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1、第二章第二章 三相异步电动机的三相异步电动机的运行控制运行控制电气控制技术及PLC10/28/20221电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚主要内容主要内容 以三相异步电动机为主要控制对象，介绍几种典型控制以三相异步电动机为主要控制对象，介绍几种典型控制电路。本章内容是电气线路分析和设计的基础，要求熟电路。本章内容是电气线路分析和设计的基础，要求熟练掌握。练掌握。2-1 电气控制系统图的类型及有关规定电气控制系统图的类型及有关规定2-2 三相笼型异步电动机全压起动控制三相笼型异步电动机全压起动控制2-3 三相笼型异步电动机降压起动控制三相笼型异步电动机降压起动控制2-4三相绕线转子异步电动机起
2、动控制三相绕线转子异步电动机起动控制2-5三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制2-6三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制第二章作业第二章作业2电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2-1 电气控制系统图的类型及有关规定电气控制系统图的类型及有关规定电气控制系统图：将电气控制系统中各电气电气控制系统图：将电气控制系统中各电气元件及其联结用一定图形表达出来。元件及其联结用一定图形表达出来。分类：分类：电气原理图电气原理图（设计、分析用）（设计、分析用）电器布置图电器布置图电气安装图电气安装图电气控制系统中的图形符号和文字符号电气控制系统中的图形符号和文字符号表表2-1 电气图
3、常用图形符号和文字符号新旧标准电气图常用图形符号和文字符号新旧标准P33P403电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚绘制电气原理图的基本原则绘制电气原理图的基本原则主电路与辅助电路分别绘制主电路与辅助电路分别绘制主电路就是从电源到电动机的大电流通过的通路主电路就是从电源到电动机的大电流通过的通路辅助电路包括：控制、照明、信号、保护等电路辅助电路包括：控制、照明、信号、保护等电路按展开图绘制按展开图绘制按照电路的联结关系和动作逻辑来绘制各电气环节按照电路的联结关系和动作逻辑来绘制各电气环节不按照电气元件的实际位置和形状大小来绘制不按照电气元件的实际位置和形状大小来绘制触头按无外力状态绘制触头按无
4、外力状态绘制元件排列次序，按动作次序元件排列次序，按动作次序采用标准的文字及图形符号采用标准的文字及图形符号例：图例：图2-1 机床电气原理图机床电气原理图 P414电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2-2 三相笼型异步电动机全压起动控制三相笼型异步电动机全压起动控制 三相笼型异步电动机由于结构简单。价格三相笼型异步电动机由于结构简单。价格便宜。坚固耐用等一系列优点获得了广泛的便宜。坚固耐用等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路大都由继电器、接触器、应用。它的控制线路大都由继电器、接触器、按钮等有触点电器组成。对它的起动控制有按钮等有触点电器组成。对它的起动控制有全压起动和降压起动两种方
5、式，本节先介绍全压起动和降压起动两种方式，本节先介绍全压起动控制线路。全压起动控制线路。5电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚一、单向全压起动控制线路一、单向全压起动控制线路组成组成w主电路：由主电路：由QS、FU、KM的主触头、的主触头、FR的的热元件与电动机热元件与电动机M构构成。成。w控制回路：由起动按控制回路：由起动按钮钮SB2、停止按钮、停止按钮SBl、KM的线圈及其常开的线圈及其常开辅助触头、辅助触头、FR的常闭的常闭触头构成。触头构成。6电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚 工作原理工作原理-起动起动合上合上QS，引入三相电源。，引入三相电源。按下按下SB2，KM线圈通电，主触线
6、圈通电，主触头闭合，电动机接通电源。头闭合，电动机接通电源。同时同时KM常开辅助触头闭合，使常开辅助触头闭合，使接触器吸引线圈经两条路通电。接触器吸引线圈经两条路通电。松开松开SB2,SB2自动复位。自动复位。KM的线圈通过的线圈通过KM常开辅助触常开辅助触头维持继续通电，从而保持电头维持继续通电，从而保持电动机的连续运行。动机的连续运行。自锁自锁-依靠接触器自身辅助依靠接触器自身辅助触头而使其线圈保持通电。触头而使其线圈保持通电。7电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚按纽按纽SB2按下按下 SB2维持按下状态维持按下状态，KM动作动作 SB2复位复位,KM自锁触点自锁触点KM线圈通电线圈通电
7、 辅助触点闭合双路通电辅助触点闭合双路通电 维持维持KM线圈通电线圈通电10/28/20228电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚工作原理工作原理-停止停止按下停止按钮按下停止按钮SB1，KM断电释放。断电释放。KM的主触头将三相电源切断，电的主触头将三相电源切断，电动机动机M停止旋转。停止旋转。同时同时KM常开辅助触头断开，自锁常开辅助触头断开，自锁解除。解除。松开按钮后，松开按钮后，SB1的常闭触头在复的常闭触头在复位弹簧的作用下，虽又恢复到原来位弹簧的作用下，虽又恢复到原来的常闭状态，但接触器线圈已不再的常闭状态，但接触器线圈已不再能依靠自锁触头通电了，能依靠自锁触头通电了，9电气控制技
8、术电气控制的基本线路迟正刚按下停止按钮按下停止按钮SB1，按钮按钮SB1释放释放 KM断电释放，自锁解除。断电释放，自锁解除。SB1的常闭触头复位的常闭触头复位SB110电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚保护环节保护环节FU做短路保护，做短路保护，保护电源。保护电源。FR做过载保护，做过载保护，保护电动机。保护电动机。KM做失压保护，做失压保护，防止自起动防止自起动。11电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚二、点动控制二、点动控制1、基本点动控制线路、基本点动控制线路主电路：与单向起动相同主电路：与单向起动相同控制线路：控制线路：SB自动复位，自动复位，实现点动控制。实现点动控制。特点：只能
9、实现点动控制特点：只能实现点动控制12电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2、带手动开关、带手动开关SA的点动控制线路的点动控制线路需要点动时，将需要点动时，将SA开关打开关打开，操作开，操作SB2即可实现点动即可实现点动控制。控制。需要连续工作时，将需要连续工作时，将SA开开关合上，将自锁触头接入，关合上，将自锁触头接入，操作操作SB2即可实现连续控制。即可实现连续控制。特点：特点：SA作为作为SB2工作方工作方式的选择开关。式的选择开关。13电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚 SA合上合上:连续工作连续工作 SA断开断开:点动点动14电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚3、采用复合按纽、
10、采用复合按纽SB3的点动控制线路的点动控制线路点动，按下点动，按下SB3，其常闭触头断开，其常闭触头断开自锁电路，常开触头接通自锁电路，常开触头接通KM线圈，线圈，主触头闭合，电动机起动旋转。主触头闭合，电动机起动旋转。松开松开SB3时，时，KM线圈断电，主触线圈断电，主触头断开，电动机停止转动。头断开，电动机停止转动。连续运转，按起动按钮连续运转，按起动按钮SB2。停机，按停止按钮停机，按停止按钮SB1。特点：三个按纽分别控制特点：三个按纽分别控制。15电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚 点动起动时，点动起动时，SB3复合触点，常闭先断，常开后合复合触点，常闭先断，常开后合（1）初始状态）
11、初始状态 （2）常闭断开）常闭断开 （3）常开闭合（自锁失效）常开闭合（自锁失效）SB3SB316电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚点动按纽复位时，点动按纽复位时，SB3复合触点，常开先断，常闭后合复合触点，常开先断，常闭后合（1）动作状态）动作状态 （2）常开断开（自锁触点断开）常开断开（自锁触点断开）（3）常闭闭合）常闭闭合SB3SB317电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚三、电动机的正反转控制线路三、电动机的正反转控制线路工作原理，将接至电动工作原理，将接至电动机的三相电源进线中的机的三相电源进线中的任意两相对调，即可使任意两相对调，即可使电动机反转。电动机反转。主电路：主电路：KM
12、1，KM2换相序。换相序。KM1，KM2同时动作，同时动作，将引起电源相间短路，将引起电源相间短路，要加互锁。要加互锁。18电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚1、电动机的、电动机的“正正停停反反”控制线路控制线路两个单向运行控制线路并联。两个单向运行控制线路并联。KM1控制正向，控制正向，KM2控制反控制反向。向。KM1，KM2同时动作，电源同时动作，电源短路，必须禁止。短路，必须禁止。方法：利用两个接触器常闭方法：利用两个接触器常闭触头起相互控制作用。触头起相互控制作用。这种利用两个接触器的常闭这种利用两个接触器的常闭辅助触头互相控制的方法叫辅助触头互相控制的方法叫做互锁，而两对起互锁作用
13、做互锁，而两对起互锁作用的触头便叫做互锁触头。的触头便叫做互锁触头。互锁的存在使得当换向时必互锁的存在使得当换向时必须停车。须停车。19电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚正向起动过程正向起动过程 停车过程停车过程20电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2、电动机的、电动机的“正正反反停停”控制线路控制线路接触器互锁依然保留，接触器互锁依然保留，加装按纽互锁，可以加装按纽互锁，可以实现直接换向控制。实现直接换向控制。双重联锁：既有接触双重联锁：既有接触器互锁又有按纽互锁。器互锁又有按纽互锁。作用：作用：接触器互锁：防止电源接触器互锁：防止电源短路短路按纽互锁：提高工作效按纽互锁：提高工作效率率
14、21电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚22电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚四、自动往复行程控制线路四、自动往复行程控制线路1、主电路、主电路同电动机正反转控制线同电动机正反转控制线路。路。2、控制电路、控制电路接触器互锁依然保留，接触器互锁依然保留，加装行程开关互锁，以加装行程开关互锁，以实现自动换向控制。实现自动换向控制。23电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚KM1KM1：前进：前进KM2KM2：后退：后退SQ1SQ1：末端行程开关：末端行程开关SQ2SQ2：始端行程开关：始端行程开关SB2SB2：正向起动按纽：正向起动按纽 SB3SB3：反向起动按纽：反向起动按纽SQ2 退退 进进
15、 SQ124电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚3、单周期控制电路、单周期控制电路按下起动按纽按下起动按纽SB2，运，运行一周后回到始端自行一周后回到始端自动停止。动停止。去掉始端去掉始端SQ2的自动的自动起动环节即可。起动环节即可。25电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚4、末端延时单周控制、末端延时单周控制 电路电路末端末端SQ1的起动控制的起动控制改为经改为经KT后起动反后起动反向接触器向接触器KM2。26电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚自动往复行程控制线路小结自动往复行程控制线路小结27电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚自动往复之单周期自动往复之单周期 自动往复之连续自动往复之连
16、续28电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚 单周期单周期 末端延时末端延时29电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2-3 三相笼型异步电动机降压起动控制三相笼型异步电动机降压起动控制较大容量的笼型异步电动机（大于较大容量的笼型异步电动机（大于10KW）因）因启动电流较大，一般都采用降压起动方式来起启动电流较大，一般都采用降压起动方式来起动。动。原理：起动时降低加在电动机定子绕组上的电原理：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。压，起动后再将电压恢复到额定值。常用方法：串电阻（或电抗）、星型常用方法：串电阻（或电抗）、星型三角形、三角形、自耦变压器等。自耦变压器等。3
17、0电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚一、定子串电阻起动一、定子串电阻起动原理：电动机在起动原理：电动机在起动时在三相定子绕组中时在三相定子绕组中串接电阻，使电动机串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，定子绕组电压降低，起动结束后再将电阻起动结束后再将电阻短接。短接。主电路：主电路：KM1实现串实现串电阻起动，电阻起动，KM2实现实现全压运行。全压运行。KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRM31SB2SB1FRKM1KTKM1 KM2 KT图图2-8（a）控制线路：控制线路：1、基本原理：用时间继电器、基本原理：用时间继电器KT控制控制KM1、KM2切换。切换。2、KM1、KM2允许同时
18、吸合，允许同时吸合，但是电动机正常运行后，一但是电动机正常运行后，一般应该将般应该将KM1释放，以降低释放，以降低运行损耗。运行损耗。3、图、图2-8（a）为）为KM1不退出不退出的控制线路。的控制线路。4、图、图2-8（b）为）为KM1退出而退出而KT 不退出的控制线路。不退出的控制线路。5、图、图2-8（c）为）为KM1、KT都都退出的控制线路退出的控制线路32SB2SB1FRKM1KTKM1 KM2 KT图图2-8（a）起动完成后起动完成后KM1不退出，不退出，不足之处：运行损耗大不足之处：运行损耗大 图图2-8（b-1）KM1退出而退出而KT 不退出不退出问题：问题：KT延时触点切换是
19、否可行？延时触点切换是否可行？切换要求：起动过程平稳，减少冲击。对切换要求：起动过程平稳，减少冲击。对于主触点要求：于主触点要求：KM2 先闭合先闭合 KM1 后断开后断开KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRMSB2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKT33 图图2-8（b-1）KM1退出而退出而KT 不退出不退出KT延时触点切换带来延时触点切换带来KM1、KM2线线圈瞬时断电，切换过程带来冲击圈瞬时断电，切换过程带来冲击SB2SB1FRKTKM2KM1 KM2 KTKT 图图2-8（b-2）KM1退出而退出而KT 不退出不退出KT常开延时触点和常开延时触点和KM常闭触点平常闭触点
20、平稳切换！稳切换！SB2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKT34SB2SB1FRKTKM2KM1 KM2 KTKT SB2按下，按下，KM1动作动作电机降压起动；电机降压起动；KT绕组上电开始计时，绕组上电开始计时，KT延时时间到，延时时间到，KT延时闭合的常开触点闭合延时闭合的常开触点闭合KM2线圈上电，线圈上电，KM2主触点闭合主触点闭合电机全压起动。电机全压起动。KM2延时断开的常闭触点断开延时断开的常闭触点断开KM1线圈失电线圈失电KM主触点断开主触点断开降压起降压起动回路断开。动回路断开。KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRM35问题：如果要求切换时确保问题：如果要求切
21、换时确保KM2先先断开断开KM1后闭合，图后闭合，图2-8（b-1）是否）是否可靠，可靠，为进一步增加可靠性应怎样做为进一步增加可靠性应怎样做？方法：用方法：用KM1的常闭触点替代的常闭触点替代KT延延时常开触点。时常开触点。图图2-8（b-1）KM1退出而退出而KT 不退出不退出KT延时触点延时触点切换带来切换带来KM1、KM2线圈瞬时断线圈瞬时断电，切换过电，切换过程带来冲击程带来冲击SB2SB1FRKM1KM1 KM2 KTKTKTKM1 KM2 KTSB2SB1FRKTKTKT36切换顺序比较切换顺序比较SB2SB1FRKTKM2KM1 KM2 KTKTSB2SB1FRKTKM1 KM
22、2 KTKTKTSB2SB1FRKM1KM1 KM2 KTKTKTKM2先通电先通电,KM1后断电；后断电；KM1,KM2同时切换；同时切换；KM1先断电先断电,KM2后通电后通电37 图图2-8（b-2）KM1退出带来的自锁回路的改变，退出带来的自锁回路的改变，采用采用KA触点扩展触点扩展 采用采用KT瞬时动作触点瞬时动作触点SB2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKM2SB2SB1FRKTKM1 KM2 KT KAKAKM2自锁回路的转换自锁回路的转换38SB2SB1FRKM1 KT KM2KTKM2KM2KM1图图2-8（c）退出退出KTSB2SB1FRKTKM2KM1KM2KM1
23、KM2 KT 图图2-8（b-3）KM1退出带来的退出带来的自锁回路的改变，自锁回路的改变，采用采用KM1、KM2触点切换触点切换39电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2-4三相绕线转子异步电动机起动控制三相绕线转子异步电动机起动控制一、转子回路串接电阻起动的控制线路一、转子回路串接电阻起动的控制线路起动前，起动电阻全部接入电路，随着起动过起动前，起动电阻全部接入电路，随着起动过程的结束，起动电阻被逐段短接。程的结束，起动电阻被逐段短接。多段式，使得起动过程更加平滑。多段式，使得起动过程更加平滑。控制方式：控制方式：1、按时间原则控制、按时间原则控制图图2-152、按电流原则控制、按电流原则
24、控制图图2-1640（a）基本电路）基本电路SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3QSFUKM1FRML1 L2 L3KM43RKM32RKM21R图图2-15时间原则控制转子电路串电阻起动控制线路时间原则控制转子电路串电阻起动控制线路1、按时间原则控制、按时间原则控制41SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3SB1SB2KM1KM2KM3KM4 KT1 KT2 KT3基基本本电电路路的的动动作作时时序序QSFUKM1FRML1 L2 L3KM43RKM32RKM21R42SB1
25、FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM4KM4图图2-15(b)-(a)电路之改进：电路之改进：起动完成后退出起动完成后退出KM2、KM3、KT1、KT2、KT343SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM4KM4SB1SB2KM1KM2KM3KM4 KT1 KT2 KT3(b)电电路路的的动动作作时时序序44SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM2KM4KM4KM3KM2KM3图图2-15（c）(b)电电路之路之改进
26、：改进：逐步逐步退出退出KT1、KM2、KT2、KM3、KT345SB1SB2KM1KM2KM3KM4 KT1 KT2 KT3SB1FRSB2KM1KM1 KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4 KT1KT2KT3KM2KM4KM4KM3KM2KM3(c)电路电路的动的动作时作时序序46FUKM1FRMQSL1 L2 L3KM43R KI3KM32R KI3KM21R KI1 I I I SB1FRSB2KM1KM1 KA KM2 KM3 KT4KM1KAKI1KI2KI2图图2-16电流原则控制转子电路串电阻起动控制线路电流原则控制转子电路串电阻起动控制线路2、按电流原则控制、按电流
27、原则控制47电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2-5三相异步电动机的转速控制三相异步电动机的转速控制异步电动机转速公式：异步电动机转速公式：f =（1-s）f1/p调速方法：调速方法：变频、串级、变级变频、串级、变级变级变级简单，但是只能倍级调速。简单，但是只能倍级调速。主电路：图主电路：图2-20（a）48L1 L2 L3QSFUMKM3KM1KM2主电路：图主电路：图2-19(a)KM1动作，电动机动作，电动机为为8级，低速运行级，低速运行KM2、KM3动作，动作，电动机为电动机为4级，高速级，高速运行运行（KM3用用于扩充于扩充KM2的主触的主触点的数量）点的数量）KM1、KM2、KM
28、3同时动作，电源短同时动作，电源短路路用接触器互用接触器互锁来加以防范。锁来加以防范。49电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚KM3控制电路一：双速控制电路一：双速手动切换。手动切换。图图2-19(b)SB2低速起动低速起动SB3高速起动高速起动SB1总停总停注意：注意：1、按纽与接触器、按纽与接触器的双重联锁的双重联锁2、扩展接触器、扩展接触器KM3的接线的接线50电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚图2-20（c）控制电路二：低控制电路二：低速起动，高速运速起动，高速运行。图行。图2-19(c)SB1停止按纽停止按纽SB2起动低速起动低速KT停低速。停低速。起动高速起动高速注意：仍要保注意
29、：仍要保留接触器互锁留接触器互锁SB2SB1KM1 KT KM2 KM3KTKM2KM1KTKT51电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚2-6三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制一、机械制动一、机械制动抱闸制动抱闸制动原理：掉电后用弹簧压力将电动机转轴卡紧，使其原理：掉电后用弹簧压力将电动机转轴卡紧，使其停车；运行时，将抱闸的电磁铁通电，靠电磁吸力停车；运行时，将抱闸的电磁铁通电，靠电磁吸力将抱闸拉开，使电动机能够自由运转。将抱闸拉开，使电动机能够自由运转。特点：结构简单，但是运行时耗电大特点：结构简单，但是运行时耗电大电路结构：加装一个抱闸电磁铁。电路结构：加装一个抱闸电磁铁。应
30、用举例：末端延时单周控制应用举例：末端延时单周控制电路，停车时采用抱电路，停车时采用抱闸制动，以避免自由停车时造成的位置失控。闸制动，以避免自由停车时造成的位置失控。52电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚KM1KM2YB末端末端延时延时单周单周控制控制电路电路加装加装抱闸抱闸制动制动53电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚二、电气制动二、电气制动反接制动反接制动反接制动是利用改变电动机电源的相序，反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生反方向的旋转磁场，因使定子绕组产生反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。而产生制动转矩的一种制动方法。要求：要求：1、串接制动电阻，以减少冲击电流。、串接制动电阻，以减少冲击电流。2、及时断开反相序电源，以防止反向再起、及时断开反相序电源，以防止反向再起动。动。54电气控制技术电气控制的基本线路迟正刚控制电路：控制电路：KM1 KM2RL1 L2 L3QSFUFRMKS55