1.手动直接起动控制电路
手动直接起动控制是使用各种手动开关，来完成电动机的起动和停止操作，这种控制方法一般用于小容量、单台电动机的控制。
（1）手动直接起动控制电路所用的电器。
1）开启式负荷开关（胶盖闸）。开启式负荷开关做控制电动机用时，开关内的熔丝座内不准装熔丝，应用铜丝短接，在开关后面加装熔断器。开启式负荷开关除了用于电动机控制外，常用于照明配电线路，做线路控制开关用。
2）封闭式负荷开关（铁壳开关）。封闭式负荷开关可以直接装在墙面上，开关外壳要做接零保护。负荷开关可以做电动机控制用，但更多用于做为设备与供电线路间的隔离开关。
3）组合开关。常用的刀形组合开关的外形和结构，如图3⁃74所示。这种开关的动触头也是刀形，主要用于小型电动机起动，如砂轮机。有些机床设备上用它来做电源总开关。
4）熔断器。控制线路中常用的是螺旋式熔断器，其外形和结构如图3⁃75所示。
螺旋式熔断器体积小，主要用于空间较小的设备配电箱中。螺旋式熔断器上使用的是封闭式高熔点熔丝，熔丝装在瓷管内，管内有石英砂散热，瓷管两端有金属帽与熔丝相接，使用时就像用螺口灯泡一样，拧开上盖，把熔丝管放进去再把上盖拧上。瓷管端金属帽上有一个彩色小圆片，小圆片焊在熔丝上，里面有一个小弹簧，熔丝熔断时小片就会掉在上盖的玻璃窗里，很容易被看到。这种熔断器叫做有填料封闭式熔断器。
图3-74 系列组合开关
a）外形 b）结构 c）电路图中的符号
图3-75 熔断器
a）外形 b）结构 c）电路中的符号
用于电动机控制时，熔丝的额定电流要大于等于电动机额定电流的1.5～2.5倍。
螺旋式熔断器使用时要注意，下接线端接点有时过低，会造成熔丝管与上接点接不上。
（2）用手动开关控制电动机直接起动。用手动开关控制电动机直接起动的电路很简单，在手动开关的下面接熔断器，把电动机的接线接到熔断器下口即可。选用开关时，开关的额定电流要大于电动机的额定电流。
2.自动直接起动控制电路
手动直接起动控制电路必须由人来直接操作，如果电动机功率很大，操作时会出现很大的分断电弧，容易造成人身伤害，另外电路中只有熔断器做短路保护，设备出现其他故障时，只能由人来操作开关切断电源。
为了使设备操作更安全、效率更高、操作更方便，一般设备都使用自动起动控制电路。
（1）自动直接起动控制电路中所用的电器。
1）按钮。按钮是一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接去控制主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”去控制接触器，再由接触器去控制主电路，所以叫做主令电器。按钮的外形和结构，如图3⁃76所示。
按钮中采用的是桥式触头，两个静触头在两边，一个动触头在中间，像一座桥。在一个按钮中有两组静触头和一个动触头组合在一起，叫单联按钮。不操作时动触头与其中一组静触头保持接触，叫做常闭触头，另一组不与动触头接触的叫做常开触头。按钮上有复位弹簧，保持常闭触头闭合，常开触头断开的状态。当按动按钮时，常闭触头先断开，常开触头后闭合；松开按钮时，在复位弹簧作用下常开触头先断开，常闭触头后闭合，复位准备下一次操作。
图3-76 按钮
a）三联按钮 b）单联按钮 c）电路图中的符号
按钮的种类很多，有的在按钮帽中有小灯泡，兼做信号灯用。按控制线路的要求和安装位置的要求，可以把几个按钮组合在一起，有两联、三联、多联按钮。一般单联按钮要安装在控制面板上，板上要开一个圆孔，按钮帽在面板上，按钮整体在面板下。二联以上的按钮一般有外壳，可以独立安装在设备上方便操作的位置。
2）接触器。接触器是用来接通或断开主电路的控制电器，是自动控制电路的核心器件，控制电路的各个环节大多数是围绕着接触器来工作的。交流接触器的外形和结构如图3-77所示。
接触器可以说是一个电磁铁带动的多触头按钮，是一个电动按钮。
接触器的结构分成三个系统：
由静铁心、动铁心、缓冲弹簧、反作用弹簧和线圈组成的电磁动作系统；
由主触头、辅助常开触头、辅助常闭触头组成的触头系统；
由灭弧罩构成的灭弧系统。
当电磁动作系统中的线圈通电时，在电磁力的作用下，动铁心被吸合，带动触头系统的各触头动作，接通或断开触头所在的电路。灭弧系统的作用是在触头分断时，尽快熄灭电弧，使触头不被烧毁。如果通过线圈的电压达不到额定电压或线圈断电，在反作用弹簧的作用下，动铁心带动各触头动作，断开或接通触头所在的电路，使设备停止工作，并且在电压恢复后不会自动进入工作状态而发生意外。这个功能称为失电压或欠电压保护功能。
交流接触器的规格主要有两个重要参数，一个是主触头容量，一个是线圈额定电压。主触头的容量指主触头可以通过的电流值，从10～6000A。线圈的额定电压有36V、220V、380V等多种，一台接触器可以更换不同电压的线圈。
交流接触器的主触头为三对常开触头，用于控制三相主电路，辅助触头为两对常开触头和两对常闭触头，用于完成必要的控制环节。小型接触器辅助触头的容量为5A。
常用的CJ10系列交流接触器的外形如图3-78所示。
图3-77 交流接触器
a）外形和结构 b）电路图中的符号
图3-78 CJ10系列交流接触器
现在还有许多新型接触器，大多是合资产品，型号各异，一般体积较小、节能性能较好、价格偏高。
使用交流接触器作为电动机控制电路的主元件，电路可以有以下功能：
①有失电压、欠电压保护功能；
②可以实现自动控制功能；
③可以实现远距离控制功能；
④可以用线圈回路的小电流控制主回路的大电流，操作安全。
交流接触器线圈中通过的是交流电流，由于交流电流有过零点，电磁力也有消失的瞬间，因此动铁心会发生振动，产生噪声，为了解决这个问题，在铁心端面装有短路环，利用电磁感应的作用，使短路环内的磁场和环外的磁场不同时为零，避免产生振动噪声。
接触器常见故障分析及处理方法，见表3-5。
表3-5 接触器常见故障分析及处理方法
（续）
3）热继电器。热继电器主要用作电动机的过载保护。电动机的短时过载在电力拖动中是经常发生的，只要电动机绕组不超过允许温升时，这种短时过载是允许的，但电动机不允许长时间过载，否则绕组会因过热而烧毁，因此用热继电器来作为电动机的过载保护。
三相电动机在运行中，有时一相电源出故障，电动机在两相电源下继续运行，称为断相运行。此时电动机要急剧发热，也要用热继电器来作电动机的过载保护，称为断相保护。
热继电器、接触器、按钮是组成三相电动机自动起动控制电路的必备器件。热继电器的外形及结构如图3⁃79所示。
热继电器的工作原理是：热继电器的发热元件（一段高电阻率导体）串接在电动机的主回路中，用两种膨胀系数的金属合在一起制成的双金属片靠在发热元件上，电动机正常工作时，双金属片被加热微弯，当电动机过载时，主双金属片受到超过正常的热量而膨胀弯曲加剧，推动导板，通过温度补偿双金属片，推动推杆，将动触头与常闭触头分开，到图中虚线的位置，从而断开接触器线圈电源，进而断开电动机电源，使电动机停转。待双金属片冷却后复位，推杆失去推力，即可使触头复位。如果将调节螺钉向里调，即能自动复位。如将调节螺钉向外调，则变为手动复位，需要按下手动复位按钮，才能使热继电器复位。
热继电器的复位时间一般要5min左右，手动复位也要等双金属片冷却之后，也需约2min以后再做手动复位操作。一般在热继电器动作后，要停机对电路进行检查，如果设备没有问题，才可以重新开机进行工作。
热继电器的规格是热继电器额定电流和热元件的整定电流，同一额定电流的热继电器，整定电流可以是多个规格供选用。
使用热继电器时，热继电器的额定电流要大于电动机的额定电流，整定电流要稍大于电动机的额定电流。整定电流可以通过调整电流调节钮来在一定范围（0.6～1倍）内改变它的大小。
（2）按钮点动正转控制电路。如果在用手动开关控制电路的基础上，加上一只接触器和一个按钮的常开触头，就组成了按钮点动起动控制电路，如图3-80所示。
图3-79 热继电器
a）外形和结构 b）电路图中的符号 1—电流调节钮 2—推杆 3—拉簧 4—手动复位按钮 5—动触头 6—调节螺钉 7—常闭静触头 8—温度补偿双金属片 9—导板 10—主双金属片 11—压簧 12—支撑杆
按下按钮SB，常开触头闭合，接触器KM线圈通电，KM主触头闭合，电动机M运转；但一松手，按钮SB常开触头断开，接触器KM线圈断电，KM主触头断开，电动机M停转。(www.xing528.com)
也就是说点动控制时，手按下按钮电动机就转，松手电动机就停，电动机不能连续运行，这种控制只能在特殊操作时使用，电动机不能长时间正常运行。
按钮控制的是线圈的小电流，而接触器控制的是主电路的大电流，这就达到了用小电流控制大电流的功能，此外接按钮的线可以很长，就可以实现人离开机械的远距离控制。
图3-80 按钮点动正转控制电路
（3）具有自锁的正转控制电路。由于按钮有自动复位的功能，松开手，按钮的常开触头就会断开，电动机动就要停转。要想使电动机长期运转，就必须在按钮复位、常开触头断开时，让KM的线圈不能断电，最好的办法就是在按钮的常开触头上并上一个不会断开的开关，这个开关可以利用接触器KM上的常开辅助触头，当KM线圈通电时，常开辅助触头闭合，正好把按钮常开触头断开的电路接通，KM线圈就不会断电，电动机也不会停了。这种利用接触器自身的辅助触头，保持控制线路接通的方法叫做自锁，与按钮常开触头并联的这一对常开辅助触头叫做自锁触头。
按钮常开触头被自锁后，电动机也停不下来了，只能拉总闸，为了能够控制电动机停止，在常开触头的前面要串接另一个按钮的常闭触头，按这个按钮，常闭触头断开，KM线圈断电，电动机停转。用常开触头的按钮叫起动按钮，用常闭触头的按钮叫停止按钮。
为了防止电动机在运行过程中，出现过载事故烧毁电动机，要在控制电路中加上过载保护环节，加装一只热继电器。
具有自锁和过载保护的正转控制电路如图3-81所示。
电路中的QS是电源隔离开关，可以在设备上，也可以在供电线路上。熔断器FU1是主电路的短路保护，熔断器FU2是控制电路的短路保护。
图3-81 具有自锁和过载保护的正转控制电路
电路的动作原理如下：
起动：
松开起动按钮SB2，由于接触器KM常开辅助触头已闭合自锁，控制电路仍保持接通，电动机M继续运转。
停止：
过载保护：
电动机M过载→热继电器FR双金属片弯曲→FR常闭触头断开→KM线圈断电→KM主触头断开→电动机M停转
接触器自锁正转电路是自动控制电路的基本电路形式，每台电动机的每种运转状态对应一个接触器自锁正转电路。
（4）按钮联锁的正反转控制电路。三相电动机反转，只需要任意调换电动机三相电源线中任意两根导线，在自动控制电路中，这个调换工作由两只接触器来完成。一只接触器把电源按正相序接到电动机上，另一只接触器把电源按反相序接到电动机上。
电动机有两种运转状态，就要有两个接触器自锁正转电路，如图3-82所示。
图3-82 按钮联锁的正反转控制电路
当接触器KM1工作时，如果按动接触器KM2线圈电路中的起动按钮SB3，两只接触器同时接通电源，在电动机上就会造成电源两相短路，这是不允许的，为了避免出现这种危险情况，当一个接触器线圈通电时，绝不能允许另一只接触器线圈通电。解决的办法，可以利用起动按钮中的常闭触头，把起动按钮SB2的常闭触头接到接触器KM2的线圈回路中去，另一只起动按钮SB3也照此办理，这样，按动起动按钮SB3时，由于按钮中的常闭触头先断开，就会先把接触器KM1线圈的电源断开，电动机会停转，再继续按下去，接触器KM2才会通电，主触头闭合，使电动机按与原来转向相反的方向转动。
这种把一只按钮的常闭触头接到另一个接触器线圈回路中去，防止两个接触器同时动作的方法，叫做按钮联锁（互锁）。
按钮联锁的正反转控制电路的动作原理如下：
正转控制：
反转控制：
停止：在电路中增加一只按钮SB1的常闭触头做停止按钮，需要停止时按SB1即可。
过载保护：热继电器FR的常闭触头接在控制电路中，无论电动机在正转状态，还是反转状态，出现过载情况时，都会切断电源使电动机停转。
图3-82中两个按钮符号间的虚线，表示这两个触头是同一只按钮中的触头。
（5）按钮、接触器复合联锁的正反转控制电路。为了提高电路的可靠性，有时要加多重防护，由于按钮有时会出故障，为了防止出意外，在电路中利用接触器的常闭触头，接在对方接触器的线圈回路中，这样，一个接触器通电时，它的辅助常闭触头会把对方接触器线圈回路断开，保证它不会同时动作。这种方法叫接触器联锁。
同时具有两种以上联锁的电路叫复合联锁，如图3-83所示。
图3-83 按钮、接触器复合联锁的正反转电路
3.减压起动控制电路
（1）星-三角减压起动
1）时间继电器。进行减压起动时，要掌握起动时间，当电动机达到一定转速时就改接成全压运行，手动控制时，时间由人来掌握，觉得差不多了就可以操作开关进行切换。进行自动控制就需要有一个器件能够控制时间，常用的是各种时间继电器。
时间继电器的种类很多，有机械式、空气阻尼式、电动式、电磁式、电热式还有电子式。时间继电器控制时间的长短可以从几秒钟到几小时。
空气阻尼式时间继电器是在减压起动中用得最多的一种时间继电器，如图3-84所示。
图3-84 空气阻尼式时间继电器
a）外形 b）结构
这种时间继电器由两大部分组成，电磁系统和空气室。在空气室中有一块橡皮薄膜，当推杆向里推时，气室中的空气从薄膜与轴杆间的间隙跑出气室外，松开推杆后，薄膜向外张，把间隙封死，这时薄膜外的大气压力使推杆不能返回，在气室上方有一个锥形气道，空气可以从气道进入气室，调整调节螺钉可以调整进气量，随着空气进入气室，气室内气压增高薄膜开始外张复位，到气室中进满空气后，薄膜完全复位，这时就会带动推杆推动继电器上的微动开关动作，接通或断开被控制的电路。气室中进气时间长短，就是定时的长短。调整进气量就是调整定时的时间。
推杆是由电磁系统的动铁心带动的，电磁系统可以改装，一种情况是线圈通电时推杆被推动，线圈断电推杆开始复位定时，叫做断电延时；另一种是线圈不通电时推杆被推动，线圈通电时，推杆被释放复位，叫做通电延时。
时间继电器上微动开关中也是一个常开触头和一个常闭触头，由于有通电延时和断电延时之分，时间断电器的触头符号比较多，如图3-85所示。
符号中的小圆弧表示受阻力延时的方向，凹面表示受阻力，凸面表示不受阻力。
这种时间继电器定时时，刻度盘上没有时间，只能调整后用钟表进行校对，一般要根据电动机起动情况反复调整至最佳点。
图3-85 时间继电器在电路图中的符号
还有一种时间继电器为电热式，结构更简单，没有线圈，结构原理类似热继电器，利用双金属片受热到弯曲的时间来定时。看图时要注意，图中只有触头符号，没有线圈。
2）用时间继电器定时的自动星-三角减压起动控制电路
自动星-三角减压起动控制电路，如图3-86所示。
图3-86 自动星-三角减压起动控制电路
控制电路动作原理如下：
（2）自耦变压器（补偿器）减压起动。这种补偿器内部构造主要包括自耦变压器、热继电器、接触器、时间继电器、按钮等部分。自耦变压器的抽头电压有两种，分别是电源电压的65%和80%（出厂时一般接在65%），可以根据电动机起动时负载大小选择不同的起动电压，使用65%的抽头电动机不能起动时，如果电源情况允许，可以改接80%的抽头，这时对电网的影响要大一些。自耦变压器的线圈是按短时通电设计的，只能带负载连续起动两次，如果不能起动，需要停一会儿再行起动。保护装置有热继电器过载保护和欠电压保护。
自耦变压器起动设备也装在一个大控制箱里，放在地上，控制电路与自动星-三角起动器相似，如图3-87所示。
图3-87 自动控制补偿起动器
控制电路工作原理如下：
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