1、第2章 繼電接觸器與電動機的電氣控制 返回總目錄 在電力拖動自動控制系統(tǒng)中，各種生產(chǎn)機械均由電動機來拖動。不同的生產(chǎn)機械，對電動機的控制要求也是不同的。電器控制線路能實現(xiàn)對電動機的啟動、停止、點動、正反轉(zhuǎn)、制動等運行方式的控制，以及必要的保護，滿足生產(chǎn)工藝要求，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對電力拖動系統(tǒng)的要求不斷提高。在現(xiàn)代化的控制中采用了許多新的控制裝置和電器元件，如MP、MC、PC、晶閘管等用以實現(xiàn)復雜的生產(chǎn)過程的自動控制。但 目前在我國，電器控制仍是應(yīng)用最基本、最廣泛的。 任何簡單的、復雜的電器控制線路，都是按照一定的控制原則，由基本的控制環(huán)節(jié)組成的。掌握這些基本的控制線路環(huán)

2、節(jié)是學習電器控制的基礎(chǔ)，特別是對生產(chǎn)機械整個電氣控制線路工作原理的分析與設(shè)計有很大的幫助。本章著重闡明組成電器控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)以及三相異步電機的啟、制動電氣控制線路的設(shè)計方法。 本章內(nèi)容 2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 2.3 三相異步電動機的啟動控制 2.4 三相異步電動機的制動控制 思考題與習題2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 由按鈕、開關(guān)、接觸器、繼電器等有觸點的低壓控制電器所組成的控制線路叫做電氣控制線路。由于其具有線路簡單、維修方便、便于掌握、價格低廉等優(yōu)點，一直獲得廣泛應(yīng)用。電器控制線路的表示方法有電氣原理圖、安裝接線圖和

3、電器布置圖3種。2.1.1 電器控制線路常用的圖形、文字符號 電器控制線路圖是工程技術(shù)的通用語言，為了便于交流與溝通，在電器控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號必須符合國家的標準。為了便于掌握引進技術(shù)和先進設(shè)備，便于國際交流和滿足國際市場的需要，國家標準局參照國際電工委員會(IEC)公布的有關(guān)文件，制定了我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標準，采用新的圖形和文字符號及回路標號，頒布了GB/T4728-2000電氣圖用圖形符號、GB6988-87電氣制圖和GB7159-87電氣技術(shù)中的文字符號制定通則。表2-1列出了常用電氣圖形、文字符號表，以供參考。 主電路標號由文字符號和數(shù)字組成。文字符號用以標明主電

4、路的元件或線路的主要特征；數(shù)字標號用以區(qū)別電路不同線段。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標號，電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別標U、V、W。 控制電路由3位以上的數(shù)字組成，交流控制電路的標號一般以主要壓降元件(如電器元件線圈)為分界，左側(cè)用奇數(shù)標號，右側(cè)是偶數(shù)標號。直流控制電路中正極按奇數(shù)標號，負極按偶數(shù)標號。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則表2-1 常用電氣圖形、文字符號表2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則名 稱圖形符號文字符號名 稱圖形符號三極電源開關(guān)QK速度繼電器常開觸頭低壓斷路器QF常閉觸頭2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則位置開關(guān)常開觸頭SQ時間繼電器線圈常閉

5、觸頭常開延時閉合觸頭復合觸頭常閉延時打開觸頭KT 2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則熔斷器FU常開延時打開觸頭轉(zhuǎn)換開關(guān)SA常閉延時閉合觸頭2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則名 稱圖形符號文字符號名 稱圖形符號文字符號按鈕啟動SB制動電磁鐵YB停止繼電器中間繼電器線圈KA復合過流繼電器線圈2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則接觸器線圈KM欠壓繼電器線圈主觸頭常開觸頭常開輔助觸頭常閉觸頭繼電器 KU 相應(yīng)線圈符號 2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則常閉輔助觸頭欠電流繼電器線圈KI2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則名 稱圖形符號文字符號名 稱圖形符號熱繼電器熱元件FR串勵直流電機常

6、閉觸頭并勵直流電機電磁離合器YC他勵直流電機文字符號ZD2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則電位器RP復勵直流電機整流橋VC直流發(fā)電機ZF照明燈EL三相鼠籠異步電機D2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則信號燈HL三相繞線異步電機D電阻R單項變壓器T插座X三相自耦變壓器T電磁鐵YA二極管V2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則2.1.2 電氣原理圖 電氣原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點。在各種生產(chǎn)機械的電器控制中，無論在設(shè)計部門或生產(chǎn)現(xiàn)場均得到廣泛的應(yīng)用。繪制電氣原理圖應(yīng)遵循以下原則。 (1) 電器控制線路根據(jù)電路通過的電流大小可分為主

7、電路和控制電路。主電路包括從電源到電動機的電路，是強電流通過的部分，一般畫在原理圖的左邊?？刂齐娐肥峭ㄟ^弱電流的電路，一般由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器的觸點等組成，一般畫在原理圖的右邊。 (2) 表示導線、信號通路、連接線等的圖線都應(yīng)是交叉或折彎最少的直線?？梢运讲贾?，也可以垂直布置。 (3) 電氣原理圖中，所有電器元件的圖形、文字符號必須采用國家統(tǒng)一標準。 (4) 為了突出和區(qū)分某些電路，導線和連接線等可采用粗細不同的連接線來表示。 (5) 采用電器元件展開圖的畫法。同一電器元件的各部可以不畫在一起，但需用同一文字符號標出。若有多個同一種類的電器元件。可在文字符號后加上

8、數(shù)字序號的下標，如SB1、SB2、KA1、KA2等。 (6) 所有按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時的原始狀態(tài)畫出。 (7) 控制電路的分支線路原則上按照動作先后順序排列，兩線交叉連接時的電氣連接點須用黑點標出。 圖2.1為籠型電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則圖2.1 籠型電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 電氣原理圖坐標圖示法是在上述電氣原理圖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，分為軸坐標標注和橫坐標標注兩種方法。 1) 軸坐標標注法 首先根據(jù)線路的繁簡程度以及線路中各部分線路的性質(zhì)、作用和特點，將線路分為交、直流主電路，交、

9、直流控制電路及輔助電路等。圖2.2為造紙機輔助傳動兩個張緊器軸坐標圖示法電氣原理圖，圖中根據(jù)線路性質(zhì)、作用和特點分為交流主電路、交流控制電路、交流輔助電路和直流控制電路四部分。為便于標注坐標，將線路各電器元件均按縱向畫法排列。每一條縱向線路為一線路單元，而每一個線路單元給定一個軸坐標，并用數(shù)字表示。這樣每一線路單元中的各電器元件具有同一軸坐標。在對線路單元進行坐標標號時，為標明各線路性質(zhì)、作用和特點，往往對同一系統(tǒng)的線路單元用一定的數(shù)字來標注軸坐標。在圖2.2中，交流主電路軸坐標標號為100108，交流控制電路軸坐標為200211，直流控制電路軸坐標標號為300309，交流輔助電路軸坐標標號為

10、400406。在軸坐標202標號的線路單元中有SB1，KM1電器元件。在選定坐標系統(tǒng)與給定坐標后，下一步就是標注圖示坐標。為了閱讀，查找方便，可在線路圖下方標注“正序圖示坐標”和“逆序圖示坐標”。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則圖2.2 造紙機輔助傳動兩個張緊器軸坐標圖示法電氣原理圖2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 正序圖示坐標一般標注在含有接觸器或繼電器線圈的線路單元的下方。在圖2.2中標注了KM1-KM4的正序圖示坐標，在該線路單元的下方標注該繼電器或接觸器各觸頭分布位置。 如接觸器KM1在線路中用了4對常開觸頭、1對常閉觸頭，它們分別位于102、102、102、402、204

11、號線路單元中。這樣，各對觸頭的位置和作用就一目了然了。 逆序圖示坐標一般標在各線路單元的下方，用來標注該線路單元中的觸頭和受控制線圈所在的軸坐標號。如在圖2.2中的202線路單元中含有觸頭SB1，KM1，其中元件KM1在202和204線路單元中，(對于按鈕SB1、SB2因不受其他單元元件的控制，故無需標注)。 由上可知，正序圖示坐標是以線圈為據(jù)找觸頭，而逆序圖示坐標則是以觸頭為據(jù)找線圈。圖示坐標的標注采用與否，可根據(jù)線路圖的繁簡程度決定。線路簡單、一目了然的，正、逆圖示坐標均可不標注；線路不算很復雜的，一般只標注正序圖示坐標即可；比較復雜的線路，可根據(jù)需要標注正、逆序圖示坐標。線路越復雜，越能

12、體現(xiàn)標注坐標的優(yōu)越性。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則 2) 橫坐標標注法 造紙機傳動輔助多電機狀態(tài)控制橫坐標圖法電氣原理如圖2.3(a)、(b)所示。采用橫坐標標注法，線路上的各電器元件均按橫向畫法排列。各電器元件線圈的右側(cè)，由上到下標明各支路的序號1，2 ，并在該電器元件線圈旁標明其常開觸頭(標在橫線上方)、常閉觸頭(標在橫線下方)在電路中所在支路的標號，以便閱讀和分析電路時查找。例如接觸器KM1常開觸頭在主電路有3對，控制回路2支路中有一對；而KM2、KM3所實現(xiàn)的是點動控制功能。常開觸頭在主電路各有3對，常閉觸頭KM2在控制電路4支路中有1對，常閉觸頭KM3在控制電路3支路中有1

13、對。KM4的用法與KM1同，這里不再詳述。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則圖2.3 多電機狀態(tài)控制橫坐標圖法電氣原理圖2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則(b)圖2.3(續(xù))2.1.3 電氣安裝接線圖 電氣安裝接線圖是按照電器元件的實際位置和實際接線繪制的，根據(jù)電器元件布置最合理、連接導線最經(jīng)濟等原則來安排。它為安裝電氣設(shè)備、電器元件之間進行配線及檢修電氣故障等提供了必要的依據(jù)。圖2.4為圖2.3(a)中籠型電動機正反轉(zhuǎn)控制的安裝接線圖。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則圖2.4 籠型電動機正反轉(zhuǎn)控制的安裝接線圖 在繪制安裝接線圖時一般應(yīng)遵循以

14、下原則。 (1) 各電器元件用規(guī)定的圖形、文字符號繪制，同一電器元件各部件必須畫在一起。各電器元件的位置應(yīng)與實際安裝位置一致。 (2) 不在同一控制柜或操作臺上的電器元件的電氣連接必須通過端子排進行。各電器元件的文字符號及端子編號應(yīng)與原理圖一致，并按原理圖的接線進行連接。 (3) 走向相同的多根導線可用單線表示，但線徑不同的導線例外。 (4) 畫連接導線時，應(yīng)標明導線的規(guī)格、型號、根數(shù)等規(guī)格要求，以便施工人員順利施工。2.1 電氣控制系統(tǒng)的電路圖及繪制原則2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 任何簡單或復雜的電氣控制回路均由一系列基本環(huán)節(jié)所組成，包括點動控制、連續(xù)控制、自鎖控制、互鎖控制、多地點控

15、制、順序控制和自動循環(huán)控制等諸多環(huán)節(jié)，下面就上述環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)及規(guī)律作詳細介紹。2.2.1 點動控制環(huán)節(jié) 所謂點動，即手動按下按鈕時，電動機運轉(zhuǎn)工作；手動松開按鈕時，電動機停止工作。某些生產(chǎn)過程中，如張緊器、電動葫蘆等機械電機常要求此類實時控制，它能實現(xiàn)電動機短時轉(zhuǎn)動，整個運行過程完全由操作人員決定。如圖2.5所示。 主電路由空氣開關(guān)QF、交流接觸器KM的主觸頭和籠型電動機M組成；控制電路由啟動按鈕SB和交流接觸器線圈KM組成。線路的啟動過程如下：先合上空氣開關(guān)QF按下啟動按鈕SB接觸器KM線圈通電KM主觸頭閉合電動機M通電直接啟動。 停機過程如下：松開SBKM線圈斷電KM主觸頭斷開M斷電停轉(zhuǎn)。圖

16、2.5 電動機點動控制線路圖2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 點動運行的另一典型電路一般為控制電動機正反轉(zhuǎn)的電路，如圖2.6所示。以張緊類機構(gòu)為例，其工作過程一般為：若毛布較松弛，希望張緊時按下SB1，電動機正轉(zhuǎn)進行張緊，根據(jù)張緊程度，適時松開按鈕停止張緊；若希望停機檢修或更換毛布時，需要松弛毛布，按下SB2，電動機反轉(zhuǎn)，毛布松弛。此類電路應(yīng)用靈活，可根據(jù)實際需要隨時調(diào)整裝置狀態(tài)。圖2.6 電動機點動正反轉(zhuǎn)控制線路圖2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.2 連續(xù)運轉(zhuǎn)控制環(huán)節(jié) 連續(xù)運轉(zhuǎn)即要求電動機長時間連續(xù)運行，從電機控制角度說即為長動控制。如圖2.7所示，主電路由空氣開關(guān)QF、接觸器KM的主

17、觸頭、熱繼電器FR的發(fā)熱元件和電動機M組成；控制電路由停止按鈕SB1、啟動按鈕SB2、接觸器KM的常開輔助觸頭和線圈、熱繼電器FR常閉觸頭組成。圖2.7 電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)控制線路圖2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 工作過程如下。 啟動：合上空氣開關(guān)QF按下啟動按鈕SB2接觸器KM線圈通電KM主觸頭閉合(KM常開輔助觸頭閉合)電動機M接通電源運轉(zhuǎn)(松開SB2)。 停機：按下停止按鈕SB1KM線圈斷電KM主觸頭和輔助常開觸頭斷開電動機M斷電停轉(zhuǎn)。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.3 啟動、保護和停止控制環(huán)節(jié) 啟動環(huán)節(jié)主要完成電動機由靜止狀態(tài)到轉(zhuǎn)動狀態(tài)的控制實現(xiàn)，在點動控制中，例如圖2.5中，按

18、鈕SB就是啟動環(huán)節(jié)。在連續(xù)運轉(zhuǎn)控制中，例如圖2.7中，SB2和KM為啟動環(huán)節(jié)。 保護環(huán)節(jié)分為兩個方面：一是控制回路的保護，即每個運轉(zhuǎn)狀態(tài)的控制回路中的熔斷器FU；二是主回路的保護，包括空氣開關(guān)、熱繼電器等對電路的限流保護。 停止環(huán)節(jié)完成電動機由運轉(zhuǎn)到停止的轉(zhuǎn)換，主要由停止按鈕來實現(xiàn)。若點動控制回路，啟動按鈕也同時起停止作用。當保護環(huán)節(jié)起保護作用時，它也可認為是一個停止環(huán)節(jié)，只不過是非正常停止環(huán)節(jié)。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.4 電氣控制常用的保護環(huán)節(jié) 電氣控制的保護環(huán)節(jié)非常多，在電氣控制線路中，最為常用的是熔斷器及斷路器，應(yīng)用方法是串聯(lián)在回路中，其分斷作用和當線路電流超過其允許最大

19、電流時熔斷或跳保護。第二類較常用的保護環(huán)節(jié)是電動機保護，即熱保護繼電器，當電動機過流時跳保護。電氣控制線路常設(shè)有以下保護環(huán)節(jié)。 1) 短路保護 當電路發(fā)生短路時，短路電流會引起電器設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強大的電動力，使電機和電路中的各種電器設(shè)備產(chǎn)生機械性損壞，因此當電路出現(xiàn)短路電流時，必須迅速而可靠的斷開電源。圖2.8(a)為采用熔斷器作短路保護的電路。當主電機容量較小，其控制電路不需另設(shè)熔斷器，主電路中熔斷器也作為控制電路的短路保護。當主電機容量較大，則控制電路一定要單獨設(shè)置短路保護熔斷器。圖2.8(b)為采用自動開關(guān)作短路保護的電路。既作為短路保護，又作為過載保護，其過流線圈用做短路保護。線路

20、出故障時，自動開關(guān)動作，事故處理完重新合上開關(guān)，線路則重新運行工作。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.8 短路保護2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 2) 過電流保護及欠壓保護 不正確的啟動和過大負載，也常常引起電動機產(chǎn)生很大的過電流。由此引起的過電流一般比短路電流要小。過大的沖擊負載，使電動機流過過大的沖擊電流，以致?lián)p壞電動機的換向器；同時，過大的電動機轉(zhuǎn)矩也會使機械的轉(zhuǎn)動部件受到損傷。因此要瞬時切斷電源。在電動機運行過程中產(chǎn)生這種過電流比發(fā)生短路的可能性要大，特別是對頻繁啟動和正反轉(zhuǎn)重復短時工作的電動機更是如此。 圖2.9的控制線路中設(shè)有過流保護及欠壓保護環(huán)節(jié)。為避免電機啟動時過流保護誤

21、動作，線路中接入時間繼電器KT，并使KT延時時間稍長于電機M的啟動時間。這樣，電機啟動結(jié)束后，過流繼電器KI才接入電流檢測回路起保護作用。當線路電壓過低時，KV失電，KV的常開點斷開主電機M的控制電路。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.9 控制電路中的保護環(huán)節(jié)2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 3) 過載保護 電動機長期超載運行，其繞組的溫升將超過允許值而損壞，所以應(yīng)設(shè)過載保護環(huán)節(jié)。過載保護一般采用熱繼電器作為保護元件。熱繼電器具有反時限特性，由于熱慣性的關(guān)系，熱繼電器不會受短路電流的沖擊而瞬時動作；當有810倍額定電流通過熱繼電器時，需經(jīng)1s3s動作，這樣，在熱繼電器動作前，熱繼電器的發(fā)熱

22、元件可能已燒壞。所以，在使用熱繼電器做過載保護時，還必須裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。圖2.10(a)所示為兩相保護，適用于保護電動機任一相斷線或三相均衡過載時。但當三相電源發(fā)生嚴重不平衡或電動機內(nèi)部短路、絕緣不良等，有可能使某一相電流比其他兩相高，則上述兩電路就不能可靠進行保護。圖2.10(b)為三相保護，可以可靠的保護電動機的各種過載情況。 4) 失壓保護 在電動機正常工作時，如果因為電源的關(guān)閉而使電動機停轉(zhuǎn)，那么，在電源電壓恢復時，電動機就會自行啟動。電動機的自啟動可能造成人身事故或設(shè)備事故。防止電壓恢復時電動機自啟動的保護稱失壓保護。它是通過并聯(lián)在啟動按鈕上的接觸器的常開觸頭，或通過

23、并聯(lián)在主令控制器的0位閉合觸頭上零位繼電器的常開觸頭來實現(xiàn)失壓保護的，即自鎖控制，如圖2.11所示。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律(a)兩相保護 (b)三相保護圖2.10 過載保護電路2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.11 失壓保護2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 5) 弱磁保護 直流并勵電動機、復勵電動機在磁場減弱或磁場消失時，會引起電動機“飛車”。因此，要加強弱磁保護環(huán)節(jié)。弱磁繼電器的吸合值，一般整定為額定勵磁電流的0.8倍。對于調(diào)磁調(diào)速的電機，弱磁繼電器的釋放值為最小勵磁電流的0.8倍。 6) 極限保護 某些直線運動的生產(chǎn)機械常設(shè)極限保護，該保護是由行程開關(guān)的常閉觸頭來實現(xiàn)的。如龍

24、門刨床的刨臺，設(shè)有前后極限保護；礦井提升機，設(shè)上、下極限保護。溫度、壓力、液位等在生產(chǎn)過程中可根據(jù)生產(chǎn)機械和控制系統(tǒng)的不同要求，設(shè)置相應(yīng)的極限保護環(huán)節(jié)。對電動機的基本保護，例如過載保護、斷相保護、短路保護等，最好能在一個保護裝置內(nèi)同時實現(xiàn)。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.5 自鎖控制與互鎖控制 自鎖即要求電動機控制回路啟動按鈕按下松開后，電動機仍能保持運轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，與點動相對應(yīng)，下面以幾幅圖來對比說明，如圖2.12(a)、(b)、(c)所示。 互鎖控制即在實際控制過程中，常常有這樣的要求，兩臺電機不準同時接通，如圖2.13所示。當按下SB1，KM1得電工作時，即使誤按下SB2，也不準K

25、M2得電，否則會使兩個接觸器的主觸點同時吸合，引起主控回路短路，發(fā)生危險。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 (a) (b) (c) (a) 圖為典型具有自鎖功能的控制線路，當按鈕SB1按下后，接觸器KM線圈得電，同時其常開輔助觸點吸合，當按鈕被松開后仍能保持接觸器KM線圈得電，自鎖功能得以實現(xiàn)。 (b) 圖為兩路自鎖電路，SB2起停止作用，按下SB1，KM1線圈自鎖運行，按下SB3，KM2自鎖運行。 (c) 圖為點動與自鎖同時實現(xiàn)的控制電路，圖中用復合按鈕實現(xiàn)點動控制，當SB3按下時，實現(xiàn)電動機點動運行，SB3松開后，電動機停轉(zhuǎn)；SB1實現(xiàn)自鎖連續(xù)運行。 圖2.12 自鎖控制線路圖2.2 電氣

26、控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.13 互鎖控制線路圖2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.6 多地聯(lián)鎖控制 有些電氣設(shè)備，如大型機床、起重運輸機等，為了操作方便，常要求能在多個地點對同一臺電動機實現(xiàn)控制(如要求即可在現(xiàn)場控制運轉(zhuǎn)狀態(tài)，又可在控制室或其他遠程場合控制運轉(zhuǎn)狀態(tài))。這種控制方法叫做多地控制。 圖2.14所示為3地聯(lián)鎖控制線路。把一個啟動按鈕和一個停止按鈕組成一組，并把3組啟動、停止按鈕分別放置3地，即能實現(xiàn)3地點控制。圖2.14中SB11、SB12，SB21、SB22，SB31、SB32構(gòu)成3組，分別放在控制室，操作間及現(xiàn)場。(a)圖實現(xiàn)3地點動控制，(b)圖實現(xiàn)3地連續(xù)運轉(zhuǎn)控制。2.2

27、 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.14 多地聯(lián)鎖控制線路圖多地聯(lián)鎖控制的接線原則是啟動按鈕應(yīng)并聯(lián)連接，停止按鈕應(yīng)串聯(lián)連接。 2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.7 多臺電動機先后順序工作的控制 在生產(chǎn)實踐中，有時要求一個拖動系統(tǒng)中多臺電動機實現(xiàn)先后順序工作，例如機床中要求潤滑電動機啟動后，主軸電動機才能啟動。圖2.15為兩臺電動機順序啟動控制線路圖。在圖2.15中，接觸器KM1控制電動機M1的啟動，接觸器KM2控制電動機M2的啟動停止?，F(xiàn)要求電啟機M2啟動后，電動機M1才能啟動。工作過程如下：合上空氣開關(guān)QF按下啟動按鈕SB2接觸器KM2通電電動機M2啟動常開輔助觸頭閉合按下啟動按鈕SB1接

28、觸器KM1通電電動機M1啟動。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律圖2.15 多臺電動機先后順序工作的控制 按下停止按鈕SB，兩臺電動機同時停止。 電動機順序控制的接線規(guī)律如下。 (1) 要求接觸器KM2動作后接觸器KM1才能動作，故將接觸器KM2的常開觸頭串接于接觸器KM1的線路中。 (2) 要求電機M1及M2中有任何故障發(fā)生，控制回路均不能動作。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.2.8 自動循環(huán)控制 在某些電氣設(shè)備中，有些是通過設(shè)備自動往復循環(huán)工作的，例如造紙自動噴水管左右擺動噴水就是通過電動機的正、反轉(zhuǎn)實現(xiàn)自動往復循環(huán)的。自動循環(huán)控制線路如圖2.16所示。 圖2.16 自動循環(huán)控制線路2.

29、2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律 控制線路按照行程控制原則，利用生產(chǎn)機械運動的行程位置實現(xiàn)控制，通常采用限位開關(guān)。工作過程如下：合上電源開關(guān)QF按下啟動按鈕SB1接觸器KM1通電電動機M正轉(zhuǎn)，噴水管左移噴水管左移到一定位置，螺桿撞動限位開關(guān)SQ2SQ2常閉觸頭斷開KM1停止吸合，此時SQ2常開觸頭接通接觸器KM2通電電動機M反轉(zhuǎn)噴水管右移噴水管右移到一定位置，螺桿撞動限位開關(guān)SQ1SQ1常閉觸頭斷開KM2停，KM1再次得電，依次往復運行。2.2 電氣控制的基本環(huán)節(jié)及規(guī)律2.3 三相異步電動機的啟動控制 不同型號、不同功率和不同負載的電動機，往往有不同的啟動方法，因而控制線路也不同。三相異步電動機一

30、般有直接啟動或減壓啟動兩種方法。2.3.1 三相籠型電動機直接啟動控制 在供電變壓器容量足夠大時，小容量籠型電動機可直接啟動。直接啟動的優(yōu)點是電氣設(shè)備少，線路簡單。實際的直接啟動電路一般采用空氣開關(guān)直接啟動控制，如圖2.17所示。對于容量大的電動機來說，由于啟動電流大，會引起較大的電網(wǎng)壓降，所以必須采用減壓啟動的方法，以限制啟動電流。 減壓啟動雖然可以減小啟動電流，但也降低轉(zhuǎn)矩，因此僅適用于空載或輕載啟動。三相籠型電動機的減壓啟動方法有定子繞組串電阻(或電抗器)啟動、自耦變壓器減壓啟動、星-三角形減壓啟動、延邊三角啟動等。圖2.17 采用空氣開關(guān)直接啟動控制線路2.3 三相異步電動機的啟動控制

31、2.3.2 星-三角形減壓啟動控制 控制線路按時間原則實現(xiàn)控制。啟動時將電動機定子繞組聯(lián)結(jié)成星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定電壓的，從而減小了啟動電流。待啟動后按預(yù)先整定的時間把電動機換成三角聯(lián)結(jié)，使電動機在額定電壓下運行?？刂凭€路如圖2.18所示。圖2.18 星-三角形減壓啟動控制電路圖2.3 三相異步電動機的啟動控制 啟動過程如下：合上空氣開關(guān)QF，按下啟動按鈕SB1，有3個線圈同時工作：接觸器KM通電，KM主觸頭閉合，電動機M接通電源；同時KM2得電，KM2主觸頭閉合，定子繞組被連接成星形，實現(xiàn)電動機的降壓啟動；在前兩個接觸器工作的同時，時間繼電器開始計時(計時時間的長短根據(jù)現(xiàn)場負

32、載大小及電動機功率等實際情況確定)。當時間繼電器計時時間到，觸點動作，常開觸點吸合，常閉觸點斷開，則KM2線圈斷電(即斷開星形連接)，KM1線圈得電，主觸頭閉合，定子繞組被連接成三角形，實現(xiàn)電動機的全壓運行，轉(zhuǎn)入電動機正常運行工作狀態(tài)，啟動過程結(jié)束。 該線路結(jié)構(gòu)簡單，缺點是啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形聯(lián)結(jié)的，轉(zhuǎn)矩特性差。因而本線路適用于電網(wǎng)電壓380V、額定電壓660/380V、星-三角聯(lián)結(jié)的電動機輕載啟動的場合。2.3 三相異步電動機的啟動控制2.3.3 延邊三角形減壓啟動控制 上面介紹的星-三角形啟動控制有很多優(yōu)點，但不足之處是啟動轉(zhuǎn)矩太小，如要求兼取星形聯(lián)結(jié)啟動電流小，三角形聯(lián)結(jié)啟動轉(zhuǎn)矩大

33、的優(yōu)點，則可采用延邊三角形減壓啟動控制方式。延邊三角形減壓啟動控制線路如圖2.19所示。此種啟動方式適用于定子繞組特別設(shè)計的電動機，這種電動機共有9個出線頭。2.3 三相異步電動機的啟動控制圖2.19 延邊三角形減壓啟動控制線路2.3 三相異步電動機的啟動控制 啟動過程如下：按下空氣開關(guān)QF，按下啟動按鈕SB1，接觸器KM線圈通電，KM主觸頭閉合，定子繞組1、2、3得電；同時KM1得電，KM1主觸頭閉合，繞組節(jié)點4-8、5-9、6-7將電動機連成延邊三角形啟動電路進行啟動，在前兩個接觸器工作的同時，時間繼電器開始計時(計時時間的長短根據(jù)現(xiàn)場負載大小及電動機功率等實際情況確定)。當時間繼電器計時

34、時間到，觸點動作，常開觸點吸合，常閉觸點斷開，則KM1線圈斷電(即斷開延邊三角形連接)，KM2線圈得電，主觸頭閉合，定子繞組被連接成三角形，實現(xiàn)電動機的全壓運行，轉(zhuǎn)入電動機正常運行工作狀態(tài)，啟動過程結(jié)束。2.3 三相異步電動機的啟動控制2.3.4 定子繞組串電阻減壓啟動控制 控制線路按時間原則實現(xiàn)控制，依靠時間繼電器延時動作來控制各電器元件的先后順序動作?？刂凭€路如圖2.20所示。啟動時，在三相定子繞組中串入電阻R，通過電阻上的分壓作用減小了定子繞組上的電壓，待電機啟動后，再將電阻R排除，使電動機在額定電壓下正常運行。圖2.20 定子繞組串電阻減壓啟動控制電路2.3 三相異步電動機的啟動控制

35、啟動過程如下：合上空氣開關(guān)QF，按下啟動按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電，KM1主觸頭閉合，定子繞組串電阻減壓啟動，同時時間繼電器開始計時(計時時間的長短根據(jù)現(xiàn)場負載大小及電動機功率等實際情況確定)。當時間繼電器計時時間到，觸點動作，常開觸點吸合，接觸器KM2線圈得電，KM2主觸頭閉合，同時KM2輔助常閉觸頭斷開KM1線圈回路，電動機工作在全壓運行狀態(tài)，串電阻減壓啟動過程結(jié)束。2.3 三相異步電動機的啟動控制2.3.5 自耦變壓器減壓啟動的控制 啟動時電動機定子串入自耦變壓器，定子繞組得到的電壓為自耦變壓器的二次電壓，啟動完畢后自耦變壓器被排除，額定電壓加于繞組，電動機以全電壓投入運行?？刂凭€

36、路如圖2.21所示。讀者可自己分析其過程。圖2.21 自耦變壓器減壓啟動控制電路2.3 三相異步電動機的啟動控制 該控制線路對電網(wǎng)的電流沖擊小，損耗功率也小，但是自耦變壓器價格較貴，主要用于啟動較大容量的電動機。 綜合以上介紹的幾種啟動控制線路，均按時間原則采用時間繼電器實現(xiàn)減壓啟動，這種控制方式線路工作可靠，受外界因素如負載、飛輪慣性以及電網(wǎng)波動的影響較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，因而被廣泛采用。2.3 三相異步電動機的啟動控制2.3.6 繞線轉(zhuǎn)子繞組電動機的電路 除鼠籠型電動機外，在要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的場合，繞線轉(zhuǎn)子繞組電動機得到廣泛的應(yīng)用。繞線轉(zhuǎn)子電動機可以在轉(zhuǎn)子繞組中通過滑環(huán)串接外加電阻啟動，達到

37、減小啟動電流、提高轉(zhuǎn)子電動機電路的功率因數(shù)和增大啟動轉(zhuǎn)矩的目的。 串接在轉(zhuǎn)子繞組中的外加電阻，常用的有鑄鐵電阻片和用鎳鉻電阻絲繞制成的板形電阻，且一般都聯(lián)成Y結(jié)。在啟動前，外加電阻全部接入轉(zhuǎn)子繞組。隨著啟動過程的結(jié)束，外接電阻被逐段短接。 1) 按時間原則控制 控制過程中選擇時間作為變化參量進行控制的方式稱為時間原則。圖2.22中采用時間繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的啟動。這個控制電路使用3個時間繼電器依次將轉(zhuǎn)子電路中的三級電阻自動排除。2.3 三相異步電動機的啟動控制圖2.22 采用時間繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的啟動電路2.3 三相異步電動機的啟動控制 啟動時合上空氣開關(guān)QF，按下啟動按

38、鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合且自鎖，KM1主觸點閉合，電動機M串三級電阻啟動；時間繼電器KT1線圈得電吸合開始計時，當?shù)竭_計時時間后KT1常開觸點延時閉合，接觸器KM2線圈得電吸合，KM2主觸點閉合，切除一級啟動電阻R1；同時時間繼電器KT2線圈得電吸合開始計時，當?shù)竭_計時時間后KT2常開觸點延時閉合，使接觸器KM3線圈得電吸合，KM3主觸點閉合，又切除第二級啟動電阻R2；時間繼電器KT3線圈又得電吸合開始計時，當?shù)竭_計時時間后KT3常開觸點延時閉合，使接觸器KM4線圈獲電吸合，KM4主觸點閉合，切除最后一級啟動電阻R3，同時KM4的動斷觸點依次將KT1、KT2、KT3和KM2、KM3的

39、電源切除，使KT1、KT2、KT3和KM2、KM3的線圈斷電釋放，電動機啟動結(jié)束。 2) 按電流原則控制 控制過程中選擇電流作為變化參量進行控制的方式稱為電流原則。圖2.23中采用電流繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的啟動。這個控制電流是根據(jù)電動機轉(zhuǎn)子電流的變化，利用電流繼電器來自動切除轉(zhuǎn)子繞組中串入的外加電阻。2.3 三相異步電動機的啟動控制圖2.23 采用電流繼電器控制繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的啟動電路2.3 三相異步電動機的啟動控制 圖中KI1和KI2是電流繼電器，其線圈串接在轉(zhuǎn)子電路中，這兩個電流繼電器的吸合電流的大小相同，但釋放電流不一樣，KI1的釋放電流大，KI2的釋放電流小。剛啟動時，轉(zhuǎn)子

40、繞組中啟動電流很大，電流繼電器KI1和KI2都吸合，它們接在控制電路中的動斷觸點都斷開，轉(zhuǎn)子繞組的外接電阻全部接入；待電動機的轉(zhuǎn)速升高后，轉(zhuǎn)子電流減小，電流繼電器KI1先釋放，KI1的動斷觸點恢復閉合，使接觸器KM2線圈獲電吸合，轉(zhuǎn)子電路KM2的動合觸點閉合，切除電阻R1；當R1電阻被切除后，轉(zhuǎn)子電流重新增大，但當轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升時，轉(zhuǎn)子電流又會減小，使電流繼電器KI2釋放，它的動斷觸點KI2又恢復閉合，接觸器KM3線圈又獲電吸合，轉(zhuǎn)子電路中KM3的動合觸點閉合，把第二級電阻R2又短接切除，電動機啟動完畢，正常運轉(zhuǎn)。 中間繼電器KA作用是保證啟動時全部電阻接入，只有在中間繼電器KA線圈獲電，KA的

41、動合觸點閉合后，接觸器KM2和KM3線圈方能獲電，然后才能逐級切除電阻，這樣就保證了電動機在串入全部電阻下啟動。 2.3 三相異步電動機的啟動控制2.4 三相異步電動機的制動控制 三相異步電動機的制動方法有機械制動和電氣制動兩種。機械制動是利用機械裝置使電動機迅速停轉(zhuǎn)。常用的機械裝置是電磁抱閘，抱閘裝置由制動電磁和閘瓦制動器組成，可分為斷電制動和通電制動。制動時，將制動電磁鐵的線圈切斷或接通電源，通過機械抱閘制動電動機。三相異步電動機從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的關(guān)系，總要經(jīng)過一段時間，這往往不能適應(yīng)某些機械工藝的要求。許多由電動機驅(qū)動的機械設(shè)備無論是從提高生產(chǎn)效率，還是從安全及準確停位

42、等方面考慮，都要求能迅速停車，因此要對電動機進行制動控制。制動停車的方式有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動是采用機械抱閘的方式，由手動或電磁鐵驅(qū)動機械抱閘機構(gòu)來實現(xiàn)制動；電氣制動是在電動機上產(chǎn)生一個與原轉(zhuǎn)動方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，迫使電動機迅速停車。常用的電氣制動方式是能耗制動和反接制動。2.4.1 電磁機械制動控制線路 電磁機械制動控制線路一般采取電磁抱閘制動控制，其設(shè)計原理是利用外加的機械作用力，使電動機迅速停止轉(zhuǎn)動。由于這個外加的機械作用力是靠電磁制動閘緊緊抱住與電動機同軸的制動輪來產(chǎn)生的，所以叫做電磁抱閘制動。電磁抱閘制動又分為兩種制動方式，即斷電電磁抱閘制動和通電電磁抱閘制動。 1)

43、 斷電電磁抱閘制動 圖2.24是斷電電磁抱閘制動的控制線路原理圖。圖中1是電磁鐵，2是制動閘，3是制動輪，4是彈簧。制動輪通過聯(lián)軸器直接或間接與電動機主軸相連，電動機轉(zhuǎn)動時，制動輪也跟著同軸轉(zhuǎn)動。2.4 三相異步電動機的制動控制 圖2.24 斷電制動電路圖2.4 三相異步電動機的制動控制 線路工作原理如下。 合上電源開關(guān)QF，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1得電吸合，電磁鐵繞組接入電源，電磁鐵心向上移動，抬起制動閘，松開制動輪。 KM1得電后，KM2順序得電，吸合，電動機接入電源，啟動運轉(zhuǎn)。 按下停止按鈕SB1，接觸器及KM1、KM2失電釋放，電動機和電磁鐵繞組均斷電，制動閘在彈簧作用下緊壓在

44、制動輪上，依靠摩擦力使電動機快速停車。 由于在電路設(shè)計時是使接觸器KM1和KM2順序得電，使得電磁鐵繞組先通電，待制動閘松開后，電動機才接通電源。這就避免了電動機在啟動前瞬時出現(xiàn)的“電動機定子繞組通電而轉(zhuǎn)子被掣住不轉(zhuǎn)的短路運行狀態(tài)”。這種斷電抱閘制動的結(jié)構(gòu)形式，在電磁鐵線圈一旦斷電或未接通時電動機都處于制動狀態(tài)，故稱為斷電制動方式。 2) 通電電磁抱閘制動 圖2.25是通電電磁抱閘制動控制線路。制動閘平時總是處于松開狀態(tài)。其工作原理如下。2.4 三相異步電動機的制動控制 圖2.25 通電電磁抱閘制動控制線路電路圖2.4 三相異步電動機的制動控制 按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電吸合，電動機啟動運行，按停止按鈕SB1，接觸器KM1失電復位，電動機脫離電源。接觸器KM2線圈得電吸合，電磁鐵線圈通電，鐵心向下移動，使制動閘緊緊抱住制動輪，同時時間繼電器KT得電。當電動機慣性轉(zhuǎn)速下降至0時，時間繼電器KT的常閉觸點經(jīng)延時斷開，使KM2和KT線圈先后失電，從而使電磁鐵繞組斷電，制動閘又恢復了“松開”狀態(tài)。 電磁抱閘制動的優(yōu)點是制動力矩大，制動迅速，安全可靠，停車準確。其缺點是制動越快，沖擊振動就越大，對機械設(shè)