电机拖动课件 电动机的电气控制

第九章 电动机的电气控制 电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开 关等组成的控制线路。 在我国，尽管目前采用了许多新的元器件，如晶闸管、门极可关 断晶闸管(GTO)、电力晶闸管(GTR)等组成各种直流及交流调 速系统装置用以实现对复杂的生产过程的自动控制。 但由于继电器、接触器控制系统具有结构简单，安装和调整方便， 投资低等优点。目前仍是应用最广泛、最基本的一种控制方式。

第一节 电气控制线路的绘制原则、图形及文字符号 电气控制线路是用导线将电机、电器。仪表等电气元件联接起来， 并实现某种要求的电气线路。 电气控制线路应该根据简明易懂的原则，用规定的方法和符号进 行绘制。 根据通过电流的大小，电气控制线路可分为主电路和控制电路。 主电路是流过大电流的电路，如发电机的定子和转子、接触器主 触点及电源转换开关、熔断器等电路；控制电路是流过较小电流 的电路。如接触器、继电器的吸引线圈以及消耗能量较少的信号 电路、保护电路、联锁电路等。 电气控制线路的表示方法有两种，一种是安装图：它是按照电器 实际位置和实际接线线路，用规定的图形符号画出来的。这种安 装图便于安装，但不能直观地表示电路的性能及工作原理，不便 阅读。 另一种是原理图：它是根据电气系统的工作原理而绘制的。它具 有结构简单，层次分明，直观易懂，便于研究、分析电路的工作 原理。在设计、现场分析故障及教学中得到了广泛的应用。

绘制电气控制原理图时，应遵循以下原则： 1)电气控制线路原理图中的图形符号、文字符号和回路标号必须 符合最新的国家标准。这些标准有： GB4728—85《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订通则》。 一些常用电气图用图形符号和电工设备文字符号见本书附录A。 2)电器应是未通电时的状态；二进制元件应是置零时的状态；机 械开关应是循环开始前的状态。除在生产机械起始位置上已受外 力作用的触点外，其余触点符号一般画成：左开右闭或者上闭下 开的形式。 3)主电路、控制电路和信号电路应分别 绘出。 主电路的电源线路绘成水平线，主电路 应垂直电源电路画出。 控制和信号电路应垂直地绘在两条水平 电源线之间，耗能元件(如线圈、电磁 铁、信号灯等)应直接连接在接地的水 平电源线上，控制触点连接在上方水平 线与耗能元件之间。

4)同一电器的各个部件(如接触器的线圈和触头)在图

中的位置， 根据便于阅读和研究的原则安排，可以不画在一起，为了表明属 于同一电器的部件，均编以相同的文字符号。 5)原理图上应尽可能减少线条和避免线条交叉；为了看图方便， 电路应按动作顺序和信号流程自上而下和自左而右的原则绘制。 6)原理图上各电路的安排应便于分析、维修和寻找故障，对功能 相关的电气元件应绘在一起，使它们之间关系明确。 7)原理图应标出下列数据：①各个 电源电路的电压值、极性或频率及相 数；②某些元器件的特性(如电阻、 电容的数值等);③不常用的电器 (如位置传感器、手动触点，电磁阀 或气动阀、定时器等)的操作方式和 功能。 其它有关的要求参见教科书

第二节 三相异步电动机的起动控制线路 机械设备的工作装置对电动机的要求可归结为起动、调速、停止。 一、全压直接起动 1.用开关直接起动线路 图中：QS为隔离开关(又称为刀开关),M为电动机，FU为保险 丝，PE表示接地保护。由于这种起动只 有主电路而没有控制电路，所以无法实 现遥控和自控，仅用于小型台钻、砂轮 机等设备中。

2.用接触器直接起动线路 图中增加了控制电路，合上电源开关QS,按起动按钮SB2时，通 过接触器KM的线圈，即可接通接触器的主触点KM,电动机起动 运行，并且使接触器的辅助常开触点KM闭合，松开起动按钮SB2, 电动机也不会停止转动。直到按下停止按钮SB1后，电动机才会 停止转动。 图中左侧的FR为热继电器的驱动元件，当电动机过载时，即可自 行打开右侧的常闭触点FR,继电器KM的线圈失电，接触器的主 触点断开，断开电动机的电源，电 动机停止运行。由于继电器的线圈 失电时将继电器在右侧的常开触点 断开，若不按下起动按钮SB2,电 动机不会自动恢复运转。 对此电路图可作如下说明： (1)热继电器FR的各部件画在了不 同的位置，以便于分析其控制关系。 (2)将按钮的连线加长，即可实现 远程控制。

若需要增加点动控制(所谓点动，即按按钮时电动机转动工作， 手放开按钮时，电动机立即停止工作 ),则可通过增加一个复合 按钮SB3来实现，其控制电路图如下。 按下起动按钮SB2时，其动作过程同前所述。按下按钮SB3时，其 左侧的常开触点闭合，右侧的常闭触点断开，通过接触器KM的线 圈，可接通接触器的主触点KM,电动机起动运行，但由于复合 按钮SB3右侧的常闭触点断开，接触器的辅助常开触点KM并不能 闭合，因而，松开按钮SB3时，接触器KM的线圈失电，电动机就 停转。

二、降压起动控制线路 1.Y-D降压起动控制线路 其工作过程如下：合上电源开关QS,按下起动按钮SB2,主接触 器KM1和起动接触器KM3的线圈得电，同时时间继电器KT也得 电(这是因为KM2在C处的触点为常闭，KT在A处的触点为延时断开 的动断触点)。主触点KM1和KM3闭合，电动机绕组按星形联结 降压起动，与此同时右上角的辅助触点KM1闭合并自锁，以保证 松开SB2时电动机不会停机，D处的常闭辅助触点KM3断开使接触 器KM2线圈回路断开，实现互锁，保证接触器KM3和KM2不会同 时通电，以防电源短路。经△ t延时后(△ t可根据电动机起动时 间要求事先整定),时间继电器的延时触点动作，其A处的动断 (常闭)延时触点首先断开，并 使接触器KM3线圈回路断电释放 ,左下角的主触点KM3断开，继 而E处的动合(常开)延时触点闭 合，使B处的接触器KM2线圈得电， 主触点KM2闭合，定子绕组接成三 角形，电动机进入正常运行。与此 同时，接触器KM2在C处的辅助常 闭触点KM2断开，把KM3线圈和时间 继电器线圈KT从电路中断开，避免 了时间继电器的线圈长期通电。

2.串电阻(或电抗)降压起动 下图中KM1为起动用接触器，KM2为运行用接触器，KT为起动 用时间继电器，其工作过程如下： 按下SB2,继电器的线圈KM1通电，主触点KM1闭合，电动机串 电阻R起动，同时时间继电器的线圈(右侧)通电，经△t延时后， 时间继电器的延时闭合的动合触点闭合，线圈KM2通电，继电器 的主触点KM2闭合，短接电阻R,电动机正常运行。 不过该线路有个毛病，即电动机 进入正常运行后，KM1和KT线圈 一直通电，引起发热，并影响它 们的使用寿命，这是不必要的， 可作必要的改正。

在KT和KM1的线圈回路中接入了KM2的常闭辅助触点。因此， 接触器KM2一旦得电，其中间的两个常闭触点KM2断开，使KM1 和KT线圈失电，常开触点KM2闭合并自锁，使电动机正常运行。 这就解决了电动机正常运行后，KM1和KT一直通电的问题。 (图中右下延时闭合的动合触点的方向画错了，其开口应向左， 即触点符号一般画成： 左开右闭或者上闭 下开的形式)。

第三节 三相异步电动机的正反转控制线路 要使三相交流异步电动机正反转，可借助正反向接触器改变两相 定子绕组相序来实现。 一、电动机正反转运行的手动控制线路 当按下按钮SB1,电动机正转；按下按钮SB3,电动机反转。但这 个电路有一个最大的缺点，即当正转时(或反转时)若没有先按 停止按钮SB1,就按反转按钮SB3(或SB2), KM1和KM2触点 就会同时闭合，

造成电源相间短路事故，实际上这种控制电路是 不能用的。改进的方法是在各自的线圈回路中串接对方的常闭辅 助触点，构成互锁，如图的 右侧部分所示，此时即使按 错按钮，也不会造成短路。 但是这种电路也有不方便之 处，如果现在电动机正在正 转，想要反转，则必须先按 停止按钮SB1后，再接反转 按钮SB3才能实现反转，显 然操作不方便。

改进的措施是采用复合按钮SB2和SB3,就可直接实现正反转了。 在图示的控制线路中，按下常开按钮SB2,则与SB2联动的右上侧 常闭触点在SB2按下时断开，SB2松开时闭合，由于SB3为常闭按 钮，KM1的线圈得电，电动机正向旋转，KM1右下侧的常闭触点 断开，防止短路；按下SB3时，KM1的线圈失电，与SB3联动的 右侧常开触点在SB3按下时闭合，KM2的线圈得电， KM2右侧常 开触点闭合，电动机反转，尽管SB3松开时与其联动的右侧常开 触点断开，电动机仍正常反转。 若先按下SB3,电动机反转，其后再 按下SB2时，与SB2联动的右上侧常 闭触点在SB2按下时断开， KM2的 SB2 KM2 线圈失电，KM2在中间偏下部位的 常闭触点闭合，KM1的线圈得电， 电动机即可转换为正向旋转。

二、电动机可逆运行的自动控制线路 主要用在铣床、龙门刨床、组合机床等需要刀架或工作台自动往 复循环一次或多次的控制线路，实质上是用行程开关来自动实现 电动机的正反转控制线路。 下图中SQ1、SQ2、SQ3、SQ4为行程开关，撞块压下行程开关时， 其相应的动合(常开)触点闭合，动断(常闭)触点断开。 按下起动按钮SB2,接触器KM1的线圈KM1得电，KM1在中部的 辅助触点闭合，主触点也闭合，电动机正向旋转，工作台前进， 撞块压下SQ2,控制线路左侧 的动断触点SQ2打开，使线圈 KM1失电，主触点KM1断开； 同时右侧的动合触点SQ2 闭合，使线圈KM2得电， 电动机反转，使工作台后退。 后退到SQ1的位置时，撞块压下 SQ1,使 KM2失电，KM1又得 电动作，电动机又带动工作台 前进，它就这样往复循环下去，直 到按下停止按钮SB1才停止循环。 按下SB3的动作过程与 此类似。

SQ3和SQ4分别安装在SQ1和SQ2外侧的极限位置，当由于某种故 障，工作台到达SQ1或SQ2位置时，未能切断KM2(或KM1), 工作台继续移动到极限位置压下SQ3(或SQ4),最终把控制线 路断开，使电动机停止运转，起超程保护的作用。 去掉正转接触器KM1线圈回路中的行程开关SQ1的常开触点或者 反转接触器KM2线圈回路中的行程开关SQ2的常开触点(右上部 分，只能去掉一个),就变成只能进行往复一

次自动循环的控制 线路。

第四节 三相异步电动机的制动控制线路 在前面直流电机一章中曾讲述直流电动机的电气制动方法有反接 制动，能耗制动和回馈转动。本节主要讲述它们的电气控制线路。 一、反接制动 1.单向反接制动控制线路 电动机与速度继电器KR同 轴相连，电动机正常运转时， 速度继电器的常开触点KR是 闭合的，电动机的转速接近零 及等于零时，常开触点KR(在 右侧中部)被断开，即为如图 所示。

按下起动按钮SB2时，线圈KM1得电，电动机正转， 速度继电器 的常开触点KR闭合(在右侧)。按下停车按钮SB1时，线圈KM1 失电，电动机脱离三相 交流电源，由于惯性， 电动机转子的转速仍然 很高，KR常开触点仍然 闭合，且与停车按钮SB1 联动的常开触点闭合(在 右侧),所以KM2线圈通 电并自锁(闭锁就是将右 侧的触点KM2闭合),使 定子绕组接到变相序的电 源，于是电动机进入串电 阻R的反接制动状态。当 电动机转子的惯性转速接 近于零时，KR常开触点恢 复常态，则KM2线圈失电， 制动过程结束 。 若无速度继电器且右侧的KR为一连线的结果？