第二章 基本电气控制线路

本章重点： 1. 电器控制线路绘图原则及标准 2. 交流电动机的基本控制线路 3. 降压启动控制线路 4. 制动控制线路

第一节 电气图绘图原则及标准电气控制：电动机是的是继电器接触摸器控制方式电动机拖动的。通过某种自动控制方式来进行

• 电气控制线路：由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。

• 电气控制线路的作用：实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化

• 电动机常见的基本控制线路： 点动控制线路，正转控制线路，正反转控制线路，位置控制线路，

顺序控制线路多地控制线路，降压启动控制线路调速控制线路，制动控制线路

，

电气控制系统是由许多电气元件按一定的要求联接在一起的。是为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图的，同时也是为了便于电气系统的按装、调整、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件的联接用一定的图形表达出来，这种图就是电气控制系统图。

一、图形符号和文字符号

部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号

一般三极电源开关 低压断路器 常开触点 常闭触点 复合触点

限位开关

QK QF SQ

熔断器

常开 常闭 复合

按钮

FU

SB

线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点

接触器

KM

线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点

时间继电器

KT

部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号

常开触点 常闭触点

速度继电器

热元件 常闭触点

热继电器

线圈 常开触点 常闭触点

中间继电器

KV FR KA

电磁铁

YA

线圈 常开触点 常闭触点

电压继电器

KU

线圈 常开触点 常闭触点

电流继电器

KI

信号灯

HL

直流电动机

M

变压器

三相异步电动机

M

转换开关

SA

• 1.图形符号，符号要素具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一符号要素个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。

一般符号：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。

限定符号：提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。

□ □ □ □

数字符号 辅助符号 基本符号 数字符号基本符号是用于表明电工设备、电器元件的基本名称，如

C 、 J 、 M 、 T 表是接触器、继电器、电动机和变压器。辅助符号是用于标明电工设备、装置和元件发以及电路的功能、状态和

特征的。如 RD表示红色首位数字符号是用于区别同一图面上的许多相同的设备。补充数字符号是用于规定的基本文字符号和辅助文字符号不够用时，可

按国家标准中文字符号组成规律和原则来补充的。

2 、文字符号

二，电气原理图

电气控制系统图

电气原理图

电气安装图

框图

电器安装图

电气互连图

主电路

控制电路

照明和显示电路

2.电气控制系统图的结构

2 、电气原理图 用规定的图形符号，按主电路与辅助电路相互分开交依据各电气元件动作顺序等原则所绘制的线路图叫原理接线图。

主电路：是电气控制线路中强电流的部分，供电电压有380V或 220V,主要原件有电动机，刀开关、接触器的主触头、热继电器的热元件、或电热丝、电磁吸盘等。

辅助电路：又叫控制电路，电路有控制电路、照明电路、信号电路等，供电电压有 380V、 220V、 127V、 110V、36V、 24V12V、 6V。主要电器元件有按钮开关、接触器的线圈、各类继电器的线圈、常开常闭辅助触点等。

2 、绘制、识读电气控制系统图的原则

原则：

（ 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工作原理的图

主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。主电路的电源电路一般绘制成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左侧， 控制电路用垂直线绘制在图面的右侧，

同一电器的各元件采用同一文字符号表明。所有电路元件的图形符号，均按电器未接通电源和没有受 外力作用时的状态绘制。循环运动的机械设备，在电气原理图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。由若干元件组成具有特定功能的环节，用虚线框括起来，并标注 出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。电路和元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环 节的完整电路，其余的可用虚线框表示，并标明该环节的文字 号或环节的名称。

原则：

外购的成套电气装置，其详细电路与参数绘在电气原理 图上。电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、 用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。为阅图方便，图中自左向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。将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下 方为图区号。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。

原则：

二、绘制、识读电气控制系统图的原则 2.电气原理图

主电路接点表示：

三相交流电源采用 L1 、 L2 、 L3 标记主电路按 U 、 V 、 W 顺序标记分级电源在 U 、 V 、 W 前加数字 1 、 2 、 3 来标记分支电路在 U 、 V 、 W后加数字 1 、 2 、 3 来标记控制电路用不多于 3 位的阿拉伯数字编号

L1QS

V11

U11

KM

FR

1500r/min

M1

3000r/min

M2

W11

Q1

2AFU2

3¡«

FU5

4KW 0.125KW

SB12

SB2

5

KM

KM

4

FR

TC150W

36V

1

380V 406.3V

3

30

2AFU3

2AFU4

41

Q2

42

EL

31

HL

O

3¡«

25A

FU1

L2

L3

380V3---50Hz

U12

V12

W12

U

V

W

U1 V1W1 U2 V2W2

U21

V21

W21

µçÔ´¿ª¹Ø Ö÷Öá ÀäÈ´±Ã ¿ØÖÆ µçԴָʾ ÕÕÃ÷

654321

2A

222

4¡Á¡Á¡Á

6--148

A

2.5mm

1.5mm

0.75mm

2

2

2

电气原理图示例：

元器件位置说明

• KM

主触点所在的位置

辅助常开所在的位置

辅助常闭所在的位置

KA

左区域

右区域

常开的区域

常闭的区域

元器件位置说明

三、电气元件布置图 1.电气安装图

电器安装图：

表示电气控制系统中各电器元件的实际位置和接线情况。

详细绘制出电器元件安装位置。

50505050

320

360线槽

端子板

FU1 FU2

KM

FR

TC

FU3

FU4

CW6132型车床电器位置图

电气互连图：

原则：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。各电器元件的图形符号、文字符号和回路标记均以电 气原理图为准，并保持一致。不在同一控制箱和同一配电盘上的各电器元件的连接， 必须经接线端子板进行。互连图中的电气互连关系用 线束表示，连接导线应注明导线规格（数量、截面 积），一般不表示实际走线途径。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，并注明电源的引入点。

表明了电器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

电器互连图示例

EL

0

HL

2

3

1

4242 31 0

3×2.5mm

22

M1 M2

41

3×2.5mm

2

3×1mm

2

5×0.75mm

2

3×0.75mm

2

3×2.5mm2QS Q1

CW6132型车床电气互连图

第二节：交流电动机基本控制线路

三相鼠笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点，所以在生产上得到应用。它的控制线路大都是由继电器、接触器、按钮等有触点的电器组成。

一。启动控制线路 启动方式：直接启动 降压启动 1.单向直接启动控制 （ 1 ）开关控制线路 控制方式简单

（ 2 ）接触器控制线路

FU

M

3 ～

QS

A 、主电路的组成 是由刀开关 QS、熔断器 FR、接触器 KM的主触点、

热继电器 FR的热元件与电动机 M 构成主电路。B 、控制电路 由起动按钮 SB2、停止按钮 SB1、接触器 KM的线

圈及辅助常开触头、热继电器 FR的常闭触头和控制回路熔断器 FU2构成。

起动

控制电路

起动：合上 QS→FU1 → 1 → FU2 → 2FR热常闭 → 3 → SB1停止 → 4 → 按下 SB2起动 → 5 → KM 线圈→ 6 → FU2 →7构成回路

KM线圈得电→主触点闭合→ FR热元件→电动机运转 → 辅助常开闭合形成自锁停止：按下 SB1停止， KM线圈断电， KM主触头断开 电机停止运转

C 、工作原理

短路保护：是由熔断器 FU1、 FU2分别对主电路和辅助电路进行短路保护的。

过载保护：当电动机处于长时间过载时，是由 FR热继电器的热元件变曲变形后带动辅助常闭触点动作，切断交流接触器的线圈电路，使电动机停止运转。

欠压和失压保护：当电源电压降低时，接触器的电磁铁吸力下降或消失，衔铁释放，主触头断开，电动机会停止运转。

D 、电路的保护环节

2.点动控制线路（ 1 ）、主电路的组成 是由刀开关 QS、熔断器 FR、接触摸器 KM的主触点、

热继电器 FR的热元件与电动机 M 构成主电路。（ 2 ）、控制电路 是由起动按钮 SB接触器 KM的线圈、控制回路熔断

器 FU2构成。

点动控制线路

起动：合上 QS→FU1 → 1→ FU2 → 按下 SB →KM线圈→ FU2 →2构成回路。

KM主触点吸合， M 电机运转。停止：放松 SB， KM线圈断电， KM主触点断开，电机停止 .

（ 3 ）、工作原理

二。正反转控制电路

在生产加工过程中，要求电动机能够实现可逆运行。如机床工作台的前进后退、主轴的正反转、起重机的上升下降等。

通过电动机的工作原理可知，只要是改变电动机的三相电源的相序，就能改变电动机的运转方向。

互换电源的任意两相，就可实现反转。接线图

正转

A B C

M3~

电 源

反转M3~

电 源A B C

控制原理

控制电路有几种倒顺开关正反转控制电路：适用于电动机容量为 5.5KW以

下的控制电路中。按钮控制的正反转控制电路：有控制互锁和接触器辅助触点

互锁两种。适合于中小型电动机的控制电路中。自动往返的正反转控制电路：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返运动。

1. 倒顺开关控制正反转控制

电路

5.5KW 以下的电动机电路

直接控制电动机正反转

特点 :

电气原理图：

应用 :

SB1

KM

FU2

FR

KM

SB2

M3~

L1L2L3

KM

FR

QS

FU1

SA

主电路 控制电路

用倒顺开关实现电源调相

倒顺开关

主电路：

KM2

FU1

KM1

M

3 ～

FR

Q

L1 L3L2

主电路

控制电路：

控制电路

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM1 KM2

KM2SB2

正转按钮 反转按钮

工作原理：缺点：

基本控制电路

控制电路：工作原理：

接触器联锁控制

联锁接触器联锁

按钮联锁

控制电路

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM1 KM2

KM2SB2

KM2 KM1

接触器联锁

接触器联锁正反转控制电路

控制电路：工作原理：

接触器联锁控制

联锁接触器联锁

按钮联锁

控制电路

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM1 KM2

KM2SB2

KM2 KM1合上电源开关

按下按钮 SB1

KM1 线圈通电

M 正转启动

按下停止按钮 SB3

KM1 线圈断电

电动机 M停止

按下按钮 SB2 反向启动

控制电路：工作原理：优点：

接触器联锁控制

联锁接触器联锁

按钮联锁

控制电路

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM1 KM2

KM2SB2

KM2 KM1工作安全可靠

缺点： 操作不便

控制电路：工作原理：优点：

按钮联锁控制

操作方便

控制电路

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM1 KM2

KM2SB2

SB1SB2

缺点： 易产生故障

控制电路：工作原理：优点：

接触器、按钮双重联锁控制

安全可靠，操作方便

FU2

FR

SB3

SB1

KM1

KM1 KM2

KM2SB2

SB1SB2

KM2 KM1

控制电路图

在自动化生产中，根据加工工艺的要求，加工过程按一定的程序（工步）进行自动循环工作。在组合机床和专用机床中常用采用这类方式工作。自动过程的进行需要有条件来完成。

左 右

3 自动往返正反转

按下启动按钮 SB2或 SB3实现（正向或反向）启动，如按下正向启动按钮 SB2后，接触器 KM1得电并自锁， M1回路接通运转并带动工作台左行，一直到机械撞块压下行程开关 SQ1使得正向回路断开，工作台停止左行。同时 SQ1的常开触点闭合使 KM2得电并自保，接通反向回路，电机反转带动工作台右行。当机械撞块压下行程开关 SQ2使得反向回路断开，工作台停止右行。同时SQ2的常开触点闭合使 KM1得电并自保，接通正向回路，电机正转带动工作台左行，依次往复实现自动循环。

设置位置极限开关 SQ3、 SQ4。

工作原理

主电路实现顺序控制

1 ．顺序控制

控制电路实现顺序控制

要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式

三 其他控制线路

顺序启动同时停止控制

顺序启动逆序停止控制

顺序启动同时停止控制

特点 :

电气原理图：

FU1

KM1

M1

3～

FR1

Q

L1 L3L2

KM2

M2

3～

FR2

主电路 控制电路

KM2

FU2

FR

SB3

FR

KM1SB1

SB4

SB2

KM1 KM2

KM1

顺序启动逆序停止控制

FU1

KM1

M3～

FR1

Q

L1 L3L2

KM2

M3～

FR2

KM2

FU2

FR

SB3

FR

KM1SB1

SB4

SB2

KM1 KM2

KM1

KM2

电气原理图：

特点 :

主电路 控制电路

2．多地控制

特点：

工作原理：

在两地或多地控制同一台电动机的控制方式

启动 ( 常开 ) 按钮并联，停止 ( 常闭 ) 按钮串联

三地控制

第三节 降压启动控制

降压启动的方法

定子绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器降压启动 Y—△降压启动延边三角形降压启动

降压启动的实质： 启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。

一、笼型异步电动机降压启动1. 定子串电阻降压自动启动控制线路

FU1

KM1

QS

主电路

M3 ～

FR

L1 L3L2

KM2

R

FR

SB2

SB1KM1

KT

KTKM1 KM2

KM2

KM

1

KM2

控制电路

电气原理图

工作原理

合上电源开关

按下按钮 SB1

KM1 、 KT 线圈通电M串电阻降压启动KT延时

KM2 线圈通电， KM1 、 KT 线圈断电M 全压运行

2.星三角降压起动 功率在 4kW以上的鼠笼异步电机正常运行时均为三角形

接法，故采用星形——三角形降压启动可有效限制启动电流。星形——三角形降压启动控制电路。

为了实现启动过程的自动切换，在控制电路中使用了一只时间继电器 KT 。按下启动按钮 SB2 后，接触器 KM 得电并自锁， KMY也得电，电动机以星型接法开始启动运转。同时时间继电器 KT 线圈也得电而开始定时，当到达设定时间时其触点动作， KT 的延时断开触点断开 KMY，而延时闭合触点接通 KM△并自锁，使电动机定子绕组切换成三角形接法，转为额定电压下的正常运行。

KMY和 KM∆不能同时接通，否则将发生三相短路

星三角降压起动工作原理

1 、合上电源刀闸 QS，线路有电。2 、按下启动按钮 SB2，接触器 KM1和时间继电器 KT的线圈同时得电吸合， KM1的主触点闭合，电动机定子串电阻R 降压起动。接触器 KM1的辅助常开接点闭合电路实现自锁。时间继电器 KT的线圈得电后，开始延时。3 、时间继电器延时的时间到，时间继电器的延时闭合的常开接点闭合，接触器 KM2线圈得电吸合， KM2的主触点闭合，将电阻器 R 短接，电动机在全压下运行， KM2的辅助常开接点闭合实现电路自锁，同时KM2的辅助常闭接点断开，切除接触器 KM1和时间继电器 KT线圈的电路，使 KM1和 KT失电复位。4 、电动机过电流保护由热继电器 FR完成。

工作原理

延边三角形降压启动控制 延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“△”形，而另一部分接成“ Y” 形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“△”形全压运行。

定子绕组的连接方式：

1 2 3 4

A

B

C

D

4321

D

C

B

ATitle

Number RevisionSize

A4

Date: 21-May-2001 Sheet of File: F:\X3 Drawn By:

L1

QS

L2

KM2

L3

FR

V1

M

U1W2

U2

KM1

KM3

W1

FU1

V2

£¨a£©

W3V3U3

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM3

KM2KM3

KT

£¨b£©

U1

U3

U2V1

W1

V3 V2W3

W2

3¡«

U1

U3

U2V1 V3 V2

W1

W3

W2

£¨c£©

KM1 KM2

KT

KM3KT

延边△形接法

1 2 3 4

A

B

C

D

4321

D

C

B

ATitle

Number RevisionSize

A4

Date: 21-May-2001 Sheet of File: F:\X3 Drawn By:

L1

QS

L2

KM2

L3

FR

V1

M

U1W2

U2

KM1

KM3

W1

FU1

V2

£¨a£©

W3V3U3

FU2

FR

SB3

SB1KM1

KM3

KM2KM3

KT

£¨b£©

U1

U3

U2V1

W1

V3 V2W3

W2

3¡«

U1

U3

U2V1 V3 V2

W1

W3

W2

£¨c£©

KM1 KM2

KT

KM3KT

△形接法

延边三角形降压启动控制电气原理图

FU1

KM1

QS

主电路

M3 ～

FR

L1 L3L2

KM3

KM2

U1V1 W1

W2

U2V2

U3V3W3

FR

SB2

SB1KM1

KT

KTKM1 KM2 KM3

KM3

控制电路

KM3

KT

KM2

FU2

3. 自耦变压器降压起动

自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。

自耦变压器降压启动优点 可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦

变压器的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用 Y 或 Δ接法都可以使用。

缺点 设备体积大，成本较高。

自耦变压器降压起动电路图

二 三相绕线式异步电动机启动控制

绕线异步电动机的优点： 可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小启动电流、增大启动转矩及平滑调速之目的。

绕线异步电动机降压启动原理：

起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。 起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。

1. 转子串电阻降压起动

合上电源开关 QS，按下起动按钮 SB2，接触器线圈KM4通电并自锁， KT1同时接通， KT1常开触头延时闭合，接触器 KM1通电动作，使转子回路中 KM1常开触头闭合，切除第一级电阻 R1，同时使 KT2通电， KT2常开触头延时闭合， KM2通电动作，切除第二级起动电阻 R2，同时使 KT3通电， KT3常开触头延时闭合， KM3通电并自锁，切除第三级起动电阻 R3， KM3的另一副常闭触头断开，使 KT1线圈失电，进而 KT1的常开触头瞬时断开，使 KM1、 KT2、 KM2、 KT3依次断电释放，恢复原位。只有接触器 KM3保持工作状态，电动机的起动过程全部结束，进行正常运转。

工作原理

第四节 制动控制 在生产过程中，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。

制动的含义 在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时）使设备保持一定的运行速度。

在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。

机械制动利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。最常见

的是电磁抱闸。 电气制动 使异步电动机所产生的电磁转矩 T 和电动机转子的转速n 的方向相反。

电气制动分为： (1)能耗制动。 (2)反接制动。 (3)反馈制动。

制动电阻的接线方法 :

一、反接制动控制原理：

要求：

对称接法

不对称接法

改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。

10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电 阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源 , 防止反向再起动。

1. 单向反接制动的控制

电气原理图：

速度继电器

关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近于零时，能自动将电源切除。

工作原理：

电动机正常运转时， KM1通电吸合， KS的常开触点闭合，为反接制动作准备。 按下停止按钮 SB1， KM1断电，电动机定子绕组脱离三相电源，电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS常开触点仍保持闭合，将 SB1按到底，使SB1常开触点闭合， KM2通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反相序电源，进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近 100r/min时， KS常开触点复位， KM2断电，电动机断电，反接制动结束。

2. 可逆运行的反接制动控制

特点（与反接制动相比）：消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳和制动频

繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。

二、能耗制动控制

原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。

1. 单向能耗制动控制

按时间原则控制

单向运行接触器 能耗制动接触器

整流变压器

桥式整流电路

2.电动机可逆运行能耗制动控制

正转接触器 反转接触器

按速度原则控制

3.单管能耗制动控制

单管半波整流

第三章电机调速控制

第一节：概述一。多速电机的调速控制线路转速： n= n0（ 1-S） =60f/P(1-S)若要改变电动机的转速，有三种方法改变电动机的磁极对数 p改变电动机的电源频率 f改变电动机的转差率 s

（ 1 ）接电次数在 500次小时以下，对调速要求不高，可采用笼型电动机拖动。

限制起动电流：降压起动 快速制动：能耗制动、反接制动。（ 2 ）接电次数在 700次小时左右，对调速无特殊要求，可采用交流绕线型异步电动机拖动。提高可靠性：直流操作并以时间为变化参量分级起动。可逆运转并要求迅速反向：反接制动，静阻转矩变化不大时，采用以时间为变化参量控制反接制动，否则采用以转速 ( 电势) 为变化参量控制反接制动。

单向运转并要求淮确停车的，一般采用能耗制动。

二 调速电路的选择

（ 3 ）工作比较紧张，接电次数在 1000次小时上下，采用由车间直流电网供电的直流复励或并励电动机拖动，以时间为变化参量分级起动。

准确停车，采用一级或二级能耗制动，迅速反转，采用反接制动。根据需要在制动时可采用电气、机械联合制动。（ 4 ）工作特别紧张，接电次数在 1200次小时以上，要求满速范围宽，调速性能好，具有挖土机特性。采用晶闸管供电电动机拖动。

一变极调速1 原理变极调速是通过改变定子空间磁极对数的方式改变同步转速，从而达到

调速的目的。在恒定频率情况下，电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速就下降一半，从而引起异步电动机转子转速的下降。显然，这种调速方法只能一级一级地改变转速，而不能平滑地调速。

适用于鼠笼异步电动机。 变极调速双叫多极电动机，其定子绕组的接线方式很多：三角接双星形∆ /YY星形接双星形 Y/YY

第二节：基本调速控制

变极调速 : 三角形接双星形

变极调速 : 三角形接双星形

合上开关 QS，按下起动按钮 SB1， KM1通电并自锁，电动机作三角形联接，实现低速运转，需要高速运转时，按下起动 SB2， KM2、 KM3通电并自锁，电动机接成双星形实现高速运转。

工作原理

星形接成双星形

第三节：变频调速一改变电动机的电源频率 变频调速的功能是将电网电压提供的恒压恒频交流电变换为变压变频的交流电，它是通过平滑改变异步电动机的供电频率来调节异步电动机的同步转速，从而实现异步电动机的无级调速。这种调速方法由于调节同步转速，故可以由高速到低速保持有限的转差率，效率高、调速范围大、精度高，是交流电动机一种比较理想的调速方法。

交流 交流 交流 直流 交流

基频以下的恒磁通变频调速 基频以上的弱磁变频调速

变频器的调速方法

为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通Φ不变，这就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制，这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。由于 E1难于直接检测和直接控制，可以近似地保持定子电压 U1和频率 f1的比值为常数，即认为 E1≈U1，保持U1/f1=常数。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。

基频以下的恒磁通变频调速

频率由额定值向上增大时，电压 U1由于受额定电压 U1N的限制不能再升高，只能保持 U1=U1N不变，这样必然会使主磁通随着 f1的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，即近似的恒功率调速方式。

基频以上的弱磁变频调速

改变电动机的转差率

改变电动机的转差率 s

变压调速

变压调速是异步电机调速系统中比较简便的一种。由电气传动原理可知，当异步电机的等效电路参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的二次方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定输出转矩下的转速。调压调速目前主要采用晶闸管交流调压器变压调速，是通过调整晶闸管的触发角来改变异步电动机端电压进行调速的一种方式。这种调速方式调速过程中的转差功率损耗在转子里或其外接电阻上效率较低，仅用于小容量电动机。

转子串电阻调速

转子串电阻调速是在绕线转子异步电动机转子外电路上接入可变电阻，通过对可变电阻的调节，改变电动机机械特性斜率来实现调速的一种方式。电机转速可以按阶跃方式变化，即有级调速。其结构简单，价格便宜，但转差功率损耗在电阻上，效率随转差率增加等比下降，故这种方法目前一般不被采用。

串级调速

绕线转子异步电动机的转子绕组能通过集电环与外部电气设备相连接，可在其转子侧引入控制变量如附加电动势进行调速。前述的在绕线转子异步电动机的转子回路串入不同数值的可调电阻，从而获得电动机的不同机械特性，以实现转速调节就是基于这一原理的一种方法。

第四节 直流电动机控制一、直流电动机启动控制启动特点： 启动冲击电流大，可达额定电流的 10～ 20倍。一般不允许

全压直接起动。

1 、单向运转启动控制－－串二级电阻按时间原则启动控制

电气原理图：

过电流继电器

欠电流继电器

电枢绕组

励磁绕组

断电延时时间继电器

放电电阻

启动接触器

短接电阻接触器

启动电阻

在生产过程中，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。

制动的含义 在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时）使设备保持一定的运行速度。

在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。

制动控制

1 、单向运转启动控制－－串二级电阻按时间原则启动控制

工作原理：

合上 Q1 和Q2

KT1通电 KT1常闭触点断开

切断 KM2 、KM3电路

按下按钮SB2 KM1通电 KM1Z主

触点闭合M 串电阻启动

KM1常开触点闭合

自锁

KT1断电

延时

KM2通电

短接R1

KT2断电

延时

短接R2

M 全压运行

1 、单向运转启动控制－－串二级电阻按时间原则启动控制

保护环节： 过载和短路保护－－过电流继电器 KA1

欠磁场保护－－欠电流继电器 KA1

过电压保护－－电阻 R3与二极管 VD

改变直流电动机转动方向：

直流电动机的转动方向：

二、直流电动机正反转控制

取决于电磁转矩 M=CMφI的方向

改变电枢两端电压的方向

改变励磁电流的方向

电气原理图

二、直流电动机正反转控制

短路保护

反转接触器

正转接触器

短接电阻接触器

三、直流电动机调速控制控制

调速技术指标：

调速方法：

调速范围 D、静差率 s、允许负载性质

改变电枢回路电阻值

改变励磁电流

改变电枢电压

混合调速

三、直流电动机调速控制控制

电气原理图

－－改变励磁电流调速

整流电路

启动电阻调速电阻

能耗制动接触器 工作接触器

切除启动电阻接触器

工作过程：

三、直流电动机调速控制控制－－改变励磁电流调速

启动： 按下起动按钮 SB2， KM2、 KT得电吸合并自锁，电动机 M 串电阻 R 起动， KT延时后使 KM3吸合并自保，切除起动电阻 R ，启动过程结束。

调速： 调节电阻器 R3，改变电动机的转速

停车制动 正常运行时，按下按钮 SB1， KM2及 KM3断电释放， KM1通电吸合，通过 R 使能耗制动回路接通，同时短接电容 C ，电源电压全部加于励磁绕组实现制动过程中的强励作用。松开按钮SB1，制动结束，电路又处于准备工作状态。

电气原理图

四、直流电动机制动控制1. 能耗制动控制电路

电源接触器

启动接触器

制动接触器

电气原理图

四、直流电动机制动控制2. 反接制动控制电路

制动接触器

启动接触器

正反转接触器

直流控制

直流电动机不如三相交流电动机结构简单，价格便宜，维护方便，但它具有起动转矩大，调速范围广，调速精度高，调速平滑性好和易实现无级调速等优点，容易实现各种运行状态的自动控制。

直流电动机按不同的励磁方式分他励、并励、串励、复励四种，他励和并励电动机应用最多，其性能和控制线路基本相同。本章以他励为主要内容。

1 、单向运转起动控制线路2 、可逆运转控制线路3 、制动控制线路

他励、并励、串励、复励

直流电机的接法

串励

并励

他励

复励

单向运转起动控制线路

直流电动机电势平衡方程与反电动势为： U=Em+ImRm Em=CcΦnU电压电源Em电枢反电动势Im电枢电流Rm电枢电阻

由上式得出，他励电动机在起动时应注意以下两个问题：1 、必须先给励磁绕组加上电压再加电枢电压，若没有励磁就加电枢电压，电机不能起动运转，就不会产生反电动势 Em，而电枢回路电阻 Rm又很小，因而使电枢回路电流大超过其额定电流，电机将被烧坏。

2 、起动时不得将额定电压直接加到电枢上去，应逐渐升高，电枢员压直到其额定值。因为在刚起动瞬间，电机转速 n=0，从而反电动势 Em=0，此时，在电枢两端所加的额定电压的作用下，通过电枢的电流将很大，其数值高出额定电流的 10-20倍，引起换向条件的恶化，产生极大的火花和机械冲击，必须采用加大电枢电路电阻或降低电枢电压的方法来限制起动电流。

直流他励电动机串电阻起动控制

. 合上开关 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 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。在电动机起动同时，并接在电阻 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，经过一段时间延时后， KT1延时闭合的触点闭合， KM2通电，短接电阻 R1，随着电动机的转速上升，电枢电流减小，为保持一定的加速转矩，起动过程中串接电阻逐级切除，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，电动机在全压下运转。

工作原理

可逆运转起动控制线路

直流电动机的转向取决于电磁转矩 Em=CmΦI的方向，因此，改变直流电动机的转向有两种 :

1 、励磁电压不变时，改变电枢绕组端电压极性。2、电枢绕组两端电压极性不变，改变励磁绕组两端电压极性。

改变电枢绕组端电压极性方法时，因主回路电流较大，帮接触器容量也较大，并要求采用灭弧能力强的直流接触器。

改变励磁绕组两端电压极性方法时，电磁的惯性大，对于频繁正反向运转的电动机，不适合。

正 反

他励电机的正反转

制动控制线路

直流电动机的电气制动方法有能耗制动、反接制动和再生发电制动。

1 、能耗制动 在电动机具有较高转速时，切断其电枢电源而保持其励磁为额定状态不变时电动机因惯性而继续旋转，面为直流发电机。如果用一个电阻 R 使电枢回路成为闭路，则此回路中产生电流和制动力矩，使拖动系统的动能转化为电能并在转子回路电阻中以发电热形式消耗掉。这种制动较为平稳，故在机床的直流拖动中比较普遍。

制动前接触器 KM的常开触头闭合，常闭触头断开，电动机有励磁将处于正向电动稳定运行状态，即电动机电磁转矩与转速的方向相同（均为顺时针方向） , 为拖动性转矩。在电动机运行中保持励磁，断开常开触头 KM使电枢电源断开，闭合常闭触头 KM用电阻将电枢回路闭合，则进入能耗制动。

原理图

+

MEa+ -

Ra Ia

I f

-U

＋ －Uf

T n

n,T同方向：电动

MEa+ -

Ra Ia

I f

＋ －Uf

T n

n,T反方向：制动

R

U 0＝ ：能耗制动Ia T反向、 反向

能耗制动时电动机的电磁转矩与转速的方向变化情况

反接制动分为电枢电压反向反接制动和倒拉反接制动两种。电枢反向反接制动原理图 制动前，接触器的常开触头 KM1闭合，另一个接触

器的常开触头 KM2断开，假设此时电动机处于正向电动运行状态，电磁转矩 Tem与转速 n 的方向相同 , 即电动机的 U 、 I 、 E 、 T 、 n 均为正值。

2 、反接制动

在电动运行中，断开 KM1，闭合 KM2使电枢电压反向并串入电阻 Rf ，则进入制动。

+

MEa+ -

Ra Ia

I f

-U

＋ －Uf

T n

n,T同方向：电动

+

MEa+ -

Ra Ia

I f

-U

＋ －Uf

T n

n,T反方向：制动U Ia T反接：反接制动－ 反向－ 反向

反接制动时电动机的电磁转矩与转速的方向变化情况

反接制动时，加到电枢两端的电源电压为反向电压 ， 同时接入反接制动电阻 Rf。反接制动初始瞬间，由于机械惯性，转速不能突变，仍保持原来的方向和大小，电枢感应电动势也保持原来的大小和方向。

制动原理

电动机在电动运行状态下，由于某种条件的变化（如带位能性负载下降、降压调速等），使电枢转速 n 超过理想空载转速 n0，则进入回馈制动。

工作原理 回馈制动时，转速方向并未改变，而 n ＞ n0 ，使Ea＞ U, 电枢电流 Ia=（ U-Ea） / Ra＜ 0 反向，电磁转矩（ Tem＜ 0 ）也反向，为制动转矩。制动时 U未改变方向，而 Ia已反向为负，电源输入功率P1=UIa<0 ；而电磁功率 Pem=UIa<0，表明电机处于发电状态，将电枢转动的机械能变为电能并回馈到电网，故称回馈制动

3 、回馈制动