電機與電氣控制技術（第3版）（微課版）（AR版）課件第6章 電氣控制電路基本環(huán)節(jié)

6.1低壓電器基本控制電路6.2三相異步機的起動控制線路第6章電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)6.3三相異步機的調速控制電路6.4三相異步機的制動控制線路6.5三相控制系統(tǒng)圖的讀圖、識圖基本知識自學提示工業(yè)生產中應用最為廣泛、最基本的控制仍是繼電接觸器控制，而任何復雜的控制電路或系統(tǒng)，都是由一些比較簡單的電氣控制電路中的基本環(huán)節(jié)、保護環(huán)節(jié)根據(jù)不同要求組合而成。因此，掌握電氣控制基本環(huán)節(jié)十分必要。要求：了解電氣控制系統(tǒng)中的電氣原理圖、電器布置圖及安裝接線圖的畫法及布置原則熟悉電動機的點動控制、連續(xù)運轉控制、正、反轉控制、行程控制、多地控制等環(huán)節(jié)掌握基本控制環(huán)節(jié)電氣原理圖的分析法以及電氣控制原理圖的讀圖、識圖技能

通過開關、按鈕、繼電器、接觸器等電器觸點的接通或斷開來實現(xiàn)電動機各種運轉形式的控制稱做繼電—接觸器控制。繼電—接觸器控制方式構成的自動控制系統(tǒng)稱為繼電—接觸器控制系統(tǒng)。繼電—接觸器控制方式中，典型的控制環(huán)節(jié)有點動控制、單向自鎖運行控制、正反轉控制、行程控制、時間控制等。電動機在使用過程中由于各種原因可能會出現(xiàn)一些異常情況，如電源電壓過低、由于短路或過載而引起的電動機電流過大、電動機定子繞組相間短路或電動機繞組與外殼短路等等，如不及時切斷電源則可能會對設備或人身帶來危險，因此必須采取保護措施。電動機的斷電—接觸器控制電路中，常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、零壓保護和欠壓保護等。6.1低壓電器基本控制電路

由開關、熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件組成的部分稱為主電路。主電路中的各部分與被控制電動機相串聯(lián)。

由按鈕、接觸器線圈、熱繼電器常閉觸點組成的部分稱為控制電路，接在兩相之間，控制電路中的電流較小。起動控制過程：按下按鈕SB

接觸器線圈KM得電

KM主觸頭閉合

電動機運轉；在生產實踐過程中，某些生產機械常要求能實現(xiàn)調整位置的點動工作。主電路FRKMSB控制電路FRM3~QSFUL1L2L3KM閉合電源開關，為電動機通電作準備停止控制過程：松開按鈕SB

接觸器線圈失電

KM主觸頭打開

電動機停轉。起動過程演示停止過程演示6.1.1點動控制6.1.2電動機單向連續(xù)運轉控制L1L2L3M3~停止按鈕接常閉啟動按鈕接常開接觸器停止按鈕和起動按鈕輔助常開起自鎖作用電動機主電路閉合電源開關，為電動機通電作準備

松開按鈕后，電動機也能夠繼續(xù)運轉的控制方式稱為連續(xù)運轉控制。帶過載保護的單向啟動、停止電路主電路FRM3~QSFUL1L2L3KM控制電路FRSB1KMSB2KM熱繼電器的三個熱元件串接在電動機的主電路中熱繼電器的常閉觸點串接在電動機的控制電路中SB1帶過載保護的單向起動、停止電路演示點動控制和連續(xù)運轉控制點動控制和連續(xù)運轉控制點動控制和連續(xù)運轉控制

下面控制電路能否實現(xiàn)既能點動、又能連續(xù)運行

思考不能點動！KMSB1KMSB2FRSB36.1.3自鎖與互鎖控制及正、反轉控制

實際生產中的進退刀、升降架等，都是靠電動機正、反轉兩個方向的運動實現(xiàn)的。FRM3~QSFUL1L2L3KM1KM2電動機正轉控制主電路

改變通入電動機三相定子繞組中電流的相序，即可使電動機改變旋轉方向而反轉。電動機反轉控制主電路FRSB2SB1KM1KM2KM1正轉控制輔助電路KM2KM1SB3KM2反轉控制輔助電路接觸器互鎖的電動機的正、反轉控制過程演示按鈕連鎖的電動機的正、反轉控制過程演示雙重聯(lián)鎖的電動機的正、反轉控制過程演示FRKMSB2KMSB3SB1SB3

有些生產設備為了操作方便，需要在兩地或多地控制同一臺電機。甲地停止按鈕甲地起動按鈕控制原理：只要將兩地或多地的起動按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)，就可實現(xiàn)兩地或多地同時對一臺電動機的控制。乙地停止按鈕乙地起動按鈕FRM3~QSFUL1L2L3KM16.1.4多地控制線路多地控制演示6.1.5順序控制實際生產中，某一系統(tǒng)常有多臺電動機，而某些電動機的起停要求按一定的順序進行，如空調設備中，要求壓縮機必須在風機之后起動；銑床上起動主電動機后才能起動進給電動機；磨床上要求先起動油泵電動機，再起動主軸電動機。總之，對幾臺電動機的起停要求一般有：正序起動，同時停止；正序起動，正序停止；正序起動，逆序停止。順序控制可在主電路實現(xiàn)，也可在控制電路中實現(xiàn)。6.1.5順序控制

自動往返控制——實質上就是電動機的正、反轉控制，只是這種正、反轉控制是利用生產機械的行程終端加位置開關實現(xiàn)的。生產機械STBSTAFRKM2STBKM1KM2SB3KM1KM2STAKM1SB1SB2L1L2生產機械往復運動工作臺。往復運動控制線路

如此不斷地重復前面的往復運動，直至按動停止按鈕后，生產機械才能停止運動。6.1.6工作臺自動往返控制生產機械FRKM2STBKM1KM2SB3KM1KM2STAKM1SB1SB2L1L2實現(xiàn)往復運動的關鍵？

關鍵在于限位開關采用復合式行程開關。正向運行停車的同時，自動起動反向運動；反向運動停車的同時，自動起動正向運動。試設計一個電動機控制線路。要求：既能點動，又能單向起動、停止及連續(xù)運轉的控制線路。簡述電動機點動控制、單向運轉控制和正反轉控制線路的工作過程。

試述什么是自鎖、互鎖？它們在控制電路中各起什么作用？問題與思考電動機定子繞組串電阻的降壓啟動控制6.2三相異步電動機的啟動控制電路6.2.1按時間原則的Y-Δ降壓啟動控制6.2.1按時間原則的Y-Δ降壓啟動控制QX4系列自動星形—三角形啟動器技術數(shù)據(jù)型號控制電動機功率/kW額定電流/A熱繼電器額定電流/A時間繼電器整定值/SQX4--171317263315191113QX4--30223842．55825341517QX4--5540557710545612024QX4--75751428530QX4--125125260100~16014~606.2.2自耦變壓器降壓啟動控制

自耦變壓器降壓啟動：在電動機啟動時利用自耦變壓器來降低加在電動機定子繞組上的啟動電壓。待電動機啟動后，再使電動機與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運行。將自耦補償器手柄打向啟動位置，電動機經自耦變壓器三個抽頭降壓起動。將手動控制的自耦補償器手柄打向運行位置，電動機全壓運行。自動控制的自耦變壓器降壓啟動控制時間繼電器通電后延時6秒按下SB22，停車按下SB11，KM1和KT線圈得電，電動機降壓起動型號被控制電動機功率/KW最大工作電流/A自耦變壓器功率/KW電流互感器變比熱繼電器整定電流/AXJ01—14XJ01—20XJ01—28XJ01—40XJ01—55XJ01—75XJ01—80XJ01—95XJ01—100142028405575809510028405877110142152180190142028405575115115115————————————300/5300/5300/5324063851201422．83．23．5XJ01系列自耦減壓啟動器技術數(shù)據(jù)6.2.3繞線式異步電動機降壓啟動控制電動機啟動過程：合上空氣開關QS→按下SB2→KM1、KT1線圈得電，電動機轉子串入所有電阻降壓啟動開始→KT1延時計時到→KT1延時閉合的常開觸點閉合→KM2線圈得電，切除電阻R1，KT1線圈失電復位，KT2線圈得電延時→KT2延時到→KM3線圈得電，切除了電阻R1和R2→KT3線圈得電開始計時→KT3計時時間到→KM4線圈得電并自鎖→KM4主觸頭切除全部串接于轉子回路的電阻全壓運行。

采用轉子回路串電阻降壓啟動方法，在啟動過程中電阻分級切除會造成電流和轉矩的突變，易產生機械沖擊，啟動過程不平滑。

按時間原則的轉子回路串接頻敏變阻器的自動降壓啟動電動機啟動過程：合上QS→按下SB2→KM1線圈得電、KT1延時計時→電動機轉子回路串頻敏變阻器啟動，隨電動機轉速的上升頻敏變阻器的阻抗逐漸減少→當轉速上升到接近額定轉速時，KT1延時動合觸點閉合→KM2、KA1線圈通電→KM2輔助常閉觸頭打開，KT1線圈失電復位→KT2通電延時→KT2延時時間到→KA2線圈得電，使熱元件接入電流互感器二次回路，進行過載保護→KM2主觸點閉合，頻敏變阻器被短接，電動機全壓運行。

啟動過程中，KA2的輔助常閉觸點將熱繼電器的熱元件短接，以免起動時間過長而使熱繼電器產生誤動作。而且，KM1線圈通電需KT1才能正常動作、KM2動合、動斷輔助觸點也需KT1才能得電動作。

試述鼠籠式三相異步電動機的正、反轉直接啟動控制電路中，為什么正反向接觸器必須互鎖?

試設計一個電動機控制線路。要求：既能點動，又能單向啟動、停止及連續(xù)運轉的控制線路。

問題與思考6.3三相異步電動機的調速控制電路1.雙速電動機定子繞組的連接6.3.1多速異步電動機調速控制電路圖示雙速電動機△-YY變極調速三相繞組接線圖中，變速前電動機三相繞組首尾相接后與三相電源相連，構成三角形連接方式；變速時，通過接觸器觸頭，把U1、V1、W1從電源斷開并連接在一起構成雙星形連接的中點，而把各相繞組的中間抽頭U2、V2、W2與三相電源相接，從而達到通過改變電動機的極對數(shù)實現(xiàn)變速。

雙速電動機Y-YY變極調速圖示左邊是鼠籠型異步電動機變速前三相定子繞組的連接方式，其中U1、V1、W1為定子繞組首端，U2、V2、W2為定子繞組尾端，U3、V3、W3為定子繞組中間端子，顯然變極前為星形連接方式；變極后，電動機的三相定子通過接觸器觸頭將定子繞組尾端與首端連在一起構成電動機雙星形連接時的中點，而把三相定子繞組的中間抽頭與電源相連。這種Y-YY變極調速方法在變極前后電動機的轉向相反，因此，若要使變極后電動機保持原來的轉向不變，應調換電源相序。按鈕控制的雙速電動機變極調速開關控制的雙速電動機變極調速2.雙速電動機變極調速的自動控制點擊觀看

雙速電動機變極調速的半自動控制雙速電動機變極調速自動控制過程：合上QS→將組合開關SA搬向低速→KM1線圈得電→KM1主觸頭閉合，電動機低速運轉；雙速電動機變極調速的半自動控制變速時，將SA搬向高速→KT線圈通電→KT通電延時時間到→KM2線圈得電→KM3線圈得電→KM1線圈失電主觸頭打開，KM2和KM3主觸頭閉合→電動機雙Y高速運轉。

雙速電動機變極調速自動控制過程：6.3.2繞線型三相異步電動機的調速控制

為了滿足起重運輸機械拖動電動機起動轉矩大，速度可以調節(jié)的要求，常使用繞線型三相異步電動機轉子回路串電阻的方法實現(xiàn)電動機的調速。

圖中KM是線路接觸器，KA是過流繼電器，SQ1、SQ2分別為向前、向后限位開關，SA是凸輪控制器，凸輪控制器左右各有5個工作位置，其中的中間位置是零位；凸輪控制器的4對常開主觸頭接于電動機定子電路進行換相控制，用來實現(xiàn)電動機的正、反轉；另外5對主觸頭接于電動機轉子電路，實現(xiàn)轉子電阻的接入和切除以獲得不同的轉速，凸輪控制器的其余3對常閉觸頭中的1對用來實現(xiàn)零位保護，即凸輪控制器手柄必須置于“0”位，才可起動電動機；另2對常閉觸頭與兩個限位開關串聯(lián)實現(xiàn)限位保護。

異步電動機可采用哪些方法實現(xiàn)電動機的調速控制？其中鼠籠型三相異步電動機通常采用的調速方法是什么？

繞線型三相異步電動機通常采用哪種方法進行調速？

問題與思考6.4三相異步電動機的制動控制電路6.4.1電動機單向反接制動控制

反接制動制動轉矩大、制動迅速、沖擊力大，一般適合于10kW及以下的小容量電動機。為了減小沖擊電流，通常在籠型異步電動機轉軸上安裝速度繼電器以檢測電動機的轉速，以實現(xiàn)自動制動控制?？刂七^程參看課本。

反接制動利用改變電動機電源相序，使電動機的定子繞組產生相反方向的旋轉磁場，從而產生制動轉矩的一種制動方法。

6.4.2電動機可逆運行反接制動

控制過程參看課本。6.4.3電動機單向運行能耗制動控制

能耗制動是在電動機脫離三相交流電源后，向定子繞組內通入直流電流，建立靜止磁場。轉子以慣性旋轉時，轉子導體就會切割定子恒定磁場而產生轉子感應電動機及感應電流，感應電流受到恒定磁場的作用力又產生制動的電磁轉矩，達到制動目的。

按時間原則的能耗制動控制電路按時間原則控制的能耗制動，一般適合于負載轉矩和轉速較穩(wěn)定的電動機，而且時間繼電器的整定值不需經常調整。

在電動機采用電源反接制動停轉的控制電路中，應采用什么原則控制？為什么？

雙速電動機高速運行時通常須先低速起動而后轉入高速運行，這是為什么說一說什么是按時間原則控制？什么是按速度原則控制？

問題與思考

電氣控制系統(tǒng)圖中，電氣元件的圖形符號、文字符號必須采用國家最新標準，即GB/T4728-1996～2005“電氣簡圖用圖形符號”和GB/T7159-1987“電氣技術中的文字符號制訂通則”。接線端子標記采用GB/T4026-1992“電氣設備接線端子和特定導線端的識別及應用字母數(shù)字系統(tǒng)的通則”，并按照GB/T6988-1997“電氣制圖”要求來繪制電氣控制系統(tǒng)圖。

電氣系統(tǒng)圖中主要有電氣原理圖、電器布置圖、電氣接線圖等。

6.5電氣控制系統(tǒng)圖的讀圖、識圖基本知識6.5.1電氣圖常用符號和接線端子標記

電氣原理圖依據(jù)電氣動作原理按展開法繪制。展開法就是將某個電氣設備的一條或多條電路按水平和垂直位置來畫，并按電路的先后順序排列。

電氣原理圖是用來表示電路各電氣元件中導電部件的聯(lián)接關系和工作原理的圖，一般由主電路、控制電路、保護、配電電路等幾部分組成。6.5.2電氣原理圖CW6132型普通車床電氣原理圖繪制電氣原理圖的原則1．圖中所有的元器件都應采用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號。2．電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路。輔助電路又可分為控制電路、信號電路、照明電路和保護電路等。

3．所有按鈕、觸點均按電器沒有通電或沒有外力操作、觸點沒有動作的原始狀態(tài)畫出。

4．采用電器元件展開圖的畫法。同一電器元件的各部分可以不畫在一起，但需用同一文字符號標出。

5．電氣原理圖中，有直接電聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑圓點表示。無直接聯(lián)系的交叉導線連接點不畫黑圓點。

6．電氣原理圖上將圖分成若干個圖區(qū)，并標明該區(qū)電路的用途和作用。在繼電器、接觸器線圈下方列出觸點表，說明線圈和觸點的從屬關系。

為了便于確定原理圖的內容和組成部分在圖中的位置，常在圖紙上分區(qū)。豎邊方面用大寫拉丁字母編號，橫邊用阿拉伯數(shù)字編號。關于電氣原理圖圖面區(qū)域的劃分

電氣原理圖中，在繼電器、接觸器線圈的下方注有該繼電器、接觸器相應觸點所在圖中位置的索引代號，索引代號用圖面區(qū)域號表示。繼電器－接觸器觸頭位置的索引三個常開主觸頭在2區(qū)一個輔助常開觸頭在4區(qū)沒有輔助常閉觸頭工作

電氣圖中各電氣元器件和型號，常在電氣原理圖中電器元件文字符號下方標注出來。電氣圖中技術數(shù)據(jù)的標注

電器布置圖可根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的復雜程度采取集中繪制或單獨繪制，常見的有電氣控制圖中的電器元件布置圖、控制面板圖等。

電器布置圖是表示電氣設備上所有電器元件的實際位置，為電氣控制設備的安裝、維修提供必要的技術資料

6.5.3電器布置圖繪制電器布置圖的原則1．體積大和較重的電器元件應安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元件應安裝在電器安裝板的上面。

2．強電、弱電應分開