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1、第2章 基本的电气控制电路,2.1 概述 2.2 三相笼型异步电动机的直接起动控制 2.3 三相笼型电动机降的减压起动控制 2.4 三相笼型异步电动机的制动控制 2.5 三相异步电动机的调速控制 2.6 其它典型控制环节 2.7 电气控制的保护环节,2.1 概述 常见的电气控制系统图主要有电气原理图、电器布置图、电气安装接线图三种。在绘制电气控制系统图时，必须采用国家统一规定的图形符号、文字符号和绘图方法。在机床电气控制原理分析中最常用的是电气原理图。,2.1.1电气控制系统图的图形符号和常用符号 电器控制电路图是电气控制线路的通用语言, 为了便于交流与沟通, 绘制电气控制系统图时，所有电器元
2、件的图形符号和文字符号必须符合国家标准的规定，不可采用其它任何非标准符号。 三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标号,电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。如U11表示电动机的第一相的第一个接点代号，U21为第一相的第二个接点代号，以此类推。 对控制电路，通常是由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路的标号主要是以压降元件(如电器元件线圈)为分界，左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。,电气原理图绘制的基本原则 (1)电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路和控制电路应分别绘制。图2-1为笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。 (2)电气原理图应按国家标准所规定
3、的图形符号、文字符号和回路标号绘制，必须采用国家规定的统一标准。在图中各电器元件不画实际的外形图。,2.1.2电气原理图,图2-1电动机正反转控制原理图,(3)各电器元件和部件在控制线路中的位置,要根据便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可以不画在一起, 但要用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件,可在文字符号后加上数字序号。 (4)在电气原理图中,控制电路的分支线路,原则上应按照动作先后顺序排列,两线交叉连接时的电气连接点要用“实心圆”表示。 无直接联系的交叉导线,交叉处不能用“实心圆”。表示需要测试和拆、接外部引出线的端子,应用符号“空心圆”表示。,(5)所有电器元件的图形符
4、号,必须按电器未接通电源和没有受外力作用时的状态绘制。 (6)图中电器元件应按功能布置,一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。垂直布置时,类似项目应横向对齐;水平布置时,类似项目应纵向对齐。所以电动机图形符号应横向对齐。 (7)所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。,图2-2 某车床电气原理图,2.1.3电器布置图 电器布置图表示各种电气设备或电气元件在机械设备或控制柜中的实际安装位置,还要为机械电气控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。 电器元件要放在控制柜内，各电器元件的安装位置是由机床的结构和工作要求而决定的。机床电器布置图主要包括机床电气设备布置图、控
5、制柜及控制面板布置图、操作台及悬挂操纵箱电气设备布置图等。如图2-3所示为某车床电器布置图。,2.1.3 电器布置图,图2-3 电器布置图,绘制安装接线图应遵循以下几点: (1) 用规定的图形、文字符号绘制各电器元件, 元器件所占图面要按实际尺寸以统一比例绘制，应与实际安装位置一致，同一电器元件各部件应画在一起。 (2)一个元器件中所有的带电部件应画在一起,并用点划线框起来,采用集中表示法。 (3) 各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致, 而且必须符合国家标准。 (4) 绘制安装接线图时,走向相同的多根导线可用单线表示。 (5) 接线端子绘制，各电器元件的文字符号及端子板的编号
6、应与原理图一致, 各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。,2.1.4 电气安装接线图,图2-4 电动机正反转控制安装接线图,2.2 三相笼型异步电动机的直接起动控制 2.2.1 手动直接起动控制电路 2.2.2 采用接触器直接起动控制电路 2.2.3 三相异步电动机的正反转控制电路,2.2.1 手动直接起动控制线路 对小型三相笼型异步电动机如冷却泵、小台钻、砂轮机和风扇等 可采用胶盖闸刀开关或转换开关和熔断器直接控制三相笼型异步电动机起动和停止。如图2- 5 所示。 但使用这种手动控制方法不方便, 不能进行自动控制，更不安全，应采用按钮、接触器等电器来控制。,2.2.2 采用接触
7、器直接起动控制线路 对中小型普通机床的主电机采用接触器直接控制起动和停止。 主电路由刀开关QK、熔断器FU1、交流接触器KM的主触头和笼型电动机M组成；控制电路由起动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。主电路如图2-6所示。 1.点动控制 2.长动控制,1.点动控制 点动控制线路常用在电动机短时运行控制,比如调整机床的主轴、快速进给、镗床和铣床的对刀、试车等。点动控制如图2-7所示。 运行过程:先合上刀开QK，按下起动按钮SB ，接触器KM线圈通电，KM主触头闭合，电动机M得电直接起动。 停机过程:放开SB，KM线圈断电，KM主触头断开 ，M断电电动机停转。,2.长动控制 在实际生产中需要电动机
8、实现长时间连续转动, 即长动控制线路,如图2-8所示。 工作过程：合上电源开关QK后,按下启动按钮SB2,接触器KM线圈获电吸合,KM三个主触头闭合,电动机M得电起动, 同时又使与SB2并联的一个常开辅助触点闭合, 这个触头叫自锁触头,触点的自锁作用在电路中叫做“记忆功能”。放开SB2,控制线路通过KM自锁触头使线圈仍保持状态吸合。如需要电动机停止,只需按一下停止按钮SB1,则接触器KM线圈断电,KM主触头断开,电动机M断电停转。,图2-6主电路,图2-7点动控制线路,图2-8长动控制线路,3. 能点动又能长动控制 如果要求电动机既能实现点动又能实现长动。控制线路如图2-9所示。图2-9(a)
9、为主电路。 图2-9（b）点动控制时,断开钮子开关SA；长动控制时, 合上钮子开关SA。 图2-9（c）点动控制时,按动复合按钮SB3；长动控制时,按起动按钮SB2。 图2-9（d）是利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。 图2-9（e）利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。,(a) (b) (c),(d) (e),图2-9长动和点动控制,如图2-10所示为电动机正、反转控制线路。图中KM1为正向接触器,控制电动机M正转； KM2为反向接触器, 控制电动机反转。图2-10(a) 主电路 。 工作过程:正转控制，合上刀开关QK，按下正向起动按钮SB2，正向接触器KM1得电，KM1主触头和自锁
10、触头闭合，电动机M正转。如图图2-10(b)所示 。 反转控制，合上刀开关QK，按下反向起动按钮SB3，反向接触器KM2得电，KM2主触头和自锁触头闭合，电动机M反转。停止：按停止按钮SB1，KM1(或KM2)断电，M停转。,2.2.3 三相异步电动机的正反转控制电路,(a ) ( b),(c) (d ),图2-l0 电动机正、反转控制线路,图2-10(c)所示控制线路工作过程：把一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中,这样连接可保证一个接触器先通电后, 即使按下相反方向的起动按钮,另一个接触器也无法通电, 这种利用两个接触器的常闭辅助触头互相控制的方式,就是电气的互锁控制。 图2-1
11、0(d )所示控制线路工作过程：利用复合按钮的常闭触头同样可以起到互锁的作用, 该线路具有电气互锁和机械互锁的双重互锁，安全可靠，操作也方便。,2.3 三相笼型电动机降的减压起动控制,2.3.1 定子电路串电阻降压起动控制 2.3.2 星形-三角形降压起动控制 2.3.3 自耦变压器降压起动的控制 2.3.4 延边三角形降压起动控制,图2-11是定子绕组串接电阻降压起动控制电路。为了在电动机串接电阻降压起动完成之后,再将电压恢复到额定值。即在电动机起动时,在三相定子电路串接电阻,使电动机定子绕组电压降低,起动结束后再将电阻短接,电动机在额定电压下正常运行。,2.3.1 定子电路串电阻减压起动控
12、制,图2-11（b）起动过程: 当按下起动按钮SB2后，接触器KM1 常开主触头闭合,常开辅助触头闭合自锁，电动机定子绕组串电阻R降压起动；与此同时, 时间继电器KT线圈得电吸合。 图2-11（c）起动过程:当按下起动按钮SB2后，接触器KM1首先得电,经延时后接触器KM2得电自锁, 由于KM2常闭触头分别串接在KM1和KT的线圈电路中，因此KM1和KT的线圈电路同时断电, 这样,在电动机起动后,只有KM2通电工作，断开了KM1和KT的线圈。使电动机在额定电压下投入正常运行。,（a） (b),(c) (d),图2-11定子绕组串电阻起动控制线路,图2-11（d）起动过程: 与图2-11（c）所
13、不同是KT线圈串接的是KM1的常开触头，当按下起动按钮SB2后，KM1线圈得电，KT线圈基本上与KM1线圈是同时得电，经延时后接触器KM2得电自锁, 接触器KM1线圈断电, KT的线圈也基本上是同时断电，在电动机起动后, 使电动机在额定电压下投入正常运行。 图2-11（e）起动过程: 当按下起动按钮SB2后，接触器KM2得电自锁, KM2常闭触头串接在KM1和KT的并联电路中，KM2常闭触头将KM1和KT的线圈电路断电。在电动机起动后, 使电动机在额定电压下投入正常运行。 图2-11（f）自己分析（提示：可以改变主电路）。,星形-三角形降压起动（Y-）起动用于正常工作时定子绕组作三角形连接的电
14、动机。 在电动起动时将定子绕组接成星形,实现减压起动。加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/ 3,从而减小了起动电流。待起动后按预先设定的时间把电动机换成三角形联结,使电动机在额定电压下运行。如图2-12所示,2.3.2 星形-三角形降压起动控制,图2-12星形-三角形降压起动控制电路,起动运行:按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时得电并自锁.当电动机转速接近额定转速时, 时间继电器KT常闭触头断开, KM3线圈断电，同时时间继电器KT常开触头闭合,KM2线圈得电并自锁 ,电动机绕组接成三角形全压运行。两种接线方式的切换要在很短的时间内完成,在控制电路中采用时间继电器定时自动切
15、换。KM2、KM3常闭触头为互锁触头,以防同时接成星形和三角形造成电源短路。 停止运行:按下停止按钮SB1，KM1、KM2线圈失电，电机停止运转。,利用自耦变压器来降低电动机起动时的电压, 达到限制起动电流的目的。起动时定子串入自耦变压器,自耦变压器一次侧接在电源电压上, 定子绕组得到的电压为自耦变压器的二次电压,当电动机的转速达到一定值时,将自耦变压器从电路中切除,此时电动机直接与电源相接, 电动机以全电压投入运行。控制线路如图2-13所示。,2.3.3自耦变压器降压起动的控制,图2-13自耦变压器降压起动的控制电路,起动运行: 接通刀开关Q，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈和时间继电器
16、KT线圈得电，自耦变压器T接入, 降压起动,HL1灯灭,HL2灯亮；同时时间继电器KT延时一段时间后常开触头(3-7)闭合，KA线圈得电并自锁，触头KA(4-5) 断开，KM1线圈失电释放，自耦变压器T切断，常闭触头KA(4-5、l0-11)同时断开，HL2灯灭，常开触头KA(3-8)闭合，接触器KM2线圈得电，常开触头KM2(10-14)闭合,HL3灯亮, 切除自耦变压器电动机全压运行。 停止运行:按下SB1，KM2线圈失电，电机停止运转。,延边三角形降压起动方式是在起动时将电动机定子绕组连接成延边三角形,待起动正常后再将定子绕组连接成三角形全压运行,以减小起动电流。星形-三角形起动控制有很多优点,不足的是起动转矩太小,而三角形联结有起动转矩大的优点, 可采用延边三角形减压起动, 这种电动机共有九个出线端,绕组联结如图2-14所示。延边三角形降压起动控制线路如图2-15所示。,2.3
