→KM常闭触点复位闭合→KT1得电延时进入下一个循环。KT1停止时间继电器、KT2运行时间继电器、97二、自动往返控制环节运动部件自动往返示意图两端限位行程开关正反向极限保护用行程开关9899当部件运动到使其上的撞块B压下行程开关SQ2时，SQ2动断触点断开，KM1失电释放，SQ2动合触点闭合，使KM2得电自锁，电动机正转变为反转，拖动运动部件朝右运动当撞块A压下行程开关SQ1时，电动机又由反转变正转。如此周而复始，运动部件即在受限制的行程范围内进行往返运动

KM1通电自锁，电动机正转，拖动运动部件向左运动合上开关QS，按下起动按钮SB2

图2-20自动往返循环控制100

101三、电动机控制的保护环节

1.短路保护电机、电器以及导线的绝缘损坏或线路发生故障时，都可能造成短路事故。短路电流可能使电器设备损坏，因此要求一旦发生短路故障时，控制线路能迅速切断电源。常用的短路保护元件有熔断器和自动开关。由于熔断器价格便宜，断弧能力强，所以一般电路几乎无例外地用它作短路保护。但是熔体的品质、老化及环境温度等因素对其动作值影响很大。用其保护电动机时，可能只有一相熔体烧断而造成电动机单相运行，用自动开关作短路保护则能克服这些缺陷。当出现短路时，其电流线圈动作，将整个开关跳开，三相电源同时被切断。自动开关还兼有过载保护和欠压保护，不过其结构复杂，价格贵，不宜频繁操作，一般用在要求高的场合。1022.过电流保护电动机不正确地起动或负载转矩剧烈增加会引起电动机过电流运行。一般情况下这种过电流比短路电流小，但比电动机额定电流却大得多。在电动机运行过程中产生过电流比发生短路的可能性更大，尤其是在频繁正反转起动的重复短时工作制的电动机中更是如此。过电流的危害虽没有短路那么严重，但同样会造成电动机的损坏。原则上，短路保护所用元件可以用作过电流保护，不过断弧能力可以要求低些，完全可以利用控制电动机的接触器来断开过电流，因此常用瞬时动作的过电流继电器与接触器配合起来作过电流保护，过电流继电器作为测量元件，接触器作为执行元件断开电路。

1033.过载保护电动机长期超载运行，绕组温升将超过其允许值，造成绝缘材料变脆，寿命减少，严重时会使电机损坏。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。常用的过载保护元件是热继电器。由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时，还必须设有短路保护，选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。

1044.零电压和欠电压保护在电动机机运行中，如