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第二章 基本控制电路
第二章 继电器―接触器控制电路的基本控制电路 继电器―接触器的控制方式称作电器控制， 其电气控制电路是由 各种有触点电器，如接触器、继电器、按钮、开关等组成。它能实现 电力拖动系统的起动、反向、制动、调速和保护，实现生产过程自动 化。 随着我国工业的飞速发展，对电力拖动系统的要求不断提高，在 现代化的控制系统中采用了许多新的控制装置和元器件， MP、 如 MC、 PC、晶闸管等用以实现对复杂的生产过程的自动控制。尽管如此， 目前在我国工业生产中应用最广泛、最基本的控制仍是电器控制。而 任何复杂的控制电路或系统，都是由一些比较简单的基本控制环节、 保护环节根据不同要求组合而成。 因此掌握这些基本控制环节是学习 电气控制电路的基础。 2.1 常用电气控制系统的图形符号 电力拖动控制系统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。国家标准局参 照国际电工委员会（IEC）颁布文件，制定了我国电气设备的有关国 家标准，如： CB4728-85《电气图常用图形符号》 GB5226-85《机床电气设备通用技术条件》 GB7159-87《电气技术中的文字符号制定通则》 GB6988-86《电气制图》GB5094-85《电气技术中的项目代号》 电气图形符号有图形符号、文字符号及回路标号等。 1、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，附录一绘出了电气控制系统的部分图形符号。图形符号含有符号 要素、一般符号和限定符号。 （1）符号要素 它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 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 可用一个圆圈表示。 （3）限定符号 用于提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。 运用图形符号绘制电气系统图时应注意： 1）符号尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大与缩小，但在同 一张图样中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例 应保持不变。 2）标准中示出的符号方位，在不改变符号含义的前提下，可根 据图面布置的需要旋转， 或成镜象位置， 但文字和指示方向不得倒置。3）大多数符号都可以附加上补充说明标记。 4）有些具体器件的符号由设计都根据国家标准的符号要素、一 般符号和限定符号组合而成。 5）国家标准未规定的图形符号，可根据实际需要，按突出特征、 结构简单、便于识别的原则进行设计，但需报国家标准局备案。当采 用其他来源的符号或代号时，必须在图解和文件上说明其含义. 2、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， 用以标明电气 设备、装置和元器件的名称及电路的功能、状态和特征。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。 常用文字符号见附 录一。 （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。 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 23 大类，每一类 用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类， “R”表示电阻 器类等。 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 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 件类， “FU”则表示为熔断器。 （2）辅助文字符号 辅助文字符号是用来表示电气设备、 装置和元器件以及电路的功 能、状态和特征的。如“RD”表示红色， “L”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 “SP” 表示压力传感器， “YB” 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“MS”表示同步电动机。辅助文字符号还可以单独使用， 如“ON”表示接通， “M”表示中间线等。 （3）补充文字符号的原则 规定的基本文字符号和辅助文字符号如不够使用， 可按国家标准 中文字符号组成规律和下述原则予以补充。 1）在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国家 标准中规定的电气技术文字符号。 2）在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准 中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。 3）使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术标 准中规定的英语术语缩写而成。 4）基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过 三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉丁字母中“I” 和“O”不允许单独作为文字符号使用。 3、主电路各接点标记 三相交流电源引入线采用 L1、L2、L3 标记。 电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U、 W 顺序标记。 V、 分级三相交流电源主电路采用三相文字代号 U、V、W 的前边加 上阿拉伯数字 1、2、3、等来标记，如 1U、1V、1W；2U、2V、2W等。 各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来 表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数字表示该支路各接点 的代号， 从上到下按数值大小顺序标记。 U11 表示 M1 电动机的第 如 一相的第一个接点代号，U21 为第一相的第二个接点代号，以此类类 推。 电动机绕组首端分别用 U、V、W 标记，尾端分别用 U′、V′、 W′标记。双绕组的中点则用 U″、V″、W″标记。 控制电路采用阿拉伯数字编号， 一般由三位或三位以下的数字组 成。标注方法按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺 序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件 所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。2.2 电气控制系统图 电气控制系统图包括电气原理图、电气安装图、电器位置图、互 连图和框图等。各种图的图纸尺寸一般选用 297×210、297×420、 297×630 和 297×840（mm）四种幅面，特殊需要可按 GB126―74 《机械制图》国家标准选用其他尺寸。 1、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 工作原理的图称为电气原理图。 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的应用，其绘制原则是： （1）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。 （2）原理图上的动力电路、控制电路和信号电路应分开绘出。 （3）原是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（如电阻、电容的数值等） ；不常用电器（如 位置传感器、手动触点等）的操作方式和功能。 （4）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。 （5）动力电路的电源电路绘成水平线，受电的动力装置（电动 机）及其保护电器支路，应垂直电源电路画出。 （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。 耗能元件（如线圈、电磁铁、信号灯等） ，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。 （7）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叉。 （8）在原理图上将图分成若干图区，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从属 关系。 图 2-1 为 CW6132 型普通车床电气原理电路图。2、电气安装图 电气安装图用来表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位 置和接线情况。它有电器位置图和互连图两部分。 （1）电器位置图 电器位置图详细绘制出电气设备零件安装位置。 图中各电器代号 应与有关电路图和电器清单上所有元器件代号相同， 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。图 中不需标注尺寸。 2-2 为 CW6132 型普通车床电器位置。 图 图中 FU1～ FU4 为熔断器、KM 为接触器、FR 为热继电器、TC 为照明变压器、 XT 为接线端板。（2）电气互连图 电气互连图用来表明电气设备各单元之间的接线关系。 它清楚地 表明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，在生产现场得广泛应用。 绘制电气互连图的原则是： （1）外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置尽可能符合 电器实际情况。 （2）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电气原 理图为准，并保持一致。 （3）不在同一控制箱和同一配电屏上的各电气元件的连接，必 须经接线端子板进行。互连图中电气互连关系用线束表示，连接导线 应注明导线规范（数量、截面积等） ，一般不表示实际走线途径，施 工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。 （4） 对于控制装置的外部连接线应在图上或用接线表表示清楚， 并标明电源的引入点。 图 2-3 为 CW6132 型普通车床电气互连图。2.3 三相笼型异步电动机全压起动控制电路 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。对它的起动控制有趋势起动与降压 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 4～7 倍，过大的起动电流 会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其它电动机， 甚至使它们停转或无法起动，故直接起动电动机的容量受到一定限制。可根据起动电动机容量、供电变压器容量和机械设备是否许来分 析，也可用下面经验公式来确定：I ST 3 S ≤ + I N 4 4P（2-1）式中 I ST ――电动机全压起动电流，单位为 A；I N ――电动机额定电流，单位为 A；S ――电源变压器容量，单位为 kV?A；P ――电动机容量，单位为 kW。一般容量小于 10kW 的电动机常用直接起动。 1、单向旋转控制电路 三相笼型异步电动机单方向旋转可用开关或接触器控制， 相应的 有开关控制电路和接触器控制电路。（1）开关控制电路图 2-4 为电动机单向旋转控制电路， 其中图 a 为刀开关控制电路， 图 b 为自动开关控制电路。 采用开关控制的电路仅适用于不频繁起动的小容量电动机， 它不 能实现远距离控制和自动控制，也不能实现零压、欠压和过载保护。 （2）接触器控制电路图 2-5 为接触器控制电动机单向旋转的电路。 图中 Q 为三相转换 开关、FU1、FU2 为熔断器、KM 为接触器、FR 为热继电器、M 为 笼型异步电动机，SB1 为停止按钮、SB2 为起动按钮。 电路工作情况： 合上电源开关 Q， 引入电源， 按下起动按钮 SB2， KM 线圈通电， 常开主触点闭合，电动机接通电源起动。同时，与起动按钮并联的接触器开触点也闭合， 当松开 SB2 时， KM 线圈通过其本身常开辅助触 点继续保护通电，从而保证了电动机连续运转。这种用接触器自身辅 助触点保持线圈通电的电路，称为自锁或自保电路。辅助常开触点称 为自锁触点。 当需电动机停止时，可按下停止按钮 SB1，切断 KM 线圈电路， KM 常开主触点与辅助触点均断开，切断电动机电源电路和控制电 路，电动机停止运转。 电路保护环节 1）短路保护 由熔断器 FU1、FU2 分别实现主电路和控制电路 的短路保护。 为扩大保护范围， 在电路中熔断器应安装在靠近电源端， 通常安装在电源开关下边。 2）过载保护 由于熔断器具有反时限保护特性和分散性，难以实现电动机的长期过载保护，为此采用热继电器 FR 实现电动机的长 期过载保护。当电动机出现长期过载时，串接在电动机定子电路中的 双金属片因过热变形，致使其串接在控制电路中的常闭触点打开，切 断 KM 线圈电路，电动机停止运转，实现过载保护。 3）欠压和失压保护 当电源电压由于某种原因严重欠压或失压时，接触器电磁吸力急剧下降或消失，衔铁释放，常开主触点与自锁 触点断开，电动机停止运转。而当电源电压恢复正常时，电动机不会 自行运转，避免事故发生。因此具有自锁的控制电路具有欠压与失压 保护。 2、点动控制电路生产机械除需要正常连续运转外，往往还需要作调整运动，这时 就需要进行“点动”控制。图 2-6 为具有点动控制的几种典型电路。 图 a 为点动控制电路的最基本形式，按下 SB，KM 线圈通电，常开 主触点闭合，电动机起动旋转，松开 SB、KM 断开，电动机停止运 转。所以点动控制电路的最大特点是取消了自锁触点。图 b 为采用开关 SA 断开自锁回路的点动控制电路，该电路可实 现连续运转和点动控制，由开关 SA 选择，当 SA 合上时为连续控制； SA 断开时为点支控制。 图 c 为用点动按钮常闭触点断开自锁回路的点动控制电路。SB2 为连续运转起动按钮，SB1 为连续运行停止按钮，SB3 为点动按钮。 当按下 SB3 时，常闭触点先将自锁回路切断，而后常开触点才接通， 使 KM 线圈通电，常开主触点闭合，电动机起动旋转；当松开 SB3时，常开触点先断开，KM 线圈断电，常开触点断开，电动机停转， 而后 SB3 常闭触点才闭合，但 KM 常开辅助触点已断开，KM 线圈 无法通电，实现点动控制。 3、可逆旋转控制电路 生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的运动， 这就 要求拖动电动机能作正、反向旋转。由电动机工作原理可知，改变电 动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向，常用的可逆旋转控制 电路有如下几种。（1）倒顺开关控制电路 倒顺开关是组合开关的一种，也称为可逆转换开关。图 2-7 为 HZ3-132 型倒顺开关工作原理示意图。倒顺开关有六个固定触点，其 中 U1、V1、W1 为一组，与电源进线相连接，而 U、V、W 为另一组，与电动机定子绕组相接。当开关手柄置于“顺转”位置时，动触 片 S1、S2、S3 分别将 U-U1、V-V2、W-W1 相连接，使电动机实现 正转；当开关手柄置于“逆转”位置时，经动触片 S1′、S2′、S3′ 分别将 U-U1、V-W1、W-V1 接通，使电动机实现反转；当手柄置于 中间位置时，两组动触点片均不与固定触点连接，电动机停止旋转。图 2-8 为用倒顺开关控制的可逆运行电路。 2-8a 为直接操作倒 图 顺开关实现电动机正反转的电路，因转换开关无灭弧装置，所以仅适 用电动机容量为 5.5kW 以下的控制电路中。在操作中，使电动机由 正转到反转，或反转到正转时，应将开关手柄扳至“停止”位置，并 稍加停留，这样就可以避免电动机由于突然反接造成很大的冲击电 流，防止电动机过热而烧坏。 对于容量大于 5.5kW 的电动机， 可用图 2-8b 控制电路进行控制。它是利用倒顺开关来改变电动机相序，预选电动机旋转方向，而由接 触器 KM 来接通与断开电源， 控制电动机起动与停止。 由于采用接触 器通断负载电路，则可实现过载保护和零压与欠压保护。 （2）按钮控制的可逆旋转控制电路图 2-9 为两个按钮分别控制两个接触器来改变电动机相序，实现 电动机可逆旋转的控制电路。图 2-9a 最为简单，按下正转起动按钮 SB2 时，KM1 线圈通电并自锁，接通正序电源，电动机正转。此时 若按下反转起动按钮 SB3，KM2 线圈也通电，由于 KM1、KM2 同时 通电，其主触点闭合，将造成电源两相短路，因此，这种电路不能采 用。图 2-9b 是在图 2-9a 基础上扩展而成，将 KM1、KM2 常闭辅助 触点串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，称为互锁或联锁 控制。 这种利用接触器 （或继电器） 常闭触点的互锁又称为电气互锁。 该电路欲使电动机由正转到反转， 或由反转到正转必须先按下停止按钮，而后再反向起动。 对于要求频繁实现正反转的电动机，可用 2-9c 控制电路控制， 它是在图 2-9b 电路基础上将正转起动按钮 SB2 与反转起动按钮 SB3 的常闭触点串接在对方常开触点电路中，利用按钮的常开、常闭触点 的机械联接，在电路中互相制约的接法，称为机械互锁。这种具有电 气、机械双重互锁的控制电路是常用的、可靠的电动机可逆旋转控制 电路，它既可实现正转-停止-反转-停止的控制，又可实现正转-反转停止的控制。 （3）具有自动往返的可逆旋转控制电路 机械设备中如机床的工作台、 高炉的加料设备等均需自动往返运 行， 而自动往返的可逆运行通常是利用行程开关来检测往返运动的相 对位置，进而控制电动机的正反转来实现生产机械的往复运动。图 2-10 为机床工作台往复运动的示意图。行程开关 SQ1、SQ2 分别固定安装在床身上，反映加工终点与原位。撞块 A、B 固定在工 作台上，随着运动部件的移动分别压下行程开关 SQ1、SQ2，使其触 点动作，改变控制电路的通断状态，使电动机正反向运转，实现运动部件的自动往返运动。图 2-11 为往复自动循环的控制电路。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、SQ4 为正反向极限保护 用行程开关。合上电源开关 Q，按下正向起动按钮 SB2，KM1 通电 并自锁，电动机正向旋转，拖动运动部件前进，当前进加工到位，撞 块 B 压下 SQ2，其常闭触点断开，KM1 断电，电动机停转，但 SQ2 常开触点闭合，又使 KM2 通电，电动机反向起动运转，拖动运动部 件后退，当后退到位时，撞块 A 压下 SQ1、 ，使 KM2 断电，KM1 通 电，电动机由反转变为正转，拖动运动部件变后退为前进，如此周而 复始地自动往复工作。按下停止按钮 SB1 时，电动机停止，运动部件停下。若换向因行程开关 SQ1、SQ2 失灵，则由极限保护行程开关 SQ3、SQ4 实现保护，避免运动部件因超出极限位置而发生事故。 上述利用行程开关按照机械设备的运动部件的行程位置进行的 控制，称为行程控制原则。行程控制是机械设备自动化和生产过程自 动化中应用最广泛的控制方法之一。 4、双速笼型异步电动机变速控制电路 为使生产机械获得更大的调整范围，除采用机械变速外，还可采 用电气控制方法实现电动机的多速运行。 由电动机工作原理可知，感应式异步电动机转速表达式为：n = n0 (1 ? s ) = 60 f (1 ? s ) p（2-2）电动机转速与供电电源频率 f、转差率 s 及定子绕组的极对数 p 有关。由于变频调速与串级调速的技术和控制方法比较复杂，尚未普 遍采用，目前多见的仍是采用多速电动机来实现变速。下面以常用的 双以速电动机为例介绍其控制电路。 （1）双速感应电动机按钮控制的调速电路 图 2-12 为双速电动机按钮控制电路。图中 KM1 为 D 联接接触 器，KM2、KM3 为双 Y 联接接触器，SB2 为低速按钮，SB3 为高速 按钮，HL1、HL2 分别为低、高速指示灯。 电路工作时，合上开关 Q 接通电源，当按下 SB2，KM1 通电并 自锁，电动机作 D 联接，实现低速运行，HL1 亮。需高速运行时， 按下 SB3，KM2、KM3 通电并自锁，电动机接成双 Y 联接实现高速 运行，HL2 亮。由于电路采用了 SB2、SB3 的机械互锁和接触器的电气互锁，能 够实现低速运行直接转换为高速，或由高速直接转换为低速，无需再 操作停止按钮。 （2）双速感应电动机手动变速和自动加速的控制电路 图 2-13 为双速电动机手动调速和自动加速控制电路。与图 2-12 相比， 引入了一个自动加速与手动变速选择开关 SA， 时间继电器 KT 及电源批示灯 HL1。 当选择手动变速时，将开关 SA 扳在“M”位置，时间继电器 KT 电路切除，电路工作情况与图 2-12 相同。当需自动加速工作时，将 SA 扳在“A”位置。按下 SB2，KM1 通电并自锁，同时 KT 相继通 电并自锁， 电动机按 D 联接低速起动运行， KT 延时常闭触点打开、 当延时常开触点闭合时，KM1 断电，而 KM2、KM3 通电并自锁，电动 机便由低速自动转换为高速运行，实现了自动控制。 当 SA 置于“M”位置，仅按下低速起动按钮 SB2 则可使电动机 只作三角形接法的低速运行。 时间继电器 KT 自锁触点作用是在 KM1 线圈断电后， 仍保持 KT 通电，直到已进入高速运行即 KM2、KM3 线圈通电后，KT 才被断 电，一方面使控制电路可靠工作，另一方面使 KT 只在换接过程中短 时通电，减少 KT 线圈的能耗。2.4 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容量在 10kW 以上或不能满足式（2-1）条 件时，应采用减压起动。有时为了减小和限制起动时对机械设备的冲 击，即使允许直接起动的电动机，也往往采用减压起动。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；丫-D 联接；延边三角形和使用自耦变压器起动等。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，电动 机进入正常运行。 1、定子电路串电阻（电抗器）起动控制电路 （1）定子串电阻减压自动起动控制电路 图 2-14 为电动机定子串电阻减压自动起动控制电路。图中 KM1 为接通电源接触器， KM2 为短接电阻接触器， 为起动时间继电器， KT R 为减压起动电阻。 电路工作情况： 合上电源开关 Q，按下起动按钮 SB2，KM1 通电并自锁，同时 KT 通电，电动机定子串入电阻 R 进行减压起动，经时间继电器 KT 的延时，其常开延时闭合触点闭合，KM2 通电，将起动电阻短接， 电动机进入全压正常运行。KT 的延时时间长短根据电动机起动过程 时间长短来整定。 该控制电路，电动机进入正常运行后，KM1、KT 始终通电工作， 不但消耗了电能，而且增加了出现故障的机率。若发生时间继电器触点不动作的故障，将使电动机长期在减压下运行，造成电动机无法正 常工作，甚至烧毁电动机。（2）具有手动与自动控制的定子串电阻控制电路图 2-15 为具有手动与自动控制的串电阻减压起动电路。它是在 图 2-14 电路基础上增设了一个选择开关 SA，其手柄有两个位置，当 手柄置于“M”位时为手动控制；当手柄置于“A”位时为自动控制。 还增设了升压控制按钮 SB3，同时在主电路中 KM2 主触点跨接在 KM1 与电阻 R 两端， 在控制回路中设置了 KM2 自锁触点与联锁触点， 这就提高了电路的可靠性，同时电动机起动结束后在正常运行时， KM1、KT 处于断电状态，不仅减少了能耗，而且减少了故障机率。 一旦发生 KT 触点闭合不上，可将 SA 扳在“M”位置，按下升压按 钮 SB3，KM2 通电，电动机便可进入全压下工作，所以该电路克服 了图 2-14 控制电路之缺点，使电路更加安全可靠。 （3）定子串电阻减压起动优缺点及起动电阻计算 电动机定子串电阻减压起动不受定子绕组接法形式的限制， 起动过程平滑，设备简单。但是，由于串接电阻起动时，一般允许起动电 流为额定电流的 2～3 倍，减压起动时加在定子绕组上的电压为全电 压时的 1/2，这时将使电动机的起动转矩为额定转矩的 1/4，起动转矩 小。因此，串接电阻减压起动仅适用于对起动转矩要求不高的生产机 械上。 另外， 由于存在起动电阻， 将使控制柜体积增大， 电能损耗大， 对于大容量电动机往往采用联接电抗器来实现减压起动。 减压起动电阻器一般采用 ZX1、ZX2 系列铸铁电阻，其阻值小， 功率大， 可允许通过较大的电流。 电阻器参数可用下列近似公式计算：RST =I ST 2 220V （ ‘ ） ?1 IN I ST（2-3）式中 RST ――定子每相串接的阻值，单位为Ω；I ST ――电动机全压起动时起动电流，单位为 A；‘ I ST ――电动机减压起动时起动电流，单位为 A；I N ――电动机额定电流，单位为 A。起动电阻功率为：2 P = I ST RST（2-4）式中 P――起动电阻的功率，单位为 W。 但考虑到起动电阻仅在起动时串入电路，为此可按式（2-4）计 算值的 1/2～1/3 来选择起动电阻的功率。 若电动机定子回路只串接两 相起动电阻，则电阻值按式（2-3）计算值的 1.5 倍计算。 2、丫-D 减压起动控制电路 三相笼型异步电动机额定电压通常为 380/660V，相应的绕组接法为 D/丫，这种电动机每相绕组额定电压为 380V。我国采用的电网 供电电压为 380V，因此，电动机起动时接成丫联接，电压降为额定 电压的1 ，正常盍时换接成 D 联接，由电工基础知识可知： 3I DL = 3I YL（2-5）式中 I DL ――电动机 D 接时线电流，单位为 A；I YL ――电动机 Y 接时线电流，单位为 A。因此 Y 接时起动电流仅为 D 联接时的 1/3， 相应的起动转矩也是 D 联接时的 1/3。因此，丫-D 起动仅适用于空载或轻载下的起动。现 在生产的丫系列笼型异步电动机功率在 4.0kW 以上者均为 380/660V， 丫/D 联接，在需要减压起动时均可采用丫-D 起动。图 2-16 为丫-D 减压起动控制电路之一。图中 KM1 为星形联接 接触器，KM2 为接通电源接触器，KM3 为 D 联接接触器，KT 为起 动时间继显示器，HL1 为丫联接指示灯，HL2 为 D 联接指示灯。 电路工作情况： 合上电源开关 QF，按下起动按钮 SB2，KM1 通电，随即 KM2 通电并自锁，电动机接成丫联结，接入三相电源进行减压起动，同时 指示灯 HL1 亮，并由 KM1 的两对常开辅助触点将热继电器 FR 发热 元件短接。在按下 SB2，KM1 通电动作的同时，KT 通电，经一段时 间延时后，KT 常闭触点断开，KM1 断电释放，电动机星形中性点断 开，FR 发热元件接入电路；另一对 KT 常开触点延时闭合，KM3 通 电并自锁，指示灯 HL1 关断，HL2 亮，电动机接成 D 联接运行时处 于断电状态，使电路更为可靠地工作。至此，电动机丫-D 减压起动 结束，电动机投入正常运行。停止时，按下 SB1 即可。 该电路常用于 13kW 以上电动机的起动控制中， 对电动机进行长 期过载保护的热继电器 FR 发热元件接在电流互感器的二次侧，为防 止电动机起动电流大、时间长而使热继电器发生误动作，致使电动机 无法正常起动。为此，设置了 KM1 触点在起动过程中将其短接，不 致发生误动作。 当电动机容量在 4～13kW 时，可采用图 2-17 所示控制电路。该 电路只用两个接触器来控制丫-D 减压起动，电路工作情况由读者自 行分析。该电路主要特点： （1）利用接触器 KM2 的常闭辅助触点来连接电动机星形中性 点，由于电动机三相平衡，星点电流很小，该触点容量是允许的。 （2）电动机在丫-D 减压起动过程中，KM1 与 KM2 换接过程有 一间隙，短时断电，这可避免由于电器动作不灵活引起电源短路的故 障发生。但由于机械惯性，在换接成 D 联接时，电动机电流并不大， 对电网没多大影响。 （3）将起动按钮 SB2 常闭触点接于 KM2 线圈电路中，使电动机刚起动时不致直接接成 D 联接起动运行。 3、延边在三角形减压起动控制电路 笼型异电动机丫-D 减压起动可不增加专用起动设备，但其起动 转矩只有额定电压下起动转矩的 1/3，仅适用于空载或轻载下起动。 而延边三角形（ ）减压起动是在即不增加专用设备，还可适当提高起动转矩的一种减压起动方法。 延边三角形起动， 是在电动机起动过程中将绕组接成延边三角形, 待起动完毕后，将其绕组接三角形进入正常运行。为此，电动机每相 绕组合有三个接线头。其连接情况如图 2-18 所示。电动机定子绕组作延边三角形联接时， 每相绕组承受的电压比三 角形联接时低，又比星形联接时高，介于二者之间。这样既可实现减 压起动，又可提高起动转矩，可以说 动的发展。 延边三角形联接时，电动机定子绕组相电压与线电压的关系，决 定于每相定子绕组两部分匝数之比。三条延边中任何一条边的匝数 减压起动是丫-D 减压起（W1）与三角形内任何一边的匝数（W2）之比，由向量计算可知： 当 W1：W2=1：1 时，若线电压为 380V，则此时相电压为 264V；若 W1：W2=1：2 时，相电压则成为 290V。因此，改变延边部分与 D 联接部分绕组的匝数比，就可改变电动机相电压大小，即达到改变起 动转矩大小的目的。但在一般情况下，制造厂家出厂的电动机绕组匝 数比已确定，不可能获得更多或任意的匝数比。延边三角形减压起动控制电路如图 2-19 所示。图中 KM1 为延边 三角形联接接触器，KM2 为线路接触器，KM3 为 D 联接接触器， KT 为起动时间继电器。起动时 KM1、KM2 通电并自锁，电动机接 成延边三角形起动，经一定延时，KT 动作使 KM1 断电，KM3 通电， 电动机接成 D 联接正常运转。 延边三角形减压起动要求电动机有 9 个出线头， 对电机制造增加 了困难，同时对控制系统的安装和接线增加了麻烦，图 2-19 画出了电机绕组接线图，接线时一定要注意不可接错。因此，延边三角形减 压起动尚未被广泛应用。 4、自耦变压器减压起动控制电路 自耦变压器一次侧电压、电流和二次侧电压、电流关系为U1 I 2 = =k U 2 I1（2-6）式中 k――自耦变压器的变比。 当电动机定子绕组经自耦变压器减压起动时， 加在电动机端的相 电压为 U 1 ，此时电动机定子绕组内的起动电流为全压时的 ，即I ST 2 = 1 I ST k 1 k 1 k（2-7）式中 I ST 2 ――电动机电压为 U2 时减压起动电流，即自耦变压器二次 侧电流；I ST ――电动机全压起动时起动电流。又因为电动机接在自耦变压器二次侧，一次侧接电网，因此电 动机从电网吸取的电流I ST 1 = I ST 2 1 = 2 I ST K K（2-8）式中 I ST 1 ――电动机电压为 U2 时电网上流过的起动电流，即自耦变 压器一次侧电流。 由此可知，利用自耦变压器起动和直接起动相比，电网所供给的 起动电流减小到1 。 K2起动转矩正比于电压的平方， 定子每相绕组上的电压降低到直接 起动的1 1 ，起动转矩也将降低为直接起动的 2 。自耦变压器二次绕 K K组有电源电压的 65%、 73%、 85%、 100%等抽头， 因此， 能获得 42.3%、53.3%、72.3%及 100%全压起动时的起动转矩。显然比丫-D 减压起动 时的 33%的起动转矩要大得多。 所以自耦变压器虽然价格较贵， 但仍 是三相笼型异步电动机最常用的一种减压起动装置。 减压起动用的自 耦变压器又称为起动补偿器。 （1）二个接触器控制的自耦变压器减压起动控制电路 图 2-20 为用两个接触器控制的自耦变压器减压起动控制电路。 图中 KM1 为减压接触器，KM2 为正常运行接触器，KT 为起动时间 继电器，KA 为起动中间继电器。电路工作情况： 合上电源开关，按下起动按钮 SB2，KM1 通电并自锁，将自耦变压器 T 接入， 电动机定子绕组经自耦变压器供电作减压起动， 同时 KT 通电，经延时，KA 通电 KM1 断电，KM2 通电，自耦变压器切 除，电动机在全压下正常运行。该电路在电动机起动过程中会出现二 次涌流冲击，仅适用于不频繁起动，电动机容量在 30kW 以下的设备 中。 （2）三个接触器控制的自耦变压器减压起动控制电路图 2-21 为三个接触器控制能实现自动与手动控制电路。图中选 择开关 SA 有自动与手动位置， KM1、 KM2 为减压起动接触器， KM3 为正常运行接触器，KA 为起动中间继电器，KT 为时间继电路，HL1 为电源指示灯，HL2 为减压起动指示灯，HL3 为正常运行指示灯。 电路工作情况：当 SA 置于自动控制位置“A”时，HL1 亮，表明电源正常。按 下起动按钮 SB2，KM1、KM2 相继通电并自锁，HL1 暗，KM1 触点 先将自耦变压器作星形连接，再由 KM2 触点接通电源，电动机定子 绕组经自耦变压器实现减压起动。同时 KA 通电并自锁，KT 也通电， 此时 HL2 亮，表示正进行减压起动，在起动过程中由 KA 触点将电 动机主电路电流互感器二次侧的热继电器 FR 发热元件短接。当时间 继电器 KT 延时已到，相应延时触点动作，使 KM1、KM2、KA、KT 相继断电，而 KM3 通电并自锁，指示灯 HL3 亮，进入正常运行，减 压起动过程结束。 若将选择开关 SA 扳在手动控制 “M” 位置， 当按下起动按钮 SB2， 电动机减压起动的电路工作情况与自动控制时工作过程相同， 只是在 转接全电压运行时，尚需再按下 SB3，使 KM1 断电，KM3 通电并自 锁，实现全压下正常运行。 电路的联锁环节 电动机起动完毕投入正常运行时，KM3 常闭触点断开，使 KM1、KM2、KA、KT 电路切断，确保正常运行时自 耦变压器切除，只在起动时短时接入。 中间继电器 KA 断电后， 将热继电器 FR 发热元件接入定子电路， 实现长期过载保护。 在操作起动按钮 SB2 时，要求按下时间稍长一点，待 KM2 通电 并自锁后才可松开，不然自耦变压器无法接入，不能实现正常起动。 自耦变压器减压起动常用于电动机容量较大的场合， 因无大容量 的热继电器， 故采用电流互感器按比例减小电流后使用小容量的热继电器来实现过载保护。2.5 绕线转子异步电动机起动控制电路 由《电机与电力拖动》可知，三相绕线型异步电动机转子中绕有 三相绕组，通过滑环可以串接外加电阻，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对调速要求高的场合。 按照绕线型异步电动机起动过程中转子串接装置不同有串电阻 起动与串频敏变阻器起动两种控制电路。 1、转子绕组串电阻起动控制电路根据绕线型异步电动机起动过程中转子电流变化及需起动时间 有电流原则与时间原则控制两种电路。 （1）按电流原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电路 图 2-22 为按电流原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电 路。 图中 KM1～KM3 为短接电阻接触器， R1～R3 为转子电阻， KA1～ KA3 为电流继电器，KM4 为电源接触器，KA4 为中间继电器。 电路工作情况： 合上电源开关 Q，按下起动按钮 SB2，KM4 通电并自锁，电动 机定子绕组接通三相电源，转子串入全部电阻起动，同时 KA4 通电， 为 KM1～KM3 通电作准备。由于刚起动时电流很大，KA1～KA3 吸 合电流相同，故同时吸合动作，其常闭触点都断开，使 KM1～KM3 处于断电状态， 转子电阻全部串入， 达到限制电流和提高转矩的目的。 在起动过程中， 随着电动机转速的升高， 起动电流逐渐减小， KA1～ 而 KA3 释放电流调节得不同， 其中 KA1 释放电流最大， KA2 次之， KA3 为最小，所以当起动电流减小到 KA1 释放电流整定值时，KA1 首先 释放，其常闭触点返回闭合，KM1 通电，短接一段转子电阻 R1，由 于电阻被短接， 转子电流增加， 起动转矩增大， 致使转速又加快上升， 转速的上升又使电流下降，当电流降低到 KA2 释放电流时，KA2 常 闭触点返回，使 KM2 通电，短接第二段转子电阻 R2，如此继续，直 至转子电阻全部短接，电动机起动过程结束。 图 2-23 为利用电流继电器自动短接转子电阻起动过程的电流和 转速变化曲线。图中 I1、I2、I3 分别为 KA1～KA3 的释放电流，Im 为限制的最大起动电流，I2N 为额定电流。为保证电动机转子串入全部电阻起动，设置了中间继电器 KA4。 若无 KA4，当起动电流由零上升在尚未到达吸合值时，KA1～KA3 未吸合，将使 KM1～KM3 同时通电，将转子电阻全部短接，电动机 则会直接起动。而设置 KA4 后，在 KM4 通电动作后才使 KA4 通电， 再使 KA4 常开触点闭合，增加了一个时间延迟，在这之前起动电流 已到达电流继电器吸合值并已动作，其常闭触点已将 KM1～KM3 电 路断开，确保转子电阻串入，避免电动机的直接起动。 （2）按时间原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电路图 2--24 为按时间原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电 路。图中 KM1～KM3 为短接转子电阻接触器，KM4 为电源接触器， KT1～KT3 为时间继电器。其工作过程读者自行分析。2、转子绕组串频敏变阻器起动控制电路 绕线型异步电动机转子串接电阻起动，需要使用的电器元件较 多， 控制电路复杂， 起动电阻体积较大， 在起动过程中逐断切除电阻， 电流与转矩突然加大，产生一定的机械冲击。为获得较理想的机械特 性，从二十世纪 60 年代开始，研究设计出了频敏变阻器及其控制电路。 （1）频敏变阻器简介 频敏变阻器是一种静止的、无触点的电磁元件，其电阻值随频率 变化而改变。 它是由几块 30～50mm 厚的铸铁板或钢板叠成的三柱式 铁心，在欠铁心上分别装有线圈，三个线圈联接成星形，并与电动机 转子绕组相接。 电动机起动时，频敏变阻器通过转子电路获得交变电动势，绕组 中的交变电流在铁心中产生交变磁通，呈现出电抗 X。由于变阻器铁 心是用较厚钢板制成， 交变磁通在铁心中产生很大的涡流损耗和少量 的磁滞损耗。涡流损耗在变阻器电路中相当于一个等值电阻 R。由于 电抗 X 与电阻 R 都是由交变磁通产生的，其大小又都随转子频率的 变化而变化。因此，在电动机起动过程中，随着转子频率的改变，涡 流的集肤效应的强弱也在改变。转速低时频率高，涡流截面小，电阻 就大。随着电动机转速升高，频率降低，涡流截面自动增大，电阻减 小。同时频率的变化又引起电抗的变化。理论分析与实践证明频敏变 阻器铁心等值电阻与电抗均近似与转差率的平方根成正比。所以，绕 线型异步电动机串接频敏变阻器起动时， 随着起动过程转子频率的降 低，其阻抗值自动减小，实现了平滑无级的起动。图 2 ? 25 为频敏 变阻等效电路及其与电动机的联接。 2―25 为频敏变阻器等效电路 图 及其与电动机的联接。（2）转子串频敏变阻器起动控制电路 1）电动机单方向旋转转子串接频敏变阻器自动控制电路 图 2―26 为电动机单方向旋转， 转子串接频敏变阻器自动短接的 控制电路。 图中 KM1 为电源接触器， KM2 为短接频敏变阻器接触器， KT 为起动时间继电器。 电路工作情况： 合上电源开关 Q，按下起动按钮 SB2，KT、KM1 相继通电并自锁，电动机定子接通电源，转子接入频敏变阻器起动。随着电动机转 速平稳上升，频敏变阻器阻抗逐渐自动下降，当转速上升到按近额定 转速时，时间继电器延时整定时间到，其延时触点动作，KM2 通电 并自锁，将频敏变阻器短接，电动机进入正常运行。 该电路操作时，按下 SB2 时间稍长点，待 KM1 辅助触点闭合后 才可松开。KM1 为电源接通接触器，KM1 线圈通电需在 KT、KM2触点工作正常条件下进行，若发生 KM2 触点粘连，KT 触点粘连， KT 线圈断线等故障时，KM1 线圈将无法通电，从而避免了电动机直 接起动和转子长期串接频敏变阻器的不正常现象发生。 2）电动机正反转，转子串接频敏变阻器起控制电路 图 2-27 为电动机正反转，转子串接频敏变阻器手动、自动短接 的起动控制电路。图中 SA 为手动与自动选择开关，KM1、KM2 为 正反转接触器，KM3 为短接频敏变阻器接触器，KA 为中间继电器、 KT 为起动时间继电器，HL1 为电源指示灯，HL2、HL3 为电动机正、 反转指示灯，HL4 为正常运转指示灯，HL1～HL3 电机起动结束进入 正常运行时都熄灭。TA 为电流互感器。该电路是为大容量电动机配 套设计的，关于电路工作情况请读者自行分析。 （3）频敏变阻器的调整 频敏变阻器每相绕组上备有 4 个接线端头，对应 100%、85%、 71%的匝数，且上下铁心间的气隙可调。在使用中如遇下列情况，可 调整频敏变阻器的匝数和气隙。 1）起动电流过大，起动太快，应换接抽头，增加匝数，如改用 100%匝数，使起动电流减少，起动力矩也减少。 2）起动时转矩过大，有机械冲击，但起动完毕后的稳定转速又 过低，短接频敏变阻器时冲击电流又过大，这时可增加上下铁心间的 气隙，使起动电流略有增加，而起动转矩略有减少，但起动完毕后的 转矩有所增加，于是稳定运行时的转速得以提高。2.6 三相异步电动机电气制动控制电路 在生产过程 ，有些设备电动机断电后由于惯性作用，停机时间 拖得太长，影响生产率，并造成停机位置不准确，工作不安全。为了 缩短辅助工作时间，提高生产效率和获得准确的停机位置，必须对拖 动电动机采取有效的制动措施。 停机制动有两种类型： 一是电磁铁操纵机械进行制动的电磁机械 制动；二是电气制动，使电动机产生一个与转子原来的转动方向相反 的转矩来进行制动。常用的电气制动有反接制动和能耗制动。 1、反接制动控制电路 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电 动机反转的倒拉反接制动，它往往出现在位能负载时，这种方法达不 到停机的目的， 主要是用于限制下放速度， 其内容将在第四章中讲授。另一种是改变三机异步电动机电源的相序进行反接制动。 采用反接制动时， 当电动机转速降至零时， 电动机仍有反向转矩， 因此应在接近零速时切除三相电源，以免引起电动机反向起动。 电动机反接制动时，定子绕组电流很大，为防止绕过热和减小制 动冲击， 一般功率在 10kW 以上电动机的定子电路中应串入反接制动 电阻，其阻值可按下式经验公式计算：Rb = k UN I ST（2―9）式中 Rb ――反接制动时定子绕组串接的电阻，单位为Ω；k ――根据允许反接制动电流大小来决定的系数。当反接制电流& I ST 时，k 为 0.13；当反接制动电流=0.5 I ST 时，k 为 1.5；U N ――电动机起动时定子绕组的相电压，单位为 V； I ST ――电动机全电压起动时的起动电流，单位为 A。若反接制动时，仅在两相定子绕组中串接电阻，电阻值应为上述 计算的 1.5 倍。 （1）单向反接制动控制电路 图 2―28 为单向反接制动控制电路。图中 KM1 为单向旋转接触 器， KM2 为反接制动接触器， 为速度继电器， 为反接制动电阻。 KV R 电路工作情况： 电动机正常运转时，KM1 通电吸合，KV 的一对常开触点闭合， 为反接制动作好准备。当按下停止按钮 SB1 时 KM1 断电，电动机定 子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转，KV 原闭 合的常开触点仍保持闭合，当将 SB1 按到底，使 SB1 常开触点闭合，KM2 通电并自锁，电动机定子串接二相电阻接上反序电源，电动机 进入反制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近 100r/min 时，KV 常开触点复位，KM2 断电，电动机及时脱离电源，随后自然 停车至零。（2）可逆运行反接制动控制电路 图 2―29 为可逆运行反接制动控制电路。 图中 KM1、 KM2 为正、 反转接触器，KM3 为短接电阻接触器，KA1～KA3 为中间继电器， KV 为速度继电器，其中 KV1 为正转闭合触点，KV2 为反转闭合触 点，R 为起动与制动电阻。电路工作情况： 合上电源开关 Q，按下正转起动按钮 SB2，KM1 通电并自锁， 电动机串入电阻接入正序电源起动，当转速升高到一定值时 KV1 触 点闭合，KM3 通电，短接电阻，电动机在全压下起动进入正常运行。 需停车时，按下停止按钮 SB1、KM1、KM3 相继断电，电动机 脱开正序电源并串入电阻，同时 KA3 通电，其常闭触点又再次切断KM3 电路，使 KM3 仍保持闭合，保证电阻 R 串接于定子电路中，由 于电动机转子的惯性转速仍很高， KV1 仍然保持闭合， KA1 通电， 使 触点 KA1（3―12）闭合使 KM2 通电，电动机串接电阻接上反序电 源，实现反接制动；另一触点 KA1（3―19）闭合，使 KA3 仍通电， 确保 KM3 始终处于断电状态，R 始终串入。当电动机转速下降到 100r/min 时，KV1 断开，KA1 断电，KM2、KA3 同时断电，反接制 动结束，电动机停止。 电动机反向起动和停车反接制动过程与上述工作过程相同， 读者 可自行分析。 由上分析可知：电阻 R 具有限制起动电流和制动电流的作用； 热继电器发热元件接于图中位置，可避免起动电流与制动电流的影 响。 异步电动机在反接制动过程中， 电网供给的电磁功率和拖动系统 的机械功率全部转变为电动机转子的热损耗， 所以电动机在工作中应 适当限制每小时反接制动次数。 电动机反接制动效果与速度继电器动触点反力弹簧调整的松紧 程度有关。当反力弹簧调得过紧时，电动机转速仍较高时动触点就在 反力弹簧使用下断开， 切断制动控制电路， 使反接制动效果明显减弱。 若反力弹簧调得过松，则动触点返回过于迟缓，使电动机制动停止后 将出现短时反转现象。 2、能耗制动控制电路 能耗制动是电脱离三相交流电源后，给定子绕组加一直流电源，以产生静止磁场，起阻止旋转的作用，达到制动的目的。能耗制动比 反接制动所消耗的能量小， 其制动电流比反接制动时要小得多。 因此， 能耗制动适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频繁的场合， 但能耗制动需要直流电源整流装置， 制动时所需的直流电压和直流电 流可按下式经验公式计算：I DC = 3 ~ 5）I 0 （或I DC = 1.5 I N I U DC = I DC R（2―10） （2―11）式中 I DC ――能耗制动时所需直流电源，单位为 A；I N ――电动机额定电流，单位为 A； I 0 ――电动机空载时的线电流，一般 I 0 =（0.3～0.4） I N ； U DC ――能耗制动时的直流电压，单位为 V；R――定子绕组的冷态电阻，单位为Ω。 （1）按时间原则控制的单向运行能耗制动控制电路 图 2―30 为按时间原则进行能耗制动的控制电路。图中 KM1 为 单向运行接触器，KM2 为能耗制动接触器，KT 为时间继电器，T 为 整流变压器，VC 为桥式整流电路。 电路工作情况： 设电动机现已单向正常运行， 此时 KM1 通电并自锁。 若要停机， 按下停止按钮 SB1，KM1 断电，电动机定子脱离三相交流电源；同 时 KM2 通电并自锁， 将二相定子接入直流电源进行能耗制动， KM2 在 通电同时 KT 也通电。电动机在能耗制动作用下转速迅速下降，当接近零时，KT 延时时间到，其延时触点动作，使 KM2、KT 相继断的， 制动过程结束。该电路中，将 KT 常开瞬动点与 KM2 自锁触点串接，是考虑时 间继电器断线或机械卡住至使触点不能动作，不致于使 KM2 长期通 电，造成电动机定子长期通入直流电源。（2）按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制电路 图 2―31 为按速度原则控制的可逆运转能耗制动控制电路。 图中 KM1、KM2 为正反转接触器，KM3 为制动接触器。电路工作情况： 合上电源开关 Q，根据需要可按下正转或反转起动按钮 SB2 或 SB3，相应接触器 KM1 或 KM2 通电并自锁，电动机正常运转。此时 速度继电器相应触点 KV1 或 KV2 闭合，为停车时接通 KM3，实现 能耗制动准备。 停车时， 按下停止按钮 SB1， 电动机定子绕组脱离三相交流电源，同时 KM3 通电，电动机定子接入直流电源进入能耗制动，转速迅速 下降，当转速降至 100r/min 时，速度继电器 KV1 或 KV2 触点断开， 此时 KM3 断电。能耗制动结束，以后电动机自然停车。 （3）单管能耗制动电路上述能耗制动电路均需一套整流装置及整流变压器， 为简化能耗 动电路，减少附加设备，在制动要求不高、电动机功率在 10kW 以下 时，可采用无变压器的单管能耗制动电路。它是采用变压器的单管半 波整流器作为直流电源，这种电源体积小、成本低，其控制电路如图2―32 所示。其整流电源电压为 220V，它由制动接触器 KM2 主触点 接至电动机定子两相绕组， 并由另一相绕组经整流二级管 VD 和电阻 R 接到零线，构成回路。控制电路工作情况与图 2―30 相似，请读者 自行分析。2.7 同步电动机的控制电路 由《电机与电力拖动》可知，同步电动机通过调节励磁电流，不 但可以改变和提高功率因数，而且还可在超前的功率因数下运行，以 利于改善电网的功率因数。同时，同步电动机过载能力也比相应的异 步电动机大。当励磁电流不受电网影响时，转矩的大小与端电压成正 比，且负载增加时转速不变，功率因数、效率都比异步电动机高。因 此， 在工业生产中同步电动机广泛用于拖动恒速运转的大型机械设备 （功率 250kW、电压在 6kV 以上） ，如通风机、水泵、球磨机、空压 机及轧钢机等。 同步电动机无起动转矩、不能自行起动，因此，要采用辅助方法 起动， 其起动方法有： 辅助电动机起动法、 调频起动法与异步起动法。 由于前两种在技术上难度大，需大量的设备投资费用，故目前大多采 用异步起动法。 同步电动机的异步起动控制与异步电动机相似，如：定子侧有全 压起动、减压起动方式，不同处在于转到同步运行的控制上。同步电 动机定子绕组在接通电源作异步起动后， 待转速升到电动机同步转速 的 95%时，在转子绕组中加入直流励磁，在磁场相互吸引下，将转子拉入同步转速运转。 同步电动机转子直流励磁的加入有两种类型：其一为重起动，在 定子绕组上加上全电压后，再加入直流励磁。这种方法具有较大的拉 入同步转矩， 因此适用于重负载起动， 但拉入同步的冲击电流也较大； 其二为轻起动，在定子减压供电时，转子加入直流励磁，励磁加入后 定子再转为加上全电压。这种方法在转子加入直流励磁时，接入同步 转矩较小，因而只能用于轻载起动，且拉入同步时的冲击电流也小。 本节主要介绍转子加入直流励磁的控制方法和起动控制电路。 1、转子加入直流励磁的控制方法 转子自动加入直流励磁的控制， 通常按转差频率原则和电流原则 控制。 （1）转差频率原则控制 图 2―33a 为用极性继电器按频率原则加入直流励磁的电路。图 中极性继电器 KP 通过整流二极管 VD 并接在磁场放电电阻 R 的一段 电阻上，KP 实质是一个有阻尼铜套的电磁继电器。当电动机起动时， 转子中感应电动势加在放电电阻 R 两端，并有电流流过，由于二极 管的单向导电性，使极性继电器 KP 线圈中只通过半波电流。又因为 有阻尼铜套的作用，故磁通不会出现零值，其电流 i 和磁通φ的波形 见图 2―33b 随着转速的升高，转差率减小，转子电流 i 的频率变低， 幅值也相应减小。当转差率小到同步转差率时，在整流二极管截止的 半波时磁通下降到继电器 KP 的释放值φ，KP 释放，其常闭触点闭 合，使 KM 通电，使转子加入直流励磁电流，拉入同步运行。由于接触器、继电器存在动作时间，而往往使加入直流励磁的时 间出现滞后，因此，正确调整 KP 的释放值以及加入转子直流励磁的 极性，可以在准同步转差率及合适的相位时加入直流励磁，但这种控 制方法动作的准确性较差。 （2）电流原则控制 图 2―34 为按电流原则加入直流励磁的电路。 图中 KM 为直流励 磁接触器， 为电流继电器， 为时间继电器， 为电流互感器。 KA KT TA 当同步电动机作异步起动时，在接通电源瞬间，定子电流很大， 使接在电流互感器 TA 二次侧的 KA 吸合，切断了 KM 线圈回路，从 而保证了同步电动机起动时直流励磁绕组中无直流电流流过， 电动机 先作异步起动。随着电动机转速的升高，起动电流减小，当转速接近 同步时，电流便降低到电流继电器 KA 的释放值，KA 释放，KT 断 电，经延时后 KM 通电，切断转子放电回路，加入直流励磁，将电动 机拉入同步运行。2、同步电动机加入直流励磁的起动控制电路 （1）按频率原则加入直流励磁的起控制电路 图 2―35 为按频率原则加入直流励磁的起动控制电路。图中 MS 为同步电动机，G 为并激直流发电机，T 为自耦变压器，KM1 为减 压起动接触器，KM2 为正常运动接触器，KM3 为加入直流励磁接触器，KT1、KT2 为时间继电器，KP 为极性继电器，KA1、KA2 为过 电流继电器，HL 为同步运行指示灯。电路工作情况： 合上电源开关 Q，按下起动按钮 SB2、KT1、KM1 通电并自锁， 定子绕组经自耦变压器减压异步起动，经一段时间延时，KM1 断电， KM2 通电并自锁，电动机在全压下起动，当转速接近准同步时，极 性继电器 KP 释放，KM3 通电并自锁，转子加入直流励磁，将电机拉 入同步运行，起动过程结束。 该控制电路的特点是： 1）并励直流发电机 G 与同步电动机同轴，作为同步电动机的直流励磁的电源。 2）自耦变压器减压起动过程中，KM2 只有在 KM1 断电后才可 通电，而自耦变压器由 KM1 五对触点控制，不会出现部分绕组短接 现象。 3）在起动过程中，经一段时间延时后，发生 KP 不能释放的故 障，将会使 KM3 不能通电，直流励磁无法加入，也就无法拉入同步 运行。为此设置了时间继电器 KT2，此时 KT2 延时常闭触点断开， 切断控制回路，使电动机停止转动，避免同步电动机长期在没有直流 励磁的情况下工作而烧坏起动绕组。 4）电动机具有过电流保护，但无失磁保护。 5）停止时没有电气制动，为自由停车。 （2）按电流原则加入直流励磁的起动控制电路 图 2―36 为按电流原则加入直流励磁的控制电路。 该电路适用于 控制 55～400kW 的同步电动机， 图中 KM1 为降压起动接触器， KM2 为正常运行接触器，KM3 为加入直流励磁接触器，KM4 为短接励磁 电阻接触器，KA1 为过电流继电器，KA2 为电流继电器，KT1、KT2 为时间继电器，KA3 为欠电压继电器。 电路工作情况： 合上电源开关及控制回路开关 Q1 与 Q2，按下起动按钮 SB2， KM1 通电并自锁，同步电动机定子绕组串接电阻 R 减压异步起动。 由于起动时电流较大，接于电流互感器二次侧上的电流继电器 KA2 动作，整流桥交流侧经 KM1 触点接入交流电压，输出直流电压，使KT1、KT2 相继通电，其常闭触点断开 KM2、KM3 电路，确保电动 机的减压异步起动。随着电动机转速的升高，起动电流下降，当下降 到 KA2 释放值时，KA2 释放，KT1 断电，经延时其常闭触点闭合， 而此时 KT2 断电延时断开触点仍处于闭合状态， KM2 通电并自锁， 使 此时虽然 KM1 仍通电，但 KM2 主触点已将降压电阻 R 短接，电动 机换接成全压起动。 当电动机转速升到准同步转速时， KT2 延时已到， 其断电延时常闭触点闭合，KM3 通电，短接放电电阻 R5，转子加入 直流励磁电流，电动机拉入同步运行，起动过程结束。 强励磁环节的作用是当电源电压下降到一定值时，KA3 释放， 其常闭触点闭合，使 KM4 通电，将励磁发电机磁场电阻 R4 短接， 从而强励磁以保持足够的转矩，同时强励指示灯 HL2 亮。因接触器 KM4 工作在欠压情况下， 为此 KM4 线圈额定电压低于电网正常电压。 当电网电压回升， KA3 尚未动作， 为使 KM4 线圈不因过电压而烧毁，在 KM4 线圈电路中串入电阻 R3。 电动机投入同步运行后， 为避免负载冲击电流引起 KA2 误动作， 将 KM3 常开触点并接于 KA2 线圈两端，将 KA2 线圈短接。 随着现代电子技术的发展， 已用晶闸管励磁来代替直流发电机励 磁。 同步电动机停车需要制动时，常采用能耗制动。此时，将交流电 源切断，将定子绕组经外接电阻接成 Y 联接，保持转子励磁绕组的 直流电源供电，利用时间原则或速度原则进行能耗制动，其控制电路 与异步电动机相应电路相同。2.8 直流电动机的控制电路 直流电动机具有良好的起动、制动与调速性能，容易实现直流电 动机各种运行状态的自动控制。因此，在工业生产中直流拖动系统得 到广泛的应用， 直流电动机的控制已成为电力拖动自动控制的重要组 成部分。 直流电动机有串励、并励、复励和他励四种，其控制电路基本相 同。 本节仅讨论直流他励电动机的起动、 反向和制动的自动控制电路， 至于直流电动机的调速将在以后章节中介绍。 1、单向运转起动控制电路 由《电机与电力拖动》可知，直流电动机电势平衡方程式与反电 动势为：U = E M + I m Rm（2―12）E M = C e Φn（2―13）式中 U――电源电压，单位为 V；E M ――电枢反电动势，单位为 V；I m ――电枢电流，单位为 A； Rm ――电枢电阻，单位为Ω。电动机接通电源开始起动的瞬间，由于 n=0，则 E M =0，电枢电 流 Im =U ，因电枢电阻 Rm 很小，若采用直接起动，起动电流可高达 Rm额定电流的 10～20 倍，引进换向条件的恶化，产生极严重的火花和 机械冲击。因此，除小容量电动机外，一般不允许全压直接起动，必 须采用加大电枢电路电阻或减低电枢电压的方法来限制起动电流。 图 2―37 为电枢串二级电阻、按时间原则起动控制电路。图中 KA1 为过电流继电器，KM1 为起动接触器，KM2、KM3 短接起动电 阻接触器，KT1、KT2 为时间继电器，KA2 为欠电流继电器，R3 为 放电电阻。 电路工作情况： 合上电源开关 Q1 和控制开关 Q2，KT1 通电，其常闭触点断开， 切断 KM2、KM3 电路。保证起动时串入电阻 R1、R2。按下起动按 钮 SB2，KM1 通电并自锁，主触点闭合，接通电动机电枢电路，电 枢串入二级电阻起动，同时 KT1 断电，为 KM2、KM3 通电短接电枢 回路电阻作准备。在电动机起动的同时，并接在 R1 电阻两端的 KT2 通电，其常闭触点打开，使 KM3 不能通电，确保 R2 串入电枢。 经一段时间延时后，KT1 延时闭合触点闭合，KM2 通电，短接电阻 R1，随着电动机转速升高，电枢电流减小，为保持一定的加速 转矩，起动过程中将串电阻逐级切除，就在 R1 被短接的同时，KT2 线圈断电，经一定延时，KT2 常闭触点闭合，KM3 通电，短接 R2， 电动机在全电压下运转，起动过程结束。 电动机保护环节： 过电流电器 KA1 实现过载保护和短路保护；欠电流继电器 KA2 实现欠磁场保护；电阻 R3 与二级管 VD 构成电动机励磁绕组断开电源时的放电回路，避免发生过电压。 2、可逆运转起动控制电路 改变直流电动机的旋转方向有两种方法， 其一是改变励磁电流的 方向；其二是改变电枢电压极性。由于前者电磁惯性大，对于频繁正 反向运行的电动机，通常采用后一种方法。 图 2―38 为直流电动机可逆运转的起动控制电路。图中 KM1、 KM2 为正、反转接触器，KM3、KM4 为短接电枢电阻接触器，KT1、 KT2 为时间继电器。KA1 为过电流继电器，KA2 为欠电流继电器， R1、R2 为起动电阻，R3 为放电电阻。其电路工作情况与图 2―27 相 同，此处不再重复。3、制动控制电路 直流电动机的电气制动有能耗制动、反接制动和回馈制动。为了获得准确、迅速停车，一般只用能耗制动和反接制动。 （1）能耗制动控制电路 图 2―39 为直流电动机单向运行串二级电阻起动， 停车采用能耗 制动的控制电路。图中 KM1 为电源接触器，KM2、KM3 为起动接触 器，KM4 为制动接触器，KA1 为过电流继电器，KA2 为欠电流继电 器，KA3 为电压继电器，KT1、KT2 为时间继电器。电路工作情况： 电动机起动时电路工作情况与 2―37 相同，停车时，按下停止按钮 SB1、KM1 断电，切断电枢直流电源。此时电动机因惯性，仍以 较高速度旋转，电枢两端仍有一定电压，并联在电枢两端的 KA3 经 自锁触点仍保持通电，使 KM4 通电，将电阻 R4 并接在电枢两端， 电动机实现能耗制动，转速剧下降，电枢电动势也随之下降，当降至 一定值时，KA3 释放，KM4 断电，电动机能耗制动结。 （2）反接制动控制电路 图 2―40 为电动机可逆旋转，反接制动控制电路，图中 KM1、 KM2 为正、反转接触器，KM3、KM4 为起动接触器，KM5 为反接 制动接触器，KA1 为过电流继电器，KA2 为欠电流继电器，KA3、 KA4 为反接制动电压继电器，KT1、KT2 为时间继电器，R1、R2 为 起动电阻，R3 为放电电阻，R4 为制动电阻，SQ1 为正转变反转行程 开关，SQ2 为反转变正转行程开关。该电路采用时间原则两极起动，能正、反转运行，并能通过行程 开关 SQ1、 SQ2 实现自动换向。 在换向过程中， 电路能实现反接制动， 以加快换向过程。下面以电动机正向运转反向为例说明电路工作情 况。 电动机正向运转，拖动运动部件，当撞块压下行程开关 SQ1 时， KM1、KM3、KM4、KM5、KA3 断电，KM2 通电。使电动机电枢接 上反向电源，同时 KA4 通电，反接时的电枢电路见图 2―41。由于机械惯性存在，电动机转速 n 与电动势 EM 的大小和方向来 不及变化， 且电动势 EM 的方向与电压降 IR 方向相反， 此时反接电压 继电器 KA4 的线圈电压很小，不足以使 KA4 通电，使 KM3、KM4、 KM5 线圈处于断电状态，电动机电枢串入全部电阻进行反接制动。 随着电动机转速下降，EM 逐渐减小，反接继电器 KA4 上电压逐渐增 加， n≈0 时 ， M≈0， 当 E 加至 KA4 线圈两端电压使它吸合， KM5 使 通电，短接反接制动电阻 R4 电机串入 R1、R2 进行反向起动，直至 反向正常运转。当反向运转拖动运动部件，撞块压下 SQ2 时，则由 KA3 控制实 现反转?制动?正向起动过程。 （3）反接电压继电器原连接与整定 反接电压继电器 KA3、 KA4 的连接见图 2―40， 其等值电路如图 2―41 所示，图中：R x = R1 + R 2 + ( R 4 + RBx )反接制动过程中，KA3、KA4 不应吸合，在反接瞬间应使反接继 电器线圈电压 UKA=0，即U KA = ?U + I M Rx = 0Rx = U IM（2―14）式中 IM――反接开始时的电枢电流， 也就是最大反接电流， 单位为 A； U――电枢电压，单位为 V； RX――反接制动继电器跨接电枢电阻值，单位为Ω。 而反接电流IM = U + E M max 2U 2u U = = = R X + R Bx R x + RBx R 0 .5 R（2―15）式中 R――电枢电路附加电阻总和，单位为Ω。 所以，反接制动继电器 KA3、KA4 的一端应接在电枢附加总电 阻一半的位置。 电动机起动时，反接电压继电器应吸合动作，此时动作电压 Uk 为：U K = E M + I ST R x = I ST R x = U 1 Rx = U R 2（2―16）式中 UM――反接电压继电器吸合电压，单位为 V； IST――电动机起动电流， I ST =U ，单位为 A。 R为使反接电压继电器在起动时可靠吸合， 通常吸合电压为上式的 80%，因此反接电压继电器实际整定的吸合电压为：U K = 0 .8 U = 0.4U 2（2―17）小 结 本章介绍了部分 GB 和 IEC 有关文件， 还重点讲授了各种电动机 的起动、制动等控制电路，这是学习电气控制的基础，应熟练掌握。 有些基本环节应熟记，会画、会接线、会分析电路，更为重要的是， 要掌握这些基本环节的共同本质和使用场合，各种控制电路的特点。 1、GB 及 IEC 标准文件 介绍了部分图形符号、文字符号、绘制电气控制电路原理图及安 装接线图的原则和要求。对于常用的图形、文字符号要熟记，有关标 准要遵照执行，以便阅读、绘制有关的电气图和其他技术资料。 2、电动机的起动控制及特点 表 2-1 为笼型异步电动机起动方法及特点 表 2-2 为绕线式异步电动机起动方法及特点 表 2-3 为同步电动机起动方法及特点 表 2-4 为直流电动机起动方法及特点表 2-1 笼型异步电动机起动方法及特点起动方法 直接起动 定子串电阻 起动 丫―D 起动 使 用 场 合 特点 不需要各种起动设备，但起动电流大 起动转矩增加较大，加速平滑，电路 简单，价格低，功率因数高，电阻损 耗功率大 起动电流、转矩较小，为额定值的 1/3 起动电流、转矩较丫―D 起动大，电 机有九根引出线，接线复杂 起动转矩大，加速平稳，损耗低，设 备较庞大，成本高 电动机容量小于 10kw 电动机容量不大，起动不频繁且 平稳之场合 电动机正常工作为 D 接，轻负载 起动 电动机正常工作为 D 接，要求起 动转矩较大 电动机容量较大，要求限制对电 网的冲击电流起动 自藕变压器 起动表 2-2 绕线式异步电动机起动方法及特点起动方法 转子串电阻 起动 转子串频敏 变阻器起动 使 用 场 合 特点 起动转矩大、功率因数高，但逐段减小电阻 时，电流、转矩突然增大，有机械冲击力， 转矩不平滑，且电路较复杂 平滑无级起动，近似于恒转矩起动特性，电 路简单，功率因数低，起动转矩较小，不适 合重载起动 调速要求不高， 电动机容量 不大时 大容量电动机偶然起动或 频繁起动表 2-3 同步电动机起动方法及特点起动方法 重起动 使 用 场 合 特 点 适用于重负载起 动 适用于轻负载起 动 定子全压供电后拉入同步，电路简单，工作较可 靠，但拉入同步的冲击电流，功率较大、缩短加 速时间 定子减压供电时拉入同步，而后转成全压，拉入 同步的冲击电流、功率较小轻起动表 2-4 直流电动机起动方法及特点起动方法 电枢串电阻起 动 调压、调磁 使 用 场 合 特 点 150kW 以下， 不经常 起动 要求调速性能好 起动平稳，平滑性好，起动时间较长 起动过程有冲击，不平滑，能量损耗大3、电动机的制动控制及特点 表 2-5 为笼型异步电动机制动方法及特点。 表 2-6 为绕线型异步电动机、同步电动机、直流电动机制动方法 及特点。 表 2-5 笼型异步电动机制动方法及特点制动方法 能耗制动 反接制动 使 用 场 合 特 点 要求平稳制动 制动要求迅速，系统惯性大，制动 不频繁的场合 系统惯性较小， 要求制动频繁的场 合 制动能耗小，制动准确度不高，需直流 电源，设备费用高 设备简单，调整方便，制动迅速，价格 低，但制动冲击大，准确性差，能耗大， 不宜频繁制动，需加装速度继电器 设备简单，无需外界供给能量，制动迅 速回馈制动表 2-6 绕线型异步电动机、同步电动机、直流电动机制动方法 及特点制动方法 绕线型电动 机 能耗制动 反接制动 同步电动机 直流电动机 动能制动 能耗制动 反接制动 使 用 场 合 特 点 电动机单向运行 电动机可逆运行 要求制动时 要求平稳且准确制动场合 要求迅速停车场合 需配置直流电源， 制动准确性不 高 采用一级制动电阻， 按速度原则 控制 不需加装直流电源 电路简单 电路较为复杂4、电动机的控制原则 电动机的起动、变速、反向与制动等，按不同参数的变化来实现 自动控制，称为电力拖动自动控制原则，各种控制原则、特点和使用 场合见表 2―7。选择控制原则时，除考虑其本身特点外，还应考虑 电力拖动系统提出的基本要求，如工艺要求、安全可靠性、操作维修等因素。 表 2-7 电动机控制原则及特点控制原则 时间原则 使 用 场 合 特 点 交直流电动机的起动、能耗制动控制及按 一定时间动作的控制电路 速度原则 直流电动机与笼型异步机的反接制动，同 步电动机的给励磁和加速控制 电流原则 串励电动机与绕线式异步电机的分级起 动、制动和作为电路的过流与欠流保护 电势原则 行程原则 直流电动机的加速和反接制动 反应运动部件运行位置的控制 电路简单、不受电阀电压、电流等参数影响， 对于任何型号电动机都适用 电路简单，控制加速时受电网电压影响，制 动时则无影响 电路联锁较复杂，可靠性差，受各种参数影 响大 较准确反映电机转速 电路简单、不受各种参数影响只反映运动部 件的位置 频率原则 同步电动机投入同步直流励磁 电路简单，准确度较差5、电气控制电路的联锁环节和电动机的保护环节 为了保证电力拖动控制系统中电动机、 各种电器和控制电路能正 常运行，消除可能出现的有害因素，并在出现电气故障时，尽可能使 故障缩小到最小范围，以保障人身和设备的安全，必须对电力拖动控 制系统设置必要的联锁和保护环节。 (1)联锁环节 在控制电路中可设置电气联锁与机械联锁，常用的有互锁环节， 动作顺序联锁环节，电气元件与机械操作手柄的联锁等。以保证生产 工艺要求的实现与电路安全可靠地工作，一般在控制电路出现故障 时，要迅速切断电源，防止故障扩大。 (2)电动机的保护环节 电动机常用的保护环节有短路保护，过电流保护，过热保护，零 电压和欠电压保护，弱磁场保护及超速保护等。 1）短路保护 电路中产生短路电流，或在数值上出现接近短路电流的情况， 将产生强大的电动力破坏绝缘和机械设备， 此时应迅速、 可靠地切断电路进行保护， 这种保护装置不应受起动电流的影响而误 动作。常用的短路保护装置为熔断器。 2）过电流保护 过电流一般比短路电流要小得多，它主要是由于不正确起动和过大的负载转矩引起电动机出现过电流。 如电动机频 繁起动、 正反转运行等都会使电动机出现过电流短时过电流会引起电 动机和机械传动系统的机械性损坏。 常用过电流继电器来进行过电流 保护。 对于限流起动的直流电动机和绕线型异步电动机的过电流继电 器，其整定值一般为起动电流的 1.2 倍，对于笼型异步电动机不采用 过电流继电器。 3）过热保护 电动机的过负荷保护，因电动机处于长期过载运行；将使电机绕组温升过高而损坏电动机。常用的过热保护装置为热 继电器。 4）零电压和欠电压保护 当某种原因电源电压突然消失，使电动机停转，一旦电压恢复后电动机将自行起动，往往将造成人身及设 备事故。 因此， 在电网电压消失时， 要立即切断电源， 实现零压保护。 由于外部原因引起电源电压过分降低，会引起电动机转速下降， 甚至停转；在负载转矩不变的情况下，电动机电流增大，造成绕组过 热而损坏；此外，还将使控制电器不能正常吸合，甚至发生误动作造 成故障。当电压降低到一定值时切断电源的保护为欠电压保护。常用 的零电压与欠电压保护装置有按钮与接触器，欠电压继电器等。 5）弱磁场保护 对于直流电动机，其在运行时若磁场减弱或消失，会引起电动机转速迅速升高，换向恶化，损坏机械，甚至发生飞 车现象。直流电动机在起动时，若发生弱磁场，将会出现很大的起动 电流。为此，必须设置弱磁场保护，及时切断电源。常用的弱磁场保 护装置为欠电流继电器。 6）超速保护 生产机械设备运行速度超过允许的规定速度时，将造成设备损坏和不安全，为此，必设置超速保护装置来控制转速或 切断电源。 电力拖动系统中根据不同的工作情况， 对电动机设置一种或几种 保护措施。保护元件有多种，对于同一种保护要求可选用不同的保护 元件。在选用保护元件时，应考虑保护元件本身的保护特性、电动机 的容量和电路复杂情况，以及保护元件的经济指标等问题。表 2―8 列出了电动机的各种保护。 表 2-8 电动机的保护保护名称 短路保护 过电流保护 过热保护 零电压、欠电压 保护 弱磁场保护 超速保护 故 障 原 因 采用的保护元件 熔断器，自动开关 过电流继电器 热继电器、热敏电阻、自动开关、 热脱扣器 零压、欠压继电器或利用接触器、 中间继电器 欠电流继电器 过电压继电器，离心开关、测速发 电机 电源负载短路 不正确起动，过大的负载转矩， 频繁正反向起动 长期过载运行 电源电庄突然消失或降低 直流励磁电流突然消失或减小 电压过高、弱磁场习题 2-1 什么是失压、欠压保护?利用哪些电器电路可以实现失压、欠压保护? 2-2 分析比较图 2―4 与图 2―5 控制电路的优缺点。 2-3 分析题图 2―3 中各控制电路，并按正常操作时出现的问题 加以改进。2-4 点动控制电路有何特点?试用按钮、开关、中间继电器、接 触器等电器，分别设计出能实现连续运转和点动工作的电路。 2-5 试设计可从两处操作的对一台电动机实现连续运转和点动工作的电路。 2-6 在图 2―9 分图 c 电动机可逆运转控制电路中，已采用了按 钮的机械互锁， 为什么还要采用电气互锁?当出现两种互锁触点接错， 电路将出现什么现象。 2-7 分析题图 2―7 中电动机具有几种工作状态?各按钮、开关、 触点的作用是什么?2-8试设计一个送料装置的控制电路。当料斗内有料信号发出电动机拖动料斗前进，到达下料台，电动机自动停止，进行卸料。当 卸料完毕发出信号，电动机反转拖动料斗退回，到达上料台电动机又 自动停止、装料，周而复始地工作。同时要求在无料状态下，电动机 能实现点动、正反向试车工作。 2-9 一台双速电动机，按下列要求设计控制电路。①能低速或高速运行，②高速运行时，先低速起动；③能低速点动，④具有必要的保护环节。 2-10 电动机在什么情况下应采用减压起动方法?定子绕组为星形接法的笼型异步电动机能否用星―三角减压起动方法?为什么? 2-11 将图 2―14 电路改为正常工作时，只有 KM2 通电工作， 并用断电延时时间继电器来替代通电延时时间继电器。 2-12 试分析图 2―16 电路中，当 KT 延时时间太短及延时闭合 与延时打开的触点接反后，电路将出现什么现象? 2-13 分析图 2―17 电路工作过程及其特点。 2-14 一台电动机为丫／D660／380V 接法，允许轻载起动，设计 满足下列要求的控制电路。①采用手动和自动控制减压起动，②实现 连续运转和点动工作，且当点动工作时要求处于减压状态工作，③具 有必要的联锁和保护环节。 2-15 在图 2―19 电路中各线圈断线时，电路工作状态如何? 2-16 分析图 2―24 电路：①电动机起动的电路工作过程；②KMl、KM2、KM3 常闭触点串接在 KM4 线圈回路中的作用；③KM3 常闭触点串接在 KTl 线圈回路中的作用；④KM4 常开触点的联锁作 用，⑤应如何整定 KTl、KT2、KT3 的动作时间?为什么? 2-17 分析图 2―27 控制电路的工作情况，中间继电器 KA 在电 路中有何作用? 2-18 在图 2―29 电路中，试改为能实现点动工作状态的电路， 并叙述点动工作时电路的工作过程。 2-19 试设计一个控制一台同步电动机的控制电路，要求能满足下列要求：①定子串电抗器减压起动，②按频率原则加入直流励磁， ③停机进行能耗制动，④具有必要的保护环节。 2-20 试叙述图 3―38 电路电动机正向起动工作，而后自动返回 时电路工作过程。若 KTl 线圈出现断线时，电路工作状态如何?
第二章 继电-接触控制电路基本环节_电子/电路_工程科技_专业资料。第二章 继电-接触控制电路基本环节学习要点:要求学生熟悉电气图的表现形式与方法、掌握三相异步电...电力电子第二章、第九章、第十章课后习题答案_工学_高等教育_教育专区。与信息...为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离?其基本方法有哪些? 9-2 ...课题名称 授课班级 授课时间 电机点动 点动控 第二章 电机点动控制线路 课时...电路图、布置图和接线图的特点,掌握读识的原则; 2、掌握电动机基本控制线路的...第二章习题及答案 - 第二章 控制系统的数学模型 练习题及答案 2-1 试建立图2-27所示各系统的微分方程。其中外力 F (t ) ,位移 x(t ) 和电压 u r (...第二章 思考题与习题_理学_高等教育_教育专区。计算机控制系统 ...答:信号调理电路主要通过非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模...第二章 习题及参考答案 习题及参考答案 及参考 2-1.什么叫直接启动?直接启动...4. 画出一台电动机起动后经过一段时间,另一台电动机就能自行起动的控制电路。...自动控制原理 C 习题答案(第二章) 第二章 控制系统的数学模型 2.1 RC 无源网络电路图如图 2-1 所示,试采用复数阻抗法画出系统结构图,并求传递函数 Uc(s)...智能型高效风光互补控制器的研究第二章_电子/电路_工程科技_专业资料。光伏 风力 发电 控制器 第二章 风力发电和光伏发电的基本原理 2.1 风力发电部分 2.1.1...数电第二章习题_工学_高等教育_教育专区。第二章 一、选择题 1. 下列表达式...6、 组合电路与时序电路的主要区别: 7、74LS138 是 3 线―8 线译码器,...第二章 判断题 F 1 CPU 中的控制器用于对数据进行各种算术运算和逻辑运算。 ...(填空) 12 除了一些化合物半导体外,现代集成电路使用的半导体材料主要是__硅__...
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