2.2 三相異步電動機全壓起動控制電路

三相異步電動機全壓起動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓，也稱為直接起動。直接起動的優點是電氣設備少、電路簡單、維修量小。

2.2.1 單向運轉控制電路

1.手動正轉控制電路

圖2-4所示是一種最簡單的電動機手動正轉控制電路。圖2-4a所示為刀開關控制電路，圖2-4b所示為斷路器控制電路。采用開關控制的電路僅適用于不頻繁起動的小容量電動機，它不能實現遠距離控制和自動控制。

2.點動正轉控制電路

點動正轉控制電路是用按鈕、接觸器來控制電動機運轉的最簡單的正轉控制電路，如圖2-5所示。圖中QS為三相開關，FU₁、FU₂為熔斷器，M為三相籠型異步電動機，KM為接觸器，SB為起動按鈕。這種控制方法常用于電葫蘆控制和車床拖板箱快速移動的電機控制。

圖2-4 電動機手動正轉控制電路

a）刀開關控制電路 b）斷路器控制電路

圖2-5 點動正轉控制電路

在分析各種控制電路原理圖時，為了簡單明了，通常就用電氣文字符號和箭頭配合（以減少文字）來表示電路的工作原理。先合電源開關QS，然后操作如下。

起動：按下起動按鈕SB→接觸器KM線圈得電→KM主觸點閉合→電動機M起動運行。

停止：松開按鈕SB→接觸器KM線圈失電→KM主觸點斷開→電動機M失電停轉。

停止使用后，斷開電源開關QS。

3.連續正轉控制電路

上述電路要使電動機M連續運行，起動按鈕SB就不能斷開，然而這不符合生產實際要求。為實現電動機的連續運行，可采用圖2-6所示的接觸器自鎖正轉控制電路。其主電路和點動控制電路的主電路相同，在控制電路中串接了一個停止按鈕SB₂，在起動按鈕SB₁的兩端并接了接觸器KM的一對常開輔助觸點。

電路的工作原理如下：先合上電源開關Q。

起動：按下SB₁→KM線圈得電→電動機M起動連續運行

在松開SB₁常開觸點復位后，因為接觸器KM的輔助常開觸點閉合時已將SB₁短接，控制電路仍保持接通，所以接觸器KM繼續得電，電動機M實現連續運轉。像這種在松開起動按鈕SB₁后，接觸器KM通過自身常開觸點而使線圈保持得電的作用叫作自鎖（或自保）。與起動按鈕SB₁并聯起自鎖作用的常開觸點叫作自鎖觸點（也稱為自保觸點）。

圖2-6　接觸器自鎖正轉控制電路

停止：按下停止按鈕SB2→KM線圈失電→→電動機M斷電停轉

在松開SB₂后，其常閉觸點恢復閉合，因接觸器KM的自鎖觸點在切斷控制電路時已分斷，解除了自鎖，SB₁也是分斷的，所以接觸器KM不能得電，電動機M也不會轉動。

電路的保護環節如下。

1）短路保護。由熔斷器FU₁、FU₂分別實現主電路和控制電路的短路保護。為擴大保護范圍，應將電路中的熔斷器安裝在靠近電源端，通常安裝在電源開關下邊。

2）過載保護。熔斷器具有反時限和分散性，難以實現電動機的長期過載保護，為此采用熱繼電器FR實現電動機的長期過載保護。當電動機出現長期過載時，串接在電動機定子電路中的雙金屬片因過熱變形，致使其串接在控制電路中的常閉觸點打開，切斷KM線圈電路，使電動機停止運轉，實現了過載保護。

3）失電壓和欠電壓保護。當電源突然斷電或由于某種原因電源電壓嚴重不足時，接觸器電磁吸力消失或急劇下降，銜鐵釋放，常開觸點與自鎖觸點斷開，電動機停止運轉。而當電源電壓恢復正常時，電動機不會自行起動運轉，避免事故發生。因此，具有自鎖的控制電路具有失電壓與欠電壓保護的功能。

4.既能點動又能連續運行的正轉控制電路

機床設備在正常運行時，一般電動機都處于連續運行狀態。但在試車或調整刀具與工件的相對位置時，又需要電動機能點動控制，實現這種控制要求的電路是連續與點動混合控制的正轉控制電路。如圖2-7所示。圖2-7a所示是在接觸器自鎖正轉控制電路的基礎上，把手動開關SA串接在自鎖電路中實現的。顯然，當把SA閉合或打開時，就可實現電動機的連續或點動控制。圖2-7b所示是在自鎖正轉控制電路的基礎上，增加了一個復合按鈕SB₃來實現連續與點動混合控制的。

電路的工作原理如下。先合上電源開關Q。

1）連續控制。連續運轉的控制原理與圖2-6所示原理相同，不再重復。

2）點動控制。

5.順序控制電路

（1）主電路實現順序控制

圖2-8所示為主電路實現電動機順序控制的電路，其特點是，M₂的主電路接在KM₁主觸點的下面。電動機M₁和M₂分別通過接觸器KM₁和KM₂來控制，KM₂的主觸點接在KM₁主觸點的下面，這就保證了當KM₁主觸點閉合，M₁起動后，M₂才能起動。電路的工作原理為：按下SB₁，KM₁線圈得電吸合并自鎖，M₁起動，此后，按下SB₂，KM₂才能吸合并自鎖，M₂起動。停止時，按下SB₃，KM₁、KM₂斷電，M₁、M₂同時停轉。

圖2-7 連續與點動混合控制的正轉控制電路

a）手動開關控制 b）復合按鈕控制

圖2-8 主電路實現電動機順序控制的電路

（2）控制電路實現順序控制

圖2-9所示為用控制電路實現電動機順序控制的電路。圖2-9a所示控制電路的特點是，KM₂的線圈接在KM₁自鎖觸點后面，這就保證了電動機M₁起動后，電動機M₂才能起動的順序控制要求。圖2-9b所示控制電路的特點是，在KM₂的線圈回路中串接了KM₁的常開觸點。顯然，KM₁不吸合，即使按下SB₂，KM₂也不能吸合，這就保證了只有在M₁起動后，M₂才能起動。停止按鈕SB₃控制兩臺電動機同時停止，停止按鈕SB₄控制M₂的單獨停止。圖2-9c所示控制電路的特點是，在圖2-9b中的SB₃按鈕兩端并聯了KM₂的常開觸點，從而實現了在M₁起動后，M₂才能起動，而在M₂停止后，M₁才能停止的控制要求，即M₁、M₂是順序起動，逆序停止。

圖2-9 控制電路實現電動機順序控制

a）自鎖觸點控制 b）互鎖觸點控制 c）順序起動、逆序停止控制

6.多地控制電路

能在兩地或多地控制同一臺電動機的控制方式叫作電動機的多地控制。

圖2-10所示為兩地控制同一臺電動機的控制電路。其中SB₁、SB₃為安裝在甲地的起動按鈕和停止按鈕，SB₂、SB₄為安裝在乙地的起動按鈕和停止按鈕。電路的特點是，起動按鈕應并聯接在一起，停止按鈕應串聯接在一起。這樣就可以分別在甲、乙兩地控制同一臺電動機，達到操作方便的目的。對于三地或多地控制，只要將各地的起動按鈕并聯、停止按鈕串聯即可實現。

2.2.2 可逆旋轉控制電路

生產機械往往要求運動部件能夠實現正、反兩個方向的運動，這就要求電動機能作正、反向旋轉。由電動機原理可知，如果改變電動機三相電源的相序，就能改變電動機的旋轉方向。常用的可逆旋轉控制電路有如下幾種。

1.倒順開關控制的正、反轉控制電路

圖2-11所示為倒順開關控制的可逆運行電路，對于容量在5.5kW以下的電動機，可用倒順開關直接控制電動機的正、反轉。對于容量在5.5kW以上的電動機，只能用倒順開關預選電動機的旋轉方向，而由接觸器KM來控制電動機的起動與停止。

2.按鈕控制的正、反轉控制電路

圖2-12所示為按鈕控制的電動機正反轉控制電路，圖中KM₁、KM₂分別控制電動機的正轉與反轉。圖2-12a所示最簡單，按下起動按鈕SB₁或SB₂，此時KM₁或KM₂得電吸合，主觸點閉合并自鎖，電動機正轉或反轉。按下停止按鈕SB₃，電動機停止轉動。該電路的缺點是，若電動機正在正轉或反轉，此時若按下反轉起動按鈕SB₂或正轉起動按鈕SB₁，KM₁與KM₂將同時得電，使主觸點閉合，會造成電源兩相短路。為了避免這種現象的發生，可采用聯鎖的方法來解決。

圖2-10 兩地控制同一臺電動機的控制電路

圖2-11 倒順開關控制的可逆運行電路

聯鎖的方法有兩種；一種是接觸器聯鎖，將KM₁、KM₂的常閉觸點分別串接在對方線圈電路中形成相互制約的控制；另一種是按鈕聯鎖，采用復合按鈕，將SB₁、SB₂的常閉觸點分別串接在對方的線圈電路中，形成相互制約的控制。

圖2-12b所示是接觸器聯鎖的正、反轉控制電路。電路的工作原理如下。先合電源開關Q。

（1）正轉控制

（3）停止

按下停止按鈕SB₃→控制電路斷電→KM₁（或KM₂）主觸點打開→電動機M斷電停轉

接觸器聯鎖正、反轉控制電路的優點是工作安全可靠，不會因接觸器主觸點熔焊或接觸器銜鐵被雜物卡住使主觸點不能打開而發生短路。缺點是操作不便，電動機由正轉變為反轉，必須先按下停止按鈕后，才能按反轉起動按鈕，否則由于接觸器的聯鎖作用而不能實現反轉。為了克服此電路的缺點，可采用圖2-12c所示的按鈕聯鎖的正、反轉控制電路。這種控制電路的工作原理與接觸器聯鎖的正、反轉控制電路的工作原理基本相同，只是當電動機從正轉變為反轉時，可直接按下反轉起動按鈕SB₂即可實現，不必先按停止按鈕SB₃。因為當按下反轉起動按鈕SB₂時，串接在正轉控制回路中SB₂的常閉觸點先斷開，使正轉接觸器KM₁線圈斷電，KM₁的主觸點和自鎖觸點斷開，電動機M斷電慣性運轉。SB₂的常閉觸點斷開后，其常開觸點才隨后閉合，接通反轉控制電路，電動機M反轉。這樣既保證了KM₁和KM₂的線圈不會同時得電，又可不按停止按鈕而直接按反轉按鈕實現反轉。同樣，若使電動機從反轉變為正轉時，只按下正轉按鈕SB₁即可。

這種電路的優點是操作方便，缺點是容易產生短路現象。如：當接觸器KM₁的主觸點熔焊或被雜物卡住時，即使接觸器線圈斷電，主觸頭也打不開，這時若按下反轉按鈕SB₂，KM₂線圈得電，主觸點閉合，必然造成短路現象發生。在實際工作中，經常采用的是按鈕、接觸器雙重聯鎖的正、反轉控制電路，如圖2-12d所示電路，該電路兼有以上兩種控制電路的優點，電路安全可靠，操作方便。工作原理與圖2-12c相似。

圖2-12 按鈕控制的電動機正反轉控制電路

a）無互鎖控制 b）接觸器互鎖控制 c）按鈕互鎖控制 d）雙重互鎖控制

圖2-13 工作臺自動往返運動的示意圖和控制電路

a）示意圖 b）控制電路

3.自動往返控制電路

有些生產機械，如萬能銑床，要求工作臺在一定距離內能自動往返，而自動往返通常是利用行程開關控制電動機的正、反轉來實現工作臺的自動往返運動。

圖2-13a為工作臺自動往返運動的示意圖。圖中SQ₁為左移轉右移的行程開關，SQ₂為右移轉左移的行程開關。SQ₃、SQ₄分別為左右極限保護用行程開關。

圖2-13b為工作臺自動往返行程控制電路，工作過程如下：按下起動按鈕SB₁，KM₁得電并自鎖，電動機正轉工作臺向左移動，當到達左移預定位置后，擋鐵1壓下SQ₁，SQ₁常閉觸點打開，使KM₁斷電，SQ₁常開觸點閉合，使KM₂得電，電動機由正轉變為反轉，工作臺向右移動。當到達右移預定位置后，擋鐵2壓下SQ₂，使KM₂斷電，KM₁得電，電動機由反轉變為正轉，工作臺向左移動。如此周而復始地自動往返工作。當按下停止按鈕SB₃時，電動機停轉，工作臺停止移動。若因行程開關SQ₁、SQ₂失靈，則由極限保護行程開關SQ₃、SQ₄實現保護，以避免運動部件因超出極限位置而發生事故。