三相异步电动机基本控制电路优化

1.全压启动控制电路

电动机接通电源后，由静止状态逐渐加速到稳定运行状态的过程称为电动机的启动。全压启动，即是将额定电压直接加在电动机的定子线组上使电动机运转。在变压器容量允许的情况下，电动机应尽可能采用全压启动。这样，控制电路简单，提高了电路的可靠性，且减少了电气维修工作量。如图2-2所示为三相笼型异步电动机单向全压启动控制电路。

图2-2 单向全压启动控制电路

（1）控制电路工作过程。启动时，合上刀开关QS，主电路引入三相电源。按下启动按钮SB2，KM线圈通电，主触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同时KM辅助触点闭合。当松开启动按钮SB2后，KM线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。这种依靠接触器本身辅助触点使其线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的触点称为自锁触点。

按下SB1按钮，KM线圈断电，主触点复位（开），切断电动机电源，电动机自动停车。同时KM自锁触点复位（开），控制电路回到启动前的状态。

（2）控制电路的保护环节

①短路保护。当控制电路发生短路故障时，控制电路能迅速断开电源，熔断器FU1是作为主电路短路保护。熔断器FU2为控制电路的短路保护，熔断器仅做短路保护而不能起过载保护，这是因为，一方面熔断器的规格必须根据电动机启动电流大小做适当选择，另一方面还要考虑熔断器保护特性的反时限保护特性。

②过载保护。热继电器FR作为电动机的过载保护之用。当电动机过载、堵转或断相等都会引起定子绕组电流过大，热继电器根据电流的热效应，而使热继电器FR动作，即FR的常闭触点断开，则使KM线圈断电，从而使KM主触点断开，切断电动机电源。由于热惯性，热继电器不会受电动机短时过载、冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器做过载保护的同时还必须设有短路保护，并且选做短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。

③欠压和失压保护。欠压和失压保护是依靠启动按钮复位功能和接触器本身的电磁机构来实现的。当电动机正在运行时，如果电源电压因某种原因过分地降低或消失时，接触器KM衔铁自行释放，电动机停止，同时KM自锁触点断开。当电源电压恢复正常时，接触器KM线圈也不可能自行通电，即电动机不会自行启动，要使电动机启动，操作者必须再次按下启动按钮。

控制电路具有欠压和失压保护功能以后，有以下三方面的好处。

·防止电压严重下降时电动机低压运行。

·避免电动机同时启动造成电压严重下降。

·防止电源电压恢复正常时，电动机突然启动造成设备和人身事故。

2.正、反转控制电路

在生产实践中，许多生产机械要求电动机能正、反转，从而实现可逆运行。如机床主轴的正向和反向运动，工作台的前后运动，起重机吊钩的上升和下降等。由电动机原理可知，三相异步电动机的三相电源进线中任意两相对调，电动机即可反向运转。实际运用中，通过两个接触器改变定子绕组相序来实现正、反转，其电路如图2-3所示。

在主电路中[见图2-3（a）]，采用两个接触器，即正转用接触器KM1和反转用接触器KM2，当接触器KM1的主触点闭合，三相电源的相序按L1、L2、L3接入电动机，电动机正转；而当KM2的主触点闭合时，三相电源按L3、L2、L1接入电动机，电动机反转。由主电路可知，若KM1和KM2的主触点同时闭合，将造成短路故障，如图中虚线所示，

图2-3（b）中当误操作同时按下SB2和SB3时，会造成短路故障。因此，要使电路安全可靠地工作，最多只允许一个接触器工作，要实现这种控制要求，在正反向间要有一种连锁关系。通常采用如图2-3（c）所示的电路，将其中一个接触器的常闭触点串联另一个接触器线圈电路中，则任一接触器线圈先得电后，即使按下相反方向按钮，另一个接触器也无法得电，这种连锁通常称为互锁，即两者存在相互制约的关系。而把KM1、KM2的常闭触点称为互锁触点。由KM1、KM2常闭触点实现的互锁称为“电气互锁”。

图2-3 正、反向工作的控制电路

如图2-3（c）所示的控制电路中，若按正向按钮SB2，KM1线圈通电，电动机正转。要使电动机反转，必须按下停止按钮SB1后，再按反转启动按钮SB3，电动机方可反转，这个电路称为“正—停—反”控制。显然这种电路的缺点是操作不方便。

图2-3（d）所示的控制电路中，正反向启动按钮SB2、SB3采用复合按钮。直接按反向按钮就能使电动机反向工作。这个电路称为“正—反—停”控制。

该电路由复合按钮SB2、SB3常闭触点实现的互锁称为“机械互锁”。(www.xing528.com)

3.多地控制电路

有些生产设备和机械，由于种种原因，常要在两地或两个以上的地点进行操作。如X62W型万能铣床在操作台的正面及侧面均能对铣床的工作状态进行操作控制。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，常闭按钮要串联。如图2-4所示为实现两地控制的电路图。这一原则同样适用于三地或多地控制。

图2-4 实现两地控制电路

4.顺序控制

在多机拖动系统中，各电动机所起的作用是不同的，有时需按一定的顺序启动，才能保证操作过程的合理性和工作的安全可靠。

例如，在图2-5中，机床中要求M1先启动后M2才允许启动。将控制电动机M1的接触器KM1的常开触点串联接入控制电动机M2的接触器KM2的线圈电路中，可实现按顺序工作的连锁要求。

图2-5 按顺序工作时的控制电路

如图2-6所示为采用时间继电器，按时间顺序启动的控制线路。主电路与图2-5主电路相同，电路要求M1启动50秒后，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，KM1线圈通电并自锁，电动机M1启动，同时KT线圈通电。定时50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KM2常闭触点断开，切断KT线圈的电源。

图2-6 采用时间继电器的顺序启动控制电路

5.循环控制

有些生产机械，如龙门刨床、导轨磨床等，要求工作台在一定距离内能自动往复，不断循环，以使工件能连续加工，其控制电路如图2-7所示。

电路工作过程是：闭合QS，按下SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机M正转，通过机械传动装置拖动工作台向左移动，当工作台运动到一定位置时，挡铁碰撞行程开关SQ1，使其常闭触点断开，KM1线圈断电，主触点复位（开），电动机停，自锁触点复位（开）。随后SQ1常开触点闭合，KM2线圈通电并自锁，电动机反转，拖动工作台向右移动，行程开关SQ1复位，为下次正转做准备。由于KM2已自锁，电动机继续拖动工作台向右移动，当工作台向右移动到一定位置时，另一个挡铁碰撞SQ2，SQ2常闭触点断开，使KM2线圈断电，KM2主触点复位（开），电动机停止工作，KM2自锁触点复位（开）。随后SQ2常开触点闭合，使KM1再次通电，电动机又开始正转。如此往复循环，使工作台在预定的行程内自动往复移动。

图2-7 自动循环往复控制电路

图中SQ3、SQ4分别为左、右超极限限位保护用的行程开关。