电机基本电气控制电路设计课件.ppt
第1章 电机基本控制电路设计,1.1 三相异步电动机单向运转控制电路设计 1.2 三相异步电动机正、反转控制电路设计 1.3 三相异步电动机降压启动控制电路设计 1.4 绕线式转子异步电动机启动与调速控制电路设计 1.5 三相异步电动机制动控制电路设计 1.6 多速三相异步电动机控制电路设计 1.7 并励直流电动机控制电路设计 1.8 串励直流电动机控制电路设计 1.9 同步电动机控制电路设计,1.1 三相异步电动机单向运转控制电路设计,1.1.1 三相异步电动机单向点动控制三相异步电动机单向点动控制，就是当按下按钮时，电动机就单向启动运转；当松开按钮时，电动机就停止。三相异步电动机接触器继电器单向点动控制电路原理图如图1-1所示。,图1-1 三相异步电动机接触器继电器单向点动控制电路原理图,1.1.2 三相异步电动机单向连续运转控制1. 三相异步电动机单向连续运转控制电路的特点三相异步电动机单向连续运转控制电路的特点是：当按下启动按钮时，电动机就启动连续运转；当按下停止按钮时，电动机就停止运行。三相异步电动机接触器继电器单向连续运转控制电路原理图如图1-4所示。一般情况下，单向连续运转电路采用了热继电器KR作为电动机M的过载保护。,图1-4 三相异步电动机接触器继电器单向连续运转控制电路原理图,1.1.3 三相异步电动机单向连续带点动控制1. 三相异步电动机单向连续带点动控制电路的特点三相异步电动机单向连续带点动接触器继电器控制电路原理图如图1-7所示。它的特点为：电动机M既可单向连续运转，又可单向点动运转。当按下单向连续运转启动按钮SB1时，电动机M就启动连续运转；当按下点动按钮SB2时，电动机M就点动运转(即松开SB2时，电动机M停止)。,图1-7 三相异步电动机单向连续带点动接触器继电器控制电路原理图,1.1.4 三相异步电动机多地控制1. 三相异步电动机多地控制电路的特点三相异步电动机多地接触器继电器控制电路原理图如图1-10所示。图中为三相异步电动机两地控制电路。其特点是：操作人员能够在不同的两地对电动机M进行启动、停止的控制。当按下电动机M的启动按钮SB1或SB2时，电动机M就启动运转；当按下停止按钮SB3或SB4时，电动机M就停止。,图1-10 三相异步电动机两地接触器继电器控制电路原理图,1.1.5 三相异步电动机顺序控制1. 三相异步电动机顺序控制电路的特点所谓三相异步电动机顺序控制，就是电动机或按预先约定的顺序启动，或按预先约定的顺序停止。图1-13是接触器继电器顺序控制电路原理图。其中图1-13(a)为主电路顺序控制电路，即只有主电路中的接触器KM1的触点闭合，电动机M1启动运转，接触器KM2闭合，电动机M2才能够启动运转；否则即使接触器KM2闭合，电动机M2也不能运转。图1-13(b)为控制电路顺序控制电路，即在控制电路中，只有当接触器KM1的触点闭合，接触器KM2才能够闭合；否则接触器KM2不能闭合。,图1-13 接触器继电器顺序控制电路原理图,1.2 三相异步电动机正、反转控制电路设计,1.2.1 三相异步电动机双重联锁正、反转控制程序所谓双重联锁，就是正、反转启动按钮的常闭触点互相串接在对方的控制回路中，而正、反转接触器的常闭触点也互相串接在对方的控制回路中，从而起到了按钮和接触器双重联锁的作用。三相异步电动机接触器继电器双重联锁正、反转控制电路原理图如图1-16所示。,图1-16 三相异步电动机接触器继电器双重联锁正、反转控制电路原理图,1. 三相异步电动机双重联锁正、反转控制电路的特点当按下电动机M的正转启动按钮SB1时，电动机M正向启动(逆时针方向)连续运转；当按下电动机M的反转启动按钮SB2时，电动机M反向启动(顺时针方向)连续运转。其中按钮SB1、SB2和接触器KM1、KM2的常闭触点分别串接在对方接触器线圈回路中，当接触器KM1通电闭合时，接触器KM2不能通电闭合；反之当接触器KM2通电闭合时，接触器KM1不能通电闭合。,1.2.2 自动往复控制程序1. 自动往复控制电路的特点自动往复接触器继电器控制电路原理图如图1-19所示。,图1-19 自动往复接触器继电器控制电路原理图,1.3 三相异步电动机降压启动控制电路设计,1.3.1 三相异步电动机串电阻降压启动控制程序1. 三相异步电动机串电阻降压启动控制电路的特点三相异步电动机接触器继电器串电阻降压启动控制电路原理图如图1-24所示。它的特点是：当按下启动按钮SB2时，接触器KM1首先闭合，电动机M串电阻降压启动；经过预定的时间后，接触器KM2闭合，切除串电阻R，电动机M全压运行。,图1-24 接触器继电器串电阻降压启动控制电路原理图,1.3.2 三相异步电动机串自耦变压器降压启动控制1. 三相异步电动机串自耦变压器降压启动控制电路的特点按下电动机M启动按钮SB1，接触器KM1通电闭合，电动机M串自耦变压器降压启动；同时时间继电器KT通电开始计时。经过一定时间，时间继电器KT动作，接触器KM1自动失电释放，接触器KM2通电闭合，电动机M全压运行。三相异步电动机接触器继电器串自耦变压器降压启动控制电路原理图如图1-27所示。,图3-27 三相异步电动机接触器继电器串自耦变压器降压启动控制电路原理图,1.3.3 三相异步电动机Y-降压启动控制1. 三相异步电动机Y-降压启动控制电路的特点三相异步电动机接触器继电器Y-降压启动控制电路原理图如图1-30所示。当按下电动机启动按钮SB2时，接触器KM1、KM3闭合，电动机定子绕组接成Y形接法启动；经过一定时间，接触器KM3失电释放，接触器KM2闭合，将电动机定子绕组接成形接法全压运行。,图1-30 三相异步电动机接触器继电器Y-降压启动控制电路原理图,1.3.4 三相异步电动机延边降压启动控制三相异步电动机延边降压启动控制电路的原理与Y-降压启动控制电路的原理相似。但是延边降压启动控制电路在启动时是将电动机的定子绕组接成延边的形式，在运行时将电动机的定子绕组接成的形式。所以延边降压启动的电动机定子绕组必须引出9个接线头，而Y-降压启动的电动机只需引出6个接线头。三相异步电动机接触器继电器延边降压启动控制电路原理图如图1-34所示。,由于延边降压启动控制电路的原理与Y-降压启动控制电路的原理相似，因此其控制过程与Y-降压启动控制电路相同。延边降压启动控制电路PLC控制接线图与图1-31相同。其PLC控制梯形图可采用步进指令进行编程，也可采用一般指令进行编程。如采用步进指令进行编程，其梯形图及指令语句表如图1-33所示。若采用一般指令对延边降压启动控制电路进行编程，其梯形图及指令语句表如图1-35所示。,图1-34 三相异步电动机接触器继电器延边降压启动控制电路原理图,1.4 绕线式转子异步电动机启动与调速控制电路设计,1.4.1 绕线式转子异步电动机转子串电阻启动控制1. 绕线式转子异步电动机转子串电阻启动控制电路的特点绕线式转子异步电动机在转子绕组中串电阻启动，能改善电动机的机械特性，减少电动机在启动过程中的启动电流，增大启动转矩，起到平稳调速的作用。绕线式转子异步电动机转子串电阻启动电路的控制特点为：电动机在启动时，在三相转子绕组中串接启动电阻；随着电动机转速的升高，可逐级减少串接在转子中的电阻值；最后全部切除串接在转子中的电阻，此时电动机全速运行。,绕线式转子异步电动机转子串电阻接触器继电器启动控制电路原理图如图1-36所示。在图1-36电路中，当按下电动机启动按钮SB2时，接触器KM通电闭合，电动机M转子绕组串电阻R1、R2、R3启动；经过一定时间，接触器KM1闭合，切除转子绕组中串电阻R1，电动机M转子绕组串电阻R2、R3启动运行，转速进一步加快；又经过一定时间，接触器KM2闭合，切除转子绕组中串电阻R2，电动机M转子绕组串电阻R3启动运行，转速进一步加快；最后接触器KM3闭合，切除电阻R3，电动机M全压全速运行。,图1-36 绕线式转子异步电动机转子串电阻接触器继电器启动控制电路原理图,1.4.2 绕线式转子异步电动机转子串接频敏变阻器启动控制1. 绕线式转子异步电动机转子串接频敏变阻器启动控制电路的特点绕线式转子异步电动机接触器继电器转子串接频敏变阻器控制电路原理图如图1-39所示。当按下启动按钮SB2时，接触器KM通电闭合，电动机M启动运转。由于转子中串接频敏变阻器，在电动机M启动的瞬间，电动机的转差率很大，因此在电动机的转子绕组中产生频率较高的感应电流。,图1-39 绕线式异步电动机接触器继电器转子串接频敏变阻器启动控制电路原理图,1.4.3 绕线式转子异步电动机正、反转调速控制1. 绕线式转子异步电动机正、反转调速控制电路的特点绕线式转子异步电动机正、反转调速接触器继电器控制电路原理图如图1-42所示。它是在图1-36的基础上增加了一个反转启动运行的功能。所以该电路既可以正向启动运转，又可反向启动运转。在图1-42电路中，接触器KM01为电动机的正转接触器，接触器KM02为电动机的反转接触器，按钮SB2为电动机的正转启动按钮，SB3为电动机的反转启动按钮。,图1-42 绕线式转子异步电动机正、反转调速接触器继电器控制电路原理图,1.5 三相异步电动机制动控制电路设计,1.5.1 三相异步电动机通电制动和断电制动控制1. 三相异步电动机通电制动和断电制动控制电路的特点三相异步电动机接触器继电器通电制动和断电制动控制电路原理图如图1-45所示。其中图1-45(a)为电磁抱闸断电制动控制电路原理图；图1-45(b)为电磁抱闸通电制动控制电路原理图。两个电路的共同特点是：当按下电动机的启动按钮时，电动机启动运转；当按下停止按钮时，电动机制动停止。,其不同之处是：断电制动是利用机械弹簧的拉力将闸瓦拉住，抱紧电动机的闸轮，使电动机迅速停止下来；而通电制动则是在电动机停止时，在制动电磁铁中通入电流，产生磁力克服弹簧的拉力吸引闸瓦与电动机的闸轮紧紧相抱，使电动机立即停止下来。,图1-45 三相异步电动机接触器继电器断电制动和通电制动控制电路原理图,1.5.2 三相异步电动机单向反接制动控制1. 三相异步电动机单向反接制动控制电路的特点所谓单向反接制动，就是在电动机停止时，在电动机的定子绕组中通入与原旋转方向相反的电流，使电动机转子产生一个与原旋转方向相反的力矩，从而达到使电动机立即停止的目的。三相异步电动机接触器继电器单向反接制动控制电路原理图如图1-48所示。,在图1-48电路中，KS为速度继电器，它与电动机同轴相连。当电动机启动运转速度达到120转/分钟时，速度继电器KS在电路图中11号线与13号线间的常开触点闭合，为电动机的反接制动停止作准备；在电动机停止时，当电动机的速度降至100转/分钟时，11号线与13号线间的常开触点复位断开，完成制动停止过程。,图1-48 三相异步电动机接触器继电器单向反接制动控制电路原理图,1.5.3 三相异步电动机双向反接制动控制1. 三相异步电动机双向反接制动控制电路的特点三相异步电动机双向反接制动控制电路的特点是：当电动机正转(逆时针方向)停车时，在电动机的绕组中通入三相反转(顺时针方向)电流，使电动机迅速停止正转；当电动机处在反转(顺时针方向)停车时，在电动机的绕组中通入三相正转(逆时针方向)电流，使电动机迅速停止反转。,三相异步电动机接触器继电器双向反接制动控制电路原理图如图1-51所示。在图1-51中，按钮SB2为电动机M的正转启动按钮，SB3为电动机M的反转启动按钮，SB1为电动机M的制动停止按钮。KS为速度继电器，串接在电路中21号线与17号线间速度继电器的常开触点KS1为电动机正转停止制动触点。当电动机正转，其速度达到120转/分钟时，这个触点闭合，为电动机正转反接制动作好准备。串接在电路中21号线与11号线间速度继电器的常开触点KS2为电动机反转停止制动触点。当电动机反转，其速度达到120转/分钟时，这个触点闭合，为电动机反转反接制动作好准备。,图1-51 三相异步电动机接触器继电器双向反接制动控制电路原理图,1.5.4 无变压器单相半波整流能耗制动控制1. 无变压器单相半波整流能耗制动控制电路的特点接触器继电器无变压器单相半波整流能耗制动控制电路原理图如图1-54所示。当按下启动按钮SB2时，电动机M启动运转。当按下制动停止按钮SB1时，电动机M停止转动。同时按钮SB1在电路中的3号线与11号线间的常开触点闭合，接触器KM2通电闭合，单相电源从L32号线经过闭合的接触器KM2的触点进入电动机定子绕组，然后从L13号线出来，经整流二极管V整流，在电动机M的定子绕组中通入了直流电流，从而使得电动机M转子立即停转。,图1-54 接触器继电器无变压器半波整流单向运转能耗制动控制电路原理图,1.5.5 有变压器单相桥式整流能耗制动控制1. 有变压器单相桥式整流能耗制动控制电路的特点同无变压器单相半波整流能耗制动控制电路相比较，有变压器单相桥式整流能耗制动控制电路同样也是在电动机停车时，将经过整流的直流电流通入电动机任意两相定子绕组中，使电动机立即停止转动。而与无变压器单相半波整流能耗制动控制电路不同之处在于，有变压器单相桥式整流能耗制动控制电路整流部分使用了降压变压器，使得制动电源电压低，更为安全可靠。有变压器单相桥式整流能耗制动接触器继电器控制电路原理图如图1-57所示。在图1-57中，按钮SB1为电动机的制动停止按钮，SB2为电动机的启动按钮。,图1-57 有变压器单相桥式整流能耗制动接触器继电器控制电路原理图,1.5.6 电容器制动控制1. 电容器制动控制电路的特点接触器继电器电容制动控制电路原理图如图1-60所示。在图1-60中，当按下电动机启动按钮SB2时，接触器KM1通电闭合，电动机M就启动运转；当按下电动机M停止按钮SB1时，接触器KM1断电释放，接触器KM2通电闭合，将电动机M的定子绕组与电容器接通，起到电容制动的目的。经过一定时间，接触器KM2断电释放，完成电容制动过程。,图1-60 接触器继电器电容制动控制电路原理图,1.6 多速三相异步电动机控制电路设计,1.6.1 双速电动机控制1. 双速电动机接触器继电器控制电路的特点双速电动机接触器继电器控制电路原理图如图1-63所示。,图1-63 双速电动机接触器继电器控制电路原理图,在图1-63中，按钮SB1为双速电动机M的停止按钮，按钮SB2为双速电动机M的低速启动按钮，按钮SB3为双速电动机M的高速启动按钮。当按下双速电动机M的低速启动按钮SB2时，接触器KM1闭合，双速电动机M的定子绕组接成接法低速运转；当按下双速电动机M的高速启动按钮SB3时，接触器KM1首先闭合，双速电动机M低速启动，经过一定时间，接触器KM1释放，接触器KM2、KM3闭合，双速电动机M的定子绕组接成YY接法高速运转。,1.6.2 三速电动机控制1. 三速电动机控制电路的特点三速电动机有两套绕组和三种不同的转速，即低速、中速、高速。一套绕组同双速电动机一样，当电动机定子绕组接成形接法时，电动机低速运行；当电动机定子绕组接成YY形接法时，电动机高速运行。另一套绕组接成Y形接法，电动机中速运行。,三速电动机接触器继电器控制电路原理图如图1-66所示。在图1-66中，当按下低速启动按钮SB1时，接触器KM1通电闭合，电动机M定子绕组接成形接法低速启动运转；当按下中速启动按钮SB2时，接触器KM1首先闭合，电动机M低速启动，经过一定时间后，接触器KM1失电释放，接触器KM2通电闭合，电动机定子绕组接成Y形接法中速运行；当按下高速启动按钮SB3时，首先接触器KM1通电闭合，电动机M低速启动，经过一定时间后，接触器KM1失电释放，接触器KM2通电闭合，电动机M中速启动，又经过一定时间后，接触器KM2失电释放，接触器KM3通电闭合，电动机M定子绕组接成YY形接法高速运行。,图1-66 三速电动机接触器继电器控制电路原理图,1.7 并励直流电动机控制电路设计,1.7.1 并励直流电动机电枢绕组串电阻启动控制1. 并励直流电动机电枢绕组串电阻启动控制电路的特点并励直流电动机一般采用电枢绕组串电阻的启动方法。在功率为10 kW以下的小容量直流电动机采用手动启动变阻器，而在功率为10 kW以上的电动机一般都采用串电阻自动切换控制电路。接触器继电器并励直流电动机电枢绕组串电阻启动控制电路原理图如图1-69所示。,图1-69 接触器继电器并励直流电动机电枢绕组串电阻启动控制电路原理图,1.7.2 并励直流电动机正、反转控制1. 并励直流电动机正、反转控制电路的特点并励直流电动机正、反转控制电路原理图如图1-72所示。当合上电源总开关QS时，断电延时时间继电器KT通电闭合，欠电流继电器KA通电闭合。按下直流电动机正转启动按钮SB1，接触器KM1通电闭合，断电延时时间继电器KT断电开始计时，直流电动机M串电阻R启动运转。经过一定时间，时间继电器KT通电瞬时断开断电延时闭合常闭触点闭合，接通接触器KM3线圈电源，接触器KM3通电闭合，切除串电阻R，直流电动机M全压全速正转运行。,图1-72 并励直流电动机正、反转控制电路原理图,同理，按下直流电动机M反转启动按钮SB2，接触器KM2通电闭合，断电延时时间继电器KT断电开始计时，直流电动机M串电阻R启动运转。经过一定时间，时间继电器KT通电瞬时断开断电延时闭合常闭触点闭合，接通接触器KM3线圈电源，接触器KM3通电闭合，切除串电阻R，直流电动机M全压全速反转运行。直流电动机M在运行中，如果励磁线圈WE中的励磁电流不够，欠电流继电器KA将欠电流释放，其1号线与3号线间的常开触点断开，直流电动机M停止运行。,1.7.3 并励直流电动机能耗制动控制1. 并励直流电动机能耗制动控制电路的特点接触器继电器并励直流电动机能耗制动控制电路原理图如图1-75所示。在图1-75中，当合上电源总开关QS后，直流电动机励磁绕组WE通入励磁电流，欠电流继电器KA通电动作，串接在接触器KM1线圈回路的常开触点闭合，为接触器KM1通电闭合作好了准备；断电延时时间继电器KT1、KT2通电断开接触器KM3、KM4线圈电源的通路。按下直流电动机启动按钮SB1，接触器KM1通电闭合，直流电动机串电阻R1、R2启动运行。经过一定时间，接触器KM3通电闭合，直流电动机切除串电阻R1启动运行；又经过一定时间，接触器KM4通电闭合，直流电动机切除所有的串电阻全压全速运行。,图1-75 接触器继电器并励直流电动机能耗制动控制电路原理图,1.7.3 并励直流电动机双向反接制动控制1. 并励直流电动机双向反接制动控制电路的特点 同三相异步电动机一样，并励直流电动机双向反接制动电路就是，当直流电动机在正向运转需要停止运行时，在切断直流电动机电源后，立即在直流电动机的电枢中通入反转的电流；而直流电动机在反向运转需要停止运行时，在切断直流电动机电源后，立即在直流电动机的电枢中通入正转的电流，从而达到使直流电动机在正、反转的情况下立即停车的目的。,并励直流电动机双向反接制动控制电路原理图如图1-78所示。在图1-78中，当合上电源总开关QS时，断电延时时间继电器KT1、KT2，电流继电器KA通电闭合；当按下正转启动按钮SB1时，接触器KM1通电闭合，直流电动机M串电阻R1、R2启动运转；经过一定时间，接触器KM6闭合，切除串电阻R1，直流电动机M串电阻R2继续启动运转；又经过一定时间，接触器KM7通电闭合，切除串电阻R2，直流电动机全速全压运行，电压继电器KV闭合，继而接触器KM4通电闭合，完成正转启动过程。,图1-78 并励直流电动机双向反接制动控制电路原理图,1.8 串励直流电动机控制电路设计,1.8.1 串励直流电动机电枢串电阻启动控制1. 串励直流电动机电枢串电阻启动控制电路的特点串励直流电动机电枢串电阻启动控制电路原理图如图1-81所示。在图1-81中，合上电源总开关QS，时间继电器KT1通电闭合，切断接触器KM2、KM3线圈回路的电源；当按下直流电动机启动按钮SB1时，接触器KM1闭合，直流电动机串电阻R1、R2启动运转；经过一定时间，接触器KM2闭合，切除串电阻R1，直流电动机串电阻R2启动运行；又经过一定时间，接触器KM3闭合，切除串电阻R2，直流电动机全压全速运行。,图1-81 串励直流电动机电枢串电阻启动控制电路原理图,1.8.2 串励直流电动机正、反转控制1. 串励直流电动机正、反转控制电路的特点接触器继电器串励直流电动机正、反转控制电路原理图如图1-84所示。在图1-84中，按下直流电动机正转启动按钮SB1时，接触器KM1通电闭合，直流电动机串电阻R正向启动运转；经过一定时间，接触器KM3通电闭合，切除电阻R，直流电动机全速全压正转运行；当按下直流电动机反转启动按钮SB2时，接触器KM2通电闭合，直流电动机串电阻R反向启动运转；经过一定时间，接触器KM3闭合，切除电阻R，直流电动机全压全速反转运行。,图1-84 接触器继电器串励直流电动机正、反转控制电路原理图,1.8.3 串励直流电动机能耗制动控制1. 串励直流电动机能耗制动控制电路的特点接触器继电器串励直流电动机能耗制动控制电路原理图如图1-87所示。在图1-87中，合上电源总开关QS，时间继电器KT通电；当按下直流电动机启动按钮SB1时，接触器KM1通电闭合，直流电动机串电阻R启动运转；经过一定时间，接触器KM3闭合，切除串电阻R，直流电动机全速全压运行；当按下停止按钮SB2时，接触器KM1失电释放，直流电动机电枢绕组断电；电压继电器KV通电闭合，继而接触器KM2通电闭合，直流电动机电枢串电阻RB能耗制动。,1.8.4 串励直流电动机反接制动控制1. 串励直流电动机反接制动控制电路的特点串励直流电动机反接制动控制电路原理图如图1-90所示。在图1-90中，SA为手动控制开关，即当SA在“停止”位置时，电路图中1号线与11号线接通；当扳至“正转”位置时，电路图中11号线与13号线、14号线接通；当扳至“反转”位置时，电路图中的11号线与13号线、15号线接通。当直流电动机停止时，手动控制开关SA应扳至“停止”位置。,图1-90 串励直流电动机反接制动控制电路原理图,当需要直流电动机正向运行时，合上电源总开关QS，电压继电器KV通电闭合并自锁，将手动控制开关SA扳至“正转”位置，接触器KM1、KM2、通电闭合，直流电动机串电阻R1、R2、RB启动，继而中间继电器K1、接触器KM4通电闭合，直流电动机切除电阻RB启动；然后在时间继电器KT1、KT2的作用下，接触器KM5、KM6先后闭合，切除串电阻R1、R2，直流电动机全压运行。当需要直流电动机反向运行时，将手动控制开关SA经“停止”位置扳至“反转”位置，接触器KM2、KM4、中间继电器K1失电释放，接触器KM1、KM3闭合，直流电动机串电阻RB反接制动；当转速接近于零时，中间继电器K2闭合，接触器KM4通电闭合，直流电动机进入反向启动运转状态。其启动过程与正向启动运转相同。,1.9 同步电动机控制电路(同步电动机启动控制),1. 同步电动机启动控制电路的特点同步电动机启动控制电路原理图如图1-93所示。在图1-93中，合上电源总开关QF1和QF2，按下同步电动机启动按钮SB2，接触器KM1、电流继电器KA通电闭合，同步电动机串电阻R1启动运转；经过一定时间，接触器KM3通电闭合，切除串电阻R1继续启动运转；又经过一定时间，接触器KM4通电闭合，同步电动机投入励磁，启动结束。,图1-93 同步电动机启动控制电路原理图,
