1、第第3 3章章 继电接触器控制电路继电接触器控制电路 【 电气控制线路图电气控制线路图3.1 继电接触器控制电路基本控制规律继电接触器控制电路基本控制规律3.2 三相异步电动机的启动控制电路三相异步电动机的启动控制电路3.3 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制3.4 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制3.5 直流电动机的电气控制直流电动机的电气控制3.6 单相异步电动机的控制单相异步电动机的控制3.7 电气控制系统常用的保护环节电气控制系统常用的保护环节3.8常用的电气控制线路图有电气原理图、常用的电气控制线路图有电气原理图、电气布置图与安装接线图，下面简单介绍电气
2、布置图与安装接线图，下面简单介绍其中的电气原理图。其中的电气原理图。1电气原理图的用途电气原理图的用途电气原理图是表示系统、分系统、成电气原理图是表示系统、分系统、成套装置、设备等实际电路以及各电气元器套装置、设备等实际电路以及各电气元器件中导线的连接关系和工作原理的图。绘件中导线的连接关系和工作原理的图。绘制电气原理图时不必考虑其组成项目的实制电气原理图时不必考虑其组成项目的实体尺寸、形状或位置。电气原理图为了解体尺寸、形状或位置。电气原理图为了解电路的作用、编制接线文件、测试、查找电路的作用、编制接线文件、测试、查找故障、安装和维修提供了必要的信息。故障、安装和维修提供了必要的信息。2电气
3、原理图的内容电气原理图的内容电气原理图应包含代表电路中元器件电气原理图应包含代表电路中元器件的图形符号、元器件或功能件之间的连接的图形符号、元器件或功能件之间的连接关系、参照代号、端子代号、电路寻迹关系、参照代号、端子代号、电路寻迹（信号代号、位置索引标记）和了解功能（信号代号、位置索引标记）和了解功能件必需的补充信息。通常主回路或其中一件必需的补充信息。通常主回路或其中一部分采用单线表示法。部分采用单线表示法。3绘制电气原理图的原则绘制电气原理图的原则现以图现以图3-1所示的电动机启所示的电动机启/停控制电停控制电气原理图为例来阐明绘制电气原理图的原气原理图为例来阐明绘制电气原理图的原则。则
4、。图图3-1电动机启电动机启/停控制电气原理图停控制电气原理图（1）电气原理图的绘制标准）电气原理图的绘制标准电气原理图中所有的元器件都应采用电气原理图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。国家统一规定的图形符号和文字符号。（2）电气原理图的组成）电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。电气原理图由主电路和辅助电路组成。主电路是从电源到电动机的电路，其中有主电路是从电源到电动机的电路，其中有转换开关、熔断器、接触器主触头、热继转换开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元器件与电动机等。电器发热元器件与电动机等。主电路用粗线绘制在电气原理图的左主电路用粗线绘制在电气
5、原理图的左侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。电路、信号电路及保护电路等。它们由继电器、接触器的电磁线圈，它们由继电器、接触器的电磁线圈，继电器、接触器的辅助触头，控制按钮，继电器、接触器的辅助触头，控制按钮，其他控制元器件触头、熔断器、信号灯及其他控制元器件触头、熔断器、信号灯及控制开关等组成，用细实线绘制在电气原控制开关等组成，用细实线绘制在电气原理图的右侧或下方。理图的右侧或下方。（3）电源线的画法）电源线的画法电气原理图中直流电源用水平线画出，电气原理图中直流电源用水平线画出，一般直流电源的正极画在电气原理图的上一般直流电
6、源的正极画在电气原理图的上方，负极画在电气原理图的下方。方，负极画在电气原理图的下方。三相交流电源线集中水平画在电气原三相交流电源线集中水平画在电气原理图的上方，相序自上而下按照理图的上方，相序自上而下按照L1、L2、L3排列，中性线（排列，中性线（N线）和保护接地线线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。线）排在相线之下。主电路垂直于电源线画出，控制电路主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直于两条水平电源线之间画与信号电路垂直于两条水平电源线之间画出。出。耗电元器件（如接触器、继电器的线耗电元器件（如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等）直圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯
7、等）直接与下方的水平电源线相接，控制触头接接与下方的水平电源线相接，控制触头接在上方的水平电源线与耗电元器件之间。在上方的水平电源线与耗电元器件之间。（4）电气原理图中电气元器件的画）电气原理图中电气元器件的画法法电气原理图中的各电气元器件均不画电气原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，只是画出其带电部件，同实际的外形图，只是画出其带电部件，同一电气元器件上的不同带电部件是按电路一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出的，但必须按国家标准中的连接关系画出的，但必须按国家标准规定的图形符号画出，并且用同一文字符规定的图形符号画出，并且用同一文字符号标明。号标明。对于几个同类电器，
8、在表示名称的文对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。字符号之后加上数字序号，以示区别。（5）电气原理图中电气触头的画法）电气原理图中电气触头的画法电气原理图中各元器件触头状态均按电气原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。态画出。对于接触器、电磁式继电器按电磁线对于接触器、电磁式继电器按电磁线圈未通电时的触头状态画出；对于控制按圈未通电时的触头状态画出；对于控制按钮、行程开关的触头按不受外力作用时的钮、行程开关的触头按不受外力作用时的状态画出；对于断路器和开关电器触头按状态画出；对于断路器和开关电器
9、触头按断开状态画出。断开状态画出。当电气触头的图形符号垂直放置时，当电气触头的图形符号垂直放置时，以以“左开右闭左开右闭”的原则绘制，即垂线左侧的原则绘制，即垂线左侧的触头为常开触头，垂线右侧的触头为常的触头为常开触头，垂线右侧的触头为常闭触头；当符号为水平放置时，以闭触头；当符号为水平放置时，以“上闭上闭下开下开”的原则绘制，即在水平线上方的触的原则绘制，即在水平线上方的触头为常闭触头，水平线下方的触头为常开头为常闭触头，水平线下方的触头为常开触头。触头。（6）电气原理图的布局）电气原理图的布局电气原理图按功能布置，即同一功能电气原理图按功能布置，即同一功能的电气元器件集中在一起，尽可能按动
10、作的电气元器件集中在一起，尽可能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制。顺序从上到下或从左到右的原则绘制。（7）线路连接点、交叉点的绘制）线路连接点、交叉点的绘制在电路图中，对于需要测试和拆接的在电路图中，对于需要测试和拆接的外部引线的端子，采用外部引线的端子，采用“空心圆空心圆”表示；表示；有直接电联系的导线连接点，用有直接电联系的导线连接点，用“实心圆实心圆”表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点。在电气原理图中要尽量避免线条的圆点。在电气原理图中要尽量避免线条的交叉。交叉。（8）电气原理图的绘制要求）电气原理图的绘制要求电气原理图的绘制要层次分明，各
11、电电气原理图的绘制要层次分明，各电器元器件及触头的安排要合理，既要做到器元器件及触头的安排要合理，既要做到所用元器件、触头最少，耗能最少，又要所用元器件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线及安装、保证电路运行可靠，节省连接导线及安装、维修方便。维修方便。4关于电气原理图图面区域的划关于电气原理图图面区域的划分分为了便于确定电气原理图的内容和组为了便于确定电气原理图的内容和组成部分在图中的位置，有利于检索电气线成部分在图中的位置，有利于检索电气线路，因此常在各种幅面的图纸上分区。每路，因此常在各种幅面的图纸上分区。每个分区内竖边用大写的拉丁字母编号，横个分区内竖边用大写的拉丁
12、字母编号，横边用阿拉伯数字编号。边用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角开始，分区代号用该区的拉丁幅的左上角开始，分区代号用该区的拉丁字母或阿拉伯数字表示，有时为了分析方字母或阿拉伯数字表示，有时为了分析方便，也把数字区放在图的下面。便，也把数字区放在图的下面。5继电器、接触器触头位置的索继电器、接触器触头位置的索引引在电气原理图中，继电器、接触器线在电气原理图中，继电器、接触器线圈的下方注有其触头在图中位置的索引代圈的下方注有其触头在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。其中，号，索引代号用图面区域号表示。其中，左栏为常开触头所在
13、的图区号，右栏为常左栏为常开触头所在的图区号，右栏为常闭触头所在的图区号。闭触头所在的图区号。6电气原理图中技术数据的标注电气原理图中技术数据的标注在电气原理图中各电气元器件的相关在电气原理图中各电气元器件的相关数据和型号常在电器元器件文字符号下方数据和型号常在电器元器件文字符号下方标注。标注。图图3-1所示中热继电器文字符号所示中热继电器文字符号FR下下方标有方标有6.811，此数据为该热继电器的动，此数据为该热继电器的动作电流值范围，而作电流值范围，而8.4为该继电器的整定电为该继电器的整定电流值。关于布置图和接线图，将在第流值。关于布置图和接线图，将在第4章通章通过具体实例讲解。过具体实
14、例讲解。3.2 3.2 继电接触器控制电路基本继电接触器控制电路基本 控制规律控制规律3.2.1 自锁和互锁自锁和互锁自锁和互锁统称为电器的联锁控制，自锁和互锁统称为电器的联锁控制，在电气控制中应用十分广泛。在电气控制中应用十分广泛。图图3-2所示是电动机的单向连续运转控所示是电动机的单向连续运转控制线路。这是典型的利用接触器的自锁实制线路。这是典型的利用接触器的自锁实现连续运转的电气控制线路。现连续运转的电气控制线路。 图图3-2电动机单向连续运转控制线路图电动机单向连续运转控制线路图 图图3-3所示是带互锁的三相异步电动机所示是带互锁的三相异步电动机的正的正/反转控制线路。反转控制线路。
15、图图3-3按钮联锁正按钮联锁正/反转控制线路图反转控制线路图 3.2.2 点动和连续运行控制线点动和连续运行控制线路路在生产实践中，机械设备有时需要长在生产实践中，机械设备有时需要长时间运行，有时需要间断工作，因而控制时间运行，有时需要间断工作，因而控制电路要有连续工作和点动工作两种状态。电路要有连续工作和点动工作两种状态。图图3-4电动机点动控制线路图电动机点动控制线路图 3.2.3 多地联锁控制线路多地联锁控制线路多地联锁控制线路如图多地联锁控制线路如图3-5所示。所示。图图3-5 多地启动和停止控制线路图多地启动和停止控制线路图在一些大型生产机械设备上，要求操在一些大型生产机械设备上，要
16、求操作人员在不同的方位进行操作与控制，即作人员在不同的方位进行操作与控制，即实现多地控制。多地控制是用多组启动按实现多地控制。多地控制是用多组启动按钮、停止按钮来进行的，这些按钮连接的钮、停止按钮来进行的，这些按钮连接的原则是，启动按钮的常开触头要并联，即原则是，启动按钮的常开触头要并联，即逻辑或的关系；停止按钮的常闭触头要串逻辑或的关系；停止按钮的常闭触头要串联，即逻辑与的关系。联，即逻辑与的关系。3.2.4 自动循环控制线路自动循环控制线路在生产中，某些设备的工作台需要进在生产中，某些设备的工作台需要进行自动往复运行（如平面磨床），而自动行自动往复运行（如平面磨床），而自动往复运行通常是利
17、用行程开关来控制自动往复运行通常是利用行程开关来控制自动往复运动的行程，并由此来控制电动机的往复运动的行程，并由此来控制电动机的正正/反转或电磁阀的通、断电，从而实现生反转或电磁阀的通、断电，从而实现生产机械的自动往复运动。产机械的自动往复运动。图图3-6自动往复循环控制线路图自动往复循环控制线路图3.2.5 其他控制线路其他控制线路1既能点动又能连续运行的控制既能点动又能连续运行的控制图图3-7所示的电路既能实现点动又能实所示的电路既能实现点动又能实现连续运行的控制。现连续运行的控制。图图3-7 既能点动又能连续运行的控制电路图既能点动又能连续运行的控制电路图23个接触器组成的正个接触器组成
18、的正/反转电路反转电路图图3-8所示的电路能实现连续正所示的电路能实现连续正/反转反转运行控制。这个电路由于采用了四断点电运行控制。这个电路由于采用了四断点电路，能有效熄灭电弧，防止电弧短路。这路，能有效熄灭电弧，防止电弧短路。这个电路是个电路是“正正-反反”电路，与电路，与“正正-停停-反反”电路是有区别的。电路是有区别的。图图3-8 3个接触器组成的正个接触器组成的正/反转电路图反转电路图3.3 3.3 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 控制电路控制电路通常三相异步电动机的启动有直接启通常三相异步电动机的启动有直接启动（全压启动）和减压启动两种方式。动（全压启动）和减压启动两种方式
19、。3.3.1 直接启动直接启动所谓直接启动，就是将电动机的定子所谓直接启动，就是将电动机的定子绕组通过电源开关或接触器直接接入电源，绕组通过电源开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动，也称为全压启动。在额定电压下进行启动，也称为全压启动。直接启动因为无需附加启动设备，并直接启动因为无需附加启动设备，并且操作控制简单、可靠，所以在条件允许且操作控制简单、可靠，所以在条件允许的情况下应尽量采用，考虑到目前在大中的情况下应尽量采用，考虑到目前在大中型厂矿企业中，变压器功率已足够大。因型厂矿企业中，变压器功率已足够大。因此绝大多数中、小型笼式异步电动机都采此绝大多数中、小型笼式异步电动机都采用
20、直接启动。用直接启动。由于笼式异步电动机的全压启动电流由于笼式异步电动机的全压启动电流很大，空载启动时的启动电流为额定电流很大，空载启动时的启动电流为额定电流的的48倍，带载启动时的电流会更大。倍，带载启动时的电流会更大。特别是大型电动机，若采用全压启动特别是大型电动机，若采用全压启动时，会引起电网电压的降低，使电动机的时，会引起电网电压的降低，使电动机的转矩降低，甚至启动困难，而且还会影响转矩降低，甚至启动困难，而且还会影响其他电网中设备的正常工作，所以大型笼其他电网中设备的正常工作，所以大型笼式异步电动机不允许采用全压启动。式异步电动机不允许采用全压启动。一般而言，电动机启动时，供电母线一
21、般而言，电动机启动时，供电母线上的电压降落不得超过上的电压降落不得超过10%15%，电动，电动机的最大功率不得超过变压器的机的最大功率不得超过变压器的20%30%。3.3.2 串电阻或电抗减压启动串电阻或电抗减压启动1串电阻或电抗减压启动的原理串电阻或电抗减压启动的原理异步电动机采用定子电阻或电抗的减异步电动机采用定子电阻或电抗的减压启动原理，如图压启动原理，如图3-9所示。所示。图图3-9定子串电阻或电抗的减压启动线路图定子串电阻或电抗的减压启动线路图定子串电阻或电抗的减压启动方法有定子串电阻或电抗的减压启动方法有如下缺点。如下缺点。 定子串电阻或电抗势必减小定子绕定子串电阻或电抗势必减小定
22、子绕组的电压，由于启动转矩与定子绕组的电组的电压，由于启动转矩与定子绕组的电压的平方成正比，定子串电阻或电抗将在压的平方成正比，定子串电阻或电抗将在很大程度上减少启动转矩，故它只适用于很大程度上减少启动转矩，故它只适用于空载或轻载启动的场合。空载或轻载启动的场合。 不经济，在启动过程中，电阻上消不经济，在启动过程中，电阻上消耗的能量大，不适用于经常启动的电动机，耗的能量大，不适用于经常启动的电动机，若采用电抗代替电阻，则所需设备费较高，若采用电抗代替电阻，则所需设备费较高，且体积大。且体积大。3.3.3 星形星形-三角形减压启动三角形减压启动所谓三角形连接（所谓三角形连接（）就是绕组首尾）就是
23、绕组首尾相连，如图相连，如图3-10所示，当接触器所示，当接触器KM2的主的主触头闭合和触头闭合和KM3的主触头断开时，电动机的主触头断开时，电动机的三相绕组首尾相连组成三角形连接。的三相绕组首尾相连组成三角形连接。3 图图3-10 星形星形-三角形减压启动的线路图三角形减压启动的线路图所谓星形连接（所谓星形连接（Y）就是绕组只有一）就是绕组只有一个公共连接点，当个公共连接点，当KM3的主触头闭合和的主触头闭合和KM2的主触头断开时，三相绕组只有一个的主触头断开时，三相绕组只有一个公共连接点，即公共连接点，即KM3的主触头处。的主触头处。1星形星形-三角形减压启动的原理三角形减压启动的原理星形
24、连接用星形连接用“Y”表示，三角形连接用表示，三角形连接用“”表示，星形表示，星形-三角形连接用三角形连接用“Y-”表表示，同一台电动机以星形连接启动时，启示，同一台电动机以星形连接启动时，启动电压只有三角形连接的动电压只有三角形连接的1/ ，启动电流只，启动电流只有三角形连接启动时电流的有三角形连接启动时电流的1/3，因此，因此Y-启动能有效地减少启动电流。启动能有效地减少启动电流。2星形星形-三角形减压启动的线路三角形减压启动的线路图图图图3-10所示是星形所示是星形-三角形减压启动的三角形减压启动的线路图线路图这种启动方法的优点是设备简单、经这种启动方法的优点是设备简单、经济，启动电流小
25、；其缺点是启动转矩小，济，启动电流小；其缺点是启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于空载或轻载启动的场合，并且只适用用于空载或轻载启动的场合，并且只适用于正常运行时定子绕组按三角形连接的异于正常运行时定子绕组按三角形连接的异步电动机。步电动机。3.3.4 自耦变压器减压启动自耦变压器减压启动自耦变压器减压启动的原理如图自耦变压器减压启动的原理如图3-11所示。所示。图图3-11自耦变压器减压启动线路图自耦变压器减压启动线路图3.4 3.4 三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速控制三相异步电动机的调速公式为三相异步电动机的调速公式为 （3
26、-1） 060(1)(1)fnnssp其中，其中，S为转差率，为转差率，n0为理想转速，为理想转速，为转子电流频率，为极对数。通过以上公为转子电流频率，为极对数。通过以上公式就可以得出相应的如下式就可以得出相应的如下3种调速方法。种调速方法。3.4.1 改变转差率的调速改变转差率的调速改变转差率的调速方法又分为调压调改变转差率的调速方法又分为调压调速、串电阻调速、串极调速（不是串激电速、串电阻调速、串极调速（不是串激电动机调速）和电磁离合器调速动机调速）和电磁离合器调速4种，下面仅种，下面仅介绍前两种调速方法。介绍前两种调速方法。 调压调速方法能够实现无级调速，调压调速方法能够实现无级调速，但
27、当降低电压时，转矩也按电压的平方比但当降低电压时，转矩也按电压的平方比例减小，所以调速范围不大。在定子电路例减小，所以调速范围不大。在定子电路中，串电阻（或电抗）和用晶闸管调压调中，串电阻（或电抗）和用晶闸管调压调速都是属于这种调速方法。速都是属于这种调速方法。 串电阻调速方法只适用于绕线式异串电阻调速方法只适用于绕线式异步电动机，其启动电阻可兼做调速电阻用，步电动机，其启动电阻可兼做调速电阻用，不过此时要考虑稳定运行时的发热，应适不过此时要考虑稳定运行时的发热，应适当增大电阻的容量。当增大电阻的容量。转子电路中串电阻调速简单可靠，但转子电路中串电阻调速简单可靠，但它是有级调速，随着转速的降低
28、，特性逐它是有级调速，随着转速的降低，特性逐渐变软。转子电路电阻损耗与转差率成正渐变软。转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。所以，这种调速方法比，低速时损耗大。所以，这种调速方法大多用在重复短期运转的生产机械中，如大多用在重复短期运转的生产机械中，如在起重运输设备中应用非常广泛。在起重运输设备中应用非常广泛。3.4.2 改变极对数的调速改变极对数的调速三相异步电动机的转速为三相异步电动机的转速为 （3-2） 060/nfp由上式可知，改变极对数即可改变电由上式可知，改变极对数即可改变电动机的转速。多速电动机启动时最好先接动机的转速。多速电动机启动时最好先接成低速，然后再换接为高速，这
29、样可获得成低速，然后再换接为高速，这样可获得较大的启动转矩。多速电动机虽然体积稍较大的启动转矩。多速电动机虽然体积稍大，价格稍高，只能有级调速。大，价格稍高，只能有级调速。3.4.3 变频调速变频调速异步电动机的转速正比于定子电源的异步电动机的转速正比于定子电源的频率，若连续地调节定子电源频率，即可频率，若连续地调节定子电源频率，即可实现连续地改变电动机的转速。实现连续地改变电动机的转速。1变频器及其工作原理变频器及其工作原理（1）交直交变频调速的原理）交直交变频调速的原理下面以图下面以图3-12说明交直交变频调说明交直交变频调速的原理，交直交变频调速就是变频速的原理，交直交变频调速就是变频器
30、先将工频交流电整流成直流电，逆变器器先将工频交流电整流成直流电，逆变器在微控制器（如在微控制器（如DSP）的控制下，将直流）的控制下，将直流电逆变成不同频率的交流电。目前市面上电逆变成不同频率的交流电。目前市面上的变频器多是这种原理工作的。的变频器多是这种原理工作的。图图3-12 变频器原理图变频器原理图【例【例3-1】 如图如图3-13所示，若将输入所示，若将输入端端L1和和L2的电源线对调，三相交流电动机的电源线对调，三相交流电动机M1的转向是否会改变？的转向是否会改变？图图3-13 变频器控制电动机正变频器控制电动机正/反转、反转、调速和制动控制线路图调速和制动控制线路图【解】【解】 不
31、会。因为将输入端不会。因为将输入端L1和和L2的电源线对调，虽然改变了输入端电源的的电源线对调，虽然改变了输入端电源的相序，但是输出端电压的相序并没有改变，相序，但是输出端电压的相序并没有改变，因为输入端不同相序的电源经过整流后都因为输入端不同相序的电源经过整流后都得到相同的直流电，不会影响输出端的相得到相同的直流电，不会影响输出端的相序，其原理图参考图序，其原理图参考图3-12。2变频器的控制变频器的控制（1）电动机的正）电动机的正/反转反转图图3-13中电动机的正中电动机的正/反转的控制过程反转的控制过程是：当合上按钮是：当合上按钮SB1时，接触器时，接触器KM1带电带电自锁，为电动机自锁
32、，为电动机M1的运行作准备。的运行作准备。当按钮当按钮SB4合上时，合上时，KA1继电器带电继电器带电自锁，电动机正转。当自锁，电动机正转。当SB3按钮合上时，按钮合上时，先使继电器先使继电器KA1的线圈断电，接着的线圈断电，接着KA2继继电器带电自锁，电动机反转。一般电动机电器带电自锁，电动机反转。一般电动机的启停不是通过通、断接触器的启停不是通过通、断接触器KM1实现的。实现的。（2）调速）调速通常变频器有多种调速方式，下面介通常变频器有多种调速方式，下面介绍其中的绍其中的4种。种。 调节控制电压（电流）调速。调节控制电压（电流）调速。 【例【例3-2】 在图在图3-13的变频器中，的变频
33、器中，AIN+和和AIN接线端子上有接线端子上有10V的电压，电的电压，电动机的额定转速是动机的额定转速是1 440r/min，则当电动，则当电动机的转速是机的转速是720r/min时，时，AIN+和和AIN端端子上的控制电压应该是多少？子上的控制电压应该是多少？【解】【解】 首先在变频器中将模拟量的信首先在变频器中将模拟量的信号范围设定为号范围设定为010V，再将频率范围设置，再将频率范围设置为为050Hz。可以求得。可以求得AIN+和和AIN端子上端子上的控制电压为的控制电压为K107205V1440U所以所以AIN+和和AIN端子上的控制电压端子上的控制电压为为5V。 键盘调速。键盘调速
34、。 通信调速。通常变频器可以与其他通信调速。通常变频器可以与其他智能设备（如智能设备（如PLC或计算机）进行通信，或计算机）进行通信，具有通信功能的变频器一般带有通信接口，具有通信功能的变频器一般带有通信接口，如如RS-232C、RS-485、现场总线（如、现场总线（如PROFIBUS）等接口。）等接口。 多段调速。多段调速。 （3）制动）制动使用变频器时，电动机的制动比较简使用变频器时，电动机的制动比较简单，如图单，如图3-13中，只要在中，只要在B+和和B端子上连端子上连接一个制动电阻即可，当按下接一个制动电阻即可，当按下SB2按钮时，按钮时，系统断电，制动开始（制动电阻通常作为系统断电，
35、制动开始（制动电阻通常作为附件在变频器供应商处购买）。附件在变频器供应商处购买）。3变频器的选用变频器的选用下面举例说明如何选用变频器。下面举例说明如何选用变频器。图图3-14 变频器控制电动机多段调速线路图变频器控制电动机多段调速线路图4变频器的其他问题变频器的其他问题 过载保护过载保护 电磁干扰的防护。电磁干扰的防护。 变频器及控制柜内所有的设备都要变频器及控制柜内所有的设备都要用粗而短的导线与接地端子排可靠接地。用粗而短的导线与接地端子排可靠接地。 与变频器相连的控制设备（如与变频器相连的控制设备（如PLC）也应该可靠接地，而且要与变频器连接到也应该可靠接地，而且要与变频器连接到同一个接
36、地网中。同一个接地网中。 电气柜中布线时应该强、弱电分开；电气柜中布线时应该强、弱电分开；在强、弱电必须交叉时，两者之间最好以在强、弱电必须交叉时，两者之间最好以90直角交叉。直角交叉。 因为变频器输出的三相交流电不是因为变频器输出的三相交流电不是标准的正弦波，有高次谐波，在工作时会标准的正弦波，有高次谐波，在工作时会对周围的电子设备产生干扰；防止变频器对周围的电子设备产生干扰；防止变频器被干扰以及防止变频器干扰其他的设备，被干扰以及防止变频器干扰其他的设备，可以配备不同型号的滤波器和电抗器，这可以配备不同型号的滤波器和电抗器，这些附件可以在购买变频器时一并采购。些附件可以在购买变频器时一并采
37、购。 电源及电动机接线的压着端子应使电源及电动机接线的压着端子应使用带有绝缘套管的端子。用带有绝缘套管的端子。 电源一定不能接到变频器输出端上电源一定不能接到变频器输出端上（U、V、W），否则会损坏变频器。），否则会损坏变频器。 接线后，零碎线头必须清除干净。接线后，零碎线头必须清除干净。零碎线头可能造成异常、失灵和故障，必零碎线头可能造成异常、失灵和故障，必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，注意不要使碎片粉末等进入变频器中。时，注意不要使碎片粉末等进入变频器中。 运行一次后想改变接线时，应该切运行一次后想改变接线时，应该切断电源后过断电源后过10mi
38、n以上，用测试工具测试以上，用测试工具测试电压后再进行接线工作。因为断电后一段电压后再进行接线工作。因为断电后一段时间内电容上仍然有危险的高压电。时间内电容上仍然有危险的高压电。 变频器输出端的短路或接地会引起变频器输出端的短路或接地会引起变频器模块的损坏。变频器模块的损坏。 不可使用变频器输入侧的电磁接触不可使用变频器输入侧的电磁接触器启动，停止变频器。器启动，停止变频器。 变频器的输入输出信号回路上不可变频器的输入输出信号回路上不可接上许可容量以上的电压。接上许可容量以上的电压。3.5 3.5 三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动控制三相异步电动机的制动方法有机械制三相异步电动机的
39、制动方法有机械制动和电气制动。其中，电气制动又有动和电气制动。其中，电气制动又有3种制种制动方式：反接制动、能耗制动和再生发电动方式：反接制动、能耗制动和再生发电制动。制动。3.5.1 机械制动机械制动机械制动就是利用机械装置使电动机机械制动就是利用机械装置使电动机在断电后迅速停转的一种方法，较常用的在断电后迅速停转的一种方法，较常用的就是电磁抱闸。就是电磁抱闸。图图3-15所示是机械制动线路图。所示是机械制动线路图。图图3-15 机械制动线路图机械制动线路图3.5.2 反接制动反接制动1电源反接电源反接（1）电源反接制动的原理）电源反接制动的原理如果正常运行时异步电动机三相电源如果正常运行时
40、异步电动机三相电源的相序突然改变，即电源反接，这就改变的相序突然改变，即电源反接，这就改变了旋转磁场的方向，产生一个反向的电磁了旋转磁场的方向，产生一个反向的电磁转矩使电动机迅速停止转矩使电动机迅速停止（2）单向反接制动线路图）单向反接制动线路图图图3-16 单向反接制动线路图单向反接制动线路图由于反接制动时电流很大，因此鼠笼由于反接制动时电流很大，因此鼠笼式电动机常在定子电路中串接电阻；线绕式电动机常在定子电路中串接电阻；线绕式电动机则在转子电路中串接电阻。式电动机则在转子电路中串接电阻。3.5.3 自励发电自励发电-短接制动短接制动自励发电自励发电-短接制动线路如图短接制动线路如图3-17
41、所示。所示。图图3-17 自励发电自励发电-短接制动线路图短接制动线路图自励发电自励发电-短接制动采用一相自励发电短接制动采用一相自励发电制动、两相短接制动，既发挥了自励发电制动、两相短接制动，既发挥了自励发电制动效果好的优点，又发挥了短接制动线制动效果好的优点，又发挥了短接制动线路简单的优点。路简单的优点。3.5.4 电容电容-电磁制动电磁制动电容电容-电磁制动线路如图电磁制动线路如图3-18所示。所示。 图图3-18 电容电容-电磁制动线路图电磁制动线路图3.5.5 能耗制动能耗制动1能耗制动的原理能耗制动的原理当电动机脱离三相交流电源后，向定当电动机脱离三相交流电源后，向定子绕组内通入直
42、流电，建立静止磁场，转子绕组内通入直流电，建立静止磁场，转子以惯性旋转，转子的导体切割定子磁场子以惯性旋转，转子的导体切割定子磁场的磁力线，产生转子感应电动势和感应电的磁力线，产生转子感应电动势和感应电流。转子的感应电流和静止磁场的作用产流。转子的感应电流和静止磁场的作用产生制动电磁转矩，达到制动的目的。生制动电磁转矩，达到制动的目的。2能耗制动的分类能耗制动的分类根据电源的整流方式，能耗制动分为根据电源的整流方式，能耗制动分为半波整流能耗制动和全波整流能耗制动；半波整流能耗制动和全波整流能耗制动；根据能耗制动的时间原则，有的能耗控制根据能耗制动的时间原则，有的能耗控制回路使用时间继电器，有的
43、则用速度继电回路使用时间继电器，有的则用速度继电器。器。3速度继电器控制单向全波整流速度继电器控制单向全波整流能耗制动线路能耗制动线路图图3-19所示是速度继电器控制单向全所示是速度继电器控制单向全波整流能耗制动线路波整流能耗制动线路 。图图3-19 速度继电器控制单向全波整流能耗制动线路图速度继电器控制单向全波整流能耗制动线路图接触器接触器KM2线圈得电吸合，线圈得电吸合，KM2主主触头闭合，整流器向电动机的定子绕组提触头闭合，整流器向电动机的定子绕组提供直流电，建立静止磁场，电动机进行全供直流电，建立静止磁场，电动机进行全波能耗制动。波能耗制动。电动机的速度急剧下降，当电动机的电动机的速度
44、急剧下降，当电动机的速度低于速度低于100r/min时，速度继电器的常开时，速度继电器的常开触头断开，触头断开，KM2线圈断电，切断能耗制动线圈断电，切断能耗制动的电源。的电源。 4能耗制动的优缺点能耗制动的优缺点能耗制动电源的优点是制动准确，能能耗制动电源的优点是制动准确，能耗的制动平稳；其缺点是需要加装附加电耗的制动平稳；其缺点是需要加装附加电源，制动力矩小，低速时制动力矩更小。源，制动力矩小，低速时制动力矩更小。5能耗制动电源的电压和电流的能耗制动电源的电压和电流的计算计算直流电流公式：直流电流公式： （3-3） Z0N(3.5 4)1.5III直流电压公式：直流电压公式：（3-4） Z
45、ZUIR式中，为直流电流，为电动机空载电式中，为直流电流，为电动机空载电流，为电动机的额定电流，为直流电压。流，为电动机的额定电流，为直流电压。【例【例3-5】 有一台笼型电动机，功率有一台笼型电动机，功率为为13kW，额定电压为，额定电压为380V，额定电流，额定电流=25A， =9.7A，定子绕组的电阻为，定子绕组的电阻为0.63 ，定子绕组为定子绕组为Y接线，这台电动机采用全波接线，这台电动机采用全波能耗制动时所需的直流电压、直流电流以能耗制动时所需的直流电压、直流电流以及变压器的二次侧电流、二次侧电压和功及变压器的二次侧电流、二次侧电压和功率是多少？率是多少？NI0I【解】【解】 直流
46、电流为直流电流为Z0(3.5 4)49.738.8AII直流电压为直流电压为ZZ38.80.6425VUI R 变压器的二次侧电流为变压器的二次侧电流为2Z/0.938.8/0.943AII变压器的二次侧电压为变压器的二次侧电压为2Z/0.925/0.928VUU变压器的功率为变压器的功率为2 2284312041.2kWPU I 3.6 3.6 直流电动机的电气控制直流电动机的电气控制3.6.1 直流电动机电枢串电阻直流电动机电枢串电阻单向启动控制单向启动控制（1）直流电动机电枢串电阻启动的）直流电动机电枢串电阻启动的原因和原理原因和原理直流电动机直接启动时的电流很大，直流电动机直接启动时的
47、电流很大，通常达到额定电流的通常达到额定电流的1020倍，产生很大倍，产生很大的启动转矩，这本来对于电动机的启动是的启动转矩，这本来对于电动机的启动是有利的，但过大的转矩容易损坏电动机的有利的，但过大的转矩容易损坏电动机的电枢绕组和换向器，因此，启动时在电枢电枢绕组和换向器，因此，启动时在电枢中串入电阻可以减小启动电流。中串入电阻可以减小启动电流。另外，他励直流电动机在弱磁或者零另外，他励直流电动机在弱磁或者零磁时，会产生磁时，会产生“飞车飞车”现象，因此电枢在现象，因此电枢在通电以前，先在励磁回路中接入励磁电压，通电以前，先在励磁回路中接入励磁电压，同时还要进行串电阻保护。所以直流电动同时还
48、要进行串电阻保护。所以直流电动机的启动控制是基于串电阻和弱磁保护设机的启动控制是基于串电阻和弱磁保护设计的。计的。（2）直流电动机电枢串电阻单向启）直流电动机电枢串电阻单向启动控制过程动控制过程直流电动机电枢串电阻启动的方法比直流电动机电枢串电阻启动的方法比较多，有速度原则启动、电流原则启动和较多，有速度原则启动、电流原则启动和时间原则启动，下面将分别介绍。时间原则启动，下面将分别介绍。 速度原则启动速度原则启动图图3-20所示为直流电动机电枢串电阻所示为直流电动机电枢串电阻单向启动线路图。单向启动线路图。 图图3-20 直流电动机电枢串电阻单向启动线路图直流电动机电枢串电阻单向启动线路图 （
49、速度原则）（速度原则） 当励磁电路停电时，线圈中产生感应当励磁电路停电时，线圈中产生感应电动势，绕组电动势，绕组MD、电阻、电阻R4和二极管和二极管VD组组成释放回路，起保护作用，成释放回路，起保护作用，VD又叫做续流又叫做续流二极管。二极管。 电流原则启动电流原则启动 图图3-21 直流电动机电枢串电阻单向启动线路图直流电动机电枢串电阻单向启动线路图 （电流原则）（电流原则） 时间原则启动时间原则启动时间原则的直流电动机电枢串电阻单时间原则的直流电动机电枢串电阻单向启动线路如图向启动线路如图3-22所示。所示。 图图3-22 直流电动机电枢串电阻单向启动线路图直流电动机电枢串电阻单向启动线路
50、图（时间原则）（时间原则）3.6.2 直流电动机的可逆运行直流电动机的可逆运行控制控制1直流电动机的换向原理直流电动机的换向原理只要改变直流电动机电枢或者励磁绕只要改变直流电动机电枢或者励磁绕组的极性，就可以改变直流电动机的旋转组的极性，就可以改变直流电动机的旋转方向。方向。2直流电动机的可逆运行控制过直流电动机的可逆运行控制过程程图图3-23 直流电动机的可逆运行线路图直流电动机的可逆运行线路图3.6.3 直流电动机的单向运转直流电动机的单向运转能耗制动控制能耗制动控制（1）直流电动机的单向运转能耗制）直流电动机的单向运转能耗制动原理动原理切断直流电动机的电源后，直流电动切断直流电动机的电源
