第二章 低压电器与拖动控制第二章 低压电器与拖动控制

§2-1 §2-1 电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则 电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则

§2-2 §2-2 三相笼型异步电动机的基本控制线路三相笼型异步电动机的基本控制线路

§2-3 §2-3 三相笼型异步电动机的降压启动控制线路三相笼型异步电动机的降压启动控制线路

§2-4 §2-4 三相笼型异步电动机制动控制线路三相笼型异步电动机制动控制线路

§2-5 §2-5 三相笼型异步电动机速度控制线路三相笼型异步电动机速度控制线路

§2-6 §2-6 电气控制线路的设计电气控制线路的设计

§2-7 §2-7 典型生产机械电气控制线路分析典型生产机械电气控制线路分析

§2-1 §2-1 电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则电气控制线路的图形、文字符号及绘图原则

关键词：

◆ 电气控制

◆ 顺序控制

◆ 电气控制线路

◆ 电气图形符号

一、常用电气设备图形符号及文字符号一、常用电气设备图形符号及文字符号

11 、图形符号及文字符号、图形符号及文字符号

19901990 年年 11 月月 11 日开始执行的，由国家标准局颁布的日开始执行的，由国家标准局颁布的 GB47GB47

28-198428-1984 《电气图用符号》及《电气图用符号》及 GB6988-1987GB6988-1987 《电气制图》和《电气制图》和 GG

B7159-1987B7159-1987 《电气技术中的文字符号制订细则》。《电气技术中的文字符号制订细则》。

常用电气图形符号和文字符号如常用电气图形符号和文字符号如 P38P38 的表的表 2.12.1 所列。所列。

22 、接线端子标记、接线端子标记

符合国家标准符合国家标准 GB4026-1983GB4026-1983 《电器接线端子的识别和用《电器接线端子的识别和用字母数字符号标记接线端子的通则》。字母数字符号标记接线端子的通则》。

二、电气控制图绘制原则二、电气控制图绘制原则电气控制线路的定义电气控制线路的定义

以各类电机或其他执行电器为被控对象，以继电器、接以各类电机或其他执行电器为被控对象，以继电器、接触器、按钮、行程开关、保护元件等器件组成的自动控制触器、按钮、行程开关、保护元件等器件组成的自动控制线路，通称为电气控制线路。线路，通称为电气控制线路。

电气控制线路的表示方法电气控制线路的表示方法

电气原理图、安装接线图和电器布置图三种电气原理图、安装接线图和电器布置图三种

动作电流范围

整定值

CW6132CW6132 型普通车床电气原理图型普通车床电气原理图

11 、电气原理图、电气原理图

◆ ◆ 绘制电气原理图应遵循的原则绘制电气原理图应遵循的原则

◆ ◆ 图面区域的划分图面区域的划分

◆ ◆ 符号位置的索引符号位置的索引

◆ ◆ 电气原理图中技术数据的标注电气原理图中技术数据的标注

22 、、电气元件布置图电气元件布置图

33 、、电气设备安装布置图电气设备安装布置图

44 、、电气安装接线图电气安装接线图

◆ ◆ 绘制电气原理图应遵循的原则绘制电气原理图应遵循的原则①① 所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。 所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家规定的统一标准。

②② 电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。

③③ 采用电器元件展开图的画法，即同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需采用电器元件展开图的画法，即同一电器元件的各部件可以不画在一起，但需

用同一文字符号标出。用同一文字符号标出。

④④ 所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。

⑤ ⑤ 控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电

气连接点须用黑点标出。气连接点须用黑点标出。

◆ ◆ 图面区域的划分图面区域的划分

按被控对象和控制功能的不同进行划分。按被控对象和控制功能的不同进行划分。

◆ ◆ 符号位置的索引符号位置的索引 符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：法，索引代号的组成如下：

当某图中仅有一页图样时，只写图号和图区的行、列号，在只有一个图号多页图样时，则图号可省略，而元件的相关触点只出现在一张图样上时，只标出图区号。 电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系应用附图表示。附图中各栏的含义如下：

接触器接触器 KMKM左栏左栏 中栏中栏 右栏右栏

主触点所在区号主触点所在区号 辅助常开触点辅助常开触点所在图区号所在图区号

辅助常闭触点辅助常闭触点所在图区号所在图区号

继电器继电器 KAKA 或或 KTKT左栏左栏 右栏右栏

常开触点常开触点所在图区号所在图区号

辅助常闭触点辅助常闭触点所在图区号所在图区号

CW6132CW6132 型车床控制盘电器布置图型车床控制盘电器布置图

◆ 电器元件的布置应注意以下几方面： ① 体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。

② 强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰

③ 需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。 ④ 电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。

⑤ 电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。

CW6132CW6132 型车床电气设备安装布置图型车床电气设备安装布置图

CW6132CW6132 型车床电气互连图型车床电气互连图

三相笼型异步电动机的控制线路大都由继电器、接三相笼型异步电动机的控制线路大都由继电器、接触器和按钮等有触点的电器组成。其基本的控制线路触器和按钮等有触点的电器组成。其基本的控制线路有：有：全压启动控制线路、正反转控制线路、点动与连全压启动控制线路、正反转控制线路、点动与连续运动的控制线路、多地点控制线路、顺序控制线路续运动的控制线路、多地点控制线路、顺序控制线路和自动循环控制线路和自动循环控制线路。。一、全压启动控制线路一、全压启动控制线路 三相异步电动机起动方法有两种：三相异步电动机起动方法有两种：直接起动和减压直接起动和减压起动起动。直接起动控制用于小容量笼型电动机。减压起。直接起动控制用于小容量笼型电动机。减压起动用于容量较大的电动机，且仅适用空载或轻载起动。动用于容量较大的电动机，且仅适用空载或轻载起动。 全压启动控制有刀开关直接起动控制及接触器直接全压启动控制有刀开关直接起动控制及接触器直接起动控制两种方式。起动控制两种方式。

§2-2 §2-2 三相笼型异步电动机的基本控制线路三相笼型异步电动机的基本控制线路

接触器控制的单向运转全压起动控制电路

刀开关直接起动控制电路

SAQS

二、正反转控制线路

观察右图三种控制电路，回答：

◆ 三种控制电路是否都能实现电机的正反转运行？

◆ 如果可以，哪种运行的可靠性较高？

三相笼型异步电动机正反转控制电路三相笼型异步电动机正反转控制电路a)a) 无互锁电路 无互锁电路 b)b) 具有电气互锁电路 具有电气互锁电路 c)c) 具有双重互锁电路具有双重互锁电路

QS

三、点动与连续运动的控制线路三、点动与连续运动的控制线路

a) 基本点动控制电路 b) 开关选择运行状态的电路 c) 两个按扭控制的电路

QS

四、多地点控制线路四、多地点控制线路

把一个起动按钮和一把一个起动按钮和一个停止按钮组成一组，个停止按钮组成一组，并把两组起动、停止按并把两组起动、停止按钮分别放置两地，即能钮分别放置两地，即能实现两地点控制。实现两地点控制。

五、顺序控制线路五、顺序控制线路 电动机顺序控制的接电动机顺序控制的接线规律线规律◆◆ 要求接触器要求接触器 KM1KM1 动动作后接触器作后接触器 KM2KM2才能才能动作，故将接触器动作，故将接触器 KM1KM1的常开触头串接于接触的常开触头串接于接触器器 KM2KM2 的线圈电路中。的线圈电路中。

两台电动机顺序起动控制线路图

QS

时间继电器控制的顺序起动电路

QS

五、自动循环控制线路五、自动循环控制线路

机床工作台自动往复运动示意图

自动往复循环控制电路

QS

较大容量的笼型异步电动机（大于较大容量的笼型异步电动机（大于 10kw10kw ）直接启动时，电）直接启动时，电流为其额定电流的流为其额定电流的 4—84—8 倍，过大的启动电流会对电网产生巨大倍，过大的启动电流会对电网产生巨大的冲击，所以一般采用的冲击，所以一般采用降压方式降压方式来启动。来启动。 采用降压起动的条件：采用降压起动的条件：◆ ◆ 电动机起动时，机械不能承受全压起动的冲击转矩电动机起动时，机械不能承受全压起动的冲击转矩◆ ◆ 电动机起动时，其端电压不能满足规范要求电动机起动时，其端电压不能满足规范要求◆ ◆ 电动机起动时，影响其他负荷的正常运行电动机起动时，影响其他负荷的正常运行 降压起动的方式：降压起动的方式：◆ “◆ “Y-Δ” Y-Δ” 起动器和自藕降压起动器起动器和自藕降压起动器◆ ◆ 磁控式软启动器磁控式软启动器◆ ◆ 目前最先进最流行的电子软启动器目前最先进最流行的电子软启动器

§2-3 §2-3 三相笼型异步电动机的降压启动控制线路三相笼型异步电动机的降压启动控制线路

几种方法的造价比较：几种方法的造价比较：

“ “Y-Δ”Y-Δ” 起动器须六根出线而且故障率太高，维修费也高起动器须六根出线而且故障率太高，维修费也高已不常采用，自藕方式每个千瓦已不常采用，自藕方式每个千瓦 8080 元左右，磁控的每千瓦元左右，磁控的每千瓦 151500 元左右，自藕和磁控的体积较大且故障率较高，维修费较高；元左右，自藕和磁控的体积较大且故障率较高，维修费较高；电子软启动器每个千瓦在电子软启动器每个千瓦在 100100 元到元到 200200 元之间，一般情况下，元之间，一般情况下，一台开关柜能放多台电子软启动器，节省工程造价，且故障率一台开关柜能放多台电子软启动器，节省工程造价，且故障率较低，维修费也低。所以，电子软启动器应是首选的目标。较低，维修费也低。所以，电子软启动器应是首选的目标。

电子软启动器一般都是采用 16位单片机进行智能化控制，他既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击，同时，还能实现直接计算机通讯控制，为自动化智能控制打下良好的基础。

一、星 - 三角形减压起动控制线路

定子绕组星形连接状态下起动电压为三角形连接直接起动电压的 。起动转矩为三角形连接直接起动转矩的 ，起动电流也为三角形连接直接起动电流的 。

31

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二、自耦变压器减压起动控制线路

电动机起动电流的限制是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。电动机起动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦起动完毕，自耦变压器便被甩开，额定电压即自耦变压器的一次电压直接加于定子绕组，电动机进入全电压正常工作。

11 、软启动器的工作原、软启动器的工作原理理 控制电路按预定的不同启控制电路按预定的不同启动方式，通过检测主电路的反动方式，通过检测主电路的反馈电流，经计算和处理，控制馈电流，经计算和处理，控制晶闸管的导通角，改变其输出晶闸管的导通角，改变其输出电压，达到通过调压方式来控电压，达到通过调压方式来控制启动电流和启动转矩的目的。制启动电流和启动转矩的目的。最终软启动器输出全电压，电最终软启动器输出全电压，电动机全压运行。动机全压运行。

软启动器原理示意图

调压电路

控制电路

三、软启动器及其使用

22 、软起动器控制电动机的几个重要、软起动器控制电动机的几个重要概念概念 （（ 11 ）启动方式（启动特性））启动方式（启动特性）◆ ◆ 斜坡升压启动方式：斜坡升压启动方式：属于开环控制方式，属于开环控制方式，主要用于一台软启动器并接多台电机或电动机主要用于一台软启动器并接多台电机或电动机功率远低于软启动器额定值的应用场合。功率远低于软启动器额定值的应用场合。◆◆转矩控制及启动电流限制启动方式：转矩控制及启动电流限制启动方式：引入电引入电流反馈，属闭环控制方式可以使电动机以最佳流反馈，属闭环控制方式可以使电动机以最佳的启动加速度、以最快的时间完成平稳的启动，的启动加速度、以最快的时间完成平稳的启动，是应用最多的启动方式。是应用最多的启动方式。◆ ◆ 电压提升脉冲（电压提升脉冲（脉冲突跳 脉冲突跳 ）启动方式：）启动方式： 对 对于静阻力矩较大的负载，必须施加一个短时的于静阻力矩较大的负载，必须施加一个短时的大起动力矩，以克服静摩擦力，这就要求起动大起动力矩，以克服静摩擦力，这就要求起动器可以短时输出器可以短时输出 90%90% 的额定电压。的额定电压。

斜坡升压启动方式

转矩控制及启动电流限制启动方式

电压提升脉冲启动方式

（（ 22）接触器旁路工作模式 ）接触器旁路工作模式 当电动机全速运行后，用旁路接触器来取代已完成任务的 当电动机全速运行后，用旁路接触器来取代已完成任务的软起动器，以降低晶闸管的热耗，提高系统效率。在这种模软起动器，以降低晶闸管的热耗，提高系统效率。在这种模式下用一台软起动器起动多台电动机。式下用一台软起动器起动多台电动机。（（ 33）节能运行模式 ）节能运行模式 电动机负荷较轻时，软起动器可自动降压，以此提高电动 电动机负荷较轻时，软起动器可自动降压，以此提高电动机功率因数。 机功率因数。 （（ 44）泵停车 ）泵停车 对惯性力矩较小的泵，软起动器在起动和停机过程中，实 对惯性力矩较小的泵，软起动器在起动和停机过程中，实时检测电动机的负载电流，根据泵的负载和速度特性调节输时检测电动机的负载电流，根据泵的负载和速度特性调节输出电压。 出电压。

（（ 44 ）停车方式）停车方式◆ ◆ 软停车：软停车：在不希望电动机突然停车的场合，可以通过软停车在不希望电动机突然停车的场合，可以通过软停车方式来逐步降低电动机端电压。 方式来逐步降低电动机端电压。 ◆ ◆ 制动停车：制动停车：在惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合，可在惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合，可以向电动机输入直流电，以实现快速制动。以向电动机输入直流电，以实现快速制动。

软停车 制动停车

33 、、软启动器的应用举例软启动器的应用举例11 、电动机单向运行带旁路接触器、软启动、软停车、电动机单向运行带旁路接触器、软启动、软停车

或自由停车控制线路或自由停车控制线路22 、软启动器选择、软启动器选择33 、、传统起动器与现代软起动器的比较传统起动器与现代软起动器的比较

电动机单向运行带旁路接触器、软启动、软停车或自由停车控制线路

软启动器的选择注意以下几方面：软启动器的选择注意以下几方面： 软启动方式、软停车方式、可靠性、智能控制功能、软启动方式、软停车方式、可靠性、智能控制功能、性价比性价比国内外的著名厂家：国内外的著名厂家： 雷诺尔（国内） 、雷诺尔（国内） 、 ABB ABB 、施耐德 、、施耐德 、 AB AB 、西门、西门子子

传统起动器传统起动器 现代软起动器现代软起动器直接起动直接起动 Y/ΔY/Δ起动起动 自耦变压器起动自耦变压器起动 晶闸管起动晶闸管起动 变频器起动变频器起动

起动电流起动电流 5-8 I5-8 Iee 1.8-2.6 I1.8-2.6 Iee 1.7-4 I1.7-4 Iee 0-5 I0-5 Iee 0-1.5 I0-1.5 Iee

起动转矩起动转矩 0.5-1.5 T0.5-1.5 Tee 0.5 Te0.5 Te 0.4-0.85 Te0.4-0.85 Te 0-1 T0-1 Tee 0-1.5 T0-1.5 Tee

起动方式起动方式 恒压起动恒压起动 恒压分步起动恒压分步起动 恒压分步起动恒压分步起动 恒流软起动，线性电恒流软起动，线性电压斜坡起动压斜坡起动

可以恒转矩起可以恒转矩起动，也可配合动，也可配合负载起动负载起动

起动特性起动特性 冲击力矩很大冲击力矩很大 分步跳跃上升，分步跳跃上升，有二次冲击转矩有二次冲击转矩

分步跳跃上升，分步跳跃上升，有二次冲击转矩有二次冲击转矩

力矩匀速、平滑上升，力矩匀速、平滑上升，无二次冲击力矩无二次冲击力矩 恒转矩恒转矩

冲击电流冲击电流 很大，很大， 11次次 22次次 22次及以上次及以上 11次次 11次次

起动时间起动时间 45s 45s 可调可调 2-200s 2-200s 可调可调 可调可调

执行单元执行单元 开关开关 自耦元件自耦元件 晶闸管晶闸管 变频器变频器

保护和监控保护和监控 依控制开关的保依控制开关的保护而定护而定

有过载、堵转过 有过载、堵转过流、欠流、缺相、流、欠流、缺相、电机过热和漏电电机过热和漏电保护保护

有过载、堵转过流、欠 有过载、堵转过流、欠流、缺相、电机过热和流、缺相、电机过热和漏电保护漏电保护

有过载、堵转过流、 有过载、堵转过流、欠流、缺相、电机过欠流、缺相、电机过热和漏电保护热和漏电保护

适用负载适用负载 低、中等功率，低、中等功率，可轻载起动可轻载起动

可空载或可空载或轻载起动轻载起动

大功率电动机，可空载大功率电动机，可空载或轻载起动或轻载起动

负载范围负载范围 2.2- 800 k2.2- 800 kWW，可带不超过，可带不超过 5050% T% Tee的负载起动的负载起动

负载范围负载范围 225225 -10000 kW -10000 kW，，可带超过可带超过 50% 50% TTee的负载起动的负载起动

优缺点优缺点

控制设备简单，控制设备简单，起动过程会产生起动过程会产生高电流峰值和大高电流峰值和大压降，对负载冲压降，对负载冲击很大击很大

“价格便宜，“价格便宜， Y/Y/Δ”Δ”切换时会产切换时会产生电流峰值和转生电流峰值和转矩波动，控制设矩波动，控制设备需要维护备需要维护

在电压变化时会出现大在电压变化时会出现大压降和高电流峰值，瞬压降和高电流峰值，瞬间转矩波动，控制设备间转矩波动，控制设备复杂笨重，需要维护复杂笨重，需要维护

可独立调节加减速方可独立调节加减速方式，积分，有多种制式，积分，有多种制动电动机，保护齐全，动电动机，保护齐全，设备不需维护设备不需维护