三相异步电动机基本控制环节与基本电路3

KM 1 FR
KM 1 SB 3
KM 1
KM 2
KM 2
图3-4 利用复合按钮实现三相电动机的可逆控制
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.1.3 联锁控制 生产机械或自动生产线由许多运动部件组成，不同运动部件 之间有联系又互相制约。例如，电梯及升降机械不能同时上下
运行，机械加工车床的主轴必须在油泵电动机启动，并使齿轮
开触头闭合，为反接制动作好了准备。停车时，按下停止按钮
SB1，接触器KM1线圈断电，电动机M脱离电源。由于此时电 动机的惯性很高，速度继电器BV的常开触头依然处于闭合状
态，因此SB1常开触头闭合时，反接制动接触器KM2线圈通电
并自锁。其主触头闭合，使电动机定子绕组通过反接制动电阻 R得到与正常运转相序相反的三相交流电源，电动机进入反接 制动状态，使电动机转速迅速下降。当电动机转速接近于零时， 速度继电器常开触头复位，接触器KM2线圈电路被切断，反接 制动结束。
M 3～
图3-1 三相异步电动机全压启动及点动控制线路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 另外，由图3-1可见，电路具有以下保护环节： (1) 熔断器FU在电路中起后备短路保护作用。 (2) 热继电器FR在电路中起电动机过载保护作用，它具有与 电动机的允许过载特性相匹配的反时限特性。 (3) 欠压保护与失压保护是依靠接触器本身的电磁机构来实现 的。
头复位后，接触器KM2线圈通电，其常开主触头闭合，使定子
绕组经电阻R获得反相序的三相交流电源，对电动机进行反接制 动。转子速度迅速下降，当其转速小于100 r/min时，BV的正转
常开触头恢复断开状态，KA1线圈断电，接触器KM2被释放，反
接制动过程结束。
第3章能耗制动控制电路 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.3.2
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
3.4 三相异步电动机的转速控制
根据三相异步电动机的转速公式：
60 f1 n (1 s) p
n1
60 f1 p
n n1 (1 s)
得出三相异步电动机的调速可使用改变电动机定子绕组的磁极
对数，改变电源频率或改变转差率的方式。改变转差率调速又
U V W QS FU1 FU2 QF KM2 KM1 BV n KM2 KM1 KM2 N SB1 SB2 KM2 KM1 FR
KM1 FR KM2
T V R KM2 M 3～ BV
图3-18 用速度继电器控制的单向能耗制动控制线路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 在电动机正常运行时，速度继电器BV的常开接点将闭合。若 按下停止按钮SB1，则接触器KM1被释放，电动机脱离三相交流 电源。由于电动机转子的惯性很高，因此速度继电器BV的常开 触头仍然处于闭合状态。同时，接触器KM2 线圈通电，直流电 源经接触器 KM2 的主触头而加入定子绕组。控制电路中 KM2 的 常开接点保持自锁，使电动机进入能耗制动状态。当其转子的 转速小于 100 r/min 时，速度继电器 BV 的常开触头断开接触器 KM2线圈电路，电动机能耗制动结束。 能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接 制动电流小。但能耗制动的制动效果不如反接制动明显，同时 需要一个直流电源，控制线路相对比较复杂。通常能耗制动适 用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场合。
3.1.2 可逆控制与互锁环节
U QS V W N SB 1 FU 2 KM 1 SB 3 KM 1 KM 2 KM 2 KM 1 FR FU 1 QF SB 2
KM 2 KM 1 KM 2
FR
M 3～
图3-3 三相电动机可逆控制线路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
SB 1
SB 2Biblioteka Baidu
KM 2
在，因此这是一个典型的联锁控制线路。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
U QS FU 1 QF FU 2 KM 1 SB 3 KM 1 KM 2 FR 2 KM 1 KM 2 KM 2 SB 1 SB 2 KM 1 FR 1 KM 1 FR 1 FR 2 SB 3 V W N SB 1 SB 2 KM 1 FR 1
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
3.1 基本控制环节 3.2 三相异步电动机的启动控制 3.3 三相异步电动机的制动控制 3.4 三相异步电动机的转速控制 3.5 常用机床电气控制
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
3.1 基本控制环节
图3-6 三地点控制线路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
3.2 三相异步电动机的启动控制
3.2.1 星—三角形(Y-D)降压启动控制线路 Y-D形的降压启动时，将电动机定子绕组连结成星形(Y)，这 时加在电动机每相绕组上的电压为电源电压额定值的，因而其启 动转矩为三角形(D)连接直接启动转矩的1/3，启动电流降为D形连 接直接启动电流的1/3，减小了启动电流对电网的影响。待电动机 启动后，按预先设定的时间将定子绕组转换成D形接法，使电动 机在额定电压下正常运转。额定功率在4 kW以上的三相异步电动 机正常运行时的定子绕组均为D形接法，故都可以采用Y-D形降压 启动方式。在Y-D形的降压启动控制线路的主电路中，电动机定 子三相绕组6个线头均引出，由两个接触器分别进行控制。Y-D转 换控制电路可视电动机容量大小、应用场合等的不同采用不同的 接线方式，见图3-7。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
SB 1 SB 1 SB 2 KM FR KM SB 3
SB 2
KA FR
SB 3 KM KA KA
KM
(a)
(b)
图3-2 三相异步电动机点动控制 (a) 利用复合按钮控制点动；(b) 利用中间继电器控制点动
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
动的次数。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
U QS SB 1 FU 1 QF FU 2 SB 2 KM 1 KM 1 KM 2 KM 2 KM 1 V W N FR
BV KM 1 KM 2 R KM 2 n
FR M 3～ BV
图3-16 三相异步电动机单向反接制动控制线路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 启动时，按下启动按钮SB2，接触器KM1通电并自锁，电 动机M通电旋转。在电动机正常运转时，速度继电器BV的常
可分为绕线转子电动机在转子电路中串接电阻调速、绕线转子 电动机串级调速、异步电动机交流调压调速等。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.4.1 三相笼型电动机的变极调速 三相笼型电动机采用改变磁极对数调速。当改变定子极数时， 转子极数也同时改变。笼型转子本身没有固定的极数，它的极 数随定子极数而定。电动机变极调速的优点是，它既适用于恒 功率负载，又适用于恒转矩负载，线路简单，维修方便；缺点 是有级调速且价格昂贵。 改变定子绕组极对数的方法有： (1) 装一套定子绕组，改变它的连接方式，得到不同的极对数。 (2) 定子槽里装两套极对数不一样的独立绕组。 (3) 定子槽里装两套极对数不一样的独立绕组，而每套绕组本 身又可以改变它的连接方式，得到不同的极对数。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 为防止绕组过热和减小制动冲击，一般应在电动机定子电 路中串入反接制动电阻。反接制动电阻的接法有对称接法与不
对称接法两种。采用对称电阻接法时在限制制动转矩的同时也
限制了制动电流；而采用不对称制动电阻的接法则只限制了制 动转矩，未加制动电阻的那一相仍具有较大的电流。在反接制 动过程中，由电网供给的电磁功率和拖动系统的机械功率全都 转变为电动机的热损耗，这也限制了异步电动机每小时反接制
3.1.1 启动、自锁和点动控制 三相异步电动机的启动控制有直接启动、降压启动和软启
动等方式。直接启动又称为全压启动，即启动时电源电压全部
施加在电动机定子绕组上。降压启动即启动时将电源电压降低 一定的数值后再施加到电动机定子绕组上，待电动机的转速接
近同步转速后，再使电动机在电源电压下运行。软启动就是使
QS FU1
KM2 KM1
KA1
KA2
图3-17 具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 图3-17中电阻R是反接制动电阻，同时也具有限制启动电 流的作用。该线路工作原理如下：合上电源开关，按下正转
启动按钮SB2，中间继电器KA3线圈通电并自锁，其常闭触头
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
N U V W SB1 SB2 SB3 KA4 KA3 FR FU2 KA3 KA3 KA2 QF KA4 KM1 KM2 KA1 KM3 R BV-2 FR KA1 M 3～ BV KA2 KA3 KA4 n BV-1 n KA1 KM1 KA2 KM2 KM3 KM1 KM2 KA3 KM1 KA4
KM 2 FR 2
M 1 3～
M 2 3～
KM 2
(a)
(b)
图3-5 三相异步电动机联锁控制线路 (a) 联锁控制线路一；(b) 联锁控制线路二
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 3.1.4 多地点控制
U N SB 2 SB 4 SB 6 KM FR
SB 1
SB 3
SB 5
SB 7
KM
箱有充分的润滑油后才能启动等。这种互相联系而又互相制约 的控制称为联锁。若要求甲接触器动作后乙接触器方能动作， 则需将甲接触器的常开触头串接在乙接触器的线圈电路中。依 此类推，可推广到n个需相互顺序联锁控制的对象。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 例如，机械加工车床主轴转动时，需要油泵先启动，给齿 轮箱供油润滑。为保证润滑泵电动机启动后主拖动电动机才启
3.3 三相异步电动机的制动控制
3.3.1 反接制动控制电路 三相异步电动机反接制动有两种情况：一种是在负载转矩 作用下使正转接线的电动机出现反转的倒拉反接制动，它往往 应用在重力负载的场合，如桥式起重机的电气控制，这一制动 不能实现电动机转速为零；另一种是电源反接制动，即改变电 动机电源相序，使电动机定子绕组产生的旋转磁场与转子旋转 方向相反，产生制动，使电动机转速迅速下降。当电动机转速 接近零时应迅速切断三相电源，否则电动机将反向启动。另外， 反接制动时，转子与定子旋转磁场的相对速度接近于2倍的同步 转速，以致反接制动电流相当于电动机全压启动时启动电流的2 倍。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路 当电动机转速上升到一定值时，BV的正转常开触头闭合， 中间继电器KA1通电并自锁。这时由于KA1、KA3等中间继电器 的常开触头均处于闭合状态，接触器KM3线圈通电，于是电阻R 被短接，定子绕组直接加以额定电压，电动机转速上升到稳定 的工作转速。在电动机正常运行的过程中，若是按下停止按钮 SB1，则KA3、KM1、KM3三只线圈相继断电。由于此时电动机 转子的惯性转速仍然很高，速度继电器的正转常开触头尚未复 原，中间继电器KA1仍处于工作状态，因此接触器KM1的常闭触
施加到电动机定子绕组上的电压从零开始按预设的函数关系逐 渐上升，直至启动过程结束，再使电动机在全电压下运行。图 3-1为三相异步电动机全压启动及点动控制线路。
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
U V W N QS FU 1 QF KM FR FU 2 KM SA SB 1 SB 2 KM FR
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
U QS SB 1 FU 1 QF FU 2 KM 1 KM 1 KM 3 SB 2 KM 2 KT KT KM 2 FR KM 2 KM 2 KM 1 KM 3 KT FR V W N
M 3～
KM 3
图3-7 Y-D形降压启动控制电路
第3章 三相异步电动机基本控制环节与基本电路
动，对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。在图3-5(a)中，
是将油泵电动机接触器KM1的常开触头串入主拖动电动机接触 器KM2的线圈电路中实现的，只有当KM1先启动，KM2才能启 动。在图3-5(b)所示的接法中，可以省去KM1的常开触头，使 线路得到简化。类似的工艺过程在许多其他生产设备上同样存
保证互锁中间继电器KA4线圈不被接通；KA3的另一个常开触 头闭合，使接触器KM1线圈通电；KM1的主触头闭合，使定子 绕组经电阻R接通正序三相电源，电动机开始降压启动。此时 虽然中间继电器KA1线圈电路中KM1的常开辅助触头已闭合， 但是KA1线仍无法通电，因为速度继电器BV的正转常开触头 BV1尚未闭合。