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1、概述,在工业、农业、交通运输等部门中，广泛使用着各种生产机械，它们大都以电动机作为动力来进行拖动。电动机是通过某种自动控制方式来进行控制的，最常见的是继电接触器控制方式，是电气控制方式之一。 电气控制线路是把各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件，用导线连接起来组成的控制线路；它的作用是实现对电力拖动系统的启动、调速、正反转和制动等运行性能的控制；实现对拖动系统的保护；满足生产工艺要求；实现生产过程自动化。,电气控制线路都是由一些基本控制环节组合而成。,2 基本电气控制线路,继电接触控制系统,计算机为中心的软件控制系统,（现代工业自动化控制系统 ）,可编程序控制器（PLC）,单片
2、机,2.1.1常用电气图形符号和文字符号 （表2-1，2-2，2-3）,2.1电气控制线路的绘制,刀开关,组合开关,SP接近开关,通电延时型时间继电器符号,断电延时型时间继电器的符号,2.1.2电气线路图,1.安装图,2.电气原理图 根据电气控制线路的工作原理来绘制的，采用简明、清晰、易懂的原则，图中包括所有电器元件的导电部分和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置来绘制的。,（1）主电路,主电路是电气控制线路中强电流通过的部分，是由电动机以及与它相连接的电器元件（如组合开关，接触器的主触点、热继电器的热元件，熔断器等）所组成的线路图。,2.电气原理图,2.1.2电气线路图,（2）辅助电路,包
3、括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。通过的电流较小，因此电路是由按钮、接触器、继电器的吸引线圈和辅助触点，以及热继电器的触点等组成。,2.电气原理图,2.1.2电气线路图,2.2三相异步电动机的启动控制线路,三相异步电动机在工矿企业得到了广泛的应用，其控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成，三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机，二者的构造不同，启动方法也不同，其启动控制线路差别很大。,主要介绍鼠笼式异步电动机。分析电路图时注意： （1）主电路看接触器的主触点； （2 ）控制电路看接触器的线圈,2.2三相异步电动机的启动控制线路,2.2.1鼠笼式异
4、步电动机全压启动控制线路,1.单向长动控制线路,（1）电气原理图,主电路,控制电路,KM,SB2,KM,SB1,FR,QS,FR,FU,KM,M 3,控制电路,主电路,工作原理 先闭合开关QS 接通电源,按SB1KM线圈得电,KM主触头闭合M运转,按SB2KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M 3,M 3 ,KM辅助触头闭合 自锁,KM辅助触头恢复失去自锁,长动电路功能,控制电机长时 间连续工作,1.单向长动控制线路,注：自锁接触器（或继电器）利用自己的辅助触点来保持线圈带电的，称之为自锁（自保）。这个触点称为自锁（自保）触点。,（2）线路保护环节,短路保护（FU） 过载保护（FR） 欠压、失
5、压保护（KM） 前提：控制电路与主电路用同一电源,控制线路具备了欠压和失压的保护能力，有如下三方面优点：,1.单向长动控制线路,（2）线路保护环节,防止电压严重下降时电动机在重负载情况下的低压运行； 避免电动机同时启动而造成电压的严重下降； 防止电源电压恢复时，电动机突然启动运转，造成设备和人身事故。,KM,SB1,KH,QS,KH,FU,KM,M 3,（1） 基本控制线路,控制 电路,主电路,先闭合开关QS，接通电源,按SB1KM线圈得电,KM主触头闭合M运转,松SB1KM线圈失电,KM主触头恢复M停转,M 3,M 3 ,点动电路功能,控制电机在很 短时间内工作。,工作原理,2.单向点动控制
6、线路,KA,SB2,SB1,QS,FR,FU,KM,M 3 ,KM,SB3,KA,KA,中间继电器 KA的功能： 实现自锁 从而实现M长动运转。,（2）点动及长动控制线路1,按SB2KA线圈得电,KM触头闭合M长动运转,按SB3KM线圈得电,KM触头闭合M点动运转,KM线圈得电,KA触头闭合自锁,按SB1KM线圈失电,KM触头恢复M停转,工作原理 合QS,M 3,KM,SB2,KM,SB1,FR,QS,FR,FU,KM,M 3,SB3,（3）点动及长动控制线路 2,M 3,M 3,M 3,M 3 ,控制 电路,主电路,工作原理：先闭合QS，接通电源,按SB2KM线圈得电,KM触头闭合M长动运转
7、,按SB3KM线圈得电,KM触头闭合M点动运转,按SB1KM线圈失电,KM触头恢复M停转,松SB3KM线圈失电,KM触头恢复M停转,（4）点动及长动控制线路 3,工作原理：先闭合QS，接通电源,按SB2KM线圈得电,（1）：Q断开,松SB2KM线圈失电,点动,按SB2KM线圈得电,（2）：Q闭合,松SB2KM线圈保持得电,长动,2.2三相异步电动机的启动控制线路,2.2.2鼠笼式异步电动机降压启动控制线路,鼠笼式异步电动机采用全压直接启动时，控制线路简单，维修工作量较少。但并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用全压启动。因为异步电动机的全压启动电流一般可达额定电流的47倍。过大的启动电流会
8、降低电动机寿命；会致使变压器二次电压大幅度下降，减小电动机本身的启动转矩，甚至使电动机根本无法启动，还要影响同一供电网路中其他设备的正常工作。,一般规定，电动机容量在10KW以下者，可直接启动。10KW以上的异步电动机是否允许直接启动，要根据电动机容量和电源变压器容量的比值来确定，对于给定容量的电动机，一般用经验公式来估计。,2.2三相异步电动机的启动控制线路,2.2.2鼠笼式异步电动机降压启动控制线路,鼠笼式异步电动机 降压启动方式,定子电路串电阻或电抗降压启动,自耦变压器降压启动,Y-降压启动,-降压启动等,2.2三相异步电动机的启动控制线路,2.2.2鼠笼式异步电动机降压启动控制线路,2
9、.2三相异步电动机的启动控制线路,2.2.2鼠笼式异步电动机降压启动控制线路,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（1）线路设计思想 在电动机启动过程中，常常在三相定子电路中串接电阻（电抗）来降低定子绕组上的电压，使电动机在降低了的电压下启动，以达到限制启动电流的目的。一旦电动机转速接近额定值时，切除串联电阻（电抗），使电动机进入全电压正常运行。这种线路的设计思想，通常都是采用时间原则按延时整定值切除启动时串入的定子电阻（电抗）以完成启动过程。,（2）典型线路介绍,手动控制运行方式,自动控制运行方式,2.2三相异步电动机的启动控制线路,2.2.2鼠笼式异步电动机降压启动控制线路,1.定子
10、串电阻（或电抗）降压启动控制线路,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（3）工作过程,L1,L2,L3,L21,L11,L11,L21,闭合QS,a图,按下SB2,KM1线圈得电，M降压启动，n上升。,接入电源,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（3）工作过程,L1,L2,L3,a图,KM2线圈得电，R短路，M全压运行。,按下SB3,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（3）工作过程,L1,L2,L3,a图,KM1、KM2线圈断电，M停止运行。,按下SB1,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,缺点：SB3按下时间不好掌握。短接电阻的时间要由操作者估计，如果把时间估计得
11、过长，启动过程变慢，影响劳动生产率；如果把时间估计得太短，过早按下SB3，将会引起过大的换接冲击电流，导致电压波动。,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（3）工作过程,L1,L2,L3,闭合QS,b图,按下SB2,KM1线圈得电，M降压启动，n上升；KT开始计时。,接入电源,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（3）工作过程,L1,L2,L3,b图,KM2线圈得电，R短路，M全压运行。,计时时间到,1.定子串电阻（或电抗）降压启动控制线路,（4）电路优缺点 串电阻启动的优点是控制线路结构简单，成本低，动作可靠，提高了功率因数，有利于保证电网质量。但是，由于定子串电阻降压启动，启动
12、电流随定子电压成正比下降，而启动转矩则按电压下降比例的平方倍下降。同时，每次启动，电阻都要消耗大量的电能。因此，三相鼠笼式异步电动机采用电阻降压的启动方法，仅适用于要求启动平稳的中小容量电动机以及启动不频繁的场合。大容量电动机多采用串电抗器降压启动。,2.自耦变压器降压启动控制线路,（1）线路设计思想 在自耦变压器降压启动的控制线路中，限制电动机启动电流是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。,自耦变压器,初级（一次侧）,电源,次级（二次侧）,电动机,不同抽头（不同输出电压）,80，60，40,73，64，55,电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦启动完毕，自耦变压器便被切
13、除，电动机直接接至电源，即得到自耦变压器的一次电压，电动机进入全电压运行。通常称这种自耦变压器为启动补偿器。,启动时：二次电压,运行时：一次电压,（2）典型线路介绍,合QS,按SB2,接入电源,降压启动,（2）典型线路介绍,经过延时,KA得电，KM1断电，KM2得电；,全压运行,按SB1,电动机停止,（2）典型线路介绍,全压运行,设K为变比，U1为原边电压，则副边电压U2为： U2=U1/ K 副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流） 也按正比减小，为I2=IST/ K （IST是电压为U1时的启动电流） 又因为变压器原副边的电流关系I1/I2=1/ K 所以I1=IST/ K2 即此时电
14、源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。 由于电压降低为1/K倍，所以电动机的转矩也降为1/K2倍,2.自耦变压器降压启动控制线路,（3）电路优缺点 自耦变压器降压启动优点：可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用Y或接法都可以使用。 缺点：设备体积大，投资较贵。,3. Y-降压启动控制线路,（1）线路设计思想 Y-降压启动（星三角降压启动）的设计思想仍是按时间原则控制启动过程。启动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减小了启动电流对电网的影响。而在其启动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入全电压正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种启动线路。,（2）典型线路介绍,分析主电路,KM、KMY主触点闭合 Y形降压启动,（2）典型线路介绍,分析主电路,KM、KM主触点闭合 形全压运行,（2）典型线路介绍,分析控制电路,a图,合QS，按SB2,KM得电，KMY得电，KT开始计时；,（2）典型线路介绍,分析控制电路,a图,合QS，按SB2,电动机（M）Y形降压启动。,
