1、第第6 6章章 电气控制线路电气控制线路 电气控制线路是由电气控制线路是由按钮、接触器、继电器等有触头电器按钮、接触器、继电器等有触头电器组成的继电器组成的继电器- -接触器控制线路。接触器控制线路。 电气控制线路电气控制线路主电路主电路: :通过电流较大通过电流较大控制电路：通过电流较小控制电路：通过电流较小6.1.1 6.1.1 点动与长动控制点动与长动控制 1. 1. 点动控制线路点动控制线路 点动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。停止工作。 图图6.1.1 6.1.1 点动控制线路点动控制线路 为为什什么么用用
2、点点动动开开关关？触头（触头（KMKM）闭合）闭合按下按钮（按下按钮（SB1SB1） 线圈（线圈（KMKM）通电）通电电机转动；电机转动；触头（触头（KMKM）打开）打开按钮松开按钮松开线圈（线圈（KMKM）断电）断电 电机停转。电机停转。 工作原理（合上开关工作原理（合上开关QSQS）控制电路控制电路主电路主电路 原理图原理图2.2.长动控制线路长动控制线路 图图6.1.2 6.1.2 长动控制线路长动控制线路 长动长动是指电动机在起动后，如果没有发出停止信号，电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。动机将连续工作下去。依靠接触器自身辅助触依靠接触器自身辅助触点而使
3、其线圈保持通电点而使其线圈保持通电的现象的现象 -自锁自锁为什么加为什么加自锁自锁？工作过程工作过程 图图6.1.2 6.1.2 长动控制线路长动控制线路 合上合上QSQS，按下，按下SB2SB2，KMKM线线 圈吸合，圈吸合，KM KM 主触点闭合，电主触点闭合，电动机运转。动机运转。KMKM辅助常开触点辅助常开触点闭合，自锁。闭合，自锁。 按下按下SB1SB1，KMKM线圈断电，主线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动触点、辅助触点断开，电动机停止。机停止。 自锁另一作用：实现欠压和自锁另一作用：实现欠压和失压保护失压保护6.1.2 6.1.2 电动机安全保护环节电动机安全保护环节 电气控制
4、系统中常用的保护环节有过载保护、短路保护、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。失压和欠电压保护等。 2. 2. 短路保护短路保护 3.3.失压保护失压保护 4.4.过载保护过载保护 1.1.隔离电源隔离电源 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。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自动开关结构复杂，操作频率低，广泛用于要求较高的场合。 1. 1. 短路保护短路保护 3. 3. 过载保护过载保护
5、常用的过载保护元件是常用的过载保护元件是热继电器热继电器FRFR 。 由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击由于热惯性的原因，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在使用热继电器的保护电路中，还需设短路保护保护电路中，还需设短路保护。2. 2. 失压保护失压保护 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。机自行起动的保护。 连续与点动混合正转控制电路连续与点动混合正转控制电路6.2 6.2 电动机正反转控制线路电动机正反转控制线路
6、 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。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：工作原理： 改变三相电源的相序即可改变电动机旋转方向。改变三相电源的相序即可改变电动机旋转方向。M3KM1KM1KM2KM2接触器吸合顺序接触器吸合顺序: :1 1、正转时，、正转时，KM1KM1吸合，吸合，KM2KM2不能吸合；不能吸合；2 2、反转时，、反转时
7、，KM2KM2吸合，吸合，KM1KM1不能吸合。不能吸合。一、接触器正反转控制线路一、接触器正反转控制线路 上图中如果按了上图中如果按了SB2SB2又按了又按了SB3SB3，就会造成短路事故。，就会造成短路事故。因此这种线路是不能采用的。因此这种线路是不能采用的。 二、二、 接触器互锁正反转控制线路接触器互锁正反转控制线路 图图6.2.1 6.2.1 接触器互锁正反转控制线路接触器互锁正反转控制线路 解决解决 加互锁加互锁-在同在同一时间里两个一时间里两个接触器只允许接触器只允许一个工作的控一个工作的控制作用称为互制作用称为互锁（联锁）。锁（联锁）。缺点：缺点： 该线路不能实该线路不能实现直接
8、正反转。现直接正反转。三、复合联锁正反转控制线路三、复合联锁正反转控制线路 图图6.2.2 6.2.2 复合联锁正反转控制线路复合联锁正反转控制线路 解决解决 复合联锁正、复合联锁正、反转控制反转控制三、行程开关控制的具有自动往返功能的可逆旋转电路三、行程开关控制的具有自动往返功能的可逆旋转电路SQ4SQ2SQ1SQ3 工作台工作台M前进前进后退后退1 1、自动往返工作示意图、自动往返工作示意图SQSQ3 3、SQSQ4 4行程开关起限位保护作用。行程开关起限位保护作用。 2 2、自动往返控制线路图：、自动往返控制线路图：6.3 6.3 顺序控制线路顺序控制线路 一、定义：一、定义： 指多台电
9、动机按事先约定的步骤依次工作的控制线路。指多台电动机按事先约定的步骤依次工作的控制线路。二、控制线路二、控制线路主电路主电路顺序起动，同时停止顺序起动，同时停止顺序起动，分别停止顺序起动，分别停止顺序起动，顺序停止顺序起动，顺序停止三、连接规律三、连接规律1 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、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；动电动机的接触器线圈中；2 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、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。止电动机的停止按钮两端。6.4 6.4 时间控制线路
10、时间控制线路 二、常用延时控制电路的分类：二、常用延时控制电路的分类：1 1、通电延时型时间继电器控制电路、通电延时型时间继电器控制电路一、定义一、定义 以一定的时间为参数的控制线路。以一定的时间为参数的控制线路。 按下起动按钮按下起动按钮SB2SB2，经一段，经一段时间时间tt的延时后，接触器的延时后，接触器KMKM线线圈得电，完成接通主电路任务。圈得电，完成接通主电路任务。2 2、 断电延时型时间继电器控制电路断电延时型时间继电器控制电路 按下按钮按下按钮SB2SB2，时间继，时间继电器的常开触点经过一定的电器的常开触点经过一定的延时延时tt（由（由KTKT决定）后才决定）后才断开，从而主
11、电路断电。断开，从而主电路断电。 6.6 6.6 异步电动机起动控制线路异步电动机起动控制线路一、电动机的起动一、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。态的过程。二、起动的方法：二、起动的方法：1 1、直接起动、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。接起动或全压起动。条件：条件：I Istst：电动机起动电流（：电动机起动电流（A A）；）；I IN N：电动机的额定电流（：电动机的额定电流（A A）；）；S S：电源的容量（
12、：电源的容量（KVAKVA）；）；P PN N：电动机的额定功率（：电动机的额定功率（KWKW）控制线路图：控制线路图：适用范围：适用范围：10KW10KW以下的三相异以下的三相异步电动机。步电动机。2 2、降压起动、降压起动 定义：定义：借助起动设备将电源电压适当降低后加到定子绕组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。到额定值，使电动机在额定电压下进行。 三相笼型异步电动机降压起动的方法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
13、压起动控制线路定子绕组串电阻或电抗器降压起动控制线路 、自耦变、自耦变压器降压起动、压器降压起动、 Y/Y/降压起动、延边三角形起动等。降压起动、延边三角形起动等。 电动机起动时在三电动机起动时在三相定子电路中串接电阻，相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压使电动机定子绕组电压降低，减小起动电流。降低，减小起动电流。待电动机转速接近额定待电动机转速接近额定转速时，再将电阻短接，转速时，再将电阻短接，电动机仍然在额定电压电动机仍然在额定电压下运行。下运行。定子绕组串电阻或电抗器降压起动定子绕组串电阻或电抗器降压起动自耦变压器（起动补偿器）降压起动自耦变压器（起动补偿器）降压起动 UNISIS
14、U 设自耦变压器变比设自耦变压器变比K=NK=N2 2/N/N1 1, ,则电动机定子电压为直则电动机定子电压为直接起动时的接起动时的1/K1/K，定子电流（即，定子电流（即自耦变压器副边电流）降为直接自耦变压器副边电流）降为直接起动时的起动时的1/K1/K，而自耦变压器原，而自耦变压器原边电流则为直接起动时的边电流则为直接起动时的1/K1/K2 2，起动转矩降低为直接起动时的起动转矩降低为直接起动时的1/K1/K2 2。自耦变压器降压起动控制线路自耦变压器降压起动控制线路Y/降压起动控制线路降压起动控制线路 在正常运行时，电动机在正常运行时，电动机定子绕组是联成三角形的，定子绕组是联成三角形
15、的，起动时把它联接成星形，起动时把它联接成星形，起动即将完毕时再恢复成起动即将完毕时再恢复成三角形。三角形。 正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗设：电机每相阻抗为为z31llYIIAZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起起动动UPStstYTT31PPUU31（2）Y Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1 1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY Y 起动起动也时ststTI
16、,。Y/Y/起动控制线路起动控制线路: :3 3、变频起动、变频起动 起动时，给三相异步电动机加低压低频的交流电，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。电压和频率。4 4、绕线型异步电动机起动方法、绕线型异步电动机起动方法 转子串电阻起动转子串电阻起动 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。路连接。串入电阻或电抗，就可以限制起动电流。 定定子子RRR线绕式转子线绕式转子起动时将适当
17、的起动时将适当的R R串入转子绕组中，起动后将串入转子绕组中，起动后将R R短路短路。1222202202)(IIRXREIst转子串电阻起动的特点转子串电阻起动的特点：适于转子为线绕式的电动机起动适于转子为线绕式的电动机起动。（1 1） （2 2）R R2 2选得选得适当适当，转子串电阻既可以降低起动电流，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。又可以增加起动力矩。0Tn2R2R22RR v转子串电阻起动控制线路：转子串电阻起动控制线路： 转子串频敏变阻器起动：转子串频敏变阻器起动：频敏变阻器起动控制线路图：频敏变阻器起动控制线路图：图图6.6.1 6.6.1 时间原则短接电阻起
18、动线路时间原则短接电阻起动线路 6.7 6.7 异步电动机制动控制异步电动机制动控制一、制动一、制动1 1、定义：、定义：异步电动机的电磁转矩异步电动机的电磁转矩T T与转速与转速n n的方向相反时，电的方向相反时，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。制动。2 2、目的：、目的：利用电磁转矩的制动作用使电机迅速停车（刹车）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。或者稳定工作在某些有特殊要求的状态。3 3、方法：、方法：机械制动和电气制动。机械制动和电气制动。电气制动：电气制动：反接制
19、动、能耗制动、回馈制动。反接制动、能耗制动、回馈制动。（1 1）反接制动）反接制动v工作原理：工作原理： 改变异步电动机定子改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使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，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。从而产生制动转矩，实现制动。 制动过程：制动过程：当想要停车时，首当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相动机转速接近零时，再将三相电源切除。电源切除。 v特点特点: :方法简单方法简单, ,无需直流电无需直流电源源, ,制动快制动快, ,但制动过程冲击但制动过
20、程冲击强烈、易损坏传动零件、能强烈、易损坏传动零件、能量消耗大。量消耗大。v适用场合：适用场合：用于用于10KW10KW以下以下小容量电动机。小容量电动机。v控制线路图：控制线路图：v工作原理：工作原理： 在三相电动机停车切在三相电动机停车切断三相交流电源的同时，将一直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，实现转动方向相反的电磁转矩，实现对转子的制动。对转子的
21、制动。v制动方法实质是把转子原来储存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，所以称做能耗在转子的制动上，所以称做能耗制动。制动。（2 2）能耗制动）能耗制动 特点：特点：制动过程平稳，无冲击，制动过程平稳，无冲击，但需专用的直流电源。但需专用的直流电源。v适用场合：适用场合：适用于电动机容适用于电动机容量较大、要求制动平稳与制量较大、要求制动平稳与制动频繁的场合。动频繁的场合。单相桥式整流能耗制动控制线路单相桥式整流能耗制动控制线路 注意：注意：制动作用的强弱与通制动作用的强弱与通入直流电流的大小和电动机转速入直流电流的大小和电动机转
22、速有关，在同样的转速下电流越大有关，在同样的转速下电流越大制动作用越强。一般取直流电流制动作用越强。一般取直流电流为电动机空载电流的为电动机空载电流的3-43-4倍，过大倍，过大会使定子过热。会使定子过热。 半波整流的能耗制动控制线路：半波整流的能耗制动控制线路： 反接制动的特点是制动效果显著。但在制动过程中有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。起制动的设备，如铣床、镗床、中型车床主轴的制动。 能耗制动具有制动准确、平稳、能量消耗小等优点
23、。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。、龙门刨床等的主轴定位。反接制动与能耗制动比较：反接制动与能耗制动比较： （3 3）回馈制动（再生制动或发电制动）回馈制动（再生制动或发电制动）v工作原理：工作原理：当电动机转子轴上受外力作用，使转子的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转速超过了旋转磁场的转速时，这时电磁转矩的方
24、向与转子的运动方向相反，成为制动转矩。此时电动机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。将机械能转变为电能馈送电网。6.8 6.8 电气控制线路的设计方法与操作注意事项电气控制线路的设计方法与操作注意事项 6.8.1 6.8.1 电气控制线路设计的一般原则电气控制线路设计的一般原则1 1控制电器的线圈应接在电源的同一端控制电器的线圈应接在电源的同一端6.8.1 6.8.1 控制电路中电器线圈、触头位置控制电路中电器线圈、触头位置 2 2交流电器的线圈不能串联使用交流电器的线圈不能串联使用6.8.2 6.8.2 两只交流接触器的使用两只交流接触器的使用（a a）
25、 （b b） 3 3应避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现象应避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现象 6.8.3 6.8.3 触头的合理使用触头的合理使用（a a） （b b） 4 4应尽量减少控制线路中所用控制电器触头的数量应尽量减少控制线路中所用控制电器触头的数量 6.8.4 6.8.4 触头的化简与合并触头的化简与合并 5 5设计控制线路时应考虑到各个控制电器的实际接线，尽可能设计控制线路时应考虑到各个控制电器的实际接线，尽可能减少连接的导线减少连接的导线 6.8.5 6.8.5 电器元件的合理接线电器元件的合理接线 6 6设计控制线路时，应考虑种种联锁关系和电气保护，也应设
26、计控制线路时，应考虑种种联锁关系和电气保护，也应考虑机床调整方便和安全操作。考虑机床调整方便和安全操作。 联锁或互锁联锁或互锁 联锁控制联锁控制是指使多台被控的电机按规定的顺序起动的控制是指使多台被控的电机按规定的顺序起动的控制方式。方式。 互锁互锁实际上是一种联锁关系，相互关联的触点不能同时打开。实际上是一种联锁关系，相互关联的触点不能同时打开。6.8.2 6.8.2 电气控制线路的故障检测与分析电气控制线路的故障检测与分析检测的方法检测的方法: :R R1212=R=R1313= R= R1414=R=R1515=R=R1616=0=0R R1717=R=R线圈线圈（1 1）正常时：）正常
27、时：（2 2）当测量某标号）当测量某标号时，电阻突然增大，时，电阻突然增大，说明表笔刚跨过的说明表笔刚跨过的触头或连接线接触触头或连接线接触不良或断路。不良或断路。（按下（按下SB2SB2不放）不放）2 2、电阻分段测量法、电阻分段测量法（按下（按下SB2SB2不放）不放） R R1212=R=R2323= R= R3434=R=R4545= = R R5656=0=0 R R6767=R =R 线圈线圈（1 1）正常时：）正常时：（2 2）若测得某两）若测得某两点间电阻很大，说点间电阻很大，说明该触头接触不良明该触头接触不良或导线断路。或导线断路。v1 1、电压分阶测量法、电压分阶测量法（1
28、 1）正常时：）正常时： U U1212=U=U1313=U=U1414=U=U1515=U=U1616=0=0；U U1717=380V=380V（2 2）当测到某标号（）当测到某标号（1 16 6标号）标号）时，电压突然增大，说明表笔刚时，电压突然增大，说明表笔刚跨过的触头或连接线接触不良或跨过的触头或连接线接触不良或断路。断路。2 2、电压分段测量法、电压分段测量法（1 1）正常时：）正常时： U U1212=U=U2323=U=U3434=U=U4545=U=U5656=0=0 U U6767=380V=380V（2 2）若测得某两点间（标号）若测得某两点间（标号1 1 6 6）电压为电压为380V380V，说明该触头接触不良，说明该触头接触不良或导线断路。或导线断路。电器的常见故障及维修电器的常见故障及维修: :(2) (2) 触头发毛触头发毛 故障现象：触头表面上形成许多凸出的小点。故障现象：触头表面上形成许多凸出的小点。 主要原因：触头分断时因温度主要原因：触头分断时因温度很高很高的电弧有触头之间的电弧有触头之间燃烧，使触头熔化。燃烧，使触头熔化。（3 3）触头熔焊）触头熔焊 定义：电弧的高温将动、静触头焊在一起而不能分断的定义：电弧的高温将动、静触头焊在一起而不能分断的现象称为熔焊现象称为熔焊 。二、电磁系统的故障及维修二、电磁系统的故障及维修
