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第 6 章 电气控制线路

电气控制线路. 第 6 章 电气控制线路. 电气控制线路是由 按钮、接触器、继电器等有触头电器 组成的继电器 - 接触器控制线路。. 主电路 : 通过电流较大. 控制电路：通过电流较小. 图 6.1.1 点动控制线路. §6.1.1 点动与长动控制. 1. 点动控制线路. 点动 是指在按下按钮时电动机转动工作，松开按钮时电动机停止工作。. 为什么用 点动开关 ？. 按下按钮（ SB1 ）. 线圈（ KM ）通电. 电机转动；. 触头（ KM ）闭合. 按钮松开. 线圈（ KM ）断电. 电机停转。. 触头（ KM ）打开. ◆ 原理图.

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第 6 章 电气控制线路

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  1. 电气控制线路 第6章 电气控制线路 电气控制线路是由按钮、接触器、继电器等有触头电器组成的继电器-接触器控制线路。 主电路:通过电流较大 控制电路：通过电流较小

  2. 图6.1.1 点动控制线路 §6.1.1 点动与长动控制 1. 点动控制线路 点动是指在按下按钮时电动机转动工作，松开按钮时电动机停止工作。 为什么用点动开关？

  3. 按下按钮（SB1） 线圈（KM）通电 电机转动； 触头（KM）闭合 按钮松开 线圈（KM）断电 电机停转。 触头（KM）打开 ◆原理图 ◆工作原理（合上开关QS） 主电路 控制电路

  4. 2.长动控制线路 长动是指电动机在起动后，如果没有发出停止信号，电动机将连续工作下去。 • 依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象 ----自锁 • 为什么加自锁？ 图6.1.2 长动控制线路

  5. ◆工作过程 合上QS，按下SB2，KM线 圈吸合，KM 主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。 按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。 自锁另一作用：实现欠压和 失压保护 图6.1.2 长动控制线路

  6. 2. 短路保护 1.隔离电源 3.失压保护 4.过载保护 §6.1.2 电动机安全保护环节 电气控制系统中常用的保护环节有过载保护、短路保护、失压和欠电压保护等。

  7. 1. 短路保护 熔断器比较适用于对动作精确度和自动化程度较差的系统中，如小容量笼型电动机、一般普通交流电源等。 自动开关结构复杂，操作频率低，广泛用于要求较高的场合。

  8. 2. 失压保护 失压保护是指防止电动机电压消失后，当电压恢复时电机自行起动的保护。 3. 过载保护 常用的过载保护元件是热继电器FR。 由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器的保护电路中，还需设短路保护。

  9. 连续与点动混合正转控制电路

  10. 6.2 电动机正反转控制线路 在生产上许多生产机械的运动部件都需要正反转工作，例如铣床工作台的前进与后退、主轴的正转与反转、磨床砂轮架的升降和起重机的提升与下降，等等，这就要求电动机能正反转。 工作原理： 改变三相电源的相序即可改变电动机旋转方向。 接触器吸合顺序: 1、正转时，KM1吸合，KM2不能吸合； 2、反转时，KM2吸合，KM1不能吸合。 KM1 KM2 M 3~

  11. 一、接触器正反转控制线路 上图中如果按了SB2又按了SB3，就会造成短路事故。因此这种线路是不能采用的。

  12. 二、 接触器互锁正反转控制线路 解决 加互锁----在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁（联锁）。 缺点： 该线路不能实现直接正反转。 图6.2.1 接触器互锁正反转控制线路

  13. 三、复合联锁正反转控制线路 解决 复合联锁正、反转控制 图6.2.2 复合联锁正反转控制线路

  14. SQ4 SQ2 SQ1 SQ3 三、行程开关控制的具有自动往返功能的可逆旋转电路 1、自动往返工作示意图 前进 工作台 M 后退 SQ3、SQ4行程开关起限位保护作用。

  15. 2、自动往返控制线路图：

  16. 6.3 顺序控制线路 一、定义： 指多台电动机按事先约定的步骤依次工作的控制线路。 二、控制线路 主电路 顺序起动，同时停止

  17. 顺序起动，分别停止 顺序起动，顺序停止 三、连接规律 1、起动顺序：先起动的电动机的接触器常开触点串联到后起动电动机的接触器线圈中； 2、停止顺序：先停止的电动机的接触器常开触点并联到后停止电动机的停止按钮两端。

  18. 6.4 时间控制线路 一、定义 以一定的时间为参数的控制线路。 二、常用延时控制电路的分类： 1、通电延时型时间继电器控制电路 按下起动按钮SB2，经一段时间Δt的延时后，接触器KM线圈得电，完成接通主电路任务。

  19. 2、 断电延时型时间继电器控制电路 按下按钮SB2，时间继电器的常开触点经过一定的延时Δt（由KT决定）后才断开，从而主电路断电。

  20. 6.6 异步电动机起动控制线路 一、电动机的起动 电动机接通电源后由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程。 二、起动的方法： 1、直接起动 定义：将额定电压直接加到定子绕组上使电动机起动，叫直接起动或全压起动。

  21. Ist：电动机起动电流（A）； IN：电动机的额定电流（A）； S：电源的容量（KVA）； PN：电动机的额定功率（KW） 条件： 控制线路图： 适用范围：10KW以下的三相异步电动机。

  22. 2、降压起动 ① 定义：借助起动设备将电源电压适当降低后加到定子绕组上进行起动，待电动机转速升高到接近稳定时，再使电压恢复到额定值，使电动机在额定电压下进行。 ② 三相笼型异步电动机降压起动的方法 定子绕组串电阻或电抗器降压起动控制线路 、自耦变压器降压起动、 Y/Δ降压起动、延边三角形起动等。

  23. 定子绕组串电阻或电抗器降压起动 电动机起动时在三相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，减小起动电流。待电动机转速接近额定转速时，再将电阻短接，电动机仍然在额定电压下运行。

  24. 自耦变压器（起动补偿器）降压起动 起动时，电动 机的定子绕组通过自 耦变压器接到三相电 源上，属降压起动。 当转速升高到一定程 度后，自耦变压器被 切除，电动机定子直 接接在电源上，电动 机进入正常运行。

  25. IS′ 设自耦变压器变比K=N2/N1,则电动机定子电压为直接起动时的1/K，定子电流（即自耦变压器副边电流）降为直接起动时的1/K，而自耦变压器原边电流则为直接起动时的1/K2，起动转矩降低为直接起动时的1/K2。 IS〃 UN U ′

  26. 自耦变压器降压起动控制线路

  27. Y/Δ降压起动控制线路 在正常运行时，电动机 定子绕组是联成三角形的， 起动时把它联接成星形， 起动即将完毕时再恢复成 三角形。

  28. A A Z Z X C X Y C B Y B  正常运行 起动 设：电机每相阻抗为

  29. Y－  起动应注意的问题： A （1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 Z X 。 （2） Y－  起动 Y C B 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合 UP UP' 正常 运行 起动 A Z C X B Y

  30. Y/Δ起动控制线路:

  31. 3、变频起动 起动时，给三相异步电动机加低压低频的交流电，随着转速的上升，逐步提高电源的电压和频率，直到额定电压和频率。 4、绕线型异步电动机起动方法 ① 转子串电阻起动 • 绕线型异步电动机的转子回路可以通过滑环与外部电路连接。串入电阻或电抗，就可以限制起动电流。

  32. 线绕式转子 定子 R R R 起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。

  33. 适于转子为线绕式的电动机起动。 （1） 转子串电阻起动的特点： （2）R2选得适当，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。

  34. 转子串电阻起动控制线路：

  35. 频敏变阻器： 频敏变阻器是一个三相铁心线圈， 它的铁心是由实心铁板或钢板叠成，铁心中产生涡流损耗和一部分磁滞损耗，铁心损耗相当于电阻，线圈相当于电抗。电阻和电抗随频率的变化而变化。 起动时，s=1，f2=f1，铁耗大，等效电阻大，既限制了起动电流，又增大了起动转矩。 随着转速n升高，s下降，f2减小，铁心损耗和等效电阻减小，相当于逐渐切除转子电路所串的电阻。 ② 转子串频敏变阻器起动：

  36. 频敏变阻器起动控制线路图：

  37. 图6.6.1 时间原则短接电阻起动线路

  38. 6.7 异步电动机制动控制 一、制动 1、定义：异步电动机的电磁转矩T与转速n的方向相反时，电磁转矩将成为电机旋转的阻力矩，电机处于这种状态，叫制动。 2、目的：利用电磁转矩的制动作用使电机迅速停车（刹车）或者稳定工作在某些有特殊要求的状态。 3、方法：机械制动和电气制动。 电气制动：反接制动、能耗制动、回馈制动。

  39. （1）反接制动 • 工作原理： 改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使定子绕组产生方向相反的旋转磁场， 从而产生制动转矩，实现制动。 制动过程：当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。

  40. 特点:方法简单,无需直流电源,制动快,但制动过程冲击强烈、易损坏传动零件、能量消耗大。特点:方法简单,无需直流电源,制动快,但制动过程冲击强烈、易损坏传动零件、能量消耗大。 • 适用场合：用于10KW以下小容量电动机。 • 控制线路图：

  41. （2）能耗制动 • 工作原理： 在三相电动机停车切断三相交流电源的同时，将一直流电源引入定子绕组，产生静止磁场，电动机转子由于惯性仍沿原方向转动，则转子在静止磁场中切割磁力线，产生一个与惯性转动方向相反的电磁转矩，实现对转子的制动。 • 制动方法实质是把转子原来储存的机械能，转变成电能，又消耗在转子的制动上，所以称做能耗制动。

  42. 特点：制动过程平稳，无冲击，但需专用的直流电源。特点：制动过程平稳，无冲击，但需专用的直流电源。 • 适用场合：适用于电动机容量较大、要求制动平稳与制动频繁的场合。 • 注意：制动作用的强弱与通入直流电流的大小和电动机转速有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强。一般取直流电流为电动机空载电流的3-4倍，过大会使定子过热。 单相桥式整流能耗制动控制线路

  43. 半波整流的能耗制动控制线路：

  44. 反接制动的特点是制动效果显著。但在制动过程中有冲击，对传动部件有害，能量消耗较大。故用于不太经常起制动的设备，如铣床、镗床、中型车床主轴的制动。反接制动的特点是制动效果显著。但在制动过程中有冲击，对传动部件有害，能量消耗较大。故用于不太经常起制动的设备，如铣床、镗床、中型车床主轴的制动。 反接制动与能耗制动比较： 能耗制动具有制动准确、平稳、能量消耗小等优点。但制动力较弱，特别是在低速时尤为突出。另外它还需要直流电源。故适用于要求制动准确、平稳的场合，如磨床、龙门刨床等的主轴定位。

  45. （3）回馈制动（再生制动或发电制动） • 工作原理：当电动机转子轴上受外力作用，使转子的转速超过了旋转磁场的转速时，这时电磁转矩的方向与转子的运动方向相反，成为制动转矩。此时电动机将机械能转变为电能馈送电网。

  46. §6.8 电气控制线路的设计方法与操作注意事项 §6.8.1 电气控制线路设计的一般原则 1．控制电器的线圈应接在电源的同一端 6.8.1 控制电路中电器线圈、触头位置

  47. 2．交流电器的线圈不能串联使用 （b） （a） 6.8.2 两只交流接触器的使用

  48. 3．应避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现象 （b） （a） 6.8.3 触头的合理使用

  49. 4．应尽量减少控制线路中所用控制电器触头的数量 6.8.4 触头的化简与合并

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