三相笼形异步电动机全电压启动控制电路

10.1　三相笼形异步电动机全电压启动控制电路

1．刀开关（断路器）直接启动电动机电路

刀开关（断路器）直接启动电动机控制电路如图10-1所示，图（a）为刀开关控制电路，图（b）为断路器控制电路。当合上刀开关或断路器后，电动机单向启动运转；断开刀开关或断路器，电动机停转。刀开关可以直接启动7.5kW以下的小型电动机，这种开关自配熔断管或连接熔丝的接线桩，具有短路保护。断路器直接启动控制电路具有过载的热保护和过电流保护。它们都只适用于不频繁启动的小容量电动机，但不能实现远距离控制。这种电路多用于水泵、碾米机、磨面机等小型机械。

图10-1　电动机单向运转全压启动开关控制电路

2．三相笼形异步电动机单向点动控制电路

三相笼形异步电动机单向点动控制电路如图10-2所示。由刀开关QS，熔断器FU，接触器KM的常开主触点与电动机M构成主电路。FU1用作电动机M的短路保护。控制电路由启动按钮SB和接触器KM的线圈构成。

图10-2　三相笼形异步电动机单向点动控制电路

电路图中的电器一般不表示出空间位置，同一电器的不同组成部分可以不画在一起，但文字符号应标注一致。例如图中接触器KM的励磁线圈与主触点不画在一起，但都用相同的文字符号KM来标注。

电路的工作原理：启动时，合上刀开关QS，引入三相电源。按下按钮SB，接触器KM线圈得电吸合，主触点KM闭合，电动机M接通电源便启动运转。松开按钮SB，按钮就在自身弹簧的作用下恢复到原来断开的位置，接触器KM线圈失电释放，接触器主触点KM断开，电动机失电停止运转。按钮SB兼做停止按钮。

这种“一按就动，一松就停”的电路称为点动控制电路。点动控制电路常用于调整机床，对刀动作等。因短时工作，电路中不设热继电器。

3．单向自锁控制电路

单向点动控制电路只适用于机床调整、刀具调整。而机械设备工作时，要求电动机作连续运行，即要求按下按钮后，电动机就能启动并连续运行直至加工完毕为止。单向自锁控制电路就是具有这种功能的电路。

如图10-3所示为具有自锁功能的单向运转三相笼形异步电动机控制电路的示意图。主电路由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件与电动机M构成。控制电路由启动按钮SB2、停止按钮SBl、接触器KM常开辅助触点、接触器的线圈以及热继电器FR的常闭触点组成。

图10-3　具有自锁功能的单向运转三相笼形异步电动机控制电路

电路的工作原理：启动时，合上QS，引入三相电源。按下启动按钮SB2，交流接触器KM的吸引线圈通电，接触器主触点闭合，电动机接通电源直接启动运转。同时与SB2并联的常开辅助触点KM闭合，这样当手松开，SB2自动复位时，接触器KM的线圈仍可通过接触器KM的常开辅助触点使接触器线圈继续通电，从而保持电动机的连续运行。这种依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的辅助触点，则称为自锁触点。

电动机M停止时，只要按下停止按钮SBl，将控制电路断开即可。这时接触器KM线圈断电释放，KM的常开主触点将三相电源切断，电动机M停止旋转。当手松开按钮后，SBl的常闭触点在复位弹簧的作用下，又恢复到原来的常闭状态，因为原来闭合的自锁触点早已随着接触器线圈的断电而断开，所以此时接触器线圈已不再依靠自锁触点通电了。

熔断器FU作为电路短路保护，为使电动机在启动时熔丝不被熔断，熔断器熔体的规格必须根据电动机启动电流大小做适当选择，热继电器FR具有过载保护作用。使用时，将热继电器的热元件接在电动机的主电路中做检测元件，用以检测电动机的工作电流，而将热继电器的常闭触点接在控制电路中。当电动机长期过载或严重过载时，热继电器才动作，其常闭控制触点断开，切断控制电路，接触器KM线圈断电释放，电动机停止运转、实现过载保护。单向自锁控制电路还具有欠压保护与失压保护功能。当电源电压由于某种原因而严重欠压或失压时，接触器的衔铁自行释放，电动机停止旋转。而当电源电压恢复正常时，接触器线圈也不能自动通电，只有在操作人员再次按下启动按钮SB2后，电动机才会启动。

4．单向点动、自锁混合控制电路

生产实际中，有的生产机械既需要连续运转进行加工生产，又需要在进行调整工作时采用点动控制，这就产生了单向点动、自锁混合控制电路。该电路的示意图如图10-4所示。

图10-4　单向点动、自锁混合控制电路

图10-4（a）中采用了一个复合按钮SB3，这样，点动控制时，按下点动按钮SB3，其常闭触点先断开自锁电路，常开触点后闭合，接通启动控制电路，接触器KM线圈通电，主触点闭合，电机启动旋转。当松开SB3时，接触器KM线圈断电，主触点断开，电动机停止转动，若需要电动机连续运转，则按启动按钮SB2即可，停机时需按停止按钮SB1。

图10-4（b）是加入中间继电器的控制电路。按点动按钮SB3时，KM线圈通电，主触点闭合，电机启动运转。当松开SB3时，KM线圈断电，主触点断开，电机停止转动。若需要电动机连续运转，则按下SB2启动按钮，此时中间继电器KA线圈通电吸合并自锁。KA另一对触点接通接触器KM线圈。当需停止电机运转时按下停止按钮SB1。

5．电动机正、反向运转控制电路

生产机械的运动部件往往要求实现正反两个方向的运行，如机床主轴正转和反转，起重机吊钩的上升与下降，机床工作台的前进与后退等，均要通过控制电动机的正、反转来实现。由电机原理可知，对三相交流电动机，改变电动机电源的相序，其旋转方向就会跟着改变。按实现电动机三相电源进线中的任意两相对调所用设备不同，有倒顺转换开关控制和正、反向运转接触器控制两种电路。

（1）倒顺转换开关控制的电动机正、反向运转控制电路

倒顺转换开关控制电动机正、反向运转控制电路如图10-5（a）所示。图10-5（b）为倒顺转换开关SA工作原理示意图。当SA扳到下方位置，电动机进线端U、V、W直接与电源L1、L2、L3相连，在电源开关QS合上情况下，电动机正向运转。当转换开关SA扳回到中间位置时，倒顺转换开关断开电动机三相电源，电动机停转。当转换开关SA扳至上方位置时，电动机的U、V、W端分别与三相电源的L3、L2、L1相接，电动机反向运转。当SA扳回中间位置时，电动机停止旋转。由于转换开关无灭弧装置，仅适用于容量为5.5kW及以下的电动机。该电路有熔断器，具有短路保护。

图10-5　倒顺转换开关控制电动机正反运转控制电路

（2）接触器控制的电动机正、反向运转控制电路

①正-停-反控制电路

接触器控制的正-停-反控制电路如图10-6所示，由于两个接触器KMl、KM2的主触点所接电源的相序不同，从而可改变电动机转向。从电路可看出，接触器KMl和KM2触点不允许同时闭合，以免发生相间短路故障，为此就需要在各自的控制电路中串接对方的常闭触点，构成互锁。电动机正转时，按下正向启动按钮SB2，KMl线圈得电并自锁，KM1常闭触点断开，这时，即使按下反向按钮SB3，KM2也无法通电。当需要反转时，先按下停止按钮SBl，令接触器KM1断电释放，KMl常闭触点复位闭合，电动机停转。再按下反向启动按钮SB3，接触器KM2线圈才能得电，电动机反转。由于电动机由正转切换成反转时，需先停下来，再反向启动，故称该电路为正-停-反电路。在图10-6中，利用接触器常闭辅助触点互相制约的方法称为互锁，而这两个常闭辅助触点称为互锁触点。

图10-6　正-停-反控制电路图

②正-反-停控制电路

由于上述正-停-反控制电路使电动机由正转到反转，需先按停止按钮SBl，这显然在操作上不便，为了解决这个问题，可利用复合按钮进行控制，将启动按钮的常闭触点串联接入到对方接触器线圈的电路中，接触器控制的正-反-停控制电路如图10-7所示。

图10-7　正-反-停控制电路

假定电动机在正转状态。此时，接触器KMl线圈吸合，主触点KMl闭合。欲切换电动机的转向，只需按下反向启动按钮SB3即可。按下复合按钮SB3后，其常闭触点先断开接触器KMl线圈回路，接触器KMl释放，主触点断开正序电源。复合接钮SB3的常开触点后闭合，接通接触器KM2的线圈回路，接触器KM2通电吸合且自锁，接触器KM2的主触点闭合，负序电源送入电动机绕组，电动机做反向启动并运转，从而直接实现正、反向切换。

6．自动停止控制电路

具有自动停止的正反转控制电路如图10-8所示，它是以行程开关作控制元件来控制电动机的自动停正。在正转接触器KMl的线圈回路中，串联接入正向行程开关SQl的常闭触点，在反转接触器KM2的线圈回路中，串联接入反向行程开关SQ2的常闭触点，这就成为具有自动停止的正反转控制电路。这种电路能使生产机械每次启动后自动停止在规定的地方，也常用于机械设备的行程极限保护。

图10-8　自动停止控制电路

当按下正转启动按钮SB2后，接触器KMl线圈通电吸合并自锁，电动机正转，拖动运动部件做相应的移动，当位移至规定位置（或极限位置）时，安装在运动部件上的挡铁（撞块）便压下行程开关SQl，切断KM1线圈回路，KMl断电释放，电动机停止运转。这时即使再按SB2按钮，KMl也不会吸合，只有按反转启动按钮SB3，电动机反转，使运动部件退回，挡铁脱离行程开关SQ1，其常闭触点复位，为下次正向启动做准备。反向自动停止的控制原理与此相同。这种选择运动部件的行程作为控制参量的控制方式称为行程原则。

7．自动往返控制电路

在机床电气设备中，有些是通过工作台自动往复循环工作的，例如龙门刨床的工作台前进、后退。电动机的正、反转是实现工作台自动往复循环的基本环节。自动往返控制电路是采用复合行程开关SQ1、SQ2实现自动往返控制的。在自动停止控制电路的基础上，将SQl的常开触点并联在SB3两端，SQ2的常开触点并联在SB2的两端，自动往返控制电路如图10-9所示。

工作过程如下：合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1通电，电动机M正转，工作台向前，工作台前进到一定位置，撞块压动限位开关SQ2，SQ2常闭触点断开，KM1断电，M停止向前。SQ2常开触点闭合，KM2通电，电动机M改变电源相序而反转，工作台向后，工作台后退到一定位置，撞块压动限位开关SQ1，SQ1常闭触点断开，KM2断电，M停止后退。SQ1常闭开触点闭合，KM1通电，电动机M又正转，工作台又前进，如此往复循环工作，直至按下停止按钮SB1，KM1（或KM2）断电，电动机停止转动。

在图10-9（b）中，行程开关SQ3、SQ4安装在工作台往返运动的极限位置上，以防止行程开关SQl、SQ2失灵，工作台继续运动不停止而造成事故，起到极限保护的作用。行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4的安装位置如图10-9（a）所示。

图10-9　自动往返控制电路