电气控制线路的基本控制线路图分析(2)
控制 Y —△降压起动控制线路
图 2.19 （ a ）为按钮、接触器控制 Y —△降压起动控制线路。线路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ， KM1 、 KM2 得电吸合， KM1 自锁，电动机星形起动，待电动机转速接近额定转速时，按下 SB2 ， KM2 断电、 KM3 得电并自锁，电动机转换成三角形全压运行。
２．时间继电器控制 Y —△降压起动控制线路
图 2.19 （ b ）为时间继电器自动控制 Y —△降压起动控制线路，电路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ， KM1 、 KM2 得电吸合，电动机星形起动，同时 KT 也得电，经延时后时间继电器 KT 常闭触头打开，使得 KM2 断电，常开触头闭合，使得 KM3 得电闭合并自锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。
四、 延边三角形降压起动控制线路
延边三角形降压起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，待电动机起后，再把定子绕组切换成“△”形全压运行。
第四节 三相绕线式异步电动机起动控制
一、 转子绕组串电阻起动控制线路
１．按钮操作控制线路
图 2.22 为转子绕组串电阻起动由按钮操作的控制线路。
图 2.22 按钮操作绕线式电动机串电阻起动控制线路
工作原理为：合上电源开关 QS ，按下 SB1 ， KM 得电吸合并自锁，电动机串全部电阻起动，经一定时间后，按下 SB2 ， KM1 得电吸合并自锁， KM1 主触头闭合切除第一级电阻 R1 ，电动机转速继续升高，经一定时间后，按下 SB3 ， KM2 得电吸合并自锁， KM2 主触头闭合切除第二级电阻 R2 ，电动机转速继续升高，当电动机转速接近额定转速时，按下 SB4 ， KM3 得电吸合并自锁， KM3 主触头闭合切除全部电阻，起动结束电动机在额定转速下正常运行。
２．时间原则控制绕线式电动机串电阻起动控制线路
图 2.23 为时间继电器控制绕线式电动机串电阻起动控制线路，又称为时间原则控制，，其中三个时间继电器 KT1 、 KT2 、 KT3 分别控制三个接触器 KM1 、 KM2 、 KM3 按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻，与起动按钮 SB1 串接的 KM1 、 KM2 、 KM3 三个常闭触头的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部起动电阻的条件下才能起动。若其中任何一个接触器的主触头因熔焊或机械故障而没有释放时，电动机就不能起动。
３．电流原则控制绕线式电动机串电阻起动控制线路
二、 转子绕组串频敏变阻器起动控制线路
１．电动机单向旋转转子串频敏变阻器起动控制电路
２．电动机转子串频敏变阻器正反转起动控制线路
第五节 感应式双速异步电动机变速控制电路
由电动机的原理可知，感应式异步电动机的转速表达式为：
（ 2-4 ）
由此可知电动机的转速与电源频率 f 、转差率 s 及定子绕组的磁极对数 p 有关，改变异步电动机的转速可通过三种方法来实现：一是改变电源频率 f ；二是改变转差率 s ；三是改变磁极对数 p 。本节主要介绍通过改变磁极对数 p 的方法来实现电动机变极调速的基本控制线路。
１．变极式电动机的接线方式
变极式电动机是通过改变半相绕组的电流方向来改变极数，图 2-27 为常用两种接线图，即△ -YY 和 Y-YY 。
（ 1 ）△ -YY 连接
如图 2.27 （ a ）所示，连接成△形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接电源， U2 、 V2 、 W2 端悬空。连接成 YY 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接成 Y 点，将 U2 、 V2 、 W2 端接电源。
（ 2 ） Y-YY 连接
如图 2.27 （ b ）所示，连接成 Y 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接电源， U2 、 V2 、 W2 端悬空。连接成 YY 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端和中性点 O 连接在一起，将 U2 、 V2 、 W2 端接电源。
２．感应式双速异步电动机按钮控制的调速电路
３．时间继电器控制双速电动机控制线路
第六节 三相异步电动机电气制动控制
一、 反接制动控制
反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。
单向反接制动的控制线路
图 2.30 为单向反接制动控制线路，电动机正常运转时， KM1 通电吸合， KS 的一对常开触点闭合，为反接制动作准备。
图 2.30 电动机单向反接制动的控制线路
当按下停止按钮 SB1 时， KM1 断电，电动机定子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS 原闭合的常开触点仍保持闭合，当将 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序电源，电动机进入反接制动状态。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。
电动机可逆运行的反接制动控制线路
如图 2.31 所示，。当按下停止按钮 SB1 时， KM1 线圈断电， KM2 线圈随之通电，定子绕组得到反序的电源，电动机进入正向反接制动状态。由于 KS1 常闭触头已打开，所以此时 KM2 自锁触头无法锁住电源。当电动机转子惯性速度接近于零时， KS1 的正转常闭触头和常开触头复位， KM2 断电，正向反接制动结束。该线路的缺点是主电路没有限流电阻，冲击电流大。
图 2.32 为具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路，图中电阻 R 是反接制动电阻，同时也具有限制起动电流的作用，该线路工作原理如下：合上电源开关 QS ，按下正转起动按钮 SB2 ， KA3 通电并自锁，其常闭触头断开，互锁 KA4 线圈电路， KA3 常开触头闭合，使 KM1 线圈通电， KM1 的主触头闭合，电动机串入电阻接入正序电源开始降压起动，当电动机转速上升到一定值时， KS 的正转常开触头 KS-1 闭合， KA1 通电并自锁，接触器 KM3 线圈通电，于是电阻 R 被短接，电动机在全压下进入正常运行。需停车时，按下停止按钮 SB1 ，则 KA3 、 KM1 、 KM3 三只线圈相继断电。由于此时电动机转子的惯性转速仍然很高， KS-1 仍闭合， KA1 仍通电， KM1 常闭触头复位后， KM2 线圈随之通电，其常开主触头闭合，电动机串接电阻接上反序电源进行反接制动。转子速度迅速下降，当其转速小于 100r/min 时， KS-1 复位， KA1 线圈断电，接触器 KM2 释放，反接制动结束。
二、 能耗制动控制
能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，结定子绕组加一直流电源，以产生静止磁场，起阻止旋转的作用，达到制动的目的。
1 ．单向能耗制动控制
⑴ 按时间原则控制的单向运行能耗制动控制线路
图 2.33 为按时间原则进行能耗制动的控制线路。 KM1 通电并自锁电动机已单向正常运行后，若要停机。按下停止按钮 SB1 ， KM1 断电，电动机定子脱离三相交流电源；同时 KM2 通电并自锁，将二相定子接入直流电源进行能耗制动，在 KM2 通电同时 KT 也通电。电动机在能耗制动作用下转速迅速下降，当接近零时， KT 延时时间到，其延时触点动作，使 KM2 、 KT 相继断电，制动结束。
⑵ 按速度原则控制的单向运行能耗制动控制线路
2 ．电动机可逆运行能耗制动控制
图 2.35 为电动机按时间原则控制可逆运行的能耗制动控制线路。在其正常的正向运转过程中，需要停止时，可按下停止按 钮， KM1 断电， KM3 和 KT 线圈通电并自
锁， KM3 常闭触头断开起着锁住电动机起动电路的作用； KM3 常开主触头闭合，电动机定子接入直流电源进行能耗制动，转速迅速下降，当其接近零时，时间继电器延时断开的常闭触头 KT 断开， KM3 线圈断电， KM3 常开辅助触头复位，时间继电器 KT 线圈也随之失电，电动机正向能耗制动结束，电动机自然停车。
第七节 直流电动机控制
一、 直流电动机起动控制
1 ．单向运转起动控制线路
图 2.37 为电枢串二级电阻、按时间原则起动控制电路。图中 KA1 为过电流继电器， KM1 为起动接触器， KM2 、 KM3 为短接起动电阻接触器， KT1 、 KT2 为时间继电器， KA2 为欠电流继电器， R 3 为放电电阻。
电路工作原理为：合上电源开关 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 R 1 、 R 2 。按下起动按钮 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。在电动机起动时同时，并接在 R 1 电阻两端的 KT2 通电，其常闭触点打开，使 KM3 不能通电，确保 R 2 串入电枢。
经一段时间延时后， KT1 延时闭合触点闭合， KM2 通电，短接电阻 R 1 ，随着电动机转速升高，电枢电流减小，为保持一定的加速转矩，起动过程中将串接电阻逐级切除，就在 R 1 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 R 2 ，电动机在全压下运转，起动过程结束。
二、直流电动机正反转控制
三、直流电动机调速控制
图 2.19 （ a ）为按钮、接触器控制 Y —△降压起动控制线路。线路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ， KM1 、 KM2 得电吸合， KM1 自锁，电动机星形起动，待电动机转速接近额定转速时，按下 SB2 ， KM2 断电、 KM3 得电并自锁，电动机转换成三角形全压运行。
２．时间继电器控制 Y —△降压起动控制线路
图 2.19 （ b ）为时间继电器自动控制 Y —△降压起动控制线路，电路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ， KM1 、 KM2 得电吸合，电动机星形起动，同时 KT 也得电，经延时后时间继电器 KT 常闭触头打开，使得 KM2 断电，常开触头闭合，使得 KM3 得电闭合并自锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。
四、 延边三角形降压起动控制线路
延边三角形降压起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，待电动机起后，再把定子绕组切换成“△”形全压运行。
第四节 三相绕线式异步电动机起动控制
一、 转子绕组串电阻起动控制线路
１．按钮操作控制线路
图 2.22 为转子绕组串电阻起动由按钮操作的控制线路。
图 2.22 按钮操作绕线式电动机串电阻起动控制线路
工作原理为：合上电源开关 QS ，按下 SB1 ， KM 得电吸合并自锁，电动机串全部电阻起动，经一定时间后，按下 SB2 ， KM1 得电吸合并自锁， KM1 主触头闭合切除第一级电阻 R1 ，电动机转速继续升高，经一定时间后，按下 SB3 ， KM2 得电吸合并自锁， KM2 主触头闭合切除第二级电阻 R2 ，电动机转速继续升高，当电动机转速接近额定转速时，按下 SB4 ， KM3 得电吸合并自锁， KM3 主触头闭合切除全部电阻，起动结束电动机在额定转速下正常运行。
２．时间原则控制绕线式电动机串电阻起动控制线路
图 2.23 为时间继电器控制绕线式电动机串电阻起动控制线路，又称为时间原则控制，，其中三个时间继电器 KT1 、 KT2 、 KT3 分别控制三个接触器 KM1 、 KM2 、 KM3 按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的三级电阻，与起动按钮 SB1 串接的 KM1 、 KM2 、 KM3 三个常闭触头的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部起动电阻的条件下才能起动。若其中任何一个接触器的主触头因熔焊或机械故障而没有释放时，电动机就不能起动。
３．电流原则控制绕线式电动机串电阻起动控制线路
二、 转子绕组串频敏变阻器起动控制线路
１．电动机单向旋转转子串频敏变阻器起动控制电路
２．电动机转子串频敏变阻器正反转起动控制线路
第五节 感应式双速异步电动机变速控制电路
由电动机的原理可知，感应式异步电动机的转速表达式为：
（ 2-4 ）由此可知电动机的转速与电源频率 f 、转差率 s 及定子绕组的磁极对数 p 有关，改变异步电动机的转速可通过三种方法来实现：一是改变电源频率 f ；二是改变转差率 s ；三是改变磁极对数 p 。本节主要介绍通过改变磁极对数 p 的方法来实现电动机变极调速的基本控制线路。
１．变极式电动机的接线方式
变极式电动机是通过改变半相绕组的电流方向来改变极数，图 2-27 为常用两种接线图，即△ -YY 和 Y-YY 。
（ 1 ）△ -YY 连接如图 2.27 （ a ）所示，连接成△形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接电源， U2 、 V2 、 W2 端悬空。连接成 YY 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接成 Y 点，将 U2 、 V2 、 W2 端接电源。
（ 2 ） Y-YY 连接
如图 2.27 （ b ）所示，连接成 Y 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端接电源， U2 、 V2 、 W2 端悬空。连接成 YY 形时，将 U1 、 V1 、 W1 端和中性点 O 连接在一起，将 U2 、 V2 、 W2 端接电源。
２．感应式双速异步电动机按钮控制的调速电路
３．时间继电器控制双速电动机控制线路
第六节 三相异步电动机电气制动控制
一、 反接制动控制
反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。
单向反接制动的控制线路
图 2.30 为单向反接制动控制线路，电动机正常运转时， KM1 通电吸合， KS 的一对常开触点闭合，为反接制动作准备。
图 2.30 电动机单向反接制动的控制线路
当按下停止按钮 SB1 时， KM1 断电，电动机定子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS 原闭合的常开触点仍保持闭合，当将 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序电源，电动机进入反接制动状态。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。
电动机可逆运行的反接制动控制线路
如图 2.31 所示，。当按下停止按钮 SB1 时， KM1 线圈断电， KM2 线圈随之通电，定子绕组得到反序的电源，电动机进入正向反接制动状态。由于 KS1 常闭触头已打开，所以此时 KM2 自锁触头无法锁住电源。当电动机转子惯性速度接近于零时， KS1 的正转常闭触头和常开触头复位， KM2 断电，正向反接制动结束。该线路的缺点是主电路没有限流电阻，冲击电流大。
图 2.32 为具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路，图中电阻 R 是反接制动电阻，同时也具有限制起动电流的作用，该线路工作原理如下：合上电源开关 QS ，按下正转起动按钮 SB2 ， KA3 通电并自锁，其常闭触头断开，互锁 KA4 线圈电路， KA3 常开触头闭合，使 KM1 线圈通电， KM1 的主触头闭合，电动机串入电阻接入正序电源开始降压起动，当电动机转速上升到一定值时， KS 的正转常开触头 KS-1 闭合， KA1 通电并自锁，接触器 KM3 线圈通电，于是电阻 R 被短接，电动机在全压下进入正常运行。需停车时，按下停止按钮 SB1 ，则 KA3 、 KM1 、 KM3 三只线圈相继断电。由于此时电动机转子的惯性转速仍然很高， KS-1 仍闭合， KA1 仍通电， KM1 常闭触头复位后， KM2 线圈随之通电，其常开主触头闭合，电动机串接电阻接上反序电源进行反接制动。转子速度迅速下降，当其转速小于 100r/min 时， KS-1 复位， KA1 线圈断电，接触器 KM2 释放，反接制动结束。
二、 能耗制动控制
能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，结定子绕组加一直流电源，以产生静止磁场，起阻止旋转的作用，达到制动的目的。
1 ．单向能耗制动控制
⑴ 按时间原则控制的单向运行能耗制动控制线路
图 2.33 为按时间原则进行能耗制动的控制线路。 KM1 通电并自锁电动机已单向正常运行后，若要停机。按下停止按钮 SB1 ， KM1 断电，电动机定子脱离三相交流电源；同时 KM2 通电并自锁，将二相定子接入直流电源进行能耗制动，在 KM2 通电同时 KT 也通电。电动机在能耗制动作用下转速迅速下降，当接近零时， KT 延时时间到，其延时触点动作，使 KM2 、 KT 相继断电，制动结束。
⑵ 按速度原则控制的单向运行能耗制动控制线路
2 ．电动机可逆运行能耗制动控制
图 2.35 为电动机按时间原则控制可逆运行的能耗制动控制线路。在其正常的正向运转过程中，需要停止时，可按下停止按 钮， KM1 断电， KM3 和 KT 线圈通电并自
锁， KM3 常闭触头断开起着锁住电动机起动电路的作用； KM3 常开主触头闭合，电动机定子接入直流电源进行能耗制动，转速迅速下降，当其接近零时，时间继电器延时断开的常闭触头 KT 断开， KM3 线圈断电， KM3 常开辅助触头复位，时间继电器 KT 线圈也随之失电，电动机正向能耗制动结束，电动机自然停车。
第七节 直流电动机控制
一、 直流电动机起动控制
1 ．单向运转起动控制线路
图 2.37 为电枢串二级电阻、按时间原则起动控制电路。图中 KA1 为过电流继电器， KM1 为起动接触器， KM2 、 KM3 为短接起动电阻接触器， KT1 、 KT2 为时间继电器， KA2 为欠电流继电器， R 3 为放电电阻。
电路工作原理为：合上电源开关 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 R 1 、 R 2 。按下起动按钮 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。在电动机起动时同时，并接在 R 1 电阻两端的 KT2 通电，其常闭触点打开，使 KM3 不能通电，确保 R 2 串入电枢。
经一段时间延时后， KT1 延时闭合触点闭合， KM2 通电，短接电阻 R 1 ，随着电动机转速升高，电枢电流减小，为保持一定的加速转矩，起动过程中将串接电阻逐级切除，就在 R 1 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 R 2 ，电动机在全压下运转，起动过程结束。
二、直流电动机正反转控制
三、直流电动机调速控制
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