2.2 三相异步电动机全压起动控制电路

三相异步电动机全压起动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压，也称为直接起动。直接起动的优点是电气设备少、电路简单、维修量小。

2.2.1 单向运转控制电路

1.手动正转控制电路

图2-4所示是一种最简单的电动机手动正转控制电路。图2-4a所示为刀开关控制电路，图2-4b所示为断路器控制电路。采用开关控制的电路仅适用于不频繁起动的小容量电动机，它不能实现远距离控制和自动控制。

2.点动正转控制电路

点动正转控制电路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制电路，如图2-5所示。图中QS为三相开关，FU₁、FU₂为熔断器，M为三相笼型异步电动机，KM为接触器，SB为起动按钮。这种控制方法常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速移动的电机控制。

图2-4 电动机手动正转控制电路

a）刀开关控制电路 b）断路器控制电路

图2-5 点动正转控制电路

在分析各种控制电路原理图时，为了简单明了，通常就用电气文字符号和箭头配合（以减少文字）来表示电路的工作原理。先合电源开关QS，然后操作如下。

起动：按下起动按钮SB→接触器KM线圈得电→KM主触点闭合→电动机M起动运行。

停止：松开按钮SB→接触器KM线圈失电→KM主触点断开→电动机M失电停转。

停止使用后，断开电源开关QS。

3.连续正转控制电路

上述电路要使电动机M连续运行，起动按钮SB就不能断开，然而这不符合生产实际要求。为实现电动机的连续运行，可采用图2-6所示的接触器自锁正转控制电路。其主电路和点动控制电路的主电路相同，在控制电路中串接了一个停止按钮SB₂，在起动按钮SB₁的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触点。

电路的工作原理如下：先合上电源开关Q。

起动：按下SB₁→KM线圈得电→电动机M起动连续运行

在松开SB₁常开触点复位后，因为接触器KM的辅助常开触点闭合时已将SB₁短接，控制电路仍保持接通，所以接触器KM继续得电，电动机M实现连续运转。像这种在松开起动按钮SB₁后，接触器KM通过自身常开触点而使线圈保持得电的作用叫作自锁（或自保）。与起动按钮SB₁并联起自锁作用的常开触点叫作自锁触点（也称为自保触点）。

图2-6　接触器自锁正转控制电路

停止：按下停止按钮SB2→KM线圈失电→→电动机M断电停转

在松开SB₂后，其常闭触点恢复闭合，因接触器KM的自锁触点在切断控制电路时已分断，解除了自锁，SB₁也是分断的，所以接触器KM不能得电，电动机M也不会转动。

电路的保护环节如下。

1）短路保护。由熔断器FU₁、FU₂分别实现主电路和控制电路的短路保护。为扩大保护范围，应将电路中的熔断器安装在靠近电源端，通常安装在电源开关下边。

2）过载保护。熔断器具有反时限和分散性，难以实现电动机的长期过载保护，为此采用热继电器FR实现电动机的长期过载保护。当电动机出现长期过载时，串接在电动机定子电路中的双金属片因过热变形，致使其串接在控制电路中的常闭触点打开，切断KM线圈电路，使电动机停止运转，实现了过载保护。

3）失电压和欠电压保护。当电源突然断电或由于某种原因电源电压严重不足时，接触器电磁吸力消失或急剧下降，衔铁释放，常开触点与自锁触点断开，电动机停止运转。而当电源电压恢复正常时，电动机不会自行起动运转，避免事故发生。因此，具有自锁的控制电路具有失电压与欠电压保护的功能。

4.既能点动又能连续运行的正转控制电路

机床设备在正常运行时，一般电动机都处于连续运行状态。但在试车或调整刀具与工件的相对位置时，又需要电动机能点动控制，实现这种控制要求的电路是连续与点动混合控制的正转控制电路。如图2-7所示。图2-7a所示是在接触器自锁正转控制电路的基础上，把手动开关SA串接在自锁电路中实现的。显然，当把SA闭合或打开时，就可实现电动机的连续或点动控制。图2-7b所示是在自锁正转控制电路的基础上，增加了一个复合按钮SB₃来实现连续与点动混合控制的。

电路的工作原理如下。先合上电源开关Q。

1）连续控制。连续运转的控制原理与图2-6所示原理相同，不再重复。

2）点动控制。

5.顺序控制电路

（1）主电路实现顺序控制

图2-8所示为主电路实现电动机顺序控制的电路，其特点是，M₂的主电路接在KM₁主触点的下面。电动机M₁和M₂分别通过接触器KM₁和KM₂来控制，KM₂的主触点接在KM₁主触点的下面，这就保证了当KM₁主触点闭合，M₁起动后，M₂才能起动。电路的工作原理为：按下SB₁，KM₁线圈得电吸合并自锁，M₁起动，此后，按下SB₂，KM₂才能吸合并自锁，M₂起动。停止时，按下SB₃，KM₁、KM₂断电，M₁、M₂同时停转。

图2-7 连续与点动混合控制的正转控制电路

a）手动开关控制 b）复合按钮控制

图2-8 主电路实现电动机顺序控制的电路

（2）控制电路实现顺序控制

图2-9所示为用控制电路实现电动机顺序控制的电路。图2-9a所示控制电路的特点是，KM₂的线圈接在KM₁自锁触点后面，这就保证了电动机M₁起动后，电动机M₂才能起动的顺序控制要求。图2-9b所示控制电路的特点是，在KM₂的线圈回路中串接了KM₁的常开触点。显然，KM₁不吸合，即使按下SB₂，KM₂也不能吸合，这就保证了只有在M₁起动后，M₂才能起动。停止按钮SB₃控制两台电动机同时停止，停止按钮SB₄控制M₂的单独停止。图2-9c所示控制电路的特点是，在图2-9b中的SB₃按钮两端并联了KM₂的常开触点，从而实现了在M₁起动后，M₂才能起动，而在M₂停止后，M₁才能停止的控制要求，即M₁、M₂是顺序起动，逆序停止。

图2-9 控制电路实现电动机顺序控制

a）自锁触点控制 b）互锁触点控制 c）顺序起动、逆序停止控制

6.多地控制电路

能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫作电动机的多地控制。

图2-10所示为两地控制同一台电动机的控制电路。其中SB₁、SB₃为安装在甲地的起动按钮和停止按钮，SB₂、SB₄为安装在乙地的起动按钮和停止按钮。电路的特点是，起动按钮应并联接在一起，停止按钮应串联接在一起。这样就可以分别在甲、乙两地控制同一台电动机，达到操作方便的目的。对于三地或多地控制，只要将各地的起动按钮并联、停止按钮串联即可实现。

2.2.2 可逆旋转控制电路

生产机械往往要求运动部件能够实现正、反两个方向的运动，这就要求电动机能作正、反向旋转。由电动机原理可知，如果改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的旋转方向。常用的可逆旋转控制电路有如下几种。

1.倒顺开关控制的正、反转控制电路

图2-11所示为倒顺开关控制的可逆运行电路，对于容量在5.5kW以下的电动机，可用倒顺开关直接控制电动机的正、反转。对于容量在5.5kW以上的电动机，只能用倒顺开关预选电动机的旋转方向，而由接触器KM来控制电动机的起动与停止。

2.按钮控制的正、反转控制电路

图2-12所示为按钮控制的电动机正反转控制电路，图中KM₁、KM₂分别控制电动机的正转与反转。图2-12a所示最简单，按下起动按钮SB₁或SB₂，此时KM₁或KM₂得电吸合，主触点闭合并自锁，电动机正转或反转。按下停止按钮SB₃，电动机停止转动。该电路的缺点是，若电动机正在正转或反转，此时若按下反转起动按钮SB₂或正转起动按钮SB₁，KM₁与KM₂将同时得电，使主触点闭合，会造成电源两相短路。为了避免这种现象的发生，可采用联锁的方法来解决。

图2-10 两地控制同一台电动机的控制电路

图2-11 倒顺开关控制的可逆运行电路

联锁的方法有两种；一种是接触器联锁，将KM₁、KM₂的常闭触点分别串接在对方线圈电路中形成相互制约的控制；另一种是按钮联锁，采用复合按钮，将SB₁、SB₂的常闭触点分别串接在对方的线圈电路中，形成相互制约的控制。

图2-12b所示是接触器联锁的正、反转控制电路。电路的工作原理如下。先合电源开关Q。

（1）正转控制

（3）停止

按下停止按钮SB₃→控制电路断电→KM₁（或KM₂）主触点打开→电动机M断电停转

接触器联锁正、反转控制电路的优点是工作安全可靠，不会因接触器主触点熔焊或接触器衔铁被杂物卡住使主触点不能打开而发生短路。缺点是操作不便，电动机由正转变为反转，必须先按下停止按钮后，才能按反转起动按钮，否则由于接触器的联锁作用而不能实现反转。为了克服此电路的缺点，可采用图2-12c所示的按钮联锁的正、反转控制电路。这种控制电路的工作原理与接触器联锁的正、反转控制电路的工作原理基本相同，只是当电动机从正转变为反转时，可直接按下反转起动按钮SB₂即可实现，不必先按停止按钮SB₃。因为当按下反转起动按钮SB₂时，串接在正转控制回路中SB₂的常闭触点先断开，使正转接触器KM₁线圈断电，KM₁的主触点和自锁触点断开，电动机M断电惯性运转。SB₂的常闭触点断开后，其常开触点才随后闭合，接通反转控制电路，电动机M反转。这样既保证了KM₁和KM₂的线圈不会同时得电，又可不按停止按钮而直接按反转按钮实现反转。同样，若使电动机从反转变为正转时，只按下正转按钮SB₁即可。

这种电路的优点是操作方便，缺点是容易产生短路现象。如：当接触器KM₁的主触点熔焊或被杂物卡住时，即使接触器线圈断电，主触头也打不开，这时若按下反转按钮SB₂，KM₂线圈得电，主触点闭合，必然造成短路现象发生。在实际工作中，经常采用的是按钮、接触器双重联锁的正、反转控制电路，如图2-12d所示电路，该电路兼有以上两种控制电路的优点，电路安全可靠，操作方便。工作原理与图2-12c相似。

图2-12 按钮控制的电动机正反转控制电路

a）无互锁控制 b）接触器互锁控制 c）按钮互锁控制 d）双重互锁控制

图2-13 工作台自动往返运动的示意图和控制电路

a）示意图 b）控制电路

3.自动往返控制电路

有些生产机械，如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，而自动往返通常是利用行程开关控制电动机的正、反转来实现工作台的自动往返运动。

图2-13a为工作台自动往返运动的示意图。图中SQ₁为左移转右移的行程开关，SQ₂为右移转左移的行程开关。SQ₃、SQ₄分别为左右极限保护用行程开关。

图2-13b为工作台自动往返行程控制电路，工作过程如下：按下起动按钮SB₁，KM₁得电并自锁，电动机正转工作台向左移动，当到达左移预定位置后，挡铁1压下SQ₁，SQ₁常闭触点打开，使KM₁断电，SQ₁常开触点闭合，使KM₂得电，电动机由正转变为反转，工作台向右移动。当到达右移预定位置后，挡铁2压下SQ₂，使KM₂断电，KM₁得电，电动机由反转变为正转，工作台向左移动。如此周而复始地自动往返工作。当按下停止按钮SB₃时，电动机停转，工作台停止移动。若因行程开关SQ₁、SQ₂失灵，则由极限保护行程开关SQ₃、SQ₄实现保护，以避免运动部件因超出极限位置而发生事故。