1、第四章 按控制過程的變化參量進行控制的規律按照溫度、流量、壓力、電流、電壓等參數的變化進行控制。任何一個生產過程的進行，總伴隨著一系列的參數變化，如機械位移、溫度、流量、壓力、電流、電壓、轉矩等。原則上說，只要能檢測出這些物理量，便可用它來對生產過程進行自動控制。對電氣控制來說，只要選定某些能反映生產過程中的參數變化的電器元件，例如各種繼電器和行程開關等，由它們來控制接觸器或其他執行元件，實現電路的轉換或機械動作，就能對生產過程進行控制。常見的有按時間變化、轉速變化、電流變化、位置變化參量進行控制的電路，分別稱為時間、速度、電流和行程原則的自動控制。一、 時間原則控制（一）定子串電阻降壓啟動控

2、制線路為了有效降低電機的啟動電流，最好的辦法就是降低啟動電壓。定子串電阻降壓啟動是電動機啟動時在三相定子電路串接電阻，使得加在定子繞組上的電壓降低，啟動結束后再將電阻短接，電動機在額定電壓下正常運行。這種啟動方式由于不受電動機接線形式的限制，設備簡單，因而在中小型生產機械中應用較廣。圖(a)：合上QS按下SB2KM1線圈得電-KM1輔助常開觸點閉合自鎖-KM1主觸點閉合電機串電阻R啟動-KT線圈得電延時-KT延時閉合的常開觸點閉合-KM2線圈得電-KM2常開觸點閉合自鎖-KM2主觸點閉合-短路電阻-電機全壓啟動。但（a）線路中，電動機全壓運行后，接觸器KM1和時間繼電器KT的線圈仍一直通電，需

3、要改進。圖（b）線路中，接觸器KM2得電后，用其常閉觸點將KM1及KT的線圈電路斷電，同時KM2自鎖。這樣，在電動機啟動后，只有KM2得電使之正常運行。（二）自耦變壓器（補償器）降壓啟動控制線路補償器降壓啟動是利用自用變壓器來降低啟動電壓，達到限制啟動電流的目的，常用于大容量籠型異步電動機的啟動控制。電動機啟動的時候，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的副邊電壓，一旦啟動完畢，切斷自耦變壓器電路，把額定電壓直接加在電動機的定子繞組上，電動機進入全壓正常運行。合上QS按下SB2KM1線圈得電- KM1主、輔觸點閉合電機降壓啟動-KT線圈得電KT瞬時常開觸點閉合-自鎖-延時-KT延時斷開的常閉觸點斷開

4、變壓器T切除-KT延時閉合的常開觸點閉合KM2主觸點閉合-電機全壓運行（三）星形-三角形降壓啟動控制線路正常運行時定子繞組接成三角形的籠型三相異步電動機可采用星形三角形降壓啟動方法達到限制啟動電流的目的。啟動時，定子繞組首先接成星形，待轉速上升到接近額定轉速時，再將定子繞組的接線換接成三角形，電動機便進入全電壓正常運行狀態。因功率在4kw以上的三相籠型異步電動機均為三角形接法，故都可以采用星形三角形啟動方法。合QS按下SB2KM1得電-KM1常開觸點閉合自鎖 -KM1主觸點閉合 =電機接星形降壓啟動-KM3得電- KM3主觸點閉合 -KM3常閉觸點斷開-KM2線圈互鎖-KT得電延時-KT延時斷

5、開-KM3失電-KT延時閉合KM2得電-KM2自鎖-KM2主閉電機全壓啟動-KM2斷開KT斷電 與其他降壓啟動相比，星形三角形降壓啟動投資小，線路簡單，但啟動轉矩小。這種啟動方法只適用于空載或輕載狀態下。（四）雙速電動機的控制電路（自學）三相籠型異步電動機的調速方法之一是依靠變更定子繞組的極對數來實現的。圖311為42極的雙速異步電動機定子繞組接線示意圖，圖311(a)將電動機定子繞組的U1、V1、W1三個接線端接三相交流電源，而將電動機定子繞組的U2、V2、W2三個接線端懸空，三相定子繞組接成三角形。此時每相繞組中的、線圈串聯，電流方向如圖311(a)中虛線箭頭所示，電動機以四極運行為低速。

6、若將電動機定子繞組的U2、V2、W2三個接線端子接三相交流電源，而將另外三個接線端于U1、V1、W1連在一起如圖311(b)所示，則原來三相定子繞組的三角形接線變為雙星形接線，此時每相繞相中的、線圈相互并聯，電流方向如圖311(b)中虛線箭頭所示，于是電動機便以兩極運行為高速。圖312所示的雙速電動機控制線路采用兩個接觸器來換接電動機的出線端以改變電動機的轉速。圖312(a)中由復合按鈕SB2和SB3分別控制電動機低速和高速運行，其工作過程請大家自行分析。 圖3-12（a）由復合按鈕SB2和SB3分別控制電動機低速和高速運行圖312(b)為雙速電動機接成低速啟動，然后自動切換成高速運轉的控制線

7、路，它也是根據啟動過程中時間的變化，利用時間繼電器控制低、高速的轉換。按下按鈕SB2時，斷電延時的時間繼電器KT的線圈通電，其延時斷開的常開觸點立即閉合，使接觸器KM1的線圈通電，將電動機的定子繞組接成三角形，低速啟動，同時使中間繼電器KA通電并自鎖。KA的常閉觸點斷開使時間繼電器KT斷電，經延時，KT的常開觸點斷開，接觸器KM1斷電，其常閉觸點復位使接觸器KM2通電，電動機便自動地從三角形接法換接成雙星形接法，變為高速運行。（五） 籠型異步電動機能耗制動控制線路電動機的電磁轉矩與旋轉方向相反的運行狀態是電氣制動狀態。籠型異步電動機的制動常采用能耗制動，就是在電動機脫離三相交流電源之后，向定子

8、繞組內通入直流電流，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用產生制動的電磁轉矩，達到制動的目的。在制動過程中，電流、轉速和時間三個參量都在變化，原則上可以任取其中一個參量作為控制信號。取時間作為變化參量，其控制線路簡單、成本較低，故實際應用較多。圖313為按時間原則控制的能耗制動的線路。起動時，按下SB2，KM1線圈得電，其常開主觸點和常開輔助觸點閉合，自鎖形成，電機運行。制動時，按下復合按鈕SB1，其常閉按鈕先斷開，KM1線圈斷電，KM1主觸點斷開，KM1的常閉輔助觸點復位（閉合），為制動做好準備；之后SB1的常開按鈕閉合，KT線圈得電，其瞬時常開觸點立即閉合，同時KM2線圈得電，KM2的常開輔助觸

9、點閉合，自鎖形成，KM2的常開主觸點閉合，向定子繞組內通入直流電流，制動開始；經一定時間的延時后，KT的延時斷開常閉觸點動作（斷開），KM2的常開輔助觸點復位（斷開），自鎖解除，KM2和KT的線圈斷電，KM2的常開主觸點復位，制動結束。上述過程如下：二、 速度原則控制速度原則控制取轉速為變化參量。速度繼電器是檢測轉速和轉向的自動電器，也是速度控制的基本電器。利用速度原則可以實現電動機反接制動和能耗制動的自動控制，以及電動機的低速脈動控制等。（一） 速度原則控制的單向能耗制動控制線路速度繼電器：在1203000r/min范圍觸點動作；在低于100r/min時觸點復位。控制過程分析如下：按下SB2

10、，KM1得電并自鎖，電機運行，由于速度>120r/min，速度繼電器KS的常開觸點閉合，為制動做好準備。制動時，SB1按下-KM1斷電-切斷電機供給的交流電源 -KM2得電-向電機輸入直流電-電機能耗制動開始-轉速降低-轉速降低到小于100r/min時-KS觸點復位（斷開）-KM2失電-停止向電機供直流電制動結束。（二）反接制動控制電路反接制動是利用改變電動機電源的相序、使定子繞組產生相反方向的旋轉磁場，因而產生制動轉矩的制動方法。反接制動常采用轉速為變化參量進行控制。 由于反接制動時，轉子與旋轉磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉速，所以定子繞組中流過的反接制動電流相當于全電壓直接啟動時電

11、流的兩倍，因此反接制動特點之一是制動迅速，效果好，沖擊大。通常僅適于10KW以下的小容量電動機。為了減小沖擊電流，通常要求在電動機主電路中串接限流電阻。控制過程分析如下：按下SB2，KM1得電并自鎖，電機運行，由于速度>120r/min，速度繼電器KS的常開觸點閉合，為制動做好準備。制動時，SB1按下-KM1失電-電機斷電，但電機仍運轉，KS仍閉合-KM2得電-KM2輔助觸點完成自鎖、互鎖 -KM2主閉-電機接電阻反接制動-電機降速-轉速低于100r/min時KS復位-KM2失電反接制動結束。三、電流原則控制電流原則控制取電流為變化參量，電流繼電器是電流原則控制的基本電器。電流繼電器可在

12、線圈中的電流達到某一整定值時動作，或在電流降低到某一整定值時釋放。按電流原則，可以實現過電流或欠電流保護、電動機的分級啟動和夾緊力的自動控制等。（一） 電動夾緊機構的控制線路圖320是橫梁夾緊機構的自動控制線路。其中接觸器KM1控制電動機M正轉為夾緊，接觸器KM2控制電動機M反轉為放松。行程開關SQ用于夾緊和放松狀態檢查，電流繼電器KI用于根據電動機的電流大小檢查夾緊力。放松到位時壓動行程開關SQ，夾緊機構的螺母滑塊移到左端極限位置。要夾緊時，按下夾緊按鈕SB1，由于此時行程開關SQ的常開觸點是被壓合的，所以接觸器KM1線圈通電并自鎖，電動機正轉啟動，滑塊右移。在啟動的瞬間，啟動電流很大，雖然

13、電流繼電器KI動作，但因行程開關SQ仍被壓著，不影響KM1的通電。當滑塊移動一段距離時，電動機啟動完畢，啟動電流迅速減小使電流繼電器復位，這時改由KI的常閉觸點和KM1的另一閉合的常開觸點串聯來保持KM1的線圈繼續通電，行程開關SQ也復位了。隨著滑塊繼續右移和機械的動作，夾緊開始。夾緊力上升使電流增大到預定值，電流繼電器動作，其常閉觸點斷開使KM1斷電，電動機正轉停止，夾緊結束。要放松時，按下按鈕SB2，接觸器KM 2通電并自鎖，電動機反轉，滑塊左移，開始放松。放松到位時壓下行程開關SQ，其常閉觸點斷開，使KM2斷電，電動機停止，放松結束。四、行程原則控制行程原則控制取行程為變化參量，行程開關

14、是行程原則控制的基本電器。行程開關裝在所需地點，當裝在運動部件上的撞塊碰動行程開關時，行程開關的觸點動作，從而實現電路的切換。行程控制主要用于機床進給速度的自動換接、自動工作循環、自動定位以及運動部件的限位保護等。圖321(a)是行程控制的限位線路。KM1和KM2分別是行車向前和向后的接觸器，在其線圈電路中分別串接行程開關的常閉觸點。當行車向前到達終點時，裝在終點的行程開關SQ1的常閉觸點被行車撞塊撞開，KM1斷電，行車停止，從而起到限位保護作用。一旦行車離開終點位置行程開關就能自動復位，行車繼續正常運行。這種專為限制極限位置用的行程開關亦稱限位開關或終端開關。原理如下：SQ1裝在終點，SQ2

15、裝在起點。右行時，按下SB2，KM1得電自鎖，電機正轉，小車右行，到達終點時，撞塊撞上SQ1，SQ1的常閉觸點斷開，KM1斷電，電機停轉，右行結束；左行時，按下SB3，KM2得電自鎖，電機反轉，小車左行，到達起點時，撞塊撞上SQ2，SQ2的常閉觸點斷開，KM2斷電，電機停轉，左行結束。圖(b)是自動往復控制，原理類似圖(a)，請大家自己分析。第四章作業41 設計一個控制線路，要求第一臺電動機啟動10s后，第二臺電動機自動啟動，運行10s后，第一臺電動機停止，同時使第三臺電動機自行啟動，再運行15s后，電動機全部停止。（電機均采用直接起動方式）42某籠型異步電動機單向運行，要求采用定子串電阻減壓起動，采用速度控制原則進行反接制動，試設計主電路和控制電路。43某水泵由籠型異步電動機拖動，采用星三角型減壓起動，要求在三處都能控制電機的起、停，設計主電路和控制電路。44有一臺四級皮帶運輸機，分別由M1、M2、M3、M4四臺電動機拖動，其動作順序如下：啟動時要求按MlM2M3M4順序啟動；停車時要求按M4