第二章
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第二章 继电 --接触器控制电路
的基本环节
第一节 电气控制系统图
第二节 电气控制电路基本控制规律
第三节 三相异步电动机的起动控制
第四节 三相异步电动机的制动控制
第五节 三相异步电动机的调速控制
第六节 直流电动机的电气控制
第七节 电气控制系统常用的保护环节
第二章
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第一节 电气控制系统图
常用的 电气控制系统图 有电气原理图、电器布置
图与安装接线图。
一、电气图常用的图形符号、文字符
号和接线端子标记
二、电气原理图
电气原理图 是用来表示电路各电气元件中导电部
件的联接关系和工作原理的图。
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例,CW6132型普通车床电气原理图
图 2-1 CW6132型普通车床电气原理图
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（一）绘制电气原理图的原则：
1．图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形
符号和文字符号。
2．电气原理图的组成 电气原理图由主电路和辅助电
路组成。
3．电源线的画法
4．原理图中电气元件的画法
5．电气原理图中电气触头的画法
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6．原理图的布局
7．线路连接点、交叉点的绘制
8．原理图的绘制要层次分明，各电器元件及
触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头
最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节
省连接导线以及安装、维修方便。
（二）关于电气原理图图面区域的划分
为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的
位置，常在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编
号，横边用阿拉伯数字编号。
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（三）继电器、接触器触头位置的索引
电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下
方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置
的索引代号，索引代号用图面区域号表示。
（四）电气图中技术数据的标注
电气图中各电气元器件和型号，常在电气原
理图中电器元件文字符号下方标注出来。
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三、电器布置图
电器元件布置图 是用来表明电气原理图中各元器
件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取
集中绘制或单独绘制。
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。
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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。
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例,CW6132型车床控制盘电器布置图
图 2-2 CW6132型车床控制盘电器布置图
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例,CW6132型车床电气设备安装布置图
图 2-3 CW6132型车床电气设备安装布置图
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四、安装接线图
安装接线图 主要用于电器的安装接线、线路检查、
线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元
件布置图一起使用。
电气接线图的绘制原则是：
1） 各电气元件
均按实际安装位置
绘出，元件所占图
面按实际尺寸以统
一比例绘制。
2） 一个元件中所
有的带电部件均画
在一起，并用点划
线框起来，即采用
集中表示法。
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3） 各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气
原理图一致，并符合国家标准。
4） 各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，
并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图
上的导线编号相一致。
5） 绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以
绘成一股线。
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例：电气安装接线图
图 2-4 CW6132型车床电气互连图
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第二节 电气控制电路基本控制规律
由继电器接触器所组成的电气控制电路，基本控制规
律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地
联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。
一、自锁与互锁的控制
自锁与互锁的控制 统称为 电气的联锁控制,在电气
控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。
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三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路
图 2-5 为三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路
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转换开关控制电动机正反转电路
图 2-6 转换开关控制电动机正反转电路
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三相异步电动机正反转控制电路
图 2-7 三相异步电动机正反转控制电路
a)无互锁电路 b)具有电气互锁电路 c)具有双重互锁电路
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二、点动与连续运转的控制
图 2-8 电动机点动与连续运转控制电路
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
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三、多地联锁控制
图 2-9 多地控制电路图
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四、顺序控制
图 2-10 两台电动机顺序控制电路图
a 按顺序起动电路 b 按顺序起动、停止的控制电路
按顺序起动与停止的控制电路
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时间继电器控制的顺序起动电路
图 2-11 时间继电器控制的顺序起动电路
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五、自动往复循环控制
图 2-12 自动往复循环控制
a 机床工作台自动往复运动示意图 b 自动往复循环控制电路
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第三节 三相异步电动机的起动控制
一、星形 — 三角形减压起动控制
图 2-13 QX4系列自动星形 — 三角形起动器电路
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表 2-1 QX4系列自动星形 — 三角形起动器技术数据
型号 控制电动机功 率 /KW 额定电流 /A 热继电器额 定电流 /A 时间继电器 整定值 /S
QX4--17 1317 2633 1519 1113
QX4--30 2238 42,558 2534 1517
QX4--55 4055 77105 4561 2024
QX4--75 75 142 85 30
QX4--125 125 260 100~160 14~60
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二、自耦变压器减压起动控制
图 2-14 XJ01系列自耦减压起动电路图
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型号 被控制电动机功率 /KW 最大工作 电流 /A 自耦变压器 功率 /KW 电流互感 器变比 热继电器整 定电流 /A
XJ01— 14
XJ01— 20
XJ01— 28
XJ01— 40
XJ01— 55
XJ01— 75
XJ01— 80
XJ01— 95
XJ01— 100
14
20
28
40
55
75
80
95
100
28
40
58
77
110
142
152
180
190
14
20
28
40
55
75
115
115
115
——
——
——
——
——
——
300/5
300/5
300/5
32
40
63
85
120
142
2,8
3,2
3,5
表 2-2 XJ01系列自耦减压起动器技术数据
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三、三相绕线型异步电动机的起动控制
图 2-15 时间原则控制转子电阻起动电路
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第四节 三相异步电动机的制动控制
一、电动机单向反接制动控制
图 2-16 电动机单向反接制动控制电路
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二、电动机可逆运行反接制动控制
图 2-17 电动机可逆运行反接制动控制电路
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三、电动机单向运行能耗制动控制
图 2-18 电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路
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四、电动机可逆运行能耗制动控制
图 2-19 速度原则控制电动机可逆运行能耗制动电路
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五、无变压器单管能耗制动控制
图 2-20 电动机无变压器单管能耗制动电路
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第五节 三相异步电动机的调速控制
一、三相笼型电动机变极调速控制
图 2-21 双速电动机三相绕组连接图
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图 2-22 双速电动机变极调速控制电路
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二、三相绕线型电动机转子串电阻调速控制
图 2-23 凸轮控制器控制电动机调速电路
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三、三相异步电动机的变频调速控制
（一）变频调速原理
11 /60)1( pfsn ??
由三相异步电动机转速公式：
只要连续改变电动机交流电源的频率 f1,就可实
现连续调速。交流电源的额定频率 50 Hz，所以变频调
速有额定频率以下调速和额定频率以上调速两种：
1,额定频率以下的调速
2,额定频率以上的调速
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（二）三相异步电动机变频调速时的机械特性
1,U1/f1=常数时的变频调速机械特性
图 2-24 三相异步电动机 U1/f1=常数
变频调速机械特性
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2,U1/f1N的变频调速机械特性
图 2-25 U1=U1N 时三相异步电动机
变频调速机械特性
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（三）变频器
1、变频器的分类
1） 按变频的原理分有：
2） 交 — 直 — 交变频器的分类,电压型 和 电流型
交 — 交 变频器和 交 — 直 — 交 变频器。
图 2-26 电压型变频器基本结构
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2．交 — 直 — 交变频器
交 — 直 — 交变频器主要由整流调压、滤波及逆
变三部分组成
图 2-27 交 — 直 — 交变频器的组成
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1） 单相逆变电路
图 2-28 单相逆变电路原理图
a）主电路 b）开关通断规律 c）波形图
2） 三相逆变电路
图 2-29 三相逆变电路原理图
a）主电路 b）开关通断规律 c）波形图
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3） 电压型交 — 直 — 交变频器
图 2-30 三相桥式逆变电路主电路 图 2-31 三相逆变器输出电压波形图
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3、脉宽调制型（ PWM）变频器
（ 1）问题的提出
在一般的交 — 直 — 交变频器供电的变压、变频调
速中，为获得变频调速所要求的变频与变压的协调控
制，整流器必须是可控整流，这样在变频调速时要同
时控制整流器和逆变器。 问题：① 主电路中有两个可
控功率环节； ② 由于中间环节存在动态元件，使系统
的动态响应缓慢； ③ 由于整流器是可控的，使供电电
源的功率因数随变频装置输出频率的降低而变差，并
产生高次谐波电流； ④ 逆变器输出为六拍阶梯波交变
电压，在拖动电动机中形成较多的各次谐波，从而产
生较大的脉动转矩，影响电动机的稳定工作，低速时
尤为严重。
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图 2-32 PWM逆变器组成
解决上述问题，采用 PWM控制方式
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（ 2）脉宽调制器的基本工作原理
脉宽调制是将
输出电压分解成很
多的脉冲，调频时
控制脉冲的宽度和
脉冲间的间隔时间
就可控制输出电压
的幅值。
图 2-33 脉宽调制的输出电压
a）调制前的波形 b）调制后的波形
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图 2-34 正弦波脉宽调制（ SPWM）的输出电压
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图 2-35 PWM逆变器简单原理图
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（ 3）单极性 SPWN
图 2-36 单极性 SPWM调制
a）调制波和载波 b） SPWM脉冲
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表 2-3 单极性 SPWM调制规律
正半周
ura＞ ut V1导通
截止
Ura＜ ut V1关断
负半周
ura＞ ut V2导通
截止
Ura＜ ut V2关断
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（ 4）双极性脉宽调制
图 2-37 双极性 SPWM调制波形
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第六节 直流电动机的电气控制
一、直流电动机单向旋转起动控制
图 2-38 为直流电动机电枢串电阻单向旋转起动电路
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二、直流电动机可逆运转起动控制
图 2-39 直流电动机正反转电路
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三、直流电动机单向运转能耗制动控制
图 2-40 直流电动机单向旋转能耗制动电路
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四、直流电动机可逆旋转反接制动控制
图 2-41 直流电动机可逆运行反接制动控制电路
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图 2-42 反接时的电枢电路
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五、直流电动机调速控制
图 2-43 改变励磁电流的调速控制电路
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第七节 电气控制系统常用的保护环节
一、短路保护
二、过电流保护
三、过载保护
四、失电压保护
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八、其它保护
五、欠电压保护
六、过电压保护
七、直流电动机的弱磁保护
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第二章 继电 --接触器控制电路
的基本环节
第一节 电气控制系统图
第二节 电气控制电路基本控制规律
第三节 三相异步电动机的起动控制
第四节 三相异步电动机的制动控制
第五节 三相异步电动机的调速控制
第六节 直流电动机的电气控制
第七节 电气控制系统常用的保护环节
第二章
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第一节 电气控制系统图
常用的 电气控制系统图 有电气原理图、电器布置
图与安装接线图。
一、电气图常用的图形符号、文字符
号和接线端子标记
二、电气原理图
电气原理图 是用来表示电路各电气元件中导电部
件的联接关系和工作原理的图。
第二章
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例,CW6132型普通车床电气原理图
图 2-1 CW6132型普通车床电气原理图
第二章
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（一）绘制电气原理图的原则：
1．图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形
符号和文字符号。
2．电气原理图的组成 电气原理图由主电路和辅助电
路组成。
3．电源线的画法
4．原理图中电气元件的画法
5．电气原理图中电气触头的画法
第二章
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6．原理图的布局
7．线路连接点、交叉点的绘制
8．原理图的绘制要层次分明，各电器元件及
触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头
最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节
省连接导线以及安装、维修方便。
（二）关于电气原理图图面区域的划分
为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的
位置，常在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编
号，横边用阿拉伯数字编号。
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（三）继电器、接触器触头位置的索引
电气原理图中，在继电器、接触器线圈的下
方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置
的索引代号，索引代号用图面区域号表示。
（四）电气图中技术数据的标注
电气图中各电气元器件和型号，常在电气原
理图中电器元件文字符号下方标注出来。
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三、电器布置图
电器元件布置图 是用来表明电气原理图中各元器
件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取
集中绘制或单独绘制。
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。
第二章
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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。
第二章
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例,CW6132型车床控制盘电器布置图
图 2-2 CW6132型车床控制盘电器布置图
第二章
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例,CW6132型车床电气设备安装布置图
图 2-3 CW6132型车床电气设备安装布置图
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四、安装接线图
安装接线图 主要用于电器的安装接线、线路检查、
线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元
件布置图一起使用。
电气接线图的绘制原则是：
1） 各电气元件
均按实际安装位置
绘出，元件所占图
面按实际尺寸以统
一比例绘制。
2） 一个元件中所
有的带电部件均画
在一起，并用点划
线框起来，即采用
集中表示法。
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3） 各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气
原理图一致，并符合国家标准。
4） 各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，
并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图
上的导线编号相一致。
5） 绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以
绘成一股线。
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例：电气安装接线图
图 2-4 CW6132型车床电气互连图
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第二节 电气控制电路基本控制规律
由继电器接触器所组成的电气控制电路，基本控制规
律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地
联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。
一、自锁与互锁的控制
自锁与互锁的控制 统称为 电气的联锁控制,在电气
控制电路中应用十分广泛，是最基本的控制。
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三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路
图 2-5 为三相笼型异步电动机全压起动单向运转控制电路
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转换开关控制电动机正反转电路
图 2-6 转换开关控制电动机正反转电路
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三相异步电动机正反转控制电路
图 2-7 三相异步电动机正反转控制电路
a)无互锁电路 b)具有电气互锁电路 c)具有双重互锁电路
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二、点动与连续运转的控制
图 2-8 电动机点动与连续运转控制电路
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
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三、多地联锁控制
图 2-9 多地控制电路图
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四、顺序控制
图 2-10 两台电动机顺序控制电路图
a 按顺序起动电路 b 按顺序起动、停止的控制电路
按顺序起动与停止的控制电路
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时间继电器控制的顺序起动电路
图 2-11 时间继电器控制的顺序起动电路
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五、自动往复循环控制
图 2-12 自动往复循环控制
a 机床工作台自动往复运动示意图 b 自动往复循环控制电路
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第三节 三相异步电动机的起动控制
一、星形 — 三角形减压起动控制
图 2-13 QX4系列自动星形 — 三角形起动器电路
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表 2-1 QX4系列自动星形 — 三角形起动器技术数据
型号 控制电动机功 率 /KW 额定电流 /A 热继电器额 定电流 /A 时间继电器 整定值 /S
QX4--17 1317 2633 1519 1113
QX4--30 2238 42,558 2534 1517
QX4--55 4055 77105 4561 2024
QX4--75 75 142 85 30
QX4--125 125 260 100~160 14~60
第二章
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二、自耦变压器减压起动控制
图 2-14 XJ01系列自耦减压起动电路图
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型号 被控制电动机功率 /KW 最大工作 电流 /A 自耦变压器 功率 /KW 电流互感 器变比 热继电器整 定电流 /A
XJ01— 14
XJ01— 20
XJ01— 28
XJ01— 40
XJ01— 55
XJ01— 75
XJ01— 80
XJ01— 95
XJ01— 100
14
20
28
40
55
75
80
95
100
28
40
58
77
110
142
152
180
190
14
20
28
40
55
75
115
115
115
——
——
——
——
——
——
300/5
300/5
300/5
32
40
63
85
120
142
2,8
3,2
3,5
表 2-2 XJ01系列自耦减压起动器技术数据
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三、三相绕线型异步电动机的起动控制
图 2-15 时间原则控制转子电阻起动电路
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第四节 三相异步电动机的制动控制
一、电动机单向反接制动控制
图 2-16 电动机单向反接制动控制电路
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二、电动机可逆运行反接制动控制
图 2-17 电动机可逆运行反接制动控制电路
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三、电动机单向运行能耗制动控制
图 2-18 电动机单向运行时间原则能耗制动控制电路
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四、电动机可逆运行能耗制动控制
图 2-19 速度原则控制电动机可逆运行能耗制动电路
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五、无变压器单管能耗制动控制
图 2-20 电动机无变压器单管能耗制动电路
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第五节 三相异步电动机的调速控制
一、三相笼型电动机变极调速控制
图 2-21 双速电动机三相绕组连接图
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图 2-22 双速电动机变极调速控制电路
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二、三相绕线型电动机转子串电阻调速控制
图 2-23 凸轮控制器控制电动机调速电路
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三、三相异步电动机的变频调速控制
（一）变频调速原理
11 /60)1( pfsn ??
由三相异步电动机转速公式：
只要连续改变电动机交流电源的频率 f1,就可实
现连续调速。交流电源的额定频率 50 Hz，所以变频调
速有额定频率以下调速和额定频率以上调速两种：
1,额定频率以下的调速
2,额定频率以上的调速
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（二）三相异步电动机变频调速时的机械特性
1,U1/f1=常数时的变频调速机械特性
图 2-24 三相异步电动机 U1/f1=常数
变频调速机械特性
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2,U1/f1N的变频调速机械特性
图 2-25 U1=U1N 时三相异步电动机
变频调速机械特性
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（三）变频器
1、变频器的分类
1） 按变频的原理分有：
2） 交 — 直 — 交变频器的分类,电压型 和 电流型
交 — 交 变频器和 交 — 直 — 交 变频器。
图 2-26 电压型变频器基本结构
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2．交 — 直 — 交变频器
交 — 直 — 交变频器主要由整流调压、滤波及逆
变三部分组成
图 2-27 交 — 直 — 交变频器的组成
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1） 单相逆变电路
图 2-28 单相逆变电路原理图
a）主电路 b）开关通断规律 c）波形图
2） 三相逆变电路
图 2-29 三相逆变电路原理图
a）主电路 b）开关通断规律 c）波形图
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3） 电压型交 — 直 — 交变频器
图 2-30 三相桥式逆变电路主电路 图 2-31 三相逆变器输出电压波形图
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3、脉宽调制型（ PWM）变频器
（ 1）问题的提出
在一般的交 — 直 — 交变频器供电的变压、变频调
速中，为获得变频调速所要求的变频与变压的协调控
制，整流器必须是可控整流，这样在变频调速时要同
时控制整流器和逆变器。 问题：① 主电路中有两个可
控功率环节； ② 由于中间环节存在动态元件，使系统
的动态响应缓慢； ③ 由于整流器是可控的，使供电电
源的功率因数随变频装置输出频率的降低而变差，并
产生高次谐波电流； ④ 逆变器输出为六拍阶梯波交变
电压，在拖动电动机中形成较多的各次谐波，从而产
生较大的脉动转矩，影响电动机的稳定工作，低速时
尤为严重。
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图 2-32 PWM逆变器组成
解决上述问题，采用 PWM控制方式
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（ 2）脉宽调制器的基本工作原理
脉宽调制是将
输出电压分解成很
多的脉冲，调频时
控制脉冲的宽度和
脉冲间的间隔时间
就可控制输出电压
的幅值。
图 2-33 脉宽调制的输出电压
a）调制前的波形 b）调制后的波形
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图 2-34 正弦波脉宽调制（ SPWM）的输出电压
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图 2-35 PWM逆变器简单原理图
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（ 3）单极性 SPWN
图 2-36 单极性 SPWM调制
a）调制波和载波 b） SPWM脉冲
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表 2-3 单极性 SPWM调制规律
正半周
ura＞ ut V1导通
截止
Ura＜ ut V1关断
负半周
ura＞ ut V2导通
截止
Ura＜ ut V2关断
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（ 4）双极性脉宽调制
图 2-37 双极性 SPWM调制波形
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第六节 直流电动机的电气控制
一、直流电动机单向旋转起动控制
图 2-38 为直流电动机电枢串电阻单向旋转起动电路
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二、直流电动机可逆运转起动控制
图 2-39 直流电动机正反转电路
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三、直流电动机单向运转能耗制动控制
图 2-40 直流电动机单向旋转能耗制动电路
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四、直流电动机可逆旋转反接制动控制
图 2-41 直流电动机可逆运行反接制动控制电路
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图 2-42 反接时的电枢电路
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五、直流电动机调速控制
图 2-43 改变励磁电流的调速控制电路
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第七节 电气控制系统常用的保护环节
一、短路保护
二、过电流保护
三、过载保护
四、失电压保护
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八、其它保护
五、欠电压保护
六、过电压保护
七、直流电动机的弱磁保护
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