建筑电气控制技术_02电气控制电路的基本环节

建筑电气控制技术
课 题 二 电 气 控 制 电 路 的 基 本 环 节
4长动与点动兼备的控制电路 在电动机拖动的电气设备中，有些设备既需要点动又 需要长动控制。例如塔吊主钩的升降运动过程：长距离 移动重物时需要采用长动控制；到达目的位置后，如果 停车不准确，必须采用点动控制小范围移动重物。 根据前面对控制电路的分析可知，点动时不允许控制 电路自锁，长动时控制电路必须自锁。要实现既有长动 又有点动的控制，关键点就在于：点动控制时，使并联 在起动按钮两端的接触器的辅助常开触头所在的支路在 接触器通电吸合期间保持断开状态；
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目
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录
三相异步电动机直接起动控制 三相异步电动机降压起动控制 绕线式三相异步电动机的起动控制
三相异步电动机的调速控制
电动机的制动
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【知识目标】
1理解控制电路中常用术语的含义； 2掌握电动机起动、调速、制动基本环节的控制方法 和特点； 3掌握控制系统欠压、失压和电动机过载等基本保护 环节以及保护方法； 4掌握继电器接触器控制系统的分析方法。
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长动控制时，该支路必须保持接通状态。实现的方法 有两种： 一是在接触器的辅助常开触头所在的支路上串联一个 纽子开关，点动时断开，长动时接通； 二是点动控制按钮采用复合按钮。串联纽子开关的方法 会增加操作人员的操作难度，实际的点动控制通常采用 第二种方法。图2.5气控制技术
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图2.2 电动机点动控制电路
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图2.2所示的电路中，开关QS用作隔离开关，熔断器FU用 作短路保护，SB为点动按钮。 点动的控制过程：首先合上电源开关QS，主电路和控制电 路电源接通。按下按钮SB，控制电路通电，接触器KM的吸 合线圈通电吸合，接触器KM串联在主电路上的常开主触头 KM闭合，电动机M通电运行；松开按钮SB，控制电路断开 ，接触器KM的吸合线圈断电释放，接触器KM的常开主触头 KM断开，电动机M断电停止。 从控制过程来看，点动控制的关键是使接触器的吸合线圈短 时间通电，并能很方便地断电释放。借助于按钮的常开触头 在按下按钮时接通松开时断开的特点，可以方便地实现点动 控制。在电动机的控制电路中，点动常常只是电动机运行控 制的一个环节，它常常融合在其他起动控制的电路中。
【能力目标】
1能够分析简单的继电器接触器控制电路； 2能够按照安装图和原理图安装控制电路； 3能够对继电器接触器控制系统进行简单调试。
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2.1 三相异步电动机直接起动控制 三相交流电动机直接起动就是在电动机定子绕组上 加电动机的额定电压来起动。直接起动时，电动机的 起动电流是额定电流的4～7倍，较大的起动电流会影 响电网的供电质量，影响电网上其他用电设备的工作。 但是，在电源、供电电网和生产机械能满足要求的条 件下，允许电动机直接起动。在建筑施工现场，多数 小型生产机械都能满足直接起动的条件，允许采用直 接起动的控制方法。
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电气自锁是如何实现的呢？下面通过分析图2.2点动 控制的动作过程，探讨电气自锁的方法。当按钮SB按下 时，按钮SB的常开触头闭合，控制电路接通，而在松开 按钮SB后常开触头将恢复断开状态，控制电路也将断电。 如果有一段电路能在按钮SB按下以后，将按钮SB的两端 短接，就能在按钮松开后维持控制电路的通路状态。要 满足这一要求，实际上只需在按钮两端并接一对接触器 KM的常开辅助触头就可完成。
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课 题 二 电 气 控 制 电 路 的 基 本 环 节 图2.3 电气自锁控制电路 图2.4 电动机长动控制电路
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图2.3为采用电气自锁的控制电路，下面分析该电路的自 锁过程。按下起动按钮SB，控制电路接通，电流从电源的 一端经按钮SB、接触器KM的吸合线圈流到电源的另外一 端，接触器的吸合线圈通电吸合。接触器的吸合线圈吸合 时，并联在按钮SB两端的辅助常开触头闭合短接了按钮 SB。在松开按钮SB后，原来通过按钮SB的电流从接触器 的辅助常开触头KM流过，维持接触器的吸合线圈的吸合 ，接触器吸合线圈的吸合又保证了接触器辅助常开触头的 闭合。由此可见，电气自锁的实现是通过接触器的吸合线 圈通电吸合来保证自己的辅助常开触头闭合，接触器辅助 常开触头的闭合又维持了控制电路的通路状态，使接触器 的吸合线圈保持通电吸合状态，此种自锁方式被称为电气 自锁。
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1起动过程 按下SB2→接触器KM吸合→KM的主触头闭合→电动 机得电运行→KM的常开辅助触头闭合→控制电路自锁 2停止过程 按下SB1→接触器KM断电→KM的主触头断开→电动 机M断电停止→KM的常开辅助触头闭合→控制电路接 触自锁 3电动机的各种保护过程 （1） 过载保护过程 在电动机拖动的负载超过额定值的情况下，电动机定子 绕组的电流超过额定值，经过一段时间后，热继电器 FR动作→串联在控制回路的热继电器的常闭触头FR断 开→KM释放① KM的主触头断开→电动机断电停止；
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电动机停止的控制过程如下：在控制电路自锁电动机通 电运行的情况下，按下按钮SB1，控制电路断开，接触器 KM的吸合线圈断电释放。接触器KM断电释放使常开触 头KM断开，控制电路解除自锁；主触头KM断开，使电 动机断电停止。松开按钮SB1后，由于接触器KM的常闭 触头断开，控制电路依然断电。
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2.1.1 三相异步电动机点动与长动控制 1负荷开关直接控制的电路 三相电动机的直接起动可以 使用负荷开关直接控制。图2.1为 用负荷开关直接控制电动机的电 路。控制电路的操作过程为： 合上电源开关QS，电动机M 得电运行，断开开关QS， 电动机M断电停止。
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图2.3所示的电气自锁解决了只需按一下按钮电动机就 可以长期运行的问题，但是该电路存在一个严重的缺陷 ，即需要停止电动机时，只有通过开关QS断开电源才能 使电动机停止运行。显然，采用这种方法停止电动机是 不合适的。如何解决电动机停止的问题呢？从控制回路 中可以看出，如果将控制电路短时断电，自锁状态将被 解除。为此，可在线圈回路中串接一个常闭按钮，就可 以实现电动机的停止控制。图2.4为添加一个常闭按钮以 后的长动控制电路。
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课 题 二 电 气 控 制 电 路 的 基 本 环 节 图2.5 长动与点动兼备的控制电路
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图2.5（a）中，点动时断开纽子开关S，长动时接通 纽子开关S，按钮SB2既作为长动起动按钮，又作为点动 按钮，其控制过程如前所述。 图2.5（b）中，点动按钮SB3为复合按钮，其中一 对常开触头并联在起动按钮SB2两端，一对常闭触头串联 在接触器KM的常开辅助触头所在的支路。点动时按下按 钮SB3，在SB3按下期间，其常开触头接通控制电路，使 接触器吸合线圈通电吸合；其常闭触头则断开自锁支路 ，尽管接触器的自锁触头已经闭合，但控制电路依然不 能自锁。
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3长动控制电路 长动就是控制电动机较长时间运行。当电动机长时间运 行时，如果采用图2.2所示电路进行控制，就需要操作人 员长时间按下按钮SB不松开，显然这样操作是不合理的。 为此应该设计一种在按下按钮SB以后，再松开按钮SB能 自动保持按钮SB按下以后的电路状态，具有这种功能的 电路通常称为自锁电路。 实现自锁的方法有两种：一是采用机械自锁的按钮，当 按钮按下时，依靠机械动作将按钮锁在按下状态；二是 采用电气自锁。采用机械自锁方式时，必须再次按下按 钮才能复位，这不利于自动控制。在电气控制系统中， 常用电气自锁的方法，它可以在对电动机进行长动控制 的同时，较容易地实现对电动机的各种自动保护。
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松开按钮SB3时，由于按钮的结构特点，其动触头首先使 并联在起动按钮SB2两端的常开触头断开，控制电路断电 ，接触器的吸合线圈断电释放，其串联在自锁支路的辅 助常开触头断开；随后，按钮SB3的动触头复位，使按钮 SB3的常闭触头闭合，此时，由于接触器的吸合线圈已经 断电释放使自锁触头断开，所以控制电路依然保持断电 状态。显然，点动的实现是利用按钮的常开触头与常闭 触头不能同时动作，在点动完成后松开按钮SB3时，接触 器吸合线圈先断电断开自锁触头，按钮SB3的常闭触头后 闭合的特点来实现的。
图2.6 三相异步电动机单向运行直接起动控制电路
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图2.6中，主电路由开关QS、熔断器FU、接触器KM的 主触头、热继电器FR的热元件以及电动机M组成。控制 电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM的吸合 线圈及其常开辅助触头、热继电器FR的常闭触头和熔断 器FU1组成。 该电路具有控制电动机正常起动、停止以及过载保护、 短路保护、欠压保护、失压保护的功能。SB1为停止控制 按钮；SB2为起动控制按钮；熔断器FU1负责控制电路的 短路保护；熔断器FU1负责主电路的短路保护；热继电器 FR起过载保护的作用；欠压保护或失压保护是通过接触 器的吸合线圈与控制电路的自锁协同完成的。