继电器控制线路：接触器点动和长动方案

■应知点:

1.了解三相异步电动机的点动、长动控制线路的组成原理和实际操作。

2.了解三相异步电动机的点动、长动控制线路的保护方法。

■应会点:

1.掌握三相异步电动机的点动、长动控制线路的工作原理的分析。

2.掌握识别电路图中的图形符号的方法，能识图，会画图。

一、任务简述

工厂的各种机床和生产机械的电力拖动控制系统，主要由三相异步电动机来拖动生产机械运行，而三相异步电动机则由继电器、接触器、按钮等电器组成的电气控制电路实现其启动、正转、反转、制动等控制。下面介绍各种机床及其生产机械电气控制电路的安装、调整和维修等知识。

二、相关知识

在了解低压电器元件的相关知识的基础上，针对继电器—接触器点动、长动控制线路的特点，着重介绍三相异步电动机的相关知识。

1.三相异步电动机原理

三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

图2－1　三相异步电动机组成结构

2.三相异步电动机的结构组成

三相异步电动机的组成结构如图2－1所示。

三相异步电动机种类繁多，按转子结构分类可分为笼型和绕线式异步电动机两大类；按机壳的防护形式分类，笼型又可分为防护式、封闭式、开启式。异步电动机分类方法虽不同，但各类三相笼型异步电动机的基本组成却是相同的。三相笼型异步电动机的结构如图2－2所示，主要由定子和转子两大部分组成。

图2－2　三相笼型异步电动机的结构原理

1.定子(静止部分)

定子由定子铁芯、定子绕组、接线盒、机座等部分组成。

2.转子(旋转部分)

转子由转子铁芯、转子绕组、转轴等部分组成。

三、应用实施

1.采用接触器的点动控制线路

有的生产机械的某些运动部件不需要电动机连续拖动，只要求电动机作短暂运转，这就需要对电动机作点动控制。电动机的点动控制比电动机连续运转控制更简单。图2－3所示为接触器的点动控制线路。

1)电路组成

整个控制线路分成主电路和控制电路两部分。

图2－3　采用接触器的点动控制线路

主电路是从电源L1、L2、L3经电源断路器QF、熔断器FU1、接触器KM的主触点到电动机M的电路，是流过大电流部分。

控制电路由熔断器FU2、按钮SB、接触器KM线圈组成。

2)线路工作原理

合上电路断路器QF，按下点动按钮SB，接触器KM线圈通电。

主回路通电路线为:电源L1、L2、L3→断路器QF→熔断器FU1→接触器KM主触点→电动机M。

控制回路通电路线为:L1→1号线→熔断器FU2→按钮SB→接触器KM线圈→4号线→2号线→L2。

接触器KM线圈得电后，其主电路中接触器KM主触点闭合，接通电动机M的三相电源，电动机启动运转。

松开按钮SB，接触器KM线圈失电释放，其在主电路中的主触点断开，切断电动机的三相电源，电动机M停转。

从以上分析可知，当按下按钮SB，电动机M启动单向运转，松开按钮SB，电动机M就停止，从而实现“一点就动，松开就停”的功能。

3)保护环节

短路保护:短路时通过熔断器FU1、FU2的熔体熔断切开主电路及控制电路。

2.三相异步电动机长动(连续)控制电路

三相异步电动机长动(连续)控制电路是一种最常用、最简单的控制线路，能实现对电动机的启动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作等，其典型控制电路如图2－4所示。

图2－4　三相异步电动机长动(连续)控制电路

1)电路组成

主电路由断路器QF、熔断器FU、接触器KM的常开主触点、热继电器FR的热元件和电动机M组成。

控制电路由启动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触点构成。

2)线路工作原理

(1)电动机启动。合上断路器QF，按启动按钮SB2，按触器KM线圈得电，3对常开主触点闭合，将电动机M接入电源，电动机开始启动。同时，与SB2并联的KM的常开辅助触点闭合，即使松手断开SB2，接触器线圈KM通过其辅助触点可以继续保持通电，维持吸合状态。凡利用自己的辅助触点来保持其线圈带电称为自锁，此触点为自锁触点。由于KM的自锁作用，当松开SB2后，电动机M仍能继续启动，最后达到稳定运转。

(2)电动机停止。按停止按钮SB1，接触器KM的线圈失电，其主触点和常开辅助触点均断开，电动机脱离电源，停止运转。这时，即使松开停止按钮，由于自锁触点断开，接触器KM线圈不会再通电，电动机不会自行启动。只有再次按下启动按钮SB2时，电动机方能再次启动运转。

3)保护环节

(1)短路保护。短路时通过熔断器FU的熔体熔断切开主电路。

(2)过载保护。当机械出现过载时，导致电动机定子发热，此时由热继电器来承担过载保护。由于热继电器的热惯性比较大，即使热元件上流过几倍额定电流，热继电器也不会立即动作。在电动机启动时间不太长的情况下，热继电器经得起电动机启动电流的冲击而不会动作，只有在电动机长期过载下热继电器FR才动作，其常闭触点断开，使接触器KM线圈失电，切断电动机主电路，电动机停转，实现过载保护。

(3)欠压和失压保护。电动机控制系统出现欠压和失压都有可能造成生产设备或人身事故，所以在控制电路中都应该加上欠压和失压保护装置。由于接触器具有欠压和失压保护功能，所以在三相异步电动机长动(连续)控制电路中欠压和失压保护是通过接触器KM的自锁触点来实现的。

图2－5　带转换开关的点动控制线路

控制线路具备了欠压和失压的保护能力以后，有以下3个方面优点:

①防止电压严重下降时电动机在重负载情况下的低压运行。

②避免电动机同时启动而造成电压的严重下降。(www.xing528.com)

③防止电源电压恢复时，电动机突然启动运转，造成设备和人身事故。

3.两种控制线路的区别

通过上述两种控制电路工作过程的分析可知，长动(连续)控制电路与点动控制电路的区别在于有无自锁触点。即无自锁的电路为点动控制电路，有自锁的电路为长动(连续)控制电路。

4.带转换开关的点动线路

带转换开关的点动控制线路如图2－5所示。

1)电路组成

主电路由断路器QF、熔断器FU、接触器KM的常开主触点、热继电器FR的热元件和电动机M组成。

控制电路由熔断器FU2、FU3、启动按钮SB2、停止按钮SB1、手动通断按钮SA、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触点构成。

2)线路工作原理

控制线路中通过手动开关SA实现点动与连续控制的切换。SA置于“断”位置，按钮SB2是一个点动按钮；SA置于“通”位置，按钮SB2转换为启动连续控制按钮。

3)保护环节

主电路具有短路保护、过载保护、欠压和失压保护等功能。

5.复合按钮实现点动

复合按钮实现点动控制线路如图2－6所示。

图2－6　复合按钮实现点动控制线路

1)电路组成

主电路由断路器QF、熔断器FU1、接触器KM的常开主触点，热继电器FR的热元件和电动机M组成。

控制电路由熔断器FU2、FU3、启动按钮SB2、停止按钮SB1、复合按钮SB3、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触点构成。

2)线路工作原理

控制线路中用按钮SB2、复合按钮SB3分别实现长动和点动控制。点动时通过复合按钮SB3的常闭触点断开接触器KM的自锁触点，实现点动。连续控制时按下按钮SB2即可。按下SB1按钮实现停机。

3)保护环节

主电路具有短路保护、过载保护、欠压和失压保护等功能。

6.中间继电器KA控制

1)电路组成

如图2－7所示，主电路由断路器QF、熔断器FU1、接触器KM的常开主触点、热继电器FR的热元件和电动机M组成。

图2－7　中间继电器KA控制线路

控制电路由熔断器FU2、FU3、长动按钮SB2、停止按钮SB1、点动按钮SB3、中间继电器KA、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触点构成。

2)线路工作原理

控制线路中，按下按钮SB3，因中间继电器KA线圈不得电，其常开触点不闭合，实现点动控制；连续控制时按下按钮SB2，使中间继电器KA线圈得电并自锁，接触器KM线圈得电实现长动控制。

3)保护环节

主电路具有短路保护、过载保护、欠压和失压保护等功能。

四、操作技能考评

通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表2－1所示。

表2－1　任务操作技能考核要求和考核标准

续表

教学小结

1.三相异步电动机的控制线路大都由继电器、接触器和按钮等有触点的电器组成。

2.点动与长动控制线路是三相异步电动机的基本控制线路。

3.点动控制线路实现简单、主电路构造易懂，但保护环节薄弱、安全性不高；相比而言，长动控制线路安全性较高，但控制线路较点动控制线路略微复杂。

4.可以根据实际需要在点动或长动基本控制线路上增添其他部件与线路以实现额外功能。

思考与练习

1.简述三相异步电动机的结构及其工作原理。

2.思考三相异步电动机点动与长动控制线路各适用何种实际生产需求?并从其组成元件的不同之处分析其控制原理与保护环节有何不同?

3.读图2－8并分析。图2－8实现什么控制功能?其控制原理是什么?并写出各电器元件符号对应的电器元件。

图2－8　电气控制图