1、第八章 電動機的基本控制線路本章要求 了解直流電機控制線路；了解同步電機的控制線路、典型機床控制線路；掌握三相異步電機的起動、正反轉、制動以及調速的電氣控制線路。本章重點 三相異步電機的起動、制動、調速、正反轉控制線路本章簡述 電動機的控制線路主要包括起動、正反轉、制動和調速等，結合第一篇電力拖動的理論，配合電機介紹了各種電機的基本控制線路：直流電機的起動、制動、正反轉、調速控制線路；異步電機的起動、制動、正反轉、調速控制線路；同步電機投入勵磁的控制線路以及臥式車床C650和X62W萬能升降銑床的控制線路。本章學時 6.5學時 第一節 直流電動機的控制本節學時 1學時本節重點 1、他勵直流電機

2、的制動控制線路2、控制線路中時間繼電器的用法教學方法 結合他勵直流電機拖動理論，得出他勵直流電機的起動、制動、正反轉、調速控制線路，在此基礎上分析了各種時間繼電器的用法。教學手段 以傳統教學手段與電子課件相結合的手段，讓學生在有限的時間內掌握更多的相關知識。教學內容：電動機的基本控制線路主要包括各種電動機的起動、正反轉、制動和調速等的控制線路。本章主要介紹這些基本控制線路的構成、工作原理以及必要的保護措施。一、直流電動機的起動控制直流電動機在起動開始時，電動機轉速等于零，則電動機反電勢為零。這時若將電源額定電壓全部加在電樞繞組上，由于電樞繞組電阻很小，電樞繞組中將產生較大的起動電流，這樣大的起

3、動電流將導致電樞繞組和換向器的損壞。同時，大電流產生的轉矩和加速度對機械轉動部件也會產生強烈的沖擊，易損壞機械部件。因此，直流電動機起動時，必須采取措施限制起動電流，常用的方法有減小電樞電壓和在電樞回路串聯電阻兩種。（一）他勵直流電動機起動控制他勵直流電動機是在電樞回路中串聯兩級電阻進行起動控制的。圖8-1所示為由時間繼電器控制的他勵直流電動機起動控制線路。工作過程如下：合上電源開關QS1、QS2，勵磁繞組通以額定勵磁電流，此電流使電流繼電器KA動作，其常開觸點閉合。與此同時，時間繼電器KT1和KT2的線圈通電，其延時閉合的常閉觸點立即斷開，使接觸器KM2、KM3 線圈均不通電。然后，按下起動

4、按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機在電樞回路串入全部電阻情況下開始起動。圖8-1 他勵直流電動機串聯兩級電阻起動控制線路KM1線圈通電后，其常閉觸點同時斷開，使時間繼電器KT1、KT2線圈斷電，經過一段延時后，KT1延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，其常開觸點閉合，將電阻R1短接，電動機在電樞回路串入電阻R2的情況下繼續升速。又經過一段延時后，KT2延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，其常開觸點閉合，將電阻R2短接，電動機在電樞回路切除全部電阻的情況下繼續加速直至起動完畢，進入正常運行。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動機

5、停轉。（二）并勵直流電動機起動控制線路圖8-2 并勵直流電動機起動控制線路圖8-2所示為由電壓繼電器控制的并勵直流電動機起動控制線路。工作過程如下：合上電源開關QS，直流電動機勵磁繞組流過勵磁電流。按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機在電樞回路串入起動電阻R的情況下起動。隨著電動機轉速的升高，電樞電流減小，電阻R上的壓降減小，而電樞兩端的電壓上升，當并接于電樞兩端的電壓繼電器KV的線圈電壓升到動作值時，KV常開觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，其常開觸點閉合，將起動電阻R短接，電動機起動完畢，進入正常電阻下運行。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，

6、電動機停轉。（三）串勵直流電動機起動控制線路圖8-3所示為時間繼電器控制的串勵直流電動機起動控制線路。圖8-3 串勵直流電動機起動控制線路工作過程如下：合上電源開關QS，時間繼電器KT1線圈通電，其延時閉合的常閉觸點立即斷開。按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，常開主觸點和自鎖觸點閉合，直流電動機電樞串入全部電阻起動，由于起動電流較大，電阻R2兩端電壓較高，因此并接于R2兩端的時間繼電器KT2線圈通電，其延時閉合的常閉觸點立即斷開。KM1線圈通電后，其常閉觸點斷開，使時間繼電器KT1線圈斷電，經過一段延時后，KT1延時閉合的常閉觸點閉合，接觸器KM2線圈通電，其常開觸點閉合，將電阻R2短

7、接，同時時間繼電器KT2斷電釋放，電動機加速起動。又經過一段延時后，KT2延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，其常開觸點閉合，將電阻R1短接，電動機繼續加速直至起動完畢，進入正常運行。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動機停轉。二、直流電動機正反轉控制改變直流電動機旋轉方向有兩種方法：一是電樞反接法，既保持勵磁磁場方向不變，只改變電樞電流方向；二是磁場反接法，既保持電樞電流方向不變，只改變勵磁繞組電流方向。下面分別介紹其控制線路：(一) 電樞反接法圖8-5 串勵直流電動機正反轉控制線路圖8-4 并勵直流電動機正反轉控制線路能 他勵和并勵直流電動機若采用磁場反接法改變轉向，

8、因勵磁繞組電感大，當勵磁繞組斷電時，會產生很大的自感電勢，容易把勵磁繞組絕緣擊穿；另外在改變勵磁電流方向的中間一段時間，勵磁電流為零，容易出現“飛車”現象。所以這兩種電動機常采用電樞反接法來改變電動機旋轉方向。圖8-4所示為并勵直流電動機正反轉控制線路。 工作過程如下：合上電源開關QS，按下復合按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，常開觸點閉合，直流電動機正轉。若需要反轉，按下復合按鈕SB3，接觸器KM1斷電釋放，接觸器KM2線圈通電，常開觸點閉合，直流電動機電樞電流方向改變，開始反轉。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1、KM2斷電釋放，電動機停轉。（二） 磁場反接法圖8-6 并勵直流電動機能耗制動

9、控制線路串勵直流電動機電樞兩端電壓很高，而勵磁繞組兩端電壓很低，反接比較容易，因此這種電動機常采用磁場反接法改變電動機旋轉方向。如圖8-5所示，其工作原理與圖8-4相同，這里不再敘述。三、直流電動機制動控制當需要直流電動機快速停車或反轉時，必須采取制動措施。直流電動機制動方法有電氣制動和機械制動兩大類，電氣制動又分為能耗制動和反接制動等。（一）能耗制動控制線路能耗制動是指在維持直流電動機勵磁電源不變的情況下，把正在作電動運行的電動機電樞從電源斷開，再串接上一級或多級制動電阻組成制動電阻回路，將電動機的機械動能變成熱能消耗在電樞及制動電阻上。圖8-6所示為采用一級制動電阻的并勵直流電動機能耗制動

10、控制線路。工作過程如下：合上電源開關QS，勵磁繞組中通以勵磁電流。按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機起動運行。此時由于KM1常閉觸點斷開，電壓繼電器KV不動作。圖8-7 他勵直流電動機能耗制動控制線路需要停車時，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，使電動機從電源斷開，并接于電動機電樞兩端的電壓繼電器KV線圈電壓達到動作值，KV常開觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，KM2常開觸點閉合，將制動電阻R接于電樞回路，開始進入能耗制動。此時，電樞電流方向改變，電磁轉矩起制動作用，電動機轉速及感應電勢迅速下降，當感應電勢減小到一定值時，電壓繼電器KV釋放，觸

11、點恢復，制動電阻R切除，能耗制動結束。當制動電阻不變時，隨著電動機的減速，電樞繞組的感應電勢及電樞電流均減小，使制動轉矩隨之減小而制動過程變慢。如果要求快速制動，則需保證在整個制動過程中都具有足夠大的制動轉矩。這時可采用多級制動電阻，隨著制動過程的進行逐級切除制動電阻。圖8-7所示為采用三級制動電阻的他勵直流電動機能耗制動控制線路。制動過程如下：按停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動機電樞繞組脫離電源。與此同時，接觸器KM2通過已經閉合的時間繼電器KT1常開觸點而通電并自鎖，全部制動電阻（R1R2R3）接于電樞回路，開始進入能耗制動。這時，電動機轉向及感應電勢方向不變，并且感應電勢成為電

12、樞回路的電源，電動機電樞電流方向改變，因此電磁轉矩方向也隨之改變，成為制動轉矩，使電動機迅速減速。在接觸器KM2通電的同時，其常閉觸點斷開，時間繼電器KT2斷電釋放，經過一段延時后，KT2延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，通過其閉合的常開觸點將電阻R1短接。此時，總制動電阻減小為（R2+R3），使得電動機減速后能保持較大的電樞電流和制動轉矩，加快減速。同理，在接觸器KM3通電的同時，其常閉觸點斷開，時間繼電器KT3斷電釋放，經過一段延時后，KT3延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM4線圈通電，通過其閉合的常開觸點將電阻R2短接。此時，總制動電阻減小為R3，又維持了較大的制動轉矩，

13、加快減速。在接觸器KM4通電的同時，其常閉觸點斷開，時間繼電器KT1斷電釋放，經過一段延時后，其延時斷開的常開觸點斷開，使接觸器KM2斷電釋放，制動過程結束，這時電動機轉速已很低或停轉。（二） 反接制動控制線路圖8-8 他勵直流電動機反接制動控制線路他勵直流電動機的反接制動是把正在運轉的電動機電樞兩端電壓反接，而勵磁電流的大小和方向保持不變。為防止反接制動時電樞電流過大，電樞回路中必須串入限流電阻。圖8-8為他勵直流電動機反接制動控制線路。制動過程如下：按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，其常閉觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，其常開觸點閉合，將加在電動機電樞兩端的電源極性反向，而感應電

14、勢方向不變，這時加在電樞回路上的電壓為電源與感應電勢之和，為防止電樞電流過大，串入的制動電阻不能太小，以最大電樞電流大約為兩倍額定電流為宜。此時電動機電樞電流方向與制動前的方向相反，電磁轉矩變為制動轉矩，使電動機迅速減速。接觸器KM2線圈通電的同時，時間繼電器KT通電，而時間繼電器KT1、KT2斷電，經過一段延時后，KT1延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，通過其閉合的常開觸點將電阻R1短接。經過一段延時后，KT2延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器KM4線圈通電，通過其閉合的常開觸點將電阻R2短接。經過一段延時后，KT延時斷開的常閉觸點斷開，使接觸器KM2斷電釋放，電動機電樞兩端脫離

15、電源，反接制動結束。四、直流電動機調速控制直流電動機調速的基本方法有三種： 改變電樞回路串聯電阻調速； 改變勵磁磁通調速； 改變電樞電壓調速。其中使用較多的是改變電樞電壓調速。圖8-9所示為發電機電動機調速系統原理圖。圖中，M1是他勵直流電動機，拖動生產機械旋轉；G1是他勵直流發電機，發出電壓U供直流電動機M1作為電源電壓；G2是并勵直流發電機，產生恒定的直流電壓U1，供給直流發電機和直流電動機M1作為勵磁電源，同時供給接觸器KM1和KM2作為控制電路電源；M2是三相籠型異步電動機，作為直流發電機G1和勵磁發電機G2的原動機。圖8-9 GM調速系統原理圖工作原理如下：先起動三相異步電動機M2，

16、使勵磁發電機G2和直流發電機G1旋轉，勵磁機輸出直流電壓U1，供給GM機組勵磁電壓和控制電路電壓。按下起動按鈕SB2（或SB3），接觸器KM1（或KM2）線圈通電，其常開觸點閉合，發電機G1的勵磁繞組LG1便流過一定方向的電流，發電機開始勵磁。由于G1的勵磁繞組有較大的電感，故勵磁電流上升較慢，發電機G1輸出電壓只能逐漸增大，因而起動時可避免較大的起動電流沖擊。系統調速是通過調節直流發電機G1和直流電動機M1的勵磁電流調節電阻RG1和RM1。起動前將RG1調到最大，RM1調到零。當直流電動機M1在運行中需調速時，可調節RG1，使RG1減小，直流發電機G1的勵磁電流增加，輸出電壓隨之增加，電動機

17、轉速n上升。可見，調節RG1的阻值可調節直流發電機G1的輸出電壓，達到調節電動機M1轉速的目的。必須注意，直流電動機M1的電樞電壓不允許超過其額定值，故調節RG1時，電動機的轉速只能在額定轉速以下進行調節。如果電動機需在額定轉速以上調速，則應先調節RG1，將電動機電樞電壓調到額定值，然后調節RM1，使RM1增大，則勵磁電流減小，電動機M1的轉速升高。制動時，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1（或KM2）線圈斷電釋放，直流發電機G1的勵磁繞組斷電，發電機輸出電壓為零。由于M1仍在慣性運轉，而勵磁繞組LM1仍有勵磁電流，這時，電動機M1變為發電機，產生制動轉矩，使電動機迅速停轉。直流電動機M1的反向

18、運行是通過改變直流發電機G1勵磁繞組中勵磁電流的方向，從而改變直流發電機輸出電壓的方向，使電動機M1電樞電壓反向來實現的。第二節 三相異步電動機的起動控制本節學時 1學時本節重點 1、異步電機的降壓起動線路：Y起動；自耦變壓器起動；延邊三角形起動2、異步電機轉子串電阻起動教學方法 結合異步電機起動理論，得出異步電機的起動控制線路：降壓起動和轉子串電阻起動。教學手段 以傳統教學手段與電子課件相結合的手段，讓學生在有限的時間內掌握更多的相關知識。教學內容：根據電動機及供電變壓器容量的不同，三相異步電動機有直接起動和降壓起動兩種方式。小容量的三相異步電動機（7.5KW及以下）一般都可以直接起動。直接

19、起動是通過開關或接觸器將額定電源電壓直接加在電動機的定子繞組上，使電動機由靜止狀態逐漸加速到穩定運行狀態。這種起動方法的優點是所需電氣設備少，線路簡單，缺點是起動電流大，容易引起電源電壓波動。關于直接起動的控制線路前面已經介紹過，見圖7-37-10。大、中容量的三相異步電動機則應采用降壓起動方式，以限制起動電流，減小起動時對電源電壓的沖擊。常用的降壓起動方法有：定子繞組串電阻降壓起動、星形三角形降壓起動、自耦變壓器降壓起動和延邊三角形降壓起動。下面分別介紹其控制線路。.一、定子繞組串電阻降壓起動控制線路定子繞組串電阻降壓起動，就是把電阻串接在電動機定子繞組與電源之間，通過電阻的降壓作用來降低定

20、子繞組上的起動電壓，起動過程完成后再將電阻短接，使電動機在額定電壓運行。圖8-10所示為時間繼電器控制定子繞組串電阻降壓起動控制線路。工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，三相交流電源經起動電阻RS降壓后加入定子繞組，電動機開始起動。與此同時，時間繼電器KT線圈通電，經過一段延時后，延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，將起動電阻RS短接，電動機接入正常電壓，并進入正常穩定運行。另外，接觸器KM2常閉觸點斷開，使接觸器KM1和時間繼電器KT線圈斷電。停車時，只需按下停止按鈕SB1。定子繞組串電

21、阻降壓起動雖然降低了起動電流，但起動轉矩也隨之降低，這種起動方法僅適用于空載或輕載起動。同時，外串的起動電阻將會消耗大量的電能，因此該方法僅適用于小型電動機。圖8-10 定子繞組串電阻降壓起動控制線路二、星形三角形（Y）降壓起動控制線路正常運行為接法且容量較大的電動機可以采用Y降壓起動。電動機起動時，定子繞組接成Y形，每相繞組的電壓降為電源電壓額定值的 ，起動電流降為形連接起動電流的1/3。待轉速升高到額定轉速時則改為形連接，直到穩定運行。圖8-11為Y降壓起動控制線路。工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM、KMY和時間繼電器KT線圈同時通電，接觸器KM常開主觸點和自

22、鎖觸點閉合，電動機接通電源；接觸器KMY常開主觸點閉合，定子繞組接成Y形，電動機進入降壓起動。當時間繼電器KT到達設定的延時時間后，其延時斷開的常閉觸點斷開，使接觸器KMY斷電釋放；同時，延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM線圈通電，KM常開主觸點和自鎖觸點閉合，定子繞組改接為 形連接，電動機進入正常運行。KM線圈通電后，常閉觸點斷開，使時間繼電器KT線圈斷電。控制電路中，必須保證接觸器 KMY 和KM不能同時通電，否則會造成電源短路，因此，KMY 和KM之間加有互鎖觸點。要停車，按停止按鈕SB1。這種降壓起動方法線路簡單、投資少，但是起動電流減小的同時，起動轉矩也減小為形連接起動轉矩的1/3

23、。因此，該方法僅適用于電動機空載或輕載起動。三、自耦變壓器降壓起動控制線路圖8-11 Y降壓起動控制線路起動時，電動機定子串入自耦變壓器，定子繞組得到的電壓為自耦變壓器的二次電壓，待起動完畢后，切除自耦變壓器，額定電壓直接加于定子繞組，電動機進入全電壓正常工作。自耦變壓器降壓起動控制線路如圖8-12所示。工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和輔助觸點閉合，接觸器KM2線圈通電，常開主觸點和自鎖觸點閉合，自耦變壓器接入定子繞組，電動機開始降壓起動。KM2線圈通電后，時間繼電器KT線圈也通電，經過一段延時后，KT延時斷開的常閉觸點斷開，使接觸器KM

24、1斷電；延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，KM3常閉輔助觸點斷開，使接觸器KM2斷電釋放，切除自耦變壓器，而KM3常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機接入全電壓正常運行。停車時，只需按下停止按鈕SB1。自耦變壓器通常有兩個不同的抽頭（60、80 ），利用不同抽頭的電壓比可得到不同的起動電壓和起動轉矩，可根據需要選擇。自耦變壓器降壓起動方法適用于起動較大容量的電動機，起動轉矩可以通過改變抽頭的連接位置得到改變，它的缺點是自耦變壓器價格較貴，而且不允許頻繁起動。圖8-12 自耦變壓器降壓起動控制線路四、延邊三角形降壓起動控制線路圖8-13 延邊三角形接法(a) 出線端 (b) 起動運行時

25、接線法 (c) 正常運行時接線法延邊三角形降壓起動是在電動機起動過程中，將電動機繞組接成延邊三角形，以減小起動電流。待起動完畢后，將其繞組改接成三角形正常運行，其電動機定子繞組接線如圖8-13所示。當電動機定子繞組接成延邊三角形時，定子繞組可以看成一部分接成Y形，另一部分接成形。Y形接線部分的三個繞組是各相定子繞組的一部分。同時它又是另一相定子繞組的降壓繞組，它的匝數越多，起動時加在另一相定子繞組上的電壓就越低。改變定子繞組抽頭的位置，就可調節起動時定子繞組上電壓的大小，從而改變起動電流和起動轉矩。圖8-14所示為延邊三角形降壓起動控制線路。圖8-14 延邊三角形降壓起動控制線路工作原理如下：

26、合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1、KM2和時間繼電器KT線圈同時通電，KM1、KM2常開主觸點均閉合，使電動機繞組的U1、V1、W1與電源相連接，U2、V2、W2分別與V3、W3、U3相連接，電動機接成延邊三角形降壓起動。經過一段時間后，時間繼電器延時斷開的常閉觸點斷開，使接觸器KM2斷電釋放；同時，延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，KM3常開主觸點閉合，使電動機繞組的U1、V1、W1分別與W2、U2、V2相連接，電動機接成三角形進入正常運行。要停車，則按停止按鈕SB1。控制電路中，KM2與KM3必須有互鎖環節。KM3必須有自鎖環節。延邊三角形降壓起動方法的優點

27、是起動轉矩比Y降壓起動的起動轉矩大，但與自耦變壓器起動時最高轉矩相比仍有一定差距，而且延邊三角形連接時，電動機定子繞組必須有九個出線端，這在一定程度上限制了它的使用范圍。五、三相繞線轉子異步電動機的起動控制線路三相繞線轉子異步電動機可以在轉子繞組中通過滑環串聯外加電阻起動，達到減小起動電流、增大起動轉矩的目的。因而在要求起動轉矩較大的場合獲得了廣泛的應用。（一）轉子繞組串接電阻起動控制線路轉子繞組串接的起動電阻，一般都接成Y形。起動開始時，起動電阻全部接入電路，以減小起動電流，隨著電動機轉速的上升，起動電阻逐級切除。起動結束時，起動電阻全部切除，電動機進入穩態運行。圖8-15所示為采用時間繼電

28、器控制的繞線轉子異步電動機轉子串電阻起動控制線路。該線路通過三個時間繼電器KT1、KT2、KT3和三個接觸器KM2、KM3、KM4的相互配合來依次自動切除轉子繞組串入的三級起動電阻，自動完成起動過程。三個時間繼電器各自的延時時間滿足t1t2t3。圖8-15 時間繼電器控制轉子串電阻起動控制線路工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機在轉子串入全部電阻的情況下起動。KM1線圈通電后，時間繼電器KT1線圈也通電，經過一段延時后，KT1延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，其常開主觸點閉合，切除起動電阻R1。KM2線圈通電

29、后，時間繼電器KT2線圈也通電，經過一段延時后，KT2延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM3線圈通電，其常開主觸點閉合，切除起動電阻R2。同樣，KM3線圈通電后，時間繼電器KT3線圈也通電，經過一段延時后，KT3延時閉合的常開觸點閉合，使接觸器KM4線圈通電，其常開主觸點閉合，切除全部起動電阻。同時，KM4常閉觸點斷開，使時間繼電器KT1斷電釋放，接觸器KM2、時間繼電器KT2、接觸器KM3、時間繼電器KT3也依次斷電釋放。此時，電動機通過仍然閉合的接觸器KM1、KM4主觸點進入正常穩定運行。停車時，只需按下停止按鈕SB1。（二）轉子回路串接頻敏變阻器起動控制線路頻敏變阻器實際上是一個鐵損很大

30、的三相電抗器，其阻抗值隨著流過繞組的電流頻率的變化而變化。剛起動時，轉子電流頻率最高，頻敏變阻器的阻抗最大，使轉子電流受到限制，隨著電動機轉速升高，轉子電流、頻率隨之下降，頻敏變阻器的阻抗也隨之減小。所以，轉子回路串頻敏變阻器起動時，隨著電動機轉速的升高，頻敏變阻器阻抗自動逐漸減小，實現了平滑的無級起動。圖8-16 轉子串接頻敏變阻器起動控制線路轉子串接頻敏變阻器的起動控制線路如圖8-16所示。控制線路中，時間繼電器KT觸點的開斷容量較小，因此通過中間繼電器K來控制接觸器KM2的通電。該線路可以實現自動和手動控制。自動控制時，將轉換開關SA扳向“自動”，這時，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線

31、圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，時間繼電器KT線圈通電，電動機轉子回路串入頻敏變阻器起動。經過一段延時后，時間繼電器延時閉合的常開觸點閉合，中間繼電器K線圈通電并自鎖，其常開觸點閉合，使接觸器KM2線圈通電，其常開觸點閉合，使頻敏變阻器短接；同時，KM2常閉觸點斷開，使時間繼電器KT斷電釋放，電動機通過仍然閉合的KM1、KM2主觸點進入正常穩定運行。起動過程中，為了避免起動時間過長，致使熱繼電器過熱而產生誤動作，主電路中用中間繼電器K的常閉觸點將熱繼電器FR發熱元件短接。起動結束后，中間繼電器K常閉觸點斷開，熱元件接入電路。電流互感器TA的作用是將主電路中的大電流轉換成小電流，串入熱繼電器

32、進行過載保護。手動控制時，將轉換開關SA扳向“手動”，這時，時間繼電器KT不起作用。當轉子串頻敏變阻器起動完畢后，按下按鈕SB3，中間繼電器K及接觸器KM2動作，將頻敏變阻器短接，電動機進入正常運行。三、電機軟起動器異步電動機傳統的起動方法特點是控制線路簡單，但是起動轉矩固定不可調，起動過程中存在較大的沖擊電流，使被拖動負載受到較大的機械沖擊。且易受電網電壓波動的影響，一旦出現電網電壓波動，會造成起動困難甚至使電機堵轉。近幾年，隨著電子技術與控制技術突飛猛進的發展，一種新型的電機軟起動器以其控制方式靈活簡便，對系統沖擊小，兼有節能控制模式等諸多優點正逐步取代傳統異步電動機起動裝置。（一）軟起動

33、器工作原理軟起動器由功率半導體器件和其它電子元器件組成，其主要結構是一組串接于電源與電動機之間的晶閘管調壓電路。原理示意圖如圖8-17所示。圖8-17 軟起動器原理示意圖主電路的每一相由反并聯的兩個晶閘管構成。利用晶閘管移相控制原理，控制三相反并聯晶閘管的導通角，使被控電動機的輸入電壓按不同的要求而變化，從而實現不同的起動功能。起動時，調節晶閘管的觸發角，使晶閘管調壓電路的輸出電壓，即電動機的端電壓從零開始，按預設函數關系逐漸增加，電動機的轉矩近似與定子電壓的平方成正比。在轉矩作用下，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在全電壓下運行。圖8-18 軟起動器原理框圖軟起動器控制電路的觸發

34、同步信號取自三相電源，當某一相的同步脈沖到來時就延時觸發相應的晶閘管，以改變晶閘管的輸出電壓。其控制電路原理如圖8-18所示。圖中幾個主要部分的功能如下： 電壓檢測 一方面，作為故障檢測、過壓及欠壓保護、電壓顯示等的依據；另一方面，將三相電源的模擬信號轉換為方波信號，作為觸發三相晶閘管的同步信號。 電流檢測 作為過流保護、電流顯示等的依據。 功率因數檢測 功率因數角隨電機轉速而變化，若在電機調壓過程中不考慮電機功率因數角變化這一因素，會引起電機電流及電磁轉矩的振蕩。因此，功率因數檢測的作用是在調節晶閘管觸發角的同時，監測電機功率因數角的變化。 觸發信號 以同步信號為基準，發出延時觸發脈沖信號，

35、通過隔離、放大加于晶閘管控制極。 DSPF240 整個系統的主控CPU，實現信號檢測、實時運算、輸出控制等功能。（二）軟起動器工作特點 斜坡恒流升壓起動 在起動過程中引入電流反饋，使電動機在起動過程中保持恒定起動。起動過程中，電流上升的變化率可以根據電動機負載調整設定。由于是以起動電流為設定值，當電網電壓波動時，通過控制電路自動增大或減小晶閘管導通角，可以維持原設定值不變，保持起動電流恒定，不受電網電壓波動影響。 脈沖階躍起動 為克服電動機靜止狀態時所具有的反作用力矩，在很短時間內輸出脈沖階躍電壓，經一段時間后回落，再按原設定值線性上升。 節能特性 當電動機負載較輕時，軟起動器自動降低電動機端

36、電壓，減小了電機電流的勵磁分量，從而提高了電機的功率因數。 接觸器旁路工作 如果運行時操作頻率或者在較長時間內需要的功率相當高，為了減小軟起動器的損耗，提高系統效率，在電動機達到滿速運行時，用旁路接觸器取代已完成起動任務的軟起動器。 減速軟停控制 在有些場合，并不希望電動機突然停車，這時可采用軟停車方式。即需要停車時，調節晶閘管觸發角，從全導通狀態逐漸地減小，則電動機端電壓逐漸減小而切斷電源，使電動機由高速運行平穩地停止轉動。 制動特性 當需要快速停機時，改變軟起動器的觸發方式，使交流電轉變為直流電，然后在關閉主電路后，立即將直流電壓加到電動機定子繞組上，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用達到制

37、動的目的。第三節 三相異步電動機的正反轉控制本節學時 0.25學時本節重點 異步電機的正反轉控制線路教學方法 利用行程開關實現異步電機的自動正反轉控制線路，加深對行程開關這種特殊元件的認識。教學手段 以傳統教學手段與電子課件相結合的手段，讓學生在有限的時間內掌握更多的相關知識。教學內容:三相異步電動機的正反轉控制采用兩個接觸器構成了具有互鎖環節的可逆控制線路，見圖7-7。本節將要介紹的是自動循環正反轉控制線路。有些生產機械要求其工作臺能在某段距離內自動往返，不斷地循環，以便對工件進行連續加工。這種控制通常是利用行程開關來自動實現的，也就是用行程開關自動控制電動機的正反轉，從而帶動工作臺不斷地自

38、動往返。圖8-19所示為工作臺自動往返的控制線路。工作臺上裝有擋鐵1和擋鐵2，生產機械的床身上裝有行程開關SQ1和SQ2。行程開關SQ3和SQ4是用來做限位保護的。圖8-19 工作臺自動往返控制線路工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機開始正轉，帶動工作臺向左移動。當工作臺移動到一定位置，擋鐵1壓下行程開關SQ2，使其常閉觸點斷開，接觸器KM1斷電釋放，電動機正轉停止。同時，SQ2常開觸點閉合，接觸器KM2線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機開始反轉，帶動工作臺向右移動。當工作臺移動到一定位置，擋鐵2壓下行程開關SQ

39、1，使其常閉觸點斷開，接觸器KM2斷電釋放，電動機反轉停止。同時，SQ2常開觸點閉合，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機又開始正轉，又帶動工作臺向左移動。這樣周而復始，工作臺不斷自動往返移動。工作臺的行程是通過改變撞塊的位置來實現的。需要停車時，則可按下停止按鈕SB，接觸器KM1或KM2斷電釋放。第四節 三相異步電動機的制動控制本節學時 1學時本節重點 異步電機的能耗、反接制動控制線路教學方法 結合理論，得出異步電機的制動控制線路，包括能耗制動和反接制動，在此基礎上分析了機械抱閘制動線路。教學手段 以傳統教學手段與電子課件相結合的手段，讓學生在有限的時間內掌握更多的相關知

40、識。教學內容:三相異步電動機的制動方法有電氣制動和電磁機械制動兩種。電氣制動是使電動機產生一個與轉子轉動方向相反的轉矩來進行制動，常用的電氣制動有能耗制動、反接制動等。電磁機械制動是用電磁鐵操縱制動器進行制動，如電磁抱閘制動器、電磁離合器制動器等。一、三相異步電動機能耗制動控制線路能耗制動是指在電動機脫離三相交流電源之后，給定子繞組加一直流電源，以產生靜止磁場，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用而達到制動。圖8-20 所示為時間繼電器控制的橋式整流能耗制動控制線路。圖中，T為變壓器，V為橋式整流器。圖8-20三相異步電動機能耗制動控制線路工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器

41、KM1線圈通電，常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機起動運行。制動時，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動機脫離三相交流電源，同時，接觸器KM2與時間繼電器KT線圈通電，KM2常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機進入能耗制動。經過一段延時后，電動機轉速接近于零，時間繼電器延時斷開的常閉觸點斷開，使接觸器KM2斷電釋放，切斷直流電源，KM2斷電后，常開觸點斷開，使時間繼電器KT斷電釋放，電動機能耗制動結束。二、三相異步電動機反接制動控制三相異步電動機反接制動是通過改變電動機電源相序，使定子繞組產生與轉子旋轉方向相反的旋轉磁場而產生制動轉矩的一種方法。應注意的是，當電動機轉速接近于零時，必須立即

42、斷開電源，否則電動機會反方向旋轉。由于在制動過程中，制動轉矩、制動電流相當大，通常在電動機定子回路中串接一定的電阻以限制反接制動電流。這個電阻稱為反接制動電阻。反接制動電阻的接線方法有對稱電阻接法和不對稱電阻接法。采用對稱電阻接法時，可以在限制制動轉矩的同時，也限制了制動電流；而采用不對稱電阻接法時，只能限制制動轉矩，未加制動電阻的那一相仍具有較大的制動電流。圖8-21所示為速度繼電器控制的電動機正反向運行反接制動控制線路。圖8-21 正反向運行反接制動控制線路工作原理如下：合上電源開關QS，按下正轉起動按鈕SB2，中間繼電器K1線圈通電并自鎖，K1常開觸點閉合，使接觸器KM1線圈通電，KM1

43、常開主觸點閉合，使電動機定子繞組經電阻R接通正序三相電源，電動機開始降壓起動。此時，雖然KM1常開觸點閉合，但中間繼電器K3線圈仍無法通電。隨著轉速的上升，速度繼電器KR的正轉常開觸點KR1閉合，中間繼電器K3線圈通電并自鎖，這時，由于中間繼電器K3、K1的常開觸點均閉合，使接觸器KM3線圈通電，KM3常開主觸點閉合，將電阻R短接，電動機進入全壓運行。若需停車時，按下停止按鈕SB1，中間繼電器K1、接觸器KM1及KM3均斷電釋放，使電動機定子脫離電源。由于KM1常閉觸點閉合，使接觸器KM2 線圈通電，KM2常開主觸點閉合，電動機定子繞組經電阻R獲得反相序的三相交流電源，電動機進入反接制動。電機

44、轉速迅速下降，當轉速降到接近于零時，速度繼電器常開觸點KR1斷開，中間繼電器K3斷電釋放，使接觸器KM2斷電釋放，制動過程結束。反轉起動和制動原理與正轉時相同，只是起動時按反轉起動按鈕SB3，通過K2接通KM2，將三相電源反接，電動機反向起動。停車時，通過速度繼電器的反轉常開觸點KR2及中間繼電器K4控制反接制動過程的結束。反接制動的特點是制動轉矩大、制動迅速、效果好，但沖擊效應較大，易損壞傳動部件、能量消耗大，通常僅適用于10KW以下的小容量電動機。能耗制動的特點是制動準確、能量消耗小、沖擊小，但需要附加直流電源，控制線路相對較復雜，通常適用于電動機容量較大和起動、制動頻繁的場合。圖8-22

45、 電磁抱閘制動控制線路(a) 電磁抱閘制動原理 (b) 斷電制動控制線路1彈簧 2制動閘 3制動輪三、三相異步電動機機械制動控制線路機械制動利用機械裝置使電動機迅速停轉。常用的機械制動裝置有電磁抱閘和電磁離合器。下面僅介紹電磁抱閘制動控制。電磁抱閘結構上分為電磁鐵和閘瓦制動器兩部分。圖8-22 a所示為電磁抱閘制動原理圖。在電動機剛停止運行時，電磁鐵使閘瓦制動器緊緊地抱住與電動機同軸的制動輪，于是電動機迅速停轉。圖8-22 b所示為電磁抱閘斷電制動控制線路。起動時，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開觸點閉合，使電磁鐵線圈YA通電，制動閘松開制動輪。與此同時，接觸器KM2線圈通電，

46、其常開主觸點及自鎖觸點閉合，電動機起動運行。需制動時，按下停止按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷電釋放，電磁鐵線圈YA和接觸器KM2線圈接著斷電，電磁抱閘在彈簧的作用下，使制動閘與制動輪緊緊抱住，電動機迅速停轉。電磁抱閘制動方法比較安全可靠，能實現準確停車，不會因突然停電或電氣故障而造成事故。被廣泛應用于起重設備上。第五節 三相異步電動機的調速控制本節學時 1學時本節重點 1、異步電機的變極調速控制線路2、異步電機的轉子串電阻控制線路 教學方法 結合理論，得出異步電機的調速控制線路，在此基礎上分析了主令控制器的用法。教學手段 以傳統教學手段與電子課件相結合的手段，讓學生在有限的時間內掌握更多的相關

47、知識。教學內容:（8-1）根據異步電動機的基本原理，可知電動機轉速公式式中 f供電電源頻率； p電動機極對數； s轉差率。 由此得出異步電動機調速的三種方法：改變電動機定子繞組極對數P，改變電源頻率f及改變轉差率S。其中，改變轉差率S又可分為：繞線轉子電動機在轉子電路串接電阻調速、繞線轉子電動機串級調速、異步電動機調壓調速、電磁離合器調速等。下面分別介紹幾種常用的異步電動機調速控制線路。一、異步電動機變極調速控制線路異步電動機極對數的調節是通過改變定子繞組的連接方式實現的。籠型異步電動機改變定子極數時，轉子極數也同時改變，轉子繞組本身沒有固定的極數，它的極數隨定子極數而定。繞線型異步電動機改變

48、定子極數時，其轉子繞組必須相應地重新組合，這在生產現場往往難以實現。因此變極調速僅適用于籠型異步電動機。變極多速電動機的轉速有雙速、三速和四速三種，較常用的是雙速和三速兩種。（一）雙速異步電動機的控制單繞組雙速電動機定子繞組引出六根出線端，可以接成2Y/、2Y/Y、2Y/2Y等。圖8-23所示為2Y/接法的定子繞組接線方式。圖8-23 2Y/接法的定子繞組接線方式當定子繞組的U1、V1、W1三個接線端接三相交流電源，而將U2、V2、W2三個接線端懸空，三相定子繞組接成三角形，電動機以四極低速運行。當定子繞組的U2、V2、W2三個接線端接三相交流電源，而U1、V1、W1三個接線端連在一起，則原來

49、三相定子繞組的三角形連接變為雙星形連接，電動機以二級高速運行。為保證電動機旋轉方向不變，從一種接法變為另一種接法時，應改變電源的相序。圖8-24所示為雙速異步電動機控制線路。工作原理如下：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，定子繞組接成三角形，電動機以低速運行。按下起動按鈕SB3，接圖8-23 異步電動機2Y/接線方式圖8-24 雙速異步電動機控制線路觸器KM1斷電釋放，接觸器KM2、KM3線圈通電，其常開主觸點和自鎖觸點閉合，定子繞組接成雙星形，電動機以高速運行。因電源相序已改變，電動機轉向相同。若按下停止按鈕SB1，接觸器斷電釋放，電動機

50、停轉。 （二）三速異步電動機的控制線路 單繞組三速異步電動機定子繞組引出九根出線端,可以接成2Y/2Y/2Y、2/2/2 Y等。圖8-25所示為2Y/2Y/2Y接法的定子繞組接線方式。當定子繞組的U1、U2，V1、V2，W1、W2分別接三相交流電源，U3、V3、W3短接時,三相定子繞組接成第一種2Y連接，電動機以四極高速運行。當定子繞組的U2、U3，V2、V3，W2、W3分別接三相交流電源，U1、V1、W1短接時，三相定子繞組接成第二種2Y連接，電動機以六極中速運行。當定子繞組的U1、U3，V1、V3，W1、W3分別接三相交流電源，U2、圖8-25 三速電動機2Y/2Y/2Y接線方式V2、W2

51、 短接時，三相定子繞組接成第三種2Y 連接，電動機以八極低速運行。圖8-26所示為單繞組三速電動機對應于上述接法的控制線路。 工作原理如下：合上電源開關QS，按下復合按鈕SB1，接觸器KM1、KM2及中間繼電器K1線圈通電，常開觸點閉合，電動機定子繞組接成第一種2Y接法，電動機起動并以高速運行。當按下復合按鈕SB2，接觸器KM1、KM2及中間繼電器K1斷電釋放，接觸器KM4、KM5及中間繼電器K2線圈通電，常開觸點閉合，電動機定子繞組接成第二種2Y接法，電動機以中速運行。當按下復合按鈕SB3，接觸器KM3、KM4及中間繼電器K2斷電釋放，接觸器KM5、KM6及中間繼電器K3線圈通電，常開觸點閉

52、合，電動機定子繞組接成第三種2Y接法，電動機以低速運行。三種接法間加有互鎖環節，保證任一種接法接通時，其它兩種接法必須斷開。按下停止按鈕SB4，接觸器斷電釋放，電動機停轉。圖8-26 三速異步電動機控制線路二、繞線型異步電動機轉子串電阻調速控制線路繞線型異步電動機轉子外串電阻進行調速是一種傳統的調速方法。 在一定負載轉矩下，電動機轉速隨著轉子外串電阻的增大而下降。圖8-27所示為繞線型異步電動機轉子外串三相電阻進行調速的吊車提升機構控制線路。圖8-27 繞線型異步電動機轉子外串電阻調速控制線路它由主令控制器和磁力控制盤組成。圖中，接觸器KM2用于電動機接通正序電源，使電動機正轉；接觸器KM1用

53、于電動機接通負序電源，使電動機反轉；接觸器KM3用于接通制動電磁鐵YA。電動機轉子電路中共串有七段電阻（R1R7），其中R7為常串電阻，用于軟化機械特性，其余各段電阻的接入與切除分別由接觸器KM4KM9控制。主令控制器本身有12對觸點，通過這12對觸點按一定程序的通斷來控制接觸器，從而實現電動機各種運行狀態的改變。工作原理如下：合上電源開關QS1、QS2，將主令控制器手柄置于“0”位時，觸點1閉合，電壓繼電器K線圈通電并自鎖，做好起動電機的準備。 當提升重物時，主令控制器手柄置于提升側16的任何位置，主令控制器的觸點3、5 和6閉合，正轉接觸器KM2線圈通電，KM2常開主觸點和自鎖觸點閉合，接

54、著制動接觸器KM3線圈通電，KM3常開主觸點和自鎖觸點閉合，制動電磁鐵YA通電而松開電磁抱閘，提升電動機起動運轉。手柄在提升側由位置1依次變化到位置6時，主令控制器的觸點7、8、9、10、11、12相繼閉合，使接觸器KM4KM9相繼通電，依次短接轉子電阻R1、R1R2、R1R3、R1R6，從而使轉子串入的電阻不同，因此可獲得不同的提升速度。主令控制器手柄置于提升1位置時，轉子回路串入電阻較大，提升速度較慢；而置于提升6位置時，轉子回路串入電阻最小，提升速度最高。若要提升負載，如果主令控制器手柄置于提升側1、2或3位置均不能提升，那么應將手柄置于4、5或6位置，使電動機轉矩大于負載轉矩，才能提升

55、負載。若提升負載上升到頂部，將使行程開關SQ壓下，正轉接觸器KM2線圈斷電而釋放，電動機脫離電源。同時，制動接觸器KM3也斷電釋放，電磁抱閘將電動機軸抱住使電動機迅速停轉。當下放重物時，主令控制器手柄下放側有六個位置。前三個位置（C、1、2）因主令控制器觸點3和5的閉合，使正轉接觸器KM2通電吸合，電動機接通正序電源；后三個位置（3、4、5）因觸點2和4的閉合，使反轉接觸器KM1通電吸合，電動機接通負序電源。當手柄置于下放1、2位置時，正轉接觸器KM2通電吸合，同時因主令控制器觸點6閉合，制動接觸器KM3也通電吸合，制動電磁鐵YA通電而松開電磁抱閘，電動機可自由旋轉。如果負載較輕，仍能被向上提

56、起，電機運行于正向電動狀態；如果負載較重，因為此時轉子串入的電阻較多，電機運行于倒拉反轉制動狀態，即低速下放重物。當手柄置于下放C位置時，正轉接觸器KM2通電吸合，電動機接通正序電源，但主令控制器觸點6斷開，制動接觸器KM3沒有被接通，電磁抱閘使電動機不能轉動。這一檔稱為下放的準備檔。此時因為電動機通電而不能轉動，雖轉子回路串有電阻，但電機電流仍較大，故手柄置于這個位置時間不能太長，以免損壞電機。當手柄置于下放3、4和5位置時，反轉接觸器KM1通電吸合，主令控制器觸點6閉合，制動接觸器KM3也通電吸合，制動電磁鐵YA通電而松開電磁抱閘，電動機反向旋轉而獲得強迫下降的作用，若負載較輕，例如下放空

57、鉤，對電動機仍有阻轉矩，這時電動機運行在反向電動狀態。手柄置于下放3、4和5位置時，接觸器KM5KM9相繼通電 ，依次短接轉子電阻 R1R2、R1R3、和R1R6。對于運行在反向電動狀態下，位置5的下放速度最快。若重物較重，下放速度將超過同步速，則電動機將進入反向回饋狀態。第六節 同步電動機的控制本節學時 0.25學時本節重點 同步電機定子電流原則投入勵磁的控制線路教學方法 結合同步電機理論，以投入勵磁控制線路為例介紹同步電機的控制線路。教學手段 以傳統教學手段與電子課件相結合的手段，讓學生在有限的時間內掌握更多的相關知識。教學內容:同步電動機主要用于拖動恒速旋轉的大型機械設備，如空氣壓縮機、離心式水泵、送風機和球磨機等。同步電動機本身沒有