1、 在工业生产中广泛使用的机械设备、自动化生产线等，一般都在工业生产中广泛使用的机械设备、自动化生产线等，一般都是由是由电动机拖动电动机拖动的。采用电动机作为原动机拖动生产机械运动的方的。采用电动机作为原动机拖动生产机械运动的方式叫做电力拖动。电气控制是指对拖动系统的控制，最常见的是继式叫做电力拖动。电气控制是指对拖动系统的控制，最常见的是继电器电器-接触器控制方式，也称继电接触器控制。电气控制线路是由各接触器控制方式，也称继电接触器控制。电气控制线路是由各种接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件组成的控制电路，种接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件组成的控制电路，复杂的电气控制线路由基本
2、控制电路（环节）组合而成。电动机常复杂的电气控制线路由基本控制电路（环节）组合而成。电动机常用的控制电路有起停控制、正反转控制、降压起动控制、调速控制用的控制电路有起停控制、正反转控制、降压起动控制、调速控制和制动控制等基本控制环节。和制动控制等基本控制环节。 本章主要介绍继电接触器控制系统的基本控制环节及典型线本章主要介绍继电接触器控制系统的基本控制环节及典型线路。由于涉及到电气制图，因此首先介绍电气制图的类型、画法及路。由于涉及到电气制图，因此首先介绍电气制图的类型、画法及国家标准。国家标准。2.1电气图中的图形符号和文字符号电气图中的图形符号和文字符号 电力拖动控制系统电力拖动控制系统由
3、电动机和各种控制电器组成。为了表达电由电动机和各种控制电器组成。为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统的工作原理、安装、调试和气控制系统的设计意图，便于分析系统的工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一的图形符号和文字符号来表达。国家检修控制系统，必须采用统一的图形符号和文字符号来表达。国家标准标准GB/T 4728-85电气图常用图形符号电气图常用图形符号规定了电气简图中图形规定了电气简图中图形符号的画法，国家标准符号的画法，国家标准GB/T7159-87电气技术中的文字符号制定电气技术中的文字符号制定通则通则规定了电气工程图中的文字符号的画法。规定了电气工程图中的文字符号的画
4、法。 2.1.1图形符号图形符号 图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。电气控制系统图中的图形符号必须按国家标的图形、标记或字符。电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制。准绘制。 图形符号含有符号要素、一般符号和限定符号。图形符号含有符号要素、一般符号和限定符号。 1.符号要素符号要素 是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形组是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形组合才构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点的符号合才构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点的符号就由接触
5、器触点功能符号和常开触点符号组合而成。就由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。 2.一般符号一般符号 用以表示一类产品和此类产品特用以表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号。如电动机可用一个圆圈征的一种简单的符号。如电动机可用一个圆圈表示。表示。 3.限定符号限定符号 用于提供附加信息的一种加在其用于提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。他符号上的符号。 2.1.2. 文字符号文字符号 文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，用以标明电文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，用以标明电气设备、装置和元器件的气设备、装置和元器件的 名称及电路的功能、状态和特征。名称及电路的功
6、能、状态和特征。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号，必要时还需添加文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号，必要时还需添加补充文字符号。补充文字符号。 1.基本文字符号基本文字符号 有单字母符号与双字母符号两种。有单字母符号与双字母符号两种。 单字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分单字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器表示电容器类，类，“Q”表示开关类等。表示开关类等。 双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且双字母符号由一个表示种类的
7、单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器表示保护器件类，件类，“FU”则表示为熔断器。则表示为熔断器。 2.辅助文字符号辅助文字符号 用来表示电气设备、装置和元器件以及电路的功用来表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征的。能、状态和特征的。 如如RD表示红色，表示红色，“L”表示限制等。辅助文字符号也可以放在表表示限制等。辅助文字符号也可以放在表示种类的单字母符号之后组成双字母符号，如示种类的单字母符号之后组成双字母符号，如SP表示压力传感器，表示压力传感器，“YB”表示电磁制动器等。为
8、简化文字符号，若辅助文字符号由两个表示电磁制动器等。为简化文字符号，若辅助文字符号由两个以上字母组成时，允许只采用其第一位字母进行组合，如以上字母组成时，允许只采用其第一位字母进行组合，如“MS表示表示同步电动机。辅助文字符号还可以单独使用，如同步电动机。辅助文字符号还可以单独使用，如“ON”表示接通，表示接通，“M”表示中间线等。表示中间线等。3.补充文字符号补充文字符号 用于基本文字符号和辅助文字符号在使用中仍不够用于基本文字符号和辅助文字符号在使用中仍不够用时进行补充，但要按照国家标准中的有关原则进行。用时进行补充，但要按照国家标准中的有关原则进行。例如，有时需要在电气原理图中对相同的设
9、备或元器件加以区别时，例如，有时需要在电气原理图中对相同的设备或元器件加以区别时，常使用数字序号进行编号，如常使用数字序号进行编号，如“G1”表示表示1号发电机，号发电机，“T2”表示表示2号号变压器。变压器。 2.2 电气控制系统图电气控制系统图 电气控制系统是由电气控制元件按一定要求联接而成。为了清电气控制系统是由电气控制元件按一定要求联接而成。为了清晰地晰地表达生产机械电气控制系统的工作原理表达生产机械电气控制系统的工作原理，便于系统的安装、调便于系统的安装、调整、使用和维修整、使用和维修，将电气控制系统中的各，将电气控制系统中的各电气元器件电气元器件用一定的图形用一定的图形符号和文字符
10、号来表示，再将其符号和文字符号来表示，再将其联接情况联接情况用一定的图形表达出来，用一定的图形表达出来，这种图形就是电气控制系统图，也称电气工程图或电气图。电气控这种图形就是电气控制系统图，也称电气工程图或电气图。电气控制系统图包括制系统图包括电气原理图、电器元件布置图、电气接线图、功能图电气原理图、电器元件布置图、电气接线图、功能图和电器元件明细表和电器元件明细表等，常用的有电气原理图、电器元件布置图与电等，常用的有电气原理图、电器元件布置图与电气接线图。电气控制系统图是根据国家电气制图标准，用规定的图气接线图。电气控制系统图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘
11、制。各种图的图纸尺寸一般选形符号、文字符号以及规定的画法绘制。各种图的图纸尺寸一般选用用297210、297420、297 630和和297840(mm)四种幅面四种幅面. (特殊需要可按特殊需要可按GBl26-74机械制图机械制图国家标准选用其他尺寸。国家标准选用其他尺寸。) 2.2.1 电气原理图电气原理图 电气原理图用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接电气原理图用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和电气系统的工作原理。由于电气原理图结构简单、层次分明、关系和电气系统的工作原理。由于电气原理图结构简单、层次分明、适用于研究和分析电路工作原理，在设计部门和生产现场得到广泛
12、适用于研究和分析电路工作原理，在设计部门和生产现场得到广泛的应用。的应用。 原理图中的所有电器元件不画出实际外形图，而采用国家标准原理图中的所有电器元件不画出实际外形图，而采用国家标准规定的规定的图形符号和文字符号图形符号和文字符号。(参见本书附录参见本书附录1)原理图注重表示电气原理图注重表示电气电路电路各电气元件间的连接关系各电气元件间的连接关系，而不考虑其实际位置，甚至，而不考虑其实际位置，甚至可以将可以将一个元件分成几个部分绘于不同图纸的不同位置一个元件分成几个部分绘于不同图纸的不同位置，但必须用相同的，但必须用相同的文字符号表注。文字符号表注。 电气原理图的绘制规则由国家标准电气原理
13、图的绘制规则由国家标准GB6988.4给出。图给出。图2-1为为CW6132型普通车床电气原理电路图的具体实例型普通车床电气原理电路图的具体实例。 电气原理图电气原理图2.2.1 电气原理图电气原理图一般工厂设备的电气原理图绘制八项规则简述如下。一般工厂设备的电气原理图绘制八项规则简述如下。(1)状态规则：电器应是未通电时的状态；二进制逻辑元件应是置状态规则：电器应是未通电时的状态；二进制逻辑元件应是置零时的状态；机械开关应是循环开始前的状态。零时的状态；机械开关应是循环开始前的状态。(2)电路分置规则：原理图上的动力电路、控制电路和信号电路应电路分置规则：原理图上的动力电路、控制电路和信号电
14、路应分开绘出。分开绘出。(3)明确参数规则：原理图上应标出各个电源电路的电压值、极性明确参数规则：原理图上应标出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数；某些元、器件的特性或频率及相数；某些元、器件的特性(如电阻、电容的数值等如电阻、电容的数值等)；不常；不常用电器用电器(如位置传感器、手动触点等如位置传感器、手动触点等)的操作方式和功能。的操作方式和功能。(4)功能分开规则：原理图上各电路的安排应便于分析、维修和寻功能分开规则：原理图上各电路的安排应便于分析、维修和寻找故障，原理图应按功能分开画出。找故障，原理图应按功能分开画出。(5)动力电路的电源电路绘成水平线，受电的动力装置动力电路的电源
15、电路绘成水平线，受电的动力装置(电动机电动机)及及其保护电器支路，应垂直电源电路画出。其保护电器支路，应垂直电源电路画出。2.2.1 电气原理图电气原理图 (6)控制和信号电路应垂直地绘在两条或几条水平电源线之间。控制和信号电路应垂直地绘在两条或几条水平电源线之间。耗能元件耗能元件(如线圈、电磁铁、信号灯等如线圈、电磁铁、信号灯等)，应直接接在接地的水平电源，应直接接在接地的水平电源线上。而控制触点应连在另一电源线。线上。而控制触点应连在另一电源线。 (7)顺序规则：为阅图方便，图中自左至右或自上而下表示操作顺序规则：为阅图方便，图中自左至右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交
16、叉。顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉。 (8)在原理图上方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与在原理图上方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用；在继电器、接触器线圈下方列有触点表以说明线圈和触点的作用；在继电器、接触器线圈下方列有触点表以说明线圈和触点的从属关系。从属关系。 例子：图例子：图2-1为为CW6132型普通车床电气原理电路图。型普通车床电气原理电路图。2.2.2 电器元件布置图电器元件布置图 电器元件布置图中绘出机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，是生产机械电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。电器元件布置图根据设备的复杂程度可集中绘制在一张图上，
17、控制柜、操作台的电器元件布置图也可以分别绘出。图2-2为CW6132型普通车床电器元件布置图。图中FU1FU4为熔断器、KM为接触器、FR为热继电器、TC为照明变压器、XT为接线端子板。 图图2-2 CW6132型普通车床电器元件布置图型普通车床电器元件布置图 2.2.3 电气接线图电气接线图 电气接线图又称电气互连图，用来表明电气设备电气接线图又称电气互连图，用来表明电气设备各单元之间的各单元之间的连接关系连接关系。它清楚地表明了。它清楚地表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接间的电气连接，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够，是实际安
18、装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气原理图所起不到的作用，在生产现场得到广泛应用。起到电气原理图所起不到的作用，在生产现场得到广泛应用。 图图2-3是根据图是根据图2-1电气原理图绘制的电气接线图。图中标明了电气原理图绘制的电气接线图。图中标明了CW6132型普通车床电气控制系统的电源进线、用电设备和各电器型普通车床电气控制系统的电源进线、用电设备和各电器元件之间的接线关系，并用虚线分别框出了电气柜、操作台等接线元件之间的接线关系，并用虚线分别框出了电气柜、操作台等接线板上的电气元件，画出了虚线框之间的连接关系。板上的电气元件，画出了虚线框之间的连接关系。 图图2-3 为为CW6132
19、型普通车床电气互连图型普通车床电气互连图2.2.4 电气控制线路的逻辑代数表示法电气控制线路的逻辑代数表示法 逻辑代数又叫布尔代数，开关代数。逻辑变量及其函数只有逻辑代数又叫布尔代数，开关代数。逻辑变量及其函数只有“1”、“0”两种取值，用来表示两种不同的逻辑状态。继电器接触两种取值，用来表示两种不同的逻辑状态。继电器接触器控制线路的元件都是两态元件，它们只有器控制线路的元件都是两态元件，它们只有“通通”和和“断断”两种状两种状态，如开关的接通或断开，线圈的通电或断电，触点的闭合或断开态，如开关的接通或断开，线圈的通电或断电，触点的闭合或断开等均可用逻辑值表示。因此，继电器等均可用逻辑值表示。
20、因此，继电器-接触器控制线路的基本规律是接触器控制线路的基本规律是符合逻辑代数的运算规律的，是可以用逻辑代数来帮助设计和分析符合逻辑代数的运算规律的，是可以用逻辑代数来帮助设计和分析的。随着技术的发展，逻辑代数已成为分析电路的重要数学工具。的。随着技术的发展，逻辑代数已成为分析电路的重要数学工具。本节介绍电气控制线路的逻辑代数表示法。本节介绍电气控制线路的逻辑代数表示法。2.2.4.1电器元件的逻辑表示电器元件的逻辑表示 电气控制系统由开关量构成控制时，电路状态与逻辑函数之间电气控制系统由开关量构成控制时，电路状态与逻辑函数之间存在对应关系，为将电路状态用逻辑函数式的方式描述出来，通常存在对应
21、关系，为将电路状态用逻辑函数式的方式描述出来，通常对电器做出如下规定。对电器做出如下规定。 用用KM、KA、SQ分别表示接触器、继电器、行程开关等电分别表示接触器、继电器、行程开关等电器的动合（常开）触点；用、器的动合（常开）触点；用、表示动断（常闭）触点。表示动断（常闭）触点。1.线圈状态线圈状态KA =1 继电器线圈处于通电状态。继电器线圈处于通电状态。KA =0继电器线圈处于断电状态。继电器线圈处于断电状态。2.2.4.1电器元件的逻辑表示电器元件的逻辑表示 2. 触点处于激励或非工作的原始状态触点处于激励或非工作的原始状态 KA 继电器处于动合触点状态。继电器处于动合触点状态。 继电器
22、处于动断触点状态。继电器处于动断触点状态。 SB 按钮处于动合触点状态。按钮处于动合触点状态。 按钮处于动断触点状态。按钮处于动断触点状态。 3.触点处于激励或工作状态触点处于激励或工作状态 KA 继电器处于动合触点状态。继电器处于动合触点状态。 继电器处于动断触点状态。继电器处于动断触点状态。 SB 按钮处于动合触点状态。按钮处于动合触点状态。 按钮处于动断触点状态。按钮处于动断触点状态。 2.2.4.2 电路状态的逻辑表示电路状态的逻辑表示 电路中触点的串联关系可用逻辑“与”即逻辑乘（ ）的关系表达；触点的并联关系可用逻辑“或”即逻辑加（+）的关系表达。图2-4为一起动控制电路中接触器KM
23、线圈的起动控制电路，其逻辑函数式可写为： )()(21KMSBSBKMf2.2.4.3 电路化简的逻辑法电路化简的逻辑法 用逻辑函数表达的电路可用逻辑代数的基本定律和运算法则进行化简。图2-5中（a）图的逻辑式为： 323121)(KAKAKAKAKAKAKMf函数式化简为函数式化简为:323121)(KAKAKAKAKAKAKMf21KAKA 3231KAKAKAKA)(11KAKA = 2.2.4.3 电路化简的逻辑法电路化简的逻辑法 因此，图因此，图2-5（a）化简后得到图）化简后得到图2-5（b）所示电路，并且图）所示电路，并且图2-5（a）电路与）电路与图图2-5（b）电路在功能上等
24、效。）电路在功能上等效。图2-4 起动控制电路 图2-5 两个相等的函数及其等效电路2.3 交流电动机的基本控制电路交流电动机的基本控制电路 由继电器接触器所组成的电气控制电路，基本控制电路有自锁由继电器接触器所组成的电气控制电路，基本控制电路有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地点与多条件控制、顺与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地点与多条件控制、顺序控制及自动循环控制等。序控制及自动循环控制等。 2.3.1 自锁与互锁的控制自锁与互锁的控制 自锁控制自锁控制与与互锁控制互锁控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基
25、本的控制。分广泛，是最基本的控制。 图图2-6为三相笼型异步电动机全压起、停控制电路。电动机起动时，为三相笼型异步电动机全压起、停控制电路。电动机起动时，合上电源开关合上电源开关Q，接通控制电路电源，按下起动按钮，接通控制电路电源，按下起动按钮SB2，其常开触头闭，其常开触头闭合，接触器线圈通电吸合，合，接触器线圈通电吸合，KM常开主触头与常开辅助触头同时闭合，前常开主触头与常开辅助触头同时闭合，前者使电动机接人三相交流电源起动旋转；后者并接在起动按钮者使电动机接人三相交流电源起动旋转；后者并接在起动按钮SB2两端，两端，从而使从而使KM线圈经线圈经SB2常开触头与常开触头与KM自身的常开辅助
26、触头两路供电。松开自身的常开辅助触头两路供电。松开起动按钮起动按钮SB2时，虽然时，虽然SB2这一路已断开，但这一路已断开，但KM线圈仍通过自身常开触头线圈仍通过自身常开触头这一通路而保持通电，使电动机继续运转，这种依靠接触器自身辅助触头这一通路而保持通电，使电动机继续运转，这种依靠接触器自身辅助触头而保持接触器线圈通电的现象称为自锁，起自锁作用的辅助触头称为自锁而保持接触器线圈通电的现象称为自锁，起自锁作用的辅助触头称为自锁触头，这段电路称为自锁电路。触头，这段电路称为自锁电路。 2.3.1 自锁与互锁的控制自锁与互锁的控制图26 三相笼型异步电动机全压起、停控制电路 2.3.1 自锁与互锁
27、的控制自锁与互锁的控制 各种生产机械常要求具有上下左右前后等相反方向的运动，这就要求电动机能够正反向运转。对于三相交流异步电动机可借助正反相接触器改变定子绕组相序来实现。图2-7为三相异步电动机正反转控制电路。图2-7a是将两个单向旋转控制电路组合而成。主电路由正、反转接触器KM1、KM2的主触头来实现电动机三相电源任意两相的换相，从而实现电动机正反转。当正转起动时，按下正转起动按钮SB2，KM1线圈通电吸合并自锁，电动机正向起动并运转；当反转起动时，按下反转起动按钮SB3，KM2线圈通电吸合并自锁，电动机便反向起动并运转。但若在按下正转起动按钮SB2，电动机已进入正转运行后，发生又按下反转起
28、动按钮SB3的误操作时，由于正反转接触器KM1、KM2的线圈均通电吸合，其主触头均闭合，于是发生电源两相短路，致使熔断器FU1熔体熔断，电动机无法工作。因此，该电路在任何时候只能允许一个接触器通电工作。为此，通常在控制电路中将正反转接触器KM1、KM2的常闭辅助触头串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，这种相互制约的控制关系称为互锁，这两对起互锁作用的常闭触头称为互锁触头。 2.3.2 点动与连续运转的控制点动与连续运转的控制 生产机械的运转状态有连续运转与短时间断运转，所以对其拖生产机械的运转状态有连续运转与短时间断运转，所以对其拖动电动机的控制也有点动与连续运转两种控制方式，对应的有点
29、动动电动机的控制也有点动与连续运转两种控制方式，对应的有点动控制与连续运转控制电路，如控制与连续运转控制电路，如图图2-8所示。所示。 a)基本点动控制电路基本点动控制电路 b)开关选择运行状态的电路开关选择运行状态的电路c)两个按扭控制的电路两个按扭控制的电路 2.3.3 多地点与多条件控多地点与多条件控制在一些大型生产机械和设备上，要求操作人员能在不同方位进行操作与控制，即实现多地点控制。在某些机械设备上，为保证操作安全，需要多个条件满足，设备才能开始工作，这样的控制称为多条件控制。多地点控制是用多组起动按钮、停止按钮来进行的，这些按钮连接的原则原则是： 起动按钮常开触头要并联，即逻辑或的
30、关系；停止按钮常闭触头要串联，即逻辑与的关系。 图2-9a为多地点控制电路。多条件控制采用多组按钮或继电器触点来实现，这些按钮或触电连接的原则是：常开触头要串联，即逻辑与的关系；常闭触头视设备的具体控制要求可并联或串联。图2-9b为多条件控制电路。 2.3.3 多地点与多条件控多地点与多条件控制a）多地点控制电路 b）多条件控制电路 2.3.4 顺序控制顺序控制 在生产实际中，有些设备往往要求其上的多台电动机按一定顺序实现其起动和停止，如磨床上的电动机就要求先起动油泵电动机，再起动主轴电动机。顺序起停控制电路顺序起停控制电路有顺序起动、同时停止控制电路和顺序起动、顺序停止的控制电路。图2-10
31、为两台电动机顺序控制电路图，图中左图为两台电动机顺序控制主电路，图2-10a为按顺序起动电路图，合上主电路与控制电路电源开关电源开关，按下起动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机M1起动旋转，同时串在KM2线圈电路中的KM1常开辅助触头也闭合，此时再按下按钮SB4，KM2线圈通电并自锁，电动机M2起动旋转，如果先按下SB4按钮，因KM1常开辅助触头断开，电动机M2不可能先起动，达到电动机M1、M2按顺序起动的目的。 2.3.4 顺序控制顺序控制 a） 顺序起动电路 b) 按顺序起动、停止的控制电路 生产机械除要求按顺序起动外，有时还要求按定顺序停止，如带式输送机，前面的第一台运输机先起动，
32、再起动后面的第二台；停车时应先停第二台，再停第一台，这样才不会造成物料在传送带上的堆积和滞留。图2-10b为按顺序起动与停止的控制电路，为此在图2-10a基础上，将接触器KM2的常开辅助触头并接在停止按钮SB1的两端，这样，即使先按下SB1，由于KM2线圈仍通电，电动机M1不会停转，只有按下SB3，电动机M2先停后，再按下SB1才能使M1停转，达到先停M2，后停M1的要求。 2.3.4 顺序控制顺序控制 2.3.5 自动往复循环控制自动往复循环控制 在生产中，某些机床的工作台需要进行自动往复运行，而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正反转或电磁阀的通断
33、电，从而实现生产机械的自动往复的。 图2-12a为机床工作台自动往复运动示意图，在床身两端固定有行程开关SQ1、SQ2，用来表明加工的起点与终点。 图212b为自动往复循环控制电路，图中SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3为正向限位开关，SQ4为反向限位开关。 2.4电动机的起动控制电路电动机的起动控制电路 三相笼型异步电动机具有结构简单、坚固耐用、价格便宜、维修方便等优点，获得了广泛的应用。对它的起动控制有直接起动与降压起动两种方式。笼型异步电动机的直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方法。由于直接起动电流可达电动机额定电流的47倍，过大的起动电流会造成电网电压显著
34、下降，直接影响在同一电网工作的其它电器设备，甚至使它们无法正常工作。因而对容量较大的电动机，采用减压起动，以减小起动电流 2.4.1 三相笼型异步电动机减压起动控制电路三相笼型异步电动机减压起动控制电路 三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机减压起动的方法有： 定子绕组电路串电阻或电抗器起动；定子绕组电路串电阻或电抗器起动； Y（星形（星形三角形）降压起动；三角形）降压起动； 自耦变压器降压起动和延边三角形降压起动等自耦变压器降压起动和延边三角形降压起动等。 这些起动方法的实质，都是在电源电压不变的情况下，起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以限制起动电流；而在起动以后再将电压恢复至额定值，电
35、动机进入正常运行。下面介绍实际应用中常用的Y降压起动和自耦变压器降压起动控制线路。 1 Y 降压起动控制线路降压起动控制线路 凡是正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机均可采用Y的降压起动方法来达到限制起动电流的目的。Y系列的笼型异步电动机4kW以上者均为三角形接法，都可以采用Y 降压起动的方法。 图2-13是电动机Y减压起动的控制电路，图中主电路由三组接触器主触点分别将电动机的定子绕组接成三角形或星形，KM3线圈得电，主触点闭合时，绕组接成星形；KM2主触点闭合时，接为三角形。KM1用来接通电源。两种接线方式的切换需在极短的时间内完成，在控制电路中采用了时间继电器，可定时自动切换。 图
36、2-13 电动机Y减压起动的控制线路 控制电路的逻辑表达式为控制电路的逻辑表达式为 由逻辑函数表达式可看出各个线圈通断电的控制条件，例如KM1线圈的切断条件有两个，即当电动机超载时热继电器的动断触点断开，切断电路，或者是停车时按下停车按钮SB1；接通条件是起动按钮SB2压下，或者自锁触点KM1闭合。 控制电路的逻辑表达式用于分析电路的控制条件，电路的工作过程可通过电器动作顺序表来描述。 Y减压起动控制电路的工作过程如下：减压起动控制电路的工作过程如下： 合上开关QS，为起动做准备；起动按钮SB2压下时，KM1，KM3，KT线圈同时得电，KM1辅助触头闭合形成自锁；KM1，KM3主触头闭合，电动
37、机星形起动；当KT延时时间到时，其常闭触头断开，常开触头闭合，KM3线圈断电，KM2线圈得电自锁，KM3主触头断开，KM2主触头闭合，电动机转为三角形正常运行。当电动机正常运行时，KM2常闭辅助触头断开，可让KT线圈断电，以节约电能。需电动机停止时，按下SB1即可。 电路图中接触器KM2和KM3的常闭辅助触点构成互锁，保证电动机绕组只能连接成一种形式，即星形或三角形，以防止接触器KM2和KM3同时得电而造成电源短路，保证电路可靠工作。 2 自耦变压器（补偿器）减压起动控制电路自耦变压器（补偿器）减压起动控制电路 自耦变压器减压起动利用自耦变压器来降低起动时的电压，达到限制起动电流的目的。起动时
38、，电源电压加在自耦变压器的高压绕组上，电动机的定子绕组与自耦变压器的低压绕组连接，当电动机的转速达到一定值时，将自耦变压器切除，电动机直接与电源相接，在正常电压下运行。 自耦变压器一次侧电压、电流和二次侧电压、电流的关系为：自耦变压器一次侧电压、电流和二次侧电压、电流的关系为： KIIUU1221 自耦变压器减压起动分手动控制和自动控制两种。工厂常采用XJ01系列自动补偿器实现减压起动的自动控制，其控制电路如图2-14所示 图2-14自耦变压器减压起动控制电路 控制电路可分为三个部分： 主电路、控制电路和指示灯电路主电路、控制电路和指示灯电路。KM1为自耦变压器减压起动接触器，KM2为全压运行
39、接触器，KA为中间继电器，KT为自动切换用时间继电器。HL1为正常运行指示灯，HL2为减压起动指示灯，HL3为电源指示灯。 电动机起动工作过程如下：当电路中变压器得电时，电源指示灯HL3亮。按下起动按钮SB2，KM1及KT线圈得电自锁，电动机经自耦变压器起动，HL2亮。KT延时时间到时，其常开闭合，KA线圈得电自锁，KM1线圈失电，KM2线圈得电， 减压起动结束，电动机进入正常运行。HL1灯亮。停止时，按下SB1即可。 补偿器减压起动适用于负载容量较大，正常运行时定子绕组连接成Y形而不能采用星形三角形起动方式的笼形异步电动机。但这种起动方式设备费用大，通常用于起动大型的和特殊用途的电动机。 2
40、.4.2 三相绕线型异步电动机起动控制电路三相绕线型异步电动机起动控制电路 三相绕线型异步电动机比直流电动机结构简单，维护方便。其转子中绕有三相绕组，通过滑环可以串接电阻或频敏变阻器，从而减小起动电流和提高起动转矩，适用于要求起动转矩高及需要调速的场合。 三相绕线型异步电动机常用的起动方法有转子绕组串电阻起动与转子绕组串频敏变阻器起动。 1 转子绕组串电阻起动控制电路转子绕组串电阻起动控制电路 图2-15所示为转子绕组串电阻起动控制线路。图中，控制电路采用直流操作，QF1为控制电路电源用断路器，起动、停止和调速采用主令控制器SA控制，KAl、KA2、KA3为过电流继电器，KT1、KT2为断电延
41、时型时间继电器。 图2-15绕线型异步电动机转子串电阻起动控制线路 起动前起动前，首先将主令控制器SA手柄置到“O”位，则触点SA0接通。然后合上自动开关QF、QFl，于是时间继电器KT1、KT2线圈通电，它们的动断延时闭合触点瞬时打开；零位继电器KV线圈通电自锁，为KM1、KM2、KM3线圈的通电做好准备。 起动时起动时，将SA由“O”位推向“3”位，SA的触点SA1、SA2、SA3闭合，KM1线圈通电，主触点闭合，电动机在转子每相串两段电阻情况下起动，KM1的动断辅助触点断开，KT1线圈断电开始延时。当KT1延时结束时，其动断延时闭合的触点闭合，KM2线圈通电，一方面KM2的动合主触点闭合
42、，切除电阻R1；另一方面KM2的动断辅助触点断开，KT2线圈断电开始延时。当KT2延时结束时，其动断延时闭合的触点闭合，KM3线圈通电，主触点闭合，切除电阻R2，电动机进入全速运转。本线路在起动过程中，通过时间继电器的控制，将转子电路中的电阻分段切除，达到限制起动电流的目的。 当要求调速时，可将主令控制器手柄推向“l”位或“2”位。当主令控制器的手柄推向“1”位时，由图可以看出，主令控制器的触点只有SAl接通，接触器KM2、KM3均不能得电，电阻R1、R2将接人转子电路中，电动机便在低速下运行；当主令控制器的手柄推向“2”位时，电动机将在转子接入一段电阻的情况下运行，这样就实现了调速控制。 当
43、要求电动机停车时，将主令控制器手柄拨回到“O”位，接触器KM 1、KM2、KM3均断电，电动机断电停车。 线路中的零位继电器KV起失压保护的作用，电动机每次起动前必须将主令控制器的手柄扳回到“O”位，否则电动机无法起动。KA1、KA2、KA3作过流保护，正常时继电器不动作，动断触点闭合；若出现过流时，其动断触点断开，KV线圈断电，使KM1、KM2、KM3线圈断电，起到保护作用。 2 转子绕组串频敏变阻器的起动控制线路转子绕组串频敏变阻器的起动控制线路 绕线型异步电动机转子串电阻起动时，在起动过程中转子电阻逐级切除，在切除的瞬间电流及转矩会突然增大，会产生一定的机械冲击力。采用转子绕组串频敏变阻
44、器起动的方法可减小起动时的冲击。 频敏变阻器实质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器。频敏变阻器的阻抗能够随着电动机转速的上升、转子电流频率的下降而自动减小，所以它是绕线型异步电动机较为理想的一种起动装置，常用于较大容量的绕线型异步电动机的起动控制。 图2-16 频敏变阻器等效电路 图2-17所示为绕线型异步电动机转子串频敏变阻器起动控制线路。图中KM1为线路接触器，KM2为短接频敏变阻器接触器，KT为控制起动时间的通电延时型时间继电器，K为中间继电器，由于是大电流系统，所以，热继电器FR接在电流互感器的二次侧。 图2-17 绕线型异步电动机转子串频敏变阻器起动控制线路 2.5 三相异步电动机的
45、运行控制电路三相异步电动机的运行控制电路 三相异步电动机的运行控制主要是针对电动机的速度控制电动机的速度控制。 根据三相异步电动机的转速公式根据三相异步电动机的转速公式n = (1-s)60f/p可知可知： 三相异步电动机的调速方法有：改变电动机定子绕组的磁极对数p、改变电源频率f、改变转差率s三种。其中改变转差率的方法可通过调定子电压、转子电阻、以及采用串级调速、电磁转差离合器调速等来实现。电磁调速异步电动机的调速器已做成系列化的产品，使用非常方便，串级调速和变频调速另有专门的课程介绍，本节介绍仍在广泛使用的三相异步电动机变极调速控制线路。 2.5.1 变极调速原理 三相异步电动机同步转速表
46、达式为 如果电动机的极对数p减少一半，则同步转速n0便提高一倍，转子的额定转速n也接近提高一倍。下面以最常用的双速电动机为例，说明变极调速原理。 图2-18为变极调速原理图，每相定子绕组分成A1X1和A2X2两个线圈。其中图a是两个线圈串联，则可获得四个(p=2)磁极，图b是两个线圈反向并联，获得两个(p=1)磁极 图2-18 变极调速原理图 图 2-19是双速电动机定于绕组接线图。其中图2-19a)是联结，U1、V1、W1三端与电源连接，U2、V2、W2三端悬空，电流方向如箭头所示，此时电动机磁极对数p=2，同步转速为1500r/min，低速运行。图2-19b)是双星形联结，U2、V2、W2
47、三端连接电源，U1、V1、W1三端相连，箭头表示电流方向，此时磁极对数p=1，电动机同步转速为3000 r/min，故双速电动机的高转速约等于低转速的两倍。 图2-19 双速电动机定于绕组接线图 2.5.2 双速电动机变速控制双速电动机变速控制 图2-20为时间继电器控制的双速电动机调速控制线路。 其工作过程其工作过程是：合上Q，按下SB2，接触器KM1得电并自锁，电动机M低速运行，同时时间继电器KT得电。当KT延时整定时间到，KT的延时常闭触点断开，KM1失电，同时KT的延时常开触点闭合，接触器KM2、KM3得电并自锁，M由低速升到高速。 图2-20 变极调速控制线 2.6三相异步电动机制动
48、控制电路三相异步电动机制动控制电路 三相异步电动机断电后，由于惯性的作用，停车时间较长。许多生产机械，如卧式车床、升降机械、加工中心等都要求能迅速停车或准确定位，这就要求对电动机进行强迫停车，即制动。制动停车的方式有机械制动和电气制动两种。机械制动是利用电磁铁或液压操纵机械抱闸机构，使电动机快速停转的方法。电气制动是产生一个与电动机转动方向相反的制动转矩。常用的电气制动有能耗制动和反接制动能耗制动和反接制动。 1能耗制动控制能耗制动控制 能耗制动是指电动机脱离电源后，向定子绕组通入直流电源，从而在空间产生静止的磁场，此时电动机转子因惯性而继续运转，切割磁感应线，产生感应电动势和转子电流，转子电
49、流与静止磁场相互作用，产生制动力矩，使电动机迅速减速停车。 图2-21为手动复合按钮控制的能耗制动线路。图中变压器TC和整流元件VC组成整流装置，并提供制动直流电源，KM2为制动用接触器。需电动机停车时，按下复合按钮SB1，直到制动结束后才放开按钮。这种控制的制动时间需靠人工干预，操作不方便。 图2-21 能耗制动控制线路 图2-21b)为时间继电器控制的能耗制动线路。图中KT为时间继电器，延时整定值按制动时间确定，控制线路工作过程是：合上Q，按下SB2，KM1得电自锁，电动机M起动运行。当停车时，按下SB1，KM1失电，KM2得电并自锁，同时KT也得电，电动机处于制动状态，待KT延时时间到，
50、KM2和KT失电，制动结束。 能耗制动作用的效果与通入直流电流的大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，其制动时间越短。一般取直流电流为电动机空载电流的34倍，过大的电流会使定子过热。直流电源中串接的可调电阻R用于调节制动电流的大小。 2 反接制动控制反接制动控制 反接制动是通过改变电动机三相电源的相序，利用定子绕组的旋转磁场与转子惯性旋转方向相反，产生反方向的转矩，从而达到制动效果。 反接制动时，由于转子与定子旋转磁场的相对转速接近于两倍的同步转速，定子绕组中流过的制动电流相当于直接起动时的两倍，为此对10kW以上的电动机进行反接制动时，必须在电动机定子绕组中串接一定的限流电阻，以避
