工信版(中职）设备控制技术第2章电气控制线路的基本环节教学课件.ppt

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工信版(中职）设备控制技术第2章电气控制线路的基本环节教学课件.ppt

Y CF(中职）设备控制技术第2 章电气控制线路的基本环节教学课件第二章电气控制线路的基本环节 2.1 电气控制系统图 2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 2.3 三相异步电动机降压启动控制电路 2.4 三相异步电动机制动控制线路 2.5 三相异步电动机转速控制2.1 电气控制系统图本章概述在各种生产机械设备控制系统中，它们大都以电动机作为动力源来进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电接触器控制方式，又称电气控制。电气控制线路是把各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件，用导线按一定方式连接起来组成的控制线路。它的作用是实现对电力拖动系统的启动、调速、反转和制动等运行性能的控制，实现对拖动系统的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。下一页返回2.1 电气控制系统图由于生产设备多种多样，控制线路千差万别，但是，无论哪一种控制线路，都是由一些比较简单的基本控制环节组合而成的。因此，只要对控制线路的基本环节以及对典型线路进行剖析，由浅入深、由易到难地加以认识，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握电气控制线路的分析阅读方法和设计方法。本章主要介绍三相异步电动机的启动、调速、制动的基本控制线路和一些典型控制线路。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图教学目标 1.熟悉电气控制系统图。2.掌握三相异步电动机的直接启动控制电路。3.掌握三相异步电动机降压启动控制电路。4.熟悉三相异步电动机制动控制线路。5.了解三相异步电动机转速控制。电气控制线路的表示方法有电气原理图、电器布置图和电气设备安装接线图等。电气控制系统图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气制图应根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制。下一页返回上一页2.1 电气控制系统图一、电气控制图中的图形符号和文字符号电气控制系统图中，电器元件的图形符号和文字符号必须有统一的标准。国家标准局参照国际电工委员会(IEC)颁布的标准，制定了我国电气设备国家标准:GB/T 4728-2000电气图用图形符号及GB 6988-1997电气制图和GB 7159-1987电气技术中的文字符号制定通则。规定从2001年1月1日起，电气控制系统图中的文字符号和图形符号必须符合最新的国家标准。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图二、电气原理图电气原理图表示电气控制线路的工作原理以及各电器元件的作用和相互关系。绘制电气原理图的目的是便于阅读和分析控制线路。电气原理图应依据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。下面以图2-1所示的某机床的电气原理图为例，来说明电气原理图的规定画法和应注意的事项。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图 1.绘制电气原理图时应遵循的原则(1)电气控制线路分为主电路和控制电路主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件，一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小，辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。主电路用粗线画出，控制电路用细线画出。一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图(2)电气控制线路中，同一电器的各导电部件(如线圈和触点)常常不画在一起，但要用同一文字表示为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KM1、KM2文字符号区别。(3)电气控制线路中的全部触点都按“常态”绘出“常态”是指接触器、继电器等线圈未通电时的触点状态;按钮、行程开关没有受到外力时的触点状态;多位置主令电器的手柄置于“零位”时的各触点状态。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图(4)电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90，但文字符号不可倒置。2.图面区域的划分图纸上方的1,2,3,数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析，从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。图区编号上方的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能,以利于理解全部电路的工作原理。图区编号在简单电路中也可省略。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图三、电器元件布置图电器元件布置图中绘出机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，为机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。电器元件布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图上，或将控制柜、操作台的电器元件布置图分别绘出。绘制布置图时机械设备轮廓用双点画线画出，所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘出其简单的外形轮廓。上一页下一页返回2.1 电气控制系统图四、电器安装接线图接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维护和故障处理，它表示在设备电控系统各单元和各元器件之间的接线关系，并标注出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等。实际应用中通常与电路图和位置图一起使用。图2-2是根据图2-1机床电路图绘制的接线图。图2-2中标明了该机床电气控制系统的电源进线、用电设备和各电器元件之间的接线关系，并用虚线分别枢出电气柜、操作台等接线板上的电器元件，画出虚线枢之间的连接关系，同时还标出了连接导线的根数、截面积和颜色，以及导线保护外管的直径和长度。上一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路电动机接通电源后由静止状态逐渐加速到稳定状态的过程称为电动机的启动。直接启动又叫全压启动，它是通过开关或接触器将额定电压直接加在电动机的定子绕组上，使电动机运转。这种方法的优点是所需电气设备少，电路简单;缺点是启动电流大。一般规定，三相异步电动机的功率低于10 kw可以直接启动;如功率大于10 kw，应采用降压启动。下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路一、电动机单向运转控制电路 1.点动控制所谓点动控制，是指按下按钮，电动机就得电运行;松开按钮，电动机就失电停转。这种控制方法常用于电动葫芦的起重电动机控制和车床的快速移动电动机控制。由图2-3(a)可看出，点动控制线路是由三相刀开关Q、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM,电动机M组成。其中，三相刀开关Q是电源开关，熔断器FU作短路保护用，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触点控制电动机M的启动与停止。线路的工作原理如下。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路合上电源开关Q，按下按钮SB，使接触器线圈KM得电，接触器KM的三对动合触点闭合，电动机M通电启动运转。松开按钮SB，接触器KM线圈失电，接触器的主触点断开，电动机M断电停转。图2-3(a)点动接线示意图是用近似实物接线图的画法表示的，看起来比较直观，初学者易学易懂，但画起来却很麻烦，特别是对一些比较复杂的控制线路，由于所用电器较多，画成接线示意图的形式反而使人难懂，很不实用。因此，通常都画成图2-3(b)所示的电气原理图。原理图在设计部门和生产现场得到广泛应用。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 2.连续控制如果要使上述点动控制线路中的电动机连续运行，启动按钮SB必须始终用手按住，这显然是很不方便的。为了实现电动机的连续运行，需要用接触器的一个动合辅助触点并联在启动按钮的两端;为了可以使电动机停止转动，在控制电路中需串联一个停止按钮，连续控制线路如图2-4所示。连续控制线路的原理如下。合上电源开关Q。按下启动按钮SB2KM因线圈通电而吸合KM动合辅助触点闭合(自锁)，KM主触点闭合电动机M运转。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路这时即使松开SB2，接触器KM线圈仍能通过与SB2并联的触点(已处于闭合状态)得电，让电动机M保持工作状态。当启动按钮松开后，控制电路仍能保持接通的线路，叫做具有自锁的控制线路。与启动按钮SB2并联的KM动合辅助触点叫做自锁触点。按下停止按钮SB1KM线圈断电KM动合辅助触点断开，KM主触点断开电动机M停转。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路在图2-4的控制线路中有以下几项保护功能。(1)欠压保护电动机运行时，当电源电压下降时，电动机的电流就会上升，电压下降越严重，电流上升得就越高，这样就会烧坏电动机。在具有自锁的控制线路中，当电动机运转时，若电源电压降低(一般在工作电压的55%以下)时，接触器的磁通则变得很弱，电磁铁吸力不足，衔铁在反力弹簧的作用下释放，自锁触点断开，失去自锁，同时主触点也断开，电动机停转，得到了保护。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路(2)失压保护电动机运行时，遇到电源临时停电，在恢复供电时，如果未加防范措施而让电动机自行启动，很容易造成设备及人身事故采用了自锁控制线路后，由于自锁触点和主触点在停电时已一起断开，这样控制电路和主电路都不会自行接通。在恢复供电时，如果没有按下启动按钮SB2,电动机就不会自行启动。这种在突然断电时能自动切断电动机电源的保护为失压(或零压)保护。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路(3)短路保护 FU1对主电路进行短路保护，FU2对控制电路进行短路保护。当电路发生短路时，熔断器断开，从而保护线路。(4)过载保护电动机在运行中，如发生过载、断相或频繁启动都可能使电动机的电流超过额定值，但这时的电流又不足以使熔断器熔断。如果长期这样运行，将会引起电动机过热，绝缘损坏，造成电动机的使用寿命缩短，严重时会烧坏电动机。在图2-4的控制线路中，安装了热继电器FR，当电动机长期过载运行时，热继电器动作，串联在控制电路中的动断触点断开，切断控制线路，接触器KM的线圈断开，主触点断开，电动机M便停转。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 3.点动、连续控制在实际工作中，经常要求控制线路既能点动控制又能连续控制。图2-5为点动与连续控制线路，当按下复合按钮SB3时，其动断触点断开，防止自锁;其动合触点闭合，KM线圈得电，电动机M启动运转。当松开SB3，其动合触点先复位(断开)，动断触点后复位(闭合)，这样确保KM线圈失电，电动机M停转，因此，SB3为点动控制按钮。当按下SB2时，为连续运行，其原理与图2-4相同。点动控制和连续控制的区别是控制线路能否自锁。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 4.多地控制有些机械设备，特别是大型机械设备，为了操作方便，常常需要在两个地点进行同样的操作。图2-6为两地控制线路，其中SB11,SB12为安装在甲地的启动按钮和停止按钮;SB21和SB22是安装在乙地的启动按钮和停止按钮。线路的特点是:两地的启动按钮SB11和SB21要并联在一起;停止按钮SB12和SB22要串联在一起。这样可以在甲、乙两地分别启、停同一台电动机，方便操作。对三地或多地控制，只要把各地的启动按钮并联在一起，停止按钮串联在一起，就可实现。显而易见，多地控制的原则是:动合触点要并联，动断触点要串联。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 5.顺序控制在机械设备中，有时需要按一定的顺序对多台电动机进行启、停操作。例如，铣床上要求主轴电动机转动后，进给电动机才能启动，像这种要求一台电动机启动后另一台才能启动的控制方式，称为电动机的顺序控制。图2-7为两台电动机M1和M2的顺序控制线路。图2-7(a)为主电路。采用图2-7(b)控制线路的特点是M1启动后M2才能启动，M1和M2同时停止。在控制线路中，将接触器KM 1的动合触点串入接触器KM2的线圈电路中，这就保证了只有KM 1线圈接通，M1启动后，M2才能启动。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路当按下SB2，接触器KM1线圈得电，M1启动，同时串联在KM2线圈电路中KM1的动合触点闭合，KM2线圈电路才有可能接通。这时再按下SB3,KM2得电，M2才启动。当 M1和M2在运行时，按下停止按钮SB1,电动机M1和电动机M2同时断电停转。采用图2-7(c)的控制线路的特点是按下SB2,M1启动后，再按SB4,M2才能启动，M1和M2可单独停止。图2-7(c)的控制线路与图2-7(b)控制线路相比，主要区别在于KM2的自锁触点包括了KM 1联锁触点，当KM2因线圈得电吸合，KM2的自锁触点自锁后，KM1对KM2失去了控制作用，SB1和SB3可以单独使KM 1和KM2线圈断电，使电动机M1和电动机M2单独停转。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路二、三相异步电动机的正反转控制电路很多机械设备的运动部件都需要正反向工作，例如铣床的主轴要求能改变旋转方向，工作台要求能往返运动，磨床的砂轮架要求能升降等，这种需求可由控制电动机的正反转来实现。因为改变输给电动机的三相电源相序，就可改变电动机的旋转方向，所以正反转控制的实质是分别控制两个方向的单向运转电路。简单的控制线路是应用倒顺开关直接使电动机作正反转，但这只适用于电动机容量小、正反转不很频繁的场合，常用的是接触器控制的正反转控制线路。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 1.接触器联锁正反转控制图2-8(a)、(b)所示的接触器联锁正反转控制线路，采用了两个接触器KM 1和KM2,分别控制电动机的正转和反转。从图2-8(a)主电路可以看出，这两个接触器主触点所接通的电源相序不同，KM 1按L1、L2、L3相序接线，KM2则按L3、L2、L1相序接线，所以能改变电动机的转向。相应地它有两条控制电路:由按钮SB2和线圈KM 1等组成正转控制电路;由按钮SB3和线圈KM2等组成反转控制电路。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路从异步电动机的控制电路上看，主触点KM1和KM2绝不允许同时闭合，否则将造成电源两相短路。为了保证只有一个接触器得电和动作，在KM1控制电路中串接了KM2的动断辅助触点，在KM2控制电路中也串接了KM1的动断辅助触点。当接触器KM 1得电动作时，因动断辅助触点KM 1分断，使接触器KM2不能得电。同样，当接触器KM2得电动作时，因动断辅助触点KM2分断，使接触器KM 1不能得电。只有接触器KM 1失电复位后，接触器KM2才有条件得电;同样，只有接触器KM2失电复位后，接触器KM1才有条件得电。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路这种相互制约的作用称为联锁(或互锁)，所用的动断辅助触点称为联锁触点(或互锁触点)，因联锁的双方为接触器，故这种控制方式称为接触器联锁。接触器联锁正反转控制线路动作原理如下合上开关Q。按压SB2 KM 1线圈得电KM 1主触点闭合，KM 1自锁触点闭合、联锁触点断开(切断反转控制电路)电动机正转启动。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路按压SB1 KM1线圈断电KM 1主触点断开，KM 1自锁触点断开、联锁触点闭合(为接通反转控制电路做好准备)电动机停转。按压SB3 KM2线圈得电KM2主触点闭合，KM2自锁触点闭合、联锁触点断开(切断正转控制电路，使KM 1线圈不能得电)电动机反转启动。接触器联锁的优点是安全可靠。如果发生一个接触器主触点烧焊的故障，因它的联锁触点不能恢复闭合，另一个接触器不可能得电而动作，从而避免了电源短路的事故。它的缺点是:要改变电动机的转向，必须先按停止按钮，再按反转启动按钮，这样虽然对保护电动机有利，但操作不够方便。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 2.双重联锁的正反转控制如果增设按钮联锁，就可克服上述操作不便的缺点。图2-8(c)为双重联锁正反转控制线路，它改用复合按钮SB2,SB3，将正转启动按钮SB2的动断触点串接在反转控制电路中，同样将反转启动按钮SB3的动断触点串接在正转控制电路中，图中虚线相连的为同一按钮的另外一对动合触点。这样便可以保证正反转两条控制电路不会同时被接通。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路双重联锁的正反转控制线路动作原理如下合上开关Q。按下SB2，其动断触点先行切断KM2反转控制电路，电动机停转;紧跟着其动合触点闭合，接通正转控制电路，使接触器KM1得电动作，电动机正转。按下SB3，其动断触点先行切断KM 1正转控制电路，电动机停转;紧跟着接通反转控制电路，使电动机反转这样，要改变电动机的转向，只要按一下相应的按钮即可.这种线路兼有接触器联锁和按钮联锁的优点，操作方便、安全可靠，且反转迅速，在机床设备中应用广泛。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路 3.自动往返控制线路自动往返控制线路是按照工作机械的某一运动部件的行程或位置的变化来进行控制的电路.行程控制靠限位开关来实现。机械设备中例如龙门刨床、导轨磨床的工作台、动力头滑台和高炉的加料设备等均需要在一定的距离内能自动往复不断循环，以使工件能连续加工。图2-9所示为自动往返控制线路，从图下方工作台自动往返示意图可知，在机床床身上装有四个行程开关:SQ1和SQ2,用来实现工作台的自动往返，SQ3和SQ4，用来作两端的极限位置保护。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路在工作台边上装有挡铁，挡铁1只能和SQ1,SQ3碰撞，挡铁2只能和SQ2,SQ4碰撞。挡铁碰上行程开关后，工作台能停止并换向，这样就使工作台做往复运动。往返行程可通过移动挡铁在工作台上的位置来调节，挡铁间的距离增大，行程就长，反之行程就短。SQ1和SQ2的作用相当于正转和反转复合按钮，按钮SB2和SB3做正向和反向启动用。SQ3和SQ4的作用是:当换向用的行程开关SQ1,SQ2失灵，工作台越过限定位置时，挡铁就碰撞SQ3或SQ4,SQ3或SQ4的动断触点切断控制线路，迫使电动机停转，防止工作台因超出极限位置而发生事故。SB1为停止按钮。上一页下一页返回2.2 三相异步电动机的直接启动控制电路由上述控制情况可以看出，工作台每经过一个自动往复循环，电动机要进行两次反转制动过程，将出现较大的电流和机械冲击。因此，这种线路只适用于电动机容量较小，循环周期较长，电动机转轴具有足够刚性的拖动系统中。另外，在选择接触器容量时应比一般情况下选择的容量大一些。上一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路降压启动是指在启动时，在电源电压不变的情况下，通过某种方法(改变连接方式或增加启动设备)，降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机启动后，再将电压恢复到额定值。因为电动机的启动电流与电压成正比，所以降低启动电压可以减小启动电流。降压启动方法有定子电路串电阻(或电抗)启动、星形-三角形启动、自藕变压器启动、延边三角形启动和使用软启动器等。常用的方法是星形-三角形降压启动和使用软启动器。下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路一、星形-三角形(Y-)降压启动星形-三角形降压启动用于定子绕组在正常运行时接或三角形的电动机。电动机在正常运行时，绕组接成三角形;在电动机启动时，定子绕组首先接成星形，至启动即将完成时再换接成三角形直到稳定运行。上一页下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路 1.手动控制线路图2-10所示为手动切换的Y-降压启动线路。其工作原理是:合上电源开关Q，按下SB1,KM线圈得电并自锁，同时KM 线圈得电，电动机M在星形接法下启动，当电动机的转速接近额定转速时，按下SB2，首先断开接触器KMY的电路，KMY线圈断电，KMY的主触点断开，电动机暂时失电;接着SB2的动合触点闭合，使KM得电并自锁，电动机M按三角形接法运行。这种启动需按两次按钮来实现。从主电路可以看出，KMY和KM不能同时得电，否则会引起相间短路，为此线路中设置了电气互锁。上一页下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路在控制线路中，将KMY动断触点串联在KM线圈电路中，将KM动断触点串联在KMY线圈电路中。SB3为电动机的停止按钮。2.时间继电器自动切换控制线路图2-11为时间继电器自动切换的Y-降压启动线路，它由三个接触器、一个热继电器、一个通电延时型时间继电器和两个按钮组成。其工作原理是:合上电源开关Q，按下SB1,KM线圈得电并自锁，同时KMY线圈与时间继电器KT线圈得电，电动机M在星形接法下启动，当时间继电器KT延时时间到，其动断触点断开，KMY线圈断电，延时动合触点闭合，使KM得电并自锁，电动机M按三角形接法运行。上一页下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路三相异步电动机采用Y-降压启动时，定子绕组在星形连接状态下启动电压为三角形连接启动电压的1/，启动转矩为三角形连接启动转矩的1/3，启动电流也为三角形连接启动电流的1/3。与其他降压启动相比，Y-降压启动投资少，线路简单，但启动转矩小。这种启动方法，只能适用于空载或轻载状态下启动，同时，这种降压启动方法只能用于正常运转时定子绕组为三角形接法的异步电动机的启动。上一页下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路二、串电阻降压启动串电阻降压启动是电动机启动时在定子绕组中串入电阻来减小电动机的启动电流，当启动结束后，将串入的启动电阻切除。这种启动控制线路简单，操作方便，但由于启动时串入了电阻，要消耗一定的电能，所以不经济。图2-12是定子绕组串电阻启动控制线路。上一页下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路图2-12(a)为主电路，图2-12(b)为手动控制电路。其工作原理为:合上电源开关Q，按下SB1，接触器KM1得电并自锁，KM1的主触点闭合，电动机M串入电阻R减压启动，当电动机的转速接近额定转速时，再按下SB2，接触器KM2得电并自锁，KM2的主触点闭合将启动电阻短接(切除)，电动机M在全压下运行。该电路的缺点是启动时间靠操作人员掌握，很难做到准确操作，另外，启动要按两次按钮，很不方便。上一页下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路图2-12(c)是时间继电器自动控制电路，其工作原理为:合上电源开关Q，按下SB1,KM1线圈得电并自锁，KM1的主触点闭合，电动机串入电阻R启动，同时时间继电器线圈KT得电并开始计时，当时间继电器KT延时时间到，其动合触点闭合，接触器KM2线圈得电并自锁，其主触点将串联电阻R短接(切除)，电动机全压运行。时间继电器的延时时间应由电动机的启动时间确定。启动电阻一般采用由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻。电阻的功率大，能够通过较大的电流，但能量损耗大。为了节省能量可采用电抗器代替电阻，但其价格贵，成本较高。上一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路三、自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动是利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的电压，达到限制启动电流的目的。电动机启动时，定子绕组加上自祸变压器的二次电压。启动结束后，甩开自祸变压器，定子绕组上加额定电压，电动机全压运行。图2-13为自耦变压器降压启动控制线路，其启动过程是:合上电源开关Q，按下SB2,KM1线圈和时间继电器KT线圈得电并自锁，接触器KM1主触点闭合，电源电压经自耦变压器降压后加到电动机上，电动机降压启动，在此同时，时间继电器开始计时，当时间继电器KT延时时间到，下一页返回2.3 三相异步电动机降压启动控制电路其延时动断触点先断开，KM 1断电，自耦变压器被切除，电动机暂时失电;KT延时动合触点闭合，KM2得电，KM2的主触点闭合，将电源电压直接加在电动机上，电动机全压运行，启动过程结束。采用自耦变压器启动，启动电流和启动转矩由变压器的变化决定。只要能选择适当的变化，就能获得较好的启动性能。因此，自耦变压器降压启动方法适用于较大容量的电动机启动场合。它的缺点是自耦变压器价格较贵，而且不允许频繁启动。自耦变压器启动已有定型产品，通常称为补偿降压启动器。下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路制动控制就是在切断电源后采取一些使电动机迅速停车的措施。制动方法有两大类:机械制动和电力制动。一、机械制动控制线路利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。机械制动的方法一般有电磁抱闸制动和电磁离合器制动。下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路 1.电磁抱闸制动电磁抱闸制动的结构主要由两部分组成:制动电磁铁和闸瓦制动器。制动电磁铁由铁芯、衔铁和线圈三部分组成，闸瓦制动器由制动轮、闸瓦、弹簧等组成。制动轮与电动机的转子同轴，当电动机断电制动时，由闸瓦紧紧地抱住制动轮，从而使电动机迅速制动。电磁抱闸制动分为断电制动型和通电制动型两种。下一页返回上一页2.4 三相异步电动机制动控制线路(1)断电制动控制图2-14(a)所示为断电制动控制线路，其工作原理为:合上电源开关Q，按下启动按钮SB1，接触器KM吸合，制动电磁线圈YB通电，使抱闸闸瓦与制动轮分开，电动机启动;当电动机停车时，按下停止按钮SB2，接触器KM断电释放，电动机切断电源，与此同时，制动电磁线圈YB也断电，在弹簧的作用下，使闸瓦紧紧抱住制动轮，电动机被迅速制动。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路(2)通电制动控制图2-14(b)所示为通电制动控制线路，该控制线路与断电制动型不同，制动器的结构也有所不同。在电动机通电工作时，制动电磁线圈没有电压，这时闸瓦与制动轮松开。当按下停止按钮SB2时，电动机断电，通过复合按钮SB2的动合触点闭合，使KM2线圈得电，制动电磁线圈得电，闸瓦抱住制动轮进行制动。当松开按钮SB2时，制动电磁线圈断电，闸瓦又松开。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路电磁抱闸制动的优点是制动力矩大，制动迅速，安全可靠，停车准确。其缺点是制动愈快，冲击振动就愈大，对机械设备不利。由于这种制动方法较简单，操作方便，所以在生产现场得到广泛应用。至于选用哪种电磁抱闸制动方式，要根据生产机械工艺要求来定。一般在电梯、吊车、卷扬机等一类升降机械上，应采用断电电磁抱闸制动方式;像机床一类经常需要调整加工件位置的机械设备，往往采用通电电磁抱闸制动方式。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路 2.电磁离合器制动制动型电磁离合器主要由制动电磁铁、静摩擦片、动摩擦片及制动弹簧组成。制动电磁离合器的静摩擦片不能转动，动摩擦片与电动机轴固定在一起。当电磁铁线圈断电时，电磁离合器的静摩擦片在制动弹簧的作用下与动摩擦片压在一起，电动机被制动。当电磁铁线圈得电时，电磁离合器的静摩擦片在电磁吸力的作用下与动摩擦片分开，电动机可以正常启动运转。电磁离合器的优点是体积小，传递转矩大，操作方便，运行可靠，制动方式比较平稳且迅速，并易于安装在机床一类的机械设备内部。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路二、电力制动控制线路电动机在切断电源后，在电动机内部产生一个与电动机旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩)，迫使电动机迅速停转的方法称为电力制动。常用的电力制动方法有能耗制动和反接制动等。1.能耗制动控制线路能耗制动是三相异步电动机要停车时，在切断三相电源的同时，把定子的其中两相绕组接通直流电源，当转速为零时再切断直流电源。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路图2-15为能耗制动控制线路。在电动机正常运行时，若按下按钮SB1,电动机由于KM1断电释放脱离三相交流电源，而直流电源则由于接触器KM2线圈得电，KM2主触点闭合而加人定子绕组，时间继电器KT线圈与KM2线圈同时得电并自锁，于是电动机进入能耗制动状态。如果时间继电器的延时时间设置合适，当电动机的转速接近零时，时间继电器延时时间到，这时时间继电器的延时断开、动断触点断开，使KM2及KT线圈断电，电动机能耗制动结束。能耗制动时制动力矩的大小，与通入定子绕组的直流电流的大小有关，电流越大，电动机内磁场越强，产生的制动力矩就越大。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路电流可用可变电阻R调节，但通入的直流电流不能太大，否则会烧坏定子绕组。2.反接制动控制线路反接制动是在电动机要停转时，改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法。值得注意的是，当电动机的转速接近零时，应立即切断电动机反接制动电源，否则电动机将反向启动。为此必须在反接制动中采取一定的措施，防止反向启动。在一般的反接制动控制线路中，常利用速度继电器来自动切断电源。上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路图2-16为反接制动控制线路。它的主电路与正反转控制线路的主电路基本相同，只是增加了三个电阻R，在电动机反接制动时其冲击电流很大，R起限流作用。速度继电器KS用来检测电动机速度的变化，在制动结束时，及时切断制动电源。控制线路的工作原理是:启动时，按下启动按钮SB2，接触器KM1得电自锁，电动机M通电旋转;在电动机正常运转时，速度继电器KS的动合触点闭合，为反接制动做好准备;停车时，按下停车按钮SB1,SB1动断触点断开，接触器KM 1线圈断电，电动机M脱离电源，SB1动合触点闭合，上一页下一页返回2.4 三相异步电动机制动控制线路由于此时电动机仍在高速旋转，速度继电器的动合触点依然处于闭合状态，所以反接制动接触器KM2线圈得电并自锁，其主触点闭合，使电动机定子绕组接入反向电源，进入反接制动状态，电动机转速迅速下降;当电动机的转速接近为零时，速度继电器的动合触点断开，反接制动接触器KM2线圈断电，反接制动结束。这种线路适用于电动机容量较小的场合。上一页返回2.5 三相异步电动机转速控制在实际生产的很多领域中，要求三相笼型异步电动机的速度为无级调节，其目的是实现自动化控制、节能、提高产品质量和生产效率。由电动机直接调速，其调速方法很多，如变更定子绕组的极对数，实现变极调速和变频调速方式。一、改变极调速控制改变磁级对数即为变级调速。变极调速适用于三相笼型异步电动机。与其他调速方法比较，变极调速控制线路简单，造价低，但不能无级调速。在普通中小型设备使用较多的还是多速交流电动机。下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制变极电动机一般有双速、三速、四速之分，双速电动机定子装有一套绕组，而三速、四速则为两套绕组。图2-17为4/2极的双速异步电动机定子绕组接线示意图。当三相绕组按图2-17(a)接线，即将三相绕组的U1,V1,W1三个接线端接三相电源，将U2,V2,W2接线端悬空，定子绕组接成三角形接法，电动机为4极，运行转速为低速。当将U2,V2,W2接入三相电源，而将U1,V1,W1连在一起，电动机三相绕组接成双星形，即接成图2-17(b)形式，电动机为2极，运行转速为高速。上一页下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制图2-18为双速电动机控制线路。当KM 1得电，KM2,KM3均失电时，三相绕组的U1,V1,W1接线端接到三相电源，U2,V2,W2接线端被悬空，定子绕组接成三角形接法，电动机为4极，运行转速为低速。当KM2,KM3得电而KM 1失电，将U2,V2,W2接入三相电源，而将U1,V1,W1连在一起，电动机三相绕组接成双星形，电动机为2极，运行转速为高速。SB2为低速启动按钮，SB3为高速启动按钮，KM2和KM3的作用相同，采用两个接触器是为了满足主触点数量要求。上一页下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制二、变频调速控制改变电源频率即为变频调速。变频调速控制最复杂，但性能最好，随着其成本日益降低，目前已广泛应用于工业自动控制领域中。1.变频调速的基本概念由三相笼型异步电动机原理n1=60f1/p可知，改变电源频率就可改变电动机同步转速。变频器是实现交流电动机调速装置的产品。变频器的控制方式可分为两种，即开环控制和闭环控制。开环控制有V/F控制方式，闭环控制有矢量控制等方式。上一页下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制(1)v/F控制 V/F控制是在改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，在较广范围内调速运转时，电动机的功率因数和效率不下降。这就是控制电压与频率之比，所以称为V/F控制。作为变频器调速控制方式，V/F控制比较简单，现多用于通用变频器、风机泵类机械的节能运行、生产流水线工作台传动和空调等家用电器中。上一页下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制(2)矢量控制矢量控制是将供给异步电动机的定子电流分解成磁场电流和转矩电流，任意进行控制，同时再将两者合成后的定子电流，供给异步电动机。矢量控制方式使交流异步电动机具有与直流电动机相同的控制性能。目前采用这种控制方式的变频器已广泛应用于生产实际中。上一页下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制 2.变频调速的特点变频调速可以使用标准电动机(如不需维护的笼型电动机)，可以连续调速，改变转速方向可通过电子回路改变相序实现，启动电流小，加减速度可调节，电动机可以高速化和小型化，防爆容易，保护功能齐全(如过载保护、短路保护、过电压和欠电压保护)等。变频调速的应用领域非常广泛。如应用于风机、泵、搅拌机、挤压机、精纺机和压缩机，原因是节能效果显著;应用于机床，如车床、机械加工中心、钻床、铣床、磨床，主要目的是提高生产效率和质量;还广泛应用于其他领域，如各种传送带的多台电动机同步、调速，起重机等。上一页下一页返回2.5 三相异步电动机转速控制 3.使用变频器调速的控制目前实用化的变频器种类很多，适用于各种需要电动机调速的场合。它可通过操作面板或通过现场总线通信方式操作，通过修改其内置参数，即可工作于各种场合。主要特点:内置多种运行控制方式;快速电流限制，实现无跳闸运行;内置式制动斩波器，实现直流注入制动;具有PID控制功能的闭环控制，控制器参数可自动整定;多组参数设定且可相互切换，变频器可用于控制多个交替工作的生产过程;多功能数字、模拟输入/输出口，可任意定义其功能和具有完善的保护功能。上一页返回图2-1 某机床电气原理图返回图2-2 某机床电控系统接线图返回图2-3 点动控制线路返回(a)接线示意图(b)原理图图2-4 连续控制线路返回图2-5 点动与连续控制线路返回图2-6 两地控制线路返回图2-7 两台电动机顺序控制线路返回(a)主中路(b)顺序控制(c)顺序控制图2-8 电动机正反转控制线路返回(a)主中路(b)接触器联锁(C)双重联锁图2-9 自动往返控制线路返回图2-10 手动切换的Y-降压启动线路返回图2-11 自动切换的Y-降压启动线路返回图2-12 定子绕组串电阻自动控制线路(a)主电路(b)平动控制(c)自动控制返回图2-13 自耦变压器降压启动控制线路返回图2-14 电磁抱闸制动控制线路返回(a)断中制动型续表返回(b)通电制动型图2-15 能耗制动控制线路返回图2-16 反接制动控制线路返回图2-17 双速异步电动机定子绕组接线示意图返回（a）角形接线（b）双星形接线图2-18 双速电动机控制线路返回

注意事项

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