《电机与电气控制技术》课件-项目3：异步电动机的启动控制电路

交流电机电气控制电路的安装与调试任务一

三相异步电动机的启动控制电路目录直接启动与降压启动的工作逻辑01直接启动与降压启动的适用场景02直接启动与降压启动的核心要点03一、直接启动控制电路：基础高效的启动方案一、直接启动控制电路：基础高效的启动方案简单粗暴，但是不安全；如果用闸刀开关或者是断路器直接给到电机上电，可以启动但较危险。又称全压启动直接启动该怎样改进呢？可以通过小电流控制大电流的方式一、直接启动控制电路：基础高效的启动方案主电路控制电路一、直接启动控制电路：基础高效的启动方案一、直接启动控制电路：基础高效的启动方案一、直接启动控制电路：基础高效的启动方案一般10KW以下的三相异步电动机才可以直接启动小电流控制大电流起动是否频繁；

电动机容量与供电变压器的比值；

供电线路距离（要求母线压降不大于10％）；二、鼠笼式电动机降压启动控制电路直接启动优点：便捷缺点：对于大容量电机或电网容量较小的场景，会因启动电流过大（通常为额定电流的5-7倍）造成电网电压波动，影响其他设备运行降压启动降低启动时的定子电压

限制启动电流大容量电机的启动解决方案二、鼠笼式电动机降压启动控制电路定子绕组串电阻降压启动控制线路二、鼠笼式电动机降压启动控制电路（二）Y-Δ降压启动控制线路二、鼠笼式电动机降压启动控制电路（二）Y-Δ降压启动控制线路特点设备简单、经济，可频繁操作

启动电流下降到全压启动时的1/3启动转矩亦只有全压启动时的1/3二、鼠笼式电动机降压启动控制电路（三）自耦变压器降压启动控制线路二、鼠笼式电动机降压启动控制电路（三）自耦变压器降压启动控制线路二、鼠笼式电动机降压启动控制电路（三）自耦变压器降压启动控制线路二、鼠笼式电动机降压启动控制电路启动时，加在定子绕组上的电压是自耦变压器的二次电压U2，设自耦变压器的电压比为K=U1/U2>1自耦变压器降压启动时电压为额定电压的1/K电网供给的启动电流减小到1/K2启动转矩降低为直接启动时的1/K2❖可以通过改变自耦变压器的抽头来调节电压比、启动电流和启动转矩的大小——适用于电动机容量较大(可达300kW)，正常工作时为Y接法的电动机三、绕线型异步电动机启动控制电路高转矩启动的专属方案❖

绕线型异步电动机转子结构特殊，可通过转子串接元件的方式优化启动性❖

鼠笼式电动机的主流降压启动方式核心——通过“降压”限制启动电流三、绕线型异步电动机启动控制电路（一）转子串三级电阻分级启动三、绕线型异步电动机启动控制电路（一）转子串三级电阻分级启动三、绕线型异步电动机启动控制电路（二）频敏变阻器启动（无冲击启动方案）三、绕线型异步电动机启动控制电路（二）频敏变阻器启动（无冲击启动方案）以专业能力筑牢安全防线用责任担当保障设备稳定运行践行新时代技术人才的使命与价值总结直接启动的功率限制降压启动的参数核算绕线型电机的阻抗调每一步设计都需要严谨的逻辑推导和精准的参数匹配一个触点的误接、一个电阻的选型偏差，都可能导致设备损坏甚至安全事故三相异步电动机正反转控制电路目录正反转控制电路的工作原理01正反转控制电路的安全逻辑02正反转控制电路的适用场景03一、接触器互锁正反转控制电路：基础安全控制方案接触器互锁正反转控制电路先合上QS一、接触器互锁正反转控制电路：基础安全控制方案工作原理1）正转起动过程：

按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈得电，接触器KM1常闭触点分断形成互锁接触器KM1常开触点闭合，形成自锁接触器KM1主触点闭合，电动机起动并正转一、接触器互锁正反转控制电路：基础安全控制方案工作原理2）反转起动过程按下起动按钮SB2，接触器KM2线圈得电，接触器KM2常闭触点断开，形成互锁接触器KM2常开触点闭合，形成自锁接触器KM2主触点闭合，电动机反转接触器KM2（或KM1）主触点断开，电动机停止一、接触器互锁正反转控制电路：基础安全控制方案工作原理3）停止控制过程停止时，按下停止按钮SB3接触器KM2（或KM1）线圈失电接触器KM2（或KM1）常闭触点复位，互锁解除接触器KM2（或KM1）常开触点复位，自锁解除一、接触器互锁正反转控制电路：基础安全控制方案电路特点假如该电路正在正转，必须先按停止按钮，而后再启动相反方向的控制正——停——反反——停——正二、按钮、接触器双重联锁正反转控制电路：高效直接切换方案机械联锁把正转按钮SB1和反转按钮SB2换成两个复合按钮，并使两个复合按钮的常闭触点联锁二、按钮、接触器双重联锁正反转控制电路：高效直接切换方案按钮、接触器双重联锁的电动机正反转控制电路电气原理图先合上QS假如之前KM2线圈得电，电机在反转，KM1线圈回路中的KM2常闭触点断开按下起动按钮SB1，起动按钮SB1常闭触点断开，KM2线圈断电，KM1线圈回路中的KM2常闭触点复位SB1常开触点闭合，接触器KM1线圈得电，接触器KM1常闭触点分断，形成互锁接触器KM1常开触点闭合，形成自锁接触器KM1主触点闭合，电动机起动并正转正转起动过程二、按钮、接触器双重联锁正反转控制电路：高效直接切换方案反转起动过程按钮、接触器双重联锁的电动机正反转控制电路电气原理图假如之前KM1线圈得电，电机在正转，KM2线圈回路中的KM1常闭触点断开。接触器KM2常闭触点分断，形成互锁接触器KM2常开触点闭合，形成自锁接触器KM1主触点闭合，电动机起动并反转SB2常开触点闭合，接触器KM2线圈得电按下起动按钮SB2，起动按钮SB2常闭触点断开，KM1线圈断电，KM2线圈回路中的KM1常闭触点复位二、按钮、接触器双重联锁正反转控制电路：高效直接切换方案停止控制过程按钮、接触器双重联锁的电动机正反转控制电路电气原理图接触器KM2常闭触点复位，互锁解除接触器KM2/KM1常开触点复位，自锁解除停止时，按下停止按钮SB3，接触器KM2/KM1线圈失电接触器KM2/KM1主触点分断，电动机停止思考一下复合按钮的“先断后合”特性，在双重联锁中起到了什么关键作用？01相比单一接触器互锁，双重联锁的安全冗余性体现在哪里？02三、行程控制自动往复正反转电路：自动化生产解决方案龙门刨床导轨磨床行程控制实现自动化正反转该电路通过行程开关感知工作台位置，实现无需人工干预的自动往复运动，同时具备极限限位保护功能三、行程控制自动往复正反转电路：自动化生产解决方案在工作台上装有挡铁1和挡铁2，机床床身上装有行程开关SQ1和SQ2SQ3和SQ4用作限位保护，即限制工作台运行超出其极限位置工作台的行程可通过移动挡铁或行程开关的位置来调节，以适应加工零件的不同要求合上电源开关QS接触器KM1线圈通电吸合并自锁电动机正转启动，拖动工作台左移按下启动按钮SB1三、行程控制自动往复正反转电路：自动化生产解决方案工作原理工作台运动到一定位置挡铁1压下行程开关SQ1：常闭触点断开，使接触器KM1断电释放，电动机暂时脱离电源，SQ2常开触点闭合，使接触器KM2通电吸合并自锁，电动机反转拖动工作台右移三、行程控制自动往复正反转电路：自动化生产解决方案工作原理当工作台运动到挡铁2压下行程开关SQ2时，使KM2断电释放，KM1重新通电吸合电动机又开始正转如此往复循环，直至按下停止按钮SB3，电动机停止运行，加工结束三、行程控制自动往复正反转电路：自动化生产解决方案电路特点工作台往返一次，电动机要进行两次反接制动和启动，将会出现较大的反接制动电流和机械冲击适用情况电动机容量较小循环周期较长和电动机转轴具有足够刚性的拖动系统中总结互锁机制杜绝短路风险，限位开关防范越位事故，每一个触点的设计、每一条线路的连接，都承载着“安全第一”的底线思维未来无论从事电路设计还是设备维护，都要像设计互锁电路那样，时刻保持敬畏之心用精准的专业能力和严谨的工作态度，守护生产安全与设备稳定，践行新时代技术人才的责任担当双速异步电动机控制线路导入双速、三速异步电动机的变极调速技术通过改变定子绕组连接方式实现转速切换兼具节能与高效的优势风机需要高低档风量调节机床加工时要切换粗加工和精加工转速起重机重载时需低速、空载时需高速目录双速电动机01定子绕组的接法02双速电机控制电路分析03三速电机的控制线路04双速电机的典型应用05一、双速异步电动机的基本概念与核心参数双速电动机通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场的磁极对数，从而改变电动机的转速4/2级6/4级8/4级8/6级转速比等于磁极倍数比YD系列双速电机干洗机专用双速电机洗衣机用双速电机一、双速异步电动机的基本概念与核心参数双速电机的铭牌一、双速异步电动机的基本概念与核心参数双速电机的铭牌YD：双速电机的型号YD开头100MM：中心高度L1：基座长度代号4/2：磁极倍数比YD-100L-4/2的核心参数：

低速运行：4个磁极，功率为2KW，转速是1430r/min高速运行：2个磁极，功率为2.4KW，转速是2850r/min电机中心高100MM二、双速电机定子绕组的连接方式双速电动机定子绕组的三角形--双星形联结双速电机6个接线柱用1-6表示二、双速电机定子绕组的连接方式低速档a图：当三相定子绕组接成三角形时，它的首端123接电源456悬空时所产生的磁极对数P等于2高速档d图：如果将三相定子绕组连接成图d的双Y型结构将456接电源，123短接，产生的磁极对数P等于1三、双速电机的手动控制线路主电路控制电路四、双速电机的自动控制线路手动控制线路需要人工切换高低速在很多自动化生产场景中，需要电机实现低速启动、自动切换高速的功能SA断开时选择低速SA闭合时选择高速五、三速异步电动机的变速原理与控制线路三速异步电动机通过改变电动机定子绕组的连接方式，获得不同磁极数，使电动机同步转速发生变化，从而达到电动机调速的目的五、三速异步电动机的变速原理与控制线路（1）定子绕组的三角形联结a）二套变极绕组三速笼型异步电动机定子槽嵌有两套绕组第一套绕组（双速）有七个接线端U1、V1、W1、U3、U2、V2、W2三角形/双星形联结第二套绕组（单速）有三个接线端U4、V4、W4只做星形联结五、三速异步电动机的变速原理与控制线路（1）定子绕组的三角形联结b）三角形联结低速接法此时电动机定子绕组接成三角形这是一种低速接法三角形联结：当把三相交流电源分别接到定子绕组的接线端U1、V1、W1上，U3、W1连接在一起，另外六个接线端空着不接五、三速异步电动机的变速原理与控制线路（2）定子绕组的星形联结中速接法此时电动机定子绕组接成星形：当只把三个接线端U4、V4、W4分别接到三相交流电源上，另外七个接线端空着不接五、三速异步电动机的变速原理与控制线路（3）定子绕组的双星形联结d）双星形联结当把三相交流电源分别接到定子绕组的接线端U2、V2、W2上U1、V1、W1、U3连接在一起另外三个接线端空着不接此时电动机定子绕组接成双星形，这是一种高速接法五、三速异步电动机的变速原理与控制线路三速电机的控制线路五、三速异步电动机的变速原理与控制线路线路特点三角形联结在自动加速过程中，KM1、KM2、KM3逐级通电动作使得电动机定子绕组依次为：星形联结双星形联结电动机低速电动机中速电动机高速控制电路将中间继电器KA、接触器KM1、KM2和时间继电器KT1、KT2的线圈支路全部切断，使它们处于断电状态电动机进入高速运行状态延长了电器的使用寿命，保证了电路的可靠性六、双速/三速电机的工程应用场景工业风机系统利用4/2极双速电机实现高低两档风量调节，避免阀门节流造成的能量浪费，典型功率范围5.5-315kW起重运输设备在桥式起重机起升机构中采用变极电机实现重载低速、空载高速切换，提升作业效率并保障安全机床主轴驱动系统通过4/6/8极三速电机匹配粗加工、精加工不同转速需求，简化机械变速机构，如车床主轴箱配套电机暖通空调（HVAC）系统中央空调水泵配备4/6极双速电机，随季节负荷变化调整水流量，比定速电机节能20%-30%总结02三角形--双星形三角形--星形--双星形双速电机定子绕组接法双速电机控制电路手动控制自动控制0304三速电机的控制线路用时间继电器控制的控制线路01能提供2种速度的电机双速电动机05双速电机的典型应用风机水泵机床起重机等总结

01安全可靠绕组连接的严谨设计、控制线路的联锁保护，体现了对安全可靠的极致追求

02工匠精神从手动控制到自动切换的技术迭代，彰显了精益求精的工匠精神

03绿色发展在风机、水泵等场景中的节能应用，践行了绿色发展理念技术从业者要扎实掌握技术原理，树立“安全为基、节能为要、创新为魂”的价值导向，严谨对待每一个电路设计，用技术创新助力工业高质量、可持续发展三相异步电动机制动控制电路课程导入为了达到制动目的，常用的制动措施有两类，机械制动和电气制动机械制动用机械抱闸或者电磁离合器制动起重机的吊钩需要精准定位万能铣床要求立即停转电梯在目标楼层位置停车电动机切断电源后，由于惯性，会继续转动一段时间才完全停止目录反接制动控制电路01能耗制动控制电路02一、反接制动控制电路反接制动反接制动是利用改变电动机电源相序，使电动机的定子绕组产生相反方向的旋转磁场，从而产生制动转矩的一种方法特点制动转矩大，制动快，制动冲击也较大主要用在需要快速停车制动的场合一、反接制动控制电路1．单极单向反接制动控制线路电机转速下降当速度接近0时，必须切断电源，否则电机将反转反接制动时通常在电机转轴上安装速度继电器来检测电机的转速，以实现自动制动控制一、反接制动控制电路1．单极单向反接制动控制线路主电路一、反接制动控制电路1．单极单向反接制动控制线路控制电路按下SB2启动KM1得电自锁M1正转，KS常开触点闭合按下SB1，KM1失电制动KM2得电自锁，M加逆序电源，

转速迅速下降至100转左右，KS复位断开，KM2断电，M停车主电路二、能耗制动控制电路能耗制动是在电动机脱离三相交流电源后，向定子绕组内通入直流电流，建立静止磁场转子以惯性旋转时，转子导体就会切割定子恒定磁场而产生转子感应电流，感应电流受到恒定磁场的作用力又产生制动的电磁转矩，达到制动目的直流电流一般控制在3-5倍电动机空载电流制动时电机转子电流I2随转速降低，逐渐减小到0，制动转矩也逐渐减小到0，电机停转二、能耗制动控制电路特点具有消耗能量少01需要直流电源，控制电路较复杂02适用于电动机容量较大，或需要准确停车的场合03二、能耗制动控制电路1.速度原则控制的能耗制动控制线路起动过程M正常运行时按下SB1KM1得电自锁或KM2得电自锁或者SB2→M正转或者反转转速升高，正转方向的KS1或反转方向的KS2闭合，为制动作准备二、能耗制