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1、电气控制与PLC应用（第二章）uu陈建明陈建明陈建明陈建明 主主主主 编编编编 uu王亭岭王亭岭王亭岭王亭岭 孙孙孙孙 标标标标 副主编副主编副主编副主编 2021/9/151第第2章章 电气控制线路的基本原则和基本环节电气控制线路的基本原则和基本环节 u掌掌握握阅阅读读电电气气原原理理图图的的方方法法，培培养养读读图图能能力力并并通通过过读读图图分分析析各各种种典典型型控控制制环环节节的的工工作作原原理理，为为电电气气控控制制线线路路的的设设计计、安装、调试、维护打下良好基础安装、调试、维护打下良好基础 。学习目标：学习目标：2021/9/152第第2章章 电气控制线路的基本原则和基本环节电
2、气控制线路的基本原则和基本环节教学内容：教学内容：2.1 电气控制线路的绘制电气控制线路的绘制 2.2 三相异步电动机的起动控制三相异步电动机的起动控制 2.3 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制 2.4 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制 2.5 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制 2.6 其它典型控制环节其它典型控制环节 2.7 电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计方法 2021/9/1532.1 电气控制线路的绘制电气控制线路的绘制 u 由前一章所介绍的按钮、开关、接触器、继电由前一章所介绍的按钮、开关、接触器、继电器等有触头的低压控制电
3、器所组成的控制线路，器等有触头的低压控制电器所组成的控制线路，叫做电气控制线路。叫做电气控制线路。u 电气控制通常称为继电电气控制通常称为继电接触器控制，其优点接触器控制，其优点是电路图较直观形象，装置结构简单，价格便宜，是电路图较直观形象，装置结构简单，价格便宜，抗干扰能力强，它可以很方便地实现简单和复杂抗干扰能力强，它可以很方便地实现简单和复杂的、集中和远距离生产过程的自动控制。的、集中和远距离生产过程的自动控制。u 电气控制线路的表示方法有：电气原理图、电电气控制线路的表示方法有：电气原理图、电器元件布置图和电气安装接线图三种。器元件布置图和电气安装接线图三种。返回返回2021/9/15
4、4u 电气控制线路图是工程技术的通用语言，为了便电气控制线路图是工程技术的通用语言，为了便于交流与沟通，在电气控制线路中，各种电器元件于交流与沟通，在电气控制线路中，各种电器元件的图形、文字符号必须符合国家的标准。的图形、文字符号必须符合国家的标准。u 国家标准局参照国际电工委员会（国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的）颁布的有关文件，制定了我国电气设备有关国家标准，采有关文件，制定了我国电气设备有关国家标准，采用新的图形和文字符号及回路标号用新的图形和文字符号及回路标号。GB47281984电气图用图形符号电气图用图形符号 GB69881987电气制图电气制图 GB71591987电
5、气技术中的文字符号制订通则电气技术中的文字符号制订通则u 规定从规定从19901990年年1 1月月1 1日起，电气控制线路中的图形日起，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。和文字符号必须符合最新的国家标准。2.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号电气控制线路常用的图形、文字符号 2021/9/1552.1.1 电气控制线路常用的图形、文字符号电气控制线路常用的图形、文字符号 u 国家标准国家标准GB7159GB715919871987电气技术中的文电气技术中的文字符号制订通则字符号制订通则规定了电气工程图中的文规定了电气工程图中的文字符号、它分为基本文字符号和辅助文字符
6、字符号、它分为基本文字符号和辅助文字符号。号。基基本本文文字字符符号号有有单单字字母母符符号号和和双双字字母母符符号号。单单字字母母符符号号表表示示电电气气设设备备、装装置置和和元元件件的的大大类类，例例如如K K为为继继电电器器类类元元件件这这一一大大类类；双双字字母母符符号号由由一一个个表表示示大大类类的的单单字字母母与与另另一一个个表表示示器器件件某某些些特特性性的的字字母母组组成成，例例如如KTKT即即表表示示继继电电器器类类器器件件中中的的时时间间继继电电器器，KMKM表示继电器类器件中的接触器。表示继电器类器件中的接触器。辅辅助助文文字字符符号号用用来来进进一一步步表表示示电电气气
7、设设备备、装装置置和和元件的功能、状态和特征。元件的功能、状态和特征。2021/9/1562.1.2 电气原理图电气原理图 u 电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。在各种生产机械的电气控制中，无论在设计部门或生产现场都得到广产机械的电气控制中，无论在设计部门或生产现场都得到广泛的应用。泛的应用。1.电路绘制电路绘制 u 电气控制线路图中的支路、接点，一般都加上标号。电气控制线路图中的支路、接点，一般都加上标号。u 主电路标号由文字符号和
8、数字组成。文字符号用以标明主主电路标号由文字符号和数字组成。文字符号用以标明主电路中的元件或线路的主要特征；数字标号用以区别电路不电路中的元件或线路的主要特征；数字标号用以区别电路不同线段。三相交流电源引入线采用同线段。三相交流电源引入线采用L L1 1、L L2 2、L L3 3标号，电源开标号，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标关之后的三相交流电源主电路分别标U U、V V、W W。如。如U U1111表示电表示电动机的第一相的第一个接点代号，动机的第一相的第一个接点代号，U U21 21（有时可将后面的（有时可将后面的“1 1”省略）为第一相的第二个接点代号，依此类推。省略）为第一相
9、的第二个接点代号，依此类推。u 控制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的控制电路由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号一般以主要压降元件（如电器元件线圈）为分界，左侧标号一般以主要压降元件（如电器元件线圈）为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号，负极按偶数标号。标号，负极按偶数标号。返回返回2021/9/1572.1.2 电气原理图电气原理图 图2-1 电动机正反转控制原理图 2021/9/1582.1.2 电气原理图电气原理图 u 绘制电气原理图应遵循以下原则：绘制电气原理图应遵循以下原则：电
10、气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，用粗线条画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成，用细线条器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成，用细线条画在原理图的右边。画在原理图的右边。电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家规定电气原理图中，所有电器元件的图形
11、、文字符号必须采用国家规定的统一标准。的统一标准。采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可以不画在一采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号，如文字符号后加上数字序号，如KM1、KM2等。等。所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电
12、气连接点须用黑点标出。接时的电气连接点须用黑点标出。2021/9/1592.1.2 电气原理图电气原理图2.图上元器件位置表示法图上元器件位置表示法 u 在绘制和阅读、使用电路时，往往需要确定元在绘制和阅读、使用电路时，往往需要确定元器件、连线等的图形符号在图上的位置。例如：器件、连线等的图形符号在图上的位置。例如：当继电器、接触器在图上采用分开表示法（线圈与触头分开）绘当继电器、接触器在图上采用分开表示法（线圈与触头分开）绘制时，需要采用图或表格表明各部分在图上的位置；制时，需要采用图或表格表明各部分在图上的位置；较长的连接线采用中断画法，或者连接线的另一端需要画到另一较长的连接线采用中断画
13、法，或者连接线的另一端需要画到另一张图上去时，除了要在中断处标记中断标记外，还需标注另一端在张图上去时，除了要在中断处标记中断标记外，还需标注另一端在图上的位置；图上的位置；在供使用、维修的技术文件（如说明书）中，有时需要对某一元在供使用、维修的技术文件（如说明书）中，有时需要对某一元件或器件作注释和说明，为了找到图中相应的元器件的图形符号，件或器件作注释和说明，为了找到图中相应的元器件的图形符号，也需要注明这些符号在图上的位置；也需要注明这些符号在图上的位置；在更改电路设计时，也需要表明被更改部分在图上的位置。在更改电路设计时，也需要表明被更改部分在图上的位置。2021/9/15102.1.
14、2 电气原理图电气原理图u电路编号法：电路编号法：电路编号法特别适用于多分支电路，如继电控制和保护电路，每电路编号法特别适用于多分支电路，如继电控制和保护电路，每一编号代表一个支路。编制方法是对每个电路或分支电路按照一定顺一编号代表一个支路。编制方法是对每个电路或分支电路按照一定顺序（自左至右或自上至下）用阿拉伯数字编号，从而确定各支路项目序（自左至右或自上至下）用阿拉伯数字编号，从而确定各支路项目的位置。例如，图的位置。例如，图2-22-2（a a）有）有8 8个电路或支路，在各支路的下方顺序个电路或支路，在各支路的下方顺序标有电路编号标有电路编号1 18 8。图上方与电路编号对应的方框内的
15、。图上方与电路编号对应的方框内的“电源开关电源开关”等字样表明其下方元、器件或线路功能。等字样表明其下方元、器件或线路功能。继电器和接触器的触头位置采用附加图表的方式表示，图表格式继电器和接触器的触头位置采用附加图表的方式表示，图表格式如图如图2-22-2（b b）所示。此图表可以画在电路图中相应线圈的下方，此时，）所示。此图表可以画在电路图中相应线圈的下方，此时，可只标出触头的位置（电路编号）索引，也可以画在电路图上的其他可只标出触头的位置（电路编号）索引，也可以画在电路图上的其他地方。以图中线圈地方。以图中线圈KMKM1 1下方的图表为例，第一行用图形符号表示主辅触下方的图表为例，第一行用
16、图形符号表示主辅触头种类，表格中的数字表示此类触头所在的支路的编号。例如第头种类，表格中的数字表示此类触头所在的支路的编号。例如第2 2列列中的数字中的数字“6 6”表示表示KMKM1 1的一个常开触头在第的一个常开触头在第6 6支路内，表中的支路内，表中的“”表表示未使用的触头。有时，所附图表中的图形符号也可以省略不画。示未使用的触头。有时，所附图表中的图形符号也可以省略不画。2021/9/15112.1.2 电气原理图电气原理图（a a）控制电路图）控制电路图 （b b）触头位置表示）触头位置表示 2021/9/15122.1.2 电气原理图电气原理图u横坐标标注法：横坐标标注法：采用横坐
17、标标注法，线路各电器元件均按横向画法排列采用横坐标标注法，线路各电器元件均按横向画法排列 ；各电器元件线圈的右侧，由上到下标明各支路的序号各电器元件线圈的右侧，由上到下标明各支路的序号1 1，2 2，并在该电器元件线圈旁标明其常开触头（标在横线，并在该电器元件线圈旁标明其常开触头（标在横线上方）、常闭触头（标在横线下方）在电路中所在支路的上方）、常闭触头（标在横线下方）在电路中所在支路的标号，以便阅读和分析电路时查找。标号，以便阅读和分析电路时查找。例如接触器例如接触器KM1KM1常开触头在主电路有三对，控制回路常开触头在主电路有三对，控制回路2 2支支路中有一对；常闭触头在控制电路路中有一对
18、；常闭触头在控制电路3 3支路中有一对。此种表支路中有一对。此种表示法在机床电气控制线路中普遍采用。示法在机床电气控制线路中普遍采用。电动机正反转横坐标图示法电气原理图如图电动机正反转横坐标图示法电气原理图如图2-32-3所示。所示。2021/9/15132.1.2 电气原理图电气原理图图2-3 电动机正反转横坐标图示法电气原理图 2021/9/15142.1.3 电气元件布置图电气元件布置图 u 电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置，是机械电气控制设备有电机、电器的实际位置，是机械电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件
19、。布置图制造、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或集中绘制在一张图上，或根据设备的复杂程度或集中绘制在一张图上，或将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制。将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制。绘制布置图时机械设备轮廓用双点划线画出，所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，用有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘制出其简单的外形轮廓。电器元件及设粗实线绘制出其简单的外形轮廓。电器元件及设备代号必须与有关电路图和清单上的代号一致。备代号必须与有关电路图和清单上的代号一致。返回返回2021/9/15152.1.4 电气
20、安装接线图电气安装接线图 u 电气安装电气安装接线图是按接线图是按照电器元件照电器元件的实际位置的实际位置和实际接线和实际接线绘制的，根绘制的，根据电器元件据电器元件布置最合理、布置最合理、连接导线最连接导线最经济等原则经济等原则来安排。来安排。图2-4 笼型电动机正反转控制安装接线图 返回返回2021/9/15162.1.4 电气安装接线图电气安装接线图u 绘制安装接线图应遵循以下原则：绘制安装接线图应遵循以下原则：各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电各电器元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电器元件各部件必须画在一起。各电器元件的位置，应与器元件各部件必须画在一起。各电器元件的位置
21、，应与实际安装位置一致。实际安装位置一致。不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的电气连接必须通过端子板进行。各电器元件的文字符号及端子板必须通过端子板进行。各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。的编号应与原理图一致，并按原理图的接线进行连接。走向相同的多根导线可用单线表示。走向相同的多根导线可用单线表示。画连接线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿画连接线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。线管的尺寸。2021/9/1517 2.2 三相异步电动机的起动控制三相异步电动机的起动控制 u 三相笼型异步电动
22、机的起动控制环节是应用最三相笼型异步电动机的起动控制环节是应用最广、也是最基本的控制线路之一。不同型号、不广、也是最基本的控制线路之一。不同型号、不同功率和不同负载的电动机，往往有不同的起动同功率和不同负载的电动机，往往有不同的起动方法，因而控制线路也不同。三相异步电动机一方法，因而控制线路也不同。三相异步电动机一般有直接起动和减压起动两种方法。般有直接起动和减压起动两种方法。返回返回2021/9/15182.2.1 三相笼型电动机直接起动控制三相笼型电动机直接起动控制 u 在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动机可直接起动。直接起动的优点是电气设备少
23、，机可直接起动。直接起动的优点是电气设备少，线路简单。缺点是起动电流大，引起供电系统电线路简单。缺点是起动电流大，引起供电系统电压波动，干扰其它用电设备的正常工作。压波动，干扰其它用电设备的正常工作。1.采用刀开关直接起动控制采用刀开关直接起动控制 u 图图2-52-5为采用刀开关直接起动控制线路。为采用刀开关直接起动控制线路。u 工作过程如下：合上刀开关工作过程如下：合上刀开关QK，电动机，电动机M接通接通电源全电压直接起动。打开刀开关电源全电压直接起动。打开刀开关QK，电动机，电动机M断电停转断电停转。2021/9/15192.2.1 三相笼型电动机直接起动控制三相笼型电动机直接起动控制
24、2.采用接触器直接起动控制采用接触器直接起动控制 u点动控制点动控制:如图如图2-62-6所示。主电路由刀开关所示。主电路由刀开关QKQK、熔、熔断器断器FUFU、交流接触器、交流接触器KMKM的主触头和笼型电动机的主触头和笼型电动机M M组组成；控制电路由起动按钮成；控制电路由起动按钮SBSB和交流接触器线圈和交流接触器线圈KMKM组成。组成。线路的工作过程如下：线路的工作过程如下：起动过程：起动过程：先合上刀开关先合上刀开关QK按下起动按钮按下起动按钮SB接触器接触器KM线圈通电线圈通电KM主触头闭合主触头闭合电动机电动机M通电直接起动。通电直接起动。停机过程：停机过程：松开松开SBKM线
25、圈断电线圈断电KM主触头断开主触头断开M断电停转。断电停转。2021/9/15202.2.1 三相笼型电动机直接起动控制三相笼型电动机直接起动控制 u连续控制连续控制:如图如图2-72-7所示。主电路由刀开关所示。主电路由刀开关QKQK、熔、熔断器断器FUFU、接触器、接触器KMKM的主触头、热继电器的主触头、热继电器FRFR的发热元件的发热元件和电动机和电动机M M组成，控制电路由停止按钮组成，控制电路由停止按钮SBSB2 2、起动按钮、起动按钮SBSB1 1、接触器、接触器KMKM的常开辅助触头和线圈、热继电器的常开辅助触头和线圈、热继电器FRFR的常闭触头组成。的常闭触头组成。线路的工作
26、过程如下：线路的工作过程如下：起动过程：起动过程：先合上刀开关先合上刀开关QK按下起动按钮按下起动按钮SB接触器接触器KM线圈通电线圈通电KM主触头闭合主触头闭合（松开（松开SB1SB1）电动机同电起动。电动机同电起动。KM辅助触头闭合（自锁、实现长动）。辅助触头闭合（自锁、实现长动）。停机过程：停机过程：松开松开SBKM线圈断电线圈断电KM主触头主触头和辅助常开和辅助常开触头触头断开断开M断电停转。断电停转。2021/9/15212.2.1 三相笼型电动机直接起动控制三相笼型电动机直接起动控制 图2-5 图2-6 点动控制线路 图2-7 连续运行控制线路 刀开关直接 起动控制线路 2021/
27、9/15222.2.1 三相笼型电动机直接起动控制三相笼型电动机直接起动控制u既能点动又能长动控制既能点动又能长动控制：图28长动与点动控制 2021/9/15232.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制 u 三相笼型电动机直接起动三相笼型电动机直接起动时，时，电流一般可达额电流一般可达额定电流的定电流的47倍，过大的起动电流会减低电动机倍，过大的起动电流会减低电动机的寿命，还会引起电源电压波动，所以对于容量的寿命，还会引起电源电压波动，所以对于容量较大的电动机来说必须采用减压起动的方法，以较大的电动机来说必须采用减压起动的方法，以限制起动电流。限制起动电流。u 减压起
28、动虽然可以减小起动电流，但也降低了减压起动虽然可以减小起动电流，但也降低了起动转矩，因此仅适用于空载或轻载起动。起动转矩，因此仅适用于空载或轻载起动。u 三相笼型电动机的减压起动方法有定子绕组串三相笼型电动机的减压起动方法有定子绕组串电阻（或电抗器）起动、自耦变压器减压起动、电阻（或电抗器）起动、自耦变压器减压起动、星星-三角形减压起动、延边三角形起动等。三角形减压起动、延边三角形起动等。返回返回2021/9/15242.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制1.定子绕组串电阻减压起定子绕组串电阻减压起动控制动控制 u 控制线路按时间原则控制线路按时间原则实现控制，依靠时
29、间继实现控制，依靠时间继电器延时动作来控制各电器延时动作来控制各电器元件的先后顺序动电器元件的先后顺序动作。控制线路如图作。控制线路如图2-92-9所示。所示。u 起动时，在三相定子起动时，在三相定子绕组中串入电阻，从而绕组中串入电阻，从而减低了定子绕组上的电减低了定子绕组上的电压，待起动后，再将电压，待起动后，再将电阻阻R R切除，使电动机在切除，使电动机在额定电压下投入正常运额定电压下投入正常运行。行。图2-9 定子绕组串电阻起动控制线路 2021/9/15252.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制起动过程起动过程：合上刀开关合上刀开关QK按下起动按钮按下起动按钮
30、SB1接触器接触器KM1通电通电KM1主主触头触头闭合闭合 时间继电器时间继电器KT通电通电（延时（延时t秒）秒）定子绕组串定子绕组串R起动起动。KT延时闭合常开触头延时闭合常开触头接触器接触器KM2线圈通电线圈通电KM2主触头闭合，短接主触头闭合，短接 R 电动机电动机M全压投入运行全压投入运行 KM2常闭辅助触头断开常闭辅助触头断开 KM1断电断电 KT断电断电 2021/9/15262.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制2.星星-三角形减压起动控制三角形减压起动控制 u 电动机绕组接成三角形时，每相绕组所承受的电动机绕组接成三角形时，每相绕组所承受的电压是电源的
31、线电压（电压是电源的线电压（380V）；而接成星形时，）；而接成星形时，每相绕组所承受的电压是电源的相电压（每相绕组所承受的电压是电源的相电压（220V）。）。u 对于正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异对于正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，控制线路也是按时间原则实现控制。步电动机，控制线路也是按时间原则实现控制。u 起动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电起动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的动机每相绕组上的电压为额定电压的1/1/，从而，从而减小了起动电流。待起动后按预先整定的时间把减小了起动电流。待起动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结
32、，使电动机在额定电压下电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。控制线路如图运行。控制线路如图2-102-10所示。所示。2021/9/15272.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制图2-10 星-三角形减压起动控制线路 2021/9/15282.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制起动过程起动过程：合上刀开关合上刀开关QK按下起动按钮按下起动按钮SB2接触器接触器KM通电通电KM主触头闭合主触头闭合M通电通电 接触器接触器KMY通电通电KMY主触头闭合，主触头闭合，时间继电器时间继电器KT通电通电（延时延时t秒）秒）定子绕组联结成星型，
33、定子绕组联结成星型，M减压起动减压起动 KT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMY断电断电 KT延时闭合常开触头延时闭合常开触头KM通电通电KM主触头闭合，定子绕组结成主触头闭合，定子绕组结成形形 KM KM常闭辅助触头断开常闭辅助触头断开KTKT线圈断电线圈断电 电动机电动机M加以额定电压正常运行。加以额定电压正常运行。2021/9/15292.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制3.自耦变压器减压起动的控制自耦变压器减压起动的控制 u 起动时电动机定子串入自耦变压器，定子绕组起动时电动机定子串入自耦变压器，定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压，起动完毕，得到的电
34、压为自耦变压器的二次电压，起动完毕，自耦变压器被切除，额定电压加于定子绕组，电自耦变压器被切除，额定电压加于定子绕组，电动机以全电压投入运行。控制线路如图动机以全电压投入运行。控制线路如图2-112-11所示。所示。起动过程起动过程：合上刀开关合上刀开关QK 按下起动按钮按下起动按钮SB2接触器接触器KM1线圈通电线圈通电KM1主主 时间继电器时间继电器KTKT线圈通电线圈通电 触头和辅助触头闭合触头和辅助触头闭合电动机定子串自耦变压器减压起动电动机定子串自耦变压器减压起动 (延时延时t t秒秒)KTKT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMKM1 1线圈断电线圈断电切除自耦变压器切除自耦变压器
35、 KTKT延时闭合常开触头延时闭合常开触头KMKM2 2线圈通电线圈通电KMKM2 2主触头闭合主触头闭合M M全压正常运行。全压正常运行。2021/9/15302.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制图2-11 定子串自耦变压器起动控制线路 2021/9/15312.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制4.延边三角形减压起动控制延边三角形减压起动控制 u 采用延边三角形减压起动，可以兼取星形联结采用延边三角形减压起动，可以兼取星形联结起动电流小，三角形联结起动转矩大的优点。起动电流小，三角形联结起动转矩大的优点。u 延边三角形减压起动控制线路如
36、图延边三角形减压起动控制线路如图2-12所示。所示。它适用于定子绕组特别设计的电动机，这种电动它适用于定子绕组特别设计的电动机，这种电动机共有九个出线头。延边三角形机共有九个出线头。延边三角形-三角形绕组联三角形绕组联结如图结如图2-132-13所示。所示。起动时将电动机定子绕组接起动时将电动机定子绕组接u 成延边三角形，在起动结束后，再换成三角形成延边三角形，在起动结束后，再换成三角形联结法，投入全电压正常运行。联结法，投入全电压正常运行。2021/9/1532 2.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制 图2-12 延边三角形减压起动控制线路 图2-13 延边三角形-
37、三角形绕组联结 2021/9/1533 2.2.2 三相笼型电动机减压起动控制三相笼型电动机减压起动控制起动过程起动过程：合上刀开关合上刀开关QK按下起动按钮按下起动按钮SB2接触器接触器KM通电通电KM主触头闭合主触头闭合 接触器接触器KMY通电通电KMY主触头闭合主触头闭合 时间继电器时间继电器KT通电通电（延时延时t秒）秒）定子绕组结点定子绕组结点1、2、3接通电源接通电源 绕组结点（绕组结点（4-84-8）、（5-95-9）、（6-76-7）联结，使电动机联结成延边三角形起动）联结，使电动机联结成延边三角形起动 KT延时打开常闭触头延时打开常闭触头KMY断电断电 KT延时闭合常开触头延
38、时闭合常开触头KM通电通电KM主触头闭合主触头闭合绕组结点（绕组结点（1-61-6）、（2-42-4）、（3-53-5）相连而联结成三角形投入运行。）相连而联结成三角形投入运行。2021/9/15342.2.3 三相绕线转子电动机的起动控制三相绕线转子电动机的起动控制 u 在大、中容量电动机的重载起动时，增大起动在大、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。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优点之一，是可以在转子绕三相绕线式电动机的优点之一，是可以在转子绕组中串接电阻或频敏变阻器进行起动，由此达到组中串接电阻或频敏变阻器进行起动，由
39、此达到减小起动电流，提高转子电路的功率品质因数和减小起动电流，提高转子电路的功率品质因数和增加起动转矩的目的。一般在要求起动转矩较高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。如桥式起重机吊钩电动机、卷扬机等。返回返回2021/9/15352.2.3 三相绕线转子电动机的起动控制三相绕线转子电动机的起动控制1.转子绕组串接起动电阻起动控制转子绕组串接起动电阻起动控制 u 串接于三相转子电路中的起动电阻，一般都联串接于三相转子电路中的起动电阻，一般都联结成星形。在起动前，起动电阻全
40、部接入电路，结成星形。在起动前，起动电阻全部接入电路，在起动过程中，起动电阻被逐级地短接。在起动过程中，起动电阻被逐级地短接。u 转子绕组串电阻起动控制线路如图转子绕组串电阻起动控制线路如图2-142-14所示。所示。该线路按照电流原则实现控制，利用电流继电器根据电动机转子该线路按照电流原则实现控制，利用电流继电器根据电动机转子电流大小的变化来控制电阻的分组切除。电流大小的变化来控制电阻的分组切除。KA1KA3为欠电流继电器，为欠电流继电器，其线圈串接于转子电路中，其线圈串接于转子电路中，KA1KA3三个电流继电器的吸合电流值三个电流继电器的吸合电流值相同，但释放电流值不同，相同，但释放电流值
41、不同，KA1的释放电流最大，首先释放，的释放电流最大，首先释放，KA2次次之，之，KA3的释放电流最小，最后释放。刚起动时起动电流较大，的释放电流最小，最后释放。刚起动时起动电流较大，KA1KA3同时吸合动作，使全部电阻接入。随着电动机转速升高电流同时吸合动作，使全部电阻接入。随着电动机转速升高电流减小，减小，KA1KA3依次释放，分别短接电阻，直到将转子串接的电阻依次释放，分别短接电阻，直到将转子串接的电阻全部短接。全部短接。2021/9/15362.2.3 三相绕线转子电动机的起动控制三相绕线转子电动机的起动控制起动过程起动过程：合上开关合上开关QK按下动起动按钮按下动起动按钮SB2接触器
42、接触器KM通电，电动机通电，电动机M串入全部电串入全部电阻（阻（R1,R2,R3,R1,R2,R3,）起动）起动中间继电器中间继电器KA通电，为接触器通电，为接触器KM1KM3通电作准备通电作准备随着转速的升高，起动电流逐步减小，随着转速的升高，起动电流逐步减小，首先首先KA1释放释放KA1常闭触头闭合常闭触头闭合KM1通电，转子电路中通电，转子电路中KM1常开触头闭合常开触头闭合短接第一级电阻短接第一级电阻R1R1然后然后KA2释放释放KA2常闭触头闭合常闭触头闭合KM2通电、转子电路中通电、转子电路中KM2常开触头闭合常开触头闭合短接第二级电阻短接第二级电阻R2R2KA3最后释放最后释放K
43、A3常闭触头闭合常闭触头闭合KM3通电，转子电路中通电，转子电路中KM3常开闭合常开闭合短接最后一段电阻短接最后一段电阻R3R3，电动机起动过程，电动机起动过程结束。结束。图2-14 转子绕组串电阻起动控制线路 2021/9/15372.2.3 三相绕线转子电动机的起动控制三相绕线转子电动机的起动控制 2.转子绕组串接频转子绕组串接频敏变阻器起动控制敏变阻器起动控制 u 频敏变阻器实质频敏变阻器实质上是一个特殊的三上是一个特殊的三相电抗器。将其串相电抗器。将其串接于电动机转子电接于电动机转子电路中，相当于接入路中，相当于接入一个铁损较大的电一个铁损较大的电抗器，频敏变阻器抗器，频敏变阻器等效电
44、路如图等效电路如图2-152-15所示。所示。图2-15 频敏变阻器等效电路 绕组直流电阻绕组直流电阻 R R为铁损等效电阻为铁损等效电阻 L L为等效电感为等效电感 2021/9/15382.2.3 三相绕线转子电动机的起动控制三相绕线转子电动机的起动控制u 在起动过程中，转子电流频率是变化的。刚起在起动过程中，转子电流频率是变化的。刚起动时，转速等于动时，转速等于0 0，转差率，转差率S=1S=1，转子电流的频率，转子电流的频率f f2 2与电源频率与电源频率f f1 1的关系为的关系为f f2 2=Sf=Sf1 1 ，所以刚起动时，所以刚起动时，频敏变阻器的电感和电阻均为最大，转子电流受
45、频敏变阻器的电感和电阻均为最大，转子电流受到抑制。随着电动机转速的升高而到抑制。随着电动机转速的升高而S S减小，减小，f f2 2下下降，频敏变阻器的阻抗也随之减小。所以，绕线降，频敏变阻器的阻抗也随之减小。所以，绕线转子电动机转子串接频敏变阻器起动时，随着电转子电动机转子串接频敏变阻器起动时，随着电动机转速的升高，变阻器阻抗也自动逐渐减小，动机转速的升高，变阻器阻抗也自动逐渐减小，实现了平滑的无级起动。此种起动方式在桥式起实现了平滑的无级起动。此种起动方式在桥式起重机和空气压缩机等电气设备中获得广泛应用。重机和空气压缩机等电气设备中获得广泛应用。2021/9/15392.2.3 三相绕线转
46、子电动机的起动控制三相绕线转子电动机的起动控制图2-16 转子绕组串接频敏变阻器的起动控制线路 TATA为电流互感器，作用为电流互感器，作用是将主电路中的大电流变是将主电路中的大电流变换成小电流进行测量。换成小电流进行测量。返回返回2021/9/15402.3 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制 u 在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，这就要求电动机能实现正、反转。向，这就要求电动机能实现正、反转。u 由三相异步电动机转动原理可知，若要电动机由三相异步电动机转动原理可知，若要电动机逆向运行，只要将接于电动机定子的三相电源线逆向运
47、行，只要将接于电动机定子的三相电源线中的任意两相对调一下即可，可通过两个接触器中的任意两相对调一下即可，可通过两个接触器来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。电动来改变电动机定子绕组的电源相序来实现。电动机正、反转控制线路如图机正、反转控制线路如图2-17所示。所示。u 图中接触器图中接触器KMKM1 1为正向接触器，控制电动机为正向接触器，控制电动机M M正正转；接触器转；接触器KMKM2 2为反向接触器，控制电动为反向接触器，控制电动M M反转。反转。返回返回2021/9/1541 2.3 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制图2-17 电动机正、反转控制线路 a)只能实现
48、只能实现“正正停停反反”或者或者“反反停停正正”控制，且无互锁保护。控制，且无互锁保护。SBSB2 2和和SBSB3 3不能同时闭合，不能同时闭合，否则将发生短路。否则将发生短路。2021/9/1542 2.3 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制图2-17 电动机正、反转控制线路 b）、c）含电气互锁，但仍不能直接换向含电气互锁，但仍不能直接换向 增加机械互锁，且可直接换向增加机械互锁，且可直接换向 返回返回2021/9/15432.4 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制 u 异步电动机调速常用来改善机床的调速性能和异步电动机调速常用来改善机床的调速性能和简化机
49、械变速装置。根据三相异步电动机的转速简化机械变速装置。根据三相异步电动机的转速公式：公式：转差率；转差率；电源频率（电源频率（H HZ Z)；定子绕组的磁极对数。定子绕组的磁极对数。u三相异步电动机的调速方法有：三相异步电动机的调速方法有：改变电动机定子绕组的磁极对数改变电动机定子绕组的磁极对数 ；改变电源频率改变电源频率 ；改变转差率改变转差率 。返回返回2021/9/15442.4.1 三相笼型电动机的变极调速控制三相笼型电动机的变极调速控制 u 三相笼型电动机采用改变磁极对数调速，改变三相笼型电动机采用改变磁极对数调速，改变定子极数时，转子极数也同时改变，笼型转子本定子极数时，转子极数也
50、同时改变，笼型转子本身没有固定的极数，它的极数随定子极数而定。身没有固定的极数，它的极数随定子极数而定。u 双速电动机三相绕组联结图如图双速电动机三相绕组联结图如图2-18所示。图所示。图a为三角形与双星形联结法；图为三角形与双星形联结法；图b为星形与双星形联为星形与双星形联结法。应注意，当三角形或星形联结时，（低速）结法。应注意，当三角形或星形联结时，（低速），各相绕组互为，各相绕组互为240电角度电角度;当双星形联结时，当双星形联结时，（高速），各相绕组互为（高速），各相绕组互为120电角度。电角度。u 为保持变速前后转向不变，改变磁极对数时必为保持变速前后转向不变，改变磁极对数时必须改变