2.4　三相笼型异步电动机启动控制

三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等一系列优点获得了广泛的应用。它的控制线路都是由继电器、接触器、按钮等有触点电器组成的。

2.4.1　全压启动控制线路

三相笼型异步电动机全压启动控制线路如图2-4所示。它是一个常用的最简单的控制线路，由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触点、热继电器的热元件与电动机M构成主线路。

① 线路的工作原理　启动时，合上QS，引入三相电源。按下SB2，交流接触器KM的线圈通电，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，使接触器吸引线圈继续通电，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。这一对起自锁作用的辅助触点，则称为自锁触点。

要使电动机M停止运转，只要按下停止按钮SB1，将控制线路断开即可。这时接触器KM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，SB1的常闭触点在复位弹簧的作用下，虽能恢复到原来的常闭状态，但接触器线圈已不再能依靠自锁触点通电了，因为原来闭合的自锁触点早已随着接触器的断电而断开。

② 线路的保护环节

a.熔断器FU作为线路短路保护，但达不到过载保护的目的。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作适当选择，另一方面还要考虑熔断器保护特性的反时限特性和分散性。所谓分散性，是指各种规格的熔断器的特性曲线差异较大，即使是同一种规格的熔断器，其特性曲线也往往有很大不同。

b.热继电器具有过载保护作用。由于热继电器的热惯性比较大，即使热元件流过几倍额定电流，热继电器也不会立即动作。因此在电动机启动时间不太长的情况下，热继电器是经得起电动机启动电流冲击而不动作的。只有在电动机长时间过载下FR才动作，断开控制电路，使接触器断电释放，电动机停止旋转，实现电动机过载保护。

c.欠压保护与失压保护是依靠接触器本身的电磁机构来实现的。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，这又叫零压保护。

控制线路具备了欠压和失压保护能力之后，有如下三个方面的优点：

第一，防止电压严重下降时电动机低压运行。

第二，避免电动机同时启动而造成的电网电压严重下降。

第三，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。

2.4.2　电动机的点动控制线路

生产实际中，有的生产机械需要点动控制，还有些生产机械在进行调整工作时采用点动控制。实现点动控制的几种电气控制线路如图2-5所示。

① 最基本的点动控制线路　如图2-5（a）所示，当按下点动启动按钮SB时，接触器KM通电吸合，主触点闭合，电动机接通电源。当手松开按钮时，接触器KM断开释放，主触点断开，电动机被切断电源而停止旋转。

② 带手动开关SA的点动控制线路　如图2-5（b）所示，当需要点动时将开关SA打开，操作SB2即可实现点动控制。当需要连续工作时合上SA，将自锁触点接入，即可实现连续控制。

③ 利用复合按钮实现点动的控制线路　如图2-5（c）所示。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，接下来接通启动控制电路，KM线圈通电，主触点闭合，电动机启动旋转。当松开SB3时，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。

④ 利用中间继电器实现点动的控制线路　如图2-5（d）所示，利用点动启动按钮SB2控制中间继电器KA，KA的常开触点并联在SB3两端，控制接触器KM，再控制电动机实现点动，当需要连续控制时按下SB3按钮即可，当需要停止时按下SB1按钮。

2.4.3　电动机的正反转控制线路

在生产加工过程中，往往要求电动机能够实现可逆运行。如机床工作台的前进与后退，主轴的正转与反转，起重机吊钩的上升与下降等，这就要求电动机可以正反转。由电动机原理可知，若将接至电动机的三相电源进线中的任意两相对调，即可使电动机反转。所以可逆运行控制线路实质上是两个方向相反的单向运行线路，但为了避免误动作引起电源相间短路，又在这两个相反方向的单向运行线路中加设必要的互锁。

电动机正反转控制线路如图2-6所示。该图为利用两个接触器的常闭触点KM1、KM2起相互控制作用，即利用一个接触器通电时，其常闭辅助触点的断开来锁住对方线圈的电路。这种利用两个接触器的常闭辅助触点互相控制的方法叫作互锁，而两对起互锁作用的触点便叫作互锁触点。

2.4.4　自动往复行程控制线路

在生产实践中，有些生产机械的工作台需要自动往复运动，如龙门刨床、导轨磨床等。最基本的自动往复循环控制线路如图2-7所示，它是利用行程开关实现往复运动控制。

限位开关SQ1放在左端需要反向的位置，而SQ2放在右端需要反向的位置，机械挡铁要装在运动部件上。启动时，利用正向或反向启动按钮，如按正转按钮SB2，KM1通电吸合并自锁，电动机作正向旋转带动机床运动部件左移，当运动部件移至左端并碰到SQ1时，将SQ1压下，其常闭触点断开，切断KM1接触器线圈电路，同时其常开触点闭合，接通反转接触器KM2线圈电路，此时电动机由正向旋转变为反向旋转，带动运动部件向右移动，直到压下SQ2限位开关，电动机由反转又变成正转，这样驱动部件进行往复的循环运动。

由上述控制情况可以看出，运动部件每经过一个自动往复循环，电动机要进行两次反接制动过程，将出现较大的反接制动电流和机械冲击。因此，这种线路只适用于容量较小、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，在选择接触器容量时应比一般情况下选择的容量大一些。

利用限位开关除了可实现往复循环之外，还可实现控制进给运动到预定点后自动停止的限位保护等电路，其应用相当广泛。