三相笼式异步电动机启动控制方法

全压启动控制包括多种启动方式，主要有开关直接启动、点动启动、连续启动，以及点动与连续混合启动控制等多种方式。

1.手动开关直接启动控制

对于功率较小且工作要求简单的电动机，如小型台钻、砂轮机、冷却泵的电动机，可用手动开关（如刀开关、转换开关、自动空气开关等）接通电源直接启动。因此，手动开关直接启动控制仅适用于不频繁启动的小容量电动机，它不能实现远距离控制和自动控制，也不能实现零电压、欠电压和过载保护。其控制电路如图2-1所示。

图2-1　手动开关直接启动控制

2.连续启动控制

图2-2所示的为三相笼式异步电动机单向全压启动控制线路。电路分为两部分：主电路由刀开关QS、熔断器FU1、接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件和电动机M构成。控制电路（辅助电路）由熔断器FU2、热继电器FR的常闭触点、停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器KM的线圈和常开辅助触点KM组成。这是最基本的电动机控制线路。

图2-2　单向全电压启动控制线路

1）控制线路工作原理

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，接触器KM线圈通电，其常开主触点闭合，使电动机接通电源开始全压启动运转；同时与SB2并联的接触器常开辅助触点KM也闭合，使接触器KM线圈有两条通电路径。当松开启动按钮SB2后，KM线圈通过其自身常开辅助触点继续保持通电，从而保证电动机的连续运行。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或自保持。起自锁作用的触点称为自锁触点。

电动机停止运转时，可按下停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，其主触点和自锁触点均断开，切断电动机三相电源，电动机M脱离电源停止运行；同时接触器KM自锁触点也断开，控制回路解除自锁。松开停止按钮SB1，控制电路又回到启动前的状态。由于此时控制电路已断开，电动机不能恢复运行，只有再按下启动按钮SB2，电动机才能重新启动运行。

（1）短路保护：由熔断器FU1、FU2分别实现对主电路和控制电路的短路保护。

（2）过载保护：由热继电器FR实现对电动机的过载保护。当电动机出现长期超载运行时，会造成电动机绕组温升超过允许值而损坏，通常要采取过载保护。过载保护的特点是：负载电流越大，保护动作时间越短，但不能受电动机启动电流影响而动作。热继电器发热元件的额定电流一般按电动机额定电流来选取。由于热继电器惯性很大，即使热元件流过几倍的额定电流，热继电器也不会立即动作，因此在电动机启动时间不长的情况下，热继电器是不会动作的。只有过载时间比较长时，热继电器动作，常闭触点FR断开，接触器KM失电跳闸，主触点KM断开主电路，电动机停止运转，实现了电动机的过载保护。

（3）欠电压和零电压保护（也称失电压保护）：在电动机正常运行时，若电源电压由于某种原因消失（停电）而使电动机停转，当电源恢复时为了避免设备自行启动造成人身或设备事故而设置的保护措施，称为零电压保护。零电压保护的作用是在电气设备失电后重新恢复时，必须人为再次启动，电气设备才能正常运行。

在电动机正常运行时，若电源电压由于某种原因过分降低而使电动机转速明显下降、转矩降低，若负载转矩不变，使电流过大，造成电动机停转和损坏电动机。由于电源电压过分降低可能会引起一些电器释放，造成电路不正常工作产生事故，为此需迅速地切断电源。因此，欠电压保护指的是当电源电压下降达到最小允许的电压值时将电动机电源切除的保护措施。欠电压保护的作用就是当电源电压下降到一定值时立即将电源切断，以保证设备和人身的安全。

图2-2所示的电路中，依靠接触器本身实现欠电压和失电压保护。当电源电压由于某种原因欠电压或失电压时，接触器KM的电磁吸力急剧下降或消失，衔铁释放，KM的常开主触点断开，切断电源，电动机停转。而当电源恢复正常时，由于控制电路失去自锁，电动机不会自行启动，避免了事故发生。

以上这三种保护是三相笼式异步电动机常用的保护环节，它对保证三相笼式异步电动机安全运行非常重要。

3.点动与连续混合启动控制

在生产实践中，有的生产机械既有连续运转状态，又有短时间间断运转状态；因此对电动机的控制需要有点动与连续运转的两种混合控制方式。图2-3所示的是能实现点动和连续运转的几种控制线路。

图2-3（b）所示的是最基本的点动控制线路。当按下启动按钮SB时，KM线圈通电，电动机启动运转；松开按钮SB，KM线圈断电释放，电动机停止运转。启动按钮SB没有并联接触器KM的自锁触点，没有自锁保护，因此这种电路只能实现点动，不能实现连续运行。

图2-3　几种点动控制

图2-3（c）所示的是一类点动与连续混合控制线路。其中，复合按钮SB3用来实现点动控制，SB2用来实现连续控制。当需要点动控制时，按下点动按钮SB3，其常闭触点先将KM自锁电路断开，常开触点闭合后，使KM线圈通电，衔铁被吸合，主触点闭合接通三相电源，电动机启动运行；当松开点动按钮SB3时，其常开触点先断开，常闭触点后闭合，KM线圈断电释放，主触点断开电源，电动机停止运转。图中按钮SB2和SB1用来实现连续控制。此线路可靠性较差。

图2-3（d）所示的也是点动与连续混合控制线路。当需要点动控制时，由按钮SB来实现点动控制；当需要连续控制时，按一下按钮SB2，中间继电器KA线圈得电，KA常开触点闭合，KM线圈得电，即可实现电动机连续运行；按一下按钮SB1，中间继电器KA线圈失电，KA常开触点打开，KM线圈失电，即可实现电动机停车。

4.正反转启动控制

许多生产机械常常要求具有上下、左右、前后等相反方向的运动，如机床工作台的前进和后退，电梯的上升和下降等，这就要求电动机能正反转可逆运行。由电动机原理可知，要实现正反转控制，只需改变接入电动机的三相电源的相序即可。将三相电源进线中任意两相对调，电动机即可反向运转。因此可借助正反向接触器改变定子绕组相序来实现正反转控制工作，其线路如图2-4所示。(www.xing528.com)

图2-4（b）所示的是接触器无互锁的正反转控制电路。图中KM1为正转接触器，KM2为反转接触器。当按下正转启动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机正转；按下反转启动按钮SB3，KM2线圈通电并自锁，电动机反转。当误操作即同时按正反向启动按钮SB2和SB3时，KM1与KM2主触点都闭合，将会使主电路发生两相电源短路事故。

为避免上述事故的发生，图2-4（c）中在上述基础上加入了电气互锁控制。它将接触器KM1与KM2常闭触点分别串接在对方线圈电路中，形成相互制约控制，即互锁或连锁控制。这种利用接触器（或继电器）常闭触点的互锁称为电气互锁。

图2-4　正反向工作的控制线路

当按下正转启动按钮SB2时，KM1线圈通电，主触点闭合，电动机正转；同时KM1的常闭辅助触点断开，切断反转接触器KM2线圈电路。这时，即使误操作按下反转启动按钮SB3，KM2线圈也不能通电。若要实现反转运行，必须先按下停止按钮SB1，使KM1线圈断电释放，再按下SB3才能实现。也就是说，先停止正转运行，再按反向启动按钮才能启动反转运行；反之亦然。所以这个电路称为“正—停—反”控制。此线路虽然保证了正反转接触器不能同时通电，但需按“正—停—反”顺序实现正反转切换控制，切换不直接不方便。

图2-4（d）所示的控制线路可实现电动机正反转的直接转换控制，这个电路称为“正—反—停”控制。它将正反转启动按钮的常闭触点串入对方接触器线圈电路中的一种互锁控制，这种互锁称为按钮互锁或机械互锁。当电动机由正转变为反转时，只需按下反转启动按钮SB3，便会通过SB3的常闭触点使KM1线圈断电，KM1的电气互锁触点闭合，KM2线圈通电，从而实现电动机反转。该线路中同时存在电气互锁和机械互锁，称为具有双重互锁的电动机正反转控制。若只采用机械互锁，也能实现电动机正反转的直接转换，但可能会发生电源短路事故。所以在电力拖动控制系统中普遍使用双重互锁的电动机正反转控制线路，以提高控制的可靠性。

5.行程控制

在生产实践中，有些机床的工作台需要自动往复运动，如龙门刨床、导轨磨床等。自动往复运动通常利用行程开关检测往复运行的相对位置，进而控制电动机的正反转，这种控制通常称为行程控制。

图2-5所示的是机床工作台自动往复运动示意图。限位开关SQ1、SQ2分别放在床身两端，用来反映工作台运行的终点和起点。撞块A和B安装在工作台上，跟随工作台一起移动。SQ3、SQ4为极限保护开关。当工作台运行到终点和起点，撞块A和B分别压下SQ1、SQ2，从而改变控制电路的通断状态，实现电动机的正反转控制，进而实现工作台的自动往复运动。

图2-5　工作台自动往复运动示意图

图2-6所示的是机床工作台自动往复运动控制线路。电路工作过程如下：合上电源开关QS，按下正转启动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机正转，工作台前进；当运行到SQ2位置时，撞块B压下SQ2，SQ2常闭触点断开、常开触点闭合，使得KM1线圈失电，KM2线圈得电并自锁，电动机由正转变换为反转，工作台后退。当后退到SQ1位置时，撞块A压下SQ1，SQ1常闭触点断开、常开触点闭合，使得KM2线圈失电，KM1线圈得电并自锁，电动机由反转变换为正转，工作台又前进。如此周而复始自动往复工作。按下停止按钮SB1，电动机停止，工作台停止运行。当限位开关SQ1或SQ2失灵时，则极限保护开关SQ3或SQ4实现保护，避免工作台因超出极限位置而发生故障。

图2-6　自动循环往复控制线路

由上述控制过程可知，在一个自动循环往复运动中，电动机要进行两次反转制动，易出现较大的反转制动电流和机械冲击，因此这种电路适用于电动机容量较小，循环周期较长、电动机转轴具有足够刚性的拖动系统中。另外，需选择容量较大的接触器，且机械式的限位开关容易损坏，现在多选用接近开关或光电开关实现限位控制。

6.顺序启动控制

生产实践中常要求多台电动机按一定的顺序启动和停止。例如，车床主轴转动时，要求油泵先给齿轮箱提供润滑油再启动，主轴停止后，油泵才停止润滑；即要求润滑油泵电动机先启动、主轴电动机后启动，主轴电动机先停止、润滑泵电动机后停止。如图2-7所示，M1为润滑油泵电动机，M2为主轴电动机。将控制油泵电动机的接触器KM1的常开辅助触点串入控制主轴电动机的接触KM2的线圈电路中；这样只有在接触器KM1线圈得电，KM1常开触点闭合，才允许KM2线圈得电，即可实现电动机M1启动后才允许电动机M2启动。将控制主轴电动机的接触器KM2的常开辅助触点并联在电动机M1的停止按钮SB1两端；这样当接触器KM2通电，电动机M2运转时，SB1被KM2的常开触点短接，不起作用，不能使M1停止；只有当接触器KM2断电，SB1才能起作用，油泵电动机M1才能停止。从而实现顺序启动，顺序停止的连锁控制。

图2-7　顺序控制线路

图2-8所示的是采用时间继电器实现顺序启动控制的线路。主电路与图2-7中的主电路相同，线路要求电动机M1启动t秒后，电动机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，接触器KM1线圈通电并自锁，电动机M1启动，同时时间继电器KT线圈也通电。定时t秒，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，同时接触器KM2的常闭触点切断了时间继电器KT的线圈电源。

图2-8　采用时间继电器实现顺序启动控制线路

7.多地启动控制

有些机械和生产设备，由于种种原因常需要在两地或两个以上的地点进行操作，因此需要多地控制。例如，重型龙门刨床有时在固定的操作台上控制，有时需要站在机床四周用悬挂按钮控制。要实现多地控制，要求启动按钮并联，停止按钮串联。如图2-9所示线路可实现两地控制，图中SB3、SB4为启动按钮，SB1、SB2为停止按钮，分别安装在两个不同位置，在任一位置按下启动按钮，KM线圈都能得电并自锁，电动机启动；而在任一位置按下停止按钮，KM线圈都会失电，电动机停止。

图2-9　实现多地点控制线路