建筑电气控制技术讲义教材

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1、,目 录,【知识目标】 1理解控制电路中常用术语的含义； 2掌握电动机起动、调速、制动基本环节的控制方法 和特点； 3掌握控制系统欠压、失压和电动机过载等基本保护 环节以及保护方法； 4掌握继电器接触器控制系统的分析方法。 【能力目标】 1能够分析简单的继电器接触器控制电路； 2能够按照安装图和原理图安装控制电路； 3能够对继电器接触器控制系统进行简单调试。,2.1 三相异步电动机直接起动控制 三相交流电动机直接起动就是在电动机定子绕组上 加电动机的额定电压来起动。直接起动时，电动机的 起动电流是额定电流的47倍，较大的起动电流会影 响电网的供电质量，影响电网上其他用电设备的工作。 但是，在电

2、源、供电电网和生产机械能满足要求的条 件下，允许电动机直接起动。在建筑施工现场，多数 小型生产机械都能满足直接起动的条件，允许采用直 接起动的控制方法。,图2.1所示的控制方式简单，但存在如下问题： 一是电动机容量较大时，过大的起动电流造成灭弧 困难，需要配置较大容量的负荷开关； 二是操作不方便，特别是对频繁起动的电动机进行 合闸与分闸，手动操作困难； 三是较难对电动机的过载、缺相等故障情况实现自 动保护。 因此，这种控制方式适合于起动与停止不频繁、容 量小的电动机的运行控制中。在电气控制系统中，为 了实现电动机的自动控制，通常采用接触器控制电动 机的通电运行。,2点动控制电路 点动就是按照电

3、动机运行的需要控制电动机短时间 通电运行。在生产机械的控制过程中，对于只需要短时 间工作的电气设备或在电动机拖动的生产机械需要准确 定位的系统中，生产机械没有到达预定位置，需要生产 机械做微小范围的移动时，需要点动控制。例如，混凝 土搅拌机的给水控制中，需要供水时按下供水按钮，不 需要供水时松开按钮。又如，塔吊的吊钩运送重物时就 需要准确定位控制，当吊钩将重物送至目的地时，吊钩 到达的位置可能不是准确的目的位置，此时需要通过点 动操作电动机使吊钩在小范围内上升或下降。,图2.2 电动机点动控制电路,图2.2所示的电路中，开关QS用作隔离开关，熔断器FU用 作短路保护，SB为点动按钮。 点动的控

4、制过程：首先合上电源开关QS，主电路和控制电 路电源接通。按下按钮SB，控制电路通电，接触器KM的吸 合线圈通电吸合，接触器KM串联在主电路上的常开主触头 KM闭合，电动机M通电运行；松开按钮SB，控制电路断开 ，接触器KM的吸合线圈断电释放，接触器KM的常开主触头 KM断开，电动机M断电停止。 从控制过程来看，点动控制的关键是使接触器的吸合线圈短 时间通电，并能很方便地断电释放。借助于按钮的常开触头 在按下按钮时接通松开时断开的特点，可以方便地实现点动 控制。在电动机的控制电路中，点动常常只是电动机运行控 制的一个环节，它常常融合在其他起动控制的电路中。,3长动控制电路 长动就是控制电动机较

5、长时间运行。当电动机长时间运 行时，如果采用图2.2所示电路进行控制，就需要操作人 员长时间按下按钮SB不松开，显然这样操作是不合理的。 为此应该设计一种在按下按钮SB以后，再松开按钮SB能 自动保持按钮SB按下以后的电路状态，具有这种功能的 电路通常称为自锁电路。 实现自锁的方法有两种：一是采用机械自锁的按钮，当 按钮按下时，依靠机械动作将按钮锁在按下状态；二是 采用电气自锁。采用机械自锁方式时，必须再次按下按 钮才能复位，这不利于自动控制。在电气控制系统中， 常用电气自锁的方法，它可以在对电动机进行长动控制 的同时，较容易地实现对电动机的各种自动保护。,电气自锁是如何实现的呢？下面通过分析

6、图2.2点动 控制的动作过程，探讨电气自锁的方法。当按钮SB按下 时，按钮SB的常开触头闭合，控制电路接通，而在松开 按钮SB后常开触头将恢复断开状态，控制电路也将断电。 如果有一段电路能在按钮SB按下以后，将按钮SB的两端 短接，就能在按钮松开后维持控制电路的通路状态。要 满足这一要求，实际上只需在按钮两端并接一对接触器 KM的常开辅助触头就可完成。,图2.3 电气自锁控制电路,图2.4 电动机长动控制电路,图2.3为采用电气自锁的控制电路，下面分析该电路的自 锁过程。按下起动按钮SB，控制电路接通，电流从电源的 一端经按钮SB、接触器KM的吸合线圈流到电源的另外一 端，接触器的吸合线圈通电

7、吸合。接触器的吸合线圈吸合 时，并联在按钮SB两端的辅助常开触头闭合短接了按钮 SB。在松开按钮SB后，原来通过按钮SB的电流从接触器 的辅助常开触头KM流过，维持接触器的吸合线圈的吸合 ，接触器吸合线圈的吸合又保证了接触器辅助常开触头的 闭合。由此可见，电气自锁的实现是通过接触器的吸合线 圈通电吸合来保证自己的辅助常开触头闭合，接触器辅助 常开触头的闭合又维持了控制电路的通路状态，使接触器 的吸合线圈保持通电吸合状态，此种自锁方式被称为电气 自锁。,图2.3所示的电气自锁解决了只需按一下按钮电动机就 可以长期运行的问题，但是该电路存在一个严重的缺陷 ，即需要停止电动机时，只有通过开关QS断开

8、电源才能 使电动机停止运行。显然，采用这种方法停止电动机是 不合适的。如何解决电动机停止的问题呢？从控制回路 中可以看出，如果将控制电路短时断电，自锁状态将被 解除。为此，可在线圈回路中串接一个常闭按钮，就可 以实现电动机的停止控制。图2.4为添加一个常闭按钮以 后的长动控制电路。,电动机停止的控制过程如下：在控制电路自锁电动机通 电运行的情况下，按下按钮SB1，控制电路断开，接触器 KM的吸合线圈断电释放。接触器KM断电释放使常开触 头KM断开，控制电路解除自锁；主触头KM断开，使电 动机断电停止。松开按钮SB1后，由于接触器KM的常闭 触头断开，控制电路依然断电。,4长动与点动兼备的控制电

9、路 在电动机拖动的电气设备中，有些设备既需要点动又 需要长动控制。例如塔吊主钩的升降运动过程：长距离 移动重物时需要采用长动控制；到达目的位置后，如果 停车不准确，必须采用点动控制小范围移动重物。 根据前面对控制电路的分析可知，点动时不允许控制 电路自锁，长动时控制电路必须自锁。要实现既有长动 又有点动的控制，关键点就在于：点动控制时，使并联 在起动按钮两端的接触器的辅助常开触头所在的支路在 接触器通电吸合期间保持断开状态；,长动控制时，该支路必须保持接通状态。实现的方法 有两种： 一是在接触器的辅助常开触头所在的支路上串联一个 纽子开关，点动时断开，长动时接通； 二是点动控制按钮采用复合按钮

10、。串联纽子开关的方法 会增加操作人员的操作难度，实际的点动控制通常采用 第二种方法。图2.5所示为长动与点动兼备的控制电路。,图2.5 长动与点动兼备的控制电路,图2.5（a）中，点动时断开纽子开关S，长动时接通 纽子开关S，按钮SB2既作为长动起动按钮，又作为点动 按钮，其控制过程如前所述。 图2.5（b）中，点动按钮SB3为复合按钮，其中一 对常开触头并联在起动按钮SB2两端，一对常闭触头串联 在接触器KM的常开辅助触头所在的支路。点动时按下按 钮SB3，在SB3按下期间，其常开触头接通控制电路，使 接触器吸合线圈通电吸合；其常闭触头则断开自锁支路 ，尽管接触器的自锁触头已经闭合，但控制电

11、路依然不 能自锁。,松开按钮SB3时，由于按钮的结构特点，其动触头首先使 并联在起动按钮SB2两端的常开触头断开，控制电路断电 ，接触器的吸合线圈断电释放，其串联在自锁支路的辅 助常开触头断开；随后，按钮SB3的动触头复位，使按钮 SB3的常闭触头闭合，此时，由于接触器的吸合线圈已经 断电释放使自锁触头断开，所以控制电路依然保持断电 状态。显然，点动的实现是利用按钮的常开触头与常闭 触头不能同时动作，在点动完成后松开按钮SB3时，接触 器吸合线圈先断电断开自锁触头，按钮SB3的常闭触头后 闭合的特点来实现的。,2.1.2 三相异步电动机单向 运行直接起动控制 单向运行是指电动机工作 时的运行方

12、向只有一个方向。 在电动机的控制电路中，既 要能够控制电动机的正常起 动和停止，还要考虑对电动 机在运行过程中出现的非正 常情况加以保护。电动机的 控制电路需要考虑短路保护、 过载保护、失压保护和欠压 保护。,图2.6 三相异步电动机单向运行直接起动控制电路,图2.6中，主电路由开关QS、熔断器FU、接触器KM的 主触头、热继电器FR的热元件以及电动机M组成。控制 电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM的吸合 线圈及其常开辅助触头、热继电器FR的常闭触头和熔断 器FU1组成。 该电路具有控制电动机正常起动、停止以及过载保护、 短路保护、欠压保护、失压保护的功能。SB1为停止控制 按钮

13、；SB2为起动控制按钮；熔断器FU1负责控制电路的 短路保护；熔断器FU1负责主电路的短路保护；热继电器 FR起过载保护的作用；欠压保护或失压保护是通过接触 器的吸合线圈与控制电路的自锁协同完成的。,1起动过程 按下SB2接触器KM吸合KM的主触头闭合电动机得电运行KM的常开辅助触头闭合控制电路自锁 2停止过程 按下SB1接触器KM断电KM的主触头断开电动机M断电停止KM的常开辅助触头闭合控制电路接触自锁 3电动机的各种保护过程 （1） 过载保护过程 在电动机拖动的负载超过额定值的情况下，电动机定子绕组的电流超过额定值，经过一段时间后，热继电器FR动作串联在控制回路的热继电器的常闭触头FR断开

14、KM释放 KM的主触头断开电动机断电停止；, KM的辅助常开触头断开控制电路接触自锁。 （2） 短路保护过程 主电路发生短路故障时，串联在主电路的熔断器FU断开，由于控制电路的电源引自熔断器的下面，所以控制电路断电，接触器KM的吸合线圈断电释放，主触头KM断开，电动机断电停止，自锁触头KM断开，控制电路解除自锁。 控制电路发生短路故障时，串联在控制电路中的熔断器FU1断开，控制电路断电，接触器KM的吸合线圈断电释放，主触头KM断开，电动机断电停止，自锁触头KM断开，控制电路解除自锁。,（3） 欠压保护过程 在电源电压低于接触器吸合线圈额定电压的70%时，接触器因吸合线圈吸力不够而不能吸合。如果

15、欠压发生在电动机的运行过程中，接触器KM的吸合线圈将释放，控制电路因并联在按钮SB1两端的接触器的自锁触头KM断开而解除自锁，主电路因接触器主触头KM的断开而断电，电动机断电停止，从而避免了电动机在低压下运行。如果起动电动机时电源电压较低，电动机将因为接触器KM的吸合线圈不能吸合而不能起动。,（4） 失压保护过程 电动机在运行过程中出现电源突然中断供电，恢复供电后电动机如果自动起动则有可能会造成事故，因此，必须避免发生电动机在恢复供电后自动起动的情况。具有这种功能的电路称为失压保护。 图2.6所示的电路中，如果电动机在运行时中断电源供电，接触器KM的吸合线圈将断电释放，控制电路因并联在按钮SB

16、1两端的接触器的自锁触头KM断开而解除自锁，在电源恢复供电时，由于控制电路的自锁已经解除，电动机依然断电停止。,4多地控制 生产设备的控制过程中，经常要求在多个地方控制同一 台电动机的起动和停止，即要求多地控制。此时，只需要 在起动按钮两端并联多个常开按钮作为不同地点的起动按 钮，在控制电路中串联多个常闭按钮作为不同地点的停止 按钮。图2.7所示为两地控制电动机起动、停止的控制电 路，其控制过程与上述控制过程类似。,图2.7 两地控制电动机起动、停止的控制电路,2.1.3 三相异步电动机双向运行直接起动控制 建筑施工现场的机械设备通常需要正反两个方向的运 动。如搅拌机的搅拌桶，一个方向旋转为混凝土搅拌，另 一个方向旋转为出料。当生产机械需要正转和反转时，要 求拖动生产机械的电动机也必须有正转和反转的运动方向。 双向运行是指电动机在控制电路的控制作用下，可以实现 正转和反转两种运动方向的控制。 1双向运行直接起动控制电路分析 根据三相电动机的运转原理，改变三相电动机的任意 两