电机与电机控制技术 课件 第6章 三相异步电动机电气控制电路

第6章

三相异步电动机电气控制电路学习目标知识目标能力目标素质目标◆掌握三相异步电动机点动及连续运行控制、正反转控制电路的控制过程及设计方法，典型控制的实现规律及方法；◆掌握三相异步电动机定子串电阻、星-三角、自耦变压器降压起动控制电路的控制过程及设计方法◆掌握三相异步电动机反接制动、能耗制动及变极调速控制电路的控制过程及设计方法；◆理解三相绕线式异步电动机转子串电阻或串频敏变阻器起动的电气控制原理；◆掌握电气图的分类、识读方法及绘制原则。◆能够按照电气原理图进行电气控制电路的安装、接线及调试；◆能够分析并排查电气控制电路的常见故障；◆能熟练分析较复杂的控制电路；◆能设计并绘制较复杂的控制电路。◆通过电气图的绘制依据标准，培养工程素养，工艺规范；◆通过操作中精益求精，追求卓越，培养工匠精神。6.1三相异步电动机直接起动控制电路1

单向直接起动控制电路6.1.1单向直接起动控制电路（a）

刀开关控制

（b）断路器控制砂轮机合上QS（QF），电动机M起动运行断开QS（QF），电动机M停止运行二、自动控制常用于机床刀架、横梁，立柱的快速移动及调整对刀，吊车在定点放落重物。

1单向点动控制按住SBKM线圈得电KM主触点闭合电动机运行松开SBKM线圈失电KM主触点断开电动机停止二、自动控制常用于只需要单方向运转的小功率电动机的控制，如小型通风机、水泵以及皮带运输机等机械设备。2单向连续控制（自锁）按下SB2KM线圈得电KM主触点闭合电动机起动KM辅助常开触点闭合自锁按下SB1KM线圈失电KM主触点断开电动机停止KM辅助常开触点断开二、自动控制该电路具有的保护功能如下：短路保护：由FU1、FU2分别对主电路和控制电路实现短路保护。过载保护：由FR实现，FR的热元件串联在电动机的主电路中，当电动机过载电流达到一定程度时，控制电路中FR的辅助常闭触点断开，KM因线圈断电而释放，从而切断电动机的三相交流电源。失压保护：当电网电压消失（如停电）后又重新恢复供电时，电动机不能自行起动，需要重新按下起动按钮SB2，电动机才能通电起动运行。它可防止在电源电压重新恢复时，电动机突然起动而造成设备和人身事故。通常把这种在突然停电时能够自动切断电动机电源的保护称为失压（或零压）保护。欠压保护：当电网电压较低时（如降至额定电压的85%以下），达到接触器的释放电压值，接触器电磁线圈产生的电磁吸力不足，接触器的衔铁释放，主触点和辅助触点都断开，切断电动机电源，防止电动机在低电压下运行。该接触器控制电路对电动机有欠压保护的作用。二、自动控制3单向点动与连续控制分析三个图实现点动与连续控制的区别？你认为哪个图实际应用中更合适？说出你的理由二、自动控制4两地及多地控制控制原则：起动按钮并联，停止按钮串联图6-5X53K立式铣床二、自动控制铣床上，要求主轴电动机起动后，才能启动进给电机；深孔钻床，各个钻孔依次进行，电机开始按钮之后，自动进行所有动作；两台或两台以上的电动机有先后顺序地起动或者停止的控制方式叫做顺序控制。5顺序控制实现方法1.主电路实现2.控制电路实现

顺序控制M2电机的主电路中串在M1电机接触器主触点后面1主电路实现顺序控制2控制电路实现顺序控制（a）主电路

（b）正序起动，同时停止（c）正序起动，正序停止（d）正序起动，逆序停止6.1三相异步电动机直接起动控制电路2

正反转控制电路6.1.2正反转控制电路生产机械的运动部件往往要求能正反两个方向运行，如机床工作台的前进与后退，主轴的正转与反转，小型升降机、起重机吊钩的上升与下降等，这就要求电动机可以正反转。1正反转控制的工作原理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工作原理6.1.2正反转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。可靠性很差，不能采用。2无互锁的正反转控制6.1.2正反转控制电路思考该电路是否能实现正反转控制，使用中有何问题？3接触器互锁的正反转控制电路6.1.2正反转控制电路思考该控制电路不能在实际生产中单独使用，为什么？4按钮互锁的正反转控制6.1.2正反转控制电路思考该电路在使用中能否频繁切换正反转？5双重互锁的正反转控制6.1.2正反转控制电路6自动往返行程控制电路6.2三相异步电动机降压起动控制电路定子回路串电阻或电抗器自耦变压器降压起动星－三角降压起动延边三角形降压起动1三相鼠笼型异步电动机的降压起动方法6.2.1三相鼠笼式异步电动机降压起动控制电路2定子绕组串电阻降压起动控制电路降压起动：KM1辅助常开触点闭合自锁

按下SB2→KM1线圈得电

→降压起动

KM1主触点闭合，定子回路串电阻

全压运行：KM2辅助常开触点闭合自锁按下SB3→KM2线圈得电→

KM2辅助常闭触点断开KM1线圈

KM2主触点闭合，切除定子回路电阻→全压运行手动控制6.2.1三相鼠笼式异步电动机降压起动控制电路2定子绕组串电阻降压起动控制电路自动控制降压起动：KM1\KT线圈得电

按下SB2→

KM1辅助常开触点闭合自锁

→

KM1主触点闭合，定子回路串电阻R

→降压起动

全压运行：

KM2线圈得电KT延时常开→KM2辅助常闭触点断开KM1和KT线圈

触点闭合KM2辅助常开触点闭合自锁

KM2主触点闭合，切除定子回路电阻→全压运行

6.2.1三相鼠笼式异步电动机降压起动控制电路3星-三角降压起动控制手动控制降压起动：

KM1辅助常开触点闭合自锁按下SB2→KM1\KM3线圈得电→KM3辅助常闭触点断开，对KM2互锁KM1\KM3主触点闭合

→星形联结降压起动KM3线圈失电KM2辅助常开触点闭合自锁按下SB3→

→KM2辅助常闭触点断开，对KM3互锁KM2线圈得电KM2主触点闭合

→三角形联结全压运行全压运行：6.2.1三相鼠笼式异步电动机降压起动控制电路3星-三角降压起动控制自动控制降压起动：KM1辅助常开触点闭合自锁按下SB2→KM1\KM3\KT线圈得电→KM3辅助常闭触点断开，

对KM2互锁KM1\KM3主触点闭合

→星形接法降压起动全压运行：KT延时常闭断开KM2辅助常开触点闭合自锁KT时间到→KM3线圈失电

→KM2辅助常闭触点断开，

对KM3互锁KT延时常开闭合KM3主触点断开\KM2主触点闭合KM2线圈得电

→三角形联结全压运行6.2.1三相鼠笼式异步电动机降压起动控制电路4自耦变压器降压起动手动控制降压起动：KM2辅助常开触点闭合自锁按下SB2→KM1\KM2线圈得电→KM1\KM2主触点闭合接入

自耦变压器KM1辅助常闭触点断开，

KM3线圈不能得电→降压起动

全压运行：

KM1\KM2线圈失电KA辅助常开触点闭合自锁按下SB3→

→KA辅助常闭触点断开，KA\KM3线圈得电

对KM1\KM2互锁

KM3主触点闭合切除自耦变压器→全压运行6.2.1三相鼠笼式异步电动机降压起动控制电路4自耦变压器降压起动自动控制降压起动：KM1辅助常开触点闭合自锁按下SB2→KM1\KT线圈得电→KM1主触点闭合接入自耦变压器KM1辅助常闭触点断开，KM2线

圈不能得电→降压起动

全压运行：KA常开触点闭合自锁

KT时间到→KT延时常开→KA线圈得电→KA常闭触点断开

→

触点闭合KM1\KT线圈失电

KM1常闭触点复位

KA常开触点闭合

→KM2主触点闭合切除自耦变压器→全压运行KM2线圈得电6.2.2三相绕线式异步电动机起动控制电路电流原则控制转子绕组串电阻起动控制线路1转子绕组串电阻起动控制电路按下SB2→KM4线圈得电并自锁

KM4主触点闭合转子串入全部电阻起动

KA4线圈得电→KI1\KI2\KI3线圈吸合→

KI1\KI2\KI3常闭触点全部断开，

使KM1\KM2\KM3线圈不得电

转速升高KI1常闭触点闭合

转子电流升高起动电流

→KM1线圈得电

→转矩增大

→

减小到KI1KM1主触点闭合

起动电流减小释放电流

，短接电阻R1到KI2释放电流KI2常闭触点闭合

转子电流升高KI3常闭触点闭KM2线圈得电

→转矩增大

→KM3线圈得电KM2主触点闭合，

起动电流减小KM3主触点闭

短接电阻R2到KI3释放电流

短接电阻R3→电阻全部切除，起动结束，正常运行6.2.2三相绕线式异步电动机起动控制电路1转子绕组串电阻起动控制电路电流原则控制转子绕组串电阻起动控制线路按下SB2→KM4线圈得电并自锁

→M4主触点闭合转子串入全部电阻起动KT1开始延时→KT1延时到→KT1延时常开触点闭合→

KM1线圈得电

转子电流上升

KM1主触点闭合，→起动转矩增大

→KT2开始延时

短接电阻R1转子电流减小

起动时间增加KM2线圈得电KT2延时到

→KT2延时常开触点闭合→KM2主触点闭合

短接电阻R2起动电流上升起动转矩增大转速降低

→KT3延时到→KT3延时常开触点闭合转子电流又减小起动时间增加

KM3线圈得电→KM3主触点闭合→短接全部电阻，正常运行

短接电阻R3

6.2.2三相绕线式异步电动机起动控制电路绕线异步电动机转子串频敏变阻器起动控制电路2转子绕组串频敏变阻器起动控制电路按下按钮SB2→KT\KM1线圈得电并自锁→KM1主触点闭合

→KT开始延时→转子串入频敏变阻器起动KT延时常开触点闭合→KA线圈得电

KA辅助常开闭合自锁→KM2线圈得电

→KM2主触点闭合

→

KM2辅助常闭断开

频敏变阻器被短接→

电动机进入正常运行

6.3三相异步电动机制动控制电路制动分类机械制动电气制动

反接制动能耗制动回馈制动电磁抱闸制动器制动电磁离合器制动制动定义：给电动机一个与转动方向相反的转矩，

使它迅速停转(或限制其转速)。.3.1反接制动控制电路(a)电动机接线图(b)磁场示意图

反接制动原理图反接制动：依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动转矩，迫使电动机讯速停转。1.反接制动原理6.3.1反接制动控制电路1单向反接制动控制线路单向起动控制过程：合上电源开关QS，按下SB2→KM1线圈得电并自锁→电动机转速上升到

KM1主触点闭合120r/min，

KM1辅助常闭断开KS常开触点闭合→电动机单向起动按下SB1→SB1常闭触点先断开→KM2线圈得电并自锁SB1常开触点后闭合KM2主触点闭合→反接制动→电动机转速下降到100r/min时→KS常开触点断开使KM2线圈失电→反接制动结束KM2主触点断开制动停止控制过程：6.3.1反接制动控制电路笼型异步电动机降压起动可逆运行反接制动控制线路2可逆运行反接制动控制线路正向起动控制过程：按下正向起动SB2→KA3线圈得电自锁→

KM1线圈得电KM1主触点闭合串电阻降压起动→当电动机转速上升→KS1触点闭合→KA1线圈得电

→KA1常开触点闭合自锁KM3线圈得电

→全压运行KM3主触点闭合短接电阻按下SB1→KA3线圈失电解除自锁

→KM1线圈失电KM3主触点

→KA1线圈仍得电，KM2线圈得电断开串入电阻KM2主触点闭合

→反接制动→转速迅速下降

→反接制动结束

KS1触点断开

反接制动控制过程：KM1主触点断开6.3.2能耗制动控制电路能耗制动：电动机旋转的动能转变为电能，消耗在转子回路电阻上。

能耗制动原理

定子绕组通入直流电后产生一个恒定的磁场，转子因惯性继续旋转并切割该恒定磁场，转子导体中便产生感应电动势及感应电流，转子感应电流与恒定磁场作用产生的电磁转矩为制动转矩。制动时，S1断开，同时S2闭合，在定子绕组中通入直流电流。6.3.2能耗制动控制电路按时间原则控制的笼型异步电动机能耗制动控制线路1单向能耗制动控制电路合上电源开关QS，按下起动按钮SB2→KM1线圈得电并自锁

KM1主触点闭合→电动机正向起动按下停止按钮SB1→SB1常闭触点先断开→

SB1常开触点后闭合KM2\KT线圈得电并自锁→KT开始延时→

KM2辅助常闭触点断开KM2主触点闭合

接入直流电源能耗制动→

转速迅速下降

→

KT延时时间到KT延时常闭触点断开使KM2和KT线圈断电释放

→

电动机制动结束

KM2主触点断开，切断直流电源单向起动控制过程：制动停止控制过程：6.3.2能耗制动控制电路按速度原则控制的笼型异步电动机能耗制动控制电路1单向能耗制动控制电路按下SB2→KM1线圈得电并自锁→电动机起动

KM1主触点闭合当转速上升到120r/min→KS常开触点闭合，

为能耗制动作准备单向起动控制过程：按下SB1→SB1常闭触点先断开→KM2线圈得电并自锁SB1常开触点后闭合KM2主触点闭合→能耗制动→电动机转速下降到100r/min时→KS常开触点断开使KM2线圈失电→能耗制动结束KM2主触点断开制动停止控制过程：6.3.2能耗制动控制电路按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路2可逆运行能耗制动控制线路合上电源开关QS，按下正向起动B2→KM1线圈得电并自锁

KM1主触点闭合KM1常闭触点断开→电动机正向起动→KS1常开触点闭合

为能耗制动做准备按下停止按钮SB1→SB1常闭触点先断开→

SB1常开触点后闭合KM3线圈得电并自锁→接入直流电源能耗制动KM3主触点闭合

→

转速迅速下降

→KS1常开触点断开KM3线圈断电释放

→

电动机能耗制动结束

KM3主触点断开切断直流电源正向起动控制过程：制动停止控制过程：6.4.1变极调速控制电路变极调速只适用于笼形异步电动机。两个半绕组顺串（顺并）时的磁极对数是反并（反串）时的2倍。变极前后电动机转向相反，若要使变极后电动机保持原来的转向不变，应调换电源相序。4/2极的双速电动机定子绕组接线示意图1变极调速原理6.4.1变极调速控制电路改变绕组连接改变电流方向改变极对数P=2P=11变极调速原理变极调速只适用于笼形异步电动机。两个半绕组顺串（顺并）时的磁极对数是反并（反串）时的2倍。变极前后电动机转向相反，若要使变极后电动机保持原来的转向不变，应调换电源相序。6.4.1变极调速控制电路双速电动机定子绕组常见的接法有：△/YY接、Y/YY接1.△/YY接电动机低速电动机高速

=1500r/min

=3000r/min低速—△接法（4极）高速—YY接法（2极）6.4.1变极调速控制电路2.Y/YY接电动机低速电动机高速低速—Y接法（6极）高速—YY接法（4极）

=1000r/min

=1500r/min6.4.1变极调速控制电路2双速电动机变极调速控制线路手动控制其控制过程如下:合上电源开关QS，按下低速起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自锁，KM1主触点闭合，使电动机定子绕组接成Y形（Y-YY电机）或接成△形（△-YY电机）低速起动运行。按下高速起动按钮SB3，SB3常闭触点先断开，KM1线圈失电解除自锁，KM1主触点断开；SB3常开触点后闭合KM2、KM3线圈得电并自锁，KM2、KM3主触点闭合，电动机定子绕组接成YY形，转换成高速运行。6.4.1变极调速控制电路2双速电动机变极调速控制线路自动控制控制过程如下:合上电源开关QS，按下低速起动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，KM1主触点闭合，电动机定子绕组接成Y形（Y-YY电机）或接成△形（△-YY电机）低速起动运行。KT开始计时，当延时时间到，KT延时常闭触点先断开，KM1线圈失电解除自锁，KM1主触点断开；同时KT延时常开触点闭合，KM2、KM3线圈得电并自锁，KM2、KM3主触点闭合，电动机定子绕组接成YY，进入高速运行。6.5电气图用标准符号表示电气系统、装置和设备各组成部分的相互关系及其连接关系，用以说明其功能、用途、工作原理、安装和使用信息的一种图样。电气图电气原理图电器布置图电气接线图0电气图6.5电气图1、规定的图形符号和文字符号2、由电源电路、主电路、辅助电路组成3、触点：未动作、左开右闭4、电器元件的画法5、原理图的布局6、线路连接点、交叉点的绘制7、电路编号法绘制电气原理图的原则1电气原理图CW6132型普通车床电气原理图6.5电气图

为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，有