XXXX0311第2章电气控制基本电路.pdf

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1、第第 2 章章电气控制基本电路电气控制基本电路电气控制线路是用导线将电机、继电器、接触器等电气元件按一定的要求和方法连接起来，并能实现某种控制功能的线路。电气控制线路图是将各电气元件的连接用图来表达，各种电气元件用不同的图形符号表示，并用不同的文字符号来说明其所代表电气元件的名称、用途、主要特征及编号等。绘制电气控制线路图必须清楚地表达生产设备电气控制系统的结构、原理等设计意图，并且以便于进行电气元件的安装、调整、使用和维修为原则。因此，电气控制线路应根据简明易懂的原则，采用统一规定的图形符号、文字符号和标准画法来进行绘制。2.1 控制电路的基本规则控制电路的基本规则一、电气控制线路图和常用符

2、号一、电气控制线路图和常用符号电气控制线路的表示方法有两种：安装图和原理图。1、常用电气图形符号和文字符号在绘制电气线路图时，电气元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准的规定。所用图形符号符合 GB4728电气图用图形符号有关规定。所用文字符号符合 GB7159-87电气技术中的文字符号制订通则的规定。电气图中的文字符号分为基本文字符号、辅助文字符号。基本文字符号有单字母符号和双字母符号。单字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类。如 K 表示继电器元件大类；双字母符号由一个表示大类的单字母和另一个表示器件特性的字母组成，如 KV 表示继电器中的电压继电器。辅助文字符号用来进一步表示电气设备

3、、装置和元器件的功能、状态和特征。2、电气原理图电气原理图一般分为主电路和辅助电路两个部分。主电路是电气控制线路中强电流通过的部分，是由电机以及与它相连接的电气元件如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等组成的线路。在机床电气原理图中，主电路即从电源至电动机之间的线路。辅助电路中通过的电流较小，包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。其中，控制电路是由按钮、继电器和接触器的吸引线圈和辅助触点等组成。一般来说，信号电路是附加的，如果将它从辅助电路中分开，并不影响辅助电路工作的完整性。电气原理图能够清楚地表明电路的功能，对于分析电路的工作原理十分方便1）绘制电气原理图的原则根据简

4、单清晰的原则，原理图采用电气元件展开的形式绘制。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的尺寸大小。绘制电气原理图应遵循以下原则：（1）所有电机、电器等元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。（2）主电路用粗实线主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图的右侧或下方。（3）无论是主电路还是辅助电路或其元件，均应按功能布置，各元件尽可能按动作顺动作顺序序从上到下、从左到右排列。（4）在原理图中，同一电路的不同部分（如线圈、触点）应根据便于阅读的原则安排在图中，为了表示是同一元件，要在电器的不同部分使用同一

5、文字符号来标明。对于同类电器，必须在名称后或下标加上数字序号以区别，如 KM1、KM2 等。（5）所有电器的可动部分均以自然状态自然状态画出，所谓自然状态是指各种电器在没有通电和没有外力作用时的状态。对于接触器、电磁式继电器等是指其线圈未加电压，触点未动作；控制器按手柄处于零位时的状态画；按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画。（6）原理图上应尽可能减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电的联系时，在导线的交点处画一个实心圆点。根据图面布置的需要，可以将图形符号旋转 900、1800或 450绘制。一般来说，原理图的绘制要求是层次分明，各电气元件以及它们的触点安排要合理，并保证电气控制线路运

6、行可靠，节省连接导线，以及施工、维修方便。2）图面区域的划分绘制电路图的原则是简单清晰，要让人容易看明白。所以要对图面分区。图面分区时，竖边从上到下用大写英文字母，横边从左到右用阿拉伯数字分别编号。分区代号用该区域的字母和数字表示，如 B3、C5。它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析而设置的。图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应电路或元件的功能，以利于理解原理图各部分的功能及全电路的工作原理。例如，图 2-1 为 CM6132 普通车床电气原理图，在图 2-1 中图面划分为 18 个图区。3）、符号位置的索引在较复杂的电气原理图中，对继电器、接触器的线圈符号的文字符号下方标注其触点位置的索

7、引；而在触点文字符号下方标注其线圈位置的索引。符号位置的索引，用图号、页次、图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图样上，而当每个图号仅有一页时，索引代号可省去页次。当某一元件相关的各符号元素出现在同一图号的图样上，而该图号有几张图样时，索引代号可省去图号。当与某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图样的不同图区时，索引代号可只用图区号表示。在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系，应用附图表示。即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的图形符号，并在其下面标注相应触点的索引代号，对未使用的触点用“”表示。有时，也可以省去触点图形符号的表示。

8、在接触器触点的位置索引中，左栏为主触点所在图区号（有两个主触点在图区 4，另一个主触点在图区 5），中栏表示辅助常开触点所在图区号（一个在图区 6，另一个没有使用），右栏为辅助常闭触点所在图区号（两个触点均末使用）。在继电器触点的位置索引中，左栏为常开触点所在图区号（一个在图区 9，一个在图区13，有两个常开触点没有使用），右栏为常闭触点所在图区号（四个常闭触点均末使用）。4）、技术数据的标注电气元件的技术数据，除在电气元件明细表中标明外，有时也可用小号字体标注在其图形符号的旁边。3、电气安装图电气安装图是用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装位置和接线情况，它有电器元件布置图和接线图两部

9、分。1、电器元件布置图电器布置图详细绘制出电气设备零件的安装位置。图中各电气元件的代号应与有关电路图对应的元器件代号相同。各电气元件的安装位置是由机床的结构和工作要求决定的，如电动机要和被拖动的机械部件在一起，行程开关要放在要取得信号的地方，操作元件要放在操纵台，一般电气元件应放在控制柜内。图中往往留有 10以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。在绘制电气设备布置图时，所有能见到的以及需表示清楚的电气设备均用粗实线绘制出简单的外形轮廓，其他设备(如机床)的轮廓用双点划线表示。2、电气接线图电气接线图是用来表明电气设备各单元之间的连接关系。它清楚地表示了电气设备外部元件的相对位置

10、及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气原理图所起不到的作用。在接线图中，要表示出各电气设备之间的实际接线情况，并标注出外部接线所需的数据。在接线图中各电气元件的文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电气原理图一致。对某些较为复杂的电气设备，电气安装板上元件较多时，应绘制安装板的接线图。图图 2-22-2 接触器接触器、继电器继电器触点图表触点图表二、阅读和分析电气控制路线图的方法二、阅读和分析电气控制路线图的方法阅读电气线路图的方法主要有两种：查线读图法和逻辑代数法。1查线读图法查线读图法又称直接读图法或跟踪追击法。查线读图法是按照线路根据生产过程的工

11、作步骤依次读图，查线读图法按照以下步骤进行：（1）了解生产工艺与执行电器的关系在分析电气线路之前，应该熟悉生产机械的工艺情况，充分了解生产机械要完成哪些动作，这些动作之间又有什么联系；然后进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系，必要时可以画出简单的工艺流程图，给分析电气线路提供方便例如，车床主轴转动时，要求油泵先给齿轮箱供油润滑，即应保证在润滑泵电动机起动后才允许主拖动电动机起动，对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。下图为主拖动电动机 M1 与润滑油泵电机 M2 的联锁控制线路图，其中润滑泵电动机是拖动油泵供油的。（2）分析主电路在分析电气线路时，一般应先从电动机着手，根据主电路中有哪些控

12、制元件的主触点、电阻等大致判断电动机是否有正反转控制、制动控制和调速要求等。例如，在图 2-2 所示的电气线路的主电路中，主拖动电动机 M1 电路主要由接触器 KM2的主触点和热继电器 FR1 组成。从图中可以断定，主拖动电动机 M1 采用全压直接起动方式。热继电器 FR1 作电动机 M1 的过载保护，由熔断器 FU 作短路保护。油泵电动机 M2 电路由接触器 KM1 的主触点和热继电器 FR2 组成，该电动机也是采用直接起动方式，并由热继电器FR2 作其过载保护，由熔断器 FU 作其短路保护车床主电路与控制线路图（3）分析控制电路通常对控制电路按照由上往下或由左往右依次阅读，可以按主电路的构

13、成情况，把控制电路分解成与主电路相对应的几个基本环节，一个环节一个环节地分析，然后把各环节串起来。首先，记住各信号元件、控制元件或执行元件的原始状态；然后，设想按动了操作按钮，线路中有哪些元件受控动作；这些动作元件的触点又是如何控制其他元件动作的，进而查看受驱动的执行元件有何运动；再继续追查执行元件带动机械运动时，会使哪些信号元件状态发生变化；然后再查对线路信号元件状态变化时执行元件如何动作 在读图过程中，特别要注意相互的联系和制约关系，直至将线路全部看懂为止。例如，图 2-2 电气线路的主电路，可以分成电动机 M1 和 M2 两个部分，其控制电路也可相应地分解成两个基本环节。其中，停止按钮

14、SB1 和启动按钮 SB2、热继电器触点 FR2、接触器 KM1 构成直接启动电路；不考虑接触器 KM1 的常开触点，接触器 KM2、热继电器触点 FR1、按钮 SB3 和 SB4 也构成电动机直接启动电路。这两个基本环节分别控制电动机 M2 和 M1其控制过程如下：合上刀闸开关 QS，按启动按钮 SB2：接触器 KM1 吸引线圈得电，其主触点 KM1 闭合，油泵电动机 M2 启动。同时，KM1 的一个辅助触点对启动按钮 SB2 自锁闭合，使电动机 M2 正常运转;另一个串在 KM2 线圈电路中的辅助触点闭合,为 KM2 通电作好准备。按下停止按钮 SB1：接触器 KM1 的吸引线圈失电，KM

15、1 主触点断开，油泵电动机 M2 失电停转。同理，可以分析主拖动电动机 M1 的起停控制线路。工艺上要求 M1 必须在油泵电动机M2 正常运行后才能启动工作，因此，应将油泵电动机接触器 KM1 的一个常开辅助触点串入主拖动电动机接触器 KM2 的线圈电路中，以实现只有接触器 KM1 通电后,KM2 才能通电的顺序控制，即只有在油泵电动机 M2 启动后主拖动电动机 M1 才能启动。2逻辑代数法逻辑代数法又称间接读图法，是通过对电路的逻辑表达式的运算来分析控制电路的，其关键是正确写出电路的逻辑表达式。逻辑变量及其函数只有“0”、“1”两种取值，用来表示两种不同的逻辑状态。继电器接触器控制线路的元件

16、都是两态元件，它们只有“通”、“断”两种状态。开关的接通或断开，线圈的通电或断电、触点的闭合或断开都可用逻辑值表示。因此，继电器接触器控制电路的基本规律是符合逻辑代数的运算规律的。在继电接触器控制线路中逻辑代数规定如下：继电器、接触器线圈得电状态为“1”，线圈失电状态为“0”；继电器、接触器控制的按钮触点闭合状态为“1”，断开状态为“0”。按钮与行程开关未受压为“0”，受压为“1”。为了清楚地反映元件状态，元件线圈、常开触点（动合触点）的状态用相同字符（例如接触器为 KM）来表示，而常闭触点（动断触点）的状态以KM 表示。若 KM 为“1”状态，则表示线圈得电，接触器吸合，其常开触点闭合，常闭

17、触点断开。得电、闭合都是“l”状态，而断开则为“0”状态。若 KM 为“0”状态，则与上述相反。在继电接触器控制线路中，把表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；把表示继电器、接触器等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量是根据输入逻辑变量经过逻辑运算得出的。输入、输出逻辑变量的这种相互关系称为逻辑函数关系，也可用真值表来表示（a）(b)c)1)、逻辑非线圈未通电时，其常开触点断开为“0”态，而常闭触点闭合为“1”态。线圈通电时，其常开触点闭合为“l”态，而常闭触点断开为“0”态。可见，同一电器的常开触点与常闭触点的状态总是相反的，这种关系在逻辑线路中称为“非”逻辑。“非”逻辑用变量

18、上面的短横线来表示，读作“非在图 a 为实现逻辑非运算公式：当 KA=1 时，=0，常闭触点 KA 断开，则 KM=0，线圈不得电；当 KA=0，则=1，常闭触点 KA 闭合，此时，KM=1，线圈 KM 得电吸合。逻辑非的运算规则为：2）、逻辑与逻辑与用触点串联实现，图（b）所示的 KA1 和 KA2 触点串联电路实现了逻辑与运算，逻辑与运算用符号“”表示。其公式为：KM=KA1KA2该公式的含意是：只有当 KA11 与 KA21 时，KM1，否则便为 0。对于电路来说，只有当触点 KA1 与 KA2 都闭合时，线圈 KM 才得电，为“1”状态。逻辑与的运算规则为：0*0=0；0*1=0；1*

19、0=0；l*1=1。3）、逻辑或逻辑或用触点并联电路实现，图 2-3（c）所示的并联电路实现逻辑或运算，逻辑或运算用符号“”表示。其公式为：KM=KA1+KA2该公式的含意是：当 KA11 或 KA21 时，KM1。对于电路来说，触点 KA1 或 KA2 任一个闭合时，线圈 KM 都得电为“1”。逻辑或的运算规则是：000011101111逻辑代数法读图的优点是，各电气元件之间的联系和制约关系在逻辑表达式中一目了然。通过对逻辑函数的具体运算，一般不会遗漏或看错电路的控制功能。而且采用逻辑代数法后，对电气线路采用计算机辅助分析提供了方便。该方法的主要缺点是，对于复杂的电气线路，其逻辑表达式很繁琐

20、冗长。KAKA2.22.2 电气控制的基本控制环节电气控制的基本控制环节在继电器接触器控制线路中，常用到点动、自锁、联锁、禁止、记忆、延时等控制功能，下面分析具有这些功能的电路及其逻辑表达式。一、基本的控制环节，一、基本的控制环节，1、点动此图逻辑表达式为：KM=SB分析：当手指按下时，常开按钮闭合，则 KM 得电吸合。手指一松开，KM 立刻失电。所以称为点动。点动的含义是：操作者按下起动按钮后，电动机起动运转，松开按钮时，电动机就停止转动，即点一下，动一下，不点则不动。点动在控制中，起的作用是作调整运动。即当工件的位置与要求位置相差不多时，如果电动机长时间运转，可能会过位。这时可以用点动，一

21、点一点的运动。包括双手点动和单手点动。2、长动（自锁）逻辑表达式为：KM=SB+KM分析：自锁实际上是将线圈本身的常开触点与启动按钮并联。在机床工作时，工人不能始终用一个手按着按钮不放，他必须去工作。因此需要这样一个功能，按钮一旦按下，机床就可以运转，手松开后，机床应保持继续运转。此谓长动。当按钮 SB 按下后，线圈 KM 得电，则其常开触点 KM 闭合。当手松开按钮时，SB=0，然而电流可以通过闭合的常开触点 KM 到达线圈 KM，因此，线圈 KM 在常开按钮断开后，继续保持有电。按钮 SB 按下后，线圈 KM 始终有电。也就是说自锁电路能够具有记忆功能。它对命令具有记忆功能。注意：凡是需要

22、记忆的控制都需要使用自锁环节。停止的实现：自锁环节具有记忆功能，按钮 SB 按下，线圈始终有电，实现长动。现在我们来看一看如何停止工作。实际上就是在自锁环节上串一个常闭按钮，以实现停止功能。图图 2-22-2 双手点动、单手点动控制电路与实物图双手点动、单手点动控制电路与实物图图图 2-22-2 长动自锁控制电路长动自锁控制电路逻辑表达式为：KM=（SB2+KM）分析：当常开按钮 SB2 按下时，线圈 KM 有电，并实现自锁。当常闭按钮 SB1 按下后，其触点断开，因此线圈 KM 失电，则其常开触点 KM 复位（恢复断开状态）。当手松开时，常闭按钮 SB1 恢复闭合状态，但此时常开按钮 SB

23、处于断开状态，常开触点 KM 也处于断开状态，因此线圈 KM 无法得电，从而实现了停止功能。我们说，自锁环节具有记忆功能，当按停止按钮 SB1 时，接触器 KM 的吸引线圈失电，KM 主触点断开，电动机失电停转同时，KM 辅助触点断开，消除自锁电路，因此“记忆”被清除了。本图我们用常开按钮实现启动，用常闭按钮实现停止。实际上，常开触点闭合，线圈就可能会得电。当按下停止按钮时，本来有电的线圈就会失电。引申一步说，只要是常开触点就具有启动的作用，凡是常闭触点就具有停止的功能。3）、禁止电路互锁控制是指生产机械或自动生产线不同的运动部件之间互相联系又互相制约，又称为联锁控制。（1）、甲接触器动作时，

24、乙接触器不能工作，即甲禁止乙工作。例如：，电梯，电梯可以上下运动，电梯的门可以作开启运动，但是当电梯在运行时，是严禁电梯门开启的。如果我们用接触器 KM1 控制电梯上下运动，接触器 KM2 控制电梯门的开启运动。则在 KM1 工作时，是禁止 KM2 工作的。控制图如下：KM1 禁止 KM2，实际上就是在 KM2 的线圈线路中串入 KM1的常闭触点。前面讲过，常开触点有启动的功能，常闭触点有停止的功能。分析：当我们按下 SB2 时，KM1 线圈得电自锁，此时，在KM2 线圈线路中串联的 KM1 常闭触点断开，则 KM2 无法得电。（2）、甲乙接触器互相禁止KM1 接触器控制电动机正转，KM2 控

25、制电动机反转。正、反转运动相反，不能同时工作，KM1、KM2 的线圈之间必须用互锁来保证。其实质上是两个禁止电路。即在对方的线圈线路中串入自已的常闭触点，在本图中，在 KM1 线圈线路中串入 KM2 的常闭触点，在KM2 线圈线路中串入 KM1 的常闭触点。分析：按下 SB2 后，KM1 线圈得电自锁，此时，在 KM2 线圈线路中的常闭触点 KM1 断开，即使按下 SB3，KM2 线圈也无法得电。在 KM1 线圈失电的情况下，此时 KM1 的常闭触点处于闭合状态，此时 KM2 线圈才可能得电。SB1图图 2-22-2 起停控制电路起停控制电路图图 2-22-2 甲禁止乙甲禁止乙-控制电路控制电

26、路图图 2-22-2 甲乙互相禁止甲乙互相禁止-控制电路控制电路（3）、顺序电路甲接触器先于乙接触器工作。在甲工作之前，乙不能工作。如机床电路中，KM1 控制油泵供油冷却，KM2 控制刀架运动，进行切削。工艺上规定，在没有冷却油的情况下，不能进行切削。KM2 必须在 KM1 工作之后，才能进入工作状态。其实质，就是在后工作接触器线圈线路中串入先工作线圈的常开触点。本图，KM2 工作顺序落后于 KM1，因此，在 KM2 线圈线路中串入 KM1 的常开触点。如果我们先按下 SB3，此时，KM1 常开触点处于断开状态，则 KM2 无法得电，因此不能进行切削。先按下 SB2，则 KM1 线圈得电自锁，

27、油泵开始供油。然后按下 SB3，因 KM1 线圈得电，而其常开触点 KM1 闭合，KM2线圈得电，自锁。4）、多地点控制线路有些生产设备为了操作方便，常需要在两个以上的地点进行控制。例如，电梯的升降控制可以在梯厢里面控制，也可以在每个楼层控制。多地点控制必须在每个地点有一组按钮，所有各组按钮的连接原则必须是：常开启动按钮要并联，常闭停止按钮应串联。在下图中，启动按钮 SB4、SB5、SB6 并联连接，放置在不同地方，实现多地点启动；停止按钮 SB1、SB2、SB3串联连接，放置在不同地方，实现多地点停止。二、线路保护环节线路保护环节包括短路保护、过载保护、欠压和零压保护等。短路保护：短路时通过

28、熔断器 FU1 的熔体熔断来切断电路，使电动机立即停转。过载保护：通过热继电器 FR 实现。当负载过载或电动机单相运行时，FR 动作，其常闭触点 FR 控制电路断开，KM 吸引线圈失电来切断电动机主电路使电动机停转。欠压保护：通过接触器 KM 的自锁触点来实现。当电源停电或者电源电压严重下降，使接触器 KM 由于铁心吸力消失或减小而释放，这时电动机停转，接触器辅助常开触点 KM 断开并失去自锁。欠压保护可以防止电压严重下降时电动机在负载情况下的低压运行；避免电动机同时启动而造成电压的严重下降；防止电源电压恢复时，电动机突然起动运转，造成设备和人身事故。要牢记自锁电路：简单电路的设计，基本上就是

29、对此电路进行改造。例如延时启动，我们前面说，常开有启动的功能，因此可用一个时间继电器的常开触点取代按钮 SB，又因为是延时启动，则为延时闭合常开触点。当碰到行程开关时，则停止。前面说，停止功能是通过常闭触点来实现的，我们可以用行程开关的常闭触点来取代常闭按钮 SB1，即可实现此功能。2.32.3 三相交流电动机的启动控制三相交流电动机的启动控制三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。较大容量(大于 10kW)的电动机，因起动电流较大(可达额定电流的 47 倍)。通常对于三相异步电动机的起动有全压直接起动方式和降压起动方式。一、鼠笼式异步电动机全压起动控

30、制一、鼠笼式异步电动机全压起动控制在变压器容量允许的情况下，鼠笼式异步电动机应该尽可能采用全压直接起动，即起动时将电动机的定子绕组直接接在交流电源上，电机在额定电压下直接起动。直接起动既可以提高控制线路的可靠性，又可以减少电器的维修工作量。1单向长动控制线路三相鼠笼电动机单方向长时间转动控制是一种最常用、最简单的控制线路，能实现对电动机的起动、停止的自动控制。单向长动控制的电路图即所示的起、保、停电路。2单向点动控制线路生产机械在正常工作时需要长动控制，但在试车或进行调整工作时，就需要点动控制，点动控制也叫短车控制或点车控制。例如桥式吊车需要经常作调整运动，点动控制是必不可少的。点动的含义是：

31、操作者按下起动按钮后，电动机起动运转，松开按钮时，电动机就停止转动，即点一下，动一下，不点则不动。如图（a）是最基本的点动控制线路;(b)是采用中间继电器 KA 实现点动与长动的控制线路。图(a)是最基本的点功控制线路。按下点动按钮 SB，KM 闭合，电动机启动运行。松开SB 按钮，电动机断电停止转动。这种线路不能实现连续运行，只能实现点动控制。图(b)是采用中间继电器 KA 实现点动与长动的控制线路。按下长动按钮 sB2，继电器KA 得电，它的两个常开触点闭合，使接触器 KM 得电，电动机长动运行，只有按下停止按钮SB1 时，电动机才断电停转。按下点动按钮 sB3，电动机启动运行，松开按钮

32、SB3，电动机断电，停止转动。点动控制与长动控制的区别主要在自锁触点上。点动控制电路没有自锁触点，由点动按钮兼起停止按钮作用，因而点动控制不另设停止按钮。与此相反，长动控制电路，必须设有自锁触点，还要另设停止按钮。二、三相鼠笼式异步电动机降压起动二、三相鼠笼式异步电动机降压起动鼠笼式异步电动机采用全压直接起动时，控制线路简单，但是异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的 47 倍，过大的起动电流会降低电动机寿命，使变压器二次电压大幅度下降，会减小电动机本身的起动转矩，甚至使电动机无法起动，过大的电流还会引起电源电压波动，影响同一供电网路中其它设备的正常工作。判断一台电动机能否全压起动的一般规

33、定是：电动机容量在 10kW 以下者，可直接起动；10kW 以上的异步电动机是否允许直接起动，要根据电动机容量和电源变压器容量的经验公式来估计：式中：Iq电动机全电压起动电流（A）；Ie电动机额定电流（A）。若计算结果满足上述经验公式，一般可以全压起动，否则应考虑采用降压起动。有时，为了限制和减少起动转矩对机械设备的冲击作用，允许全压起动的电动机，也多采用降压起动方式。1自耦变压器降压起动控制线路自耦变压器又称为起动补偿器。电动机起动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦起动完毕，自耦变压器便被切除，电动机进入全电压运行。自耦变压器降压起动的原理是：采用时间继电器来完成自耦变压器的

34、降压起动过程的切除。由于时间继电器的延时可以较为准确的整定，当时间继电器延时时间到，切除自耦变压)(4)(43KVA电 动 机 容 量KVA电 源 变 压 器 容 量IIeq器，结束起动过程。这种使用时间继电器控制线路中各电器的动作顺序，称为时间原则控制线路。123456线路的工作原理如下：1）、合上闸刀开关 QS，按下启动按钮 SB2，运行过程如下：（1）、SB2 按下，线圈 KM1 得电，自锁。则 KM1 在 1 区的常开主触点闭合，电动机经 Y形连接的自耦变压器接至电源降压启动；（2）KM1 线圈得电的同时，时间继电器 KT 得电。时间继电器 KT 经一定时间到达延时值，其在 5 区的延

35、时闭合常开触点闭合，中间继电器线圈 KA 得电并自锁；3 区的 KA 常闭触点断开，使接触器 KM1 线圈失电，KM1 主触点断开，将自耦变压器从电网切除。（3）、4 区的 KM1 辅助常开触点因线圈失电而恢复为断开状态，线圈 KT 也失电。6 区KA 的常开触点因 KA 线圈得电而闭合，因 KM1 线圈处于失电状态，其 6 区常闭触点处于闭合状态，使接触器 KM2 线圈得电，2 区的 KM2 主触点闭合将电动机直接接入电源，使之在安全电压下正常运行。2）、按下停止按钮 SB1，线圈 KA、KM2 均失电，电动机停止转动。在自耦变压器降压起动过程中，起动电流与起动转矩的比值按变比平方倍降低。因

36、此，从电网取得同样大小的起动电流，采用自耦变压器降压起动比采用电阻降压起动产生较大的起动转矩。这种起动方法常用于容量较大、正常运行为 Y 形连接法的电动机。其缺点是自耦变压器价格较贵，结构相对复杂，体积庞大，不允许频繁操作。2、Y-降压起动控制线路Y-降压起动是在起动时将电动机定子绕组接成 Y 形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），在起动结束时换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源线电压（380V），电动机进入正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种线路。Y-降压起动控制线路三相鼠笼式异步电动机采用 Y-降压起动的优点是定子绕组 Y 形接法时，

37、起动电压为直接采用接法时的，起动电流为三角形接法时的 1/3，因而起动电流特性好，线路较简单，投资少。其缺点是起动转矩也相应下降为三角形接法的 1/3，转矩特性差。本线路适用于轻载或空载起动的场合，应当强调指出，Y-连接时要注意其旋转方向的一致性。工作原理：YA 降压启动设计思想仍是按时间原则控制。KM1、KM3 闭合为 Y 形接法。KM1、KM2 闭合为形接法。按下启动按钮 SB2：（1）、接触器 KM1 线圈得电，电动机 M 接入电源。（2）、接触器 KM3 线圈得电，其常开主触点闭合，Y 形启动，辅助触点断开，保证了接触器 KM2 不得电。（3）、时间继电器 KT 线圈得电，经过一定时间

38、延时，常闭触点断开，切断 KM3 线圈电源。（4）、KM3 主触点断开，KM3 常闭辅助触点闭合，KT 常开触点闭合，接触器 KM2 线圈得电，KM2 主触点闭合，使电动机 M 由 Y 形启动切换为远行。按下停止按钮 SB1，切断控制线路电源，电动机 M 停止运转。三相鼠笼式异步电动机采用 Y-降压起动的优点是定子绕组 Y 形接法时，起动电压为直接采用接法时的，起动电流为三角形接法时的 1/3，因而起动电流特性好，线路较简单，投资少。其缺点是起动转矩也相应下降为三角形接法的 1/3，转矩特性差。本线路适用于轻载或空载起动的场合，应当强调指出，Y-连接时要注意其旋转方向的一致性。三、绕线式异步电

39、动机起动控制三、绕线式异步电动机起动控制在大、中容量电动机的重载起动时，增大起动转矩和限制起动电流两者之间的矛盾十分突出。三相绕线式电动机的突出优点是可以在转子绕组中串接外加电阻或频敏变阻器进行起动，由此达到减小起动电流，提高转子电路的功率因数和增加起动转矩的目的。一般在要求起动转矩较高的场合，绕线式异步电动机的应用非常广泛。例如桥式起重机吊钩电动机、卷扬机等。转子绕组串接电阻起动,只要电阻值大小选择合适，减小的转子电流中有功分量增大,转子功率因数可以提高，电动机的起动转矩也增大，从而具有良好的起动特性。绕线式异步电动机转子串接对称电阻后，其人为特性如图 2-11 所示。1转子串接电阻起动控制

40、线路在电动机起动过程中，串接的起动电阻级数愈多，电动机起动时的转矩波动就愈小，起动愈平滑。起动电阻被逐段的切除，电动机转速不断升高，最后进入正常运行状态。设计思想：这种控制线路既可按时间原则组成控制线路，也可按电流原则组成控制线路。1）按时间原则组成的绕线式异步电动机起动控制线路下图为按时间原则的绕线式异步电动机起动控制线路，依靠时间继电器的依次动作短接起动电阻，实现起动控制。图图 2-22-2按时间原则的绕线式异步电动机启动控制线路线路工作原理：合上刀闸开关 QS，按启动按钮 SB2，运行过程如下：（1）、接触器 KM 线圈得电，其主触点闭合，将电动机的转子串入全部电阻进行启动，KM 辅助触

41、点闭合自锁。（2）、时间继电器 KT1 得电，时间继电器 KT1 的常开触点经一定延时后闭合，使接触器KM1 线圈得电吸合，切除第一级启动电阻 1RQ。同时，时间继电器 KT2 得电。（3）、时间继电器 KT2 常开触点经一定延时后闭合，使接触器 KM2 得电吸合并自锁，短接第 2 级启动电阻 2RQ。同时，时间继电器 KT3 得电。（4）、时间继电器 KT3 的常开触点经一定延时后闭合，使接触器 KM3 得电吸合并自锁，短接第 3 级启动电阻 3RQ，启动过程全部结束。（5）、接触器 KM3 得电，KM3 常闭触点断开，切断时间继电器 KT1 线圈电源，使 KT1、KM1、KT2、KM2、K

42、T3 依次释放。当电动机正常运行时，只有 KM3 和 KM 保持得电吸合状态，其它电器全部复位。按下停止按钮 SB1，KM 线圈失电，切断电动机电源，电动机停转。2）按电流原则组成的绕线式异步电动机起动控制线路按电流原则起动控制是指通过欠电流继电器的释放值设定进行控制，利用电动机起动时转子电流的变化来控制转子串接电阻的切除。图图 2-22-2按电流原则组成的绕线式异步电动机起动控制线路下图为按电流原则组成的绕线式异步电动机起动控制线路。图中，KI1、KI2、KI3 为电流继电器。这 3 个继电器线圈的吸合电流相同，但释放电流不一样，KI1 释放电流 KI2 释放电流 KI3 释放电流。欠电流继

43、电器：在正常工作电流时，其线圈处于吸合状态，其触点动作。当电流减小到一定值时，其线圈释放，触点复位。线路工作原理如下。合上刀闸开关 QS，按下启动按钮 SB2，运行过程如下。（1）、接触器 KM 和中间继电器 KA 线团相继吸合。刚开始启动时，冲击电流很大，KI2和 KI3 的线圈都吸合，其在控制电路中的常闭触点均断开，接触器 KM1、KM2、KM3 的线圈都不动作，其接于转子电路中的常开触点均断开，全部电阻接人转子。（2）、当电动机速度升高后，转子电流逐渐减少，KI1 首先释放，其控制电路中的常闭触点闭合，使接触器 KM1 得电吸合，把第 1 级启动电阻 1RQ 切除。（3）当 1RQ 被切

44、除后，随着电动机转速升高，转子电流又减小，电流继电器 KI2 释放，其常闭触点闭合，使接触器 KM2 得电吸合，把第 2 级启动电阻 2RQ 短接。（4）、当 2RQ 被切除后，转子电流又减小，电流继电器 KI3 释放，其常闭触点闭合，使接触器 KM3 得电吸合，把第 3 级启动电阻 3RQ 短接。启动过程结束。中间继电器 KA 是为了保证启动时接入全部电阻而设计的。因为刚启动时，若无 KA，电流从零开始（电动机中有电容、电感，阻止电流变大，因此启动电流是从零迅速增大）时，KI1、KI2、KI3 都未动作，全部电阻都被短接，电动机处于直接启动状态；增加了 KA，从KM 线圈得电到 KA 的常开

45、触点闭合需要一段时间，这段动作时间能保证电流冲击到最大值，使 K11、K12、K13 全部吸合，接于控制电路中的常闭触点全部断开，从而保证电动机全电阻启动。2转子回路串频敏变阻器起动控制线路转子串接电阻起动控制在绕线式异步电动机起动过程中逐段减小电阻时，电流与转矩是成跃变状态变化，电流与转矩突然增大会产生一定的机械冲击；而且分段级数越多时控制线路越复杂，工作可靠性越低。若改用频敏变阻器（frequency sensitive rheostat）来替代起动电阻,其好处是频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的下降自动减小，所以它是绕线异步电动机较为理想的起动设备，常用于较大容量的绕线式异步电动机的

46、起动控制中，如空气压缩机等。频敏变阻器是一个铁心损耗很大的三相电抗器，它由数片 E 形硅钢片叠成，外面再套上绕组，采用 Y 形接线。将其串入绕线异步电动机转子回路中，相当于接入一个铁损较大的电抗器。在电动机开始起动时，转速 n=0，转子频率最高，频敏变阻器的阻抗最大；随着转子频率的减小，其绕组电抗和铁心损耗决定的等效阻抗也随着减小，随着电动机转速的提高，自动平滑地减小阻抗值，从而限制起动电流。由于频敏变阻器的等效电阻和电抗同步变化，因此转子电路的功率因数基本不变，从而得到大致恒定的起动转矩。下图为采用频敏变阻器的起动控制线路，可实现手动和自动两种控制。转子回路串频敏变阻器起动控制线路自动控制的

47、线路工作原理为：当转换开关 SA 扳到“自动”位置时，按下 SB2 起动按钮：接触器 KM1 得电，（此时 KM2 线圈未得电，）电动机串入频敏变阻器起动。同时，时间继电器 KT 得电。时间继电器 KT 经过一段时间延时，KT 常开触点闭合，中间继电器 KA 得电闭合实现自锁。KA 常开触点闭合，KM2 线圈得电，KM2 常开触点闭合，将频敏变阻器短接。KM2 常闭触点断开，KT 失电，电动机在额定电压下运行。手动控制的线路工作原理为：当转换开关 SA 扳到“手动”位置时，时间继电器 KT 不起作用，利用按钮 SB3 手动控制，使中间继电器 KA 和接触器 KM2 动作，从而控制电动机的起动到

48、正常运转。在主电路中，热继电器并联一个常闭的辅助继电器，这是为了正常启动。刚启动时，电流很大，热继电器容易出现误动作，这时 KA 尚未得电，能将热继电器短接，当启动结束之后，KA 线圈得电，其常闭触点断开，热继电器接入电路，实现其过载保护的功能。频敏变阻器有四个接头可以调整匝数，上下铁心之间也可以调整空气气隙。在使用中如果遇到下列情况，可以调整匝数和气隙：（1）起动电流过大，起动太快，应增加匝数，使阻抗变大，减小起动电流，同时起动转矩减小，起动过程变慢。（2）起动时力矩过大，有机械冲击，应增加气隙，使起动电流略增加，而起动转矩略减小，从而使稳定运行时的转速有所提高。四、降压起动器的工作原理固态

49、降压起动器由电动机的起停控制装置和软起动控制器组成，其核心部件是软起动控制器，它是由功率半导体器件和其它电子元器件组成的。目前市场上的产品分为固态降压起动器和软起动控制器两种。软起动控制器可以通过设定得到不同的起动特性，以满足不同负载特性的要求。传统的减速控制方式都是通过瞬间停电完成的，但有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。软起动控制可以实现减速软停控制，当电动机需要停机时，不是立即切断电动机的电源，而是通过调节晶闸管的导通角，从全导通状态逐渐地减小，从而使电动机的端电压逐渐降低而切断电源的，这一过程时间较长故称为软停控制。停车的时间根据实际需要可在 0120s范围内调整。软起动控制器可以根据

50、电动机功率因数的高低，自动判断电动机的负载率，当电动机处于空载或负载率很低时，通过相位控制使晶闸管的导通角发生变化，从而改变输入电动机的功率，以达到节能的目的。当电动机需要快速停机时，软起动控制器具有能耗制动功能。2.4 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动方法分为两类：机械制动和电气制动。机械制动有电磁抱闸制动、电磁离合器制动等；电气制动有反接制动、能耗制动、回馈制动等。机械制动动作时，将制动电磁铁的线圈切断或接通电源，通过机械抱闸制动电动机：电气制动是使电动机产生一个与原转子转动方向相反的制动转距，迫使电动机迅速停转。电磁抱闸制动是靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来制动的。电磁