2.2 三相异步电动机的基本控制电路

由继电器、接触器所组成的电气控制电路，称为继电器—接触器控制系统。该电路基本控制环节包括：点动与长动控制电路、正/反转控制电路、按顺序起停控制电路、自动往返控制电路、多点起停控制电路等。本节将重点介绍这些基本控制内容。

2.2.1 全压起动控制电路

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起动。全压起动，即是将额定电压直接加在电动机的定子绕组上，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起动。这样，控制电路简单，提高了电路的可靠性，且减少了电气维修的工作量。

1.手动起停控制电路

图2-2为用负荷开关或胶盖开关控制的电动机直接起动和停止控制电路，电路采用了熔断器FU作短路保护，电路能可靠工作。这种控制方式的特点是电气电路简单，但操作不方便、不安全，无过载、零压等保护措施，不能进行自动控制。

2.自动起停控制电路

自动起停控制电路是一种用按钮进行起动和停止操作，可以连续运行的控制电路。自动起停控制电路又称长动电路，典型电路如图2-3所示。

自动起停控制电路分为主电路和控制电路两部分，主电路的电源引入采用了隔离开关QS，电动机定子电流由接触器KM主触头的通、断来控制。控制电路的工作原理为：用起动按钮和停止按钮分别控制交流接触器线圈电流的通、断，通过电磁机构，带动触头的通、断，达到控制电动机起动、停止的目的。

电路控制分析：按下起动按钮SB₁，接触器KM线圈通电自锁（辅助动合触头闭合）、主触头闭合，接通电动机电源电路，电动机M起动、连续运行。按下停止按钮SB₂，接触器KM线圈断电，自锁回路断开，电动机停止。

与起动按钮SB₁动合触头并联的接触器KM辅助动合触头称为自锁触头，KM线圈通电后，KM辅助动合触头闭合，将起动按钮SB₁的动合触头旁路，松开可自动复位按钮SB₁时，电流经KM自锁触头流通，该触头的闭合能在按钮SB₁复位时，保持KM线圈不断电，在电路中实现自锁作用。

2.2.2 点动控制电路

在实际工作中，除要求电动机长期运转外，有时还需要短时或瞬时工作，称为点动。长动控制电路中的接触器线圈得电后能自锁，而点动控制电路却不能自锁，当机械设备要求电动机既能持续工作，又能方便瞬时工作时，电路必须同时具有长动和点动的控制功能，如图2-4所示。

图2-4a中，当按下按钮SB₂时，KM线圈得电，其常开辅助主触头闭合，即可形成自锁，实现电动机长期工作；当按下按钮SB₃时，其常闭触头先断开KM自锁电路，常开触头再闭合，使得KM线圈得电，电动机转动。由于没有形成自锁，松开SB₃时按钮复位断开，KM线圈断电，其主触头断开，电动机停止，因此可实现点动功能。

图2-4b中，增加了一个手动开关SA。当需要点动时，将开关SA打开，操作SB₂即可实现点动控制。当需要连续控制时，将开关SA闭合，将KM的自锁触头接入，操作SB₂即可实现连续控制。

图2-4c中，增加了中间继电器K。当需要点动控制时，按下按钮SB₃，KM线圈通电，主触头闭合，电动机转动。当松开SB₃时，KM线圈断电，主触头断开，电动机停止转动。当需要连续控制时，按下SB₂，线圈K得电，其常开辅助触头闭合，即可形成自锁，实现电动机长期工作。

2.2.3 正/反转控制电路

在生产设备中，很多运动部件需要两个相反的运动方向，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，这就要求电动机能实现正、反两个方向转动。由三相交流电动机工作原理可知，实现电动机反转的方法是将任意两根电源线对调。电动机主电路需要用两个交流接触器分别提供正转和反转两个不同相序的电源。

图2-5为正/反转控制电路，电路分为主电路和控制电路两部分。主电路中的两个交流接触器KM₁和KM₂分别构成正、反两个相序的电源接线。按照控制原理分析：按动正转起动按钮SB₂，接触器KM₁线圈通电自锁，KM₁主触头闭合，电动机正向转动；电动机正转过程中，按动停车按钮SB₁，KM₁线圈断电，自锁回路打开，主触头打开，电动机停转。按动反转按钮，交流接触器KM₂线圈通电自锁，KM₂主触头闭合，电动机反向转动。

若主电路中KM₁和KM₂的主触点同时闭合，将会造成主电路电源短路，因此本电路任何时刻只允许有一个接触器的触头闭合。实现这一控制要求的方法是分别将KM₁，KM₂动断触头串接在对方线圈电路中，形成相互制约的关系，简称为互锁控制（又称联锁控制）。

该电路欲使电动机经由正转进入反转或由反转进入正转，必须先按下停止按钮，然后再进行相反操作。这给设备操作带来一些不便。为了方便操作，提高生产效率，在图2-5的基础上增加了按钮联锁功能，如图2-6所示，方法是将正、反转按钮的动断触头串到对方电路中，利用按钮动合、动断触头的机械连接，在电路中起相互制约的联锁作用。如正转过程中，按动反转按钮SB₂，SB₂的动断触头使KM₁线圈断电（自锁打开），电动机正转停止，KM₁动断触头复位，SB₂的动合触头闭合，使KM₂线圈通电自锁，电动机实现反转。同理在反转过程中，按动正转按钮SB₁可以使KM₂线圈断电，KM₁线圈通电，电动机进入正转。采用了按钮联锁，在电动机转动状态下，直接按动反向按钮，就可以进入相反方向的转动状态，不必操作停止按钮，简化了电路操作。双重互锁使电路更具有实用性。

2.2.4 顺序控制电路

生产机械或自动生产线由许多运动部件组成，不同运动部件之间有联系又互相制约。例如，电梯及升降机械不能同时上、下运行，机械加工车床的主轴必须在油泵电动机起动，并使齿轮箱有充分的润滑油后才能起动等。这就对电动机起动过程提出了顺序控制的要求，实现顺序控制要求的电路称为顺序控制电路（也称为联锁控制电路）。常用的顺序控制电路有两种，一种是主电路的顺序控制，另一种是控制电路的顺序控制。

1.主电路顺序控制

主电路的顺序控制电路如图2-7所示。主电路中接触器KM₂的3个主触头串在接触器KM₁主触头的下方。故只有当KM₁闭合，电动机M₁起动后，KM₂才能使M₂通电起动，满足电动机M₁、M₂顺序起动的要求。图中起动按钮SB₁、SB₂分别用于两台电动机的起动控制，按钮SB₃用于电动机同时停止控制。

2.控制电路的顺序控制

如果不在电动机主电路采用顺序控制连接，可以用控制电路来实现顺序控制的功能，如图2-8a所示。图中接触器KM₂的线圈串联在接触器KM₁自锁触头的下方，故只有当KM₁线圈通电自锁、电动机M₁起动后，KM₂线圈才可能通电自锁，使电动机M₂起动工作；图中接触器KM₁的辅助动合触头具有自锁和顺序控制的双重功能。

图2-8b是将图2-8a控制电路中KM₁动合触头自锁和顺序控制的功能分开，专用一个KM₁辅助动合触头作为顺序控制触头，串联在接触器KM₂的线圈回路中；当接触器KM₁线圈通电自锁、动合触头闭合后，接触器KM₂线圈才具备通电工作的先决条件，同样可以实现顺序起动控制的要求。本控制电路的停止顺序，可以先按动停止按钮SB₂，电动机M₂先停转；或按动停止按钮SB₁，电动机M₁、M₂同时停转。

图2-8c电路除具有顺序起动控制功能以外，还能实现逆序停车的功能；图中接触器KM2动合触头并联在停车按钮SB₁动断触头两端，只有接触器KM₂线圈断电（电动机M₂停转）后，操作SB₁才能使接触器KM₁线圈断电，电动机M₁停转，实现逆序停车的控制要求。

2.2.5 多点控制电路

在大型设备上，为了操作方便，常要求能多地点进行控制操作；在某些机械设备上为保证操作安全，需要多个条件满足，设备才能开始工作，这样的控制要求可通过在电路中串联或并联电器的常闭触头和常开触头来实现。

图2-9a为多地点操作控制电路，KM线圈的通电条件为按钮SB₂、SB₃、SB₄的常开触头任一闭合，KM辅助常开触头构成自锁，这里的常开触头并联构成逻辑或的关系，任一条件满足，接通电路；KM线圈电路的切断条件为按钮SB_l、SB₅、SB₆的常闭触头任一打开，常闭触头串联构成逻辑与的关系，其中任一条件满足，即可切断电路。

图2-9b为多条件控制电路，KM线圈的通电条件为按钮SB₄、SB₅、SB₆的常开触头全部闭合，KM辅助常开触头构成自锁，即常开触头串联为逻辑与的关系，全部条件满足，接通电路；KM线圈电路的切断条件为按钮SB₁、SB₂、SB₃的常闭触头全部打开，即常闭触头并联构成逻辑或的关系，全部条件满足，即可切断电路。

2.2.6 自动循环控制电路

机械设备中如机床的工作台、高炉的加料设备等均需在一定的距离内能自动往复不断循环，以实现所要求的运动。图2-10是机床工作台往返循环的控制电路，它实质上是用行程开关来自动实现电动机正、反转的。组合机床、铣床等的工作台常用这种电路实现往返循环。图中的行程开关应按要求安装在床身固定的位置上，反映加工终点与原位（即行程）的长短。当撞块压下行程开关时，其常开触头闭合，常闭触头打开。这其实是在一定行程的起点和终点用撞块压行程开关，以代替人工操作按钮。

合上电源开关Q，按下正向起动按钮SB₂，接触器KM₁得电动作并自锁，电动机正转使工作台前进，当运行到SQ₂位置时，其常闭触头断开，KM₁线圈失电，电动机脱离电源，同时SQ₂常开触头闭合，使KM₂线圈通电，电动机实现反转，工作台后退。当撞块又压下SQ₁时，使KM₂线圈断电，KM₁线圈又得电，电动机正转使工作台前进，这样可一直循环下去。

SB₁为停止按钮，SB₂与SB₃为不同方向的复合起动按钮。之所以用复合按钮，是为了满足改变工作台方向时，不按停止按钮便可直接操作的要求。限位开关SQ₃与SQ₄安装在极限位置。若由于某种故障使工作台到达SQ₁或SQ₂位置时未能切断KM₂或KM₁，则工作台继续移动到极限位置，压下SQ₃或SQ₄，此时可最终把控制电路断开，使电动机停止，避免工作台由于越出允许位置所导致的事故。因此SQ₃和SQ₄起极限位置保护作用。

上述这种用行程开关按照机床运动部件的位置或机件的位置变化所进行的控制，称为按行程原则的自动控制，或称行程控制。行程控制是机床和机床自动线应用最为广泛的控制方式之一。