1、單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13快樂向導:在電力拖動自動控制系統中，各種生產機械均由電動機來拖動，其控制電路由接觸器、繼電器、按鈕、行程開關、低壓斷路器等組成，可以實現對電動機的啟動、停止、點動、正反轉、制動等方面的控制要求，從而實現對電力拖動系統的保護和生產過程自動化。由于各種各樣的生產機械的工藝過程不同，其控制電路也千差萬別。掌握這些基本控制電路環節是學習電氣控制的基礎，通過若干典型電氣控制電路工作原理的分析和技能訓練，有助于對基本控制環節原理的理解，提高電氣控制設備的維修水平。著重闡明繪制電氣控制電路的基本原則、基本控制環節以及三相異步電機常用的啟動、制動等

2、電氣控制電路的基本設計方法。 主頁主頁單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13知識目標：技能目標：1、了解繪制和識讀電氣控制電路圖的原則。2、掌握三相異步電機常用啟動電路的基本知識。3、掌握三相異步電機常用制動電路的基本知識。1、掌握三相異步電動機電氣控制系統基本電路的工作原理。2、設計三相異步電動機電氣控制系統基本電路的電器布置圖。3、實現三相異步電動機電氣控制系統基本電路的檢測、安裝與調試。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務一 繪制和識讀電氣控制電路圖的原則任務二 三相異步電動機單向全壓啟動控制電路任務三 三相異步電動機正反轉控制電路任

3、務四 三相異步電動機串電阻降壓啟動自動控制電路任務五 三相異步電動機Y-降壓啟動自動控制電路任務六 三相異步電動機單向反接制動控制電路任務七 三相異步電動機能耗制動控制電路單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務一任務一 制和識讀電氣控制電路圖的原則電氣控制電路的表示方法有電氣原理圖、安裝接線圖和電器布置圖三種。電氣原理圖是根據工作原理而繪制的，具有結構簡單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優點。在各種生產機械的電器控制中，無論在設計部門或生產現場均得到廣泛的應用。電氣安裝接線圖是按照電器元件的實際位置和實際接線繪制的，要根據電器元件布置最合理、連接導線最經濟

4、等原則來安排布局。其為安裝電氣設備、電器元件之間進行配線及檢修電氣故障等提供了必要的依據。電器布置圖則是表明在控制電路板上各個元器件之間相對安放位置的位置圖，布置圖的設計以安全、美觀、布局合理、便于操作為原則。一、電氣控制電路的表示方法單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務一任務一 制和識讀電氣控制電路圖的原則在電氣控制系統中，電器元件的圖形符號和文字符號必須遵循統一的國家標準。為了便于掌握引進技術和先進設備，便于國際交流和滿足國際市場的需要，國家標準局參照國際電工委員會(IEC)公布的有關文件，制定了我國電氣設備有關國家標準，頒布了GB/T4728-2000電氣圖

5、用圖形符號、GB6988-87電氣制圖和GB7159-87電氣技術中的文字符號制定通則。常用電氣圖圖形符號和文字符號見書。二、電氣控制電路常用的圖形、文字符號單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務一任務一 制和識讀電氣控制電路圖的原則1、電器控制電路可分為主電路和控制電路。主電路包括電源到電動機的電路，畫在原理圖左邊。控制電路由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸點等組成，畫在右邊。 2、表示導線、信號通路、連接線等圖線都應是交叉或折彎最少的直線。3、電氣原理圖中，所有電器元件的圖形、文字符號采用國家統一標準。5、采用電器元件展開圖畫法。同一電器元件的各部分可以不畫

6、在一起，但需用同一文字符號標出。若多個同一種類的元件，可在文字符號后加上數字序號作為下標。 6、所有按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時的原始狀態畫出。三、繪制、識讀電氣原理圖的原則單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務一任務一 制和識讀電氣控制電路圖的原則4、畫連接導線時，應標明導線的規格、型號、根數等工藝要求，以便施工人員按圖施工。 四、電氣安裝接線圖的繪制、識讀原則1、各電器元件用規定的圖形、文字符號繪制，同一電器元件各部件必須畫在一起。各電器元件的位置應與實際安裝位置一致。 2、不在同一操作臺上電器元件的電氣連接必須通過端子排進行。各電器元件的文字符號及端

7、子編號與原理圖一致，按原理圖的接線進行連接。 3、走向相同的多根導線可用單線表示，但線徑不同的導線例外。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務二任務二 三相異步電動機單向全壓啟動控制電路按下按鈕電動機起動運轉、松開按鈕電動機停止運轉的控制方式稱為點動控制，也就是說“點動點動，一點就動，不點不動”。點動控制電路由空氣斷路器QF、熔斷器FU、交流接觸器KM的主觸點、熱繼電器FR的熱元件和電動機M構成主電路，由按鈕SB、接觸器KM的常開輔助觸點和線圈、熱繼電器FR的常閉觸點構成控制電路。其電氣原理圖如下圖所示。一、點動控制電路的基本知識單元二 三相異步電動機電氣控制系統的

8、基本電路2022-3-13任務二任務二 三相異步電動機單向全壓啟動控制電路點動控制電路的工作原理為：（1）合上電源開關QF,為電動機起動做好準備。（2）按下按鈕SB，接觸器KM線圈得電，接觸器KM主觸點閉合，三相電動機得電起動，松開按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，接觸器的主觸點復位，電動機停轉。一、點動控制電路的基本知識由于生產機械的實際運行是連續運轉的，因此三相電動機就要實現連續運轉。所謂連續運轉是指在按下啟動按鈕后電動機啟動運轉，松開啟動按鈕后電動機繼續運轉，直到按下停止按鈕后電動機才會停止運轉。由此可見，要想實現連續運轉則必須在圖2.2的基礎上加以改進。二、單向連續運轉控制電路的基本知識單

9、元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務二任務二 三相異步電動機單向全壓啟動控制電路 電動機實現連續運轉的控制電路如圖所示,工作原理為： 二、單向連續運轉控制電路的基本知識（3）按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，接觸器主觸點、常開輔助觸點同時復位斷開，電動機停止運轉。要想使電動機再次運轉，需要重新按下啟動按鈕SB1。（1）合上電源開關QS,為電動機啟動做好準備。（2）按下啟動按鈕SB1，KM線圈得電，主觸點、常開輔助觸點同時閉合，三相電動機得電啟動。松開SB1后，由于接觸器的常開輔助觸點已經閉合，KM線圈繼續通電，實現電動機連續運轉。 單元二 三相異步電動機電氣控

10、制系統的基本電路2022-3-13任務二任務二 三相異步電動機單向全壓啟動控制電路啟動按鈕SB1并聯了接觸器KM的常開輔助觸點，從而使KM線圈一旦得電，就可以能夠持續通電，電動機就可以實現連續運轉。這種利用接觸器自身輔助觸點使線圈持續通電的現象稱為自鎖（或自保）。因此，電動機是否為連續運轉控制的關鍵在于是否自鎖。有自鎖環節則為連續控制，沒有自鎖環節則為點動控制。三、電動機單向連續運轉控制的關鍵環節自鎖熱繼電器FR起過載保護作用，熔斷器FU起短路保護作用。由于熱繼電器斷開電路時熱慣性比較大、需要時間較長，而熔斷器可迅速切斷電路，因此兩者不可互換、缺一不可。其中接觸器可依靠自身的電磁機構實現欠壓保

11、護與失壓保護。四、電路的保護措施單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務三任務三 三相異步電動機正反轉控制電路三相電動機正反轉控制電路是指采用某一方式使電動機實現正反轉向調換的控制。在工廠電氣控制設備中，通常采用改變接入三相籠型異步電動機繞組的電源相序來實現，即將U、V、W三相電源與電動機連接時交換其中任意兩相的位置即可。如圖所示，當KM1常開主觸頭閉合時電動機接UVW，當KM2常開主觸頭閉合時電動機接WVU。一、三相電動機正反轉控制的基礎知識（a）正反轉主控和輔助控制電路單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務三任務三 三相異步電動機正反轉

12、控制電路圖 (a)為典型具有自鎖功能的控制電路，當正轉按鈕SB2按下后，接觸器KM1線圈得電，KMI主觸點閉合，同時其常開輔助觸點吸合并自鎖，電動機開始連續正轉。此時，要實現電動機反轉必須先按下停止按鈕SB1，使電動機停轉，然后按下反轉按鈕SB3，接觸器KM2線圈得電，KM2主觸點閉合，同時其常開輔助觸點吸合并自鎖，電動機開始連續反轉。若同時按下SB2和SB3，會導致KM1和KM2線圈同時得電，KM1和KM2的主觸點都閉合，將造成電源短路，發生事故。因此，這個控制電路存在缺陷。二、三相電動機正反轉控制工作原理（b）輔助控制電路 單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務

13、三任務三 三相異步電動機正反轉控制電路二、三相電動機正反轉控制工作原理圖(c)（見下頁）在(b) 圖的基礎上又增加了SB2、 SB3的復合按鈕， 當正轉按鈕SB2按下時KM1線圈得電而KM2線圈支路斷開，當反轉按鈕SB3按下時KM2線圈得電而KM1線圈支路斷開，從而保證了不會發生電源短路的故障，因此圖（c）所示的控制電路為具有安全保障、科學合理的電路。圖(b)在圖(a)的基礎上，在KM1線圈支路中串聯了KM2的常閉輔助觸點，在KM2線圈支路中串聯了KM1的常閉輔助觸點，從而保障了KM1和KM2兩個線圈不能同時得電，糾正了圖（a）中控制電路的缺陷。但是，當其中一個接觸器觸點發生熔焊故障時，還將造

14、成電源的短路，因此圖（b）所示的控制電路仍有缺陷存在。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務三任務三 三相異步電動機正反轉控制電路利用接觸器的常閉輔助觸點串聯在對方電路中，從而形成相互制約的控制稱為電氣互鎖。圖（b）是具有電氣互鎖的控制電路，圖(c)是在圖（b）電氣互鎖的基礎上又利用了按鈕復式觸點形成了SB2、SB3之間的機械互鎖關系，因此圖（c）為具有電氣互鎖、機械互鎖的雙重互鎖控制電路。三、三相電動機正反轉控制電路的關鍵環節互鎖（c）輔助控制電路單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務四任務四 三相異步電動機串電阻降壓啟動自動控制電路電

15、動機在起動時在三相定子電路中串接電阻，使電動機定子繞組的電壓降低，待起動結束后將電阻短接，電動機在額定電壓下正常運行，這種起動方式稱為電動機的串電阻降壓起動。串電阻降壓啟動不受電動機接線形式的影響，設備簡單，因而在中小型生產機械設備中應用較廣。控制電路按時間原則實現控制，電氣原理圖如圖所示：一、電動機串電阻降壓啟動的基礎知識單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務四任務四 三相異步電動機串電阻降壓啟動自動控制電路二、電動機自動控制串電阻降壓啟動的工作原理在主電路中，當KM1主觸點閉合實現串電阻起動，當KM2主觸點閉合時將電阻短接，實現全壓運行。啟動過程如下：合上空氣開

16、關QF，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電并自鎖，KM1主觸點閉合，定子繞組串電阻降壓啟動，同時時間繼電器KT開始計時(計時時間的長短根據現場負載大小及電動機功率等實際情況確定)。當時間繼電器KT計時時間到，KT通電延時常開觸點吸合，接觸器KM2線圈得電并自鎖，KM2主觸頭閉合，同時KM2輔助常閉觸頭斷開KM1線圈回路，KM1、KT線圈斷電，電動機工作在全壓運行狀態，串電阻降壓啟動過程結束。停止時，按下停止按鈕SB1即可使電動機停轉。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務五任務五 三相異步電動機Y-降壓啟動自動控制電路顧名思義，三相電動機有三相繞組，每相繞組有

17、兩個線端共有六個抽頭，因此三相電動機外殼上就相對應的六個接線柱，分別都標著U1、V1、W1（第一排）和W2、U2、V2（第二排）。如圖2.22所示為電動機三相繞組示意圖。Y型接法就是將三相繞組的首端（U1、V1、W1）連接在一起，末端（W2、U2、V2）分別接到三相電源上。型接法就是將每一相繞組的首端與其相鄰的一相繞組的尾端相連，形成首尾相連的接法。即U1接V2,V1接W2，W1接U2（這種接法稱為順序的接法）或U1接W2，W 1接V2，V1接U2（這種接法稱為逆序的接法）。一、三相異步電動機Y-減壓啟動的基礎知識三相繞組示意圖單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務

18、五任務五 三相異步電動機Y-降壓啟動自動控制電路三相電動機Y-降壓啟動是指在電動機啟動時先將定子繞組接成星型接法，待轉速上升接近額定轉速時，再將定子繞組由星形換接為三角形接法，從而使電動機進入全壓正常運行的狀態。電動機Y-降壓啟動的特點是：采用星型接法時，啟動電流減僅為三角形接法時啟動電流的1/3,啟動電壓僅為三角形接法時啟動電壓的1/ 。這樣就保證了電動機在較低電壓下啟動，進入正常運行之后恢復為全壓運行。3一、三相異步電動機Y-減壓啟動的基礎知識單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務五任務五 三相異步電動機Y-降壓啟動自動控制電路一、三相異步電動機Y-減壓啟動的基

19、礎知識時間繼電器自動控制的Y-降壓啟動控制電路如下圖所示：其中當接觸器KM2主觸點閉合時電動機為Y型接法，當接觸器KM3主觸頭閉合時電動機為型接法。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務五任務五 三相異步電動機Y-降壓啟動自動控制電路啟動過程如下：合上QF，按下SB2，有3個線圈同時工作：時間繼電器KT通電并開始延時，同時KM2線圈也會得電，其常開主觸點閉合，主電路中電動機以Y型連接，5、7之間的KM2輔助常開觸點閉合，KM1線圈通電并形成自鎖。此時，由于KM2得電，7、8之間KM2常閉觸點斷開，KM3線圈不能通電。此時電動機以Y型連接進行啟動。當經過一段時間后，K

20、T延時時間到，5，6之間KT通電延時斷開觸點斷開，KM2、 KT線圈相繼斷電， 7，8之間KM2常閉觸點恢復到閉合狀態，KM3通電，KM3主觸點閉合，電動機處于三角形接法。此時KM1、KM3都處于通電狀態，電動機進入型連接的全壓運行狀態，至此啟動過程結束。電動機停轉時，按下SB1即可。二、三相電動機時間繼電器自動控制的Y-降壓啟動電路工作原理單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務六任務六 三相異步電動機單向反接制動控制電路1、結構：速度繼電器是依靠電磁感應原理實現觸點動作的，它主要由定子、轉子和觸點3部分組成。轉子是一個圓柱形永久磁鐵，定子是一個籠形空心圓環，由硅鋼

21、片疊成，并裝有籠形繞組。下圖為速度繼電器外形、結構、原理示意圖和電氣符號。外形 結構 原理示意圖一、速度繼電器 常開觸點 常閉觸點單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務六任務六 三相異步電動機單向反接制動控制電路一、速度繼電器3、工作原理：速度繼電器工作時，速度繼電器轉子的軸與被控電動機軸連接，而定子空套在轉子上。當電動機轉動時，速度繼電器的轉子隨之一起轉動。這樣，永久磁鐵的靜止磁場就成了旋轉磁場。定子內的籠型導體因切割磁場而產生感應電動勢，從而產生電流。此電流與旋轉磁場相互作用產生電磁轉矩，于是定子跟著轉子相應偏轉。轉子轉速越高，定子導體內產生的電流越大，電磁轉矩

22、也就越大。當定子偏轉到一定角度時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片動作，使常閉觸點打開而常開觸點閉合。當電動機轉速下降時，速度繼電器的轉子轉速也隨之下降，定子導體內產生的電流也相應減少，因而使電磁轉矩也相應減小。2、作用：用于三相籠型異步電動機的反接制動控制，也稱反接制動繼電器。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務六任務六 三相異步電動機單向反接制動控制電路反接制動是利用改變電動機電源相序，使定子繞組產生的旋轉磁場與轉子旋轉方向相反，因而產生制動力矩的一種制動方法，從而使電動機轉速迅速下降，達到制動的目的。二、反接制動控制1、反接制動的基本知識單元二 三相異步電動機電氣

23、控制系統的基本電路2022-3-13任務六任務六 三相異步電動機單向反接制動控制電路（3）反接制動的優點是制動力強，制動迅速。缺點是制動準確性較差，制動的沖擊力強烈，制動消耗的能量較大，不易頻繁啟動。因此，這種制動僅適用于制動要求迅速、系統慣性較大、制動不頻繁的場合。2、反接制動的工作原理（1） 合上空氣開關QF，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電且自鎖，電動機M1啟動運轉，轉速升高后，速度繼電器KS的常開觸點閉合為反接制動做準備。（2） 停止時，按下停止復合按鈕SB1，KM1線圈斷電，同時KM2線圈通電且自鎖，KM2主觸點閉合接通電動機逆序電源回路，回路中串入電阻，進入電動機的反接制動。當

24、電動機轉速降低到接近零時，速度繼電器KS的常開觸點斷開，KM2線圈斷電，制動結束。單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務七任務七 三相異步電動機能耗制動控制電路能耗制動就是將運行中的電動機從交流電源上切除并立即接通直流電源，當定子繞組接通直流電源時，直流電流會在定子內產生一個靜止的直流磁場，轉子因慣性在磁場內旋轉，并在轉子導體中產生感應電勢并有感應電流流過，此時旋轉的轉子將受到這個感應電流產生的電磁力作用，該電磁力產生的電磁轉矩方向正好和電動機的轉向相反，因此對轉子產生制動作用，使電動機迅速減速，最后停止轉動。在制動過程中，轉子的動能轉換成電能，而后變成熱能消耗在轉

25、子電路中。這種制動方法就是在定子繞組中，通入直流電用來消耗轉子的動能實現制動的，因此稱為能耗制動。能耗制動控制電路分半波整流能耗制動和全波整流能耗制動兩種控制電路。一、一、能耗制動單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務七任務七 三相異步電動機能耗制動控制電路二、全波整流能耗制動控制電路工作原理合上開關QF，按下啟動按鈕SB2，KM1線圈得電并自鎖，KM1主觸點閉合，電動機正常運行。當需要電動機停車時，按下停止能耗制動按鈕SB1，KM1失電，電動機脫離三相電源。與此同時，KT、KM2線圈得電并自鎖，KM2的主觸頭閉合接入電源（變壓器原邊），而定子線圈（變壓器副邊）接入

26、全波直流電壓，電動機進入能耗制動階段。隨著電動機轉速的降低，KT整定時間已到， KT通電延時斷開常閉觸點斷開，KM2、KT線圈失電，能耗制動結束單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務七任務七 三相異步電動機能耗制動控制電路2、按鈕SB1的常閉觸點接入KM1線圈回路，SB1的常開觸點接入KM2線圈回路，形成按鈕的機械互鎖，保證KM1、KM2不可能同時通電。三、互鎖環節：四、能耗制動控制電路的說明：1、直流電源采用全波整流電路，電阻R調節制動電流大小，改變制動力的大小。1、 KM2常閉觸點與KM1線圈回路串聯，KM1常閉觸點與KM2線圈回路串聯，保證KM1與KM2線圈不可能同時通電，也就保證了在電動機沒有脫離三相交流電源時，直流電源不可能接入定子繞組。2、制動電阻值越小，制動力矩越大，流過制動單元的電流越大。 單元二 三相異步電動機電氣控制系統的基本電路2022-3-13任務七任務七 三相異步電動機能耗制動控制電路5、快速制動時，若出現過電壓，說明電阻值過大來不及放電，應減少電阻值。能耗制動的優點是制動準確、平穩、能量消耗較小，缺點是需要附加直流電源裝置，制動力較弱，在低速時，制動轉矩較小。能耗制動轉矩的大小與所接入的直流電流大小、電動機的轉速及轉子中的電阻有關。對于三相籠型異步電動機