电气和PLC 第二章.ppt

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1、第二章 电气控制线路的基本环节2021/9/1512.1 电气控制线路的绘制 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。电气控制线路是由许多电器元件按一定的要求连接而成的。为了表达生产机械的电气控制系统的结构、原理等设计意图，为了便于电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这种图就是电气控制系统图。电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。在图上用不同的图形符号来表示各种电器元件，用不同的文字符号来说明图形符号所代表的电器元件的基本名称、

2、用途、主要特征及编号等。各种图纸有其不同的用途和规定画法，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绘制。在保证图面布局紧凑、清晰和使用方便的原则下选择图纸幅面尺寸。图纸分横图和竖图，按国家标准GB 2988.286规定，图纸幅面尺寸及其代号见表2-1。应优先选用A4A0号幅面尺寸，若需要加长的图纸，可采用A45A33的幅面，若上述所列幅面仍不能满足要求，可按照GB 4457.184机械制图 图纸幅面及格式的规定加大幅面。2021/9/152 表2-1 电气图幅面尺寸及其代号代 号尺 寸/mm代 号尺 寸/mmA0A1A2A3A484111895948414205942

3、97420210297A33A34A43A44A45420891420118929763029784129710512021/9/153 为了便于确定图上的内容、补充、更改和组成部分等的位置，可以在各种幅面的图纸上分区，见图2-1。分区数应该是偶数。每一分区的长度一般不小于25mm，不大于75mm。每个分区内竖边方向用大写拉丁字母，横边方向用阿拉伯数字分别编号。编号的顺序应从标题栏相对的左上角开始。分区代号用该区域的字母和数字表示，如B3、C5。图2-1 图幅分区1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6ABCDABCD 2021/9/1542.1.1 常用电气图形符号和文字符号 电气控制系

4、统图、电气元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准规定。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有关国家标准：GB 47281984电气图用图形符号及GB 69881987电气制图和GB 71591987电气技术中的文字符号制订通则。规定从1990年1月1日起，电气控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。一些常用电气图形符号和文字符号见附录电气控制线路中常用图形符号和文字符号。2021/9/1552.1.2 电器原理图 电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、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

5、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2-2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。图2-2 某型号机床电气原理图12347658电源开关主电动机冷却泵电动机控制变压器照明灯WVUFU1KM1FRML1L2L3QS36VELPE3kw KM2M23MFU2FU32A380VU21 V21 W211.5mm21mm2101110VFU52AFU42A1XBSB2KM1SB1SA1SA2101FRKM1KM21mm23 4291113冷却泵电动机控制主电动机控制U11 V11 W11U2 V2 W2M1336VM13M13U

6、12 V12 W12U1 V1 W1M1322253332021/9/1561绘制电气原理图时应遵循的原则 (1)电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。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。(2)电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。(3)电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面

7、右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。(4)电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，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。(5)电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。(6)电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线

8、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。2021/9/157 2图面区域的划分 图纸上方的1、2、3等数字是图区的编号，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。图区编号下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。3符号位置的索引 符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：图号页次图区号2021/9/158 电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系使用右图表

9、示。即在原理图中相应的线圈的下方，给出触点的图形符号，并在下面标明相应触点的索引代码，且对未使用的触点用“”表明，有时也可采用上述省略触点的表示方法。左栏中栏右栏主触点所在的图区号辅助常开触点所在的图区号辅助常闭触点所在的图区号4446913KMKA对接触器，上述表示方法中各栏的含义如下所示：对继电器，上述表示方法中各栏的含义如下所示：左栏右栏常开触点所在的图区号常闭触点所在的图区号2021/9/1592.1.3 电器元件布置图 电器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，是生产机械电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图上或控

10、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划线画出，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。2021/9/15102.1.4 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2-3是根据图2-2机床电路图绘制的接线图。L1L2L31101754111U1V1W1U2V2W2M13M234557411113101电源进线11mm271mm211mm2包塑金属软管10mm22m包塑

11、金属软管15mm21m11 mm2(红)+11 mm2(白)按钮板31.5 mm2(黑)+11.5mm2(黄绿)包塑金属软管 20mm21m安 装 板照明灯图2-3 某机床电控系统接线图2021/9/15112.1.5 阅读和分析电气控制线路图的方法1.查线读图法 (1)了解生产工艺与执行电器的关系 电气线路是为生产机械和工艺过程服务的，不熟悉被控对象和它的动作情况，就很难正确分析电气线路。因此，在分析电气线路之前，应该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，即熟悉生产机械的工艺情况，必要时可以画出简单的工艺流程图，明确各个动作的关系。此外，还应进一步明确生产机械的动作与执行

12、电器的关系，给分析电气线路提供线索和方便。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启动后才允许主拖动电机启动，伺服控制对象对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。2021/9/1512 (2)分析主电路 在分析电气线路时，一般应先从电动机着手，即从主电路看有哪些控制元件的主触点、电阻等，然后根据其组合规律就大致可判断电动机是否有正反转控制、是否制动、是否要求调速等。这样，在分析控制电路的工作原理时，就能做到心中有数，有的放矢。(3)读图和分析控制电路 在控制电路中，根据主电路控制元件主触点的文字符号，找到有关的控制环节以及环节间的相互联系。通常对控制电路多半是由上

13、往下或由左往右阅读。然后，设想按动了操作按钮（应记住各信号元件、控制元件或执行元件的原始状态），查对线路（跟踪追击）观察有哪些元件受控动作。逐一查看这些动作元件的触点又是如何控制其他元件动作的，进而驱动被控机械或被控对象有何运动。还要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，再查对线路；看执行元件如何动作在读图过程中，特别要注意相互间的联系和制约关系，直至将线路全部看完为止。无论多么复杂的电气线路，都是由一些基本的电气控制环节构成的。在分析线路时，要善于化整为零，积零为整。可以按主电路的构成情况，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。还应注意

14、那些满足特殊要求的特殊部分，然后把各环节串起来。这样，就不难读懂全图了。2021/9/15132.逻辑代数法 逻辑代数又叫布尔代数，开关代数。逻辑代数法是通过对电路的逻辑表达式的计算来分析控制电路的。逻辑代数的变量都只有“1”和“0”两种取值，“0”和“1”分别代表两种对立的、非此即彼的概念，如果“1”代表“真”，“0”即为“假”；“1”即为“有”，“0”即为“无”；“1”代表“高”，“0”代表“低”，关键是正确写出电路的逻辑表达式。在机械电气控制线路中的开关触点只有“闭合”和“断开”两种截然不同的状态；电路中的执行元件如继电器、接触器、电磁阀的线圈也只有“得电”和“失电”两种状态；在数字电路

15、中某点的电平只有“高”和“低”两种状态等等。因此可见这种对应关系使得逻辑代数在50多年前就被用来描述、分析和设计电气控制线路，随着科学技术的发展，逻辑代数已成为分析电路的重要数学工具。这种读图方法的优点是，各电器元件之间的联系和制约关系在逻辑表达式中一目了然。通过对逻辑代数的具体运算，一般不会遗漏或看错电路的控制功能。根据逻辑表达式可以迅速正确地得出电气元件是如何通电的，为故障分析提供方便。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、冗长。但采用逻辑代数法以后，可以对电气线路采用计算机辅助分析的方法。2021/9/15142.2 三相异步电动机起动控制线路 所谓电动机的起动是指

16、电动机的定子绕组接上电源，转子开始转动，到其转子达到正常运行这一过程。三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，坚固耐用，价格便宜，维修方便等一系列优点。与同容量的直流电动机相比，异步电动机还具有体积小，重量轻，转动惯量小的特点。因此，在矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机起动时，由于旋转磁场相对静止的转子导体速度很大，因此转子电路中的感应电动势和由此产生的转子电流很大。转子电流通常可达到其额定值得58倍，定子电流也相应增加为其额定值的47倍。过大的起动电流一方面会引起供电线路上很大的压降，影响线路上其他用电设备的正常运行，另一方面电动机频繁起动会严重发热，加速线圈老化，缩短电动机的

17、寿命，此时虽然转子电流很大，但功率因数很低，所以起动转矩也不大。在起动过程当中如何限制起动电流和获得适当的起动转矩，这就对起动电路提出了特殊要求。对不同类型和不同容量的电动机应采用不同的起动方法。2021/9/15152.2.1 鼠笼式异步电动机直接起动控制 直接起动就是电机定子绕组加额定电压来起动。这种起动方法的主要优点是简单、方便、经济和起动时间短。它的主要缺点是起动电流对电网的影响较大、影响负载系统正常工作，但这种影响将随电源容量的增大而减少。一般容量在10kW以下的笼型异步电动机都采用直接起动。小型台钻、砂轮机、冷却泵的电动机，可用手动开关在动力电路中接通电源直接起动，如图2-4所示的

18、控制电路。图2-5所示为三相笼型异步电动机单向全压启动控制线路。主电路由刀开关QS、熔断器FU1、接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件和电动机M构成。控制线路由热继电器FR的常闭触点、停止按钮SB1、起动按钮SB2、接触器KM常开触点以及它的线圈组成。这是最基本的电动机控制线路。2021/9/1516FU2SB1SB2KMFU1KMFRM3FRQSKMPEL1L2L3SAM3380VPE电源保护 主电动机起、停12电源保护电源开关主电动机主电动机起、停控制213452 5 2图2-4 开关直接起动控制电路 图 2-5 接触器直接起动控制电路2021/9/15171工作原理 起动时，合上刀开

19、关QS，主电路引入三相电源。按下起动按钮SB2，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同时接触器KM的辅助常开触点闭合，使接触器KM线圈有两条通电路径。这样当松开起动按钮SB2后，接触器KM线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。这种依靠接触器本身辅助触点使其线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的触点称为自锁触点。要使电动机停止运转，按停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，则其主触点断开；切断电动机三相电源，电动机M自动停车，同时接触器KM自锁触点也断开，控制回路解除自锁；松开停止按钮SB1，控制电路又回到起动前的状态。2021/9/15182控制线路的保护环节

20、(1)短路保护 当控制线路发生短路故障时，控制线路应能迅速切除电源，熔断器FU1是作为主电路短路保护用的，但它达不到过载保护的目的。这是因熔断器的规格是根据电动机的起动电流大小作适当选择的，另一方面熔断器的保护特性分散性很大，即使是同一种规格的熔断器，其特性曲线也往往很不相同。熔断器FU2为控制线路的短路保护。(2)过载保护 电动机长期超载运行，会造成电动机绕组温升超过其允许值而损坏，通常要采取过载保护。(3)欠压和失压保护 在电动机正常运行时，如果因为电源电压的消失而使电动机停转，那么在电源电压恢复时电动机就可能自行起动，电动机的自起动可能会造成人身事故或设备事故。防止电源电压恢复时电动机自

21、起动的保护也叫零电压保护。在电动机正常运行时，电源电压过分降低会引起电动机转速下降和转矩降低，若负载转矩不变，使电流过大，造成电动机停转和损坏电机。由于电源电压过分降低要在电源电压下降达到最小允许的电压值时将电动机电源切除，这样的保护称为欠电压保护。2021/9/15192.2.2 鼠笼式异步电动机降压起动控制 降压起动是指在起动时，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起动设备），降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机起动后，再将电压恢复到额定值。因为电动机的起动电流与电压成正比，所以降低起动电压可以减小起动电流。但电动机的转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩也大为降低，

22、因而减压起动只适用于对起动转矩要求不高或空载、轻载下起动的设备。较大容量的笼型异步电动机（大于10kW）因电流较大，直接起动电流为其标称额定电流的48倍，起动转矩为标称额定转矩的0.51.5倍。所以一般都采用降压方式来起动。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动后再将电压恢复到额定值，使之在正常电压下运行。电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小起动电流，不至于在电路中产生过大的电压降，减少对线路电压的影响。降压起动方法有定子电路串电阻（或电抗）、星形/三角形、自耦变压器、延边三角形和使用软启动器等。其中延边三角形方法已基本不用，常用的方法是星形/三角形降压和使用软起动器。2021/9/

23、15201星形/三角形减压起动控制电路 Y连接时，起动电流仅为连接时的1/3，相应的起动转矩也是连接的1/3。因此，Y/仅适用于空载或轻载下的起动。星形/三角形减压起动用于定子绕组在正常运行时接为三角形的电动机，电动机在正常运行时，绕组接成三角形；在电动机起动时，定子绕组首先接成星形，至起动即将完成时再换接成三角形。图2-6是星形/三角形减压起动的控制电路.123987645电源保护隔离开关开关主电动机Y接线主电动机接线主电动机起动、停止主电动机Y/转换控制FU2KM2FU1380VKM1FRM3QSPEL1L2L3KM3FRSB1SB2KM1KM2KM2KTKTKM1KM2KTKM3KM33

24、336 333 64447 86 9图 2-6 星形/三角形减压起动的控制电路2021/9/1521 电路图中动断触点KM2和KM3构成互锁，保证电动机绕组只能连接成一种形式，即星形或三角形，以防止同时连接成星形或三角形而造成电源短路，使电路能可靠工作。表2-2描述了星形/三角形减压起动控制电路的工作过程。按SB2KM1线圈得电KM3线圈得电KT线圈得电KM1辅触点闭合自锁6 KM1主触点闭合3KM3主触点闭合3KM3辅触点断开6KT触点延时断开9KT触点延时闭合6绕组连接成星形电动机减压起动KM2线圈失电KM3线圈失电KM2线圈失电KM2线圈得电KM2辅触点闭合自锁7绕组连接成角形电动机减压

25、起动KM2主触点闭合（KM1主触点闭合）4KM2辅触点断开8KT线圈断电表2-2 电器动作顺序表2021/9/15222.定子串电阻（电抗器）减压起动控制电路 电动机串电阻减压起动是电动机起动时，在三相定子绕组中串接电阻分压，使定子绕组上的压降降低，起动后再将电阻短接，电动机即可在全压下运行。这种起动方式不受接线方式的限制，设备简单，常用于中小型设备和用于限制机床点动调整时的起动电流。但是，串电阻起动时，一般允许起动电流为额定电流的23倍，减压起动时加在定子绕组上的电压为全电压的1/2，起动转矩为额定转矩的1/4，起动转矩小。因此，串接电阻减压起动仅适用于对起动转矩要求不高的生产机械上。KM1

26、电源保护隔离开关开关电动机运行电动机控制减压控制380VL1L2L3FRSB1SB2KM1KM2KTKTKM1KM2KM2FU1QSKM1KM2FRM3PER4448 63336KM357图2-7 定子串电阻减压起动控制电路123876452021/9/1523 工作过程如电器动作顺序表2-3所示。表2-3 电器动作顺序表按SB2KM1线圈得电KM1辅触点闭合自锁6KM1主触点闭合3电动机串电阻减压起动KT线圈得电KT触点时闭合7KM2线圈得电电动机全压运行KM2辅触点闭合自锁8KM2主触点闭合4KM2辅触点断开5、6KT、KM1线圈断电电阻被短接2021/9/15243.自耦变压器(补偿器)

27、减压起动控制电路 补偿器减压起动是利用自耦变压器来降低起动时的电压，达到限制起动电流的目的。起动时，电源电压加在自耦变压器的高压绕组上，电动机的定子绕组与自耦变压器的低压绕组连接，当电动机的转速达到一定值时，将自耦变压器切除，电动机直接与电源相接，在正常电压下运行。自耦变压器减压起动分手动控制和自动控制两种。工厂常采用XJ01系列自动补偿器实现减压起动的自动控制，其控制电路如图2-8所示。电动机运行自耦变压器控制变压器电动机控制指示灯减压控制12347658910112228111119 225106 78410KM1103/3KM1KM2KAHL1HL2HL3FU5PEWVUFU1KM2KM

28、1FU2M3FRFU3110VFU4XBFRSB1KM1KM2KM1KTKASB2KM1KTKAKAKM1KA103/924V图2-8 自动起动补偿器减压起动控制电路2021/9/1525 控制电路可分为三个部分：主电路、控制电路和指示灯电路。电动机起动工作过程见电器动作顺序表2-4。按SB2KM1线圈得电KT线圈得电KT触点延时闭合6KA线圈得电KM1主触点闭合2自耦变压器低压侧接入自耦变压器联接成星形电动机减压起动KM1辅触点闭合2KM1辅触点闭合自锁5KM1辅触点分断联锁8KM1辅触点闭合10KM1辅 触点 断开11起动指示灯亮停车指示灯灭延时KM1辅触点复位断开5KA触点闭合自锁7KA

29、触点断开4KA触点断开10起动指示灯灭KM1线圈失电KM1主触点分断2KM2主触点闭合1KA触点闭合8KM2线圈得电KT线圈失电KM1辅触点分断2KM1辅触点复位闭合8电机全压运行KM2辅触点闭合9运行指示灯亮自耦变压器切除表2-4 电器动作顺序表2021/9/15264.延边形降压起动控制电路 采用Y形/形降压起动时，可以在不增加专用起动设备的条件下实现降压起动，但起动转矩只有额定电压下起动转矩的13，仅适用于空载或轻载下起动。而延边形降压起动是既不增加起动设备，又能适当提高起动转矩的一种降压起动方法，它适用于定子绕组为特别设计的异步电动机，这种电动机共有九个出线端，图2-9为延边形电动机定

30、子绕组抽头连接方式。电动机定子绕组作延边形接线时，每相绕组承受的电压比形接法时低，又比Y形接法时高，介于二者之间。这样既可实现降压起动，又可提高起动转矩。图2-9 延边形电动机定子绕组接线4(8)7634958216(7)35(9)21(6)73(5)982(4)12021/9/1527 延边形降压起动的自动控制线路如图2-10所示。KM1KM2KTKM3FU2KM3FU1380VKM1FRM3QSPEL1L2L3FRSB1SB2KM1KM2KM2KTKTKM2123456789KM3图2-10 延边形降压起动控制线路2021/9/15285.软起动控制线路 前述几种传统三相异步电动机的起动线

31、路比较简单，不需要增加额外起动设备，但其起动电流冲击一般还很大，起动转矩比较小。如在直接起动方式下，起动电流为额定值的48倍起动转矩为额定值的0.51.5倍；在定子串电阻降压起动方式下，起动电流为额定值的4.5倍，起动转矩为额定值的0.50.75倍；在星形三角形起动方式下，起动电流为额定值的1.82.6倍，在星形/三角形切换时会出现电流冲击，起动转矩为额定值的0.5倍；自耦变压器降压起动，起动电流为额定值的1.74.0倍，在电压切换时会出现电流冲击，起动转矩为额定值的0.40.85倍。因而上述这些方法经常用于对起动特性要求不高的场合。在一些对起动要求较高的场合，可选用软起动装置，它采用电子起动

32、方法，其基本原理是利用晶闸管的移相调压方式来控制起动电压和起动电流。其主要特点是：具有软起动和软停车功能，起动电流、起动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。2021/9/1529 如图2-11所示为三相异步电动机用软起动器起动控制线路。图中虚线框所示为软起动器，其内部具有电动机过载保护功能。当电路正常时，内部继电器KA1常开触点处于闭合状态；若发生过载故障，KA1常开触点打开。当起动过程完成，内部继电器KA2常开触点闭合。QSKM1KM2FU1L1L2L3KM1KM2M3PEFU2KA1KA2SB1SB2SB3KA1KA2FU3TSTOPRUNPLA2C2T2B2T1T2L400CA1

33、C1L3B1L1L2图2-11 三相异步电动机用软起动器起动控制线路2021/9/15302.2.3 绕线式异步电动机的起动控制 异步电动机的转子绕组，除了笼型的外还有绕线转子式，故称绕线转子异步电动机。绕线转子线圈可连接成星形或三角形，转子上装有集电环，通过电刷装置将内部和外部联系起来，绕线转子的特点即是通过集电环和电刷，在转子电路中串接几级起动电阻，用于限制起动电流，提高起动转矩。绕线转子异步电动机起动有电阻分级起动和频敏变阻器起动两种方式。1转子电路串电阻起动控制 转子回路串电阻起动控制是在三相转子绕组中分别串接几级电阻，并按星形方式接线。起动前，起动电阻全部接人电路限流起动，起动过程中

34、，随转速升高起动电流下降，起动电阻逐级短接，至起动完成时，全部电阻短接，电动机在正常全压下工作。起动电阻短接方式有两种：三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法。不平衡短接法是由凸轮控制器控制，每相电阻顺序被短接；平衡短接法是由接触器控制，三相电阻同时被短接。2021/9/1531图2-12是依靠时间继电器按时间原则自动短接起动电阻的控制电路。电动机运行二级电阻短接控制一级电阻短接控制电动机控制三级控制KM1KM2KT1QKM3FU2KT2KT3KM4KM21RKM1SB1SB2FU1FRKM4KM3KM2KM1FRKM3KM4KM2L1L2L33R2RKM2KT1KT3KM3KM4KM4KM

35、2KM3KM3KT211131167KM32411910KM3241112 85 8 11123476589101112M3图2-12 按时间原则控制的转子电路串电阻减压起动控制电路2021/9/1532控制电路电器的动作顺序如表2-5所示。KM3辅触点断开 4表2-5 电器动作顺序表按SB2KM1线圈得电KT1线圈得电KT1触点延时闭合5KM2线圈得电KM1主触点闭合1电动机串电阻起动电动机减压起动KM3 线圈得电KM1辅触点闭合自锁3延时KM2触点闭合自锁6KM2辅触点闭合7KM2主触点闭合1第一级电阻被短接KM2线圈得电KM2辅触点断开4KT1线圈失电KT1触点延时闭合8延时KM3辅触点

36、闭合自锁9第二级电阻被短接KT2线圈失电KM3辅触点闭合10延时KM3主触点闭合1KT2线圈得电KM4辅触点断开1第三级电阻被短接KM4主触点闭和1KT3线圈失电KM4辅触点闭合自锁12电动机全压运行KM4线圈得电KT3触点延时闭合112021/9/1533图2-13是由电动机转子电流大小的变化来控制电阻短接的起动控制电路KA117111445226 1 23 4 56 7电动机运行 过载保护 电动机控制频敏变阻器控制FU2FU1KM2FRSB1SB2KM1KASB2KTKTKM1KM2KTKAM3FRKM2手动KARF图2-14 转子电路串频敏变阻器起动控制电路KM1KA1KM2KM3KM4

37、UVW电动机运行KA1FRKA2SB1KM1KA3KA4KM1SB2FU1KM1FU2IKA3KA4KA2FRR3R2R1KM4KM3KM2M3II1113411 5 11 11 电动机控制电阻短接控制图2-13 按电流原则控制的转子电路串电阻减压起动控制电路2021/9/1534 转子串电阻起动控制电路的控制方式是在电动机起动的过程中分级切除起动电阻，其结果造成电流和转矩存在突然变化，因而将会产生机械冲击。绕线转子异步电动机起动的另一方法是转子电路串频敏变阻器起动，这种起动方法具有恒转矩的起、制动特性，又是静止的、无触点的电子元件，很少需要维修，因而常用于绕线转子异步电动机的起动，特别是大容

38、量绕线转子异步电动机的起动控制。频敏变阻器是一种由铸铁片或钢板叠成铁心，外面再套上绕组的三相电抗器，接在转子绕组的电路中，其绕组电抗和铁心损耗决定的等效阻抗随着转子电流的频率而变化。在电动机的起动过程中，当电动机转速增高时，频敏变阻器的阻抗值自动地平滑减小，这一方面限制了起动电流；另一方面又可得到大致恒定的起动转矩。图2-14是采用频敏变阻器的起动控制电路。2021/9/15352.3 三相异步电动机正反转控制线路 生产实践中，很多设备需要两个相反的运行方向，例如主轴的正向和反向转动，机床工作台的前进后退，起重机吊钩的上升和下降等，这些两个相反方向的运动均可通过电动机的正转和反转来实现。从电工

39、学课程可知，只要将电动机定子绕组相序改变，电动机就可改变转动方向。实际电路构成时，可在主电路中用两组接触器主触点构成正转相序接线和反转相序接线，控制电路中，控制正转接触器线圈得电动作，其主触点闭合，电动机正转，或者反转接触器线圈通电，主触点闭合，电动机反转。2021/9/15362.3.1 按钮控制的电动机正反转控制线路 图2-15是按钮控制正反转的控制电路。电机正转运行开关反转运行电动机正转控制反转控制电动机正转控制反转控制UVWFU1FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2KM1FRM3PE2226 31114KM35KM2KM2KM1SB1FU2123645FRSB1SB2KM1KM1K

40、M2KM22226 31114KM35KM2KM1SB33645SB2SB3图2-15 异步电动机正反转控制电路(a)(b)2021/9/15372.3.2 行程开关控制的电动机正反转控制线路 按钮控制电动机正反转是手动控制，行程开关控制正反转则是机动控制，是由机床的运动部件在工作过程中压动行程开关，实现电动机正反转的自动切换。图2-16 是机床工作台往返循环的控制电路。图2-16 行程开关控制的正反转控制电路工作台前进、电动机正转 工作台后退、电动机反转KM1KM22226 31114KM353645FRSB1SB2KM1KM2SB3KM1KM2SQ1-2SB2SQ3SQ1SQ2-2SQ1-

41、1SQ2-1工作台MSQ3SQ1SQ2SQ42021/9/1538 自动控制的自动循环工作过程见表2-7所示的电器动作顺序。用行程开关按机床运动部件的位置或机件的位置变化来进行的控制，称作按行程原则的自动控制，也称行程控制。行程控制是机械设备应用较广泛的控制方式之一。按SB2KM1线圈得电KM1辅触点闭合自锁4KM1辅触点分断联锁5电动机正转，工作台前移SQ2-2断开KM2线圈得电KM2辅触点闭合自锁6KM2主触点闭合2KM2辅触点分断联锁3电动机反转，工作台后移KM1主触点闭合1SQ2压下SQ2-1闭合KM1线圈失电原位开关SQ1压下预置条件（SQ1被压动）表2-7 电器动作顺序表2021/

42、9/15392.4 三相鼠笼式异步电动机制动控制线路 三相异步电动机从切除电源到完全停止旋转，由于惯性的关系，总要经过一段时间，这往往不能适应某些机械工艺的要求。许多由电动机驱动的机械设备无论是从提高生产效率，还是从安全及准确停位等方面考虑，都要求能迅速停车，因此要求对电动机进行制动控制，如万能铣床、卧式镗床和组合机床等。制动停车的方式有两大类：机械制动和电气制动。机械制动是采用机械抱闸的方式，由手动或电磁铁驱动机械抱闸机构来实现制动；电气制动是在电动机上产生一个与原转子转动方向相反的制动转矩，迫使电动机迅速停车。常用的电气制动方法是能耗制动和反接制动。2021/9/15402.4.1 电磁机

43、械制动控制线路1.电磁抱闸制动线路(1)断电电磁抱闸制动 (2)通电电磁抱闸制动 图2-17是断电电磁抱闸的制动控制 图2-18是通电电磁抱闸制动控制线路。线路原理图。图2-17 断电电磁抱闸制动控制线路FU1KM2L1 L2L3M 3FU2FRKM1KM2KM1FRSB1KM1SB2KM2QS1234图2-18 通电电磁抱闸制动控制线路FU1KM1L1 L2L3M3FU2FRKM2KM2KM1FRSB1KM1SB2KM1QSKM2KTKTKM22021/9/15412.电磁离合器制动线路图2-19是电磁离合器制动控制线路。图2-19 电磁离合器制动控制电路L1L2L3FU1QSKM2KM3F

44、RM3PEFU2FRSB1SB2KM2KM3KM2SB3KM3KM2KM3SB1FU4FU3TYC2021/9/15422.4.2 能耗制动控制线路 所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。1.电动机单向运行能耗制动控制线路 图2-20为时间原则控制的单向能耗制动控制线路。主电动机能耗制动控制变压器起动、停止延时制动FU4PEWVUFU1KM1KM2M3FRFU5110VFU2FRSB1KM1KM2SB2KM1KTKM1KTKM2KM2FU3TCKTRP11156 622741234765图2-

45、20 以时间原则控制的单相能耗制动线路2021/9/1543图2-21为速度原则控制的单向能耗制动控制线路。主电动机能耗制动控制变压器起动、停止制动1115图2-21 以速度原则控制的单相能耗制动线路FU4PEWVUFU1KM1KM2M3FRFU5110VFU2FRSB1KM1KM2SB2KM1KSKM1KM2KM2FU3TCRP62274n12465732021/9/1544 2电动机可逆运行能耗制动控制线路 图2-22为电动机按时间原则控制的可逆运行的能耗制动控制线路。PEFU1KM1FU4WVUM3FU5110VFRSB1KM1KM2SB2KM1KTKM2TCKM1KM3KTFU2FU3

46、RPKM2FRSB3KM2KM1KM3KM3KM2KTKM3图2-22 电动机可逆运行的能耗制动控制线路电动机正转运行反转运行能耗制动控制变压器反转控制正转控制制动延时1091116792228593311512347658910112021/9/15452.4.3 反接制动控制线路 反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。由于反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接启动时电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动

47、机。为了减小冲击电流，通常要求串接一定的电阻以限制反接制动电流。这个电阻称为反接制动电阻。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法，显然采用对称电阻接法可以在限制制动转矩的同时，也限制了制动电流，而采用不对称电阻的接法，只限制了制动转矩，未加制动电阻的那一相，仍具有较大的电流，因此一般采用对称接法。反接制动的另一要求是在电动机转矩速度接近于零时，要及时切断反相序的电源，以防止电动机反向再起动。2021/9/15461.电动机单向运行反接制动控制线路 图2-23为带制动电阻的单向反接制动的控制线路。图2-23 单向反接制动的控制线路电动机起动电动机制动起停控制制动控制111452226312

48、3465PEFU1KM1WVUM3FU2FRKSKM2KSKM2KM1KM2FRSB1KM1SB2KM1KM2nnR2021/9/15472.电动机可逆运行反接制动控制线路 图2-24为电动机可逆运行的反接制动的控制线路。图2-24 可逆运行反接制动的控制线路电动机起动电动机制动起停控制制动控制22273PEFU1KM1WVUM3FU2FRKSKM2KM2KM1nFRSB1KM2KM1SB2KM1SB3KM2KS1nnKS2KS1nnKS211146123465782021/9/15483.具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路 图2-25所示为具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路。

49、图2-25 具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路FU1KM1WVUFU2KM2PEM3FRKSnRKM2FRSB1SB2KA3KA4KA33KA2KM1KM1SB2KA4KA4KA1KM2KS1KM1KA1KM2KA2KM3SB3KA3KA4KA1KA2KA3KA4KA1KA2KS2nnKA3SB3KM32021/9/15492.5 三相异步电动机调速控制线路 从广义上讲电动机调速可分为两大类，即定速电动机与变速联轴节配合的调速方式和自身可调速的电动机。如果采用单速电动机时，则需配有机械变速系统以满足变速要求，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，起到变极调速和变频调

50、速方式。变极调速控制最简单，价格便宜但不能无极调速。普通中小型设备使用较多的还是多速交流电动机，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。三相笼型异步电动机的转速公式为 式中：n0为电动机同步转速，p为极对数，s为转差率，f1为供电电源频率。对三相笼型异步电动机来讲，调速的方法有三种：改变极对数p的变极调速、改变转差率s的降压调速和改变电动机供电电源频率f1的变频调速。2021/9/15502.5.1 变极调速控制线路 变极调速这一线路的设计思想是通过接触器触点改变电机绕组的接线方式来达到调速目的。变极电动机一般有双速、三速、四速之分，双速电动机定