《機床電器與PLC》課件第2章

第2章機床基本控制線路2.1電氣控制線路的圖形符號、文字符號及繪制原則2.2三相籠型異步電動機的全壓啟動控制線路2.3三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路2.4三相籠型異步電動機制動控制線路習題

2.1.1常用電氣設備圖形符號及文字符號電氣控制線路圖中，各種電氣元件的圖形符號和文字符號必須按照統(tǒng)一的國家標準來繪制。為便于掌握引進的先進技術(shù)和先進設備，加強國際間的交流，國家標準局頒布了GB4728－1984《電氣圖用符號》、GB6988－1987《電氣制圖》和GB7159－1987《電氣技術(shù)中的文字符號制定通則》。規(guī)定從1990年1月1日起，電器控制線路中的圖形和文字符號必須符合最新的國家標準。一些常用的電氣圖形符號和文字符號如表2-1所示。2.1電氣控制線路的圖形符號、 文字符號及繪制原則2.1.2電氣控制線路圖繪制原則

1．電氣控制原理圖繪制、識讀原則電氣控制原理圖是根據(jù)生產(chǎn)機械運動形式對電氣控制系統(tǒng)的要求，采用國家統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號和文字符號，按照電氣設備和電器的工作順序，詳細表示電路、設備或成套裝置的全部組成和連接關(guān)系，而不考慮其實際位置的一種簡圖。電氣控制原理圖能充分表達電氣設備和電器的用途、作用和工作原理，是電氣線路安裝、調(diào)試和維修的理論依據(jù)。電氣控制原理圖一般分電源電路、主電路和輔助電路三部分繪制。

1)繪制電氣控制原理圖的基本原則

(1)電源電路畫成水平線，三相交流電源相序L1、L2、L3自上而下依次畫出，中線N和保護地線PE依次畫在相線之下。直流電源的“＋”端畫在上邊，“－”端畫在下邊。電源開關(guān)要水平畫出。

(2)主電路是指受控的動力裝置及控制、保護電器的支路等，它由主熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件以及電動機等組成。主電路通過的電流是電動機的工作電流，電流較大。主電路圖要畫在電路圖的左側(cè)并垂直于電源電路。

(3)輔助電路一般包括控制主電路工作狀態(tài)的控制電路、顯示主電路工作狀態(tài)的指示電路、提供機床設備局部照明的照明電路等。它由主令電器的觸頭、接觸器線圈及輔助觸頭、繼電器線圈及觸頭、指示燈和照明燈等組成。輔助電路通過的電流都較小，一般不超過5A。畫輔助電路圖時，輔助電路要跨接在兩相電源線之間，一般按照控制電路、指示電路和照明電路的順序依次垂直畫在主電路圖的右側(cè)，且電路中與下邊電源線相連的耗能元件(如接觸器和繼電器的線圈、指示燈、照明燈等)要畫在電路圖的下方，而電器的觸頭要畫在耗能元件與上邊電源線之間。為讀圖方便，一般應按照自左至右、自上而下的排列來表示操作順序。

(4)電氣控制原理圖中，各電器的觸頭位置都按電路未通電或電器未受外力作用時的常態(tài)位置畫出。分析原理時，應從觸頭的常態(tài)位置出發(fā)。

(5)電氣控制原理圖中，不畫各電器元件實際的外形圖，而采用國家統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號畫出。(6)電氣控制原理圖中，同一電器的各元件不按它們的實際位置畫在一起，而是按其在線路中所起的作用分畫在不同的電路中，但它們的動作卻是相互關(guān)聯(lián)的，因此，必須標注相同的文字符號。若圖中相同的電器較多，則需要在電器文字符號后面加注不同的數(shù)字以示區(qū)別，如KM1、KM2等。

(7)畫電氣控制原理圖時，應盡可能減少線條和避免線條交叉。對有直接電聯(lián)系的交叉導線，連接點要用小黑圓點表示；無直接電聯(lián)系的交叉導線則不畫小黑圓點。

(8)電氣控制原理圖采用電路編號法，即對電路中的各個接點用字母或數(shù)字編號。編號時應注意以下兩點：①主電路在電源開關(guān)的出線端按相序依次編號為U11、V11、W11。然后按從上至下、從左至右的順序，每經(jīng)過一個電器元件后，編號要遞增，如U12、V12、W12，U13、V13、W13，…單臺三相交流電動機(或設備)的三根引出線按相序依次編號為U、V、W。對于多臺電動機引出線的編號，為了不致引起誤解和混淆，可在字母前用不同的數(shù)字加以區(qū)別，如1U、1V、1W，2U、2V、2W，…。②輔助電路編號按“等電位”原則從上至下、從左至右的順序用數(shù)字依次編號，每經(jīng)過一個電器元件后，編號要依次遞增?？刂齐娐肪幪柕钠鹗紨?shù)字必須是1，其他輔助電路編號的起始數(shù)字依次遞增100，如照明電路編號從101開始，指示電路編號從201開始等。

2)圖面區(qū)域的劃分電氣原理圖下方一般用方框加上1、2、3等數(shù)字給圖區(qū)編號，這樣既可以方便檢索電氣線路，也可以方便閱讀分析，另外還可以避免遺漏。原理圖的上方應注明對應區(qū)域中元件或電路的功能，如“電源開關(guān)及保護”等，這樣可使讀者能清楚地知道某個元件或某部分電路的功能，以利于理解整個電路的工作原理。

3)符號位置的索引符號位置的索引采用圖號、頁次和圖區(qū)編號的組合索引法，索引代號的組成如下：當某圖僅有一頁圖樣時，只寫圖號和圖區(qū)的行、列號，在只有一個圖號、多頁圖樣時，圖號可省略，而元件的相關(guān)觸點只出現(xiàn)在一張圖樣上時，只標出圖區(qū)號(無行號時，只寫列號)。電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點的從屬關(guān)系應用附圖表示，即在原理圖中相應線圈的下方給出觸點的圖形符號，并在其下面注明相應觸點的索引代號，對未使用的觸點用“×”表明，有時也可采用省去觸點圖形符號的表示法。對于接觸器KM，附圖中各欄的含義如下：對于繼電器KT或KA，附圖中各欄的含義如下(有時接觸器也類似采用)：

2．接線圖繪制、識讀原則繪制、識讀接線圖應遵循以下原則：

(1)接線圖中一般示出如下內(nèi)容：電氣設備和電器元件的相對位置、文字符號、端子號、導線號、導線類型、導線截面積、屏蔽和導線絞合等。

(2)所有的電氣設備和電器元件都按其所在的實際位置繪制在圖紙上，且同一電器的各元件根據(jù)其實際結(jié)構(gòu)，使用與電路圖相同的圖形符號畫在一起，并用點畫線框上，其文字符號以及接線端子的編號應與電路圖中的標注一致，以便對照檢查接線。(3)接線圖中的導線有單根導線、導線組(或線扎)、電纜等之分，可用連續(xù)線和中斷線來表示。凡導線走向相同的可以合并，用線束來表示，到達接線端子板或電器元件的連接點時再分別畫出。在用線束來表示導線組、電纜等時可用加粗的線條表示，在不引起誤解的情況下也可采用部分加粗。另外，導線及管子的型號、根數(shù)和規(guī)格應標注清楚。

3．布置圖繪制、識讀原則布置圖是根據(jù)電器元件在控制板上的實際安裝位置，采用簡化的外形符號(如正方形、矩形、圓形等)而繪制的一種簡圖。它不表達各電器的具體結(jié)構(gòu)、作用、接線情況以及工作原理，主要用于電器元件的布置和安裝。圖中各電器的文字符號必須與電路圖和接線圖的標注一致。在實際中，電路圖、接線圖和布置圖要結(jié)合起來使用。2.2三相籠型異步電動機的全壓啟動控制線路2.2.1單向點動、連續(xù)運行控制線路

1．單向點動控制電動機的單向點動控制線路如圖2-1所示。當電動機需要單向點動控制時，先合上電源開關(guān)QS，然后按下啟動按鈕SB，接觸器KM線圈獲電吸合，KM動合主觸頭閉合，電動機M啟動運轉(zhuǎn)。當松開按鈕SB時，接觸器KM線圈斷電釋放，KM動合主觸頭斷開，電動機M斷電停轉(zhuǎn)。圖2-1單向點動控制線路

2．單向連續(xù)運行控制線路電動機的單向連續(xù)運行控制線路如圖2-2所示。合上電源開關(guān)QS后，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM線圈獲電吸合，KM三個主觸頭閉合，電動機M獲電啟動，同時又使與SB2并聯(lián)的一個動合觸頭閉合，這個觸頭叫自鎖觸頭；松開SB2，控制線路通過KM自鎖觸頭使線圈仍保持獲電吸合。如需電動機停轉(zhuǎn)，只需按一下停止按鈕SB1，則接觸器KM線圈斷電釋放，KM三副主觸頭斷開，電動機M斷電停轉(zhuǎn)，同時KM自鎖觸頭也斷開，所以松開SB1后，接觸器KM線圈不再獲電，需重新啟動。圖2-2單向連續(xù)運行控制線路2.2.2正、反轉(zhuǎn)控制線路

1．接觸器聯(lián)鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路接觸器聯(lián)鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路如圖2-3所示。圖2-3接觸器聯(lián)鎖正、反轉(zhuǎn)控制線路圖中采用兩個接觸器，即正轉(zhuǎn)用的接觸器KM1和反轉(zhuǎn)用的接觸器KM2。當接觸器KM1的三對主觸頭接通時，三相電源的相序按L1、L2、L3接入電動機。而當KM2的三個主觸頭接通時，三相電源的相序按L3、L2、L1接入電動機，電動機即反轉(zhuǎn)。線路要求接觸器KM1和KM2不能同時通電，否則它們的主觸頭就會一起閉合，將造成L1和L3兩相電源短路，為此在KM1和KM2線圈各支路中相互串聯(lián)一個動斷輔助觸頭，以保證接觸器KM1和KM2的線圈不會同時通電。KM1和KM2這兩個動斷輔助觸頭在線路中所起的作用稱為聯(lián)鎖作用，這兩個動斷觸頭就叫聯(lián)鎖觸頭。正轉(zhuǎn)控制時，按下按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機M啟動正轉(zhuǎn)，同時KM1的自鎖觸頭閉合，聯(lián)鎖觸頭斷開。反轉(zhuǎn)控制時，必須先按停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷電釋放，KM1觸頭復位，電動機M斷電；然后按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3，接觸器KM2線圈獲電吸合，KM2主觸頭閉合，電動機M啟動反轉(zhuǎn)，同時KM2自鎖觸頭閉合，聯(lián)鎖觸頭斷開。這種線路的缺點是操作不方便，因為要改變電動機的轉(zhuǎn)向，必須先按停止按鈕SB1，再按反轉(zhuǎn)按鈕SB3才能使電動機反轉(zhuǎn)。

2．按鈕聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路

按鈕聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路如圖2-4所示。按鈕聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路的動作原理與接觸器聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路基本相似，但由于采用了復合按鈕，當按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3時，使接在正轉(zhuǎn)控制線路中的SB3動斷觸頭先斷開，正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈斷電，KM1主觸頭斷開，電動機M斷電；接著按鈕SB3的動合觸頭閉合，使反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈獲電，KM2主觸頭閉合，電動機M反轉(zhuǎn)啟動。這樣既保證了正、反轉(zhuǎn)接觸器KM1和KM2斷電，又可不按停止按鈕SB1而直接按反轉(zhuǎn)按鈕SB3進行反轉(zhuǎn)啟動。由反轉(zhuǎn)運行轉(zhuǎn)換成正轉(zhuǎn)運行的情況，也只需直接按正轉(zhuǎn)按鈕SB2即可。圖2-4按鈕聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路

3．按鈕、接觸器復合聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路按鈕、接觸器復合聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路如圖2-5所示。這個線路是把上述兩個線路的優(yōu)點結(jié)合起來，可不按停止按鈕而直接按反轉(zhuǎn)按鈕進行反向啟動，當正轉(zhuǎn)接觸器發(fā)生熔焊故障時又不會發(fā)生相間短路故障。圖2-5按鈕、接觸器復合聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制線路2.2.3多點控制線路在一些大型生產(chǎn)機械和設備上，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。多地控制是用多組啟動按鈕、停止按鈕來進行的。電動機兩地啟動和兩地停止控制線路如圖2-6所示。電動機若要兩地啟動，可按按鈕SB3或SB4；若要兩地停止，可按按鈕SB1或SB2。圖2-6兩地啟動和兩地停止控制線路2.2.4順序控制線路在生產(chǎn)實際中，有些設備往往要求其上的多臺電動機按一定順序?qū)崿F(xiàn)其啟動和停止，如磨床上的電動機就要求先啟動液壓泵電動機，再啟動主軸電動機。順序啟?？刂凭€路常見的有順序啟動、同時停止控制線路和順序啟動、順序停止控制線路。兩臺電動機順序控制線路如圖2-7所示。圖中左方為兩臺電動機順序控制主電路，右方為兩種不同控制要求的控制電路，其中圖2-7(a)為按順序啟動線路圖，合上主線路與控制線路電源開關(guān)，按下啟動按鈕SB2，KM1線圈通電并自鎖，電動機M1啟動旋轉(zhuǎn)，同時串在KM2控制線路中的KM1常開輔助觸頭也閉合，此時再按下按鈕SB4，KM2線圈通電并自鎖，電動機M2啟動旋轉(zhuǎn)。如果先按下SB4按鈕，則因KM1常開輔助觸頭斷開，電動機M2不可能先啟動，這樣便達到了按順序啟動M1、M2的目的。圖2-7兩臺電動機順序控制線路(a)按順序啟動線路；(b)按順序啟動、停止的控制線路生產(chǎn)機械除要求按順序啟動外，有時還要求按一定順序停止，如傳送帶運輸機，前面的第一臺運輸機先啟動，再啟動后面的第二臺；停車時應先停第二臺，再停第一臺，這樣才不會造成物料在皮帶上的堆積和滯留。圖2-7(b)為按順序啟動與停止的控制線路，為此在圖2-7(a)的基礎(chǔ)上，將接觸器KM2的常開輔助觸頭并接在停止按鈕SB1的兩端，這樣，即使先按下SB1，由于KM2線圈仍通電，電動機M1也不會停轉(zhuǎn)，只有按下SB3，電動機M2先停后，再按下SB1才能使M1停轉(zhuǎn)，達到先停M2，后停M1的要求。在許多順序控制中，要求有一定的時間間隔，此時往往用時間繼電器來實現(xiàn)。時間繼電器控制的順序啟動線路如圖2-8所示。圖2-8時間繼電器控制的順序啟動線路接通主電路與控制電路電源，按下啟動按鈕SB2，KM1、KT同時通電并自鎖，電動機M1啟動運轉(zhuǎn)，當通電延時型時間繼電器KT延時時間到時，其延時閉合的常開觸頭閉合，接通KM2線圈電路并自鎖，電動機M2啟動旋轉(zhuǎn)，同時KM2常閉輔助觸頭斷開將時間繼電器KT線圈電路切斷，KT不再工作。2.2.5自動循環(huán)控制線路利用生產(chǎn)機械運動的行程來控制其自動往返的方法叫自動循環(huán)控制，它是通過位置開關(guān)來實現(xiàn)的。其控制線路如圖2-9所示。圖2-9自動循環(huán)控制線路合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電，KM1主觸頭閉合，電動機M正轉(zhuǎn)啟動，?工作臺向左移動；當工作臺移動到一定位置時，擋鐵1碰撞位置開關(guān)SQ1，使SQ1動斷觸頭斷開，接觸器KM1線圈斷電釋放，電動機M斷電；與此同時位置開關(guān)SQ1的動合觸頭閉合，接觸器KM2線圈獲電吸合，使電動機M反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向右移動，此時位置開關(guān)SQ1雖復位，但接觸器KM2的自鎖觸頭已閉合，故電動機M繼續(xù)拖動工作臺向右移動；當工作臺向右移動到一定位置時，擋鐵2碰撞位置開關(guān)SB2，SQ2的動斷觸頭斷開，接觸器KM2線圈斷電釋放，電動機M斷電，同時SQ2的動合觸頭閉合，接觸器KM1線圈又獲電動作，電動機M又正轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左移動。如此周而復始，工作臺在預定的距離內(nèi)自動往復運動。圖中位置開關(guān)SQ3和SQ4安裝在工作臺往復運動的極限位置上,以防止位置開關(guān)SQ1和SQ2失靈，工作臺繼續(xù)運動而造成事故。2.3三相籠型異步電動機降壓啟動控制線路由于大容量籠型異步電動機的啟動電流很大，會引起電網(wǎng)電壓降低，使電動機轉(zhuǎn)矩減小，甚至啟動困難，而且還要影響同一供電網(wǎng)絡中其他設備的正常工作，因此其啟動電流應限制在一定的范圍內(nèi)，不允許直接啟動。電動機可否直接啟動，應根據(jù)啟動次數(shù)、電網(wǎng)容量和電動機的容量來決定。一般規(guī)定是：啟動時供電母線上的電壓降落不得超過額定電壓的10%～15%；啟動時變壓器的短時過載不超過最大允許值，即電動機的最大容量不超過變壓器容量的20%～30%。由于機床電動機一般都為空載啟動，所以常采用降低電動機定子繞組電壓的方法來減少啟動電流。常用的有定子繞組串電阻、Y-△降壓、自耦變壓器降壓及軟啟動器的使用。2.3.1定子繞組串電阻降壓啟動控制線路用時間繼電器控制串電阻降壓啟動的控制線路如圖2-10所示。當按下啟動按鈕SB2后，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機M串電阻R降壓啟動；與此同時，時間繼電器KT線圈獲電吸合，啟動電阻R被短接，電動機全壓運行，同時KM2的動斷觸頭斷開，時間繼電器KT線圈斷電釋放。圖2-10串電阻降壓啟動控制線路啟動電阻一般采用ZX1、ZX2系列鑄鐵電阻。鑄鐵電阻功率大，能夠通過較大電流，三相所串的電阻值相等。啟動電阻Rst可通過以下近似公式計算：式中，

——未串電阻前的啟動電流(A)，一般；

——串聯(lián)電阻后的啟動電流(A)，一般；

——電動機的額定電流(A)。啟動電阻的功率若啟動電阻僅在電動機的兩相定子繞組中串聯(lián)，則選用的啟動電阻應為上述計算值的1.5倍。2.3.2星形-三角形降壓啟動控制線路星形-三角形(Y-△)降壓啟動適用于正常工作時定子繞組作三角形連接的電動機。由于其方法簡便且經(jīng)濟，因此使用較普遍，但啟動轉(zhuǎn)矩只有全壓啟動的1/3，故只適用于空載或輕載啟動。Y-△啟動器有QX3－13、QX3－30、QX3－55、QX3－125型等。QX3后面的數(shù)字是指額定電壓為380V時，啟動器可控制電動機的最大功率值(以kW計量)。合上電源開關(guān)QS后，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1和KM2線圈同時獲電吸合，KM1和KM2主觸頭閉合，電動機Y形連接降壓啟動，與此同時，時間繼電器KT的線圈同時獲電，KT動斷觸頭延時斷開，KM2線圈斷電釋放，KT動合觸頭延時閉合，KM3線圈獲電吸合，電動機定子繞組由Y形連接自動換接成△形連接，時間繼電器KT的觸頭延時動作時間由電動機的容量及啟動時間的快慢等決定。圖2-11QX3－13型Y-△自動啟動器控制線路2.3.3自耦變壓器降壓啟動控制線路

1．手動控制常用的QJ3型手動控制補償器如圖2-12所示。這種補償器的內(nèi)部構(gòu)造主要包括自耦變壓器、保護裝置、觸點系統(tǒng)和手柄操作機構(gòu)等部分。自耦變壓器的抽頭電壓有兩種，分別是電源電壓的65%和80%(出廠時一般接在65%)，可根據(jù)電動機啟動時負載的大小選擇不同的啟動電壓。線圈是按短時通電設計的，只能連續(xù)帶負載啟動兩次。保護裝置有過載保護和欠電壓保護兩種。過載保護采用熱繼電器FR；欠電壓保護采用失電壓脫扣器KV，它由線圈、鐵心和銜鐵組成。電源電壓正常時，線圈獲電使鐵心吸住銜鐵，當電源電壓降低到額定電壓的85%以下或熱繼電器FR的動斷觸頭斷開時，失電壓脫扣器的銜鐵釋放，電動機斷電停轉(zhuǎn)。觸頭系統(tǒng)包括兩排靜觸頭和一排動觸頭，全部裝在補償器的下部，浸在絕緣油內(nèi)，絕緣油必須保持清潔，防止水分和雜物的摻入，以保證有良好的絕緣性能。當手柄向前推到“啟動”位置時，動觸頭與上面一排啟動靜觸頭接觸，電源通過三條軟金屬帶、動觸頭、啟動靜觸頭、自耦變壓器接至電動機，使電動機降壓啟動。當電動機轉(zhuǎn)速上升，到一定值時，將手柄向后迅速扳到“運行”位置，此時動觸頭與下面一排運行靜觸頭接觸，電源通過三條軟金屬帶、動觸頭、運行靜觸頭、熱繼電器熱元件至電動機，使電動機在額定電壓下全壓運行。如要停止，只要按下按鈕SB，失壓脫扣器?KV?線圈斷電，銜鐵釋放，通過機械機構(gòu)使補償器手柄回到“停止”位置，使電動機停轉(zhuǎn)。如誤將手柄直接推向“運行”位置，機械聯(lián)鎖裝置就會擋住手柄，防止誤操作。圖2-12QJ3型手動控制補償器

2．時間繼電器自動控制線路時間繼電器自動控制串自耦變壓器降壓啟動控制線路如圖2-13所示。當按下啟動按鈕SB2時，接觸器KM1和KM2的線圈先后獲電吸合，電動機串自耦變壓器降壓啟動，時間繼電器KT線圈與KM2線圈同時獲電吸合，KT動斷觸頭延時斷開，KM1線圈斷電釋放，KT動合觸頭延時閉合，KM3線圈獲電吸合，電動機脫離自耦變壓器進入全壓運行。串接在按鈕SB2和接觸器KM2的自鎖觸頭之間的KM1動合觸頭的作用是：當接觸器KM1線圈斷路時，按下SB2按鈕，KM3線圈不會獲電，即電動機不會全壓啟動。圖2-13時間繼電器控制串自耦變壓器降壓啟動線路2.3.4軟啟動器及其使用在一些對啟動要求較高的場合，可選用軟啟動裝置，它采用電子啟動方法。其主要特點是具有軟啟動和軟停車功能，啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)，另外還具有電動機過載保護等功能。軟啟動器是一種新型的節(jié)能產(chǎn)品，它與國內(nèi)目前仍大量使用的傳統(tǒng)的繼電控制方式的磁控式、自耦式及星/三角轉(zhuǎn)換等降壓啟動器相比，具有十分顯著的優(yōu)點，并且是這些傳統(tǒng)的降壓啟動器的理想換代產(chǎn)品。

1.軟啟動器的工作原理圖2-14所示為軟啟動器內(nèi)部原理示意圖。圖2-14軟啟動器內(nèi)部原理示意圖軟啟動器主要由三相交流調(diào)壓電路和控制電路構(gòu)成。其基本原理是利用晶閘管的移相控制原理，通過控制晶閘管的導通角，改變其輸出電壓，達到通過調(diào)壓方式來控制啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩的目的?？刂齐娐钒搭A定的不同啟動方式，通過檢測主電路的反饋電流，控制其輸出電壓，可以實現(xiàn)不同的啟動特性。最終軟啟動器輸出全壓，電動機全壓運行。由于軟啟動器為電子調(diào)壓并對電流進行檢測，因此還具有對電動機和軟啟動器本身的熱保護、限制轉(zhuǎn)矩和電流沖擊，以及對三相電源不平衡、缺相、斷相等的保護功能，可實時檢測并顯示如電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)。

2．三相異步電動機用軟啟動器啟動對三相異步電動機用軟啟動器控制，我們結(jié)合一個具體的例子來進行介紹。圖2-15所示為三相異步電動機單向運行、軟啟動、軟停車或自由停車控制電路。圖中虛線框所示為TE公司生產(chǎn)的Altistart46型軟啟動器，其中C和400為軟啟動器控制電源進線端子；L1、L2、L3為軟啟動器主電源進線端子；T1、T2、T3為連接電動機的出線端子；A1、A2，B1、B2，C1、C2端子由軟啟動器三相晶閘管兩端分別直接引出。當相對應端子短接時(相當于圖2-15中KM2主觸點閉合)，將軟啟動器內(nèi)部晶閘管短接，但此時軟啟動器內(nèi)部的電流檢測環(huán)節(jié)仍起作用，即此時軟啟動器對電動機保護功能仍起作用。

PL是軟啟動器為外部邏輯輸入提供的＋24V電源；L＋為軟啟動器邏輯輸出部分的外接輸入電源，在圖中直接由PL提供。圖2-15電動機單向運行、軟啟動、軟停車或自由停車控制電路

STOP、RUN分別為軟停車和軟啟動控制信號，軟啟動器接線方式分為：三線制控制、二線制控制和通信遠程制控制。三線制控制，要求輸入信號為脈沖輸入型；二線制控制，要求輸入信號為電平輸入型；通信遠程控制時，應將圖2-15中的PL端子與STOP端子短接，啟/停要使用通信口遠程控制。圖2-15所示接線方式為三線制方式接線。

KA1和KA2為輸出繼電器。KA1為可編程輸出繼電器，可設置成故障繼電器或隔離繼電器。若KA1設置為故障繼電器，則當軟啟動器控制電源上電時，KA1閉合；當軟啟動器發(fā)生故障時，KA1斷開。若KA1設置為隔離繼電器，則當軟啟動器接收到啟動信號時，KA1閉合；當軟啟動器停車結(jié)束時或軟啟動器在自由停車模式下接收到停車信號時，或在運行過程中出現(xiàn)故障時，KA1斷開。KA2為啟動結(jié)束繼電器，當軟啟動器完成啟動過程后，KA2閉合；當軟啟動器接收到停車信號或出現(xiàn)故障時，KA2斷開。圖2-15中的KA1設置為隔離繼電器，此軟啟動器接有進線接觸器KM1。當開關(guān)QS合上，按下啟動按鈕SB2，則KA1觸點閉合，KM1線圈得電，使其主觸點閉合，主電源加入軟啟動器。電動機按設定的啟動方式啟動，當啟動完成后，內(nèi)部繼電器KA2常開觸點閉合，KM2接觸器線圈得電，主觸點閉合，電動機轉(zhuǎn)由旁路接觸器KM2觸點供電，同時將軟啟動器內(nèi)部的功率晶閘管短接，電動機通過接觸器由電網(wǎng)直接供電。但此時過載、過流等保護仍起作用，KA1相當于保護繼電器的觸點。若發(fā)生過載、過流，則切斷接觸器KM1電源，軟啟動器進線電源切除。因此電動機不需要額外增加過載保護電路。正常停車時，按停車按鈕SB1，停止指令使KA2觸點斷開，旁路接觸器KM2跳閘，使電動機軟停車，軟停車結(jié)束后，KA1觸點斷開。按鈕SB3為緊急停車用，當按下SB3時，接觸器KM1線圈失電，軟啟動器內(nèi)部的KA1和KA2觸點復位，使KM2線圈失電，電動機自由停轉(zhuǎn)。由于帶有旁路接觸器，該電路有如下優(yōu)點：在電動機運行時可以避免軟啟動器產(chǎn)生的諧波；軟啟動器僅在啟動和停車時工作，可以避免長期運行使晶閘管發(fā)熱，延長了使用壽命。2.4三相籠型異步電動機制動控制線路三相籠型異步電動機從定子繞組斷電到完全停轉(zhuǎn)，由于慣性總要運轉(zhuǎn)一段時間，為了適應某些生產(chǎn)機械工藝要求，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率，要求電動機能制動停轉(zhuǎn)。三相籠型異步電動機的制動方法一般有機械制動和電氣制動兩種。在電氣制動中常用的有反接制動和能耗制動。反接制動和能耗制動能夠使電動機轉(zhuǎn)子速度迅速下降至零。2.4.1機械制動控制線路機械制動是利用機械裝置使電動機在切斷電源后迅速停轉(zhuǎn)的方法。較普遍應用的機械制動裝置是電磁制動器。電磁制動器的控制線路如圖2-16所示。當按下啟動按鈕SB2后，接觸器KM線圈獲電吸合，KM主觸頭閉合，電磁抱閘YB線圈獲電，銜鐵被鐵芯吸合，通過彈簧杠桿使閘瓦松開閘輪，電動機啟動運轉(zhuǎn)。圖2-16電磁制動控制線路按下停止按鈕SB1，接觸器KM線圈斷電釋放，電動機和電磁抱閘線圈同時斷電，銜鐵釋放，在彈簧拉力的作用下，使閘瓦緊緊抱著閘輪，電動機迅速被制動停轉(zhuǎn)。這種制動是在電源切斷時才起制動作用的，在起重機械上被廣泛采用，當重物提升到一定高度時，線路突然發(fā)生故障，電動機和電磁制動器線圈會同時斷電，閘瓦立即抱住閘輪，使電動機迅速制動停轉(zhuǎn)，從而防止重物掉下發(fā)生事故。圖2-17是圖2-16的改進線路，其改進目的是為了避免電動機在啟動前瞬間存在的異步電動機的短路運行工作狀態(tài)，即當按下啟動按鈕SB2后，接觸器KM1線圈獲電吸合，電磁抱閘線圈YB先獲電，閘瓦松開閘輪，然后接觸器KM2線圈獲電吸合，電動機M才獲電啟動。圖2-17改進后的電磁制動器控制線路2.4.2電氣制動控制線路電動機的電氣制動就是指電動機產(chǎn)生一個與電動機實際旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，即制動轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速制動停轉(zhuǎn)。電氣制動常用的有反接制動和能耗制動。

1．反接制動控制線路

1)單向啟動反接制動控制線路單向啟動反接制動控制線路如圖2-18所示。圖2-18單向啟動反接制動控制線路啟動時，合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機啟動運轉(zhuǎn)。當電動機轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時，速度繼電器KS的動合觸頭閉合，為反接制動做準備。停車時，按停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷電釋放，而接觸器KM2線圈獲電吸合，KM2主觸頭閉合，串入電阻R進行反接制動，電動機產(chǎn)生一個反向電磁轉(zhuǎn)矩(即制動轉(zhuǎn)矩)，迫使電動機轉(zhuǎn)速迅速下降，當轉(zhuǎn)速降至100r/min以下時，速度繼電器KS的動合觸頭斷開，接觸器KM2線圈斷電釋放，電動機斷電，防止了反向啟動。由于反接制動時轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度為?N、＋n，接近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過的反接制動電流相當于全壓直接啟動時電流的兩倍。為此，一般10kW以上的電動機采用反接制動時，應在主電路中串接一定的電阻，以限制反接制動電流。這個電阻稱為反接制動電阻，用R表示。反接制動電阻有三相對稱和二相不對稱兩種接法。2)可逆啟動反接制動控制線路圖2-19可逆啟動反接制動控制線路圖中KS1和KS2分別為速度繼電器正、反兩個方向的兩副動合觸頭，當按下SB2時，電動機正轉(zhuǎn)，速度繼電器的動合觸頭KS2閉合，為反接制動作準備；同樣，當按下SB3時，電動機反轉(zhuǎn)，速度繼電器的另一副動合觸頭KS1閉合，為反接制動作準備。應該注意的是，KS1和KS2兩副動合觸頭接線時不能接錯，否則就達不到反接制動的目的。在這個控制線路中還使用了中間繼電器KA，是為了防止當操作人員因工作需要用手轉(zhuǎn)動工件或主軸時，電動機帶動速度繼電器也隨之旋轉(zhuǎn)；當轉(zhuǎn)速達到一定值時，速度繼電器的動合觸頭閉合，電動機會獲得電源沖動，造成工傷事故?？赡鎲臃唇又苿涌刂凭€路的工作原理如下：合上電源開關(guān)QS。正轉(zhuǎn)啟動時，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機M正轉(zhuǎn)啟動。當電動機轉(zhuǎn)速高于120?r/min時，速度繼電器的動合觸頭KS2閉合，為反接制動作準備。要正轉(zhuǎn)停止并進行反接制動時，可按下停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈先斷電釋放，電動機M斷電慣性運轉(zhuǎn)；同時中間繼電器KA線圈獲電，KA的動合觸頭閉合，使接觸器KM2線圈通過KS2觸頭獲電吸合，KM2主觸頭閉合，電動機M反接制動。當電動機M轉(zhuǎn)速低于100?r/min時，速度繼電器的動合觸頭KS2斷開，接觸器KM2和中間繼電器KA的線圈先后斷電釋放，正轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)制動。串聯(lián)在SB1邊上的KA動斷觸頭的作用是反接制動時，斷開反向啟動的自鎖回路，防止反接制動后電動機反向啟動。反轉(zhuǎn)啟動時的反接制動工作原理與上相似。反接制動的優(yōu)點是設備簡單，調(diào)整方便，制動迅速，價格低；缺點是制動沖擊大，制動能量損耗大，不宜頻繁制動，且制動準確度不高，故適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大、制動不頻繁的場合。

2.能耗制動控制線路能耗制動的方法就是在電動機脫離三相交流電源后，在定子繞組中加入一個直流電源，以產(chǎn)生一個恒定的磁場，慣性運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組切割恒定磁場產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速制動停轉(zhuǎn)。根據(jù)直流電源的整流方式，能耗制動分為半波整流能耗制動和全波整流能耗制動。根據(jù)能耗制動時間控制的原則，又分為用時間繼電器控制的與用速度繼電器控制的兩種。1)半波整流單向能耗制動控制線路圖2-20半波整流單向能耗制動控制線路啟動時合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機M啟動。停止制動時，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷電釋放，KM1主觸頭斷開，電動機M斷電慣性運轉(zhuǎn)，同時接觸器KM2和時間繼電器KT線圈獲電吸合，KM2主觸頭閉合，電動機M進行半波能耗制動。能耗制動結(jié)束后，KT動斷觸頭延時斷開，KM2線圈斷電釋放，KM2主觸頭斷開半波整流脈動直流電源。圖2-20中時間繼電器KT瞬時閉合動合觸頭的作用是考慮當KT線圈斷線或機械卡阻故障時，電動機在按下停止按鈕SB1后能迅速制動，同時避免三相定子繞組長期通入半波整流的脈動直流電流。半波整流可逆能耗制動控制線路如圖2-21所示。圖2-21半波整流可逆能耗制動控制線路

2)全波整流能耗制動控制線路

(1)按時間原則控制的全波整流能耗制動控制線路。用時間繼電器控制的單向全波整流能耗制動控制線路如圖2-22所示。圖2-22全波整流單向能耗制動控制線路啟動控制時，合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，電動機M啟動運轉(zhuǎn)。停止能耗制動時，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷