任務2.3 電氣控制電路基本控制規律分析

知識與能力目標

1)熟悉部分低壓電器的結構和工作原理。

2)了解電氣控制系統圖的相關知識。

3)掌握三相異步電動機的典型控制電路，會進行電路分析。

4)學會三相異步電動機的典型控制電路的安裝與調試。

2.3.1 部分低壓電器認知及應用

凡是能自動或手動接通和斷開電路，以及對電路或非電路現象能進行切換、控制、保護、檢測、變換和調節的元器件統稱為電器。按工作電壓高低，電器可分為高壓電器和低壓電器兩大類。高壓電器是指額定電壓3kV及以上的電器；低壓電器是指交流電壓1000V或直流電壓1200V以下的電器。低壓電器是電力拖動自動控制系統的基本組成元件。

1.低壓電器的分類

(1)按動作方式分類

1)自動電器：依靠本身參數的變化或外來信號的作用，自動完成接通或分斷等動作的電器。如接觸器、繼電器。

2)手動電器：用手直接操作來進行切換的電器。如刀開關、控制器及轉換開關等。

(2)按用途分類

1)控制電器：用于各種控制電路和控制系統的電器。如接觸器、繼電器、主令電器、控制器和電磁鐵等。

2)配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。如隔離開關、刀開關、熔斷器和自動開關等。

(3)按電器的執行功能分類，可分為有觸點電器和無觸點電器。

2.低壓電器的產品標準及選用

低壓電器產品標準內容包括產品的用途、適用范圍、環境條件、技術性能要求、試驗項目和方法、包裝運輸的要求等，可歸納為“三化、四統一”，即標準化、系列化、通用化，統一型號規格、統一技術條件、統一外形及其安裝尺寸、統一易損零部件。這是制造廠制造及用戶驗收的依據。

正確選用低壓電器的要求：選用合理，使用正確，兼顧技術和經濟。

選用的一般原則：安全原則、經濟原則。

3.常用術語

1)閉合時間：開關電器從閉合操作開始瞬間起到所有極的觸點都接觸瞬間為止的時間間隔。

2)斷開時間：開關電器從斷開操作開始瞬間起到所有極的觸點都分開為止的時間間隔。

3)通斷時間：從電流開始在開關電器一個極流過瞬間起到所有的電弧最終熄滅瞬間為止的時間間隔。

4)分斷能力：電器在規定的條件下，能在給定的電壓下分斷的預期分斷電流值。

5)接通能力：開關電器在規定的條件下，能在給定的電壓下接通的預期電流值。

6)通斷能力：開關電器在規定的條件下，能在給定電壓下接通和分斷的預期電流值。

7)操作頻率：開關電器在每小時內可能實現的最高操作循環次數。

8)通電持續率：電器的有載時間和工作周期之比，常用百分數表示。

9)機械壽命：機械開關電器在需要修理或更換機械零件前所能承受的無載操作循環次數。

10)電氣壽命：在規定的正常工作條件下，機械開關電器不需要修理或更換零件的負載操作循環次數。

圖2-49 按鈕的典型結構

1、2—常閉觸點 3、4—常開觸點 5—橋式觸點 6—復位彈簧 7—按鈕帽

4.控制按鈕

控制按鈕簡稱為按鈕，是最常用的主令電器，按鈕的典型結構如圖2-49所示。它既有常開觸點，也有常閉觸點。常態時在復位彈簧的作用下，由橋式動觸點將靜觸點1、2閉合，靜觸點3、4斷開。當按下按鈕時，橋式動觸點將1、2分斷，3、4閉合。1、2被稱為常閉觸點或動斷觸點，3、4被稱為常開觸點或動合觸點。

為標明按鈕的作用，避免誤操作，通常將按鈕帽做成紅、綠、黑、黃、藍、白、灰等顏色。國標GB 5229—85對按鈕顏色作了如下規定。

1)“停止”和“急停”按鈕必須是紅色的。當按下紅色按鈕時，必須使設備停止工作或斷電。

2)“起動”按鈕的顏色是綠色的。

3)“起動”與“停止”交替動作的按鈕的顏色必須是黑白、白色或灰色，不得用紅色和綠色。

4)“點動”按鈕必須是黑色的。

5)“復位”按鈕(如保護繼電器的復位按鈕)必須是藍色的。當復位按鈕還具有停止作用時，則必須是紅色的。

常用的按鈕有LA2、LA18、LA19、LA20及新型號LA25等系列。引進生產的有瑞士EAO系列、德國LAZ系列等產品。其中LA2系列有一對常開和一對常閉觸點，具有結構簡單、動作可靠、堅固耐用等優點。LA18系列按鈕采用積木式結構，觸點數量可按需要進行拼裝。LA19系列為按鈕開關與信號燈的組合，按鈕兼作信號燈燈罩，用透明塑料制成，按鈕的圖形符號和文字符號如圖2-50所示。

圖2-50 按鈕的圖形和文字符號

a)常開按鈕 b)常閉按鈕 c)復合按鈕

5.接觸器

接觸器是目前電氣控制電路中使用最廣泛的一種開關類電器，它由主令電器操動其電磁線圈動作，從而使其觸點動作，實現對被控設備主電路的控制(接通或斷開)。接觸器是用來頻繁接通和切斷電動機或其他負載主電路的一種自動切換電器。接觸器具有通斷電流能力強、動作迅速、操作安全、能頻繁地動作和遠距離操動等優點，被廣泛應用于各類電氣設備的控制中。它由觸點系統、電磁機構、彈簧、滅弧裝置和支架底座等組成。通常分為交流接觸器和直流接觸器兩類，使用最多的是交流接觸器，交流接觸器主觸點能夠通斷的電流范圍為10～630A。

(1)組成

交流接觸器的結構主要由三大部分組成，即電磁機構、觸點系統和滅弧裝置(如圖2-51所示)。

電磁系統——電磁系統用來操縱觸點的閉合和分斷。包含銜鐵(或稱動鐵心)、磁軛(或稱靜鐵心)、線圈和釋放彈簧。

觸點系統和滅弧裝置——包含三對主觸點、數對輔助觸點、滅弧罩和支持件等。主觸點通過主電流，輔助觸點的額定電流一般為5A，用于控制電路中，每對主觸點(輔助觸點)均由動、靜觸點組成。滅弧系統一般為用陶土制作的滅弧罩，用來熄滅主觸點在斷開電路時產生的電弧。

結構件——如底座等。

(2)工作原理

圖2-51 交流接觸器的結構圖

1—動觸點 2—靜觸點 3—銜鐵 4—彈簧 5—線圈 6—鐵心 7—墊氈 8—觸點彈簧 9—滅弧罩 10—觸點壓力彈簧

當線圈接通電源時，其電流產生磁場，鐵心被磁化，吸引銜鐵，使它有向著鐵心運動的趨勢，當吸力增大到足以克服釋放彈簧的反作用力時，銜鐵就帶動與它作剛性連接的動觸點，實現動靜觸點之間的閉合或斷開。此時主觸點的動觸點共同向著鐵心運動，并最終使主觸點的動觸點和靜觸點互相接觸，便把主電路接通。一旦切斷線圈的電源，或者線圈電壓突然消失或顯著降低，銜鐵就會因磁場消失或過弱，因而在釋放彈簧的作用下脫離磁軛，返回原位，與此同時，主觸點的動觸點也脫離靜觸點，把電路切斷。

交流接觸器的電磁線圈通入交流勵磁電流，由于磁導體在交流勵磁時有鐵損，所以必須用硅鋼片疊裝，以降低鐵損，減少發熱，交流電磁鐵的線圈都有框架，并且厚而短，以此來減弱鐵心間的熱傳導。

直流電磁鐵用直流電勵磁，鐵心不會發熱，都用整塊軟鋼制成，但線圈通電還是會發熱的，所以一般線圈沒有骨架，且做成細長形，以利于線圈散熱。

(3)交流電磁鐵的分磁環

由于交流勵磁電流每個周期有兩次過零點，它產生的磁通和電磁吸力也有為零的時刻，而銜鐵上所受釋放彈簧的反作用力都是始終存在的。故在每一周期內總有一段時間電磁力將小于反作用力，致使銜鐵釋放，脫離鐵心。然而，銜鐵很快又因電磁吸力大于反力而被鐵心吸過去，這樣，就產生了銜鐵的振動和噪聲。振動會使電磁鐵加速磨損和損壞，噪聲會污染環境，令操作人員難以忍受。為消除銜鐵振動和噪聲，交流電磁鐵的鐵心端面都嵌有一銅質分磁環(又稱為短路環)，如圖2-52所示，分磁環的作用在于使環內和環外磁通產生一個相位差，從而兩個磁通產生的電磁力的合力就不會等于零，可以消除銜鐵的振動和噪聲。

(4)接觸器的觸點系統

包括主觸點——通過電動機等負載電流，有三對(交流接觸器)、二對或一對(直流接觸器)主觸點和若干輔助觸點——通過小電流，通常用于控制電路完成控制聯鎖等任務。

圖2-52 交流電磁鐵的分磁環

主觸點在接通和斷開電路時，由于電壓電流的作用，會在觸點間隙內發生放電現象，即電弧。電器中的電弧是有害的：電弧的高溫會燒壞觸點，縮短使用壽命；電弧會導致觸點的熔焊，破壞電路的正常工作；如果無法將電弧熄滅，有可能燒傷操作人員，燒毀電器及其他設備，甚至釀成火災；電弧延遲了電路斷開的時間，影響控制的靈敏度。

(5)滅弧系統

為了減少電弧的不利影響，通常采用各種滅弧措施：迅速分開觸點，拉長電弧使之熄滅；磁吹線圈產生附加磁場將電弧引向遠處；用耐弧材料制成各種滅弧罩；利用縫隙限制并冷卻電弧；利用金屬柵片將電弧分割。

(6)常用型號

常用的交流接觸器有CL20、CJX1、CJX2、CJ12和CJ10、CJ0等系列，直流接觸器有CZ18、CZ21、CZ22和CZ10、CZ2等系列。其型號含義分別如圖2-53和圖2-54所示。

圖2-53 交流接觸器型號含義

圖2-54 直流接觸器型號含義

接觸器圖形符號及文字符號如圖2-55所示。

圖2-55 接觸器的圖形符號及文字符號

a)線圈 b)常開主觸點 c)常閉主觸點 d)常開輔助觸點 e)常閉輔助觸點

(7)交流接觸器的用途

交流接觸器在電路中除作為接通和切斷電路，從而對被控制的對象實行控制以外，還有欠電壓和失電壓保護功能，當電路中的電壓降低到一定數值后，吸引線圈產生的吸力減少到一定值后，不足以克服彈簧的反作用力時，動鐵心即被釋放，從而自動斷開電路，即是欠電壓保護，同樣如電壓突然為零，則動鐵心也立即釋放，從而自動斷開電路，即是失電壓保護。當電壓恢復時，如不按起動按鈕，則接觸器不會自行動作，也即被控設備不會自行起動工作，起到了安全保護作用。

(8)選用

接觸器要根據電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型，在選用時最重要的參數是主觸點允許通過的額定電流，它必須大于被控設備的額定電流。當然它的額定工作電壓必須大于等于實際電路的電壓，其吸引線圈的額定電壓應與所接控制電路的額定電壓等級一致。

(9)交流接觸器常見故障分析及處理

交流接觸器常見故障分析及處理見表2-7。

表2-7 交流接觸器常見故障分析及處理

6.刀開關

(1)刀開關的作用

刀開關俗稱閘刀開關。刀開關是一種手動配電電器。它在電路中主要用來隔離電源或手動接通與斷開交直流電路，即不直接帶電切斷或接通電路中被控制的對象(主要指電動機)，只有當電動機容量很小，而且不是經常接通與斷開時，可用刀開關進行直接控制額定電流以下的負載，如小型電動機(如機床上的冷卻泵電動機)、電爐等。

正是由于刀開關主要不用于直接切斷負荷電流的這一工作特點，因此刀開關一般均用手直接進行操作，而且其不帶滅弧裝置或滅弧裝置很簡單。所以我們在實際使用中必須注意：在斷開較大負載的電源時，必須首先操作接觸器(或低壓斷路器)，只有在接觸器主觸點將電路斷開后才能拉動刀開關切除電源，而不能在接觸器主觸點沒有斷開前直接拉動刀開關去切斷負載電流，此時較大的電弧不僅會燒蝕刀開關的觸刀，而且對操作人員也會構成危害。由于刀開關是直接用手進行操動的，因此必須十分注意操作人員的人身安全。

開啟式負荷開關是最經濟但技術指標偏低的一種刀開關。

(2)外形、結構及符號

圖2-56為刀開關的外形與結構圖，它主要有：與操作瓷柄相連的動觸刀、靜觸點刀座、熔絲、進線及出線接線座，這些導電部分都固定在瓷底板上，且用膠蓋蓋著。所以當閘刀合上時，操作人員不會觸及帶電部分。

此外，膠蓋還具有下列保護作用：

1)將各極隔開，防止因極間飛弧導致電源短路；

2)防止電弧飛出蓋外，灼傷操作人員；

3)防止金屬零件掉落在閘刀上形成極間短路。熔絲的裝設，又提供了短路保護功能。

刀開關QS的圖形符號和文字符號如圖2-57所示。

圖2-56 刀開關外形與結構圖

圖2-57 刀開關的圖形符號和文字符號

a)普通刀開關 b)帶熔斷器式刀開關

(3)刀開關技術參數與選擇

刀開關種類很多，有兩極的(額定電壓250V)和三極的(額定電壓380V)，額定電流由10A至100A不等，其中60A及以下的才用來控制電動機。常用的刀開關型號有HK1、HK2系列。表2-8列出了HK2系列膠蓋刀開關的技術數據。

表2-8 HK2系列膠蓋刀開關的技術數據

正常情況下，刀開關一般能接通和分斷其額定電流，因此，對于普通負載可根據負載的額定電流來選擇刀開關的額定電流。對于用刀開關控制電動機時，考慮其起動電流可達4～7倍的額定電流，選擇刀開關的額定電流時，宜選電動機額定電流的3倍左右。

(4)使用刀開關時注意

1)將它垂直地安裝在控制屏或開關扳上，不可隨意擱置。

2)進線座應在上方，接線時不能把它與出線座接反，否則在更換熔絲時將會發生觸電事故；

3)更換熔絲必須先拉開閘刀，并換上與原用熔絲規格相同的新熔絲，同時還要防止新熔絲受到機械損傷。

4)若膠蓋和瓷底座損壞或膠蓋失落，刀開關就不可再使用，以防止安全事故。

7.鐵殼開關

鐵殼開關也稱封閉式負荷開關，圖2-58是它的外形與結構圖。它由安裝在鑄鐵或鋼板制成的外殼內的刀式觸頭和滅弧系統、熔斷器以及操作機構等組成。

圖2-58 鐵殼開關外形與結構圖

1—U形開關觸刀 2—靜夾座 3—熔斷器 4—速斷彈簧 5—轉軸 6—操作手柄

與刀開關相比它有以下特點：

1)觸頭設有滅弧室(罩)、電弧不會噴出，可不必顧慮會發生因電弧引起的相間短路事故；

2)熔斷絲的分斷能力高，一般為5kA，高者可達50kA以上；

3)操作機構為儲能合閘式的，且有機械聯鎖裝置。前者可使開關的合閘和分閘速度與操作速度無關，從而改善開關的動作性能和滅弧性能；后者則保證了在合閘狀態下打不開箱蓋及箱蓋未關妥前合不上閘，提高了安全性；

4)有堅固的封閉外殼，可保護操作人員免受電弧灼傷。

鐵殼開關有HH3、HH10、HH11等系列，其額定電流由10A到400A可供選擇，其中60A及以下的可用于異步電動機的全壓起動控制開關。用鐵殼開關控制電加熱和照明電路時，可按電路的額定電流選擇。用于控制異步電動機時，由于開關的通斷能力為4I_e，而電動機全壓起動電流卻在4～7倍額定電流以上，故開關的額定電流應為電動機額定電流的1.5倍以上。

8.轉換開關(組合開關)和萬能轉換開關

(1)轉換開關

轉換開關又稱為組合開關，圖2-59是HZ10系列組合開關外形與結構圖。轉換開關實質上是一種特殊刀開關，是操作手柄在與安裝面平行的平面內左右轉動的刀開關。只不過一般刀開關的操作手柄是在垂直安裝面的平面內向上或向下轉動，而組合開關的操作手柄則是平行于安裝面的平面內向左或向右轉動而已。

組合開關的靜觸點一端固定在膠木盒內，另一端伸出盒外，與電源或負載相連。動觸片套在絕緣方軸上，絕緣方軸每次作90°正或反方向的轉動，帶動靜觸點通斷。

組合開關多用在機床電氣控制電路中，作為電源的引入開關，也可以用作不頻繁地接通和斷開電路、換接電源和負載以及控制5kW以下的小容量電動機的正反轉和星形-三角形起動等。

圖2-59 HZ10系列組合開關外形與結構圖

1—手柄 2—轉軸 3—彈簧 4—凸輪 5—絕緣墊板 6—靜觸點 7—動觸點 8—絕緣方軸 9—接線柱

常用刀開關有膠殼刀開關(這是使用最多的一種刀開關)、鐵殼開關和組合開關，由于組合開關體積較小，安裝和操作較方便，因而在機床電路中使用較多。

轉換開關的圖形符號和文字符號如圖2-60所示。

(2)萬能轉換開關

萬能轉換開關是比組合開關有更多的操作位置和觸點、能夠接多個電路的一種手動控制電器。由于它的檔位多、觸點多，可控制多個電路，能適應復雜電路的要求，圖2-61是LW12萬能轉換開關外形圖，它是由多組相同結構的觸點疊裝而成，在觸點盒的上方有操作機構。由于扭轉彈簧的儲能作用，操作呈現了瞬時動作的性質，故觸點分斷迅速，不受操作速度的影響。

圖2-60 轉換開關的圖形符號和文字符號

a)雙極 b)三極

圖2-61 LW12萬能轉換開關外形圖

萬能轉換開關在電氣原理圖中的畫法如圖2-62所示。圖2-62中虛線表示操作位置，而不同操作位置的各對觸點通斷狀態與觸點下方或右側對應，規定用于虛線相交位置上的涂黑圓點表示接通，沒有涂黑圓點表示斷開。另一種是用觸點通斷狀態表來表示，表中以“＋”(或“X”)表示觸點閉合，“-”(或無記號)表示分斷。萬能轉換開關的文字符號為SA。

9.熔斷器

熔斷器是一種自動動作的保護電器，用來對被保護對象進行短路或嚴重過載保護，當被保護對象出現短路或嚴重過載時，熔斷器就會自動熔斷，從而切斷供電電路，對被保護對象及整個電路起保護作用。由于熔斷器體積尺寸小、價格便宜、工作可靠、使用維護方便，它已成為各種電氣設備電路中必不可少的重要保護電器而被廣泛采用。

圖2-62 萬能轉換開關在電氣原理圖中的畫法

(1)熔斷器的結構、符號與用途

熔斷器的結構一般分成熔體座和熔體等部分。熔體既是感測元件又是執行元件，安裝在被保護的電路中。熔體材料有兩類：一類為低熔點的金屬材料(鉛、錫的合金、銻、鋁合金、鋅等)有絲狀、帶狀、片狀。另一類為高熔點材料，如銀、銅、鋁等。

熔斷器是串聯連接在被保護電路中的，當電路電流超過一定值時，熔體因發熱而熔斷，使電路被切斷，從而起到保護作用。熔體的熱量與通過熔體電流的二次方及持續通電時間成正比，當電路短路時，電流很大，熔體急劇升溫，立即熔斷，當電路中電流值等于熔體額定電流時，熔體不會熔斷，所以熔斷器可用于短路保護。由于熔體在用電設備過載時所通過的過載電流能積累熱量，當用電設備連續過載一定時間后熔體積累的熱量也能使其熔斷，所以熔斷器也可作過載保護。常用的熔斷器外形如圖2-63所示。

圖2-63 常用的熔斷器外形圖

a)插入式 b)螺旋式 c)無填料密封管式 d)有填料式

熔斷器的圖形符號和文字符號見圖2-64。

(2)熔斷器的類型

圖2-64 熔斷器的圖形符號和文字符號

熔斷器按其結構的不同可分為半封閉插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和快速熔斷器等多種類型。各種熔斷器其外形結構不同，價格差異很大、保護性能差別也較大，可按實際需要選用。一般要求的電氣電路(如照明電路、家用電器電路、電動機電路)中可選用半封閉插入式熔斷器；稍微重要一些的設備或有振動的設備(如各類機床、運動機械等)則選用螺旋式熔斷器；大功率半導體器件上則選用快速熔斷器保護。

RCIA系列熔斷器見圖2-63a，它結構簡單，由熔斷器瓷底座和瓷蓋兩部分組成。熔絲用螺釘固定在瓷蓋內的銅閘片上，使用時將瓷蓋插入底座，拔下瓷蓋便可更換熔絲。由于該熔斷器使用方便、價格低廉而應用廣泛。RCIA系列熔斷器主要用于交流380V及以下的電路末端作電路和用電設備的短路保護，在照明電路中還可起過載保護作用。RCIA系列熔斷器額定電流為5～200A，但極限分斷能力較差，由于該熔斷器為半封閉結構，熔絲熔斷時有聲光現象，對易燃易爆的工作場合應禁止使用。

螺旋式RL1見圖2-63b，RL1系列螺旋式熔斷器由瓷帽、瓷套、熔管和底座等組成。熔管內裝有石英砂、熔絲和帶小紅點的熔斷指示器。當從瓷帽玻璃窗口觀測到帶小紅點的熔斷指示器自動脫落時，表示熔絲熔斷了。熔管的額定電壓為交流500V，額定電流為2～200A。常用于機床控制電路(安裝時注意上、下接線端接法)。

無填料密封管式熔斷器RM10系列見圖2-63c，由熔斷管、熔體及插座組成。熔斷管為鋼紙制成，兩端為黃銅制成的可拆式管帽，管內熔體為變截面的熔片，更換熔體較方便。RM10系列的極限分斷能力比RCIA熔斷器有所提高，適用于小容量配電設備。

有填料密封管式熔斷器RT0系列見圖2-63d，由熔斷管、熔體及插座組成，熔斷管為白瓷質的，與RM10熔斷器類似，但管內充填石英砂，石英砂在熔體熔斷時起滅弧作用，在熔斷管的一端還設有熔斷指示器。該熔斷器的分斷能力比同容量的RM10型大2.5～4倍。RT0系列熔斷器適用于交流380V及以下、短路電流大的配電裝置中，作為電路及電氣設備的短路保護及過載保護。

(3)熔斷器的選擇

熔斷器使用中最關鍵的問題是熔體額定電流的選擇，必須按實際被保護的對象通過計算或估算來科學地選取，絕不能隨意取用，否則不僅起不到保護作用，而且可能影響設備的正常運行。

對熔斷器的要求是：在電氣設備正常運行時，熔斷器不應熔斷；在出現短路時，應立即熔斷；在電流發生正常變動(如電動機起動過程)時，熔斷器不應熔斷；在用電設備持續過載時，應延時熔斷。對熔斷器的選用主要包括類型選擇和熔體額定電流的確定。

選擇熔斷器的類型時，主要依據負載的保護特性和短路電流的大小。例如，用于保護照明和電動機的熔斷器，一般是考慮它們的過載保護，這時，希望熔斷器的熔化系數適當小些。所以容量較小的照明電路和電動機宜采用熔體為鉛鋅合金的RCIA系列熔斷器，而大容量的照明電路和電動機，除過載保護外，還應考慮短路時分斷短路電流的能力。若短路電流較小時，可采用熔體為錫質的RCIA系列或熔體為鋅質的RM10系列熔斷器。用于車間低壓供電電路的保護熔斷器，一般是考慮短路時的分斷能力。當短路電流較大時，宜采用具有高分斷能力的RL1系列熔斷器。當短路電流相當大時，宜采用有限流作用的RT0系列熔斷器。

熔斷器的額定電壓要大于或等于電路的額定電壓。

熔斷器的額定電流要依據負載情況而選擇。

1)電阻性負載或照明電路，這類負載起動過程很短，運行電流較平穩，一般按負載額定電流的1～1.1倍選用熔體的額定電流，進而選定熔斷器的額定電流。

2)電動機等感性負載，這類負載的起動電流為額定電流的4～7倍，一般選擇熔體的額定電流為電動機額定電流的1.5～2.5倍。這樣一般來說，熔斷器難以起到過載保護作用，而只能用作短路保護，過載保護應用熱繼電器才行。

對于多臺電動機，要求：

多臺I_FU≥(1.5～2.5)I_NMAX＋∑I_N

式中 I_FU——熔體額定電流(A)；

I_NMAX——最大一臺電動機的額定電流(A)。

3)為防止發生越級熔斷，上、下級(供電干、支線)熔斷器間應有良好的協調配合，為此，應使上一級(供電干線)熔斷器的熔體額定電流比下一級(供電支線)大1～2個級差。

10.熱繼電器

繼電器是一種控制類電器，它根據外界輸入信號(電信號或非電信號)來對被控設備的控制電路實現控制(接通或斷開)，再通過接觸器的動作來對主電路實現控制。

繼電器通常按反映的信號可分為：電流繼電器、電壓繼電器、熱繼電器、速度繼電器、壓力繼電器和中間繼電器等。這一節先介紹熱繼電器。

熱繼電器是利用電流的熱效應而使繼電器觸點動作的一種保護電器。它是專門用來對連續運行的電動機進行過載及斷相保護，以防止電動機過熱而燒毀的保護電器。

(1)熱繼電器的結構及工作原理

由圖2-65所示的JR19系列熱繼電器結構原理圖可知，它主要由雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統、整定調整裝置及手動復位裝置等組成。雙金屬片作為溫度檢測元件，由兩種膨脹系數不同的金屬片壓焊而成，它被加熱元件加熱后，因兩層金屬片伸長率不同而彎曲。

加熱元件串接在電動機定子繞組中，當電動機正常運行時，熱元件產生的熱量不會使觸點系統動作；當電動機過載時，流過熱元件的電流加大，經過一定的時間，熱元件產生的熱量使雙金屬片的彎曲程度超過一定值，通過導板推動熱繼電器的觸點動作(常開觸點閉合，常閉觸點斷開)。通常用熱繼電器串接在接觸器線圈電路的常閉觸點來切斷線圈電流，使電動機主電路失電。故障排除后，按手動復位按鈕，熱繼電器觸點復位，可以重新接通控制電路。

(2)熱繼電器主要參數

熱繼電器的主要參數有：熱繼電器額定電流、相數、熱元件額定電流、整定電流及調節范圍等。熱繼電器的額定電流是指熱繼電器中可以安裝的熱元件的最大整定電流值。

圖2-65 JR19系列熱繼電器結構原理圖

1—電流調節凸輪 2a、2b—簧片 3—手動復位按鈕 4—弓簧 5—主雙金屬片 6—外導板 7—內導板 8—常閉靜觸點 9—動觸點 10—杠桿 11—復位調節螺釘 12—補償雙金屬片 13—推桿 14—連桿 15—壓簧

熱繼電器的主要技術數據是整定電流。整定電流是指長期通過發熱元件而不致使熱繼電器動作的最大電流。當發熱元件中通過的電流超過整定電流值的20%時，熱繼電器應在20min內動作。熱繼電器的整定電流要根據被保護對象(電動機)的額定電流，工作方式等情況而調整，熱繼電器的整定電流大小可通過整定電流旋鈕來改變，選用和整定熱繼電器時一定要使整定電流值與電動機的額定電流一致。

由于熱繼電器是受熱而動作的，熱慣性較大，因而即使通過發熱元件的電流短時間內超過整定電流幾倍，熱繼電器也不會立即動作，因為熱元件的加熱、變形到動作要有一定的時間，因此它不能在電路中起短路保護的功能。只有這樣，在電動機起動時熱繼電器才不會因起動電流大而動作，否則電動機將無法起動。反之，如果電流超過整定電流不多，但時間一長也會動作。由此可見，熱繼電器與熔斷器的作用是不同的，熱繼電器只能作過載保護而不能作短路保護，而熔斷器則只能作短路保護而不能作過載保護。在一個較完善的控制電路中，特別是容量較大的電動機中，這兩種保護都應具備。即通常在電路中既有熔斷器的短路保護，又有熱繼電器的過載保護，兩者不能取代。另外，對于斷續工作的負載(如起重機)不能用熱繼電器作過載保護。

此外，熱繼電器選用時要注意熱繼電器熱元件的額定電流必須大于等于電動機的額定電流。

(3)熱繼電器的圖形符號和文字符號(如圖2-66所示)

2.3.2 電氣控制系統圖認知

1.電氣圖的符號和文字符號

電氣圖的符號有圖形符號、文字符號及回路標號等。電器元件的圖形符號、文字符號必須采用國家標準，即GB/T4728—1996～2000《電氣圖用圖形符號》、GB6988—1993～2002《電氣制圖》、GB7159—1987《電氣技術中的文字符號制定通則》及GB4026—1992《電器設備接線端子和特定導線線端的識別及應用字母數字系統的通則》。

圖2-66 熱繼電器的圖形符號和文字符號

a)熱元件 b)常閉觸點

(1)圖形符號

圖形符號通常指用圖樣或其他文件表示一個設備或概念的圖形、標記或字符。它由一般符號、符號要素和限定符號等組成。

1)一般符號。

用以表示某類產品或產品特征的一種簡單符號，它們是各類元器件的基本符號。如一般電阻器、電容器的符號。

2)符號要素。

一種具有確定意義的簡單圖形，必須同其他圖形組合以構成一個設備或概念的完整符號。如三相繞線轉子異步電動機是由定子、轉子及各自的引線等幾個符號要素構成的，這些符號要求有確切的含義，但一般不能單獨使用，其布置也不一定與符號所表示的設備的實際結構相一致。

3)限定符號。

用以提供附加信息的一種加在其他符號上的符號。限定符號一般不能單獨使用，但它可使圖形符號更具多樣性。如在電阻器一般符號的基礎上分別加上不同的限定符號，則可得到可變電阻器、壓敏電阻器及熱敏電阻器等。

(2)文字符號

文字符號適用于電氣技術領域中文件的編制，也可表示在電氣設備、裝置和元器件上或其近旁，以標明電氣設備、裝置和元器件的名稱、功能和特征。文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號，要求用大寫正體拉丁字母表示。

1)基本文字符號。

基本文字符號有單字母與雙字母符號兩種。

單字母符號是用拉丁字母將各種電氣設備、裝置和元器件劃分為23個大類，每一大類用一個專用單字母符號表示。如“C”代表電容器類，“M”代表電動機類。

雙字母符號是由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成。組合形式要求單字母符號在前，另一個字母在后。如“M”代表電動機類，則“MD”代表直流電動機。

2)輔助文字符號。

輔助文字符號用以表示電氣設備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態和特征。如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。輔助文字符號也可放在表示種類的單字母符號后邊組成雙字母符號，如“YB”表示電磁制動器，“SP”表示壓力傳感器等。輔助文字符號還可以單獨使用，如“ON”表示接通，“N”表示中性線等。

(3)主電路和控制電路各接點標志

1)主電路各接點標記。

三相交流電源引入線采用L₁、L₂、L₃標記，中性線采用N標記。電源開關之后的三相交流電源主電路分別按U、V、W順序標記。

分級三相交流電源主電路采用三相文字代號U、V、W前加上阿拉伯數字1、2、3等來標記，如1U、1V、1W，2U、2V、2W等。

各電動機分支電路各接點標記，采用三相文字代號后面加數字來表示，數字中的個位數表示電動機代號，十位數表示該支路各接點的代號，從上到下按數字大小順序標記。如U₁₁表示M₁電動機的第一相的第一個接點代號，U₂₁為第一相的第二個接點代號，依此類推。

2)控制電路接點標記。

控制電路采用阿拉伯數字編號，一般由3位或3位以下的數字組成。標記方法按“等電位”原則進行。在垂直繪制的電路中，標號順序一般由上而下編號，凡是被線圈、繞組、觸點或電阻、電容等元件所間隔的線段，都應標以不同的電路標號。

2.電氣控制圖的分類

按用途和表達方式的不同，電氣圖可以分為以下幾種。

1)電氣系統圖和框圖：電氣系統圖和框圖是用符號或帶注釋的框，概略表示系統的組成、各組成部分相互關系及其主要特征的圖樣。它比較集中地反映了所描述工程對象的規模。

2)電氣原理圖：電氣原理圖是為了便于閱讀與分析控制電路，根據簡單、清晰的原則，采用電氣元器件展開的形式繪制而成的圖樣。它包括所有電氣元器件的導電部件和接線端點，但并不按照電氣元器件的實際布置位置來繪制，也不反映電器元件的大小。其作用是便于詳細了解工作原理，指導系統或設備的安裝、調試與維修。電氣原理圖是電氣控制圖中最重要的種類之一，也是識圖的難點和重點。

3)電器元件布置圖：電器元件布置圖主要是用來表明電氣設備上所有電器元件的實際位置，為生產機械電氣控制設備的制造、安裝提供必要的資料。

4)電器安裝接線圖：電器安裝接線圖是為了安裝電氣設備和電器元件、進行配線或檢修電器故障服務的。它是用規定的圖形符號，按各電器元件相對位置繪制的實際接線圖，它清楚地表示了各電器元件的相對位置和它們之間的電路連接，所以安裝接線圖不僅要把同一電器的各個部件畫在一起，而且各個部件的布置要盡可能符合這個電器的實際情況。另外，不但要畫出控制柜之間的電氣連接，還要畫出電器柜外部電器的連接。

5)功能圖：功能圖的作用是提供繪制電氣原理圖或其他有關圖樣的依據。它是表示理論的或理想的電路關系而不涉及實現方法的一種圖。

6)電氣元器件明細表：電氣元器件明細表是把成套裝置、設備中各組成元器件(包括電動機)的名稱、型號、規格、數量列成表格，供準備材料及維修使用。

3.電氣原理圖的繪制規則

系統圖和框圖，對于從整體上理解系統或裝置的組成和主要特征無疑是十分重要的。然而要達到詳細理解電氣作用原理，進行電氣接線，分析和計算電路特征，還必須有另外一種圖，這就是電氣原理圖。電氣原理圖的繪制規則如下。

1)原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。主電路就是從電源到電動機大電流通過的路徑。輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路及保護電路等，由繼電器和接觸器的線圈、繼電器的觸點、接觸器的輔助觸點、按鈕、照明燈、信號燈和控制變壓器等電氣元器件組成。

2)控制系統內的全部電動機、電器和其他器械的帶電部件都應在原理圖中表示出來。

3)原理圖中各電氣元器件不畫實際的外形圖，而采用國家規定的統一標準圖形符號，文字符號也要符合國家標準規定。

4)原理圖中各電氣元器件和部件在控制電路中的位置，應根據便于閱讀的原則安排。同一元器件的各個部件可以不畫在一起。例如，接觸器、繼電器的線圈和觸點可以不畫在一起。

5)圖中元件、器件和設備的可動部分，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態畫出。例如，繼電器、接觸器的觸點，按吸引線圈不通電狀態畫；主令控制器、萬能轉換開關，按手柄處于零位時的狀態畫；按鈕、行程開關的觸點，按不受外力作用時的狀態畫等。

6)原理圖的繪制應布局合理、排列均勻。為了便于看圖，可以水平布置，也可以垂直布置。

7)電氣元器件應按功能布置，并盡可能按水平順序排列，其布局順序應該是從上到下，從左到右。電路垂直布置時，類似項目宜橫向對齊；水平布置時，類似項目應縱向對齊。

8)電氣原理圖中，有直接聯系的交叉導線連接點要用黑圓點表示；無直接聯系的交叉導線連接點不畫黑圓點。

4.電氣原理圖的讀圖方法和步驟

由于電氣原理圖具有結構簡單、層次分明、適于研究、分析電路的工作原理等優點，所以無論在設計部門還是生產現場都得到了廣泛應用。

閱讀繼電器—接觸器控制原理圖時，要掌握以下幾點：

1)正確區分主電路、控制電路和輔助電路。電氣原理圖主要分主電路、控制電路和輔助電路三部分。電動機的通路為主電路，接觸器吸引線圈的通路為控制電路，此外還有信號電路、照明電路等。主電路是指從電源到電動機的電路，流過的電流大，主要包括開關、熔斷器、接觸器的主觸點、熱繼電器的發熱元件等。控制電路是指用來控制主電路中電器動作、切換(即控制電動機運行)的電路，主要包括有熔斷器、按鈕、接觸器線圈和輔助觸點、熱繼電器觸點及其他控制電器的線圈或觸點等。輔助電路是指照明、信號顯示、測量等的電路。

2)正確閱讀電氣控制電路中的各種圖形符號及文字符號。原理圖中，各電氣元器件不畫實際的外形圖，而采用國家規定的統一標準，文字符號也要符合國家規定。為了規范各種電氣原理電路圖、接線圖及功能圖等的繪制方法，國家公布了電氣簡圖用圖形符號及文字符號，將各種電氣設備及其連接方式等用圖形及文字符號加以標志，因此圖形符號及文字符號是電氣技術的工程語言，必須對常用的加以牢記，并正確使用。

電氣簡圖用圖形符號及文字符號在我國經歷了三個階段，第一個階段是20世紀60年代頒布的標準，現已不用。第二階段是20世紀80年代頒布的標準，目前還經常見到。第三階段是20世紀90年代頒布的新標準(圖形符號標準為GB/T4728—1998～2000)，與國際(IEC標準)接軌，在本書采用的均為新標準。

3)正確區分各電氣元器件。在電氣原理圖中，同一電器的不同部件常常不畫在一起，而是畫在電路的不同地方，為了識別起見，同一電器的不同部件都用相同的文字符號標明，例如接觸器的主觸點通常畫在主電路中，而吸引線圈和輔助觸點則畫在控制電路中，但它們都用KM表示。

4)同一種電器一般用相同的字母表示，但在字母的后邊加上數碼或其他字母下標以示區別，例如兩個接觸器分別用KM₁、KM₂表示。

5)全部觸點都按常態給出。對接觸器和各種繼電器，常態是指未通電時的狀態；對按鈕、行程開關等，則是指未受外力作用時的狀態。

6)原理圖中，無論是主電路還是輔助電路，各電氣元器件一般按動作順序從上到下，從左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置。

7)原理圖中，有直接電聯系的交叉導線連接點要用黑圓點表示。無直接聯系的交叉導線連接點不畫黑圓點。

8)電氣控制電路圖要畫得合理和正確。

9)控制系統內的全部電動機、電器和其他器械的帶電部件，都應在原理圖中表示出來。

例如照圖2-67a的接法，雖然原理不錯，但不合理。因為按鈕是一起安裝在操縱盒內的，而接觸器是安裝在電氣柜內的，這種把停止按鈕SB₁和起動按鈕SB₂分開來接線，造成接線來回多次重復。圖2-67b的不合理處是雖然每個接觸器(或繼電器)線圈電壓為110V，但仍不能將兩個線圈串聯在220V電路中(因為線圈在通電使觸點動作的過程中線圈阻抗變化很大)，這樣連接時，兩個線圈控制的兩個電器不可能同時動作。

在閱讀電氣原理圖以前，必須對控制對象有所了解，尤其對于機、液壓(或氣壓)、電配合得比較密切的生產機械，單憑電氣電路圖往往不能完全看懂其控制原理，只有了解了有關的機械傳動和液壓(氣壓)傳動后，才能搞清全部控制過程。

圖2-67 控制電路的不合理接線

a)不正確接線 b)線圈不正確連接

5.電氣原理圖的圖面區域劃分

某機床電氣原理圖如圖2-68所示：圖樣上方的1、2、3等數字是圖區編號，它是為了便于檢索電氣電路，方便閱讀分析避免遺漏而設置的，圖區編號也可以設置在圖的下方。

圖區編號下方的“電源開關及保護……”等字樣，表明對應區域下方元器件或電路的功能，使讀者能清楚地知道某個元器件或某部分電路的功能，以利于理解全電路的工作原理。

6.電氣原理圖符號位置的索引

由于接觸器、繼電器的線圈和觸點在電氣原理圖中不是畫在一起。為了便于閱讀，在接觸器、繼電器線圈的下方畫出其觸點的索引表，閱讀時可以通過索引表方便地在相應的圖區找到其觸點。

圖2-68 某機床電氣原理圖

符號位置的索引用圖號、頁次和圖區編號的組合索引法，索引代號的組成如圖2-69所示。

圖2-70所示的KM線圈及KA線圈下方的是接觸器KM和繼電器KA相應觸點的索引表。

接觸器、繼電器的索引表如圖2-70所示：觸點的索引代號，對未使用的觸點用“×”表明，有時也可采用上述省去觸點的表示法。

圖2-69 索引代號的組成

圖2-70 接觸器KM和繼電器KA相應觸點的索引表

對接觸器，索引表有三欄，有主觸點和輔助常開、常閉觸點圖區號，接觸器表示法中各欄的含義如圖2-71所示。

對繼電器，索引表只有兩欄，有常開、常閉觸點圖區號，繼電器表示法中各欄的含義如圖2-72所示。

7.電氣原理圖中技術數據的標注

電氣原理圖中技術數據的標注如圖2-73所示。

電氣原理圖中各電氣元器件的相關數據及型號，一般在電氣元器件文字符號的下方標注出來。如圖2-73中熱繼電器FR下方標注的數據，表示熱繼電器的動作電流值范圍為4.5～7.2A和整定電流值為6.8A。

圖2-71 接觸器表示法中各欄的含義

圖2-72 繼電器表示法中各欄的含義

8.閱讀和分析電氣原理圖的方法

在閱讀和分析電氣控制原理圖之前，必須先了解設備的主要結構、運動形式、電力拖動形式、控制要求、電動機和電氣元器件的分布狀況等內容。常用的分析方法有查線讀圖法和邏輯代數法兩種。

(1)查線讀圖法

1)首先了解電氣圖的名稱及用途欄中有關內容。憑借有關的電路基礎知識，對該電氣圖的類型、性質和作用等內容有大致了解。

圖2-73 電氣原理圖中技術數據的標注

2)從主電路入手，通常從下往上看，即從電動機和電磁閥等執行元器件開始，經控制元器件，順次往電源看。要搞清執行元器件是怎樣從電源取電的，電源經過哪些元器件到達負載的。

3)在控制電路中從左到右看各條回路，分析各回路元器件的工作情況及對主電路的控制，搞清回路功能，各元器件間的聯系(如順序、互鎖等)、控制關系和回路通斷的條件等。

4)檢查各個輔助電路，看是否有遺漏。包括電源顯示、工作狀態顯示、照明和故障報警等部分，從整體上理解各控制環節之間的聯系，理解電路中每個元器件所起的作用。

(2)邏輯代數法

由接觸器、繼電器組成的控制電路中，電氣元器件只有兩種狀態，線圈通電或斷電，觸點閉合或斷開。而在邏輯代數中，變量只有“1”和“0”兩種取值。因此，可以用邏輯代數來描述這些電氣元器件在電路中所處的狀態和連接方法。

1)電氣元器件的邏輯表示。

一般規定如下：繼電器、接觸器線圈通電狀態為“1”、斷電狀態為“0”，繼電器、接觸器、按鈕和行程開關等電氣元器件觸點閉合時狀態為“1”，斷開時狀態為“0”。元器件線圈、常開觸點用原變量表示，如接觸器用KM、繼電器用K、行程開關用SQ等，而常閉觸點用反變量表示。若元器件為“1”狀態，則表示線圈通電、常開觸點閉合或常閉觸點斷開；若元器件為“0”狀態，則相反。

2)電路的邏輯表示。

電路中，觸點的串聯關系可用邏輯“與”表示，即邏輯乘(·)；觸點的并聯用邏輯“或”表示，即邏輯加(＋)。

圖2-74所示是一個電動機起?？刂齐娐?。停止按鈕SB₁，起動按鈕SB₂，其接觸器KM線圈的邏輯式為

線圈KM的通電和斷電，取決于SB₁、SB₂及本身的初始狀態。當按下SB₂時，則SB₂＝1，由于 ，所以f(KM)＝1·(1＋KM)＝1，即線圈KM通電。當松開SB₂后，則f(KM)＝1·(0＋1)＝1，線圈仍然處于通電狀態。

需要說明的是，實際電路的邏輯關系往往比本例復雜得多，但都是以“與”“或”“非”為基礎的。有些復雜電路，通過對其邏輯表達式的化簡，可使電路得到簡化。

2.3.3 異步電動機典型控制電路分析

1.起保停電路(即連續控制)及點動控制

在圖2-75的控制電路中，起動按鈕SB₂，停止按鈕SB₁和交流接觸器KM組成了起動、保持、停止(簡稱為起保停電路)典型控制電路，此電路是一個常用的最簡單的控制電路。

圖2-74 一個電動機起?？刂齐娐?/p>

圖2-75 全壓起動連續運轉控制電路(起保停電路)

起動時，合上隔離開關QS。引入三相電源，按下起動按鈕SB₂，接觸器KM的線圈通電，接觸器的主觸點閉合，電動機接通電源直接起動運轉。同時與SB₂并聯的常開輔助觸點KM也閉合，使接觸器線圈經兩條路通電，這樣，當SB₂復位時，KM的線圈仍可通過KM觸點繼續通電，從而保持電動機的連續運行。這種依靠接觸器自身常開輔助觸點而使其線圈保持通電的功能稱為自?；蜃枣i，這一對起自鎖作用的觸點稱作自鎖觸點。

要使電動機停止運轉，只要按下停止按鈕SB₁，將控制電路斷開，接觸器KM斷電釋放，KM的常開主觸點將三相電源切斷，電動機停止運轉。當按鈕SB₁松開而恢復閉合時，接觸器線圈已不能再依靠自鎖觸點通電了，因為原來閉合的觸點早已隨著接觸器的斷電而斷開了。

起保停電路實現了電動機的連續運行控制。但有些生產機械要求按鈕按下時，電動機運轉，松開按鈕時，電動機就停止，這就是點動控制。圖2-76a所示的是最基本的點動控制電路。圖2-76b是用轉換開關SA斷開或接通自鎖回路，既能實現點動也能實現連續運轉的電路。圖2-76c是用復合按鈕實現點動與連續運行的電路，其中SB₃實現點動控制，SB₂實現連續運轉控制。圖2-76d是用中間繼電器KA實現點動與連續運行的電路，其中SB₂實現點動控制，SB₃實現連續運轉控制。

圖2-76 實現點動控制的幾種電氣控制電路

在圖2-76自動控制電路中有以下保護環節。

(1)短路保護

電動機、電器和導線的絕緣損壞或發生故障時，可能造成短路事故。很大的短路電流產生過熱和電動力可能引起電器設備損壞，甚至因此引起火災，因此要求一旦發生短路故障時，控制電路應能迅速地切斷電路。

短路保護的常用方法是采用熔斷器或斷路器。這些保護裝置不應受起動電流的影響而誤動作，所以要按熔斷器、斷路器的選擇和整定要求進行。

(2)長期過載保護和斷相保護

電動機長期超載運行，繞組溫升將超過其允許值，造成絕緣材料變脆、壽命縮短，嚴重時還會使電動機損壞。過載電流越大，達到允許溫升的時間就越短。常用的長期過載保護元器件是熱繼電器。熱繼電器不能兼作短路保護，因為發生短路時，它可能還來不及動作就已對電器設備造成損壞了。

據統計，因斷相運行而燒壞電動機的臺數，在有些單位竟多達損壞電動機總臺數的80%以上，所以電動機應該有斷相保護的環節，也就是說要選用帶斷相保護功能的熱繼電器。

(3)零電壓和欠電壓保護

因某種原因電源電壓突然消失，電動機都會停轉。一旦電壓恢復正常，如果電動機自行起動，往往會造成設備損壞或人身事故，也會因許多設備同時起動而造成對供電網絡的過大沖擊。因此，在電網電壓消失時，要立即切斷電源，實現零電壓保護。

電源電壓過分降低，會引起電動機轉速下降甚至停轉；在負載轉矩不變的情況下，電動機電流增大，造成繞組過熱而損壞；電壓過低還會引起一些電器釋放，造成控制失常。因此，當電源電壓降低到允許值以下時，需要切斷電源，實現欠電壓保護。

起保停電路本身具有失電壓保護和欠電壓保護的功能。當電源失電壓或嚴重欠電壓時，接觸器的銜鐵自行釋放，電動機停止運轉。當電壓恢復正常時，接觸器線圈也不會自行通電，只有在操作人員再次按下起動按鈕時，電動機才會起動。有的電路要求有更好的零電壓和欠電壓保護，還采用專門的欠電壓繼電器或欠電壓保護電路。

2.既能點動控制又能連續運轉的控制電路

圖2-77a由手動開關SA控制。當SA閉合時為連續控制，SA斷開時則為點動控制。這種控制電路由于點動和連續運轉的控制共用SB₂按鈕，若是忘記操作轉換開關SA，就會導致操作錯誤。

圖2-77b控制方式中，按下SB₃后，在松開SB₃時，必須在KM自鎖觸點斷開后SB₃的常閉觸點再閉合，如果接觸器發生緩慢釋放，KM的自鎖觸點還沒有斷開，SB₃的常閉觸點已經閉合，KM線圈就不會斷電，這樣就變成連續控制了。

圖2-77c若進行連續控制，起動時按下SB₂，KA線圈得電吸合，其觸點KA(3-4)閉合自鎖，KA(3-6)閉合，接通KM線圈回路，KM線圈得電，其主觸點吸合，電動機連續運轉。停止時，按下SB₁，KA線圈斷電釋放，KA(3-4)斷開，切斷自鎖回路，KA(3-6)斷開，切斷KM線圈回路，KM線圈斷電，其主觸點斷開，電動機停止。若點動控制時，按下SB₃，KM線圈得電，其主觸點閉合，電動機運轉。松開SB₃，KM線圈斷電，其主觸點斷開，電動機停止。

圖2-77 既能點動控制又能連續運轉的控制電路

3.多地控制電路

多地控制是為了操作方便，常要求能在多個地點對同一臺設備進行控制。例如，龍門刨床身較長，可在幾處安裝起動和停止按鈕，將分散在操作站上的起動按鈕動合觸點引線并聯起來，停止按鈕動斷觸點引線做串聯連接。

圖2-78為多地控制電路。起動按鈕為SB₃、SB4，停止按鈕為SB₁、SB₂。起動按鈕全部并聯在自鎖觸點兩端，按下任何一個都可以起動電動機。停止按鈕全部串聯在接觸器線圈電路中，按下任何一個都可以停止電動機的工作。

多人操作的大型沖壓設備等，為了保證操作安全，要求幾個操作者準備好后，都發出主令信號(如按下起動按鈕)時，設備才能壓下，此時應將起動按鈕的動合觸點串聯，多人操作控制電路如圖2-79所示。

圖2-78 多地控制電路

圖2-79 多人操作控制電路

4.多臺電動機順序起、?？刂齐娐?/span>

許多生產機械對多臺電動機的起動和停止有一定的要求，必須按預先設計好的次序先后起、停。例如，某些機床常要求先起動油泵電動機，然后才能起動主軸電動機；搖臂鉆床中搖臂的松開、移動、夾緊等動作要按一定順序完成，這就要求幾臺電動機按一定順序工作，即順序控制。

圖2-80所示為多臺電動機順序起?？刂齐娐穲D。接觸器KM₁和KM₂分別控制兩臺電動機M₁和M₂，并且只有在M₁起動后M₂才能起動。

圖2-80 多臺電動機順序起?？刂齐娐?

圖2-80中，按下M₁的起動按鈕SB₁，接觸器KM₁線圈得電，除了KM₁的自鎖觸點和主觸點閉合使M₁得電運轉外，只有在這種情況下，按下SB₂按鈕，接觸器KM₂線圈才能得電，從而起動電動機M₂，即電動機M₂只有在M₁起動后才能起動。

停止時，按下SB₃按鈕同時停止M₁和M₂。

圖2-81和圖2-82為另兩種多臺電動機順序起?？刂齐娐?。

圖2-81 多臺電動機順序起停控制電路2

圖2-82 多臺電動機順序起?？刂齐娐?

圖2-81的工作原理如下：按下M₁的起動按鈕SB₁₁，接觸器KM₁線圈得電，除了KM₁的自鎖觸點和主觸點閉合使M₁得電運轉外，與接觸器KM₂線圈串聯的KM₁的動合觸點也閉合。只有在這種情況下，按下SB₂₁按鈕，接觸器KM₂線圈才能得電，從而起動電動機M₂，即電動機M₂只有在M₁起動后才能起動。

停止時，按下SB₁₂按鈕可同時停止M₁和M₂，按下SB₂₂按鈕只能停止M₂。

圖2-82所示控制電路起動時可以分別起動，但M₂停止后M₁才能停止。

5.三相異步電動機的正反向控制電路分析

在生產實踐中，很多設備需要兩個相反的運行方向，例如主軸的正向和反向轉動，機床工作臺的前進和后退，起重機吊鉤的上升和下降等，這樣的兩個相反方向的運動均可通過電動機的正轉和反轉來實現。我們知道，只要將三相電源中的任意兩相交換就可改變電源相序，而電動機就可改變旋轉方向。實際電路構成時，可在主電路中用兩個接觸器的主觸點實現正轉相序接線和反轉相序接線，在控制電路中控制正轉接觸器線圈得電，其主觸點閉合，電動機正轉，或者控制反轉接觸器線圈得電，主觸點閉合，電動機反轉。電動機正反轉控制電路是由主電路、控制電路組成，其主要元器件有按鈕、低壓斷路器及交流接觸器等。

(1)手動正反轉控制電路分析

1)原理圖。

手動正反轉控制電路如圖2-83所示。

圖2-83 手動正反轉控制電路

2)工作過程分析。

轉換開關SA處在“正轉”位置，電動機正轉；轉換開關SA處在“反轉”位置，電動機的相序改變，電動機反轉；轉換開關SA處在“停止”位置，電源被切斷，電動機停車。電動機處于正轉狀態時，欲使之反轉，必須把手柄扳到“停止”位置，先使電動機停轉，然后再把手柄扳至“反轉”位置。如直接由“正轉”扳至“反轉”，因電源突然反接，會產生很大的沖擊電流，燒壞轉換開關和電動機定子繞組。

3)電氣電路特點。

優點：所用電器少，控制簡單。

缺點：頻繁換向時，操作不方便，無欠電壓，零電壓保護，只能適合于容量5.5kW以下的電動機的控制。

(2)接觸器聯鎖的正反轉控制電路分析

1)原理圖。

接觸器聯鎖的正反轉控制電路如圖2-84所示。

圖2-84 接觸器聯鎖的正反轉控制電路

2)原理分析。

正轉控制：閉合QS→按下正轉按鈕SB₁→接觸器KM₁線圈得電→KM₁主觸點閉合→電動機正轉，同時KM₁的自鎖觸點閉合，KM₁的互鎖觸點斷開。

反轉控制：先按下停止按鈕SB₃→接觸器KM₁線圈失電→KM₁的互鎖觸點閉合，然后按下反轉按鈕SB₂→接觸器KM₂線圈得電→KM₂主觸點閉合，電動機開始反轉，同時KM₂的自鎖觸點閉合，KM₂的互鎖觸點斷開。

3)電路特點。

對于這種電路，要改變電動機的轉向時，必須先按下停止按鈕，再按下反轉按鈕，才能使電動機反轉。

(3)按鈕聯鎖的正反轉控制電路分析

1)原理圖。

按鈕聯鎖的正反轉控制電路如圖2-85所示。

2)原理分析。

在控制電路中，按下復合按鈕SB₁，先斷開反向回路中的常閉按鈕SB₁，然后再接通正向回路起動按鈕SB₁，正向接觸器KM₁線圈得電自鎖，其主觸點閉合，電動機正向轉動。

圖2-85 按鈕聯鎖的正反轉控制電路

按下復合按鈕SB₂，先斷開正向回路中的常閉按鈕SB₂，然后再接通反向回路起動按鈕SB₂，反向接觸器KM₂線圈得電自鎖，其主觸點閉合，電動機反向轉動。

按下停止按鈕SB₃，無論電動機當前處于正轉或是反轉，均能夠使電動機停止轉動。

3)電路特點。

對于這種電路，要改變電動機的轉向時，不必先按停止按鈕，可以直接轉換電動機的轉向。即電動機正轉時按下復合按鈕SB₂，電動機就可以改變轉向，開始反轉運行；電機反轉時按下復合按鈕SB₁，電動機就可以改變轉向，開始正轉運行。

(4)雙重聯鎖的正反轉控制電路分析

1)原理圖。

雙重聯鎖的正反轉控制電路如圖2-86所示。

圖2-86中的兩個按鈕分別控制兩個接觸器從而改變電動機的相序，實現電動機的可逆旋轉。

2)原理分析。

其原理分析如下：

合上刀開關QS，為電動機的工作做準備。

正轉控制：

按下正轉起動按鈕SB₂。

→復合按鈕SB₂的常閉觸點斷開，保證KM₂不能得電動作。

圖2-86 雙重聯鎖的正反轉控制電路

→KM₁線圈得電動作→常開主觸點KM₁閉合→電動機正向起動后正常運行。

→常開輔助觸點KM₁閉合自鎖，保證松開SB₂后電動機還能運行。

→常閉觸點KM₁斷開，保證KM₂不能通電工作，形成電氣互鎖。

反轉控制：

按下反轉起動按鈕SB₃→按下的過程中→復合按鈕的常閉觸點SB₃先斷開→使KM₁的線圈斷電→KM₁的常閉觸點恢復閉合→繼續把按鈕SB₃按到底時→復合按鈕的常開觸點閉合→KM₂線圈得電動作→常開主觸點KM₂閉合→電動機反向起動后正常運行→常開輔助觸點KM₂閉合自鎖，保證松開SB₃后電動機還能繼續運行→常閉觸點KM₂斷開，保證KM₁不能通電工作，形成電氣互鎖。

→按下停止按鈕SB₁→KM₂線圈斷電→電動機脫離電源而停止運行。

→控制電路也脫離電源，如果再工作需重新按下起動按鈕。

接觸器互鎖：為了避免正轉和反轉兩個接觸器同時動作造成相間短路，在兩個接觸器線圈所在的控制電路上加了電氣聯鎖。即將正轉接觸器KM₁的常閉輔助觸點與反轉接觸器KM₂的線圈串聯；又將反轉接觸器KM₂的常閉輔助觸點與正轉接觸器KM₁的線圈串聯。這樣，兩個接觸器互相制約，使得任何情況下不會出現兩個線圈同時得電的狀況，起到保護作用。

按鈕互鎖：復合起動按鈕SB₂，SB₃也具有電氣互鎖作用。SB₂的常閉觸點串接在KM₂線圈的供電電路上，SB₃的常閉觸點串接在KM₁線圈的供電電路上，這種互鎖關系能保證一個接觸器斷電釋放后，另一個接觸器才能通電動作，從而避免因操作失誤造成電源相間短路。按鈕和接觸器的復合互鎖使電路更安全可靠。

3)電路特點。

這一電路可以實現頻繁的正、反轉，利用按鈕的常閉觸點形成機械互鎖，即：將正向起動按鈕SB₂與反向起動按鈕SB₃的常閉觸點分別串接在對方的常開觸點電路中。這種具有電氣、機械雙重互鎖的控制電路在實際中經常使用的，這種電路的控制性能比較可靠，它可以實現以下兩種順序的控制：

①正轉→停止→反轉→停止。

②正轉→反轉→停止。

這種控制電路的特點就是克服了兩個接觸器控制的可逆旋轉控制電路的缺點，提高了電路的工作可靠性，它還具有比較完善的保護措施。主要的保護措施有以下幾種：

①主、控制電路的短路保護分別由FU₁、FU₂來實現。

②電動機的長期過載保護由熱繼電器FR來實現。

③失電壓、欠電壓保護。失電壓、欠電壓保護即如果電源突然停電或電壓降低時，由于操作者疏忽大意沒有斷開刀開關而離開現場。等到電源再次來電時，會出現無人監控的情況下，電動機自行起動旋轉的情況，這是不允許的，所以一般都要采取失電壓、欠電壓保護，由接觸器KM₁、KM₂來實現。

④電動機的接地保護，減小操作者觸及電動機的外殼而觸電的危險性。

(5)自動往復循環控制電路分析

1)涉及的新元器件介紹——行程開關。

①作用。行程開關用來反映工作機械的位置變化(行程)，用以發出指令，改變電動機的工作狀態。如果把行程開關安裝在工作機械行程的終點處，以限制其行程，就稱為限位開關或終端開關。它不僅是控制電器，也是實現終端保護的保護電器。

②分類及工作原理。行程開關主要由類似按鈕的觸頭系統和接受機械部件發來信號的操作頭組成。根據操作頭不同，行程開關可分為直動式、滾動式和微動式。按觸點性質可分為有觸點和無觸點式(接近開關)。

第一：直動式行程開關。圖2-87a是直動式行程開關的結構圖。它是靠機械運動部件上的撞塊來碰撞行程開關的推桿。它的優點是結構簡單，成本較低，缺點是觸頭的分合速度取決于撞塊移動的速度。

若撞塊移動速度太慢，則觸點就不能瞬時切斷電路，使電弧在觸點上停留時間過長，易于燒蝕觸點。因此，這種開關不宜用在撞塊移動速度小于0.4m/min的場合。

第二：滾輪旋轉式行程開關。為克服直動式行程開關的缺點，還可采用能瞬時動作的滾輪旋轉式結構，如圖2-87b所示。這類行程開關適用于低速運動的機械。

第三：微動開關。為克服直動式結構的缺點，采用具有彎片狀彈簧的瞬動機構，如圖2-87c所示。

當推桿被壓下時，弓簧片發生變形，儲存能量并產生位移，當達到預定的臨界點時，彈簧片連同動觸點產生瞬時跳躍，從而導致電路的接通、分斷或轉換。同樣，減小操作力時，彈簧片釋放能量并產生反向位移，當通過另一臨界點時，彈簧片向相反方向跳躍。采用瞬動機構可以使開關觸點的接觸速度不受推桿壓下速度的影響，這樣不僅可以減輕電弧對觸點的燒蝕，而且也能提高觸點動作的準確性。

微動開關的體積小、動作靈敏、適合在小型機構中使用，但由于推桿所允許的極限行程很小，以及開關的結構強度不高，因此在使用時必須對推桿的最大行程在機構上加以限制，以免壓壞開關。

圖2-87 行程開關結構圖

a)直動式

1—頂桿 2—彈簧 3—常閉觸點 4—彈簧5—常開觸點

b)滾動式

1—滾輪 2—上轉臂 3、5、11—彈簧 4—套架 6、9—壓板 7—觸點 8—觸點推桿 10—小滑輪

c)微動式

1—推桿 2—彎形片狀彈簧 3—常開觸點 4—常閉觸點 5—恢復彈簧

行程開關的圖形符號及文字符號如圖2-88所示。

第四：接近開關。為了克服有觸點行程開關可靠性較差，使用壽命短和操作頻率低的缺點，采用了無觸點式行程開關，也稱為電子接近開關。目前晶體管無觸點電子開關正獲得越來越多的應用。

電子接近開關大多由一個高頻振蕩器和一個整形放大器組成，圖2-89為電子接近開關工作原理圖。振蕩器振蕩后，在開關的感應面上產生交變磁場，當金屬物體接近感應面時，金屬體產生渦流，吸收了振蕩器的能量，使振蕩器減弱以致停振。振蕩與停振是兩種不同的狀態，由整形放大器轉換成二進制的開關信號，從而達到檢測位置的目的。

圖2-88 行程開關的圖形符號及文字符號

a)常開觸點 b)常閉觸點

圖2-89 電子接近開關工作原理圖

電子接近開關外形結構多種多樣，電子電路裝調后用環氧樹脂密封，具有良好的防潮防腐性能。它能無接觸又無壓力地發出檢測信號，又具有靈敏度高，頻率響應快，重復定位精度高，工作穩定可靠、使用壽命長等優點。在自動控制系統中已獲得廣泛應用。

電子接近開關的圖形符號及文字符號如圖2-90所示。

③行程開關的技術參數和型號。行程開關的主要技術參數有額定電壓、額定電流、觸點換接時間、動作力、動作角度或工作行程、觸點數量、結構形式和操作頻率等。結構型式中的復位方式有自動復位和非自動復位兩種。自動復位式是依靠本身的恢復彈簧來復原；非自動式在U形的結構擺桿上裝有兩個滾輪，當撞塊通過其中的一個滾輪時，擺桿轉過一定的角度，使開關動作。撞塊離開滾輪后，擺桿并不能自動復位，直到撞塊在返回行程中再撞及另一滾輪，使擺桿才回到原始位置，使開關復位。這種開關由于具有“記憶”曾被壓動過的特性，因此在某些情況下可使控制電路簡化，而且根據不同需要，行程開關的兩個滾輪可以布置在同一個平面內或分別布置在兩個平行平面內。

圖2-90 電子接近開關的圖形符號及文字符號

④行程開關的型號。一般行程開關由執行元件、操作機構及外殼等部件組成。操作機構可根據不同場合的需要進行變換組合。例如LX32系列行程開關采用了LX31-1/1型微動開關作為執行元件，配以外殼和操作機構，可組成四種不同的操作方式。當前全國統一設計的行程開關有LX32、LX33和LX31系列，其他常用的行程開關有LX19、LXW-11、JLXK1、LX5、LX10等系列，國外引進生產的有3SE(德國西門子)、831(法國柯贊公司)，其中JLXL1為快速型。

行程開關型號含義如圖2-91所示。

圖2-91 行程開關型號含義

目前應用較多的接近開關有LJ5、LXJ3、LXJ6、LXJ7等系列，引進生產的有3SG、LXT3(德國西門子)系列。

上述所述的按鈕、行程開關都屬于主令電器。常見的主令電器包括有：按鈕、行程開關、微動開關、主令開關、萬能轉換開關、接近開關以及腳踏開關等，它的主要功能是發出控制命令控制接觸器等電器動作，從而實現對電動機或其他控制對象工作狀態的變換。有的主令電器如主令開關，萬能轉換開關等也可以對小功率的電動機或控制對象進行直接控制。

在各種主令電器中按其動作信號的來源不同又可分以下幾種：最常見的是用手操動的，如按鈕是用手操動按鈕帽而動作，主令開關、萬能轉換開關用手操動手柄而動作，腳踏開關則用腳操動；另一類是靠運動機械的碰觸而動作的，如行程開關、微動開關等；再有一類則不需要觸碰，只要有物體接近到開關的一定距離時就能自動發出動作信號。以上各類開關的使用場合和作用也各不相同，在實踐中必須按需要選用。

2)限位控制電路分析。

KM₁和KM₂分別是行車向前和向后的接觸器，在其線圈電路中分別串接行程開關的常閉觸點。當行車向前到達終點時，裝在終點的行程開關SQ₁的常閉觸點被行車撞塊撞開，KM₁斷電，行車停止，從而起到限位保護作用。一旦行車離開終點位置，行程開關就能自動復位。這種專為限制極限位置用的行程開關也稱限位開關或終端開關，三相異步電動機限位控制電路電氣原理圖見圖2-92。

圖2-92 三相異步電動機限位控制電路

3)自動往復循環控制電路分析。

圖2-93為機床工作臺往返循環的控制電路。它實質上是用行程開關來自動實現電動機正反轉的。圖中，SQ₁、SQ₂、SQ₃、SQ₄為行程開關。當撞塊壓下任何一個行程開關時，都是該行程開關的動斷觸點先斷開，切斷原運動方向的接觸器線圈電路，動合觸點后閉合，接通新運動方向的接觸器線圈電路，實現自動循環控制。

圖2-93 機床工作臺往返循環的控制電路

設KM₁為電動機向左運動接觸器，KM₂為電動機向右運動接觸器。合上電源開關QS，按下SB₂，接觸器KM₁線圈得電，其自鎖觸點閉合實現自鎖，互鎖觸點斷開實現對接觸器KM₂線圈的互鎖。主電路中的KM₁主觸點閉合，電動機得電正轉，拖動工作臺向左運動。

到達位置后，撞塊B壓下行程開關SQ₂，其動斷觸點先斷開，接觸器KM₁線圈斷電，電動機斷電正轉停止，工作臺停止向左運動。SQ₂的動合觸點后閉合，接觸器KM₂線圈得電，其自鎖、互鎖觸點分別動作，完成自鎖和互鎖工作，主電路中的KM₂主觸點閉合，電動機得電反轉，拖動工作臺向右運動。到位后，撞塊A壓下行程開關SQ₁，其動斷和動合觸點動作……工作臺在SQ₁和SQ₂之間周而復始地往復運動，直到按下停止按鈕SB₁為止。

2.3.4 任務訓練 異步電動機典型控制電路安裝與調試

實訓1 三相異步電動機點動和自鎖控制電路

1.實訓目的

1)通過對三相異步電動機點動控制和自鎖控制電路的實際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的知識。

2)通過實訓進一步加深理解點動控制和自鎖控制的特點。

2.實訓設備

1)三相籠型異步電動機。

2)XKDT11、XKDT12、XKDT13繼電器、接觸器控制箱。

3.實訓方法

1)實訓前要檢查控制屏左側端面上的調壓器旋鈕須在零位，即將它向逆時針方向旋轉到底。各個電源輸出端沒有連接負載。開啟控制屏上的“電源總開關”，按下“起動”按鈕，向順時針方向旋轉控制屏左側端面上的調壓器旋鈕，將三相交流電源輸出端U、V、W的線電壓調到220V，以后保持不變。

2)按下控制屏上的“停止”按鈕以切斷三相交流電源。按實訓圖2-94所示點動控制電路進行安裝接線，接線時，先接主電路，它是從220V三相交流電源的輸出端U、V、W開始，經熔斷器FU、接觸器KM₁的主觸點，熱繼電器FR到電動機。

圖2-94 點動控制電路

3)主電路連接完整無誤后，再連接控制電路，它是從熔斷器FU后的插孔V相開始，經過常開按鈕SB₁、接觸器KM₁的線圈、熱繼電器FR的常閉觸點到插孔W相，顯然它是對接觸器KM₁線圈供電的電路。

開機時先合QS，再按下按鈕SB₁時，KM₁線圈通電將主電路中的KM₁主觸點吸合，電動機M因接通電源而被投入運轉。當松開SB₁時，KM₁線圈斷電，KM₁主觸點斷開，M停止運轉。實訓電路經檢查無誤后，方可按下控制屏上的“起動”按鈕，按下列步驟進行通電實訓。

1)接通三相交流220V電源。

2)按下起動按鈕SB₁，對電動機M進行點動操作，即比較按下SB₁與松開SB₁時電動機M的運轉情況。

按下控制屏上的“停止”按鈕以切斷三相交流電。按實訓圖2-95所示的自鎖控制電路進行接線，它與圖2-94的不同只在于控制電路中多串聯一只常閉按鈕SB₂，同時在SB₁上并聯有一只接觸器KM₁的常開觸點，它起自鎖作用。實訓電路經檢查無誤后，方可按下控制屏上的“起動”按鈕，按下列步驟進行通電實訓。

1)接通三相交流220V電源。

2)按下“起動”按鈕SB₁，松開觀察電動機M是否繼續運轉。

3)按下停止按鈕SB₂，松開觀察電動機M是否停止運轉。

圖2-95 自鎖控制電路

4.討論題

1)試比較點動控制電路與自鎖控制電路，從結構上看主要區別是什么?從功能上看主要區別是什么?

2)自鎖控制電路在長期工作后可能出現失去自鎖作用。試分析產生的原因是什么?

3)圖中各個電器FU、KM₁、FR、SB₁、SB₂各起什么作用?已經使用了熔斷器為何還要使用熱繼電器?

4)圖2-95電路能否對電動機實現過電流保護，短路保護和失電壓保護?

實訓2 兩地控制電路

1.實訓目的

1)掌握兩地控制的特點，使學生對機床控制中兩地控制有感性的認識。

2)通過對此實訓的接線，掌握兩地控制在機床控制中的應用場合。

2.實訓設備

1)三相籠型異步電動機(△/220V)。

2)XKDT11、XKDT12、XKDT13繼電器、接觸器控制掛箱。

3.實訓方法

在確保斷電情況下按圖2-96接線。電動機為三相籠型異步電動機(△/220V)。電源控制屏三相調壓器輸出調為線電壓220V。

1)合上開關QS，按下屏上“起動”按鈕，接通220V三相交流電源。

2)按下SB₃，觀察電動機及接觸器運行狀況。

3)按下SB₂，觀察電動機及接觸器運行狀況。

4)按下SB₄，觀察電動機及接觸器運行狀況。

5)按下SB₁，觀察電動機及接觸器運行狀況。

圖2-96 兩地控制電路

4.思考題

1)什么叫兩地控制?兩地控制有何特點?

2)兩地控制的接線原則是什么?

實訓3 順序控制電路

1.實訓目的

1)通過各種不同順序控制電路的接線，加深對一些特殊要求機床控制電路的了解。

2)進一步加深學生的動手能力和理解能力，使理論知識和實踐經驗進行有效的結合。

2.實訓設備

1)三相籠型異步電動機(△/220V)，2臺。

2)XKDT11、XKDT12、XKDT13繼電器、接觸器控制掛箱。

3.實訓方法

(1)兩臺電動機順序控制1

按圖2-97接線。電動機M₁、M₂為三相籠型異步電動機(△/220V)。電源控制屏三相調壓器輸出線電壓為220V。

1)按下“起動”按鈕，合上開關QS，接通220V三相交流電源。

2)按下SB₁，觀察電動機運行情況及接觸器吸合情況。

3)保持M₁運轉時按下SB₂，觀察電動機運行情況及接觸器吸合情況。

4)按下SB₃使電動機停轉后，先按下SB₂，分析電機M₂為什么不能起動。

圖2-97 兩臺電動機順序控制1

(2)兩臺電動機順序控制2

按圖2-98接線。

1)按下屏上“起動”按鈕，合上開關QS，接通220V三相交流電源。

2)按下SB₁，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

3)再按下SB₂，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

4)單獨按下SB₂，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

5)在M₁和M₂都運行時，按下SB₃，觀察電動機及各接觸器運行狀態。

6)在M₁和M₂都運行時，按下SB₄，觀察電動機及各接觸器運行狀態。

圖2-98 兩臺電動機順序控制2

(3)兩臺電動機順序控制3

確保斷電后，按圖2-99接線。

1)合上開關QS，按下屏上“起動”按鈕，接通220V三相交流電源。

2)按下SB₁，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

3)同時按下SB₂，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

4)在M₁和M₂都運行時，單獨按下SB₃，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

5)在M₁和M₂都運行時，單獨按下SB₄，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

6)在M₁和M₂都運行時，按下SB₄使M₂停止后再按下SB₃，觀察并記錄電動機及接觸器運行狀態。

圖2-99 兩臺電動機順序控制3

4.思考題

1)畫出圖2-97至圖2-99的運行原理流程圖。

2)比較圖2-97至圖2-99三種電路的不同點和各自的特點。

3)列舉幾個順序控制的機床控制實例，并說明其用途。

實訓4 三相異步電動機的正反轉控制電路

1.實訓目的

1)通過對三相異步電動機正反轉控制電路的安裝接線，掌握由電氣原理圖接成實際操作電路的方法。

2)掌握三相異步電動機正反轉的原理和方法。

3)掌握接觸器聯鎖正反轉控制電路和按鈕聯鎖正反轉控制電路的不同接法，并熟悉在操作過程中有哪些不同之處。

2.實訓設備

1)三相籠型異步電動機。

2)XKDT11、XKDT12、XKDT13繼電器、接觸器控制箱。

3.實訓方法

1)在接線之前要檢查控制屏上的調壓器旋鈕須在零位，各個電源輸出端沒有連接負載。開啟控制屏上的“電源總開關”，按下“起動”按鈕，向順時針方向旋轉調壓器旋鈕，將三相調壓電源U、V、W的線電壓調到220V，以后保持不變。

2)按下控制屏上的“停止”按鈕以切斷三相交流電源。按實訓圖2-100接線。實訓電路經檢查無誤后，方可按下控制屏上的“起動”按鈕，按下列步驟進行通電操作。

①接通三相交流220V電源。

②按下按鈕SB₁，觀察并記錄電動機M的轉向，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

③按下按鈕SB₂，觀察并記錄電動機M的轉向，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

④按下按鈕SB₃，觀察并記錄電動機M的運轉狀態，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

⑤再按下按鈕SB₂，觀察并記錄電動機M的轉向，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

圖2-100 接觸器聯鎖的正反轉控制電路

3)按下“停止”按鈕以切斷三相交流電源，按實訓圖2-101接線，經檢查無誤后，方可按下“起動”按鈕，按下列實訓步驟進行通電實訓。

①接通三相交流220V電源。

②按下按鈕SB₁，觀察并記錄電動機M的轉向，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

③按下按鈕SB₂，觀察并記錄電動機M的轉向，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

④按下按鈕SB₃，觀察并記錄電動機M的運轉狀態，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

⑤將SB₁按下一半(即不是按到底)，將SB₂按到底，分別觀察電動機運轉狀態，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

⑥將SB₂按下一半(即不是按到底)，將SB₁按到底，分別觀察電動機運轉狀態，自鎖和聯鎖觸點的吸斷狀態。

⑦同時按下SB₁和SB₂，觀察上述狀態。

4.討論題

1)在圖2-100的實訓中，自鎖觸點的功能是什么?

2)在圖2-100的實訓中，聯鎖觸點的功能是什么?

3)在圖2-101的實訓中，使用了雙重聯鎖，和圖2-100實訓相比，有什么特點?

圖2-101 接觸器和按鈕雙重聯鎖的正反轉控制電路

實訓5 工作臺往返自動控制

1.實訓目的

1)通過對工作臺自動往返控制電路的實際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的能力。

2)通過實訓進一步理解工作臺往返自動控制的原理。

2.實訓設備

1)三相籠型異步電動機。

2)XKDT11、XKDT12、XKDT13繼電器、接觸器控制掛箱。

3.實訓方法

1)圖2-102a為工作臺的自動往返控制示意圖，圖2-102b為工作臺自動往返控制電路圖。當工作臺的擋塊停在行程開關SQ₁和SQ₂之間的任意位置時，可以按下任意起動按鈕SB₁或SB₂使工作臺向任一方向運動。例如按下正轉按鈕SB₁，電動機正轉帶動工作臺左進。當工作臺到達終點時擋塊壓下終點行程開關SQ₂，SQ₂的常閉觸點斷開正轉控制回路，電動機停止正轉，同時SQ₂的常開觸點閉合，使反轉接觸器KM₂得電動作，工作臺右退。當工作臺退回原位時，擋塊又壓下SQ₁，其常閉觸點斷開反轉控制電路，常開觸點閉合，使接觸器KM₁得電，電動機帶動工作臺左進，實現了自動往復運動。

2)按實訓圖2-102b工作臺自動往返控制電路圖接線，經檢查無誤后，按下列步驟操作：

①合上開關QS，接通三相交流220V電源。

②按下SB₁按鈕，使電動機正轉，運轉約半分鐘。

③用手按SQ₂(模擬工作臺左進到達終點，擋塊壓下行程開關)，觀察電動機應停止正轉，并變為反轉。

④反轉約半分鐘，用手按SQ₁(模擬工作臺后退到達原位，擋塊壓下行程開關)，觀察電動機應停止反轉，并變為正轉。

⑤重復上述步驟，實訓電路應能正常工作。

圖2-102 工作臺自動往返控制

a)示意圖 b)工作臺自動往返控制電路