2_第二章__电气控制线路的基本控制

第一节电气控制线路的规则
第二节电气控制电路基本控制环节
第三节三相交流电动机的启动控制
第四节三相异步电动机的制动控制
第五节电动机的可逆运行
第六节三相异步电动机调速控制
2
第一节电气控制系统图
常用的电气控制系统图有电气原理图与电气安装
接线图。

一、电气原理图
电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部
件的联接关系和工作原理的图。

3例：CW6132型普通车床电气原理图
4
5
电气原理图一般分为主电路和辅助电路两个部分。

}主电路是电气控制线路中强电流通过的部分，
是由电机以及与它相连接的电气元件如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等组成的线路。

}辅助电路中通过的电流较小，包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。

6（一）绘制电气原理图的原则：
1．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。

2．主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图的右侧或下方。

3．应按功能布置，各元件尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。

4．同一电路的不同部分（如线圈、触点）为了表示是同一元件，要在电器的不同部分使用同一文字符号来标明。

5．所有电器的可动部分均以自然状态画出。

6．原理图上应尽可能减少线条和避免线条交
叉。

各导线之间有电的联系时，在导线的交点
处画一个实心圆点。

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图2-1 CM6132普通车床电气原理图（二）关于电气原理图图面区域的划分为了便于检索电气线路，方便阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域，图区的编号一般写在图的下部。

图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应电路或元件的功能8（三）电气安装图
电气安装图是用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装位置和接线情况，它有电器位置图和互连图两部分。

电气安装图的绘制原则是：
1）电器位置图详细绘制出电气设备零件的安装位置。

图中各电气元件的代号应与有关电路图对应的元器件代号相同，在图中往往留有10％以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。

2）电气互连图
用来表明电气设备各单
元之间的连接关系。

它清楚地表示了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气
原理图所起不到的作用。

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方法主要有两种：查线读图法和逻辑代数法。

}按照线路根据生产过程的工作步骤依次读图，查线读图法按照以下步骤进行：
（1）了解生产工艺与执行电器的关系
在分析电气线路之前，应该熟悉生产机械的工艺情况，充分了解生产机械要完成哪些动作，这些动作之间又有什么联系；然后进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系。

例如，车床主轴转动时，要求油泵先给齿轮箱供油润滑，即应保证在润滑泵电动机起动后才允许主拖动电动机起动，对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。

二、阅读和分析电气控制路线图的方法
1．查线读图法
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（2）分析主电路
在分析电气线路时，一般应先
从电动机着手，根据主电路中有哪
些控制元件的主触点、电阻等大致
判断电动机是否有正反转控制、制
动控制和调速要求等。

例如，在图2-2所示的电气线路的
主电路中，主拖动电动机M1电路
主要由接触器KM2的主触点和热继
电器FR1组成。

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图2-2
车床主电路和控制线路图12
（3）分析控制电路
通常对控制电路按照由上往下或由左往右依次阅读，可以按主电路的构成情况，把控制电路分解成与主电路相对应的几个基本环节，一个环节一个环节地分析，然后把各环节串起来。

在读图过程中，特别要注意相互的联系和制约关系，直至将线路全部看懂为止。

例如，图2-2电气线路的主电路，可以分成电动机M1和M2两个部分，其控制电路也可相应地分解成两个基本环节。

}停止按钮SB1和启动按钮SB2、热继电器触点FR2、接触器KM1构成直接启动电路；
}不考虑接触器KM1的常开触点，接触器KM2、热继电器
触点FR1、按钮SB3和SB4也构成电动机直接启动电路。

这两个基本环节分别控制电动机M2和M1。

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其控制过程如下：
合上刀闸开关QS ，按启动按钮SB2
：接触器KM1吸引线圈得电，其主触点KM1闭合，油泵电动机M2启动。

同时，KM1的一个辅助触点对启动按钮SB2自锁闭合，使电动机M2正常运转;另一个串在KM2线圈电路中的辅助触点闭合,为KM2通电作好准备。

按下停止按钮SB1：接触器KM1的吸引线圈失电，KM1主触点断开，油泵电动机M2失电停转。

查线读图法的优点是直观性强，容易掌握，因而得到广泛采用。

其缺点是分析复杂线路时容易出错，叙述也较长。

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第二节电气控制的基本控制
异步电动机起、停、保护电气控制线路是广泛应用的、也是最基本的控制线路。

一、启动电动机和自锁环节
自锁与后面的互锁的控制统称为电气的联锁控制，在电气控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。

15简单的启、停保护控制线路
工作原理：1.启动2.停止
•电路中接触器KM 的辅
助常开触点并联于起动按
钮SB2称为“自锁”环节。

“自锁”环节具有对命令的
“记忆”功能，当起动命令
下达后，能保持长期通
电。

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3.线路保护
短路保护：短路时通过熔断器FU l 的熔体熔断来切断电路，使
电动机立即停转。

过载保护：通过热继电器FR 实现。

当负载过载或电动机单相运行时，FR 动作，其常闭触点FR 控制电路断开，KM 吸引线圈失
电来切断电动机主电路使电动机停转。

欠压保护：通过接触器KM 的自锁触点来实现。

当电源停电或者电源电压严重下降，使接触器KM 由于铁心吸力消失或减小而释放，这时电动机停转，接触器辅助常开触点KM 断开并失去自
锁。

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时间继电器控制的顺序启动控制电路二、互锁控制和顺序启动 互锁控制 定义：生产机
械或自动生产线
不同的运动部件
之间互相联系又
互相制约。

例：洗衣机
作用：
1.顺序控制
2.互斥作用18图2-5 (a)顺序起动顺序停止控制线路(b)简化电路将油泵电机接触器ＫＭ１的常开触点串入
主拖动电动机接触器KM2的线圈电路中。

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三、多地点控制线路
两个或以上地点进行控制--多地点控制
必须在每个地点有一组启停按钮，所有各组按钮的连接原则必须是：常开启动按钮要并联，常闭停止按钮应串联。

例：电梯 原则：
1.每个地点一组按钮
2.每组按钮常开启动按钮并联
3.每组按钮常闭停止按钮串联
/v_show/id_XMzQ5MjUyNDQ=.html 20图2-6 三地控制的控制电路
SB-T1SB-Q1
SB-Q2SB-Q3KM SB-T2SB-T3
KM •起动按钮SB-Q1、SB-Q2和SB-Q3并联，停止按钮SB-T1 、SB-
T2和SB-T3串联。

•SB-Q1和SB-T1，SB-Q2和SB-T2，SB-Q3和SB-T3为一组,装
在一起，固定于生产设备的3个地方。

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加工顺序按照一
定的程序依次转换，依靠步进控
制线路完成。

四、步进控制线路图2-7 顺序控制3个程序的步进控制线路＊•起动按钮SB2
•中间继电器KA1、
KA2、KA3、KA4
•Q1、Q2、Q3由“得电”和
“失电”来控制程序执行Æ信号SQ1、SQ2、SQ3来进行控制顺序。

•SB1停止按钮22
第三节三相交流电动机的启动控制
三相异步电动机
一、鼠笼式异步电动机全压启动控制
1.单向长动控制线路
2.单向点动控制线路(P46)
}点动的含义是：操作者按下起动按钮后，电动机起动运转，松开按钮时，电动机就停止转动，即点一下，动一下，不点则不动。

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点动控制与长动控制的区别主要在自锁触点上。

点动控制电路没有自锁触点，由点动按钮兼起停止按钮作用，因而点动控制不另设停止按钮。

与此相反，长动控制电路，必须设有自锁触点，还要另设停止按钮。

QS FU
KM FR
M 3~
FR
SB KM SB1SB2KA SB3KA
FR
KM
KA U V W 图2-8 (a)点动控制线路图(b)点动和长动控制线路＊
•长动按钮SB2•点动按钮SB324
二、三相鼠笼式异步电动机降压启动
全压电流过大，采取降压启动。

1.自耦变压器降压启动控制线路
工作原理(P47) (1)合上QS ，按下
启动按钮SB2
(2)按下停止按钮
SB1
XJ01系列自耦降压启动电路图
25
图2-9自耦变压器降压起动控制线路图＊
26
2.Y-Δ降压启动控制线路
Y-Δ降压起动是在
起动时将电动机定
子绕组接成Y形，每
相绕组承受的电压
为电源的相电压
（220V），在起动
结束时换接成三角
形接法，每相绕组
承受的电压为电源
线电压（380V），
电动机进入正常运
行。

Y-Δ降压起动控制线路图＊
27
三、绕线式异步电动机启动控制
在大、中容量电动机的重载起动时，增大起动转矩和限制起动电流两者之间的矛盾十分突出。

三相绕线式电动机的突出优点是可以在转子绕组中
串接外加电阻或频敏变阻器进行起动，由此达到减小起动电流，提高转子电路的功率因数和增加起动转矩的目的。

一般在要求起动转矩较高的场合，绕线式异步电动机的应用非常广泛。

例如桥式起重机吊钩电动机、卷扬机等。

/v_show/id_XNzQ1OTM3NDQ=.html 28 转子绕组串接电阻起
动, 只要电阻值大小
选择合适，减小的转
子电流中有功分量增
大, 转子功率因数可
以提高，电动机的起
动转矩也增大，从而
具有良好的起动特
性。

转子串接对称电阻的
人为机械特性
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1.三相绕线型异步电动机的起动
控制
按时间原则的绕线式异步电动机启动控制电路 工作原理
（1）开
（2）关30 异步电动机调速常用来改善机床的调速性能和简化机械变速装置。

根据异步电动机转速公式：
（2-1）
式中：s——为转差率；
f——为电源频率；
P——为定子极对数。

由上式可知，三相异步电动机的调速可通过改变定子电压频率f 、定子极对数P 和转差率s 来实现。

具体归纳为变极调速、变频调速、调压调速、转子串电阻调速、串级调速和电磁调速等调速方法。

p f
s n ××−=60)1(第四节三相异步电动机的调速电路•交流变频空调使用的电机是三相异步电动机；直流变频空调用的电机是直流无刷(BLDC)。

311．变极调速--通过改变电动机定子绕组的外部接线来改变电动机的极对数。

鼠笼式异步电动机转子绕组本身没有固定的级数，改变定子绕组的极数以后，转子绕组的级数能够随之变化。

绕线式异步电动机的定子绕组极数改变以后，它的转子绕组必须重新组合，往往无法实现。

所以，变更绕组极对数的调速方法一般仅适用于鼠笼式异步电动机。

方法有两种：
}一种是改变定子绕组的接法，即变更定子绕组每相的电流方向；
}另一种是在定子上设置具有不同极对数的两套互相独立的绕组，又使每套绕组具有变更电流方向的能力。

32
变极调速是有级调速，速度变换是阶跃式的。

用变极调速方式构成的多速电动机一般有双速、三速、四速之分。

这种调速方法简单、可靠、成本低，因此在有级调速能够满足要求的机械设备中，广泛采用多速异步电动机作为主拖动电机如镗床、铣床等。

铣床镗床
33
(1)双速电动机
①双速电动机Δ/YY 调速控制线路
应当强调指出，当把电动机定子绕组的Δ接线变更为YY 接线时，接线的电源相序必须反相，从而保证电动机由低速变为高速时旋转方向一致。

Δ/YY 接线属于恒功率调速。

图2-26为双速电动机Δ/YY 调速控制线路。

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图2-22 双速电动机Δ/YY三相定子绕组接线图
35
KM1KM3KM2KM2D1
D6D4D3D5D2KM1KM2KM3KT KT KM3
KM2KT KM2
KM1
Δ联接（低速）Y 联接（高速）KT
II高速
I 低速Q
U V W
图2-26双速电动机调速控制线路*
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这种先低速起动，经一定延时后自动切换到高速运行的控制，目的是限制起动电流。

②双速电动机Y/YY 接法的接线变换
双速电动机Y/YY接法的接线变换如图
2-27，电机极数四极/二极变换，对应电动机的低速和高速。

它属于恒转矩调速。

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图2-27 双速电动机Y/YY三相定子绕组接线图38（2）三速电动机的变极调速控制
一般三速电动机的定子绕组具有两套绕组，其中一套绕组可连接成Δ/YY ，另一套绕组连接成星形，如图（a ）所示。

假设将D1、D2、D3接电源时，电动机具有8个极；将D4、D5、D6接电源而D1、D2、D3互相短接时，电动机具有4个极；若再将D7、D8、D9接线端接电源时，电动机为6个极。

故将不同的端头接向电源，电动机便有8、6、4三种级别磁极的转速，对应的转速由低速变为高速。

39
图(a) 三速电动机的
双定子绕组三速变换图(b) 三速电动机的Δ定子绕组不接电源时为防止环流，应将绕组接成开口的三角形
40
当只有单独一套绕组工作时（D7、D8、D9
接电源），由于另一套Δ/YY 接法的绕组置身于旋转磁场中，在其Δ接线的线圈中肯定要流过环流电流。

为避免环流产生，一般设法将绕组接成开口的三角形，如图（b ）所示。

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三相异步电
动机从切断电源到安全停止转动，由于惯性的关系总要经过一段时间，影响了劳动生产率。

在实际生产中，为了实现快速、准确停车，缩短时间，提高生产效率，对要求停转的电动机强迫其迅速停车，必须采取制动措施。

三相异步电动机的制动方法分为两类：
机械制动: 电磁抱闸制动、电磁离合器制动等； 电气制动: 反接制动、能耗制动、回馈制动等。

第五节三相异步电动机的制动控制
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一、电磁抱闸制动和电磁离合器制动
机械制动的设计思想是利用外加的机械作用力，使电动机迅速停止转动。

机械制动有电磁抱闸制动、电磁离合器制动等。

1．电磁抱闸制动
电磁抱闸制动是靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来制动的。

其制动力矩大，制动迅速停车准确，缺点是制动越快冲击振动越大。

分： 断电抱闸
通电抱闸断电电磁抱闸制动在电磁铁线圈一旦断电或未接通时，电动机都处于抱闸制动状态，例如电梯、吊车、卷扬机等设备。

43
断电电磁抱闸制动线路图*44
为了避免电动机在起动前瞬时出现转子被掣住不转的短路运行状态，在电路设计时使接触器KM2先得电，使得电磁铁线圈YA 先通电松开制动闸后，电动机才能接通电源。

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（1
）能耗制动控制线路
按时间原则控制电
动机单向运行能耗
制动控制电路
2.电气制动控制
1.线路设计思想
}产生一个阻碍转子转动
的制动力矩，因此电动机
转速迅速下降，从而达到
制动的目的。

2.典型线路介绍
时间继电器
速度继电器46线路原理：
按起动按钮SB2：接触器KM1得电投入工作，使电动机正常运行，KM1与KM2互锁，接触器KM2和时间继电器KT 不得电。

按下停止按钮SB1：KM1线圈失电，主触点断开，电动机脱离三相交流电源。

KM1辅助触点闭合，KM2与KT 线圈相继得电，KM2主触点闭合，将经过整流后的直流电压接至电机两相定子绕组上开始能耗制动。

当转子速度接近零时，时间继电器KT 的常闭触点延时断开，使接触器KM2线圈和KT 线圈相继失电，切断能耗制动的直流电流，切断电源制动结束。

从能量角度看，能耗制动是把电动机转子运转所储存的动能转变为电能，且又消耗在电动机转子的制动上，与反接制动相比，能量损耗少，制动停车准确。

所以，能耗制动适用于电动容量大，要求制动平稳和起动频繁的场合。

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（2）电动机反接制动控制电路1.线路设计思想(P50)
•通过改变电动机电
源电压相序使电动
机制动。

2.典型线路分析
•采用速度继电器来检测电
动机的转速变化，当转速
下降到接近零时
（100r/min），由速度继
电器自动切断电源。

(1) 单向反接制动线路
48
49
(2)
电动机可逆运行反接制动控制线路50第六节电动机的可逆运行
电动机的可逆运行就是正反转控制。

在生产实际中，往往要求控制线路能对
电动机进行正、反转的控制。

}例如，机床主轴的正反转，工作台的前进与后退，起重机起吊重物的上升与下
放，以及电梯的升降等。

由三相异步电动机转动原理可知，若要电动
机逆向运行，只需将接于电动机定子的三相电
源线中的任意两相对调一下即可，与反接制动
的原理相同。

电动机可逆运行控制线路，实质上是两个方
向相反的单向运行电路的组合，并且在这两个
方向相反的单向运行电路中加设必要的联锁。

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根据电动机可逆运行操作顺序的不同，有“
正—停—反”手动控制电路与“正—反—停”手动控制
电路。

1．“正—停—反”手动控制
电路
“正—停—反”控制电路
是指电动机正向运转后要反向运
转，必须先停下来再反向。

下图
为电动机“正—停—反”手动控
制线路。

KM2为正转接触器，
KM3为反转接触器。

一、电动机可逆运行的手动控制52“正—停—反”手动控制线路*
53
2．“正—
反—停”手动控制电路在实际生产过程中，为了提高劳动生产率，常要求电动机能够直接实现正、反向转换。

利用复合按钮可构成“正—反—停”控制线路。

线路工作原理为：
若需电动机反转，不必按停止按钮SB1，直接按下反转按钮SB3，使KM2线圈失电触点释放，KM3线圈得电触点吸合，电动机先脱离电源，停止正转，然后又反向起动运行。

反之亦然。

54S B 2K M 2S B 3K M 3
K M 3K M 2S B 1
K M 3K M 2
F R
“正—反—停”手动控制线路
55
FR FR 问题：
1.请按继电器的输入信号分类说出下列情况应选用哪种继电器：1）电动机的过载（过热）保护2）为避免通电时过大电流损坏电动机，延时一段时间再启动电动机
2. 请说明下面图形、文字符号各代表什么低压电器，用途是什么？（1）（2）（3）KM KM KM 热继电器：用来保护电动机或其它负载
免于过载以及作为三相电动机的断相保
护。

复合按钮：用于
手动发出控制信号
接触器：用于中远距离
频繁地接通与断开交直流
主电路及大容量控制电路
的自动开关电器
热继电器
时间继电器56
提问：
1.请说明下面图形、文字符号各代表什么低压电器，用途是什么？
低压断路器
速度继电器
时间继电器KA KA KA
中间继电器。