电气控制技术 第2章_电气线路的基本控制原则和基本控制.ppt

第二章电气线路的基本控制原则和基本控制环节,第一节电气控制系统图的类型及有关标准,第二节三相笼型异步电动机全压启动和正反转控制,第三节三相笼型异步电动机的降压启动控制,第四节三相绕线转子异步电动机启动控制,第五节三相异步电动机的制动控制,第六节三相笼型异步电动机的有级调速控制,第七节直流电动机的控制,第八节电气控制系统的保护环节,,第一节电气控制系统图的类型及有关标准,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，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。,电气控制系统是由电气元件按照一定要求联接而成的。,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。近年来，我国采用GB4728-84“电气图用图形符号”、GB6988-87“电气制图”和GB7159-87“电气技术中的文字符号制定通则”等新标准，在绘制电气控制系统图时必须严格遵循。,一、电气控制系统图中的图形符号和文字符号,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。,二、电气控制系统图,,电气原理图,电器布置图,电气安装接线图,,（一）电气原理图,用规定的图形符号，按主电路和辅助电路相互分开并依据各电器元件动作顺序等原则所绘制的线路图，称为电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线端点，不表示电气元件的形状、大小和安装方式。,某机床的电气控制原理图,1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。2）电气原理图中，所有电元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。3）电气原理图中，各个电器元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排，同一电器元件的各个部件可以不画在一起。,1．绘制电气原理图的原则,图形符号与文字符号,4）电气原理图中，所有电器的触头都按没有通电和没有受外力作用时（常态）的状态绘制。5）电气原理图中，无论是主电路还是铺助电路都垂直布置，电源电路绘成水平线，主电路绘制在图的左侧，控制电路绘制在图的右侧。控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。6）电气原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。,2.原理图区域划分,图区编号可以设置在图的上方或下方，对应图区编号下方或上方表明它对应电路的功能。,符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号组如下,3.符号位置的索引,当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图纸时，索引代号可简化成,在原理图中相应线圈的下方，给出触头的文字符号，并在其下面注明相应触头的索引代号，对未使用的触头用“”表明，有时也可采用上述省去触头的表示法。,对接触器，上述表示法中各栏的含义如下,是接触器KM相应触头的索引。,例如图中KM1线圈下方的,对继电器，上述表示法各栏的含义如下,电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、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。,某机床的电器元件布置图,（二）电器元件布置图,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。在具体施工和检修中能起到原理图所起不到的作用，在生产现场得到了广泛的应用。,（三）电气安装接线图,安装接线图是实际接线安装的准则和依据，它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，安装接线图不仅要把同一个电器的各个部件画在一起，而且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情况。各电器元件的表示要与原理图一致，以便核对。,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,,对于启动频繁，允许直接启动电动机容量不大于变压器容量的20。对于不经常启动者，直接启动电动机容量不大于变压器容量的30。,第二节三相笼型异步电动机全压启动和正反转控制,全压启动额定电压直接加到电动机的定子绕组。,,优点电路简单,缺点启动电流大,通常对容量小于10kW的笼型异步电动机采用直接启动方法。,,,,,,一、单向全压直接启动控制电路,停车按钮,启动按钮,主电路,控制电路,1、控制过程,启动,按下启动按钮SB2,,,,,,,,,启动,,自锁,停车,按下停车按钮SB1,,2、控制作用,1）启动电动机,2）停止电动机,3保护措施,KM,熔断器,保护过程,FU,过载保护,热继电器,保护过程,若电机单相运行两个热元件通过过载电流，保护电机不会长时间单相运行。,,过载超过一定程度,,主电路中FR热元件发热，双金属片动作,,控制电路中的常闭触点FR断开,,KM线圈断电,,KM主触点断开电机停转,欠压（零压）保护,交流接触器,保护过程,此时，若不重新按下SB2，电机不能自行启动。,,归纳,电路中任一地方短路，FU熔断，电源切断。,电动机过载，FR常闭触点断开，电源切断。,电路中失压，KM线圈断电，自锁断开，复电时不能自行启动。,短路保护,过载保护,欠压保护,按下启动按钮，电动机运转；松开按钮时，电动机停转。,动作过程,二、电动机的点动控制电路,用复合按钮,SB3点动按钮SB2长动按钮,SB3,,既能点动又能连续运转的控制电路,松开SB3,按下SB3,,电机运转,,电机停转,点动时,常闭先断开常开后闭合,常开先断开常闭后闭合,,,自锁触点不起作用,实现点动,连续运转时按SB2,连续运行,思考1,不能点动,以下控制电路能否实现即能点动又能连续运行,FR,按SB1,按SB2,思考2,以下控制电路能否实现即能点动又能连续运行,,既能点动又能长动,在多处位置设置控制按钮，均能对同一电机实行控制。,三、电动机的异地控制,SB1甲、SB2甲实现就地控制；SB1乙、SB2乙实现远方控制。,异地控制方法,启动按钮并联,停车按钮串联,,思考,若三地控制呢,,思考,若两地控制，要求一地可以点动、长动，另一地只长动如何设计,1.M1启动后，M2才能启动2.M2可单独停车,四、顺序控制,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；,电机的启动和停止是有一定顺序的。,,,主电路,,KM1通电，M1转动，KM2通电，M2转动,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SB3,,KM2线圈断电,,M2单独停车,按下SB1,,KM1、KM2线圈断电,,M1、M2停车,停机时,,串联,或,工作过程,启动时,停机时,（1）若启动时，M1先启动，M2才能启动。停车时，M2停车后，M1才能停车。应如何实现控制,（2）若启动时，M1启动后，M2才能启动，M2启动后，M3才能启动。应如何实现控制,（1）若启动时，M1先启动，M2才能启动。停车时，M2停车后，M1才能停车。应如何实现控制,（2）若启动时，M1启动后，M2才能启动，M2启动后，M3才能启动。应如何实现控制,,,两电机最好各有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。,主电路,不可以,应该通过控制电路实现控制功能。,五、电动机的正反转控制线路,应用,正、反转的实现,生产上往往要求运动部件能够向正反两个方向运动，如机床工作台的前进、后退；主轴的正转和反转；起重机的提升、下降等。,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KMF通电，电动机正转；,,决不允许KMF和KMR同时通电，否则，会造成电源短路,主电路,反转接触器KMR通电，电动机反转；,,该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路,,控制电路（1）,控制过程,,控制电路2--加互锁,,,控制过程,电机正转,,按下SBF,KMF线圈通电,,,,,KMF主触点闭合,KMF常开触点闭合，并自锁,KMF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SBR,KMR线圈通电,,,,,KMR主触点闭合,KMR常开触点闭合，并自锁,KMR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,KMF的常闭触点串联在KMR线圈电路中;KMR的常闭触点串联在KMF线圈电路中,即正转接触器接通时，反转接触器不能接通；反转接触器接通时，正转接触器不能接通。,这两个常闭触点称为互锁触点或联锁触点。,,控制电路3--双重互锁,电机正转,按下SBF,KMF线圈通电,,,,,KMF主触点闭合,KMF常开触点闭合，并自锁,KMF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,,,,KMR线圈断电,电机反转,按下SBR,KMR线圈通电,,,,,KMR主触点闭合,KMR常开触点闭合，并自锁,KMR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,,,,KMF线圈断电,电机停车,按下SB1,KMR线圈断电,,,,,KMF线圈断电,,电机停车,六、行程控制线路,按生产机械所处的位置对电动机实施控制。,正程电动机正转；,逆程电动机反转。,控制要求,1、A在原位时，启动电机只能正转；,2、A前进至终点自动停车；,3、A在终点时，启动电机只能反转；,4、A后退至原位自动停车；,5、A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。,,控制电路,行程开关,至终点位置撞开SQb,运动过程,按下SB2,A正向运行,,电机停车,（反向运行同样分析）,,,控制过程,按下SB2,,KMF线圈通电,压下SQa，KMR线圈不通电，电机不能反转，A只前进。,A在原位时,电机正转）,,带动A前进,,A前进到终点,,压下SQb,,SQb常闭触点断开,,KMF线圈断电,电机停转）,,A停在终点。,按下SB3,,KMR线圈通电,压下SQb，KMF线圈不通电，电机不能正转，A只后退。,A在终点时,电机反转）,,带动A后退,,A后退到原位,,压下SQa,,SQa常闭触点断开,,KMR线圈断电,电机停转）,,A停在原位。,按下SB1,,KMR线圈断电,A在途中时,电机停转）,,A停止,,KMF线圈断电,,此时,,按下SB2,,A前进,按下SB3,,A后退,,例主电路为电机的正反转电路，分析此电路实现的功能。,（1）A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。,A在运行途中，如果停电线圈要断电各触点恢复常态再通电时，A不会自行运动。,（5）A在途中若受阻，在一定时间内电机应自行断电而停车。,A在运行途中若受阻，电机出现过载或堵转现象，其电流很大，会使主电路中的热元件FR发热，控制电路中的常闭辅助触点FR断开，使接触器线圈断电，电机停车。,过载保护,上述自动往返运动，运动部件每经过一个循环，电动机要进行两次制动过程，会出现较大的制动电流和机械冲击。因此，这种电路只适用于电动机容量较小、循环周期较长、电动机转轴具有足够刚性的拖动系统。另外，在选择接触器的容量时应比一般情况选择的容量大一些。,第三节三相笼型异步电动机的降压启动控制,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。,降压启动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，待启动后再将电压升高到额定值，使之在正常电压下运行。由于电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小启动电流，这样不致在电路中产生过大的电压降，减少对线路电压的影响。,三相笼型异步电动机常用的降压启动方法有定子串电阻（或电抗器）降压启动、星-三角（Y-D）降压启动、自耦变压器降压启动及延边三角形降压启动。,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。,一、定子串电阻降压启动控制,a）自动切换的降压启动电路,合上电源开关QS，接入三相电源，按下SB2，KM1、KT线圈得电吸合并自锁，电动机串电阻R降压启动。,当电动机转速接近额定值时，时间继电器KT动作，其延时闭合的常开触点闭合，KM2线圈得电并自锁。KM2主触点短接电阻R，KM2的常闭触点断开，使KM1、KT线圈断电释放，电动机经KM2主触点在全压下进入稳定正常运转。,SA为自动/手动选择开关，当SA置于自动时，电路与图a）相同。,b）自动/手动短接电阻降压启动电路,若SA置于手动时，KT被切除，此时按下启动按钮SB2后，电动机串电阻R降压启动。再按下加速按钮SB3，电阻R被短接，电动机全压运行。,正常运行时，定子绕组接成三角形运转的三相笼型异步电动机，可采用星-三角降压启动。启动时，每相绕阻的电压下降到正常工作电压的，故启动电流下降到全压启动时的1/3，电动机启动旋转，当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改接成三角形，电动机进入正常运行状态。这种降压启动方法简单、经济，可用在操作较频繁的场合，但其启动转矩只有全压启动时的1/3，适用于空载或轻载。,二、星-三角（Y-Δ）降压启动控制,星-三角启动电路有多种，现介绍两个有代表性的电路,1、用于13kW以下电动机的启动电路2、用于13kW以上电动机的启动电路,,1、用于13kW以下电动机的启动电路,按下启动按钮SB2，KM1、KT线圈同时通电吸合并自锁，KM1主触点闭合接入电源，电动机接为星形，降压启动。当时间继电器KT动作，KM1线圈断电释放，切断电动机电源；KT上延时闭合的常开触点闭合，使KM2线圈通电并自锁，KM2的主触点将电动机定子接为三角形，常闭触点KM2断开，使KT断电，KM1线圈重新通电吸合，电动机三角形运行。,,2、用于13kW以上电动机的启动电路,按下SB2，KM1、KT、KM3线圈同时通电吸合自锁，星形降压启动；当KT动作，KM3线圈断电释放，KM2线圈通电吸合，电动机三角形连接，进入正常运行。,常用的自动星-三角启动器有QX3系列，控制电动机的最大功率有13、30kW两种。,三、自耦变压器降压启动控制电路,按下SB2，KM1、KT线圈同时得电并自锁，KM1主触点闭合，电动机定子绕组经自耦变压器二次侧供电开始降压启动。当KT动作，使接触器KM1线圈断电，KM1主触点断开，将自耦变压器从电网上切除；同时使接触器KM2线圈得电，电动机直接接到电网上，全压运行。,电动机经自耦变压器降压启动时，如自耦变压器的电压变比为KU1/U21，利用自耦变压器降压启动时的电压为额定电压的1/K，电网供给的启动电流减小到1/K2，由于T∝U2，此时的启动转矩降为直接启动时的1/K2。所以，自耦变压器降压启动常用于空载或轻载启动。,自耦变压器降压启动的方法适用于正常工作时接成星形或三角形的较大容量电动机，启动转矩可以通过改变自耦变压器抽头的连接位置而改变，缺点是自耦变压器价格较贵，且不允许频繁启动。,常用的自耦变压器启动产品是成套的补偿降压启动器，包括手动、自动操作两种形式。手动操作的补偿器有QJ3、QJ5等型号，自动操作的有XJ01型和CTZ系列等。,合上电源开关QS，HL2亮（从上电至降压期间亮）、HL3亮（上电至未启动期间亮），按下SB2，KM1、KM3、KT线圈得电自锁，降压启动。,XJ01型补偿降压启动器产品电路（适用14～28kW）,HL3灭。当KT动作，KA线圈得电并自锁，KM1、KM3、KT线圈断电释放，KM2线圈得电，自耦变压器切除，电动机在额定电压下运行。同时，HL2灭，HL1亮，指示电动机全压正常运行。,电动机绕组有9个接线端，出线头编号U（U1、U2、U3）V（V1、V2、V3）W（W1、W2、W3）U3、V3、W3为绕组中间抽头。,四、延边三角形降压启动控制电路,延边三角形降压启动是一种既不用增加启动设备，又能提高启动转矩的启动方法。它适用于定子绕组特别设计的异步电动机。,延边三角形电动机定子绕组联结图,不同抽头比时的延边三角形启动特性,延边三角形降压启动控制电路,按下SB2，KM1、KM2、KT线圈同时得电并自锁，电动机联结为延边三角形降压启动。当电动机转速接近于额定转速时，KT动作，KM1线圈断电释放，KM3线圈通电并自锁，KM3主触点闭合，电动机成三角形联结正常运转。,第四节三相绕线转子异步电动机启动控制,三相绕线转子异步电动机的转子绕组可以通过滑环串接启动电阻以达到减小启动电流、提高转子电路功率因数和启动转矩的目的。在一般要求启动转矩较高的场合，绕线转子异步电动机得到了广泛的应用。,绕线转子异步电动机转子绕组可以串电阻和串频敏变阻器两种装置进行启动。,串接在三相转子绕组中的启动电阻一般都接成星形。启动前，启动电阻全部接入，启动过程中将电阻依次短接，启动结束时，转子电阻全部被短接。短接启动电阻的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法两种。仅介绍用接触器控制的平衡短接法启动控制。,一、转子串电阻启动控制电路,（a）基本电路,1、按时间原则控制,,基本电路的动作时序,b----a电路之改进,启动完成后退出KM2、KM3、KT1、KT2、KT3,b电路的动作时序,（c）,b电路之改进逐步退出KT1、KM2、KT2、KM3、KT3,KT1KT2KT3,c电路的动作时序,*KI1、KI2、KI3欠电流继电器，吸合电流相同，释放电流不同，KI1最大，KI2次之，KI3最小。,2、按电流原则控制,按下启动按钮SB2，KM1得电，电动机启动，启动电流大，KI1、KI2、KI3同时吸合动作，KM2、KM3、KM4线圈全断电，电阻全部接入。随转子电流减小，KI1首先释放，短接第一段转子电阻R1，再KI2释放，短接R2，如此下去，直到将转子全部电阻短接，电动机启动过程结束。,三相绕线转子异步电动机转子串接电阻启动时存在一定的机械冲击，启动线路复杂，而且电阻本身比较笨重、能耗大、控制箱体积大。,二、转子绕组串频敏变阻器启动控制电路,从20世纪60年代开始，我国开始应用和推广自己独创的频敏变阻器。频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的减小而自动减小，它是绕线转子异步电动机较为理想的一种启动设备。,频敏变阻器是一种由数片E形钢板叠成铁心，外面再套上绕组的三相电抗器，它有铁心、线圈两个部分，采用星形接线，其铁心损耗非常大。相当于一个铁损较大的电抗器。,频敏变阻器等效电路,手动时SA板“手动”，断开KT，按下SB2，串频敏变阻器启动，按下SB3，短接RF，启动过程结束。启动中，KA将热继电器的发热元件FR短接，以免启动时间长而使热继电器误动作。,采用频敏变阻器的启动控制电路,自动控制时将开关SA扳向“自动”，按下SB2，KM1、KT得电，当KT到，KA得电，KM2得电，频敏变阻器短接，完成电动机的启动。,当三相异步电动机脱离电源，由于惯性，转子要经过一段时间才能完全停止旋转，这不能适应某些生产机械工艺的要求，如对万能铣床、卧式镗床、组合机床等，会造成运动部件停位不准、工作不安全等现象，同时也影响生产效率。因此，电动机需要进行有效的制动，使之能迅速停车。,第五节三相异步电动机的制动控制,一般采取的制动方法有两大类机械制动和电气制动。机械制动利用电磁抱闸等机械装置来强迫电动机迅速停车；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，但是运行时耗电大电路结构加装一个抱闸电磁铁。,电气制动是使电动机工作在制动状态，使电动机的电磁转矩方向与电动机的旋转方向相反，从而起制动作用。电气制动控制电路包括反接制动和能耗制动。,反接制动有两种情况一种是倒拉反接制动，如起重机下放重物的情况；另一种是电源反接制动，这里讨论第二种情况。使用电源反接制动方法的注意事项*为防止转子降速后反向启动，当转速接近于零时应迅速切断电源；*转子与突然反向的旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中串接电阻来限制反接制动电流。,一、反接制动控制电路,反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法。反接制动特点是制动迅速，效果好，冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。,,1、电动机单向运转的反接制动控制电路,按下SB2，KM1得电，全压启动。在电动机正常运转时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反接制动作好准备。停车时，按下停止按钮SB1，KM1断电，由于惯性，电动机的转速还很高，KS依然动作，因SB1按下，KM2得电，电动机反接制动，转速迅速下降，当速度继电器恢复，KM2断电，电动机断电，反接制动结束。,,2、电动机可逆运行的反接制动控制电路,正转启动按SB2，正转KM1得电，电动机接入正向三相交流电源运转，KS动作，正转常闭触点KS-1断开，常开触点KS-1闭合。为KM2线圈的通电做准备，但不能使KM2线圈立即通电。按停止按钮SB1，KM1断电，KM2通电，正向反接制动。由于速度继电器的常闭触点KS-1已断开，KM2线圈不自锁。当转速接近于零，正转常开KS-1断开，KM2断电，正反接制动结束。,电阻R是反接制动电阻，同时也限制启动电流,具有限流电阻的可逆反接制动控制电路,按下正转启动按钮SB2，中间继电器KA3得电并自锁，接触器KM1线圈通电，KM1的主触点闭合，定子绕组经电阻R接通正向三相电源，电动机定子绕组串电阻降压启动。当电动机转速上升到一定值时，KS的正转常开触点KS-1闭合，中间继电器KA1得电并自锁，这时KA1、KA3中间继电器的常开触点全部闭合，接触器KM3线圈得电，KM3主触点闭合，短接电阻R，定子绕组得到额定电压，进入运行。若按下停止按钮SB1，则KA3、KM1、KM3线圈断电。但此时电动机转速仍然很高，速度继电器KS的正转常开触点KS-1还处于闭合状态，中间继电器KA1线圈仍得电，所以接触器KM1常闭触点复位后，接触器KM2线圈得电，KM2常开主触点闭合，使定子绕组经电阻R获得反向的三相交流电源，电动机进行反接制动。当转速小于100r／min时，KS的正转常开触点KS-1复位，KA1断电，KM2断电，反接制动过程结束。,工作原理,1、单向能耗制动控制电路,时间原则控制的单向能耗制动控制电路,二、能耗制动控制电路,正常运行后，按下停止按钮SB1，KM1断电，切断电动机电源，同时KT得电，KM2得电并自锁，直流电源则接入定子绕组，进行能耗制动。当时间继电器延时断开常闭触点KT断开时，KM2断电，直流电源被切除，同时KM2常开辅助触点复位，时间继电器KT线圈断电，能耗制动结束。,该电路与时间原则控制电路基本相同，控制电路中取消了时间继电器KT，而加装了速度继电器KS，用KS的常开触点代替KT延时断开的常闭触点。制动时，按下停止SB1，KM断电，断开三相电源。此时速度仍然很高，KS的常开触点仍然闭合，KM2能够依靠SB1按钮的按下通电，定子绕组通入直流电，能耗制动。当电动机速度接近零时，KS常开触点复位，KM2断电，能耗制动结束。,速度原则控制的单向能耗制动控制电路,正常正向运转中，按下停止按钮SB1，KM1断电，KM3和KT得电并自锁，KM3常开主触点闭合，直流电源加到定子绕组，电动机进行正向能耗制动。当转速接近零时，时间继电器延时断开的常闭触点KT断开KM3线圈电源。KM3主触点断开直流电源，KM3常开辅助触点复位，KT断电，正向能耗制动结束。,2、电动机可逆运行能耗制动控制电路,该电路按时间原则控制,与反接制动相比，能耗制动具有消耗能量少、制动电流小等优点，但需要直流电源，控制电路复杂。通常能耗制动适用于电动机容量较大和起制动频繁的场合，反接制动适用于容量小而制动要求迅速的场合。,3、无变压器的单管能耗制动控制电路,对于10kW以下制动要求不高的电动机可采用。制动时，按SB1，KM1断电，KT、KM2得电，接入整流电源，经整流二极管V构成回路，电动机制动。当时间继电器的常闭触点断开，KM2断电，直流电源切除，能耗制动结束。,由三相异步电动机的转速公式n60f11-s/p可知，三相异步电动机的调速方法主要有变极对数调速、变转差率调速及变频调速三种。其中变转差率的方法可通过调定子电压、改变转子电路中的电阻以及采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。改变转子电路电阻的调速方法只适用于绕线转子异步电动机。,第六节三相笼型异步电动机的有级调速,一、三相笼型异步电动机的有级调速控制原理,变频调速和串级调速比较复杂将在专门的课程中讲授。本节仅介绍笼型异步电动机变极调速的基本控制电路。,一般的三相异步电动机极对数是不能随意改变的，必须选用双速或多速电动机。变极对数仅适用于三相笼型异步电动机。,a）三角形连接，电动机四极运行，低速b）是双星形连接，电动机两极运行，高速。,4／2极双速电机定子绕组,二、接触器控制的双速电动机控制电路,按下低速起按钮SB2，低速接触器KM1得电，KM1主触点闭合，电动机定子绕组接为三角形，电动机低速运转。按下高速起按钮SB3，低速KM1断电，高速接触器KM2和KM3线圈得电电动机定子绕组联成双星形，电动机高速运转。,开关SA扳到中间位置时，电动机处于停止状态。低速时，把SA扳到“低速”的位置，KM1得电，定子绕组联成三角形，低速运转。,三、时间继电器自动控制的双速电动机控制电路,高速时，把SA扳到“高速”的位置，KT得电，电动机定子绕组先联成三角形，低速启动。一段延时后，KT动作，电动机定子绕组联成双星形，高速运转。,第七节直流电动机的控制,,一、直流电动机的基本控制方法,1、直流电动机的启动控制,直流电动机启动特点之一是启动冲击电流大，可达额定电流的10～20倍。除小型直流电动机外一般不直接启动。为了保证启动过程中产生足够大的反电动势以减小启动电流和产生足够大的启动转矩，从而加速启动过程，也为了避免空载失磁飞车事故的发生，他励、并励直流电动机启动时，在接通电枢绕组电源时，必须同时或提前接上额定的励磁电压。串励直流电动机的励磁电流和电枢电流是同时接通的。,由电磁转矩T＝CTΦI，改变直流电动机的转向有两个方法，一种是改变电枢绕组两端电压的极性，使电枢电流反向；另一种是改变励磁绕组两端电压的极性。改变电枢绕组两端电压极性来改变电动机转向时，由于主电路电流较大，故切换功率较大。,2、直流电动机的正反转控制,采用改变直流电动机励磁电流的极性来改变转向的方法，尽管切换功率较小，但在改变励磁电流方向过程中，如Φ＝0会造成“飞车”，因此改变励磁电流的同时要切断电枢绕组电源，另外须加设阻容吸收装置来消除励磁绕组因触点断开产生的感应电动势。,3、调速控制直流电动机最突出的优点是能在很大的范围内具有平滑、平稳的调速性能。调速方法主要有电枢回路串电阻调速、改变电枢电压调速、改变励磁调速和混合调速。4、制动控制与交流电动机类似，直流电动机的电气制动方法有能耗制动、反接制动和再生发电制动等。,二、他励（包括并励）直流电动机的控制电路,1、电枢回路串电阻的启动与调速控制电路,过电流继电器KI1不动作，时间继电器KT1的得电，其延时闭合的常闭触点KT1立即断开，断开KM2和KM3线圈的通电回路，保证启动时串入R1和R2。,（1）启动前准备,将SA置“0”位。合上QF1和QF2，欠电流继电器KI2得电动作，其常开触点KI2闭合，KA通过SA1-2得电并自锁。,将SA的手柄由“0”位板到“3”位，SA1-2触点断开，其他三对触点闭合。此时KM1线圈得电，其主触点闭合使电动机M串R1、R2启动，同时KM1常闭触点断开，使KT1线圈断电并开始延时。,（2）启动,启动电阻R1上的电压降使并联在其两端的KT2线圈得电，其延时闭合的常闭触点断开。当KT1延时到，其延时闭合的常闭触点KT1闭合，KM2线圈得电。KM2的常开触点闭合，切除启动电阻R1，电动机进一步加速，,同时KT2线圈被短接，KT2开始延时，延时到，其延时闭合的常闭触点KT2闭合，接触器KM3线圈得电，KM3的主触点闭合，切除电阻R2，电动机再次加速，进入全电压运转。,例如，将SA扳到1位，KM2、KM3都不能得电，电动机串R1和R2运行。在调速过程中KT1和KT2的延时作用是保证电动机M有足够的加速时间，避免由于电流突变引起传动系统过大的冲击。,（3）调速,低速时，将SA扳到“l”或“2”位，电动机在电枢串有两段或一段电阻下运行，其转速低于主令控制器处在“3”位时的转速。,电动机发生过载和短路时，主回路过电流继电器KI1立即动作，使电动机脱离电源。欠电流继电器KI2的作用是当励磁线圈断路或励磁电流减小时，KI2动作，电动机断电，进行失磁和弱磁保护。主令控制器SA具有零位保护和零压保护的作用，SA手柄处于“0”位，KA才能接通，避免了电动机的自启动，起零压保护作用；也保证电动机在任何情况下总是从低速到高速的安全加速启动，叫做零位保护。电路中二极管V与电阻R串联构成励磁绕组的吸收回路，防止停车时由于过大的自感电动势引起绕组绝缘击穿。,（4）保护,2、变励磁调速及正反转控制电路,直流电源采用两相零式整流电路，R兼有启动限流和制动限流作用。R3调节电动机转速。R2吸收自感电动势，KM1为能耗制动接触器，KM2为工作接触器，KM3为切除启动电阻的接触器。,（1）启动按下启动按钮SB2，KM2和KT线圈得电并自锁，电动机M串电阻R启动，一段延时后，KT延时闭合的常开触点（21-29）闭合，使KM3线圈得电并自锁，KM3主触点闭合切除启动电阻R，启动过程结束。,工作原理,（2）调速在正常运行状态下，调节电阻R3，改变励磁电流的大小，从而改变磁通，即可改变电动机的转速。,（3）停车及制动在正常运行状态下，按下停车按钮SB1，接触器KM2和KM3线圈断电，其主触点断开，切断电动机电源，同时KM1线圈得电，通过R接通能耗制动回路，KM1的另一常开触点短接电容C，使电源电压全部加在励磁绕组两端，实现制动过程中的强励磁作用，加强制动效果。松开按钮SB1，制动结束，电路又处于准备工作状态。,3、改变励磁电压极性的正反转控制电路,（1）正转按下正转启动按钮SB2，KM18线圈得电，其常开触点闭合，建立励磁KI2闭合；KT得电延时到KM17得电并自锁，KM17主触点闭合，电动机接通电源，KM17的常闭触点使时间继电器KT线圈断电。KT的延时常闭触点闭合，KM18自锁，其主触点闭合，接通电动机的励磁回路，励磁电流由K到J；电动机正转。,（2）停车按下SB1，KM17线圈断电，其主触点切断电动机的电枢电源，常闭触点闭合，使KT线圈得电。KT延时到，其常闭触点断开，切断KM18的自锁回路。KT延时期间，KM18线圈一直保持通电状态，保证励磁回路的正常供电，停车控制中，先切断电枢电源后切断励磁电源。,（3）反转电动机停止后，即KT延时时间到，按下SB3，KM19和KM17线圈得电并自锁，KM17主触点接通电动机电枢电源，KM19主触点接通电动机励磁电源，励磁电流方向是由J到K，与正转时相反，电动机反转。,4、具有能耗制动的正反转控制线路,（1）启动前的准备SA置于“0”位。合上QF1和QF2，电动机的并励绕组中流过额定的励磁电流，欠电流继电器KI2得电动作，KA得电并自锁。电流继电器KI1不动作，时间继电器KT1的线圈得电，其延时闭合的常闭触点KT1处于断开状态，断开KM2和KM3线圈的通电回路，保证启动时串入R1和R2。,（2）启动与调速将SA的手柄由“0”位板到“1”位，KML线圈得电，其常开辅助触点闭合使KM1线圈得点，KML、KM1主触点闭合，电动机接通电源，串R1、R2启动，电枢电压为左正右负，电动机正转。同时KML辅助常闭触点断开，KT1断电并开始延时，KML辅助常开触点闭合，使KAL线圈得电，KAL常开触点闭合，为接通KM4线圈做准备。启动电阻R1上的电压使并联在其两端的KT2得电，当KT1延时到，其延时闭合的常闭触点KT1闭合。需要电动机加速时，将SA手柄由“1”搬到“2”位，KM2得电。切除启动电阻R1，电动机进一步加速；同时KT2线圈被短接，KT2开始延时，延时到，其延时闭合的常闭触点KT2闭合，为KM3得电做准备。将SA手柄由“2”搬到“3”位，KM3得电，切除电阻R2，电动机再次加速，进入全电压运转，启动结束。,（3）制动将SA手柄由左扳回“0”位，KML线圈断电，其主触点断开电动机电源，其辅助常闭触点闭合使KM4线圈得电，其主触电闭合，接通R3在内的能耗制动电路，电动机进入能耗制动。由于电动机的惯性，在励磁保持情况下，电枢导体切割磁场而产生感应电动势，使KAL中仍有电流而不释放，当转速降到一定数值时，KAL断电，制动结束。电路恢复到原始状态，准备重新启动。,反转状态停车的制动过程与上述过程相似，不同的是利用中间继电器KAR来控制。,R3为反接制动限流电阻，R为电动机停车时励磁绕组的放电电阻,5、反接制动的控制电路,（1）启动合上电源开关QF，励磁绕组获得额定励磁电压。同时，时间继电器KT1和KT2线圈得电，它们的延时闭合的常闭触点瞬时断开，接触器KM4和KM5线圈处于断电状态，时间继电器KT2的延时时间大于KT1的延时时间，此时电路处于准备工作状态。按下正向启动按钮SB2，接触器KML线圈得电，其主触点闭合，直流电动机电枢回路串入电阻R1和R2降压启动，KML的常闭触点断开，时间继电器KT1和KT2断电，经过一定时间，KT1延时闭合的常闭触点先闭合，然后KT2延时闭合的常闭触点闭合，接触器KM4和KM5线圈先后得电，其主触点先后切除电阻R1和R2，直流电动机正常运行。,（2）制动由于启动开始时电动机的反电动势为零，电压继电器KV不会动作，所以接触器KM1、KM2（或KM3）都不会动作，当电动机建立反电动势后，电压继电器KV吸合，其常开触点闭合，接触器KM2线圈得电并自锁，其常开触点的闭合为反接制动作好了准备。设电动机原来正转，按下停止按钮SB1，则正向接触器KML断电，切除电源。此时，电动机仍作惯性运转，反电动势较高，电压继电器KV不会释放，因而KML释放后，KM1线圈得电并自锁，KM1常开触点闭合，使接触器KMR瞬时得电吸合，电枢通以反向电流，产生制动转矩。同时接在R3上的KM1常闭触点断开，使电动机在串入R3的情况下进行反接制动。待转速降低到KV释放电压时，KV释放，断开接触器KM1的线圈通电回路，KM1的常闭触点又恢复闭合而短接R3，同时，反接制动接触器KM2和反向接触KMR线圈也断电释放，为下次启动作好准备。,当电动机为额定电流时，电动机为额定温度，热继电器不会动作。,第八节电气控制系统的保护环节,常用保护环节,,短路保护,过载保护,零电压、欠电压保护,弱磁保护,一、短路保护,常用的短路保护元件有熔断器和自动开关。,二、过载保护,常用的过载保护元件是热继电器。,过流保护,1.过载电流较小时，热继电器要经过较长时间才动作，2.过载电流较大时，热继电器则经过较短时间就会动作。3.通常1.5倍以内过电流，如果过电流时间短的话，对电动机的影响不大，如果过电流时间长，那么用热继电器进行过载保护。作短路保护的熔断器熔体的额定电流不能大于4倍热继电器发热元件的额定电流。,三、过电流保护,直流电动机和绕线转子异步电动机控制线路中，过电流继电器也起着短路保护的作用。,过电流的动作值为启动电流的1.2