电气控制的基本线路教案.doc

01- 电气控制的基本知识
【主要内容】
一、电气控制线路图
电气设备与电控系统可以通过电气线路图来表达其工作原理。在电气线路图上，用各种图形文字符号来代表各个电气元件，用线条表示它们之间的联系。电气控制线路图是由一部分电气设备，按一定的要求组合起来的。在表5-1中将电工系统常用电器、电机符号以新旧对照的方式给出，以供参考。
根据用途的不同，电气线路图有原理图（或称电气原理图）和安装线路图（又称电气接线图）两种。原理线路图便于分析电路的工作原理，安装线路图则是用于安装、接线和维修。原理线路图中，所有电气回路被展开成为若干条直线段，因此又称电气展开图。
1．电气控制原理图
绘制原理线路图的基本原则是便于人们阅读和分析研究，按照系统的动作原理来布置线路图。图中包括控制系统中全部电气设备和元件，但在图中只反映各元件在电路上的联系，而不考虑电气元件和部件的实际位置。
(1) 原理图一般分主回路和辅助回路（又称一次回路和二次回路）两部分画出：主回路是电气线路中强电流通过的部分，如从电源到电动机这一部分，用粗线条表示。辅助回路包括控制回路、信号回路及保护回路等，它是电气线路中的弱电流回路，一般用细线条表示。
(2) 原理线路图中，各电器的触头均表示“正常”状态（或称“正常”位置）。所谓“正常”状态系指在电气上未加电压或未加外力时触头的状态，如接触器线圈未通电、按钮未按下，控制器手把在零位时的触头状态。
(3) 各元件不画实际外形图，而是采用表 5-1 所规定的统一国家标准符号画出。
(4) 属于同一电器的不同部件可以不画在一起，其在电路中的作用画在不同的电路部位上。同一电器的各个部件，要标以相同的文字符号。如果在电路图中存在几个同一类型的电气元件、如几个接触器，则在元件名的前面再加上数字予以区分，如1KM 、2KM 、3KM 等。
(5) 原理线路图中，无论是主回路还是辅助回路，各电气元件一般是按动作顺序从上到下、从左到右地依次排列。
(6) 为了看图方便，线路应横平竖直，线条平行排列。图中“十”字交差的导线用黑点或小圆圈表示电气上连接，无黑点或小圆圈的则表示跨接，即不相连接。
(7) 为了安装和检修方便，电气原理图中各导线联接点，电机和电器的接线端均要标记编号。编号可以是阿拉伯数字，或根据需要将数字和拉丁字母组合使用，但不能使用字母“ I ”和“O”。
例如，某机修厂 CW6132 型车床电气原理如图5-1所示，三相交流引入线采用L1、L2、L3标记，电源开关之后的三相交流主电路分别按U 、V 、W 顺序标记。图中各导线联接点，以及线圈、绕组、触点等连接点均用数字或字母标注。还有导线的截面、保护电器的整定值等已在图上标明。按图幅分区的方式，表明各部分的基本功能，为读者分析电路提供方便。

【归纳小结】
在电气线路图上，用各种图形文字符号来代表各个电气元件，用线条表示它们之间的联系。电气控制线路图是由一部分电气设备，按一定的要求组合起来的。电气线路图有原理图（或称电气原理图）和安装线路图（又称电气接线图）两种原理图一般分主回路和辅助回路原理线路图中，各电器的触头均表示“正常”状态采用表 5-1 所规定的统一国家标准符号属于同一电器的不同部件可以不画在一起，其在电路中的作用画在不同的电路部位上。同一电器的各个部件，要标以相同的文字符号。无论是主回路还是辅助回路，各电气元件一般是按动作顺序从上到下、从左到右地依次排列。电气原理图中各导线联接点，电机和电器的接线端均要标记编号。
【思考题目】
1. 电气控制图是什么？
2. 说明绘图原理？

2010-8-24

02-电气安装图的基本概念

【主要内容】
电气安装图用来表示电气原理图中各电器元件的实际安装位置和接线情况，它是安装接线、线路检查、维修和故障分析处理的重要依据。是专为安装和检修电气设备而绘制的。同一装置上的各个电气元件都按实际位置画出，每一元件的各个部件也按实际情况画在一起，连接导线也基本上按实际布线画出。连接其他装置的导线都通过端子排引出，同一走向的各导线可以合并成单线图。在安装接线图中各电气元件的符号和各导线端子的编号都应与原理图上一一对应。
按功能的不同，安装图可分为电器位置图、单元接线图、互连接线图、端子接线图、电缆配置图等。现以 CW6132 普通车床的安装图例说明如下，图5-1是CW6132普通车床电路原理图。
CW6132 普通车床电器位置图如图 5-2所示，电器位置图详细绘制出电气设备零件的安装位置和各部尺寸，图中各电器的代号与电气原理图中所有元器件代号相同，供安装、维

图5-1 CW6132型车床电气原理电路图
修时与电气原理图相对照。图中FU1~ FU4为熔断器， KM为接触器， FR为热继电器， TC 为照明变压器，XT为接线端子板。
CW6132 普通车床互连接线图如图5-3所示，它表明了 A 、B、 C 三个控制单元以及操作开关、电动机等电气设备之间的接线关系。它通常不包括单元内部的连接（必要时，单元内部的连接情况由单元接线图绘出），在电气互连图中，各单元一般只用点划线围框表示，连接导线用线来表示，但应注明导线规范（数量、截面等），一般不表示实际走向途径，施工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。
读电气安装图应与电气原理图对照，才能在安装、维修中作到胸中有数。下面简单分析 C 单元与 A 单元的互连情况，来说明这个问题。 C 单元作为操作控制单元，安装有电源指示灯和起动、停止按钮，指示灯 HL 有两根电源线，在电气原理图中即是0号和31号线，起动按钮两根控制线，编号是1号和2号，停止按钮两根控制线，编号是1号和 U21号，由于 1号线可以公用，因此 A 单元与 C 单元之间有 5 根连接线。从图中看到，这 5 根线用 0 .75mm2的导线，通过 A 单元的 2 号（右向左数）出线孔，从端子板 XT 的 4 ~ 8 号接线柱（从右向左数）上引出。

不在同一单元上的电器元件的连接，必须经接线端子板进行，单元和设备的端子及其与外部导线的连接关系，必要时，可由端子接线图绘出。
二、阅读电气图的步骤和方法
1．首先应了解设备的基本结构、运动情况、工艺要求、操作方法，以及设备对电力拖动的要求，电器控制和保护的具体要求，以期对设备有一个总体的了解，为阅读电气图作准备。
2．阅读电气原理图中的主回路，了解电力拖动系统由几台拖动电动机所组成，结合工艺了解电动机的运行状况（如起动、制动方式，是否正反转，是否变速等），由什么电器实行控制和保护。可结合查阅电气设备明细表。
3．看电气原理图的控制电路。在掌握电动机控制电路基本环节的基础上，按照设备的工艺要求和动作顺序，分析各个控制环节的工作原理。
4．根据设备对电气的控制和保护要求，结合设备机、电、液系统的配合情况，分析各环节之间的联系、工作程序和连锁关系。对应上一步，可总结为“化整为零看电路，积零为整看全部”。
5．统观整个电路有哪些保护环节。有些电器的工作情况可结合电气安装图来进行分析。
6．再看电气原理图的其他辅助电路。
【归纳小结】
按功能的不同，安装图可分为电器位置图、单元接线图、互连接线图、端子接线图、电缆配置图等。读电气安装图应与电气原理图对照，才能在安装、维修中作到胸中有数。阅读电气图的步骤和方法
【思考题目】
1. 电器位置图是什么？
2. 说明阅读电气图的步骤和方法？

03-自动控制的基本原则

【主要内容】
自动控制是利用各种仪表和自动装置代替人去控制生产机械的控制方式。它的任务是实现电动机的起动、停车、反转、调速以及按一定工艺要求进行工作。由于生产机械的种类很多，对电力拖动运行方式的要求不同，因而实现自动控制的原则也很多，一般情况下是根据电动机工作时某一物理量的变化来进行控制的。在程序控制中则是按照人们预先给定的程序自动地进行控制。
电动机自动控制的基本原则有以下几种：
1．时间原则
利用时间作为一种控制信号，通过时间继电器的延时，使接触器的触头按照一定时间间隔接通或断开，对主电路进行自动控制，如绕线式异步电动机转子回路起动电阻就是按时间原则来切除的。
2．电流原则
电动机在起动、运行过程中，电流是变化的，根据这种变化可以实现对电动机的自动控制。通过电流继电器，把电动机的工作电流检测出来，并控制接触器，通过接触器的触头即可去控制电动机的运行。三相绕线式异步电动机转子回路起动电阻的切除，也可以按电流原则进行。
3．转速原则
转速原则是将电动机的旋转速度的变化作为控制信号，去控制电动机的运转状态。转速信号可以由速度继电器或测速发电机取出,如异步电动机反接制动时,可利用速度继电器来及时切断电源而避免电动机反转。在动力制动时根据转速的变化来切除转子电阻，以调节制动力矩的大小，在自动调节系统中，可以根据给定速度与实测速度的偏差来自动调节转速。
4．电势或频率原则
当电动机的转速变化时，直流电动机电枢反电势和交流电动机转子电流的频率随着变化。所以也可以根据电势或频率的原则来实现自动控制。这实际上是转速的间接控制作用。
5．行程原则
生产机械的运动部件往往要求运动到一定位置时进行停车、减速、反转等，这就有可能利用行程的变化进行自动控制。方法是利用运动部件的触动或感应使位置开关动作，使主电路发生切换。例如，矿井提升设备就可以根据提升容器所经历的行程变化进行自动控制。龙门刨床面的往复运行，也是根据行程自动进行变换的。
为了克服用一种控制原则进行自动控制的缺点，有时也采用几种原则兼用的混合控制方法。
自动控制系统的组成
在自动控制工程中，一般把控制的对象和实现控制所用的装置、仪表等组成的整体叫做系统。下面就以晶闸管供电的直流电动机调速系统为例来说明系统的各个环节及其作用。
1．开环控制与闭环控制
晶闸管供电的直流电动机开环控制系统如图5-4 所示。图中Ug是从电位器取出的电压，并作为系统的输入量，经放大后变成Ue去控制晶闸管的输出电压Ud，从而控制了电动机的转速。转速n称为输出量或被控量。因为一定的输入量Ug对应着一定的转速n，所以输入量也称为给定量或控制量。调整电位器可以改变Ug的大小，从而控制转速n的变化。该系统只有输入量对输出量的控制作用，而没有输出量对输入量的反作用能力，我们把这种系统叫做开环控制系统。

图5-4 晶闸管供电的直流电动机开环控制系统
为在上述系统中保持转速恒定，可以经常测量电动机的转速，并与给定值进行比较，然后由人工来改变给定量Ug以保持电动机的转速不变，这就是人工反馈系统。显然，人工反馈不仅迟钝、不精确，而且也无法适应转速频繁的变化，因此人们就考虑用自动控制的方法来实现。
如果在图5-4的基础上增加一些测量比较元件，组成闭环系统，就可以自动完成上述操作过程，如图5-5所示。其中与电动机轴相连接的测速发电机TG就是测量元件，它所发出的电压和电动机的转速成正比，反映实际速度。将测速发电机的电压取出一部分Uf与给定电压Ug反向串联（相比较），并将差值△U作为放大器的输入信号，则
△U=Ug-Uf
差值 △U表示给定量和实际输出之差．叫误差或编差。

图5-5 晶闸管供电的直流电动机闭环控制系统
系统自动调速过程如下：
设电动机原来稳定工作于额定转速，若负载突然增大，主回路电压降增大，电动机转速下降，与之同轴的测速发电机发出的电压Um及其反馈电压Uf也随之下降。由于给定电压Ug没有变，所以加到放大器输入端的电压△U便自动上升，经放大后使晶闸管输出电压升高，补偿了所增大的电压降，于是电动机转速又回升到接近原来的数值。
在图5-5所示的系统中，输出量n通过测速发电机以电压Uf的形式反馈到系统的输入端，直接影响控制作用，所以叫做反馈控制系统。由于形成了一个闭合环路，因此又叫闭环控制系统。图中Uf叫做反馈电压，是个反馈量。该系统是将输出量（或其函数）反馈到输入端并与给定量进行比较，再把比较后的误差信号加到调节器（此处为放大器）上进行调节，以减小系统的误差，从而使系统的输出量趋于给定值，这就是反馈控制的原理。
反馈作用包括两种情况：若反馈信号与原输入信号极性相同，增强了原输入信号，叫做正反馈，反之为负反馈。正反馈使系统放大系数增大，负反馈使放大倍数减小。在自动控制系统中主要采用负反馈，因为它能稳定放大器的输出。
2．自动控制系统的组成
在分析自动控制系统时，常将系统分解成若干部件或环节，并用方框图表示各部件的输出量与输入量之间的函数关系，用箭头表示信号传递的方向。
现将图5-5的晶闸管闭环控制系统用方框图的形式画出，如图5-6所示。各环节说明如下：

图5-6 闭环控制系统方框图
(1)给定元件1接受指令后，它产生预定的输入信号，在图5-5中，它是一个给定信号电位器，其滑臂可按预定的规律动作。改变给定值，就可以改变被调量。
(2)比较元件2又称误差检查器，它产生的输出信号等于给定信号和反馈信号之差。图中的“”为加法运算符号，每个箭头上的“ + ”或“一”表示信号的正负。
（3）由比较元件输出的误差信号往往很微弱，同时由于系统对动态性能的要求，需要校正元件3对误差信号加以放大和加工处理。在电力拖动系统中，此元件通常采用电子调节器，以改善系统的性能。在图5-5中它是一个单纯的比例调节器，称为放大环节。
（4）执行元件4是起调节作用的元件。它的输出加到控制对象上，直接改变其工作状态。在图5-5中，它是一个晶闸管整流装置。
（5）控制对象5为系统的调节对象，是一种设备，能完成特定的动作。在图5-5中，它是一台直流电动机。
（6）反馈元件6用于产生反馈信号。它的输入量为系统的输出量。在图5-5中反馈元件是测速发电机，它实际上是一个测量元件。
一般自动控制系统通常由上述六种元件组成，但对不同的物理量，这六种元件可能由各种不同的装置构成。
【归纳小结】
电动机自动控制的基本原则。自动控制系统的组成。开环控制与闭环控制。
【思考题目】
1. 电动机自动控制的基本原则是什么？
2. 说明系统自动调速过程？

04- 基本控制线路
【主要内容】
任何复杂的控制线路，都是由一些基本控制线路构成的，就像搭积木游戏一样，可以通过基本的几何图形，组合成各种复杂的图案。学习基本控制线路的目的，就是要熟练掌握常用控制电器的基本使用方法和技巧，为以后阅读复杂的控制线路打下基础，起到举一反三，触类旁通的作用。
一、电动机的点动控制线路
在生产实践中，有的生产机械需要点动控制，有的生产机械即需要按常规工作，又需要点动控制。图5-7为几种具有点动控制功能的电路。

图5-7 几种点动控制线路
图 5-7a 为最基本的点动控制线路，启动按钮 SB没有并联接触器 KM的自锁触头，按下SB，KM线圈通电，电动机起动运行；放手后，SB 断开 KM 电源，KM 释放，主触点断开，电动机停转。
图 5-7b 是带有转换开关 SA 的点动控制线路，当需要点动控制时，只要把开关SA断开，由按钮SB2来进行点动控制。当需要正常运行，只要把开关SA闭合，接通自保回路，成为连续运转控制方式。
图 5-7c设置了按钮SB3作为专用点动按钮. 当需要点动控制时按下SB3，其常闭触点先断开自锁电路，常开触电后闭合，接通起动控制电路，KM线圈通电，衔铁被吸合，主触点闭合接通三相电源，电机启动运转；当松开启动按钮SB3时，其常开触点先断开，常闭触点后闭合，KM线圈断电释放，主触点断开电源，电机停止运转。图中由按钮SB2和SB1来实现连续控制。
在读电气控制原理图时，大家一定要注意复合按钮常开触点和常闭触点的动作顺序。
二、多点控制线路
有些机械和生产设备，由于种种原因，常要在两地或两个以上的地点进行操作。例如：重型龙门刨床，有时在固定的操作台上控制，有时需要站在机床四周用悬挂按钮控制；有些场合，为了便于集中管理，由中央控制台进行控制，但每台设备调整检修时，又需要就地进行机旁控制等。
要在两地进行控制，就应该有两组按钮，而且这两组按钮的连接原则必须是：常开按钮要并联，即逻辑“或”的关系；常闭按钮要串联，即逻辑“与非”的关系。图5-8所示就是实现两地控制的控制电路。这一原则也适用于三地或多地点的控制。
【归纳小结】
点动控制线路：最基本的点动控制线路；带有转换开关 SA 的点动控制线路；设置了按钮SB3作为专用点动按钮。
要在两地进行控制，就应该有两组按钮，而且这两组按钮的连接原则必须是：常开按钮要并联，即逻辑“或”的关系；常闭按钮要串联，即逻辑“与非”的关系。
【思考题目】
1. 点动控制线路是什么？
2. 说明点动控制线路的意义？

05-可逆控制线路
【主要内容】
生产机械往往要求运动部件有正反两个方向的运动，这就要求电动机能做正、反向旋转，用可逆控制路线可实现这个目的。可逆控制线路如图5-9 所示。利用接触器KM1和KM2将电动机电源改变相序，从而实现电动机可逆旋转的控制。

图5-9 可逆旋转控制电路
图5-9a的控制过程如下：按下正转起动按钮 SB2，接触器 KM1线圈经接触器KM2的动断触点以及动断按钮 SB1和继电器 FR 动断触点通电,KM1 吸合，主触点接通电动机电源，电动机正向运转。松开SB2后，由于KM1与SB2并联的动合辅助触点已闭合，起到了替代SB2的作用，所以KM1能保持吸合，这个辅助触点起到自保（自锁）的作用。在接触器KM2的线圈回路中，还串入KM1的一个动断辅助触点。当KM1吸合后，这个触点断开，使KM2不可能与KM1同时吸合，这样就避免了因主触点同时闭合而引起的电源短路事故。这个触点又称互锁触点。
如需电动机反转（或由反转变为正转）时，应按下停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，这时KM2得电吸合，主触点接通电动机电源，因电源被换相，电动机反向运行。KM2的自保、互锁过程与KM1相同。
图5-9a 电路在每次变换转向时都必须按一次停止按钮，在有些要求电动机频繁正反向运转的场合显得不便，这种情况可以采用图5-9b电路。在图5-9b中，正、反向起动按钮均是具有一动合和一动断触点的按钮。假设电动机在正转，要使电动机反转时，可直接按下反转起动按钮SB3。从其它章节图结构可知, SB3串在KM1线圈回路中的动断触点先断开，使KM1断电释放，KM1主触点断开电动机电源，然后SB3在KM2线圈回路中的动合触点再闭合，使KM2通电吸合, KM2 主触点接通电动机电源，电动机改为反向运转。如需电动机从反转变为正转，同样是直接按下正转按钮SB2即可。图5-9b电路的自保、互锁作用与图5-9a相同。
顺序控制线路
生产实践中常要求各种运动部件之间能够按顺序工作。例如车床主轴转动时要求油泵先给轮箱提供润滑油，即要求保证润滑油泵电动机启动后主拖动电动机才允许启动，也就是控制对象对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。如图5-10所示，M1为油泵电动机，M2为主拖动电动机。将控制油泵电动机的接触器KM1的常开辅助触点串入控制主拖动电动机的接触器KM2的线圈电路中，可以实现按顺序工作的连锁要求。
图5-11所示是采用时间继电器，按时间顺序启动的控制线路。主电路与图5-10中的主电路相同，线路要求电动机M1启动t秒后，电动机M2自动启动。可利用时间继电器的延时闭合常开触点来实现。按启动按钮SB2, 接触器KM1线圈通电并自锁，电动机M1启动，同时时间继电器KT线圈也通电。定时t秒到，时间继电器延时闭合的常开触点KT闭合，接触器KM2线圈通电并自锁。电动机M2启动，同时接触器KM2的常闭触点切断了时间继电器KT的线圈电源。
自动循环控制线路
图5-12为最基本的自动往复循环控制线路，它是利用行程开关实现往复运动控制的，通常称为行程控制。

图5-12 自动循环往复控制线路
限位开关SQ1放在左端需要反向的位置，而SQ2放在右端需要反向的位置，机械挡铁要装在运动部件上。启动是利用正相或反向启动按钮，如按正转按钮SB2,KM1通电吸合并自锁，电动机做正向旋转并带动工作台左移。当工作台移至左端并碰到SQ1时，将SQ1压下，其常闭触点断开，切断KM1接触器线圈电路，同时，使其常开触电闭合，接通反向接触器KM2线圈电路。此时电动机由正向旋转边为反向旋转，带动工作台实现自动的往复循环运动。
除了利用限位开关实现往复循环之外，还可以做现为保护，如图5-12中的SQ3、SQ4分别为左、右超限限位保护用的行程开关。
机械式的行程开关容易损坏，现在多用接近开关或电子开关来取代行程开关实现行程控制。
【归纳小结】
利用接触器KM1和KM2将电动机电源改变相序，从而实现电动机可逆旋转的控制。生产实践中常要求各种运动部件之间能够按顺序工作。例如车床主轴转动时要求油泵先给轮箱提供润滑油，即要求保证润滑油泵电动机启动后主拖动电动机才允许启动，也就是控制对象对控制线路提出了按顺序工作的联锁要求。利用行程开关实现往复运动控制的，通常称为行程控制。
【思考题目】
1. 什么是顺序工作？
2. 什么是行程控制？

06- Y-△降压起动控制电路

【主要内容】
凡是在正常运行时定子绕组接成三角形接法的三相电动机均可采用星—三角降压起动，达到降低起动冲击电流的目的。
图5-13为星—三角减压起动的控制线路，起动时，电动机定子绕组先接成星形，电动机起动加速，待转速接近额定值时，将电动机绕组接为正常的三角形联接。在负载恒定的情况下，完成上述过程的时间是一定的，因而可以用控制起动时间的方法进行星—三角转换。
按下起动按钮SB2，接触器KM3和时间继电器 KT 得电， KT 开始计时， KM3吸合。KM3在电动机定子绕组中主触点闭合，将电动机接为星形，串在接触器 KM2线圈回路中的动断辅助触点断开，保证在KM3 吸合期间KM2 不能吸合，否则将会发生短路故障。而KM3

动合辅助触点的闭合，使KM1接触器通电吸合。KM1 主触点接通电动机电源，电动机接成星形起动，,KM1的动合辅助触点闭合自保。
经过事先整定好的时限，时间继时器 KT 的动断触点断开, KM3断电释放，主触点断开电动机定子绕组的中性点，辅助动断触点闭合，使接触器KM2 通电吸合。KM2主触点将电动机接为三角形，电动机投入正常运行。接触器KM3释放后，时间继电器 KT 断电，动断触点瞬时闭合，为下次动作好准备。

接触器KM2 吸合后，与起动按钮串联的动断触点断开，可以防止两种意外事故。一种情况是当电动机接成三角形正常运行后，如果有人误按起动按钮SB2，这个触点可以防止接触器KM3 通电吸合而造成电源短路事故。另一种情况是在电动机机后，如果KM2的主触点因熔焊或机械故障而未断开，由于动断辅助触点因此而不闭合，电动机就不可能再次起动，同样避免了电源短路事故。
行程控制线路
生产机械往往都有某些作直线运行的部件，如机修厂的行车、机床的工作台、矿井提升机的箕斗等。为保证安全生产，就必须对它们的行程进行控制。
图5-14是利用行程开关控制的机床工作台往复运行电控原理图，图 5-15是行程开关与

图5-14 行程控制电路

图5-15 工作台往复运动示意图
机床工作台的位置关系，控制过程如下：
合上电源开关Q，按下正向运行起动按钮SB2，接触器KM1通电吸合并自保，主触点接通电动机电源，电动机正转，带动工作台前进。工作台运行到规定位置后，固定在工作台上的撞块 A 压住行程开关 SQ2，使 SQ2的动断触点断开 KM1线圈电源， KM1释放，主触点断开电动机电源。SQ2 的动合触点接通接触器KM2的线圈电源，KM2吸合，主触点接通电动机电源电动机反转，带动工作台后退。如此往复循环地工作。
行程开关 SQ3 、 SQ4 的作用是作为后备保护，如 SQ1 、 SQ2失灵时，由 SQ3 、 SQ4 使接触器释放，避免运动部件超过极限位置而发生事故。
【归纳小结】
，起动时，电动机定子绕组先接成星形，电动机起动加速，待转速接近额定值时，将电动机绕组接为正常的三角形联接。在负载恒定的情况下，完成上述过程的时间是一定的，因而可以用控制起动时间的方法进行星—三角转换。
【思考题目】
1. 什么是星—三角减压起动的控制线路？
2. 说明星—三角减压起动的控制过程？

07-软启动器的应用举例
【主要内容】
下面以IE公司生产的ALtistart46型软件启动器为例，介绍软启动器的典型应用。ALtistart46型软启动器有标准负载和重型负载两大类，额定电流从17～200A共21种额定值。电机功率4～800KW。其主要特点是：具有斜坡升压转矩控制，即启动电流限制、电压提升脉冲，三种启动方式；具有转矩控制软停车、制动停车、自由停车三种停车方式；具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相和电动机运行中过流等保护功能，并提供故障输出信号；具有实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数的功能，并提供模拟输出信号；提供本地端子控制接口和远程控制RS-485通信接口。
通过人机对话，操作盘或通过PC机与通信接口连接，可显示和修改系统配置、参数。其主要参数设置范围如下：
起动电流可调节范围：额定值的2～5倍之间；
起动转矩可调节范围：额定值的0.15～1.0倍之间；
加速力矩斜坡时间可调节范围：1～60S；
减速力矩斜坡可调节范围：1～60S；
制动转矩可调节范围：0～100%；
电压提升脉冲幅值可调节范围：额定电压的50%～100%；
电动机运行时过流跳闸值可调节范围：额定值的50%～300%；
1、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。
如图5-16所示为三相异步电动机用软启动器启动控制线路。图中虚线框为软启动器，其中C和400为软启动器控制电源接线端子；L1、L2、L3为软祈祷器主电源接线端子；T1、T2、T3为连接电动机的出线端子；A1、A2，B1、B2，C1、C2端子由软启动器三相晶闸管两端分别直接引出。当相对应端子短接时，相当于图5-16中的KM2主触点闭合时将软启动器内部晶闸管短接，但此时软启动器内部的电流检测环节仍起作用，即此时软启动器对电动机保护功能仍其作用。
PL是软启动器为外部逻辑输入提供的+24V电源；L+为软启动器逻辑输出部分的外接输入电源，在图中直接由PL提供。STOP、RUN分别为软停车和软启动控制信号，接线方式分为：三线制控制、二线制控制和通信远程控制。三线制控制，要求输入信号为脉冲输入型；二线制控制，要求输入信号为电平输入型；通信远程控制时，图5-16中将PL与STOP端子短接，启动要使用通信口远程控制。图5-16所示控制线路为三相制控制方式接线。
KA1和KA2为输出继电器。KA1为可编程输出继电器，可设置成故障继电器或隔离继电器。若KA1设置为故障继电器，则当软启动控制电源上电时，KA1闭合；当软启动器发生故障时，KA1断开。若KA1设置为隔离继电器，则当软启动器接受到启动信号时，KA1闭合；当软启动器软停车结束时，或软启动器在自由停车模式下接受到停车信号时，或在运行过程中出现故障时，KA1断开。KA2为启动结束继电器，当软启动器完成启动过程后，KA2闭合；当软启动器接受到停车信号或出现故障时，KA2断开。
如图5-16所示为电动机单相运行、软启动、软停车或自由停车控制线路。KA1设置为隔离继电器。此软启动器接有进线接触器KM1。当开关QS合闸，按启动按钮SB2，则KA1触点闭合KM1线圈上电，使其主触点闭合，主电源加如软启动器。电动机按设定的启动方式启动，当起动完成后，内部继电器KA2常开触点闭合，KM2接触器线圈吸合，电动机由旁路接触器KM2触点供电，同时将软启动器内部的功率晶闸管短接，电动机通过接触器由电网直接供电。但此时过载，过流等保护仍其作用，KA1相当于保护继电器的触点，若发生过载、过流则切断接触器KM1电源，则软启动器接线电源切除。因此电动机不需要额外增加过载保护电路。正常停车时，按停车按忸SB1停车指令使KA2 触点断开旁路接触器KM2跳闸，使电机软停车，软停车结束后KA1触点断开，按钮SB3为紧急停车用，按下SB3时接触器KM1失电，软启动器内部的KA1和KA2触点复位，使KM2失电，电机自由停转。
由于带有旁路接触器，该电路有如下优点：在电动机运行时可以避免软启动器产生的谐波；软启动器仅在启动和停车时工作，可以避免长期运行使晶闸管发热，延长了使用寿命。
图5-16 电动机单向运行、软启动、软停车或自由停车控制线路

2、单台软启动器启动多台电动机
用一台软启动器对多台电动机进行软启动，可以降低控制系统的成本。通过设计需要的电路可以实现对多台电动机的软启动、软停止控制，但不能同时启动或停机，只能一台台分别启动或停机。考虑到实现一台软启动器对多台电动机既能软启动又能软停车，控制线路比较复杂，而且还要使软启动器内部的一些特殊功能，所以下面仅介绍用一台软启动器对两台电动机进行软启动、自由停车控制的电路。如图5-17所示软启动器的启动、停止采用二线制控制方式，即将RUN和STOP端子连接到一起，通过一控制触点KA5与PL端子相连。KA5触点接通表示启动信号，短开表示停止信号。由于电动机启动结束后，有旁路接触器为电动机供电，图5-17（A）中主电路的接线方式将整个软启动器短接，因此软启动器各种保护对电动机无效，故每台电动机要各自增加过载保护的热继电器。

图5-17 一台软启动器对两台电动机进行软启动、自由停车控制

工作原理如下：将KA1设置为隔离继电器。在图5-17（B）控制电路中按SB2按钮，接触器KM1线圈通电并自锁，软启动器的进线电源上电。如启动第一台电动机M1，按启动按钮SB12接触器KM11线圈通电，中间继电器KA5线圈通电、启动信号加入软启动器，隔离继电器KA1触点接通、中间继电器KA3线圈通电，KA3常开触点使KM11自锁，电动机软启动开始当启动结束时，软启动器的启动结束继电器KA2触点闭合，中间继电器KA4线圈通电，KA4常开触点使旁路接触器KN12线圈通电并自锁，此时KM11，KM12均接通。软启动器旁路后，使隔离继电器KA1触点断开，启动结束继电器KA2触点也断开，KA3线圈断电。KA3常开触点使KM11线圈自锁回路断开，KM11线圈失电，第一台电动机从软启动器上切除，此时软启动器处于空闲状态。同理，若对第

二台电动机软启动，则按启动按钮SB22。若使第一台电动机停机，按停止按钮SB11，则KM12线圈失电主触点断开，电动机自由停机。第二台电动机的启、停、控制过程分析与上述类似
为防止软启动器带两台电动机同时启动，KM11和KM21线圈回路增加有互锁触点。
【归纳小结】
具有斜坡升压转矩控制，即启动电流限制、电压提升脉冲，三种启动方式；具有转矩控制软停车、制动停车、自由停车三种停车方式；具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击、三相电源不平衡、缺相、断相和电动机运行中过流等保护功能，并提供故障输出信号；具有实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数的功能，并提供模拟输出信号；提供本地端子控制接口和远程控制RS-485通信接口。
【思考题目】
1. 什么是启动电流限制？
2. 什么是斜坡升压转矩控制？
3. 什么是电压提升脉冲？

08-电动机起动的自动控制
【主要内容】
不同类型的电动机起动方法也不同。鼠笼型异步电动机起动的自动控制最简单，因为大多数鼠笼电动机采用直接起动，只要用一只接触器与电源接通就行了。电动机起动的自动控制主要是根据生产机械的要求，按预定的条件进行。这些条件包括温度、压力、光、时间、水位等。控制电路可以由各种传感器、放大器和继电器组成，通过继电器使接触器动作而开停电动机。大容量的鼠笼电动机采用降压起动，当转速升到一定值后再把全部电压加到电动机上，也就是起动分两部分进行。
绕线型异步电动机和直流电动机的起动，通常在转子回路串附加电阻，起动中逐段将其切除。起动方法可以手动，也可以自动，自动控制可以减轻司机的劳动强度，提高控制的精确性。目前矿井提升绞车多采用半自动或全自动控制（含有PLC控制）。
绕线型异步电动机转子回路串电阻起动的自动控制，其主要任务就是保证在预定的切换点，如图5-18中的2、4、6点使磁力站上相应的接触器合闸，以保证电动机平稳地加速。
图5-19绘出了绕线型异步电动机转子回路串电阻起动时电流（转矩）、转速随时间变化的曲线。由曲线可以看出。多级起动电阻的切除可以根据时间、电流、电势等参数进行自动控制。

图5-18 绕线型异步电动机转子回路串电阻起动过程

图5-19 转子串电阻起动时转矩、电流、转速随时间变化曲线

图5-20 时间原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电路
【归纳小结】
绕线型异步电动机转子回路串电阻起动的自动控制，其主要任务就是保证在预定的切换点，使磁力站上相应的接触器合闸，以保证电动机平稳地加速。
【思考题目】
说明绕线型异步电动机转子回路串电阻起动的自动控制过程？

09-绕线型电动机时间原则起动控制线路
【主要内容】
图5-20为按时间原则控制绕线型电动机转子串电阻起动的控制线路，图中 KM1 ~ KM3 为短接转子电阻接触器，KT1~KT3为时间继电器，KM4为电源线路接触器。起动控制过程如下：合上电源开关 Q ，按下起动按钮 SB2，电源线路接触器 KM4 通电吸合并自保，主触点接通电动机电源，电动机串入全部电阻起动。辅助触点接通控制电路电源，时间继电器 KT1 线圈通过 KM3动断触点通电开始延时；经过事先整定好的时限，KT1 的动合触点闭合使 KM1通电吸合，其主触点闭合切除第一段转子电阻，动合辅助触点闭合，接通时间继电器 KT2 线圈电源，经KT2延时后动合触点闭合，接通KM2线圈电源，KM2 吸合，主触点闭合切除第二段转子电阻，动合辅助触点闭合，接通 KT3 电源，经 KT3延时后其动合触点闭合接通KM3 电源，KM3主触点切除最后一段转子电阻，此时电动机在固有特性上加速至额定转速正常运行。当 KM3 吸合后，动合辅助触点闭合自保，动断辅助触点断开 KT1电源，至使 KT1~ KT3 以及 KM1 ~KM2均不带电，起到节能和延长电器寿命的作用。
在电源线路接触器 KM4 的线圈回路中串入 KM 1~KM3 的三个动断触点，是起保护作用。如果 KM 1~ KM3 中任一接触器在吸合后发生触点熔焊或因机械故障不能释放时，动断触点断开，避免了电动机转子不串电阻直接起动的事故。

图5-21 电流原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电路
绕线型电动机电流原则起动控制线路
图5-21为按电流原则控制绕线型电动机转子串电阻起动的控制线路。图中 KM1 ~ KM3 为短接转子电阻接触器，KA 1~ KA3为电流继电器，KA4中间继电器，KM4为电源线路接触器。
起动控制过程如下：合上电源开关 Q , 按下起动按钮 SB2, KM4通电吸合并自保。电动机转子串入全部电阻起动，同时 KA4通电吸合，其动合触点闭合，为 KM1~KM3通电作准备。
电动机刚起动时，起动电流大于 KA1 ~ KA3吸合电流，所以 KA1~ KA3全部吸合，其动断触点全部断开，KM1~KM3全都处于断电释放状态。