第四章電氣控制線路

第四章電氣控制線路4.1概述4.2電器控制線路的繪制原則4.3電氣控制電路基本控制規(guī)律4.4電氣控制系統(tǒng)常用的保護環(huán)節(jié)4.5電動機常用控制線路4.6典型生產(chǎn)機械電器控制線路4.1概述

由按鈕、繼電器、接觸器等低壓控制電器組成的電器控制線路，具有線路簡單、維修方便、便于掌握、價格低廉等許多優(yōu)點，多年來在各種生產(chǎn)機械的電氣控制領(lǐng)域，獲得廣泛應(yīng)用。

由于生產(chǎn)機械的種類繁多，所要求的控制線路也是千變?nèi)f化、多種多樣的，著重闡明組成這些線路的基本規(guī)律和典型線路環(huán)節(jié)。對各種機械設(shè)備，結(jié)合其具體的生產(chǎn)工藝，就不難掌握各種電器控制線路的分析方法。4.1概述輸入環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)被控對象指令控制信號主令電器檢測元件控制信號及其動作的記憶和聯(lián)鎖控制信號和被控對象的聯(lián)系和聯(lián)鎖被控對象之間的相互聯(lián)系和制約工作程序之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換繼電器直接控制被控對象的動作直接控制被控對象進行工作接觸器電磁閥帶動生產(chǎn)機械部件運動電動機液壓缸電磁鐵生活用電設(shè)備電熱器電燈4.2電器控制線路的繪制原則4.2.1

圖形及文字符號4.2.2

圖面區(qū)域的劃分4.2.3

符號位置索引4.2.4

電器布置圖4.2.5

電氣安裝接線圖4.2.1圖形及文字符號

電氣控制系統(tǒng)圖：用國家規(guī)定的統(tǒng)一符號、文字和圖形表示電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其相互聯(lián)接。用于控制系統(tǒng)進行設(shè)計、分析研究、安裝調(diào)試、使用和維修，電氣控制系統(tǒng)圖一般有三種：電氣原理圖、電器位置圖、電氣互聯(lián)圖。繪圖依據(jù)：機電總體要求；《GB4728-84》、《GB7159-87》、《GB6988-86》等標準。依據(jù)簡單、清晰、易懂的原則，4.2.1圖形及文字符號

引入：同一電器的各部件在機械上雖然聯(lián)系在一起，但在電路上并不一定互相關(guān)聯(lián)。為了讀圖和分析研究，也為線路設(shè)計方便，常根據(jù)其作用原理畫出，把控制電路和主電路清楚分開。原理圖采用電氣元件展開形式繪制，包括所有電氣元件的導電部件和接線端點，但并不按照電氣元件的實際位置來繪制，也不反映電氣元件的大小。

原理圖繪制原則與要求：電器應(yīng)是未通電；二進制元件置零；機械開關(guān)應(yīng)是循環(huán)開始前的狀態(tài)。

動力電路、控制和信號電路應(yīng)分別繪出：

1、動力電路——電源電路繪成水平線；受電動力設(shè)備(如電動機等)及其保護電器支路，應(yīng)垂直電源電路畫出。

2、控制和信號電路——垂直繪于兩條水平電源線之間，耗能元件(如線圈、電磁鐵等)直接連接在接地或下方的水平電源線上，控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間。4.2.1圖形及文字符號

3、用導線直接連接的互連端子，因其電位相同，故應(yīng)采用相同的線號，互連端子的符號應(yīng)與器件端子的符號有所區(qū)別。4、無論主電路還是輔助電路，各元件一般應(yīng)按動作順序隊上到下、自左至右依次排列。

5、原理圖上各電路的安排應(yīng)便于分析、維修和尋找故障，對功能相關(guān)的電氣元件應(yīng)繪制在一起，使它們之間關(guān)系明確。4.2.1圖形及文字符號

6、原理圖應(yīng)注出下列數(shù)據(jù)或說明。①各電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)；②某些元器件的特性(如電阻、電容器的數(shù)值等)；③不常用電器(如位置傳感器、手動觸頭、電磁閥或氣動閥、定時器等)的操作方法和功能。

7、有直接電聯(lián)系交叉導線連接點用實心圓點表示。可拆接或測試點用空心圓點表示。無直接電聯(lián)系的交叉點則不畫圓點。4.2.1圖形及文字符號

8、對非電氣控制和人工操作的電器，必須在原理圖上用相應(yīng)的圖形符號表示其操作方式及工作狀態(tài)。由同一機構(gòu)操作的觸頭，應(yīng)用機械連桿符號表示其聯(lián)動關(guān)系。各個觸頭的運動方向和狀態(tài)，必須與操作件的動作方向和位置協(xié)調(diào)一致。

9、對與電氣控制有關(guān)的機、液、氣等裝置，應(yīng)用符號繪出簡圖，以表示其關(guān)系。4.2.1圖形及文字符號

CA6140車床電氣原理圖4.2.1圖形及文字符號

為了便于檢索電氣線路，方便閱讀電氣原理圖，應(yīng)將圖面劃分為若干區(qū)域。

圖區(qū)的編號一般寫在圖的下部。

圖的上方設(shè)有用途欄，用文字注明該欄對應(yīng)的下面電路或元件的功能，以利于理解原理圖各部分的工作原理。4.2.2圖面區(qū)域的劃分

由于接觸器、繼電器的線圈和觸頭沒畫在一起，而觸頭是分布在各個圖區(qū)。為讀圖方便，在接觸器、繼電器線圈的下方畫出其觸頭的索引表。左欄中欄右欄主觸頭所在圖區(qū)號輔助動合觸頭所在圖區(qū)號輔助動斷觸頭所在圖區(qū)號繼電器索引表中各欄含義如下：左欄右欄動合觸頭所在圖區(qū)號動斷觸頭所在圖區(qū)號4.2.3符號位置索引

接觸器索引表中各欄含義：表明電氣原理圖中各元器件的實際安裝位置，按實際情況分別繪制，如電氣控制箱中的電器元件布置圖、控制面板圖等。是控制設(shè)備生產(chǎn)及維護的技術(shù)文件。

電器布置注意事項：體積大和較重的電器元件應(yīng)安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電器安裝板的上面。強電、弱電應(yīng)分開，弱電應(yīng)屏蔽，防止外界干擾。需要經(jīng)常維護、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過高或過低。電器元件的布置應(yīng)考慮整齊、美觀、對稱。外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的電器安裝在一起，以利安裝和配線。電器元件布置不宜過密，應(yīng)留有一定間距。如用走線槽，應(yīng)加大各排電器間距，以利布線和維修。4.2.4電器布置圖

電器布置圖根據(jù)電器元件的外形尺寸繪出，并標明各元件間距尺寸?？刂票P內(nèi)、外電器元件的聯(lián)接應(yīng)經(jīng)接線端子進行，在電器布置圖中應(yīng)畫出接線端子板并按一定順序標出接線號。圖4.3CW6132普通車床電氣設(shè)備安裝布置圖4.2.4電器布置圖

電氣安裝接線圖主要用于電器的安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理，通常與電氣原理圖和元件布置圖一起使用。電氣安裝接線圖表示出項目的相對位置、項目代號、端子號、導線號、導線型號、導線截面等內(nèi)容。接線圖中的各個項目（如元件、器件、部件、組件、成套設(shè)備等）采用簡化外形（如正方形、矩形、圓形）表示，簡化外形旁應(yīng)標注項目代號，并應(yīng)與電氣原理圖中的標注一致。4.2.5電氣安裝接線圖

電氣安裝接線圖的繪制原則：

l）各電氣元件均按實際安裝位置繪出，元件所占圖面按實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制。

2）一個元件中所有的帶電部件均畫在一起，并用點劃線框起來，即采用集中表示法。

3）各電氣元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合國家標準。

4）各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出，并予以編號，各接線端子的編號必須與電氣原理圖上的導線編號相一致。

5）繪制安裝接線圖時，走向相同的相鄰導線可以繪成一股線。4.2.5電氣安裝接線圖

與圖4.1對應(yīng)的CW6132普通車床電氣安裝接線圖。圖4.4CW6132普通車床電氣安裝接線圖4.2.5電氣安裝接線圖

4.3.1自鎖與互鎖的控制4.3.2

點動與連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制4.3.3多地聯(lián)鎖控制4.3.4順序控制4.3.5自動往復循環(huán)控制4-3電氣控制電路基本控制規(guī)律

由繼電器接觸器所組成的電氣控制電路，基本控制規(guī)律有自鎖與互鎖的控制、點動與連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制、多地聯(lián)鎖控制、順序控制與自動循環(huán)的控制等。4-3電氣控制電路基本控制規(guī)律

自鎖與互鎖的控制統(tǒng)稱為電氣的聯(lián)鎖控制，在電氣控制電路中應(yīng)用十分廣泛。

圖4.5為三相籠型異步電動機全壓起動單向運轉(zhuǎn)控制電路。4.3.1自鎖與互鎖的控制

電動機起動時，合上電源開關(guān)Q，接通控制電路電源，按下起動按鈕SB2，其常開觸頭閉合，接觸器KM線圈通電吸合，KM常開主觸頭與常開輔助觸頭同時閉合，前者使電動機接入三相交流電源起動旋轉(zhuǎn)；后者并接在起動按鈕SB2兩端，從而使KM線圈經(jīng)SB2常開觸頭與KM自身的常開輔助觸頭兩路供電。4.3.1自鎖與互鎖的控制

松開起動按鈕SB2時，雖然SB2這一路已斷開，但KM線圈仍通過自身常開觸頭這一通路而保持通電，使電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，這種依靠接觸器自身輔助觸頭而保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖，這對起自鎖作用的輔助觸頭稱為自鎖觸頭，這段電路稱為自鎖電路。4.3.1自鎖與互鎖的控制

（1）圖中各元件的作用：

FU——短路保護

FR——過載保護

KM——零壓保護，且實現(xiàn)自鎖

SB1——起動，SB2——停止

（2）思考：①去掉KM輔助觸頭，會發(fā)生什么？

②統(tǒng)計電器元件，并進行歸類。4.3.1自鎖與互鎖的控制

三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路，圖左方為其主電路圖，右方為三種控制電路圖。4.3.1自鎖與互鎖的控制

當正轉(zhuǎn)起動時，按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2,KM1線圈通電吸合并自鎖，電動機正向起動并運轉(zhuǎn)；當反轉(zhuǎn)起動時，按下反轉(zhuǎn)起動按鈕SB3,KM2線圈通電吸合并自鎖，電動機便反向起動并運轉(zhuǎn)。4.3.1自鎖與互鎖的控制

缺點：若在按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2，電動機已進入正轉(zhuǎn)運行后接著又按下反轉(zhuǎn)起動按鈕SB3的誤操作時，由于正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2線圈均通電吸合，其主觸頭均閉合，于是發(fā)生電源兩相短路，致使熔斷器FU1熔體熔斷，電動機無法工作。因此，該電路在任何時候只能允許一個接觸器通電工作。4.3.1自鎖與互鎖的控制

怎么辦？4.3.1自鎖與互鎖的控制

措施：在控制電路中將KM1、KM2正反轉(zhuǎn)接觸器常閉輔助觸頭串接在對方線圈電路中，形成相互制約的控制，這圖4.6b是利用正反轉(zhuǎn)接觸器常閉輔助觸頭作互鎖的，這種互鎖稱為電氣互鎖。

這種電路要實現(xiàn)電動機由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)，或由反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)，都必須先按下停止按鈕，然后才可進行反向起動，這種電路稱為正-停-反電路。4.3.1自鎖與互鎖的控制

問題：如果在非常重要場合，覺得接觸器互鎖還不是非?？孔V，怎么辦？

措施：在b圖基礎(chǔ)上又增加一對互鎖，將正、反轉(zhuǎn)起動按鈕的常閉輔助觸頭串接在對方接觸器線圈電路中，這種互鎖稱為按鈕互鎖，又稱機械互鎖。

所以c圖是具有雙重互鎖的控制電路，該電路可以實現(xiàn)不按停止按鈕，由正轉(zhuǎn)直接變反轉(zhuǎn)。該是因為按鈕互鎖觸頭可實現(xiàn)先斷開正在運行的電路，再接通反向運轉(zhuǎn)電路。稱為正-反-停電路。4.3.1自鎖與互鎖的控制

生產(chǎn)機械的運轉(zhuǎn)狀態(tài)有連續(xù)運轉(zhuǎn)與短時間斷運轉(zhuǎn)，所以對其拖動電機的控制也有點動與連續(xù)運轉(zhuǎn)兩種控制電路4.3.2點動與連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制

圖4.7a是最基本的點動控制電路。圖4.7b是用開關(guān)SA斷開或接通自鎖電路，可實現(xiàn)點動也可實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)的電路。合上開關(guān)SA時，可實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)；SA斷開時，可實現(xiàn)點動控制。

圖4.7c是用復合按鈕SB3實現(xiàn)點動控制，按鈕SB2實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)的電路。4.3.2點動與連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制

在一些大型生產(chǎn)機械和設(shè)備上，要求操作人員在不同方位能進行操作與控制，即實現(xiàn)多地控制。多地控制是用多組起動按鈕、停止按鈕來進行的，這些按鈕連接的原則是：起動按鈕常開觸頭并聯(lián)，即邏輯或的關(guān)系；停止按鈕常閉觸頭串聯(lián)，即邏輯與的關(guān)系。圖4.8多地控制電路圖4.3.3多地聯(lián)鎖控制

在生產(chǎn)實際中，有些設(shè)備往往要求其上的多臺電動機按一定順序?qū)崿F(xiàn)其起動和停止，如磨床上的電動機就要求先起動液壓泵電動機，再起動主軸電動機。順序起?？刂齐娐酚许樞蚱饎印⑼瑫r停止控制電路和順序起動、順序停止的控制電路。4.3.4順序控制

圖4.9為兩臺電動機順序控制電路圖，圖中為兩臺電動機順序控制主電路，希望按順序起動電機M1、M2。4.3.4順序控制

4.3.4順序控制

如果要求M1先啟動，M2后啟動；M2先停止，M1后停止。怎么辦？在許多順序控制中，要求有一定的時間間隔，可用時間繼電器來實現(xiàn)。圖4.10時間繼電器控制的順序起動電路4.3.4順序控制

在生產(chǎn)中，某些機床的工作臺需要進行自動往復運行。4.3.5自動往復循環(huán)控制

圖中：SQ1為反向轉(zhuǎn)正向行程開關(guān)，SQ2為正向轉(zhuǎn)反向行程開關(guān)，SQ3為正向限位開關(guān)，SQ4為反向限位開關(guān)。電路工作原理：合上主電路與控制電路電源開關(guān)，按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2,KM1線圈通電并自鎖，電動機正轉(zhuǎn)起動旋轉(zhuǎn)，拖動工作臺前進向右移動，當移動到位時，撞塊A壓下SQ2，其常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合。4.3.5自動往復循環(huán)控制

4.3.5自動往復循環(huán)控制

行程開關(guān)的用法總結(jié)：（1）正反向行程開關(guān)SQ1、SQ2

同啟動按鈕模式，同時加上機械互鎖；（2）限位行程開關(guān)SQ3、SQ4

同急停按鈕模式?！?-4電氣控制系統(tǒng)常用的保護環(huán)節(jié)4.4.1

短路保護4.4.2過電流保護4.4.3過載保護4.4.4失電壓保護4.4.5欠電壓保護4.4.6過電壓保護4.4.7

直流電動機的弱磁保護4.4.8其他保護電氣控制系統(tǒng)必須在安全可靠的前提下來滿足生產(chǎn)工藝要求，為此，在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與運行中，必須考慮系統(tǒng)發(fā)生各種故障和不正常工作情況的可能性。保護環(huán)節(jié)是所有電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。常用的保護環(huán)節(jié)有過電流、過載、短路、過電壓、失電壓、斷相、弱磁與超速保護等。主要講解低壓電動機常用的保護環(huán)節(jié)。短路：電器或線路絕緣遭到損壞、負載短路、接線錯誤時產(chǎn)生的電氣故障現(xiàn)象。短路時產(chǎn)生的瞬時故障電流可達到額定電流的十幾倍到幾十倍，使電氣設(shè)備或配電線路因過流而產(chǎn)生電動力而損壞，甚至因電弧而引起火災(zāi)。短路保護要求具有瞬動特性，即要求在很短時間內(nèi)切斷電源。短路保護的常用方法有熔斷器保護和低壓斷路器保護。低壓斷路器動作電流按電動機起動電流的1.2倍來整定，相應(yīng)低壓斷路器切斷短路電流的觸頭容量應(yīng)加大。4.4.1短路保護

過電流：指電動機或電器元件超過其額定電流的運行狀態(tài)，其一般比短路電流小，不超過6倍額定電流。過電流保護是區(qū)別于短路保護的一種電流型保護。在過電流情況下，電器元件并不是馬上損壞，只要在達到最大允許溫升之前，電流值能恢復正常，還是允許的。但過大的沖擊負載，使電動機流過過大的沖擊電流，以致?lián)p壞電動機。同時，過大的電動機電磁轉(zhuǎn)矩也會使機械的傳動部件受到損壞，因此要瞬時切斷電源。電動機在運行中產(chǎn)生過電流的可能性要比發(fā)生短路的可能性大，特別是在頻繁起動和正反轉(zhuǎn)、重復短時工作電動機中更是如此。4.4.2過電流保護

過電流保護常用過電流繼電器來實現(xiàn)，通常過電流繼電器與接觸器配合使用，即將過電流繼電器線圈串接在被保護電路中，當電路電流達到其整定值時，過電流繼電器動作，而過電流繼電器常閉觸頭串接在接觸器線圈電路中，使接觸器線圈斷電釋放，接觸器主觸頭斷開來切斷電動機電源。常用于直流電動機和三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的控制電路中；若過電流繼電器動作電流為1.2倍電動機起動電流，則過流繼電器亦可實現(xiàn)短路保護作用。4.4.2過電流保護

過載保護是過電流保護中的一種。過載是指電動機的運行電流大于其額定電流，但在1.5倍額定電流以內(nèi)。電動機過載的因很多：如負載的突然增加，缺相運行或電源電壓降低等。長期過載運行，其繞組的溫升將超過允許值而使絕緣老化、損壞。過載保護裝置要求具有反時限特性，且不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作，所以通常用熱繼電器作過載保護。4.4.3過載保護

當有6倍以上額定電流通過熱繼電器時，需經(jīng)5s后才動作，這樣在熱繼電器未動作前，可能使熱繼電器的發(fā)熱元件先燒壞，所以在使用熱繼電器作過載保護時，還必須裝有熔斷器或低壓斷路器的短路保護裝置。由于過載保護特性與過電流保護不同，故不能用過電流保護方法來進行過載保護。對于電動機進行斷相保護，可選用帶斷相保護的熱繼電器來實現(xiàn)過載保護。4.4.3過載保護

電動機應(yīng)在一定的額定電壓下才能正常工作，電壓過高、過低或者工作過程中非人為因素的突然斷電，都可能造成生產(chǎn)機械損壞或人身事故。因此，在電氣控制電路中，應(yīng)根據(jù)要求設(shè)置失電壓保護、過電壓保護和欠電壓保護。4.4.4失電壓保護

正常工作時，如果因為電源電壓消失而停轉(zhuǎn)，一旦電源電壓恢復時，有可能自行起動，電動機的自行起動將造成人身事故或機械設(shè)備損壞。為防止電壓恢復時電動機自行起動或電器元件自行投入工作而設(shè)置的保護、稱為失電壓保護。4.4.4失電壓保護

失電壓保護的兩種方式：（1）采用接觸器和按鈕控制的起動、停止。當電源電壓消失時，接觸器自動釋放而切斷電機電源，當電源電壓恢復時，由于接觸器自鎖觸頭已斷開，不會自行起動。（2）采用接觸器和不能自動復位的手動開關(guān)、行程開關(guān)時，必須采用專門的零電壓繼電器。工作過程中一旦失電，零壓繼電器釋放，其自鎖電路斷開，電源電壓恢復時，不會自行起動。電動機運轉(zhuǎn)時，電源電壓過分降低引起電磁轉(zhuǎn)矩下降，在負載轉(zhuǎn)矩不變情況下，轉(zhuǎn)速下降，電動機電流增大。此外，由于電壓的降低引起控制電器釋放，造成電路不正常工作。因此，當電源電壓降到60％~80％額定電壓時，將電動機電源切除而停止工作，這種保護稱欠電壓保護。4.4.5欠電壓保護

除上述采用接觸器及按鈕控制方式，利用接觸器本身的欠電壓保護作用外，還可采用欠電壓繼電器來進行欠電壓保護，吸合電壓通常整定為(0.8~0.85)，釋放電壓通常整定為(0.5~0.7)。其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其常開觸頭串接在接觸器線圈電路中，當電源電壓低于釋放值時，電壓繼電器動作使接觸器釋放，接觸器主觸頭斷開電動機電源實現(xiàn)欠電壓保護。4.4.5欠電壓保護

電磁鐵、電磁吸盤等大電感負載及直流電磁機構(gòu)、直流繼電器等，在通斷時會產(chǎn)生較高的感應(yīng)電動勢，將使電磁線圈絕緣擊穿而損壞。因此，必須采用過電壓保護措施。通常過電壓保護是在線圈兩端并聯(lián)一個電阻，電阻串電容或二極管串電阻，以形成一個放電回路，實現(xiàn)過電壓的保護4.4.6過電壓保護

直流電動機磁場的過度減少會引起電動機超速，需設(shè)置弱磁保護，這種保護是通過在電動機勵磁線圈回路中串入欠電流繼電器來實現(xiàn)的。在電動機運行時，若勵磁電流過小，欠電流繼電器釋放，其觸頭斷開電動機電樞回路線路接觸器線圈電路，接觸器線圈斷電釋放，接觸器主觸頭斷開電源。4.4.7直流電動機的弱磁保護除上述保護外，還有超速保護、行程保護、油壓（水壓）保護等。保護措施：在控制電路中串接一個受這些參量控制的常開觸頭或常閉觸頭，通過對控制電路的電源控制來實現(xiàn)保護功能。這些裝置有離心開關(guān)、測速發(fā)電機、行程開關(guān)、壓力繼電器等。4.4.7其他保護§4-5電動機常用控制線路4.5.1直接起動控制電路4.5.2降壓起動控制電路4.5.3三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制4.5.4

異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路4.5.5

異步電動機的制動電路4.5.6

雙速異步電動機的調(diào)速控制附加：三相異步電動機的啟動特性采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下：（1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟動。（2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。（3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小沖擊。（4）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。（5）啟動過程中的功率損耗越小越好。10kw及其以下容量的三相異步電動機，通常采用全壓起動，即起動時定子繞組直接接在額定電壓的交流電源上。(1)開關(guān)直接起動：用于小型臺鉆、冷卻泵、砂輪機等。圖4.12用開關(guān)直接起動電動機的電路4.5.1直接起動控制電路

(2)接觸器直接起動：圖4.13用接觸器直接起動電路SBl——停止按鈕；SB2——起動按鈕；FR——過載保護；FUl、FU2——短路保護。4.5.1直接起動控制電路全壓起動的缺點：為什么要采用降壓起動？三相異步電動機全壓啟動時啟動電流一般為額定電流的4~7倍電力變壓器容量不夠大，電動機功率較大時導致電源變壓器的輸出電壓下降電動機的啟動轉(zhuǎn)矩減小電動機啟動困難,影響同一供電線路中其它電器設(shè)備的正常工作較大容量的電動機需要采用降壓啟動4.5.2降壓起動控制電路降壓起動：指起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，待起動后再將電壓恢復到額定值，使之運行在額定電壓下。場合：電動機容量超過10kw的空載或輕載下起動。作用：減少起動電流，減小線路電壓降，從而減小起動時對線路的影響。降壓起動方式：星形——三角形（Y/△）減壓起動定子串電阻降壓起動自耦變壓器減壓起動延邊三角形降壓起動等。4.5.2降壓起動控制電路對于正常運行時定子繞組接成三角形的三相籠型異步電動機，均可采用星形——三角形減壓起動。起動時，定子繞組先接成星形，待電動機轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，將定子繞組換接成三角形，電動機便進入全壓下的正常運轉(zhuǎn)。4.5.2降壓起動控制電路1、星形——三角形減壓起動控制4.5.2降壓起動控制電路圖

自動星形——三角形起動器電路4.5.2降壓起動控制電路圖4.15QX４系列自動星形——三角形起動器電路4.5.2降壓起動控制電路4.5.2降壓起動控制電路異步電動機的機械特性曲線固有機械特性人為機械特性4.5.2降壓起動控制電路星-三角形降壓啟動特點

優(yōu)點：設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流??；

缺點：啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，只適宜于正常運行三角形連接，且空載或輕載場合。

該方法應(yīng)用廣泛，我國規(guī)定4KW及以上的三相異步電動機，其定子額定電壓為380V，連接方法為三角形。當電源電壓為380v時，可以用該方法啟動。4.5.2降壓起動控制電路2、定子串電阻降壓起動控制線路運轉(zhuǎn)時Y接法電動機的起動方式。KMl閉合時串電阻R起動。當KM2閉合時，則把電阻短接，投入全壓運轉(zhuǎn)。圖4.14定子串電阻降壓啟動電路4.5.2降壓起動控制電路缺點：KM2得電，電機正常全壓運轉(zhuǎn)后，KT和KM1線圈仍然帶電，增加能耗。4.5.2降壓起動控制電路

改進：利用KM2的動斷觸頭切斷KT及KM1線圈電路。圖4.14定子串電阻降壓啟動電路4.5.2降壓起動控制電路缺點：（1）啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的二次方關(guān)系下降，機械特性如圖，只適應(yīng)于輕載或空載。（2）不經(jīng)濟。消耗能量大，不適于經(jīng)常啟動。4.5.2降壓起動控制電路3、自耦變壓器降壓起動控制電動機自耦變壓器降壓起動是將自耦變壓器一次側(cè)接在電網(wǎng)上，起動時定子繞組接在自耦變壓器二次側(cè)上。這樣，起動時電動機獲得的電壓為自耦變壓器的二次電壓。

待電動機轉(zhuǎn)速接近電動機額定轉(zhuǎn)速時，再將電動機定子繞組接在電網(wǎng)上即電動機額定電壓上進入正常運轉(zhuǎn)。這種降壓起動適用于較大容量電動機的空載或輕載起動，起動轉(zhuǎn)矩可以通過改變不同抽頭來獲得。4.5.2降壓起動控制電路

電氣柜自耦變壓器KM1KM2KM1——減壓起動接觸器，KM2——全壓運行接觸器，KA——中間繼電器，KT——時間繼電器，HL1——電源指示燈，HL2——降壓起動指示燈，HL3——正常運行指示燈。圖4.16

XJ01系列自耦降壓起動電路圖4.5.2降壓起動控制電路工作原理：合上主電路與控制電路電源開關(guān)，HL1燈亮，表明電源電壓正常。按下起動按鈕SB2,KM1、KT線圈同時通電并自鎖，將自耦變壓器接入，電動機由自耦變壓器二次電壓供電作減壓起動，同時指示燈HL1滅，HL2亮，顯示電動機正進行減壓起動。圖4.16

XJ01系列自耦減壓起動電路圖由于自耦變壓器星接部分的電流為自耦變壓器一、二次電流之差，故用KM2輔助觸頭來連接。4.5.2降壓起動控制電路特點：起動電流和起動轉(zhuǎn)矩由變壓器的變比決定。只要能選擇適當?shù)淖儽?，就能獲得較好的起動性能。啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩均為K2。K可調(diào)節(jié)。電機Y/△接法均可。

該起動方法適用于較大容量的電動機起動場合。缺點是自耦變壓器價格較貴，而且不允許頻繁起動。4、延邊△形降壓起動控制電路Y—△降壓起動，起動轉(zhuǎn)矩只有額定電壓下起動轉(zhuǎn)矩的1/3，僅適用于空載或輕載下起動。

而延邊△形降壓起動既不增加設(shè)備，又能適當提高起動轉(zhuǎn)矩，適用于定子繞組組抽頭連接方式。電動機定子繞組按延邊△形接線時，每相繞組承受的電壓比△形接法時低，又比Y形接法時高，介于二者之間。這樣既可實現(xiàn)降壓起動，又可提高起動轉(zhuǎn)矩。4.5.2降壓起動控制電路延邊△形降壓起動要求電動機有9個出線端，使電動機制造工藝復雜，同時控制系統(tǒng)的安裝和接線也增加了麻煩。因此尚未被廣泛使用。圖4.17延邊△形電動機定子繞組接線4.5.2降壓起動控制電路5、軟啟動器

上述幾張方法都是有級（一級）降壓啟動，啟動過程中電流有2次沖擊，其幅值比直接啟動時電流低，而啟動過程時間略長。

現(xiàn)代帶電流閉環(huán)的電子控制軟啟動器可以限制啟動電流并保持恒值，直到轉(zhuǎn)速升高后電流自動衰減下來，啟動時間也短于一級降壓啟動。還可以實現(xiàn)“軟停車”。

現(xiàn)在，采用高性能變頻器對三相異步電動機供電已日趨廣泛，其啟動就變得相當容易：只要通過控制施加到電動機定子繞組上電壓的頻率和幅值，就可以快速、平滑地啟動。按繞線轉(zhuǎn)子起動過程中串接裝置不同，分串電阻起動（逐級切除啟動電阻法）和串頻敏變阻器起動電路。4.5.3三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制籠形異步電動機啟動轉(zhuǎn)矩下，啟動電流大，不能滿足某些生產(chǎn)機械高啟動轉(zhuǎn)矩、低啟動電流要求。繞線異步電機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻，因此具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。4.5.3三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制逐級切除啟動電阻法主要是為了使整個啟動過程中電動機能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩。KM1——線路接觸器，KM2、KM3、KM4——短接電阻起動接觸器，KT1、KT2、KT3——短接轉(zhuǎn)子電阻時間繼電器。圖4.18時間原則控制轉(zhuǎn)子電阻起動電路4.5.3三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制注意：電路確保在轉(zhuǎn)子全部電阻串入情況下起動，且當電動機進入正常運行時，只有KM1、KM4兩個接觸器處于長期通電狀態(tài)，而KT1、KT2、KT3與KM2、KM3線圈通電時間均壓縮到最低限度，一方面節(jié)省電能，延長電器使用壽命，更為重要的是減少電路故障，保證電路安全可靠地工作。由于電路為逐級短接電阻，電動機電流與轉(zhuǎn)矩突然增大，產(chǎn)生機械沖擊。4.5.3三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制機床工作臺的前進與后退，需要運動部件能夠正、反兩個方向運動，就要求電動機能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。起重機吊鉤的上升與下降，需要運動部件能夠正、反兩個方向運動，就要求電動機能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。4.5.4異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路機床工作臺的前進與后退，主軸的正反轉(zhuǎn)，起重機吊鉤的升與降等，可以由多種方法來實現(xiàn)，而利用電動機的正、反轉(zhuǎn)方式最為常見。由三相異步機工作原理可知，只要將接至電動機的三相電源線中任意兩相對調(diào)，即可使電機反轉(zhuǎn)。由于所采用的主令電器不同，控制方式可分為按鈕控制和行程開關(guān)控制這兩大類。4.5.4異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路1、異步電動機正反轉(zhuǎn)的按鈕控制兩個接觸器KMl與KM2觸頭接法不同，引入電機的電源線左、右兩相互換、改變相序，使電機轉(zhuǎn)向改變。4.5.4異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路雙重互鎖：電氣互鎖+機械互鎖停車反轉(zhuǎn)控制電路。直接正反轉(zhuǎn)控制電路。4.5.4異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路2、電動機正反轉(zhuǎn)的行程開關(guān)控制類似按鈕控制直接正反轉(zhuǎn)電路，增加了行程開關(guān)的復合觸頭SQ1及SQ2。適用于龍門刨、銑床、導軌磨床等場合。4.5.4異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路這種利用運動部件的行程來實現(xiàn)控制的稱為按行程原則的自動控制。圖中行程開關(guān)SQ3、SQ4是用作極限位置保護的。當KMl得電，電機正轉(zhuǎn)，當運動部件壓下行程開關(guān)SQ2時，應(yīng)該使KMl失電，而接通KM2，使電機反轉(zhuǎn)。但若SQ2失靈，運動部件繼續(xù)前行會引起嚴重事故。若在行程極限位置設(shè)置SQ4(SQ3裝在另一極端位置)，則當運動部件壓下SQ4后，KMl失電而使電機停止。這種限位保護的行程開關(guān)在行程控制電路中必須設(shè)置。4.5.4異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路

異步電機除電動狀態(tài)外，在下屬情況屬于制動狀態(tài)。

在負載轉(zhuǎn)矩為位能轉(zhuǎn)矩的機械設(shè)備中（例如起重機下放重物時，運輸工具在下坡運行時），使設(shè)備保持一定的運行速度；

在機械設(shè)備需要減速或停止時，電動機能實現(xiàn)減速和停止的情況下。

4.5.5異步電動機的制動電路異步電機制動方法有兩類：機械制動和電氣制動。

機械制動是利用機械裝置使電動機從電源切斷后能迅速停轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)有好幾種形式，應(yīng)用較普遍的是電磁抱閘，主要應(yīng)用于起重機械上吊重物時，使重物迅速而又準確地停留在某一位置上。電氣制動是使異步電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反?？煞譃椋耗芎闹苿?、反接制動和反饋制動等3類。4.5.5異步電動機的制動電路1、能耗制動控制電路

異步電機剛切除三相電源后，立即在定子繞組中接入直流電源，轉(zhuǎn)子切割恒定磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流與恒定磁場的作用產(chǎn)生制動力矩，使電機高速旋轉(zhuǎn)的動能消耗在轉(zhuǎn)子電路中，這種制動方式稱為能耗制動。

當轉(zhuǎn)速降為零時，切除直流電源，制動過程完畢。4.5.5異步電動機的制動電路4.5.5異步電動機的制動電路復合按鈕手動控制電機正常運轉(zhuǎn)時，按下停止按鈕SB1，KM1失電的同時，接通KM2，其動合觸頭閉合，把整流電路與定子繞組接通，進行能耗制動。當轉(zhuǎn)速降為零時，手松開SB1按鈕，KM2失電而切斷直流電源，能耗制動過程結(jié)束。4.5.5異步電動機的制動電路由時間繼電器按時間原則自動控制

由時間繼電器KT的動斷觸頭來控制能耗制動過程的時間，動斷觸頭斷開時切斷KM2電源，制動過程結(jié)束，同時KT也失電。4.5.5異步電動機的制動電路

優(yōu)點：制動力強，作用的強弱與通入定子繞組直流電流的大小及電機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速高、電流大則制動作用強，一般通入定子繞組的直流電流約為空載電流的3~4倍較為合適；能耗制動比較緩和，制動產(chǎn)生的機構(gòu)沖擊對機械設(shè)備無大的危害，能取得較好的制動效果，

缺點：需要一套專門的直流電源供制動用。

適用場合：因此在機械設(shè)備上應(yīng)用較多。4.5.5異步電動機的制動電路2、反接制動控制電路反接制動又分為電源反接和倒拉制動兩種。

電源反接制動通過改變定子繞組三相電源相序，產(chǎn)生強力制動力矩。

直接反接制動時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的兩倍，定子繞組中的反接制動電流也相當于全壓啟動時電流的兩倍。因此制動迅速而沖擊大，僅用于小容量電動機上。

4.5.5異步電動機的制動電路

由于反接制動時電流很大，因此鼠籠式電動機應(yīng)在定子電路中串接電阻；繞線式電動機應(yīng)在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻，其認為特性曲線為紅色部分。

制動時工作點由a點轉(zhuǎn)換到d點，然后沿特性3減速，至n=0（e點）。4.5.5異步電動機的制動電路采用速度繼電器BV按速度原則控制的反接制動電路。KM1得電時電機正常運轉(zhuǎn)，此時速度繼電器BV的動合觸頭閉合，為反接制動作好準備。停車時KM1失電后KM2立即合上，使電機定子繞組經(jīng)電阻R后與反相序的電源接通，進行反接制動。圖4.22反接制動控制電路4.5.5異步電動機的制動電路電動機與速度繼電器轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接，當電動機轉(zhuǎn)速達到120r/min以上時，速度繼電器常開觸頭BV閉合，而當電動機轉(zhuǎn)速小于100r/min時，速度繼電器動合觸頭BV斷開。利用這一特性可使電動機反接制動轉(zhuǎn)速接近零時切斷電源，防止反向再啟動。圖4.22反接制動控制電路4.5.5異步電動機的制動電路

優(yōu)點：反接制動的制動電流大，制動力矩大，制動迅速，

缺點：電阻上消耗的能量大、準確停車困難，若要下降重物，若電阻值選擇不當，將仍保持以前的上升趨勢。在制動過程中對傳動機構(gòu)沖擊較大。另外在速度繼電器動作不可靠時，還會引起反向再啟動。

應(yīng)用場合：不頻繁啟動，制動時對停車位置無準確要求而傳動機構(gòu)能承受較大沖擊的設(shè)備中。如用于銑床、鏜床、中型車床等的制動。

4.5.5異步電動機的制動電路倒拉制動與電源反接制動功率關(guān)系一樣，二者的區(qū)別僅僅在于：電源反接制動過程中：向電動機輸入的機械功率是負載釋放的動能。倒拉制動運行中：是位能性負載減少的位能。即位能性負載倒拉著電動機運行，稱為倒拉制動。如右圖，若卷揚機提升重物時穩(wěn)定運行在曲線1的點a，欲放下重物，就需在轉(zhuǎn)子電路中串接較大的附加電阻。此時系統(tǒng)運行點從a移到b，負載轉(zhuǎn)矩TL大于電磁轉(zhuǎn)矩，電動機減速到點c（n=0）。由于T仍小于TL矩，重物將迫使電動機反向旋轉(zhuǎn)，重物被下放，轉(zhuǎn)速n由正變負，機械特性曲線轉(zhuǎn)入第四象限，電機進入制動狀態(tài)，知道在d點進入穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的制動狀態(tài)。3、反饋制動

當異步電動機的運行速度高于它的同步速度，即n>n0時，進入發(fā)電狀態(tài)。這時T起制動作用，稱為反饋制動。

反饋制動的機械特性曲線是電動狀態(tài)機械特性曲線向第二象限的延伸。反饋制動運行有兩種情況：1)負載轉(zhuǎn)矩為位能性轉(zhuǎn)矩的起重機在下放重物時的反饋制動運行狀態(tài)。2)電動機在變極調(diào)速或變頻調(diào)速過程中。4.5.5異步電動機的制動電路情況1情況24.5.5異步電動機的制動電路4、電磁抱閘制動在制動時，將制動電磁鐵的線圈接通，通過機械抱閘制動電動機。有時還可將電磁抱閘抽動與能耗制動同時使用，以彌補能耗抽動制動轉(zhuǎn)矩較小的缺點，加強制動效果。4.5.5異步電動機的制動電路電機轉(zhuǎn)速公式：

當電源頻率f一定時，若改變電動機定子繞組的磁極對數(shù)p，就可使電動機轉(zhuǎn)速改變。常見的雙速電動機繞組接線方式有/YY及Y/YY兩種。

采用雙速電機可改善機械設(shè)備的調(diào)速性能，簡化變速機構(gòu)，因此在車床、銑床、鏜床中都有應(yīng)用。4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制1、／YY接法

圖(a)所示。當繞組的1、2、3號出線端接電源，而使4、5、6號出線端懸空時，電機繞組接成三角形(四極)作低速運轉(zhuǎn)。如果把1、2、3號端子短接，4、5、6號端子接電源時，電動機繞組接成雙星形(兩極)電機作高速運轉(zhuǎn)。4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制在三角形與雙星形轉(zhuǎn)換時，電動機輸出功率分別為：4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制由此可知，電機從接法的低速運轉(zhuǎn)變成YY接法的高速運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)速升高一倍，而功率只增加15％，所以這種調(diào)速方法可近似地看成恒功率調(diào)速。它很適合一般金屬切削機床對調(diào)速的要求。4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制2、Y/YY接法

圖(b)為Y/YY接法，當電機轉(zhuǎn)速增加一倍(YY接法)時，輸出功率也增加一倍，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。它適用于電梯、起重機、皮帶運輸機等要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的場合。4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制圖為用兩個按鈕SB2及SB3分別控制KM1及KM2、KM3，實現(xiàn)低速與高速轉(zhuǎn)換的控制電路，圖(b)是用按鈕SB2及開關(guān)SA分別控制KM1及KM2、KM3，實現(xiàn)低速與高速轉(zhuǎn)換的控制電路。4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制圖4.24(c)是用開關(guān)SA轉(zhuǎn)換高、低速控制電路。

對于功率較小的雙速電動機可采用(a)圖和(b)圖的控制方式，對于容量較大的雙速電動機，可采用(c)圖的控制方式。4.5.6雙速異步電動機的調(diào)速控制

時間控制：利用時間繼電器，將感測系統(tǒng)接受的輸入信號經(jīng)過延時一段時間后，才發(fā)出輸出信號，從而實現(xiàn)電路切換的時間控制。

速度控制：利用速度繼電器或測速發(fā)電機，間接或直接地檢測某部件的運動速度來實現(xiàn)按速度原則的控制。

電流控制：用電流繼電器，它的動作反映了某一電路中的電流變化，從而實現(xiàn)按電流原則的控制。

行程控制：利用生產(chǎn)機械運動部件與事先安排好位置的行程開關(guān)或接近開關(guān)進行相互配合，從而達到按位置控制的作用。補充：

動作流程圖

按下SB2后，KM1線圈得電并自鎖，同時KT、KM3線圈也得電，KM1、KM3主觸頭同時閉合，電動機M繞組結(jié)成星形，電動機降壓起動。經(jīng)過KT延時，其延時動斷觸頭斷開，KM3線圈斷電，KT非延時常閉觸頭閉合，KM2線圈得電，這時，KM1、KM2主觸頭處于閉合狀態(tài)，電動機繞組轉(zhuǎn)換為三角形連接，全壓運行。

當用一段文字來描述控制電路的動作過程時，存在文字量大、描述不清、主次關(guān)系不突出、圖文對照困難等問題，嚴重影響讀者對電路的理解。為了表述方便、層次突出，下面介紹“動作流程圖”的控制電路動作過程表示方法。

定義：用元件符合和線條來表示元器件的狀態(tài)和由此狀態(tài)而引發(fā)的其它動作過程，從而形成的一條樹狀結(jié)構(gòu)圖。

優(yōu)點：書寫簡單、表達清楚、層次突出、便于分析等。補充：

動作流程圖一、定義A：A吸合，A：A失電（釋放或恢復）1、表示元件A動作，由于其觸頭的作用使得元件B也動作。2、A吸合使得B釋放。補充：

動作流程圖3、A或B吸合使得C吸合4、A吸合、B吸合才使得C吸合補充：

動作流程圖5、A吸合使得B和C吸合6、A吸合，延時后使得B吸合補充：

動作流程圖7、A吸合、B吸合并且C吸合才使得D吸合和E吸合8、

A吸合使得B吸合，B吸合使得C吸合，C吸合使得D吸合，D吸合使得A吸合。（自保持環(huán)）補充：

動作流程圖9、10、A吸合使得B吸合，此時C處于吸合狀態(tài)。A吸合使得B吸合，B吸合使得C吸合，C吸合使得D吸合，D吸合使得A釋放。（串聯(lián)自身動斷觸點的抖動電路）補充：

動作流程圖（1）盡可能從左到右，分塊清晰；（2）首端以主令元件為主，也可輔以其它元件，但不應(yīng)破壞“樹”結(jié)構(gòu)，“樹根”在左，“樹梢”在右。（3）流程圖最后，應(yīng)突出關(guān)鍵元件的狀態(tài)，并附有被控對象的簡單說明。關(guān)鍵元件：指對主回路及被控設(shè)備影響較大的元件，如接觸器等。（4）盡可能從左到右按動作時間先后安排元件位置。（5）簡明扼要，避免網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。補充：

動作流程圖三、動作流程圖繪制規(guī)則四、實例1：Y/Δ降壓啟動

按下SB2后，KM1線圈得電并自鎖，同時KT、KM3線圈也得電，KM1、KM3主觸頭同時閉合，電動機M繞組結(jié)成星形，電動機降壓起動。經(jīng)過KT延時，其延時動斷觸頭斷開，KM3線圈斷電，KT非延時常閉觸頭閉合，KM2線圈得電，這時，KM1、KM2主觸頭處于閉合狀態(tài)，電動機繞組轉(zhuǎn)換為三角形連接，全壓運行。補充：

動作流程圖

動作流程圖繪制KTKM1自鎖SB2按下KM3KTKM3KM2自鎖Y形運行Δ形運行SB1按下KM1K