電氣控制與可編程控制器技術(shù)ch.ppt

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1、第二章 電氣控制線(xiàn)路的基本控制規(guī)律 與分析方法,2.1 繪制電氣控制線(xiàn)路的規(guī)則與分析方法 2.2 電氣控制的基本控制環(huán)節(jié) 2.3 三相交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制 2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制 2.5 電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行 2.6 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 2.7 電氣控制線(xiàn)路中的保護(hù)主令電器,北京工商大學(xué),2.1 繪制電氣控制線(xiàn)路的若干規(guī)則,電氣控制線(xiàn)路是用導(dǎo)線(xiàn)將電機(jī)、繼電器、接觸器等電氣元件按一定的要求和方法連接起來(lái)，并能實(shí)現(xiàn)某種控制功能的線(xiàn)路。 電氣控制線(xiàn)路圖是將各電氣元件的連接用圖來(lái)表達(dá)，各種電氣元件用不同的圖形符號(hào)表示，并用不同的文字符號(hào)來(lái)說(shuō)明其所代表電氣元件的名稱(chēng)、用途、主要特征及編號(hào)等。

2、 控制線(xiàn)路圖必須清楚地表達(dá)生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計(jì)意圖，并且以便于進(jìn)行電氣元件的安裝、調(diào)整、使用和維修為原則。因此，電氣控制線(xiàn)路應(yīng)根據(jù)簡(jiǎn)明易懂的原則，采用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)法來(lái)進(jìn)行繪制。,一、電氣控制線(xiàn)路圖和常用符號(hào) 電氣控制線(xiàn)路的表示方法有兩種：安裝圖和原理圖。 （一）常用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào) 在繪制電氣線(xiàn)路圖時(shí)，電氣元件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 所用圖形符號(hào)符合GB4728電氣圖用圖形符號(hào)有關(guān)規(guī)定。表2-2為電氣設(shè)備常用文字符號(hào)和中英文名稱(chēng)表，所用文字符號(hào)符合GB7159-87電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通則的規(guī)定。,（二）電氣原理圖

3、 電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩個(gè)部分。 主電路是電氣控制線(xiàn)路中強(qiáng)電流通過(guò)的部分，是由電機(jī)以及與它相連接的電氣元件如組合開(kāi)關(guān)、接觸器的主觸點(diǎn)、熱繼電器的熱元件、熔斷器等組成的線(xiàn)路。 輔助電路中通過(guò)的電流較小，包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路及保護(hù)電路。其中，控制電路是由按鈕、繼電器和接觸器的吸引線(xiàn)圈和輔助觸點(diǎn)等組成。 電氣原理圖能夠清楚地表明電路的功能，對(duì)于分析電路的工作原理十分方便。,1繪制電氣原理圖的原則 根據(jù)簡(jiǎn)單清晰的原則，原理圖采用電氣元件展開(kāi)的形式繪制。 繪制電氣原理圖應(yīng)遵循以下原則： （1）所有電機(jī)、電器等元件都應(yīng)采用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)來(lái)表示。

4、 （2）主電路用粗實(shí)線(xiàn)繪制在圖的左側(cè)或上方，輔助電路用細(xì)實(shí)線(xiàn)繪制在圖的右側(cè)或下方。 （3）無(wú)論是主電路還是輔助電路或其元件，均應(yīng)按功能布置，各元件盡可能按動(dòng)作順序從上到下、從左到右排列。,（4）在原理圖中，同一電路的不同部分（如線(xiàn)圈、觸點(diǎn)）應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排在圖中，為了表示是同一元件，要在電器的不同部分使用同一文字符號(hào)來(lái)標(biāo)明。對(duì)于同類(lèi)電器，必須在名稱(chēng)后或下標(biāo)加上數(shù)字序號(hào)以區(qū)別，如KM1、KM2等。 （5）所有電器的可動(dòng)部分均以自然狀態(tài)畫(huà)出，所謂自然狀態(tài)是指各種電器在沒(méi)有通電和沒(méi)有外力作用時(shí)的狀態(tài)。對(duì)于接觸器、電磁式繼電器等是指其線(xiàn)圈未加電壓，觸點(diǎn)未動(dòng)作；控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫(huà)

5、；按鈕、行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫(huà)。 （6）原理圖上應(yīng)盡可能減少線(xiàn)條和避免線(xiàn)條交叉。各導(dǎo)線(xiàn)之間有電的聯(lián)系時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)的交點(diǎn)處畫(huà)一個(gè)實(shí)心圓點(diǎn)。根據(jù)圖面布置的需要，可以將圖形符號(hào)旋轉(zhuǎn)90o、180o或45o繪制。,一般來(lái)說(shuō)，原理圖的繪制要求是層次分明，各電氣元件以及它們的觸點(diǎn)安排要合理，并保證電氣控制線(xiàn)路運(yùn)行可靠，節(jié)省連接導(dǎo)線(xiàn)，以及施工、維修方便。 2圖面區(qū)域的劃分 為了便于檢索電氣線(xiàn)路，方便閱讀電氣原理圖，應(yīng)將圖面劃分為若干區(qū)域，圖區(qū)的編號(hào)一般寫(xiě)在圖的下部。圖的上方設(shè)有用途欄，用文字注明該欄對(duì)應(yīng)電路或元件的功能，以利于理解原理圖各部分的功能及全電路的工作原理。 例如，圖2-1為C

6、M6132普通車(chē)床電氣原理圖，在圖2-1中圖面劃分為18個(gè)圖區(qū)。,圖2-1 CM6132普通車(chē)床電氣原理圖,（三）電氣安裝圖 電氣安裝圖是用來(lái)表示電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件的實(shí)際安裝位置和接線(xiàn)情況，它有電器位置圖和互連圖兩部分。 1、電器位置圖 電器位置圖詳細(xì)繪制出電氣設(shè)備零件的安裝位置。圖中各電氣元件的代號(hào)應(yīng)與有關(guān)電路圖對(duì)應(yīng)的元器件代號(hào)相同。 2、電氣互連圖 電氣互連圖是用來(lái)表明電氣設(shè)備各單元之間的連接關(guān)系。它清楚地表示了電氣設(shè)備外部元件的相對(duì)位置及它們之間的電氣連接，是實(shí)際安裝接線(xiàn)的依據(jù)。,二、閱讀和分析電氣控制路線(xiàn)圖的方法 閱讀電氣線(xiàn)路圖的方法主要有三種：查線(xiàn)讀圖法、邏輯代

7、數(shù)法和狀態(tài)圖示法。 (一) 查線(xiàn)讀圖法 查線(xiàn)讀圖法又稱(chēng)直接讀圖法或跟蹤追擊法。查線(xiàn)讀圖法是按照線(xiàn)路根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的工作步驟依次讀圖，查線(xiàn)讀圖法按照以下步驟進(jìn)行： （1）了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系 在分析電氣線(xiàn)路之前，應(yīng)該熟悉生產(chǎn)機(jī)械的工藝情況，充分了解生產(chǎn)機(jī)械要完成哪些動(dòng)作，這些動(dòng)作之間又有什么聯(lián)系；然后進(jìn)一步明確生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)作與執(zhí)行電器的關(guān)系，必要時(shí)可以畫(huà)出簡(jiǎn)單的工藝流程圖，給分析電氣線(xiàn)路提供方便。,例如，車(chē)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要求油泵先給齒輪箱供油潤(rùn)滑，即應(yīng)保證在潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后才允許主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，對(duì)控制線(xiàn)路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。圖2-2為主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1與潤(rùn)滑油泵電機(jī)M2

8、的聯(lián)鎖控制線(xiàn)路圖，其中潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)是拖動(dòng)油泵供油的。 （2）分析主電路 在分析電氣線(xiàn)路時(shí)，一般應(yīng)先從電動(dòng)機(jī)著手，根據(jù)主電路中有哪些控制元件的主觸點(diǎn)、電阻等大致判斷電動(dòng)機(jī)是否有正反轉(zhuǎn)控制、制動(dòng)控制和調(diào)速要求等。,查線(xiàn)讀圖法是分析電氣原理圖的最基本方法， 其直觀(guān)性強(qiáng)，容易掌握，因而得到廣泛的采用。 1) 查線(xiàn)讀圖法使用的分析符號(hào) ：表示電器受外界激勵(lì)信號(hào)而動(dòng)作 ：表示外界信號(hào)撤消，電器恢復(fù)初始位置 ：表示電器間動(dòng)作順序，或因果關(guān)系,,,,,：表示電器延時(shí)動(dòng)作,2) 查線(xiàn)讀圖法分析步驟 (1) 分析主電路： 從主電路(一般為電動(dòng)機(jī)回路)看，有哪些控制元件的主觸點(diǎn)和

9、附加元件， 根據(jù)其組合規(guī)律大致可知電路(電動(dòng)機(jī))的工作情況。 (2) 分析控制電路： 由主電路的控制元件主觸點(diǎn)文字符號(hào)，找到有關(guān)的控制環(huán)節(jié)以及它們之間的聯(lián)系。,將控制線(xiàn)路按功能不同劃分成若干局部控制線(xiàn)路來(lái)進(jìn)行分析。 從按動(dòng)操作按鈕開(kāi)始閱讀線(xiàn)路，分析電路的動(dòng)作, 看執(zhí)行元件(主觸點(diǎn))將如何動(dòng)作。 (3) 分析輔助電路： 輔助電路包括執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示，電源顯示，參數(shù)測(cè)定，照明和故障報(bào)警等部分。 (4) 分析連鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。,(5) 分析特殊控制環(huán)節(jié)： 在某些控制線(xiàn)路中，還設(shè)置了一些與主電路、控制電路關(guān)系不密切，相對(duì)獨(dú)立的某些特殊環(huán)節(jié)。如產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝置，自動(dòng)檢測(cè)

10、系統(tǒng)，晶閘管觸發(fā)電路，自動(dòng)調(diào)溫裝置等。 (6) 總體檢查： 從整體角度進(jìn)一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，以達(dá)到清楚的理解原理圖中每一個(gè)電氣元器件的作用、工作過(guò)程及主要參數(shù)。,例：電動(dòng)機(jī)單向起?？刂凭€(xiàn)路,1）起動(dòng)：SB2 KM 自鎖 M 2）停止：SB1 KM M ,,,圖2-2 車(chē)床主電路和控制線(xiàn)路圖,例如，在圖2-2所示的電氣線(xiàn)路的主電路中，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1電路主要由接觸器KM2的主觸點(diǎn)和熱繼電器FR1組成。從圖中可以斷定，主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1采用全壓直接起動(dòng)方式。 熱繼電器FR1作電動(dòng)機(jī)M1的過(guò)載保護(hù)，由熔斷器FU作短路保護(hù)。油泵電動(dòng)機(jī)M2電路由接觸器KM1

11、的主觸點(diǎn)和熱繼電器FR2組成，該電動(dòng)機(jī)也是采用直接起動(dòng)方式，并由熱繼電器FR2作其過(guò)載保護(hù)，由熔斷器FU作其短路保護(hù)。,（3）分析控制電路 通常對(duì)控制電路按照由上往下或由左往右依次閱讀，可以按主電路的構(gòu)成情況，把控制電路分解成與主電路相對(duì)應(yīng)的幾個(gè)基本環(huán)節(jié)，一個(gè)環(huán)節(jié)一個(gè)環(huán)節(jié)地分析，然后把各環(huán)節(jié)串起來(lái)。 首先，記住各信號(hào)元件、控制元件或執(zhí)行元件的原始狀態(tài)；然后，設(shè)想按動(dòng)了操作按鈕，線(xiàn)路中有哪些元件受控動(dòng)作；這些動(dòng)作元件的觸點(diǎn)又是如何控制其他元件動(dòng)作的，進(jìn)而查看受驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件有何運(yùn)動(dòng)；再繼續(xù)追查執(zhí)行元件帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使哪些信號(hào)元件狀態(tài)發(fā)生變化；然后再查對(duì)線(xiàn)路信號(hào)元件狀態(tài)變化時(shí)執(zhí)行元件如何動(dòng)

12、作在讀圖過(guò)程中，特別要注意相互的聯(lián)系和制約關(guān)系，直至將線(xiàn)路全部看懂為止。,例如，圖2-2電氣線(xiàn)路的主電路，可以分成電動(dòng)機(jī)M1和M2兩個(gè)部分，其控制電路也可相應(yīng)地分解成兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。 其中，停止按鈕SB1和啟動(dòng)按鈕SB2、熱繼電器觸點(diǎn)FR2、接觸器KM1構(gòu)成直接啟動(dòng)電路；不考慮接觸器KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)，接觸器KM2、熱繼電器觸點(diǎn)FR1、按鈕SB3和SB4也構(gòu)成電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)電路。這兩個(gè)基本環(huán)節(jié)分別控制電動(dòng)機(jī)M2和M1。,其控制過(guò)程如下： 合上刀閘開(kāi)關(guān)QS，按啟動(dòng)按鈕SB2：接觸器KM1吸引線(xiàn)圈得電，其主觸點(diǎn)KM1閉合，油泵電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)。同時(shí)，KM1的一個(gè)輔助觸點(diǎn)對(duì)啟動(dòng)按鈕SB2自鎖閉合，使

13、電動(dòng)機(jī)M2正常運(yùn)轉(zhuǎn);另一個(gè)串在KM2線(xiàn)圈電路中的輔助觸點(diǎn)閉合,為KM2通電作好準(zhǔn)備。 按下停止按鈕SB1：接觸器KM1的吸引線(xiàn)圈失電，KM1主觸點(diǎn)斷開(kāi)，油泵電動(dòng)機(jī)M2失電停轉(zhuǎn)。 同理，可以分析主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1的起?？刂凭€(xiàn)路。,工藝上要求M1必須在油泵電動(dòng)機(jī)M2正常運(yùn)行后才能啟動(dòng)工作，因此，應(yīng)將油泵電動(dòng)機(jī)接觸器KM1的一個(gè)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)串入主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KM2的線(xiàn)圈電路中，以實(shí)現(xiàn)只有接觸器KM1通電后,KM2才能通電的順序控制，即只有在油泵電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)后主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1才能啟動(dòng)。,查線(xiàn)讀圖法的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)性強(qiáng)，容易掌握，因而得到廣泛采用。其缺點(diǎn)是分析復(fù)雜線(xiàn)路時(shí)容易出錯(cuò)，敘述也較長(zhǎng) 。,

14、1）起動(dòng)：SB2 KM 1 自鎖 M 2 2）起動(dòng)：SB4 KM 2 自鎖 M 1 3) 停止：SB3 KM 2 M 1 4）停止：SB1 KM 1 M 2 ,,,M 1,,,,(二) 邏輯代數(shù)分析法 電氣控制中常用的繼電器、接觸器、開(kāi)關(guān)等電器元件一般只有兩個(gè)工作狀態(tài)，因而可采用邏輯代數(shù)描述、分析、設(shè)計(jì)電氣控制電路。 在邏輯代數(shù)中，把兩個(gè)對(duì)立的物理狀態(tài)的量稱(chēng)為邏輯變量 如：繼電器線(xiàn)圈的得電或失電， 開(kāi)關(guān)的閉合或斷開(kāi)， 行程開(kāi)關(guān)的受壓和未受壓， 觸頭的吸合和釋放。,1、輸入邏輯變量：表征觸頭狀態(tài)的邏輯變量； 2、輸出邏輯變量：表征受

15、控元件線(xiàn)圈的邏輯變量。 3、邏輯函數(shù)：輸入、輸出變量的相互關(guān)系，用數(shù)字語(yǔ)言表達(dá)就是函數(shù)關(guān)系，稱(chēng)輸出變量是各輸入變量的邏輯函數(shù)。 邏輯代數(shù)是一種二值代數(shù)，其輸入變量和輸出變量只有“1”和“0”兩種取值。,1、電器元件的邏輯表示 電氣控制系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)量構(gòu)成時(shí)，電路狀態(tài)與邏 輯函數(shù)式之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，為將電路狀態(tài)用邏輯 函數(shù)式的方式描述出來(lái)，通常作出如下規(guī)定： (1) 邏輯原變量：分別表示繼電器、接觸器、行程開(kāi)關(guān) KA、KM、SQ的常開(kāi)(動(dòng)合)觸頭; 用邏輯反變量 、 、 分別表示繼電器、接觸器、行程開(kāi)關(guān)的常閉(動(dòng)斷)觸頭。,(2) 電路中開(kāi)關(guān)元件受激狀態(tài)（如繼電器線(xiàn)圈得電，

16、行程開(kāi)關(guān)受壓狀態(tài)）為 “1” 狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)元件的原始狀態(tài) (如繼電器線(xiàn)圈失電，行程 開(kāi)關(guān)未受壓狀態(tài)）為“0”狀態(tài)。 觸頭的閉合狀態(tài)為 “1” 狀態(tài), 觸頭的斷開(kāi)狀態(tài)為 “0” 狀態(tài)。,1）對(duì)于輸出變量狀態(tài) KA=1 繼電器線(xiàn)圈處于通電狀態(tài) KA=0 繼電器線(xiàn)圈處于斷電狀態(tài) 其它繼電器、接觸器線(xiàn)圈及輸出設(shè)備類(lèi)似。 2）對(duì)于輸入變量狀態(tài) KA=1 繼電器常開(kāi)觸頭處于吸合狀態(tài) KA=0 繼電器常開(kāi)觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài) =1 繼電器常閉觸頭處于閉合狀態(tài) =0 繼電器常閉觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài),SB=0 按鈕常開(kāi)觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài) SB=1 按鈕常開(kāi)觸頭處于閉合狀態(tài) =

17、0 按鈕常閉觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài) =1 按鈕常閉觸頭處于閉合狀態(tài) 其它觸頭類(lèi)似。,f L=A B,2.電路狀態(tài)的邏輯表達(dá)式 觸頭的串聯(lián)關(guān)系用邏輯“與” ( ) 表示,f L=,f L=A+B,觸頭的并聯(lián)關(guān)系用邏輯“或” (+ ) 表示,電動(dòng)機(jī)單向起?？刂凭€(xiàn)路及其邏輯代數(shù)表達(dá)式, (SB2+KM),,,f(M) = QS FU2 KM,f(KM),= SB1, FR,,,電動(dòng)機(jī)單向起停控制線(xiàn)路及其邏輯代數(shù)表達(dá)式, (SB2+KM),,,f(M) = FU KM,f(KM),= SB1, FR,,,,,,M 3,,,,分析： f(KM) = SB1 (SB2+KM) 因?yàn)椋?SB1

18、= 1， 當(dāng) SB2=1 則 f(KM) = 1 ( 1 + 0 ) 1= 1 f(M) = QS FU2 KM = 1 1 1 = 1, FR,,FR=1,,,,3. 電路化簡(jiǎn)的邏輯法 1）用邏輯函數(shù)表達(dá)的電路可按邏輯代數(shù)的基本定律 和運(yùn)算法則進(jìn)行化簡(jiǎn)。 化簡(jiǎn)的基本公式。 化簡(jiǎn)前后電路等效、功能相同。 實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)使用簡(jiǎn)化電路以節(jié)省觸點(diǎn),降低成本。 例：,,2） 例：f(KM)=KA1KA2+ KA3+KA2KA3 = KA1KA2+ KA3+ （KA2KA3）（KA1+ ） = KA1KA2+ KA3 +KA2KA3KA1+

19、 KA2KA3 = KA1KA2(1+KA3) + KA3(1+KA2) =KA1KA2+ KA3,也可通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)。,3）特點(diǎn) （1） 邏輯代數(shù)分析法是通過(guò)對(duì)電路邏輯表達(dá)式運(yùn)算來(lái)分析電路工作情況的，其關(guān)鍵是正確寫(xiě)出電路的邏輯表達(dá)式。 （2） 邏輯表達(dá)式給出了執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的條件。各種電器元件之間的聯(lián)系和制約關(guān)系在邏輯表達(dá)式中一目了然。 （3）通過(guò)對(duì)邏輯函數(shù)的具體運(yùn)算，電路的控制功能一般不會(huì)遺漏或看錯(cuò)。,（4） 實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)將所有的繼電器、接觸器線(xiàn)圈的邏輯表達(dá)式一起寫(xiě)出，綜合分析，才能正確讀通電氣原理圖。 （5） 此方法的主要缺點(diǎn)是對(duì)于復(fù)雜的電氣線(xiàn)路，其邏

20、輯表達(dá)式很繁瑣,冗長(zhǎng)。,(三) 過(guò)程圖示法(狀態(tài)圖示法) 電氣控制線(xiàn)路對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制過(guò)程，實(shí)際是指機(jī)械設(shè)備完成動(dòng)作的各種程序，也就是各種動(dòng)作對(duì)時(shí)間的相互關(guān)系。 1. 若以縱坐標(biāo)表示各控制電器的工作狀態(tài)， 通電為高電平“1”、斷電為低電平“0”， 簡(jiǎn)稱(chēng)縱軸為“狀態(tài)坐標(biāo)軸”： 2. 以橫坐標(biāo)表示控制作用時(shí)間，即可表示控制過(guò)程的全部程序， 簡(jiǎn)稱(chēng)橫軸為“時(shí)間坐標(biāo)軸”或“程序作標(biāo)軸”。,3. 對(duì)每一電器建立一直角坐標(biāo)系，有了坐標(biāo)就可以畫(huà)出各種電器動(dòng)作狀態(tài)對(duì)時(shí)間的關(guān)系,也就畫(huà)出了一幅繼電接觸線(xiàn)路控制過(guò)程圖。 4. 狀態(tài)圖的畫(huà)法是： 用查線(xiàn)讀圖法分析線(xiàn)路，一邊讀圖，一邊畫(huà)；

21、 依次將控制電器的工作狀態(tài)畫(huà)出，即控制過(guò)程圖也就畫(huà)出來(lái)了。 5. 特點(diǎn)：用圖形表達(dá)直觀(guān)性和邏輯性強(qiáng)。 這種分析方法就叫做過(guò)程圖示法。,以電動(dòng)機(jī)單向起?？刂凭€(xiàn)路為例,,,,按下SB2起動(dòng),SB2狀態(tài)表示“1”,接觸器KM吸合,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行,畫(huà)出控制過(guò)程圖如下：,按下SB1停止 。,SB1狀態(tài)表示“0” 。,電動(dòng)機(jī)停止 。,接觸器KM釋放,北京工商大學(xué),信息工程學(xué)院,2.2 電氣控制的基本控制環(huán)節(jié),異步電動(dòng)機(jī)起、停、保護(hù)電氣控制線(xiàn)路是廣泛應(yīng)用的、也是最基本的控制線(xiàn)路，以三相交流異步電動(dòng)機(jī)和由其拖動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為控制對(duì)象，通過(guò)由接觸器、熔斷器、熱繼電器和按鈕等所組成的控制裝置對(duì)控制對(duì)

22、象進(jìn)行控制。 如圖2-4所示，該線(xiàn)路能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止的自動(dòng)控制，并具有必要的保護(hù)。,一、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)和自鎖環(huán)節(jié),,圖2-4簡(jiǎn)單的起、停、保護(hù)控制線(xiàn)路,(一) 線(xiàn)路的工作原理 1. 起動(dòng) 合上QS刀開(kāi)關(guān)(準(zhǔn)備狀態(tài))按下起動(dòng)按鈕SB2交流接觸器KM線(xiàn)圈得電KM主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)得電起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn), 同時(shí),與SB2并聯(lián)的KM常開(kāi)觸頭閉合(自鎖), 手松開(kāi)SB2復(fù)位時(shí),KM線(xiàn)圈由于自鎖繼續(xù)得電電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 自鎖----依靠接觸器自身輔助觸頭使其線(xiàn)圈保持通電的現(xiàn)象。 起自鎖作用的輔助觸頭稱(chēng)為自鎖觸頭。 符號(hào)表示：QS SB2 KM M

23、KM自鎖,,2. 停止 按下SB1KM線(xiàn)圈失電KM的主觸頭斷開(kāi)切斷電源電機(jī)停轉(zhuǎn)。 手松開(kāi)，SB1復(fù)位閉合時(shí), KM線(xiàn)圈由于其自鎖觸頭已經(jīng)斷開(kāi)而不能繼續(xù)通電。 符號(hào)表示：SB1 KM M ,電動(dòng)機(jī)單向起停控制線(xiàn)路邏輯代數(shù)表達(dá)式, (SB2+KM),,,f(M) = FU KM,f(KM),= SB1, FR,,,,,,M 3,,,,,,,,分析： f(KM) = (SB2+KM) 1) 當(dāng) SB2=1 因?yàn)椋? = 1， 則 f(KM) = 1 ( 1 + 0 ) 1= 1 f(M) = FU2 KM = 1 1 = 1 2) 當(dāng)

24、 =0 則 f(KM) = 0 ( 0 + 1 ) 1= 0 f(M) = 1 0 = 0, FR,,(二) 電路的幾種保護(hù) 1. 短路保護(hù) 熔斷器FU起短路保護(hù)作用。 熔斷器FU不能起過(guò)載保護(hù)作用。 為保證電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng), 熔斷器的額定電流根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大小選擇。,2. 過(guò)載保護(hù) 熱繼電器具有過(guò)載保護(hù)作用。 熱繼電器的熱慣性比較大，即使熱元件流過(guò)幾倍的額定電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。 因此在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的時(shí)間下,熱繼電器是經(jīng)得起電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊而不動(dòng)作的。 只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載下FR才動(dòng)作，斷開(kāi)控制電路到,使接觸器線(xiàn)圈斷電釋

25、放， 其主觸頭斷開(kāi)主電路,電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。,3. 欠壓保護(hù)和失壓保護(hù) 依靠接觸器自身的電磁機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)和失壓保護(hù)。條件是主電路與控制電路共用同一電源。 當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠壓或失壓時(shí)，接觸器的電磁吸力就不夠了，其銜鐵自行釋放, 常開(kāi)觸頭斷開(kāi)主電路，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，常開(kāi)輔助觸頭斷開(kāi)自鎖。 當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線(xiàn)圈也不能自行通電,必須重新按下起動(dòng)按鈕SB2后，電動(dòng)機(jī)才能重新啟動(dòng)。,(三) 詳細(xì)分析 1啟動(dòng)電動(dòng)機(jī) 按起動(dòng)按鈕SB2： 接觸器KM的吸引線(xiàn)圈得電，主觸點(diǎn)KM閉合，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。同時(shí)，KM輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，當(dāng)松手?jǐn)嚅_(kāi)SB2

26、起動(dòng)按鈕后，吸引線(xiàn)圈KM繼續(xù)保持通電，故電動(dòng)機(jī)不會(huì)停止。 電路中接觸器KM 的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)于起動(dòng)按鈕SB2稱(chēng)為“自鎖”環(huán)節(jié)?！白枣i”環(huán)節(jié)一般是由接觸器KM 的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)與主令電器的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)組成，這種由接觸器（繼電器）本身的觸點(diǎn)來(lái)使其線(xiàn)圈長(zhǎng)期保持通電的環(huán)節(jié)叫“自鎖”環(huán)節(jié)。 “自鎖”環(huán)節(jié)具有對(duì)命令的“記憶”功能，當(dāng)起動(dòng)命令下達(dá)后，能保持長(zhǎng)期通電；,而當(dāng)停機(jī)命令或停電出現(xiàn)后不會(huì)自啟動(dòng)。自鎖環(huán)節(jié)不僅常用于電路的啟、?？刂?，而且凡是需要“記憶”的控制都可以經(jīng)常運(yùn)用自鎖環(huán)節(jié)。 2停止電動(dòng)機(jī) 按停止按鈕SB1： 接觸器KM的吸引線(xiàn)圈失電，KM主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)失電停轉(zhuǎn)。同時(shí)，KM輔助觸點(diǎn)

27、斷開(kāi)，消除自鎖電路，清除“記憶”。 3線(xiàn)路保護(hù)環(huán)節(jié) 線(xiàn)路保護(hù)環(huán)節(jié)包括短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠壓和零壓保護(hù)等。 短路保護(hù)：短路時(shí)通過(guò)熔斷器FUl的熔體熔斷來(lái)切斷電路，使電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。,過(guò)載保護(hù)：通過(guò)熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)。當(dāng)負(fù)載過(guò)載或電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)R動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)FR控制電路斷開(kāi)，KM吸引線(xiàn)圈失電來(lái)切斷電動(dòng)機(jī)主電路使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 欠壓保護(hù)：通過(guò)接觸器KM的自鎖觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源停電或者電源電壓嚴(yán)重下降，使接觸器KM由于鐵心吸力消失或減小而釋放，這時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，接觸器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM斷開(kāi)并失去自鎖。 欠壓保護(hù)可以防止電壓嚴(yán)重下降時(shí)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載情況下的低壓運(yùn)行；避免電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)而造

28、成電壓的嚴(yán)重下降；防止電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成設(shè)備和人身事故。,二、互鎖控制和順序起動(dòng) 互鎖控制是指生產(chǎn)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)部件之間互相聯(lián)系又互相制約，又稱(chēng)為聯(lián)鎖控制。例如，機(jī)械加工車(chē)床的主軸起動(dòng)必須先讓油泵電機(jī)起動(dòng)使齒輪箱有充分的潤(rùn)滑油，龍門(mén)刨床的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)不允許刀架移動(dòng)等等都是互鎖控制。 互鎖也可以起到順序控制的作用，稱(chēng)為順序聯(lián)鎖控制。其控制原則為：,（1）要求甲接觸器動(dòng)作后乙接觸器方能動(dòng)作，則需將甲接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在乙接觸器的線(xiàn)圈電路中。車(chē)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要求油泵先起動(dòng)后主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)才允許起動(dòng)，也就是對(duì)控制線(xiàn)路提出了按順序工作的互鎖要求。 圖-是順序啟動(dòng)控制線(xiàn)

29、路，圖-（a）是將油泵電機(jī)接觸器的 常開(kāi)觸點(diǎn)串入主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KM2的線(xiàn)圈電路中來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只有當(dāng)KM1先起動(dòng)，KM2才能起動(dòng)，這就是“與”的關(guān)系，互鎖起到了順序控制的作用。,,圖2-5 (a)順序起動(dòng)順序停止控制線(xiàn)路 (b)簡(jiǎn)化電路,圖2-5（b）的接法可以省去KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)，使線(xiàn)路得到簡(jiǎn)化。 （2）如果在互鎖控制中，需要當(dāng)KM1動(dòng)作后不允許KM2動(dòng)作，則將KMl的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于KM2的線(xiàn)圈電路中，這就是“非”的關(guān)系。,三、多地點(diǎn)控制線(xiàn)路 多地點(diǎn)控制必須在每個(gè)地點(diǎn)有一組啟停按鈕，所有各組按鈕的連接原則必須是：常開(kāi)啟動(dòng)按鈕要并聯(lián)，常閉停止按鈕應(yīng)串聯(lián)。 圖2-6就是實(shí)現(xiàn)三地控制的控制

30、電路。圖中SB-Q1和SB-T1，SB-Q2和SB-T2，SB-Q3和SB-T3為一組,裝在一起，固定于生產(chǎn)設(shè)備的3個(gè)地方；起動(dòng)按鈕SB-Q1、SB-Q2和SB-Q3并聯(lián)，停止按鈕SB-T1 、SB-T2和 SB-T3串聯(lián)。,,圖2-6 三地控制的控制電路,在大型生產(chǎn)設(shè)備上，為使操作人員在不同方位均能進(jìn)行起、停操作，常常要求組成多地控制線(xiàn)路。 多地控制線(xiàn)路只需多用幾個(gè)起動(dòng)按鈕和停止按鈕，無(wú)需增加其它電器元件。 典型電路如圖 起動(dòng)(常開(kāi))按鈕應(yīng)并聯(lián)， 停止(常閉)按鈕應(yīng)串聯(lián)， 分別裝在幾個(gè)地方。,,四、步進(jìn)控制線(xiàn)路 在一些簡(jiǎn)易的順序控制裝置中，加工順序按照一定的程序依次轉(zhuǎn)換，依靠步

31、進(jìn)控制線(xiàn)路完成。圖2-7為采用中間繼電器組成的順序控制3個(gè)程序的步進(jìn)控制線(xiàn)路。 其中Q1、Q2、Q3的“得電”和“失電”表征某一程序的開(kāi)始和結(jié)束，分別代表第一至第三程序的加工執(zhí)行電路。每個(gè)加工過(guò)程的順序分別由信號(hào)SQ1、SQ2、SQ3來(lái)進(jìn)行控制，保證只有一個(gè)程序在工作，不至引起混亂。,,圖2-7 順序控制3個(gè)程序的步進(jìn)控制線(xiàn)路,2.3 三相交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制,三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐用，價(jià)格便宜，維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)得到廣泛的應(yīng)用. 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制線(xiàn)路大多由接觸器、繼電器、閘刀開(kāi)關(guān)、按鈕等有觸點(diǎn)電器組合而成。 通常對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)

32、的起動(dòng)有全壓直接起動(dòng)方式和降壓起動(dòng)方式。,一、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制 在變壓器容量允許的情況下，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該盡可能采用全壓直接起動(dòng)，即起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接在交流電源上，電機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)。直接起動(dòng)既可以提高控制線(xiàn)路的可靠性，又可以減少電器的維修工作量。 1單向長(zhǎng)動(dòng)控制線(xiàn)路 三相鼠籠電動(dòng)機(jī)單方向長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)控制是一種最常用、最簡(jiǎn)單的控制線(xiàn)路，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止的自動(dòng)控制。單向長(zhǎng)動(dòng)控制的電路圖即為前面圖2-4所示的起、保、停電路。,2單向點(diǎn)動(dòng)控制線(xiàn)路 生產(chǎn)機(jī)械在正常工作時(shí)需要長(zhǎng)動(dòng)控制，但在試車(chē)或進(jìn)行調(diào)整工作時(shí)，就需要點(diǎn)動(dòng)控制，點(diǎn)動(dòng)控制也叫短車(chē)控制或點(diǎn)車(chē)控制。例

33、如橋式吊車(chē)需要經(jīng)常作調(diào)整運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)控制是必不可少的。 點(diǎn)動(dòng)的含義是：操作者按下起動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開(kāi)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即點(diǎn)一下，動(dòng)一下，不點(diǎn)則不動(dòng)。 如圖2-8（a）是最基本的點(diǎn)動(dòng)控制線(xiàn)路;(b)是采用中間繼電器KA實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)的控制線(xiàn)路。,,圖2-8 (a)點(diǎn)動(dòng)控制線(xiàn)路圖 (b)點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)控制線(xiàn)路,由圖分析可知： 點(diǎn)動(dòng)控制與長(zhǎng)動(dòng)控制的區(qū)別主要在自鎖觸點(diǎn)上。點(diǎn)動(dòng)控制電路沒(méi)有自鎖觸點(diǎn)，由點(diǎn)動(dòng)按鈕兼起停止按鈕作用，因而點(diǎn)動(dòng)控制不另設(shè)停止按鈕。 與此相反，長(zhǎng)動(dòng)控制電路，必須設(shè)有自鎖觸點(diǎn)，還要另設(shè)停止按鈕。,二、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng) 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)時(shí)

34、，控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單，但是異步電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的47倍，過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，使變壓器二次電壓大幅度下降，會(huì)減小電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，過(guò)大的電流還會(huì)引起電源電壓波動(dòng)，影響同一供電網(wǎng)路中其它設(shè)備的正常工作。 判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否全壓起動(dòng)的一般規(guī)定是：電動(dòng)機(jī)容量在10kW以下者，可直接起動(dòng)；10kW以上的異步電動(dòng)機(jī)是否允許直接起動(dòng)，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電源變壓器容量的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估計(jì)：,,式中：Iq電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)電流（A）； Ie電動(dòng)機(jī)額定電流（A）。 若計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足上述經(jīng)驗(yàn)公式，一般可以全壓起動(dòng)，否則應(yīng)考慮采用降壓起動(dòng)。有時(shí)，為了限制和減少起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械

35、設(shè)備的沖擊作用，允許全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，也多采用降壓起動(dòng)方式。,1自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路 自耦變壓器又稱(chēng)為起動(dòng)補(bǔ)償器。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，一旦起動(dòng)完畢，自耦變壓器便被切除，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓運(yùn)行。自耦變壓器的次級(jí)一般有3個(gè)抽頭，可得到3種數(shù)值不等的電壓，使用時(shí)可根據(jù)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求靈活選擇。 自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路如圖2-9所示。,自耦變壓器降壓起動(dòng)的原理是： 采用時(shí)間繼電器來(lái)完成自耦變壓器的降壓起動(dòng)過(guò)程的切除。由于時(shí)間繼電器的延時(shí)可以較為準(zhǔn)確的整定，當(dāng)時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間到，切除自耦變壓器，結(jié)束起動(dòng)過(guò)程。這種使用時(shí)間繼電器控制線(xiàn)路中各電器的動(dòng)作順

36、序，稱(chēng)為時(shí)間原則控制線(xiàn)路。 在自耦變壓器降壓起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)電流與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值按變比平方倍降低。因此，從電網(wǎng)取得同樣大小的起動(dòng)電流，采用自耦變壓器降壓起動(dòng)比采用電阻降壓起動(dòng)產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 這種起動(dòng)方法常用于容量較大、正常運(yùn)行為Y形連接法的電動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是自耦變壓器價(jià)格較貴，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積龐大，不允許頻繁操作。,,圖2-9自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路圖,2Y-降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路 Y-降壓起動(dòng)是在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成Y形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V），在起動(dòng)結(jié)束時(shí)換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源線(xiàn)電壓（380V），電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。 凡是正常運(yùn)行時(shí)定

37、子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線(xiàn)路。 Y-降壓起動(dòng)的自動(dòng)控制線(xiàn)路如圖2-10所示。,,圖2-10 Y-降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路圖,三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用Y-降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是定子繞組Y形接法時(shí)，起動(dòng)電壓為直接采用接法時(shí)的 ，起動(dòng)電流為三角形接法時(shí)的1/3，因而起動(dòng)電流特性好，線(xiàn)路較簡(jiǎn)單，投資少。其缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。本線(xiàn)路適用于輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，Y-連接時(shí)要注意其旋轉(zhuǎn)方向的一致性。,三、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制 在大、中容量電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)時(shí)，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和限制起動(dòng)電流兩者之間的矛盾十分突出。 三相繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是

38、可以在轉(zhuǎn)子繞組中串接外加電阻或頻敏變阻器進(jìn)行起動(dòng)，由此達(dá)到減小起動(dòng)電流，提高轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)和增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。 一般在要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的場(chǎng)合，繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。例如橋式起重機(jī)吊鉤電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。,轉(zhuǎn)子繞組串接電阻起動(dòng), 只要電阻值大小選擇合適，減小的轉(zhuǎn)子電流中有功分量增大, 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)可以提高，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也增大，從而具有良好的起動(dòng)特性。繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接對(duì)稱(chēng)電阻后，其人為特性如圖2-11所示。,圖2-11 轉(zhuǎn)子串接對(duì)稱(chēng)電阻時(shí)的人為特性*,1轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)控制線(xiàn)路 在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，串接的起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)愈多，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)就愈小，起動(dòng)愈平滑。起動(dòng)

39、電阻被逐段的切除，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高，最后進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。 設(shè)計(jì)思想：這種控制線(xiàn)路既可按時(shí)間原則組成控制線(xiàn)路，也可按電流原則組成控制線(xiàn)路。,1）按時(shí)間原則組成的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線(xiàn)路 圖2-12為按時(shí)間原則的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線(xiàn)路，依靠時(shí)間繼電器的依次動(dòng)作短接起動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)控制。,圖2-12 按時(shí)間原則的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線(xiàn)路,2）按電流原則組成的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線(xiàn)路 按電流原則起動(dòng)控制是指通過(guò)欠電流繼電器的釋放值設(shè)定進(jìn)行控制，利用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流的變化來(lái)控制轉(zhuǎn)子串接電阻的切除。 圖2-13為按電流原則組成的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線(xiàn)路。圖中，KI

40、1、KI2、KI3為電流繼電器。這3個(gè)繼電器線(xiàn)圈的吸合電流相同，但釋放電流不一樣，KI1釋放電流 KI2釋放電流 KI3釋放電流。,,圖2-13按電流原則的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線(xiàn)路*,圖2-13中的中間繼電器KA是為了保證起動(dòng)時(shí)接入全部電阻而設(shè)計(jì)的。因?yàn)閯偲饎?dòng)時(shí)，若無(wú)KA，電流從零開(kāi)始，KI1、KI2、KI3都未動(dòng)作，全部電阻都被短接，電動(dòng)機(jī)處于直接起動(dòng)狀態(tài)； 增加了KA，從KM線(xiàn)圈得電到KA的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合需要一段時(shí)間，這段動(dòng)作時(shí)間能保證電流沖擊到最大值，使KI1、KI2、KI3全部吸合，接于控制電路中的常閉觸點(diǎn)全部斷開(kāi)，從而保證電動(dòng)機(jī)全電阻起動(dòng)。,2轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)控制線(xiàn)路

41、轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)控制在繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中逐段減小電阻時(shí)，電流與轉(zhuǎn)矩是成躍變狀態(tài)變化，電流與轉(zhuǎn)矩突然增大會(huì)產(chǎn)生一定 的機(jī) 械 沖擊；而且分段級(jí)數(shù)越多時(shí)控制線(xiàn)路越復(fù)雜，工作可靠性越低。 若改用頻敏變阻器（frequency sensitue rheostat）來(lái)替代起動(dòng)電阻,其好處是頻敏變阻器的阻抗能夠隨著轉(zhuǎn)子電流頻率的下降自動(dòng)減小，所以它是繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)較為理想的起動(dòng)設(shè)備，常用于較大容量的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制中，如空氣壓縮機(jī)等。,頻敏變阻器是一個(gè)鐵心損耗很大的三相電抗器，它由數(shù)片E形硅鋼片疊成，外面再套上繞組，采用Y形接線(xiàn)。將其串入繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，相當(dāng)于接入一個(gè)鐵損較大的

42、電抗器。 在電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)子頻率最高，頻敏變阻器的阻抗最大；隨著轉(zhuǎn)子頻率的減小，其繞組電抗和鐵心損耗決定的等效阻抗也隨著減小，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，自動(dòng)平滑地減小阻抗值，從而限制起動(dòng)電流。 由于頻敏變阻器的等效電阻和電抗同步變化，因此轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)基本不變，從而得到大致恒定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,圖2-14為采用頻敏變阻器的起動(dòng)控制線(xiàn)路，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制。 自動(dòng)控制的線(xiàn)路工作原理為： 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA扳到“自動(dòng)”位置時(shí)，按下SB2起動(dòng)按鈕： 接觸器KM1得電，電動(dòng)機(jī)串入頻敏變阻器起動(dòng)。同時(shí)，時(shí)間繼電器KT得電。 時(shí)間繼電器KT經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)，KT常開(kāi)觸點(diǎn)閉

43、合，中間繼電器KA得電閉合實(shí)現(xiàn)自鎖。 KA常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KM2線(xiàn)圈得電，KM2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將頻敏變阻器短接。KM2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KT失電，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。,,圖2-14采用頻敏變阻器的起動(dòng)控制線(xiàn)路*,手動(dòng)控制的線(xiàn)路工作原理為： 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA扳到“手動(dòng)”位置時(shí)，時(shí)間繼電器KT不起作用， 利用按鈕SB3手動(dòng)控制，使中間繼電器KA和接觸器KM2動(dòng)作，從而控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 頻敏變阻器有四個(gè)接頭可以調(diào)整匝數(shù)，上下鐵心之間也可以調(diào)整空氣氣隙。在使用中如果遇到下列情況，可以調(diào)整匝數(shù)和氣隙： （1）起動(dòng)電流過(guò)大，起動(dòng)太快，應(yīng)增加匝數(shù)，使阻抗變大，減小起動(dòng)電流，同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減

44、小，起動(dòng)過(guò)程變慢。 （2）起動(dòng)時(shí)力矩過(guò)大，有機(jī)械沖擊，應(yīng)增加氣隙，使起動(dòng)電流略增加，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩略減小，從而使穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速有所提高。,,圖2-14采用頻敏變阻器的起動(dòng)控制線(xiàn)路*,四、固態(tài)降壓起動(dòng)器 前述的傳統(tǒng)異步電機(jī)的起動(dòng)方式的共同特點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩固定不可調(diào)，起動(dòng)過(guò)程中存在較大的沖擊電流，使被拖動(dòng)負(fù)載受到較大的機(jī)械沖擊。且易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，一旦出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，會(huì)造成起動(dòng)困難甚至使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。 停機(jī)時(shí)幾種起動(dòng)方法都是瞬間停電，也將會(huì)造成劇烈的電網(wǎng)電壓波動(dòng)和機(jī)械沖擊。為克服上述缺點(diǎn)，人們研制了固態(tài)降壓起動(dòng)器，固態(tài)降壓起動(dòng)器（Soft Starter）是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟

45、停車(chē)、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置。,1固態(tài)降壓起動(dòng)器的工作原理 固態(tài)降壓起動(dòng)器由電動(dòng)機(jī)的起停控制裝置和軟起動(dòng)控制器組成，其核心部件是軟起動(dòng)控制器，它是由功率半導(dǎo)體器件和其它電子元器件組成的。目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品分為固態(tài)降壓起動(dòng)器和軟起動(dòng)控制器兩種。 軟起動(dòng)控制器是利用電力電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)將強(qiáng)弱電結(jié)合，其主要結(jié)構(gòu)是一組串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路，利用晶閘管移相控制三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，從而實(shí)現(xiàn)不同的起動(dòng)功能。,起動(dòng)時(shí)，使晶閘管的導(dǎo)通角從0開(kāi)始，逐漸前移，電機(jī)的端電壓從零開(kāi)始，按預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上

46、升，直至達(dá)到滿(mǎn)足起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)，這就是軟起動(dòng)控制器的工作原理。軟起動(dòng)控制器的主電路原理圖如圖2-15所示。軟起動(dòng)控制器一般并聯(lián)接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停車(chē)。 如圖2-15所示，在軟起動(dòng)控制器兩端并聯(lián)接觸器K，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)結(jié)束后，K合上，運(yùn)行電流將通過(guò)K送至電動(dòng)機(jī)。若要求電動(dòng)機(jī)軟停車(chē)，一旦發(fā)出停車(chē)信號(hào)，先將K分?jǐn)啵缓笤儆绍浧饎?dòng)器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟停車(chē)。 該電路有如下優(yōu)點(diǎn)：在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可以避免軟起動(dòng)器產(chǎn)生的諧波；軟起動(dòng)器僅在起動(dòng)、停車(chē)時(shí)工作，可以避免長(zhǎng)期運(yùn)行使晶閘管發(fā)熱，延長(zhǎng)了使用壽命；一旦軟起動(dòng)器發(fā)生故障，可由并聯(lián)的接觸器作為應(yīng)急備用。,圖2-15軟起動(dòng)控制器的主電路原理,2軟起

47、動(dòng)控制器的工作特性 （1）起動(dòng)特性 異步電動(dòng)機(jī)在軟起動(dòng)過(guò)程中，軟起動(dòng)控制器是通過(guò)控制角來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)定子上的平均電壓來(lái)限制起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩的，隨著角減小，起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。一般軟起動(dòng)控制器可以通過(guò)設(shè)定得到不同的起動(dòng)特性，以滿(mǎn)足不同負(fù)載特性的要求。 常用的起動(dòng)方法有斜坡恒流升壓起動(dòng)和脈沖階躍起動(dòng)。斜坡恒流升壓起動(dòng)是在晶閘管的移相電路中引入電機(jī)電流反饋使電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中保持恒流、起動(dòng)平穩(wěn)。脈沖階躍起動(dòng)在起動(dòng)開(kāi)始極短時(shí)間內(nèi)，晶閘管以較大電流導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后回落，再按原設(shè)定值線(xiàn)性上升，進(jìn)入恒流起動(dòng)狀態(tài)。,（2）減速軟停控制 傳統(tǒng)的控制方式都是通過(guò)瞬間停電完成的，但有許多應(yīng)用場(chǎng)

48、合，不允許電機(jī)瞬間關(guān)機(jī)。例如：高層建筑、樓宇的水泵系統(tǒng)，如果瞬間停機(jī)，會(huì)產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道甚至水泵遭到損壞。為減少和防止“水錘”效應(yīng)，需要電機(jī)逐漸停機(jī)，采用軟起動(dòng)控制器能滿(mǎn)足這一要求。 軟起動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)減速軟停控制，當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要停機(jī)時(shí)，不是立即切斷電動(dòng)機(jī)的電源， 而是通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，從全導(dǎo)通狀態(tài)逐漸地減小，從而使電動(dòng)機(jī)的端電壓逐漸降低而切斷電源的，這一過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)故稱(chēng)為軟停控制。停車(chē)的時(shí)間根據(jù)實(shí)際需要可在0120s范圍內(nèi)調(diào)整。,（3）節(jié)能特性 軟起動(dòng)控制器可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的高低，自動(dòng)判斷電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于空載或負(fù)載率很低時(shí)，通過(guò)相位控制使晶閘管的導(dǎo)通角發(fā)

49、生變化，從而改變輸入電動(dòng)機(jī)的功率，以達(dá)到節(jié)能的目的。 （4）制動(dòng)特性 當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要快速停機(jī)時(shí)，軟起動(dòng)控制器具有能耗制動(dòng)功能。能耗制動(dòng)功能即當(dāng)接到制動(dòng)命令后，軟起動(dòng)控制器改變晶閘管的觸發(fā)方式，使交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后在關(guān)閉主電路后，立即將直流電壓加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的作用達(dá)到制動(dòng)的目的。,3固態(tài)降壓起動(dòng)器的應(yīng)用 在工業(yè)自動(dòng)化程度要求比較高的場(chǎng)合，為了便于控制和應(yīng)用，往往將軟起動(dòng)控制器、斷路器和控制電路組成一個(gè)較完整的電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)、軟停車(chē)、故障保護(hù)、報(bào)警、自動(dòng)控制等功能。同時(shí)具有運(yùn)行和故障狀態(tài)監(jiān)視、接觸器操作次數(shù)、電機(jī)運(yùn)行時(shí)間和觸點(diǎn)

50、彈跳監(jiān)視、試驗(yàn)等輔助功能。另外還可以附加通信單元、圖形顯示操作單元和編程器單元等并可直接與通信總線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。 一些工廠(chǎng)有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)需要起動(dòng)，可以使用一臺(tái)軟起動(dòng)控制器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟起動(dòng)，以節(jié)約資金投入。,圖2-16一臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停機(jī),2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制,三相異步電動(dòng)機(jī)從切斷電源到安全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于慣性的關(guān)系總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，影響了勞動(dòng)生產(chǎn)率。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確停車(chē)，縮短時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，對(duì)要求停轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)強(qiáng)迫其迅速停車(chē)，必須采取制動(dòng)措施。 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法分為兩類(lèi)：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)有電磁抱閘制動(dòng)、電磁離合器制動(dòng)等；電氣制動(dòng)有反接制動(dòng)

51、、能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)等。,一、電磁抱閘制動(dòng)和電磁離合器制動(dòng) 機(jī)械制動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是利用外加的機(jī)械作用力，使電動(dòng)機(jī)迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)有電磁抱閘制動(dòng)、電磁離合器制動(dòng)等。 1電磁抱閘制動(dòng) 電磁抱閘制動(dòng)是靠電磁制動(dòng)閘緊緊抱住與電動(dòng)機(jī)同軸的制動(dòng)輪來(lái)制動(dòng)的。電磁抱閘制動(dòng)方式的制動(dòng)力矩大，制動(dòng)迅速停車(chē)準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是制動(dòng)越快沖擊振動(dòng)越大。電磁抱閘制動(dòng)有斷電電磁抱閘制動(dòng)和通電電磁抱閘制動(dòng)。斷電電磁抱閘制動(dòng)在電磁鐵線(xiàn)圈一旦斷電或未接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)都處于抱閘制動(dòng)狀態(tài)，例如電梯、吊車(chē)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)備。斷電電磁抱閘制動(dòng)線(xiàn)路如圖2-17所示。,圖2-17斷電電磁抱閘制動(dòng)線(xiàn)路圖*,為了避免電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)前瞬時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子被掣住不

52、轉(zhuǎn)的短路運(yùn)行狀態(tài)，在電路設(shè)計(jì)時(shí)使接觸器KM2先得電，使得電磁鐵線(xiàn)圈YA先通電松開(kāi)制動(dòng)閘后，電動(dòng)機(jī)才能接通電源。 通電電磁抱閘制動(dòng)控制則是在平時(shí)制動(dòng)閘總是在松開(kāi)的狀態(tài)，通電后才抱閘。例如象機(jī)床等需要經(jīng)常調(diào)整加工件位置的設(shè)備，往往采用。 2電磁離合器制動(dòng) 電磁離合器制動(dòng)是采用電磁離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的，電磁離合器體積小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)方式比較平穩(wěn)且迅速，并可以安裝在機(jī)床等的機(jī)械設(shè)備內(nèi)部。,二、反接制動(dòng)控制線(xiàn)路 1線(xiàn)路設(shè)計(jì)思想 反接制動(dòng)是一種電氣制動(dòng)方法，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源電壓相序使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。由于電源相序改變，定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向也與原方向相反，而轉(zhuǎn)子仍按原方向慣性旋轉(zhuǎn)，于是在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)

53、生相反的感應(yīng)電流。 轉(zhuǎn)子要受到一個(gè)與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩的作用，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。,在反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度接近于2倍同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接起動(dòng)時(shí)電流的2倍。 為避免對(duì)電動(dòng)機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)大沖擊，一般在10kw以上電動(dòng)機(jī)的定子電路中串接對(duì)稱(chēng)電阻或不對(duì)稱(chēng)電阻，以限制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)電流，這個(gè)電阻稱(chēng)為反接制動(dòng)電阻，如圖2-18（a）、（b）所示為定子電路中串接對(duì)稱(chēng)電阻或不對(duì)稱(chēng)電阻。,,圖2-18(a)定子電路中串接對(duì)稱(chēng)電阻 (b) 定子電路中串接不對(duì)稱(chēng)電阻,2典型線(xiàn)路介紹 反接制動(dòng)的關(guān)健是采用按轉(zhuǎn)速原則進(jìn)行制動(dòng)控制。因?yàn)楫?dāng)

54、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，必須自動(dòng)地將電源切斷，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)反向起動(dòng)。 因此，采用速度繼電器來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)（100r/min），由速度繼電器自動(dòng)切斷電源。反接制動(dòng)控制線(xiàn)路分為單向反接制動(dòng)控制線(xiàn)路和可逆反接制動(dòng)控制線(xiàn)路。,（1）單向反接制動(dòng)的控制線(xiàn)路 單向反接制動(dòng)的控制線(xiàn)路如圖2-19所示，其中KS為速度繼電器。,,圖2-19單向反接制動(dòng)線(xiàn)路圖*,2,（2）可逆反接制動(dòng)控制線(xiàn)路 電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的反接制動(dòng)控制線(xiàn)路如圖2-20所示。由于速度繼電器的觸點(diǎn)具有方向性，所以電動(dòng)機(jī)的正向和反向制動(dòng)分別由速度繼電器的兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)KS-Z、KS-F來(lái)控制。 該線(xiàn)路在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)起動(dòng)和

55、反接制動(dòng)時(shí)在定子電路中都串接電阻，限流電阻R起到了在反接制動(dòng)時(shí)限制制動(dòng)電流，在起動(dòng)時(shí)限制起動(dòng)電流的雙重限流作用。操作方便，具有觸點(diǎn)、按鈕雙重聯(lián)鎖，運(yùn)行安全、可靠，是一個(gè)較完善的控制線(xiàn)路。,,圖2-20電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的反接制動(dòng)控制線(xiàn)路,三、能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路 1線(xiàn)路設(shè)計(jì)思想 能耗制動(dòng)是一種應(yīng)用廣泛的電氣制動(dòng)方法。當(dāng)電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源以后，立即將直流電源接入定子的兩相繞組，繞組中流過(guò)直流電流，產(chǎn)生了一個(gè)靜止不動(dòng)的直流磁場(chǎng)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子切割直流磁通，產(chǎn)生感生電流。在靜止磁場(chǎng)和感生電流相互作用下，產(chǎn)生一個(gè)阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)力矩，因此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，從而達(dá)到制動(dòng)的目的。 當(dāng)轉(zhuǎn)速降至零時(shí)

56、，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場(chǎng)之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，感生電流消失，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，再將直流電源切除，制動(dòng)結(jié)束。,2典型線(xiàn)路介紹 能耗制動(dòng)可以采用時(shí)間繼電器與速度繼電器兩種控制形式。圖2-21為按時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路。 線(xiàn)路原理： 按起動(dòng)按鈕SB2：接觸器KM1得電投入工作，使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，KM1與KM2互鎖，接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT不得電。 按下停止按鈕SB1： KM1線(xiàn)圈失電，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源。 KM1輔助觸點(diǎn)閉合，KM2與KT線(xiàn)圈相繼得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，將經(jīng)過(guò)整流后的直流電壓接至電機(jī)兩相定子繞組上開(kāi)始能耗制動(dòng)。,圖2-21按時(shí)間原則的單向能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路*,當(dāng)

57、轉(zhuǎn)子速度接近零時(shí)，時(shí)間繼電器KT的常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)，使接觸器KM2線(xiàn)圈和KT線(xiàn)圈相繼失電，切斷能耗制動(dòng)的直流電流，切斷電源制動(dòng)結(jié)束。 從能量角度看，能耗制動(dòng)是把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)所儲(chǔ)存的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽矣窒脑陔妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，與反接制動(dòng)相比，能量損耗少，制動(dòng)停車(chē)準(zhǔn)確。 所以，能耗制動(dòng)適用于電動(dòng)容量大，要求制動(dòng)平穩(wěn)和起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。但制動(dòng)速度較反接制動(dòng)慢一些，能耗制動(dòng)需要整流電路，不過(guò)，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體整流器件的大量使用，直流電源已成為不難解決的問(wèn)題了。,2.5 電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行就是正反轉(zhuǎn)控制。在生產(chǎn)實(shí)際中，往往要求控制線(xiàn)路能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)的控制。例

58、如，機(jī)床主軸的正反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)的前進(jìn)與后退，起重機(jī)起吊重物的上升與下放，以及電梯的升降等。 由三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理可知，若要電動(dòng)機(jī)逆向運(yùn)行，只需將接于電動(dòng)機(jī)定子的三相電源線(xiàn)中的任意兩相對(duì)調(diào)一下即可，與反接制動(dòng)的原理相同。電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制線(xiàn)路，實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行電路的組合，并且在這兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行電路中加設(shè)必要的聯(lián)鎖。,一、電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的手動(dòng)控制 根據(jù)電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行操作順序的不同，有“正停反”手動(dòng)控制電路與“正反?！笔謩?dòng)控制電路。 1“正停反”手動(dòng)控制電路 “正停反”控制電路是指電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)后要反向運(yùn)轉(zhuǎn)，必須先停下來(lái)再反向。圖2-22為電動(dòng)機(jī)“正停反”手動(dòng)控制線(xiàn)

59、路。KM2為正轉(zhuǎn)接觸器，KM3為反轉(zhuǎn)接觸器。,,圖2-22 “正停反”手動(dòng)控制線(xiàn)路*,線(xiàn)路工作原理為： 按下正向起動(dòng)按鈕SB2：接觸器KM2得電吸合，其常開(kāi)主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接通電源，相序?yàn)閁、V、W，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)運(yùn)行。 按停止按鈕SB1：KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 按反向起動(dòng)按鈕SB3：KM3線(xiàn)圈得電主觸點(diǎn)吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)將相序?yàn)閃、V、U的電源接至電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)運(yùn)行。 再按停止按鈕SB1：電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 由于采用了KM2、KM3的常閉輔助觸點(diǎn)串入對(duì)方的接觸器線(xiàn)圈電路中，形成互鎖。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，即使誤按反轉(zhuǎn)按鈕SB3，反向接觸器KM3也不會(huì)得電。要電動(dòng)機(jī)反

60、轉(zhuǎn)，必須先按停止按鈕，再按反向按鈕。,2 “正反?！笔謩?dòng)控制電路 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，常要求電動(dòng)機(jī)能夠直接實(shí)現(xiàn)正、反向轉(zhuǎn)換。利用復(fù)合按鈕可構(gòu)成“正反?！笨刂凭€(xiàn)路，如圖2-23所示。 線(xiàn)路工作原理為： 若需電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，不必按停止按鈕SB1，直接按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3，使KM2線(xiàn)圈失電觸點(diǎn)釋放，KM3線(xiàn)圈得電觸點(diǎn)吸合，電動(dòng)機(jī)先脫離電源，停止正轉(zhuǎn)，然后又反向起動(dòng)運(yùn)行。反之亦然。,,圖2-23 “正反?！笔謩?dòng)控制線(xiàn)路,二、電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的自動(dòng)控制 自動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行電路，可按行程控制原則來(lái)設(shè)計(jì)。按行程控制原則又稱(chēng)為位置控制，就是利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)往返運(yùn)動(dòng)位置，發(fā)出控制信號(hào)來(lái)

61、控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，使機(jī)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 圖2-24(a)為工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)的原理圖，行程開(kāi)關(guān)SQ1和SQ2安裝在指定位置，工作臺(tái)下面的擋鐵壓到行程開(kāi)關(guān)SQ1就向左移動(dòng)，壓到行程開(kāi)關(guān)SQ2就向右移動(dòng)。 圖2-24(b)為工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)的控制線(xiàn)路。,,圖2-24(a) 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)原理圖,圖2-24(b) 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)的控制線(xiàn)路*,在控制電路中，行程開(kāi)關(guān)SQ3、SQ4為極限位置保護(hù)，是為了防止SQ1、SQ2可能失效引起事故而設(shè)的，SQ4和SQ3分別安裝在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件的行程極限位置。 如果SQ2失靈，運(yùn)動(dòng)部件繼續(xù)前行壓下SQ4后，KMl失電而使電動(dòng)機(jī)停止。這種限位保護(hù)的行程開(kāi)關(guān)在位置

62、控制電路中必須設(shè)置。,2.6 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制,異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速常用來(lái)改善機(jī)床的調(diào)速性能和簡(jiǎn)化機(jī)械變速裝置。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式： （2-2） 式中：s為轉(zhuǎn)差率； f為電源頻率； P為定子極對(duì)數(shù)。 由上式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可通過(guò)改變定子電壓頻率f、定子極對(duì)數(shù)P和轉(zhuǎn)差率s來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體歸納為變頻調(diào)速、變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速和電磁調(diào)速等調(diào)速方法。,,1變極調(diào)速 通常變更繞組極對(duì)數(shù)的調(diào)速方法簡(jiǎn)稱(chēng)為變極調(diào)速。變極調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的外部接線(xiàn)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)。 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組本身沒(méi)有固定的級(jí)數(shù)，改變鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子繞組

63、的極數(shù)以后，轉(zhuǎn)子繞組的級(jí)數(shù)能夠隨之變化； 繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組極數(shù)改變以后，它的轉(zhuǎn)子繞組必須重新組合，往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以，變更繞組極對(duì)數(shù)的調(diào)速方法一般僅適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。,鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)常用的變極調(diào)速方法有兩種:1)一種是改變定子繞組的接法，即變更定子繞組每相的電流方向； 2)另一種是在定子上設(shè)置具有不同極對(duì)數(shù)的兩套互相獨(dú)立的繞組，又使每套繞組具有變更電流方向的能力。 變極調(diào)速是有級(jí)調(diào)速，速度變換是階躍式的。用變極調(diào)速方式構(gòu)成的多速電動(dòng)機(jī)一般有雙速、三速、四速之分。這種調(diào)速方法簡(jiǎn)單、可靠、成本低，因此在有級(jí)調(diào)速能夠滿(mǎn)足要求的機(jī)械設(shè)備中，廣泛采用多速異步電動(dòng)機(jī)作為主拖動(dòng)電機(jī)

64、如鏜床、銑床等。,(1).雙速電動(dòng)機(jī) 雙速電動(dòng)機(jī)/YY調(diào)速控制線(xiàn)路 雙速電動(dòng)機(jī)/YY接法的三相定子繞組接線(xiàn)示意圖如圖2-25所示。 應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出，當(dāng)把電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線(xiàn)變更為YY接線(xiàn)時(shí)，接線(xiàn)的電源相序必須反相，從而保證電動(dòng)機(jī)由低速變?yōu)楦咚贂r(shí)旋轉(zhuǎn)方向一致。/YY接線(xiàn)屬于恒功率調(diào)速。圖2-26為雙速電動(dòng)機(jī)/YY調(diào)速控制線(xiàn)路。,圖2-25雙速電動(dòng)機(jī)/YY三相定子繞組接線(xiàn)圖,,圖2-26雙速電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制線(xiàn)路*,這種先低速起動(dòng)，經(jīng)一定延時(shí)后自動(dòng)切換到高速運(yùn)行的控制，目的是限制起動(dòng)電流。 雙速電動(dòng)機(jī)Y/YY接法的接線(xiàn)變換 雙速電動(dòng)機(jī)Y/YY接法的接線(xiàn)變換如圖2-27，電機(jī)極數(shù)四極/二極變換，對(duì)應(yīng)

65、電動(dòng)機(jī)的低速和高速。它屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。,圖2-27 雙速電動(dòng)機(jī)Y/YY三相定子繞組接線(xiàn)圖,（2）三速異步電動(dòng)機(jī) 一般三速電動(dòng)機(jī)的定子繞組具有兩套繞組，其中一套繞組可連接成/YY，另一套繞組連接成Y，如圖2-28（a）所示。 假設(shè)將D1、D2、D3接電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)具有8個(gè)極；將D4、D5、D6接電源而D1、D2、D3互相短接時(shí)，電動(dòng)機(jī)具有4個(gè)極；若再將D7、D8、D9接線(xiàn)端接電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)為6個(gè)極。故將不同的端頭接向電源，電動(dòng)機(jī)便有8、6、4三種級(jí)別磁極的轉(zhuǎn)速，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速由低速變?yōu)楦咚佟．?dāng)只有單獨(dú)一套繞組工作時(shí)（D7、D8、D9接電源），由于另一套/YY接法的繞組置身于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，在其接線(xiàn)的

66、線(xiàn)圈中肯定要流過(guò)環(huán)流電流。為避免環(huán)流產(chǎn)生，一般設(shè)法將繞組接成開(kāi)口的三角形，如圖2-28（b）所示。,圖2-28(a) 三速電動(dòng)機(jī)的 雙定子繞組三速變換,圖2-28(b) 三速電動(dòng)機(jī)的定子繞組不接電源 時(shí)為防止環(huán)流，應(yīng)將繞組接成開(kāi)口的三角形,2變頻調(diào)速 由式（22）可見(jiàn)，變頻調(diào)速就是改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率f，利用電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨頻率變化的特性進(jìn)行調(diào)速。 在交流異步電動(dòng)機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。 采用通用變頻器對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，由于使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，所以逐步得到推廣應(yīng)用。,3變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速包括調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速和電磁調(diào)速等調(diào)速方法，在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)已作介紹。 調(diào)壓調(diào)速是異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)便的一種，就是改變定子外加電壓來(lái)改變電機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。 調(diào)壓調(diào)速目前主要通過(guò)調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角來(lái)改變異步電動(dòng)機(jī)端電壓進(jìn)行調(diào)速。這種調(diào)速方式僅用于小容量電動(dòng)機(jī)。,轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速是在繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外電路上接可變電阻，通過(guò)對(duì)可變電阻的調(diào)節(jié)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性斜率實(shí)現(xiàn)