电力拖动控制线路与技能训练教案课程全

绪论
一、电力拖动及其组成
电力拖动：指用电力拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。

1．电力拖动系统的组成
（１）电源：是电动机和控制设备的能源。

（２）电动机：是生产机械的原动机，其作用是将电能转换成机械能。

（３）控制设备：用来控制电动机的运转。

（４）传动机构：是在电动机与生产机械的工作机构之间传递动力的装置。

2．电力拖动的特点
（１）方便经济
（２）效率高
（３）调节性能好
（４）易于实现生产过程的自动化
3．电力拖动的了展过程
电力拖动的发展过程经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动。

（１）成组拖动：由一台电动机拖动传动轴，再由传动轴通过传动带分别拖动多台生产机械。

（２）一台拖动：由一台电动机拖动一台生产机械。

（３）多电动机拖动：一台生产机械中由多台电动机分别拖动不同的运动部件的拖动方式。

二、本课程的性质、内容、任务和要求
第一单元常用低压电器及其拆装与维修
概述
电器：凡是根据外界特定的信号或要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电路现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称为电器。

低压电器：工作在交流额定电压1200Ｖ及以下、直流额定电压1500V及以下的电器称为低压电器。

一、低压电器的分类、产品标准和常用术语
１．分类
２．低压电器的产品标准
３．常用术语
（１）通断时间：从电流开始在开关电器一个极流过瞬间起，到所有极的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。

（２）分断能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。

二、低压电器型号组成形式见书Ｐ５
课题一低压开关
一、刀开关
１．开启式负荷开关（胶盖刀开关、闸刀开关）
（１）型号含义
（２）结构
（３）选用
１）用于照明和电热负载时，选用额定电压220V或250V，额定电流不小于电路所有负载额定电流之和的两极开头。

２）用于控制电动机的直接启动和停止时，选用额定电压380V或500V，额定电流不小于电动机额定电流３倍的三极开关。

（４）安装与使用
１）必须垂直安装，且合闸状态时手柄朝上。

２）控制照明和电热负载时，要装接熔断器作短路和过载保护。

３）更换熔体时，必须在闸刀断开的情况下按原规格更换。

４）分、合闸操作时，应动作迅速。

（５）常见故障及处理见书Ｐ９
２．封闭式负荷开关
（１）型号含义
结构特点：一是采用了储能分合闸方式。

二是设置了联锁装置。

（２）选用
１）额定电压应不小于线路工作电压。

２）用于控制照明、电热负载时，开关的额定电流应不小于所有负载额定电流之和；用于控制电动机时开关的额定电流应不小于电动机额定电流的３倍。

（３）安装与使用
１）必须垂直安装，高度不低于1.3～１.5m。

２）外壳必须可靠接地。

３）电源进线接在静还将夹座一边的接线端子上。

负载引线接在熔断器一边的接线端子上。

（４）常见故障及处理方法P10
二、组合开关
１．型号含义
２．结构
开关的手柄有“倒”、“停”、“顺”三个位置。

电路中符号：
３．选用用于直接控制异步电动机的启动和正、反转时，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。

４．安装与使用
（１）外壳应可靠接地。

（２）在箱内操作，最好装在右上方。

（３）不能用来分断故障电流。

５．故障及处理方法Ｐ１３
三、低压断路器（自动空气开关或空气断路器）
１．型号及含义
２．结构及工作原理
断路器主要由动触头、静触头、灭弧装置、操作机构、热脱扣器、电磁脱扣器及外壳组成。

电路中的符号
３．选用原则
（１）额定值不小于线路的正常工作电压和计算负载电流。

（２）热脱扣器的速定电流等于所控制负载的额定电流。

（３）Ｉ
≥KI st I Z-脱扣整定电流Ｋ－安全系数Ｉst－电动机的启动
Ｚ
电流
（４）欠压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。

（５）断路器的极限通断能力应不小于电路最大短路电流。

４．安装与使用
（１）垂直安装，电源引线应接到上端，负载引线接到下端。

（２）在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器，以形成明显的断点。

５．故障及处理Ｐ16
例１－１
课题二熔断器
熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护的电器。

使用时串联在被保护的电路中。

１．熔断器的结构与主要技术参数
（１）熔断器的结构主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座组成。

（２）技术参数
１）额定电压指能保证熔断器长期正常工作的电压。

２）额定电流指保证熔断器能长期工作的电流
２．常用的低压熔器
（1）RC1A系列熔断器（瓷插式熔断器）
1）型号及含义
2）结构
3）用途在交流50HZ、额定电压380V及以下、额定电流200A及以下人低压线路末端或分支电路中，作为电气设备的短路保护及一定程度的过载保护。

（2）RL1系列螺旋式熔断器
1）型号及含义
2）结构 由瓷帽、熔断器、瓷套、上接线座、下接线座和瓷座组成。

3）用途 广泛应用于控制箱、配电屏、机床设备及振动较大的场合，在交流额定电压500V 、额定电流200A 及以下的电路中，作为短路保护器件。

（3）RM10系列无填料封闭管式熔断器 1）型号及含义
2）结构特点：一是采用钢纸管作熔管，二是采用变截面锌片作熔体，灭弧容易。

3）用途 适用于交流50HZ 、额定电压380V 或直流额定电压440V 及以下电压等级的动力网络和成套配电设备中，作为导线、电缆及较大容量电气设备的短路和连续过载保护。

３．
熔断器的选择
（1）类型的选择 根据使用环境和负荷性质选择 （2）额定电流的选择
1）照明、电热负载，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。

2）一台电动机
启动不频繁时：I RN ≥(1.5-2.5)I N 启动频繁时：I RN ≥(3-3.5)I N I RN -熔体的额定电流 I N -电动机的额定电流 3）多台电动机
I RN ≥(1.5-2.5)I Nmax +∑I N ４． 熔断器的安装与使用
５． 熔断器的常见故障及处理 P25 ６．
熔断器的电气符号
例 1-2
课题三 主令电器
主令电器：是用作接通或断开控制电路，以发出指令或作程序控制的开关电器。

一、 按钮 １．
型号及含义
２．
结构 由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头、支柱连杆
及外壳组成。

（１）常开按钮
（２）常闭按钮 （３）复合按钮 ３．
选择
（１）根据使用场合、用途选种类 （２）根据工作状态批示和工作情况选颜色
（３）根据控制回路选数量
４．安装与使用
５．故障及处理
二、位置开关
是操动机构在机器的运动部件到达一个预定位置时操作的一种批
示开关。

１．行程开关
（１）型号含义 LX19 JLXK1系列
（２）结构原理符号
（３）选用：主要根据动作要求、安装位置及触头数量选择
（４）安装与使用 P33
（５）故障排除 P34
２． 接近开关 是一种与运动部件无机械接触而能操作的位置
开关。

具有定位精度高、工作可靠寿命长、操作频率高以及能适应恶劣工作环境的优点。

原理方框图
电路中的符号
三、万能转换开关：是由多组相同结构的触头组件叠装而成的多回
路控制电器。

主要用作控制线路的转换及电气测量仪表的转换，也可用于控制小容量异步步电动机的启动、换向及变速。

１．
型号及含义
２．
结构、原理、符号：图中
代表一路触头，竖的
虚线表示手柄位置，接通的触头用“．”表示，表中“×”号表示触头闭合，空白表示分断。

３．
选
用：根根据据用途、接线方式、所需触头挡数和额定电流来选
择。

触头号 1
2 1 × ×
2
× ×
3 × ×
4 × ×
5 × × 6
× ×
４．安装与使用：
（１）一般水平安装，也可倾斜或垂直安装
（２）能控制5.5KW以下电动机
（３）必须与其他电器配合
四、主令控制器
１．型号及含义
２．结构、原理
３．选用：根据使用环境、所需控制的电路数、触头闭合顺序等进行选择。

４．安装与使用：
（１）安装前应操作手柄５次
（２）用于500-1000V的兆欧表测量绝缘电阻一般应大于0.5MΩ。

（３）外壳应可靠接地
（４）不用时手柄应在零位
５．故障及处理：Ｐ３９
课题四 接触器
是一种自动的电磁开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。

其主要对象是电动机。

一、
交流接触器
１． 型号含义
２． 结构：由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件组成。

３． 工作原理接触器线圈通电后，线圈中流过的电流产生磁场，使铁心产生足够大的吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动三对主触头和辅助常开触头闭合，辅助常闭触头断开。

４． 选用
（１）主触头额定电压：应大于或等于控制线路的额定电压。

（２）主触头额定电流： 电阻性负荷：等于负载的额定电流
电动机：应大于或稍大于电动机的额定电流。

或用经验公式：
N
N c KU P I 3
10⨯= （仅适用于CJ0、CJ10系列）
电动机若频繁启动、制动及正反转应降低一个等级使用
K-经验系数，一般取1-1.4；
-被控制电动机的额定功率（KW）
P
N
-被控制电动机的额定电压（V）
U
N
-接触器主触头电流（A）
I
C
（３）线圈电压：控制线路简单，电器少时，直接用380V或220V，控制本路复杂，电器超过5个时，用36V或110V电压的线圈。

（４）选触头数量及类型：应满足控制线路的要求。

５．安装与使用
（１）安装前的检查：应测量接触器的线圈电阻和绝缘电阻。

（２）安装：应安装在垂直面上倾斜度不得超过50。

（３）日常维护
6．故障及处理：P46
二、直流接触器
１．型号及含义
２．结构：由电磁系统、触头系统和灭弧装置三部分组成。

３．选择：通常交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器。

三、几种常见接触器简介
１．CJ20系列交流接触器：主要用于交流50HZ，电压660V及以下（部分产品可用于1140V），电流在630A及以下的电力系统中。

２．B系列交流接触器：引进德国BBC公司的生产技术和生产线生产的新型接触器，主要适用于交流50HZ或60HZ，电压660V及以下，电流475A及以下的电力线路中。

３．真空接触器：主触头封闭在真空灭弧室内。

有CJK系列产品，适用于交流50HZ、额定电压至660V或1140V、额定电流至600A的电力线路中。

４．固体接触器：（半导体接触器）多数由晶闸管构成。

课题五继电器
是一种根据输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。

一、热继电器：是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作
的继电器。

主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。

１．型号及含义
２．结构及原理：由热元件、动作机构、触头系统、电流整定装置、复位机构和温度补偿元件组成。

３．选用
（１）根据电动机的额定电流选择规格
（２）整定值为电动机额定电流的0.95-1.05倍。

（３）选结构形式：定子绕组作Y形连接的电动机选用普三相结构的热继电器，而作△形连接的电动机应选用三相结构带断相保护装置的热继电
器。

例子1-3 P62
４．安装与使用：
（１）安装在其他电器的下方
（２）出线端按表1-42的规格选用。

过细，可能提前动作；反之可能滞后动作。

５．故障及处理：P63表1-43
二、时间继电器：自得到动作信号起至触头动作或输出电路产生跳跃式
改变有一定延时时间，该延时时间又符合其准确度要求的继电器称
为时间继电器。

１．JS7-A系列空气阻尼式时间继电器
（１）型号及含义
（２）结构：由电磁系统、触头系统、空气室、传动机构和机座。

（３）原理及符号
（４）选用
１）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列
２）根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式
３）根据控制线路电压选择时间继电器吸引线圈的电压
（５）安装与使用
１）安装时，释放时衔铁的运动方向垂直向下，倾斜度不得超过50
２）时间整定值在不通电时整定好，试车时校正
３）外壳应可靠接地
（６）故障及处理 P66
２．晶体管时间继电器（半导体或电子式时间继电器）
（１）型号及含义
（２）结构：P67
（３）原理
三、中间继电器：用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电
器。

１．型号及含义
２．结构及原理：触头数目多，且没有主辅之分，电流多数为5A。

３．选用：依据被控制电路的电压等级、所需触头的数量、种类、容量等要求来选择。

四、电流继电器：反映输入量为电流的继电器叫做电流继电器。

串联在
电路中，分为过电流和欠电流继电器。

用于频繁启动和重载启动的
场合，作为电动机和主电路的过载重短路保护。

１．过电流继电器：当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继电器。

（１）型号及含义
（２）结构及原理：交、直流的区别：交流继电器的铁心上开有槽，以减少涡流损耗。

（３）选用
１）额定电流一般可按电动机长期工作的额定电流来选择。

２）种类、数量、额定电流及复位方式应满足控制线路的要求。

３）整定值一般为电动机额定电流的 1.7-2倍，频繁启动场合可取
2.25-2.5倍。

（４）安装与使用
２．欠电流继电器：当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继
电器称为欠电流继电器。

正常时吸合。

常用于直流电动机励磁电路和电磁吸盘的弱磁保护。

五、电压继电器：反映输入量为电压的继电器叫电压继电器。

并联在电
路中。

分为：过、；欠、零电压继电器。

六、速度继电器
七、压力继电器
八、固态继电器
九、功率继电器
第二单元电动机的基本控制线路及其安装、调式与维修
课题一电动机基本控制线路图的绘制及线路安装步骤
几种控制线路：点动、正转、正反转、位置、顺序、多地降压、调速和制动控制线路等。

一、绘制、识读电气控制线路图的原则
1、电路图：是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家
统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺
序，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而
不考虑其实际位置的一种简图。

原则：
（１）电路图一般分电源电路、主电路和辅助电路三部分绘制。

１）电源电路画成水平线，相序L1、L2、L3、中线、PE线自上而下，直流+在上–在下
２）主电路是指受电的动力装置及控制、保护电路的支路等。

电流较大。

３）辅助电路一般包括控制主电路工作状态的控制电路；显示主电路工作状态的批示电路；提供机床设备局部照明的照明电路等。

电流较小，
一般不超过5A。

（２）各电器状态按常态绘制。

分析时也按常态位置出发。

（３）采用国家统一规定的电气图形符号画出。

（４）同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，但必须标注相同的文字符号。

（５）尽可能减少线条和避免线条交叉。

（６）采用电路编号法。

１）电源开关的出线端按相序依次编号为U11、V11、W11，然后按从上至下、从左至右的顺序，每经过一个电器元件后，编号要递增。

２）辅助电路编号按“等电位”原则从上至下、从左至右的顺序用数字
依次编号，每经过一个电器元件后，编号要依次递增。

控制电路起始编号必须是1，其他辅助电路编号的起始数字依次递增100。

2、接线图：是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，
只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。

主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。

原则：
（１）要显示出相关内容：各电器的相对位置、文字符号、端子号、导线号、导线类型、导线截面、屏蔽和导线绞合。

（２）各电器按实际位置画出。

（３）导线有单根导线、导线组、电缆之分，可用连续线和中断线来表示。

3、布置图：根据电器元件有控制板上的实际安装位置，采用简化的外形
符号（如正方形、矩形、圆形等）而绘制的一种简图。

二、电动机基本控制线路的安装步骤：P98
课题二三相异步电动机的正转控制线路
一、手动正转控制线路
1．线路图：
低压开关起接通、断开电源用；熔断器作短路保护用。

2．工作原理：
启动：合上低压开关QS或QF，电动机M接通电源启动运转。

停止：拉开低压开关QS或QF，电动机M脱离电源失电停转。

二、点动正转控制线路
点动：是指按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。

工作原理：先合上电源开关QS
启动：按下SB KM线圈得电 KM主触头闭合电动机M启动运转
停止：松开SB KM线圈失电 KM主触头分断电动机M失电停转
三、接触器自锁正转控制线路
原理图
1．欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。

“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。

2．失压保护：是指电动机在正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源；当重新供电时，保证电动机不能自行启动的一种保护。

四、具有过载保护的接触器自锁正转控制线路
原理图：
五、连续与点动混合正转控制线路
连续与点动混合正转控制电路图
课题三三相异步电动机的正反转控制线路
一、倒顺开关正反转控制线路（P120）
二、接触器联锁的正反转控制线路
线路图：
联锁：当一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作，接触器间这种相互制约的作用叫接触器联锁。

实现联锁作用的常闭辅助触头称为联锁触头。

特点：该线路只能按：正、停、反的顺序进行控制。

三、按钮联锁的正反转控制线路
特点：该线路能够由正转直接到反转的控制，而不必通过先按停止按钮SB3。

容易产生电源两相短路故障。

四、按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路
优点：操作方便，工作安全可靠。

课题五位置控制与自动循环控制线路
一、位置控制线路（又称行程控制或限位控制线路）
位置开关是一种将机械信号转换为电气信号，以控制运动部件位置或行程的自动控制电器。

而位置控制就是利用生产机械运动部件上的挡铁与位置开关碰撞，使其触头动作，来接通或断开电路，以实现对生产机械运动部件的位置或行程的自动控制。

线路图：
二、自动循环控制线路
课题五顺序控制与多地控制线路
一、顺序控制线路
几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式，叫做电动机的顺序控制。

１．主电路实现顺序控制
电路图：
线路特点：电动机M2的主电路接在KM（或KM1）主触头的下面。

X：接插器
２．控制电路实现顺序控制
特点：在电动机M2的控制线路中串接了接触器KM1的常开辅助触头。

只要M1不启动，即使按下SB2，由于KM1的常开辅助触头未闭合，KM2线圈也不得电，从而保证了M1启动后，M2才能启动的控制要求。

二、多地控制线路
能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。

两地控制的具有过载保护接触器自锁正转控制电路图
线路特点：两地的启动按钮SB11、SB21要并联接在一起；停止按钮SB12、SB22要串联接在一起。

课题七 多速异步电动机的控制线路 由三相异步电动机的转速公式160(1)f n s p
=-可知， 改变异步电动机转速可通过三种方法来实现：
一是改变电源频率1f ；二是改变转差率s ；三是改变磁极对数p 。

改变异步电动机的磁极对数调速称变极调速。

变极调速是通过改变定子绕组的连接方式来实现的，它是有级调速，且只适用用于笼型异步电动机。

磁极对数可改变的电动机称为多速电动机。

常见的多速电动机有双速、三速、四速等几种类型。

一、 双速异步电动机的控制线路
1、 双速异步电动机定子绕组的连接
双速异步电动机定子绕组的/YY ∆连接图如图2-65所示。

图中，三相定子绕组接成∆形，由三个接点接出三个线端111U 、V 、W ，从每相绕组的中点各接出一个出线端222U 、V 、W ，这样定子绕组共有6个出线端。

通过改变这6个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。

电动机低速工作时，就把三相电源分别接在出线端111U 、V 、W 上，另外三个出线端222U 、V 、W 空着不接，图2-65a 所示，此时电动机定子绕组接成∆形，磁极为4极，同步转速为1500/min r 。

电动机高速工作时，要把三个出线端111U 、V 、W 并接在一起，三相电源分别接到另外三个出线端222U 、V 、W 上，图2-65b 所示，这时电动机定子绕组接成YY 形，磁极为2极，同步转速3000/min r 。

注意：双速电动机定子绕组从一种接法改变为另一种接法时，必须把电源相序反接，以保证电动机的旋转方向不变。

2、双速电动机的控制线路
（1）接触器控制双速电动机的控制线路，图2-66所示。

△形低速启动运转：
按下SB1SB1常闭触头先分断，常开触头后闭合KM1线圈得电KM1自锁触头闭合自锁，主触头闭合，分断对KM2、KM3联锁电动机M接成△形低速启动运转。

（2）时间继电器控制双速电动机的控制线路用时间继电器控制双速电动机低速起动高速运转的电路图2-67所示。

时间继电器KT控制电动机∆形启动时间和YY
∆-的自动转换运转。

YY形高速运转：
按下SB2KT线圈得电KT-1常开触头瞬时闭合自锁（经KT整定时间）KT-2先分断，KT-3后闭合KM1线圈失电KM1常开触头均分断，常闭触头恢复闭合KM2、KM3线圈得电KM2、KM3主触头闭合，联锁触头分断对KM1联锁
电动机M接成YY形高速运转。

停止时，按下SB3即可。

若电动机只需按下SB2，则电动机△形低速启动后，YY形高速运转。

二、三速异步电动机的控制线路
1、三速异步电动机凳子绕组的连接
有两套定子绕组，分两层安放在定子槽内。

第一套绕组（双速）有七个出线端U1、V1、W1、U3、U2、V2、W2，可△或YY连接；
第二套绕组（单速）有三个出线端U4、V4、W4，只作Y形连接，如图2-68a所示。

当分别改变两套定子绕组的连接方式（即改变磁极对数）时，电动机就可以得到三种不同的转速。

三速异步电动机定子绕组的接线方法如图2-68b、c、d所示并见表2-43 W1和U3出线端分开的目的是当电动机定子绕组接成Y形中速运转时，避免在△形接法的定子绕组中产生感应电流。

2、三速电动机的控制线路
（1）接触器控制三速电动机的控制线路
（2）时间继电器控制三速电动机的控制线路
电路图如图2-70所示
其中，SB1、KM1控制电动机△接法下低速启动运转；
SB2、KT1、KM2控制电动机从△接法下低速启动到Y接法下中速运转的自动变换；
SB3、KT1、KT2、KM3控制电动机从△接法下低速启动到Y接法下中速过渡到YY接法下高速运转的自动变换。

线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。

△形低速运转：
按下SB1KM1线圈得电KM1的触头动作电动机M
接成△形低速运转。

△形低速启动Y形中速运转：
按下SB2SB2常闭触头先分断、常开触头后闭合KT1线圈得电KT1-2、KT1-3未动作，KT1-1瞬时闭合KM1线圈得电KM1触头动作电动机M接成△形低速启动(经KT1整定时间) KT1-2先分断KM1线圈失电KM1触头复位
KT1-3后闭合KM2线圈得电KM2触头动作电动机M接成Y形中速运转。

△形低速启动Y形中速运转过渡YY形高速运转：
按下SB3SB3常闭触头先分断、常开触头后闭合KT2线圈得电KT2-2、KT2-3未动作，KT2-1瞬时闭合KT1线圈得电KT1-2、KT1-3未动作，KT1-1瞬时闭合KM1线圈得电
KM1触头动作电动机M接成△形低速启动(经KT1整定时间) KT1-2先分断KM1线圈失电KM1触头复位
KT1-3后闭合KM2线圈得电KM2触头动作电动机M接成Y形中速过渡(经KT2整定时间)
KT2-2先分断KM2线圈失电KM2触头复位
KT2-3后闭合KM3、4线圈得电KM3、4触头动作对KM1联锁，KT1线圈失电KT1触头复位
电动机M接成YY形高速运转。