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1、中职电力拖动（第5版）高教版电拖第2章 电子课件 第二章第二章第第2章章三相异步电动机的基本三相异步电动机的基本控制线路控制线路2.1三相异步电动机的结构和原理三相异步电动机的结构和原理2.1.1三相异步电动机的原理三相异步电动机的原理 1.1.基本原理基本原理当摇动手柄时，蹄形磁铁的磁场就顺时针方向旋转形成旋转磁场旋转磁场，闭合铝框(两条垂直边)与磁场之间存在相对运动切割磁切割磁力线的运动。力线的运动。2.2.三相异步电动机中旋转磁场产生三相异步电动机中旋转磁场产生的原理的原理 将三相交流电送入固定在定子铁心上的线圈中，就会在电动机中产生旋转磁场。；(1)当 时；(2)当 时；，(3)用同样
2、的方法继续分析 时；自 时间到 时间，电流变化了一个周期，合成磁场在空间也旋转了一周，电流继续变化时，磁场也不断地旋转。三相交变电流通过对称分布的三相绕组产生的合成旋转磁场，是在空间对称的且按一定的速度旋转的。3三相异步电动机的转动原三相异步电动机的转动原理理4三相异步电动机的转速三相异步电动机的转速(1)旋转磁场的转速(2)转子的转速 转子转速总是低于同步转速转子转速总是低于同步转速。(3)转差率。(4)电动机的旋转方向。2.1.2.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构.1.1.定子定子由由轴轴承、承、转转子子铁铁心、心、转转子子绕组绕组、风风扇等扇等组组成。成。由机座、定子由机座、定子
3、铁铁心、三相定子心、三相定子绕组绕组及端盖及端盖轴轴承等固定不承等固定不动动的部件的部件组组成。成。2.转转子子 由由轴轴承、承、转转子子铁铁心、心、转转子子绕组绕组、风风扇等扇等组组成。成。2.1.3三相异步电动机的类型三相异步电动机的类型2.1.4三相异步电动机的供电三相异步电动机的供电电源电源2.2 2.2 三相异步三相异步电动电动机的正机的正转转控控制制线线路路2.2.12.2.1刀开关控制线路刀开关控制线路控制线路：控制线路：工作原理：启动时：合上刀开关QS，电动机M接通电源，电动机启动运转。停车时：断开刀开关QS，切断电动机的电源，则电动机停转。熔断器FU的作用短路保护。电路的特点
4、：刀开关控制线路结构简单；不方便电动机的频繁启动和停转，且不安全。操作劳动强度也较大。无法实现自动控制和遥控。2.2.2点动控制线路点动控制线路电路组成：采用带有灭弧装置的交流接触器刀开关QS，熔断器FU，启动按钮SB，接触器KM，电动机M组成的。接触器的主触头是串接在主线路中的点动时：先合上开关QS，再按下启动按钮SB，接触器线圈KM得电，接触器常开主触头闭合，电动机接通电源便转动起来。当松开启动按钮SB，使接触器线圈断电，这时接触器的常开主触头恢复到常开状态电动机因失电停止转动。控制电路的特点：点动控制线路已经有主、辅电路之分。辅助电路接在主电路熔断器之后，可减少电动机走单相的机会。电路的
5、缺点是，电动机不能实现长期运行2.2.3 自锁正转控制线路自锁正转控制线路按下启动控制按钮SB后，电动机可长期运行。电路组成：自锁利用接触器自身常开辅助触头闭合的这把“锁”来锁住线圈本身的电源。自锁功能启动按钮按下又立即松开之后，电动机仍然可长期运转。自锁触头选择、安装位置接触器的常开辅助触头，并接在启动按钮两侧。如何实现电机停转？停止按钮在接触器线圈的电路中串接的常闭按钮SB2。电路功能按下启动按钮，电动机能连续长期运行，按下停止按钮可停止运行。线路能连续长期运行，又可停止运行。电路控制过程：启动：合上电源开关QS停止：然后拉下总开关QS.2.2.4连续控制与点动控制连续控制与点动控制控制线
6、路不仅能连续控制电动机，而且又能实现点动控制。图215（a）电路的控制过程：连续运转时，开关QS先闭合：点动控制时，开关QS先断开：图2-15（a）控制线路实现点动/连续控制的根本原因是：QS闭合时，自锁作用存在，线路实现连续控制；QS断开时，自锁作用消失，线路只能实现点动。要想实现点动控制只需要破坏线路中的自锁功能 图215(b)控制电路的工作过程是：连续控制时，只要按动启动按钮SB1就可实现；复合按钮中的常闭触头使自锁电路正常工作。电路实现自锁连续控制。电动机停转时，只需要按动停止按钮SB2即可完成。线路需要点动控制时，要按动点动控制按钮(复合按钮)SB3。SB3复合按钮实现点动的原因是：
7、利用其常闭触头来破坏线路的自锁作用。2.2.5 2.2.5 单单向运行向运行电电路的保路的保护环节护环节 短路保护熔断器。熔断器串联在主电短路保护熔断器。熔断器串联在主电路。路。失压、欠压保护失压、欠压保护 接触器。接触器。过载保护过载保护热继电热继电器器。在在电动电动机任意两机任意两相的相的负负荷荷线线上，分上，分别别串接串接热继电热继电器的器的热热元件元件。具有短路过载保护环节的正转控制线路具有短路过载保护环节的正转控制线路控制线路中，熔断器FU，热继电器FR和接触器KM的电磁铁及线圈等电气元件，构成了短路保护、过载保护、欠压保护和失压保护等，我们把这些元件及其电路统称为控制线路的保护环节
8、。23三相异步电动机正反转控三相异步电动机正反转控制线路制线路要想实现三相异步电动机反向运转，只需要改变电动机旋转磁场的旋转方向，而实现这一点，只要改变输入电动机三相电源的相序。如图219所示，231倒顺开关正反转控制倒顺开关正反转控制线路线路倒顺开关也叫可逆转换开关，它是由六个静触头，及手柄控制的鼓轮(包括转轴)组成，鼓轮上带有两组(六个)形状各异的动触片I1，I2，I3，和1，2，3。电路的工作原理：当控制线路处于“停止”控制时，倒顺开关如图2-20(d)中所示的位置，所有动触头都与静触头不连接，电路不通，电动机停转。电动机正转时：转动手柄，倒顺开关就可处于“顺转”(正转)控制的状态，此时
9、第一组动触头I1，I2，I3与静触头接触，即I1使、相连；I2使、相连；SB3使、相连，电路接通，电动机电源相序为L1-L2-L3U-V-W，因此电动机正向运行。电动机反转时：转动手柄，倒顺开关就处于“倒转”(反转)控制状态，此时手柄带动转轴转动使第二组动触头1，2，3与静触头接触。即1使、相连；2使、相连；3使、相连。电路接通，这时电动机的电源相序为L1-L2-L3U-W-V。，电动机反向运转。操作时注意事项：电动机处于正转状态时，欲使它反转必须先把手柄转到“停止”位置，使电动机先停转，然后再把手柄转到“倒转”控制位置，使电动机反转。反之易然。若手柄直接从“顺转”扳到“倒转”位置，因电源突然
10、反接，会产生很大的反接电流，易使电动机的定子绕组损坏。倒顺开关组成的电动机正反转控制线路的特点是：所用控制电器较少；其缺点是操作繁琐，特别是在频繁转向控制时，操作人员劳动强度较大，不方便。且被控制的电动机的容量较小。2.3.2接触器正反转控制线路接触器正反转控制线路主电路由原来的一组主触头变成了两组主触头，KM1和KM2。这两组主触头分别是由接触器KM1、KM2两组线圈控制，因此辅助线路部分出现了两组并列的启动控制线路，即由SB1按钮操作的正转控制线路和由SB2按钮操作的反转控制线路。SB3按钮为停止按钮，FR为保护环节。电路的控制原理如下：正转控制正转控制停停转时转时：反转控制反转控制停停转
11、时转时按按动动SB3即可。即可。图221正反转电路的缺陷缺陷主电路中两组主触头同时闭合时，将造成电源短路的故障。所以图221正反转电路是不能使用的电路。2.3.3接触器联锁的正反转控接触器联锁的正反转控 制线路制线路控制线路必须做到绝对不可发生电源短路事故。要防止上述两相电源短路的故障，可利用KM1、KM2两台接触器的常闭辅助触头来相互控制对方的线圈电路。电路组成：把控制电动机正转的接触器KM1的常闭辅助触头KM1串联在控制电动机反转时的接触器线圈 KM2电路中；同样，控制电动机反转的接触器KM2的常闭辅助触头KM2也串联在控制电动机正转的接触器线圈KM1电路中。联锁利用一台接触器的辅助常闭触
12、头，去控制另一台接触器的线圈的不能同时通电。从而避免短路故障的发生。1.1.正正转转控制：控制：启动：停转：1.1.反反转转控制控制 启动：停转：接触器联锁的正反转控制线路的操接触器联锁的正反转控制线路的操作特点：作特点：电动机从一种旋转方向改变为另一种旋转方向的时候，必须首先按停止按钮SB3，否则就会因联锁作用无法达到目的。2.3.4复合按钮联锁的正反转复合按钮联锁的正反转 控制线路控制线路为了节省时间，提高生产效率，往往希望在电动机正转的时候直接按动反转启动按钮SB2，电动机就可立即反转；而在电动机反转时，也同样直接按动正转启动按钮SB1就可使电动机立即正转。控制电路可达到电动机从一种旋转
13、方向改变为另一种旋转方向时，只需直接按动反方向启动按钮而不必按停止按钮。要想实现上述目的，必须设法在按下反转启动按钮之前，首先断开正转接触器线圈电路。在按下正转启动按钮之前，首先断开反转接触器线圈电路。这个要求可通过采用两只复合按钮来实现，操作时应注意：将启动按钮按到底，否则，只能是停车而无反向启动。上述电路的缺点是容易造成短路，如某个接触器主触头发生熔焊而分断不开时，直接按动反向启动按钮时，仍会发生短路故障，故单独采用按钮联锁的正反转控制线路是不安全可靠的。2.3.5按钮、接触器双重联锁按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路的正反转控制线路控制线路即采用接触器常闭辅助触头的联锁功能，又采用了按
14、钮联锁的功能。故电路具有双重(复合)联锁功能。该电路的特点：操作简单方便，而且能安全可靠地实现正反转运行，是机床电气控制中经常采用的线路。2.3.6带有点动运行控制的可带有点动运行控制的可逆控制线路逆控制线路点动是许多生产机械所不可缺少的运行方式。同样在可逆运行的控制线路中，生产现场也往往需要电动机点动来使某些加工件适当地调整其位置。采取两个措施：在启动按钮的两端并联一个复合按钮，其中常闭触头串联在自锁触头线路中。在自锁触头的电路中串联一只开关。上述电路既可以实现正、反转长期运行，又可以实现正、反转点动运行。需要正向长期运转时，可按动正向启动按钮SB1，需要电动机反向长期运转时，按动反向启动按
15、钮SB2，需要停车时按动停止按钮SB3。需要正向点动运转时，可按动正向点动启动按钮SB4，需要电动机反向点动运转时，按动反向点动启动按钮SB5。电路操作特点：电动机从正转长期运动状态进入反向点动运行，必须先按停止按钮SB3，再按反向点动运行按钮SB5才能实现。同样，电动机从反向长期运转状态到正向点动运行，也必须首先按停止按钮SB3，再按正向点动按钮SB4。2.4 2.4 三相异步三相异步电动电动机的机的顺顺序控序控制和多地控制制和多地控制线线路路2.4.1顺序控制线路顺序控制线路 在机床的控制线路中，经常要求电动在机床的控制线路中，经常要求电动机有顺序的启动和停止。机有顺序的启动和停止。顺序控
16、制要求多台电动机按顺序启动和停止的控制称为顺序控制。在这个控制线路中，SB1是电动机M1的启动按钮；SB2是电动机M2的启动按钮；SB3是停止按钮。控制线路的控制特点：电动机M1启动后，电动机M2才能启动。其原因是接触器KM2线圈电路中串联了KM1的常开触头，只要KM1线圈未得电，即电动机M1未启动，KM1常开触头就是断开的，线圈KM2就无法得电，电动机M2也就无法启动。电动机M2不能先于电动机M1启动。停止按钮SB3由于是串联在两电动机控制线路的公共线路上。因此按下停止按钮SB3，两接触器线圈KM1和KM2将同时失电，因此两电动机将同时停转。电动机M2不能单独停转。此电路没有顺序停止功能。控
17、制原理如下：启动：停止：有一种顺序启、停控制线路SB11为电动机M1启动按钮；SB21为电动机M2启动按钮；SB22为电动机M2的停止按钮；SB12是两电动机同时停止的按钮。图2-28(a)控制线路的启动控制顺序应是：M1先启动后，M2才能启动。原因是：在KM2线圈支路中的串接了KM1常开辅助触头，具有顺序控制作用。停止控制是：(1)首先按下SB22，电动机M2首先单独停转，再按SB12，电动机M1随后停转，具有顺序停车的控制功能。也可使电动机M2单独停转。(2)如果直接按SB12，电动机M1和M2同时停转。图2-28(b)所示电路的启动顺序控制是：先启动电动机M1后再启动电动机M2；它的停止
18、顺序控制特点是：只有M2先停止后，M1才能停止。即两台电动机 是正序启动，逆序停止。2.4.2多地控制线路多地控制线路在大型机床设备中，为了操作方便，常常要求能在多个地点对同一台电动机进行操作控制，这种控制方式称为多地控制线路。图2-29为三地控制线路图，其中SB11和SB12为甲地的启动和停止按钮；SB21和SB22为乙地的启动和停止按钮；SB31和SB32为两地的启动和停止按钮。这几组启动、停止按钮的接线原则是：启动按钮要相互并联，停止按钮要相互串联。2.5三相异步电动机降压启动三相异步电动机降压启动控制线路控制线路电机启动过程中，启动电流为额定电流的47倍。过大的启动冲击电流对电动机本身
19、和电网以及其他电气设备的正常运行都会造成不利影响。过大的启动电流使电动机发热，使电动机绝缘老化，影响电动机寿命，过大的启动电流还会造成电网电压大幅度的降落，所谓降压启动就是电动机在启动时，加在定子绕组上的电压小于额定电压；当电动机启动后，再将加在定子绕组上的电压升至额定电压。常见的降压启动方式有：串电阻降压启动、Y-启动、自耦变压器降压启动、延边三角形启动等。2.5.1 2.5.1 串串电电阻降阻降压压启启动动 在电动机启动过程中，在电动机定子线路中串联电阻，利用串联电阻来减小定子绕组上的电压。电动机启动完毕，再将串联的电阻短接，电动机便进入全压正常运行。启动电阻这个用来限制启动电流大小的电阻
20、，称为启动电阻。1.接触器控制串接触器控制串联电联电阻降阻降压压启启动动控制控制线线路路 主电路中KM1主触头闭合，而KM2主触头断开时，电动机处于串电阻R降压启动状态；当主触头KM2闭合，KM1也闭合时，电阻R被KM2主触头短接，电动机进入全压正常运行。主电路串接的电阻R称为启动电阻。辅助电路中，SB1按钮为降压启动控制按钮，SB2为全压正常运行控制按钮。另外这两个控制按钮具有顺序控制的能力，因为KM1辅助常开触头串接在SB2、KM2线圈支路中起顺序控制作用。只有KM1线圈先通电之后，KM2线圈才能通电，即电路首先进入串电阻降压启动运行状态，然后才能进入全压运行状态。电路的控制原理如下：启动
21、时：停转时：此电路的特点：降压启动控制过程，先后按下两个控制按钮，电动机才进入全压运行状态；并且运行时KM1、KM2两线圈均处于通电工作状态，能耗较大。降压启动时间的长短由操作人员的熟练操作技术决定。短接电阻早了，起不到降压启动的目的；短接晚了，既浪费了电能又影响负载转矩。2时间继电器自动控制串电时间继电器自动控制串电阻阻 降压启动线路降压启动线路这个线路中，采用了一个时间继电器KT，KT的延时闭合的常开触头，代替了图230中的SB2全压运行启动按钮。启动过程只需按一次。SB1启动按钮，电路就可首先进入串电阻降压启动，经一定时间延时后自动进入全压运行状态。启动控制原理：停止时：按SB2停止按钮
22、。此控制电路串电阻启动时间的长短，由时间继电器的整定时间决定，准确可靠。但是所有的接触器仍然处于长期通电的工作状态。两台接触器加一只时间继电器共同工作。这就降低了控制线路的可靠性。这是因为它们中的任意一只出现故障，电动机就不可能运转。同时多台接触器工作带来的电能损耗也大。为了克服上述电路所有接触器均通电工作的缺点，提高电路的工作可靠性，将电路加以改造，图232为改造后的时间继电器控制的串电阻降压启动控制线路主电路中，当主触头KM1闭合，KM2主触头断开时，电动机串电阻降压启动；当主触头KM2闭合，KM1主触头断开时，电动机全压运行。辅助电路中，在KM1接触器线圈中串接了KM2的辅助常闭触头，这
23、样当KM2通电，电动机进入全压运行后，。在时间继电器线圈支路中串接了KM1辅助常开触头，这样保持KM1线圈通电之后，时间继电器线圈KT才能通电。同样，在KM1线圈释放后，时间继电器线圈KT也会释放。另外KM2辅助常开触头起自锁作用。电路的控制原理如下：启动：停止时按停止按钮SB2电路特点：线路进入全压运行后，只有KM2接触器通电工作，KM1接触器、时间继电器均释放不工作。这样大大提高了电路工作的可靠性，同时减少了能耗，提高元件的使用寿命。3自动与手动控制的串电阻自动与手动控制的串电阻降降 压启动控制线路压启动控制线路在图232所示的电路中，假如该线路中时间继电器KT发生断线或机械卡住一类无法工
24、作的事故时，即启动电阻R无法被短接，电动机定子绕组的电压，始终低于电源电压。这样一方面浪费了电能，另一方面容易烧毁启动电阻，并且造成电动机长期欠电压运动。因此，要求控制电路必须具备当电动机自动控制失效时，控制线路仍然可以通过手动操作，使电动机进入正常运行状态，此电路在图232时间继电器自控线路的基础上，增加了一个HZ1010P/3型组合开关SA和升压按钮SB2(全压运行按钮)。控制原理如下：自动启动控制时：组合开关SA旋转至“2”的位置。这时SA开关接通时间继电器线圈KT支路，电路按自动控制方式启动。手动控制时：组合开关SA旋转至“1”的位置，启动电阻R可通过升压按钮SB2的手动操作来短接，与
25、KM1配合完成手动控制。自动控制过程：先将SA扳到“2”位置；再手动控制过程：先将SA扳到“1”位置；再2.5.2Y-形降压启动形降压启动凡是正常运行过程中定子绕组接成三角形的三相异步电动机均可采用Y-减压启动方式来达到限制启动电流的目的，其原理是：启动时，定子绕组首先接成Y形，待转速达到一定值后，再将定子绕组换接成形，电动机便进入全压正常运行。1.手动手动Y-降压启动降压启动图2-35（b）为QX1型手动空气式Y-启动器，当手柄扳到“0”位置时，8副触点都断开，电动机失电不运行；当手柄扳到“Y”位置时，触点1、2、5、6、8闭合，U1、V1、W1分别通过触点1、8、2接三相电源L1、L2、L
26、3；而W2、U2、V2则通过触点5、6连接在一起，电动机定子绕组接成Y形降压启动。当电动机转速上升到一定值时，将手柄扳到“”位置，这时1、2、3、4、7、8触点闭合，U1-W2通过触点1、3相连，V1-U2通过触点7、8相连、W1-V2通过触点2、4相连，电动机定子绕组接成三角形全压运行。自动自动Y-降压启动控制线路降压启动控制线路电路的具体控制原理如下：电动机Y接降压启动：当转速上升到一定值时，图2-36的电路特点：KMY、KM的两个常闭辅助触头起到了“互锁”的功能，从而有效地避免了短路故障。这种Y-启动控制电路在操作过程中需要按动两次按钮，很不方便，并且由启动切换成全压运行的时间是人为决定
27、的，很不准确。3.3.时间继电器控制的时间继电器控制的Y-降压降压 启动控制线路启动控制线路由于采用了时间继电器控制，电路能及时、准确地从星形启动切换到三角形运行状态，主电路与图2-36相同，辅助电路中增加了时间继电器KT。这个控制线路启动时间的长短由时间继电器准确控制。电路的控制过程为：目前市场上有时间继电器控制的Y-降压启动控制线路的定型产品，这些自动启动器有QX1、QX3、QX4和QX10四种常用系列。2.5.3自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动自耦变压器(补偿器)降压启动是指利用自耦变压器来降低启动时的电动机定子绕组电压，以达到限制启动电流的目的。启动时，转换开关SA扳向“启动”位置
28、，此时电动机定子绕组与自耦变压器的低压侧连接，电动机进行降压启动，待转速上升到一定值时，再将SA扳向“运行”位置，这时自耦变压器被切除，电动机定子绕组全压运行。自耦变压器降压启动有两种控制：手动控制与自动控制两种。1.1.手动控制手动控制手手动动控控制制所所采采用用的的补补偿偿器器有有QJQJ3 3、QJQJ5 5型型。图图2-402-40为为QJQJ3 3型型启启动动补补偿偿器器的的结结构构图图与与控控制制线线路路图图。QJ3型型补偿补偿器主要由自耦器主要由自耦变压变压器、触器、触头头系系统统、保、保护护装置和操作机构等部分构成，装置和操作机构等部分构成，控制器上，自耦变压器的抽头有两种电压
29、可供选择，分别是电源电压的65%和80%(出厂时接在65%抽头上)，可根据电动机的负载大小适当选择。保护装置有过载保护和欠压保护：欠压保护由欠压继电器FV完成，过载保护采用双金属片热继电器。触头系统组成:触头系统包括两排静触头和一排动触头，均装在补偿器的下部，浸没在绝缘油内，绝缘油的作用是熄灭触头断开时产生的电弧，上面一排触头叫启动静触头，它共有5个触头，其中3个在启动时与动触头接触，另外两个是在启动时将自耦变压器的三相绕组接成星形。下面一排触头叫运行静触头只有3个；中间一排是动触头，共有5个，有3个触点用软金属带连接板上的三相电源，另外两个触头自行接通的。QJ3补偿器工作原理如下：启动时将手
30、柄扳到“启动”位置，电动机定子绕组接自耦变压器的低压绕组一侧，电动机降压启动。当转速上升到一定值时，将手柄扳到“运行”位置，电动机定子绕组直接同三相电源相接，自耦变压器被切除，电动机全压运行。如要停转，只要将手柄扳到“停止”位置，电动机不通电，电动机停转。2.接触器控制的自耦变压器补接触器控制的自耦变压器补偿器降压启动控制线路偿器降压启动控制线路主电路采用了三组接触器触头KM1、KM2和KM3。当KM1和KM2闭合，而KM3断开时，电动机定子绕组接自耦变压器的低压侧降压启动；当KM2和KM1断开，而KM3闭合时，电动机全压运行。辅助电路采用了3个交流接触器KM1、KM2、KM3，一个中间继电器
31、KA，启动按钮SB1，升压按钮SB2等。实现降压启动，其控制过程如下：当转速达到一定值时需要停转时，只需按动停止按钮SB3即可。此控制线路具有以下几个特点：(1)如果发生误操作，在没有按动SB1按钮的情况下，直接按动了SB2升压按钮，电控制线路可看出KM3线圈不会通电，电动机M无法全压启动。(2)如果接触器KM3出现线圈断线或机械卡住无法闭合时，电动机也不会出现低压长期运行，原因是一旦按动了SB2按钮，中间断电器KA通电工作，必然使KM1线圈断电，KM1线圈断电必定KM2线圈也断电，低压启动结束。(3)电动机进入全压运行过程中。KM3的主触头先闭合，而KM2主触头后断开，尽管这个时间间隔很短，
32、但是不会出现电动机间隙断电，也就不会出现第二次启动电流。(4)电路的缺点是，每次启动需按动两次按钮，并且两次按动按钮的时间间隔不容易掌握，即启动时间的长短不准确。3.3.时间继电器控制的自耦变压器时间继电器控制的自耦变压器补偿器降压启动控制线路补偿器降压启动控制线路如果采用时间继电器来代替人工操作，控制启动时间的长短，上述控制电路的缺点就不存在了。控制电路分为三部分，主电路、控制电路和指示电路。主电路：由自耦变压器TM，接触器KM1的三个主触头、接触器KM2的三个主触头和两个辅助常闭触头、热继电器FR的热元件及电动机M组成。当接触器KM1通电工作，而KM2接触器不工作时，电动机进入全压运行。自
33、耦变压器具有多个抽头，可获得不同的变化，使用过程中可供选择。指示电路：指示电路包括有指示灯电源变压器T，接触器KM1的常开触头和常闭触头，接触器KM2的常开触头和中间继电器KA的常闭触头。指示灯I亮，表示控制线路已接电源，处在准备工作状态；指示灯亮，表示控制线路已进入降压启动过程；指示灯亮，表示控制线路进入全压运行。控制电路：由两台接触器KM1、KM2、时间继电器KT和中间继电器KA及启动按钮SB1、SB4和停止按钮SB2、SB3组成。两个启动按钮并联，两个停止按钮串联，构成了两地控制功能。SB1、SB3(虚线框中)组成了甲地控制的启动，停止按钮。SB4、SB2组成了乙地控制的启动，停止按钮。
34、XJ01型自动启动补偿器工作原理如下：当合上开关SQ后，变压器T有电，指示灯I亮，表示电源接通(电路处于启动准备状态)，但是电动机不转。启动时：停止时只需按动停止按钮SB2或SB3。降压启动过程中，接触器KM1，时间断电器KT工作，而接触器KM2和中间继电器KA不工作。电路进入全压运行后，情况正相反，接触器KM2和中间断电器KA工作，而接触器KM1和时间继电器KT不工作。自耦变压器具有多个抽头，可以获得不同的变化，比Y-降压启动方法的启动电流、启动转矩选择灵活。采用自耦变压器降压启动比采用定子串电阻减压启动效果好，在启动转矩相等的情况下，自耦变压器启动从电网吸收的电流小，但是自耦变压器价格较贵
35、，而且其线圈是按短时通电设计的，因此只允许连续启动两次。2.5.4延边三角形降压启动控制延边三角形降压启动控制 线路线路三相鼠笼式异步电动机采用Y-启动时，可以在不增加专用启动设备的条件下实现减压启动。这种启动方法的优点是简单、方便，并可实现自动控制，其缺点是启动时每相绕组均接成星形，每相绕组电压只有额定电压的三分之一，启动转矩也为额定转矩的三分之一。如何克服Y-降压启动控制线路的启动转矩小的缺点，同时又保持不用增加启动设备，能得到比较高的启动转矩呢?延边三角形降压启动方式可以达到上述要求。1.1.延边三角形降压启动控制线延边三角形降压启动控制线路原理路原理延边三角形降压启动控制线路，适用于定
36、子绕组为特殊设计的YTD系列三相异步电动机，一般的电动机定子绕组为六个出线头(接线头)，V1、U1、W1、V2、U2、W2、V3、U3、W3，即电动机三相绕组多了一组中心抽头V3、U3、W3。启动时：三相绕组的一部分接成三角形，另一部分接成星形，使绕组接成延边三角形，如图2-43(b)所示，U3-W2、W3-V2、V3-U2相连，而U1、V1、W1分别接到三相电源L1、L2、L3。整个绕组接成了一个延长了边的三角形，运行时：接成三角形如图2-43(c)所示1.延边三角形降压启动控制线延边三角形降压启动控制线路原理路原理主电路有三组主触头，(1)KM1、KM2和KM3。当KM1、KM3闭合，KM
37、2断开时，由于KM3的闭合使U2-V3相连，V2-W3相连，W2-U3相连，而U1、V1、W1接线头分别接电源L1、L2、L3。电动机定子绕组接成了延边三角形，电动机降压启动。当KM1、KM2两组触头闭合，KM3断开时，U1-W2，V1-U2，W1-V2分别相连后接电源L1、L2、L3，电动机定子绕组接成三角形全压运行。(2)辅助电路由KM1、KM2、KM3三只接触器，KT时间继电器，热继电器FR及启动按钮SB1，停止按钮SB2组成。(3)控制线路的工作过程如下：电路中各电器的工作特点电路中各电器的工作特点电路工作在降压启动时，接触器KM1、KM3及时间继电器KT工作，接触器KM2不工作。电路
38、进入全压运行后，接触器KM1、KM2工作，而KM3、时间继电器KT均不工作。2.5.5 2.5.5 三相异步电动机降压启三相异步电动机降压启动方式选择动方式选择不同的生产机械对电动机的要求不同，各种电动机的结构形式及适用范围也不同，因此它们的启动方式也各不相同。1.1.直接全直接全压压启启动动(1)适用范围：一般用于75kW以下的电动机。(2)优缺点：启动设备简单，操作方便，启动过程快；启动电流很大，电网容量小时，对电网的影响较大。2.2.采用串采用串电电阻阻(电电抗抗)降降压压启启动动(1)适用范围：用于启动转矩较小的电动机，有时用于不能用Y-降压启动的电动机。(2)优缺点：启动设备简单，启
39、动电流比直接启动电流有所减小，但启动转矩减小更多。启动时在电阻上消耗的电能较大，故较少使用。3.3.自耦自耦变压变压器降器降压压启启动动 (1)适用范围：用于容量较大，正常运行接成星形而不能采用Y-启动的电动机。在380V时可启动40kW、75kW、100kW、130kW的电动机。(2)优缺点：启动转矩较大，启动器二次绕组有不同的电压抽头，可根据具体情况选择电压，以满足启动转矩的要求。补偿器价格较贵，且易发生故障，不允许频繁启动。4.Y-4.Y-降降压压启启动动 (1)适用范围：适用于在正常运行时绕组接线为三角形的电动机，多用于轻载或空载启动的电动机。(2)优缺点：启动设备简单，容量较大的电动
40、机用QJ3手动油浸Y-启动器，一般电机用QX1、QX2系列手动Y-启动器，可以频繁启动，启动转矩较小。5.5.延延边边三角形降三角形降压压启启动动 (1)适用范围：适用于定子绕组有中间抽头的电动机。(2)优缺点：可选用不同抽头比例来改变电动机的启动转矩，比较灵活。设备简单，可以频繁启动，电动机的抽头多，结构复杂。2.6三相异步电动机的行程控三相异步电动机的行程控制与自动往返控制制与自动往返控制在许多生产机械中，常需要控制某些机械运动的行程，即某些生产机械的运动位置，像这种控制生产机械运动行程和位置的方法叫行程控制，也叫位置控制。2.6.1 2.6.1 行程控制行程控制(位置控制位置控制)实现生
41、产机械的行程控制，要依靠行程开关，行程开关的作用是将机械信号转换成电信号以控制电动机的工作状态，从而控制运动部件的行程。原理：行程开关常安装在工作机械应该限位的地方。在行车运行轨道的两个终端处各安装一个行程开关，将这两行程开关的常闭触头串接在电动机的控制电路中，如图2-45所示就可以达到控制行程的目的或做终端保护之用。电路的控制原理如下：合上QS开关，按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈通电，其主触头闭合，电动机正转启动运行。小车向前运动。当小车运行到终端位置时，由于小车上的挡铁碰撞位置开关SQ1，使SQ1的常闭触头断开，接触器KM1线圈断电释放，电动机停转，小车停止运行。当按下后行启动按钮S
42、B2时，接触器KM2线圈通电，KM2主触头闭合，电动机反向运转，小车向后运行，位置开关SQ1复位闭合。当小车运行到另一终端位置时，挡铁又一次碰撞行程开关SQ2，使之常闭触头断开，切断接触器KM2线圈电源，电动机停转，小车停止运行。2.6.2自动往返运行自动往返运行有些生产机械要求工作台在一定距离内能自动有些生产机械要求工作台在一定距离内能自动往返，以便对工件进行连续加工，如摇臂钻床往返，以便对工件进行连续加工，如摇臂钻床的上升和下降控制中，为了使其能自动往返运的上升和下降控制中，为了使其能自动往返运动，用行程开关的常闭触头停止电动机的正向动，用行程开关的常闭触头停止电动机的正向运行，同时用行程
43、开关的常开触头接通反向运运行，同时用行程开关的常开触头接通反向运行线路，从而实现限位的自动往返运行行线路，从而实现限位的自动往返运行 1.1.控制线路控制线路2.控制线路功能控制线路功能当电动机正转时，工作台向左运行，当电动机反转时，工作台向右运行。将四个位置开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分别安装在工作台需要限位的两个终端上。SQ1和SQ2安装在需要自动往返的位置上。为限位开关；SQ3和SQ4起终端保护作用，所以也称做终端开关。3.3.控制线路工作原理控制线路工作原理控制线路的故障，1.控制线路的接触器、按钮及热继电器的可能故障，2.行程开关故障因素。行程开关为一机械动作开关，所以受外界环
44、境(如酸、碱、油污)及使用寿命的影响，往往会发生复位弹簧不能复位现象。故障表现在电动机运行到一端将停止运动，不能往返，动作触桥及弹簧不动作的故障，表现在运动机械运行到终端不能停车。2.7 三相绕线式异步电动机的启动、调速三相绕线式异步电动机的转子绕组为绕线式(非笼形铸铝)，它的优点是可以通过滑环在转子绕组中串接外加电阻，其目的是减小启动电流，增加启动转矩。在一般要求启动转矩较高的场合，绕线式异步电动机得到了广泛应用。2.7.1转子绕组串电阻启动控制线路串接在三相转子绕组中的启动电阻，一般都连接成星形。在启动前，启动电阻全部接入电路，随着启动过程的结束(转速的增加)，启动电阻被逐段地短接。其短接
45、方法有三相电阻不平衡接法和三相电阻平衡短接法两种1.时间继电器自动控制短接启动电阻的控制线路在图2-47所示的启动控制线路中，首先被短接的是启动电阻是R1，接着是R2，随后是R3，这种短接的方法的特点是：三相中的启动电阻是同时被短接的，即所谓的平衡短接。1.时间继电器自动控制短接启动电阻的控制线路在这个控制线路中，KT1、KT2、KT3为三只时间继电器，KM1、KM2、KM3是三只接触器。这六个电器元件的配合实现转子回路启动电阻的短接。转子绕组中的三组触头KM1、KM2、KM3的作用为，当三组主触头全部断开时，转子绕组串接全部启动电阻；当KM1一组主触头闭合时，R1电阻被短接，即此时串接在转子
46、绕组中的电阻为R2+R3；当KM2一组主触头闭合时，R2电阻又被短接，此时串接在转子绕组的电阻为R3；当KM3主触头闭合时，R3电阻最后被切除，电动机启动完毕。当KM3触头闭合后，KM2和KM1触头再闭合已无意义，所以在KM3线圈获电时，用KM3常闭触头切断KT1线圈电路，继而KM1、KT2、KM2、KT3也依次断电释放。与启动按钮串接的接触器KM1、KM2和KM3的常闭触头，其作用是保证电动机在转子回路中全部接入外加电阻的条件下才能启动，即KM1、KM2及KM3的常闭触头全部恢复闭合时，电动机才能接通电源直接启动。本线路中，只有KM和KM3接触器长期通电工作，而KM1、KM2、KT1、KT2
47、、KT3只在启动阶段时间通电，这样既可延长寿命，又可达到节电目的。控制电路的控制原理：2.欠电流继电器控制绕线式电动机启动控制线路电动机启动过程中，转子电流是由大到小变化的。利用这一特点，选择适当的电流继电器控制转子绕组中电阻的切除也可达到串接电阻启动的目的。线路FA1、FA2、FA3是欠电流继电器，其线圈串接在电动机的转子绕组中，其触头的动作取决于通过线圈的电流，这三个继电器的吸合电流是相同的。但释放电流不同，FA1的释放电流最大，FA2次之，A3的释放电流最小。其工作原理如下：刚启动时，由于转子电流较大，三只欠电流继电器的铁芯全部吸合，它们的常闭触头FA1、FA2、FA3均断开，于是接触器
48、KM1、KM2、KM3的线圈断电不动作。同时，接在转子绕组中的常开主触头KM1、KM2、KM3均处于断开状态。电动机转子绕组接全部电阻启动。当电动机的转速上升到一定值时，转子电流减小，欠电流继电器FA1的铁芯首先释放，它的常闭触头FA1恢复闭合，致使接触器KM1线圈获电，KM1常开触头闭合，电阻R1被短接。电动机进入新的串电阻(R2+R3)运行，随着转速的上升，电流再进一步减小，使电流继电器FA2释放，它的常闭触头FA2恢复闭合，使得接触器KM2线圈获电，其常开触头KM2闭合，从而将R2电阻短接，如此继续直到全部电阻被切除，电动机启动完毕，进入额定运转状态。中间继电器KA的作用是保证启动时，全
49、部接入启动电阻。因为刚启动时，转子电流由零剧增到最大需要一些时间。因此，欠电流继电器FA1、FA2、FA3可能都未动作，将造成全部启动电阻都被短接，电动机等于未串电阻启动。有了中间继电器KA后，刚启动时，短接电阻的接触器KM1、KM2、KM3不会通电。当接触器KM获电动作，同时KM的常开辅助触头闭合，使中间继电器KA线圈获电，KA的常开触头闭合后，接触器KM1、KM2、KM3线圈方能通电。KA的动作时间，能保证电流剧增到最大值，这时欠电流继电器FA1、FA2、FA3的铁芯已全部吸合，保证了电动机在串入全部电阻下启动。2.7.2用凸轮控制器控制的绕线式转子异步电动机串电阻启动凸轮控制器适用于交流
50、50Hz、电压380V以下的电力线路中，用于改变三相异步电动机定子电路的接法或转子电路的电阻值，直接控制电动机的启动、调速、制动和换向。1.凸轮控制器的结构和工作原理凸轮控制器由操纵机构，凸轮和触头系统及壳体等三部分组成。避免由于起重机震动和意外碰接使操纵机构误动作，其操纵手柄带有零位自锁装置，只需将手柄压下，零位自锁装置打开便可操作。凸轮控制器的手轮转到不同位置时，将有不同的触头闭合或断开，以控制电动机有不同的工作状态。2.绕线式异步电动机的凸轮控制器控制线路图2-49所示为凸轮控制器触头分合表。中间“零位”，电动机不动作。其左、右各有5个位置表示正、反转时触头的分合状态。凸轮控制器共有12