第2章 三相异步电动机控制线路,2.1 电气控制系统图 2.2 基本控制环节 2.3 三相异步电动机的启动控制 2.4 三相异步电动机的制动控制 2.5 三相异步电动机的调速控制 2.6 电气控制系统常用保护措施,电气控制系统是由电气元件按照一定要求联接而成的。 电气控制系统图是用图形的方式来表示电气控制系统中的电气元件及其联接关系 常见的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图、电气安装接线图三种,2.1 电气控制系统图,图中采用不同的图形符号表示各种电器元件、采用不同的文字符号表示各电器元件的名称、序号或线路的功能、状况和特征，采用不同的线号或接点编号来表示导线与连接等。 电气控制系统图表达了生产机械电气控制系统的结构、原理等设计示意图，是电气系统安装、调整、使用和维修的重要资料。,电气控制系统图中，电气元件的图形符号和文字符号都有统一的国家标准。 GB4728-84电气图用图形符号 GB6988-87电气制图 GB7159-87电气技术中的文字符号制定通则,2.1.1 常用电气图形符号和文字符号,2.1.2 电气原理图,电气原理图表示电路的工作原理、各电器元件的作用和相互关系，但不考虑元器件的实际安装位置和实际连线情况。,1）一般分主电路、控制回路和辅助电路,1.电气原理图的绘制原则,主回路：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；,控制回路：接触器和继电器线圈等小电流线路；,辅助回路：其他如信号、保护、测量等小电流线路。,2）电气元件采用国家规定的图形符号和文字符号表示 一般垂直放置，也可以逆时针转动90水平放置。 同一电器的各部件可以画在不同的位置，但必须采用相同的文字符号表示。为了区分同一电器的各触点或同一类型的各电器，可以用辅助符号或数字序号加以区别。 线路图中的所有触点都按其“正常”位置画出,3) 主电路和辅助电路都垂直布置，电源电路为水平线 主电路：左侧或上方，粗线； 控制电路和辅助电路：右侧或下方，细线；耗能元件位于电路的最下端。,2.原理图区域划分,图区编号设置在图的上方或下方，便于检索电气线路、方便阅读分析、避免遗漏而设置的。能清楚的知道某个元件或者某部分电路的功能，理解电路的工作原理。,对应电路功能,图区编号,3.电气原理的读图方法,1) 查线读图法（常用方法） 按照由主到辅，由上到下，由左到右的原则分析电气原理图。较复杂图形，通常可以化整为零，将控制电路化成几个独立环节的细节分析，然后，再串为一个整体分析。 2) 逻辑代数法 用逻辑代数描述控制电路的工作关系。,电器布置图是用来表明电气设备上所有电器的实际位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。,2.1.3 电器布置图,控制柜电器元件布置示例,电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图，包括连接关系、线缆种类和敷设路线等信息。,是实际接线安装的准则和依据，清楚地表示各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接，项目的相对位置、项目代号、端子间的电连接关系、端子号、导线类型、截面积等 要把同一个电器的各个部件画在一起，且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情况。各电气元件的图形符号与原理图一致。,2.1.4 电气安装接线图,安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接线端上引出。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。,同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，不在同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线端子进行。,车床的电气安装接线图,2.2 基本控制环节,2.2.1 点动控制与长动控制,2.2.2 双向控制与互锁控制,2.2.4 多地点控制,2.2.5 自动循环控制,2.2.3 顺序工作的联锁控制,2.2.1 点动控制与长动控制,手动点动控制操作方法： 手动合上QS，电动机M工作； 手动切断QS，电动机M停止工作。 保护措施：FU短路保护 优点：控制方法简单、经济、实用。 缺点：保护不完善，操作不方便,自动点动控制,动作过程,控制线路保护环节： 1）短路保护：熔断器FU 2）过载保护：热继电器FR的常闭触点 3）欠电压、失电压保护：接触器KM的自锁环节来实现。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行启动。,长动控制,主电路： 三相电源经QS、FU、KM的主触点，FR的 热元件到电动机三相定子绕组。 控制电路： 用两个控制按钮，控制接触器KM线圈的通电、 断电，从而控制电动机（M）启动和停止。,复合按钮,点动和长动联合控制,(b)按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。 (c)转换开关：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。 (d)中间继电器KA：按动SB2、KA通电自锁，KM线圈通电，此状态为长动；按动SB3，KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。,2.2.2 双向控制与互锁控制,正、反转的实现：,把接入电源的任意两根联线对调。,用两个交流接触器 实现两根电源线的调换,正转接触器KM1通电-M正转,主电路,反转接触器KM2通电-M反转,电动机正、反转控制线路,控制电路(1),无互锁（不能用）,控制电路(2) - 加互锁,（c）接触器互锁,KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。,控制过程：,电机正转：,按下SB1,KM1线圈通电,KM1主触点闭合,KM1常开触点闭合，并自锁,KM1常闭触点断开,电机正转,反转接触器不能接通。,电机反转：,按下SB2,KM2线圈通电,KM2主触点闭合,KM2常开触点闭合，并自锁,KM2常闭触点断开,电机反转,正转接触器不能接通。,联锁（互锁）控制,KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。,电气操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行操作。电路不能正 反、反正操作控制，给设备的操作带来诸多不便。,控制电路(3)-双重互锁,电器互锁,机械互锁（复合按钮） 电器互锁（互锁触点）,（d）按钮、接触器双重互锁,复合按钮动作，首先常闭触点断开当前线圈回路，然后常开触点闭合接通反向线圈回路。电动机直接由正转进入反转，或直接由反转进入正转,电机正转：,按下SB1,KM1线圈通电,KM1主触点闭合,KM1常开触点闭合，并自锁,KM1常闭触点断开,电机正转,反转接触器不能接通。,控制过程：,常闭触点先断开 常开触点后闭合,KM2线圈断电,电机反转：,按下SB2,KM2线圈通电,KM2主触点闭合,KM2常开触点闭合，并自锁,KM2常闭触点断开,电机反转,正转接触器不能接通。,常闭触点先断开 常开触点后闭合,KM1线圈断电,电机停车：,按下SB3,KM2线圈断电,KM1线圈断电,电机停车,1. M1启动后，M2才能启动 2. M2可单独停车,思路：,M1、M2分别由不同的交流接触器控制；,控制交流接触器线圈通电的顺序达到顺序控制电动机的目的,实现机械设备依次动作的控制要求。,2.2.3 顺序工作的联锁控制,主电路,KM1通电，M1转动， KM2通电，M2转动,（a）主电路,（b）主电路,控制电路,KM1通电后 KM2才可能 通电,工作过程,按下SB2,KM1线圈通电并自锁,M1启动,按下SB4,KM2线圈通电并自锁,M2启动,启动时：,按下SB1,KM1、KM2线圈断电,M1、M2停车,停机时：,串联,（b）顺序启动、同步停止控制电路,或,工作过程,启动时：,停机时：,（b）顺序启动、同步停止控制电路,启动时，M1先启动(SB3)，M2才能启动(SB4)。停车时，M1停车后(SB1)，M2才能停车(SB2)。,（c）顺序启动、正序停止控制电路,若启动时，M1先启动(SB3)，M2才能启动(SB4)。停车时，M2停车后(SB2)，M1才能停车(SB1)。,（d）顺序启动、逆序停止控制电路,三台电机顺序启动：启动时，M1启动后，M2才能启动， M2启动后，M3才能启动 。,两电机最好各有独立的电源；主触头(KM1)的负荷过重。,主电路,不可以!,通过控制电路实现控制功能。,在多处位置设置控制按钮，均能对同一电动机实行控制。控制回路需要设置多套启、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置,2.2.4 多地点控制,启动按钮的常开触点并联；停止按钮的常闭触点串联。,特 点：,无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的启动； 操作任意一个停止按钮可以打断自锁电路，使电动机停止运行。,操 作：,KM,SB1甲,SB2甲,KM,SB1乙,SB2乙,SB1甲、SB2甲实现就地控制； SB1乙、SB2乙实现远方控制。,2.2.5 自动循环控制,机床工作示意图,工作台,工作台,B,A,SQ3,SQ4,SQ2,SQ1,后退,前进,床身,正程：电动机正转,逆程：电动机反转,控制要求：,1. 工作台在原位时，启动电机只能正转；,2. 工作台前进至终点自动停车；,3. 工作台在终点时，启动电机只能反转；,4. 工作台后退至原位自动停车；,5. 工作台在前进或后退途中均可停车，再启动后既可进也可退。,实现方法：在生产机械行程的终点和原位安装行程开关,至终点位置撞开SQ2,运动过程,按下SB2,工作台正向运行,电动机停车,（反向运行同样分析）,（1）工作台在原位时：,启动后只能前进，不能后退。,（2）A前进到终点时：,立即后退，退回到原位自动停。,（3）A在途中时：,可停车；再启动时，既可前进也可后退。,（4）A在途中时，若暂时停电，复电时，A不会自行运动。,注意： 当工作台在原位、右限位时，不按下启动按钮，也会自动启动，该控制系统缺少失电保护功能,基本电路的结构特点： 自锁接触器常开触点与按钮常开触点相并联 互锁两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中 点动无自锁环节 多地按钮的常开触点并联、常闭触点串联,2.3 三相异步电动机的启动控制,2.3.1 三相笼型异步电动机的降压启动 较大容量的笼型异步电动机（大于10kW）因启动电流较大，不允许用全压直接启动，应采用降压启动控制。有时为了减小启动时对机械设备的冲击，即便是允许采用直接启动的电动机，也往往采用降压启动。,启动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后电压升至额定值，使之在正常电压下运行。可以减小启动电流，减小电路启动过程中的压降。,降压启动方法有：星-三角（Y-）降压启动、定子串电阻（或电抗器）降压启动、自耦变压器降压启动,原理：起动时，电动机定子绕组Y连接，运行时连接。,1星-三角形（Y-）降压启动,合上电源开关QS，接入三相电源，按下SB2 KM1、KMYY起动， KM1、KM 运行。,主电路,Y-降压启动过程分析： 按下启动按钮SB2KM1线圈通电自锁 KMY 线圈通电-M作Y接起动； KT线圈通电延时 KMY 线圈断电 KM线圈通电自锁-M作接运行。KT线圈断电复位。,三相笼型异步电动机定子绕阻串接启动电阻时，由于启动电阻的分压，使定子绕组启动电压降低，启动结束后再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行，可以减小启动电流。这种启动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单、经济，在中小型生产机械中应用较广。,2.定子串电阻降压启动控制,3.自耦变压器降压启动控制电路,降压原理：启动时电动机定子绕组接自耦变压器的次级，运行时电动机定子绕组接三相交流电源，并将自耦变压器从电网切除。,启动时，KM1主触点闭合，自耦变压器投入起动； 运行时，KM2主触点闭合，电动机接三相交流电源，KM1主触点断开，自耦变压器被切除,主电路,按下按钮SB2,KM1、KT线圈通电,KM1主触点吸合,时间继电器KT