三相电动机的基本控制电路

接线图 2023年07月21日 22:49 211 admin

工业上用的生产机械动作是各式各样的，因而满足生产机械动作要求的继电—接触器控制电路也是多种多样的，但各种控制电路一般都由一些基本控制环节按照一定要求连接而成。下面以工业生产中最常用的三相笼型异步电动机的控制电路为例，说明继电—接触器控制的基本环节。主要介绍对电动机实现起动运转控制、正反转控制、顺序控制、时间控制等基本控制电路。
一、起动、停转控制
图5－9所示为起动、停转电路图，它由刀开关QS、熔断器FU1、热继电器FR、起动按钮SB2、停转按钮SB1、接触器KM和电动机M组成。

三相电动机的基本控制电路第1张
当电动机需要起动时，其动作顺序和工作原理是：

三相电动机的基本控制电路第2张
所谓触点“自锁”，就是指与起动按钮并联的接触器常开触头闭合，使按钮松开后，自己的线圈仍能保持通电状态，即“锁住”了线圈。
当需要电动机停转时，其动作顺序和工作原理是：

三相电动机的基本控制电路第3张
图5－9起动、停转控制电路图
在图5－9所示的电路中，各个部件的作用分别为：
1、刀开关Q作为隔离开关使用，当需要对电动机或电路进行检查、维修时，用它来隔离电源，确保操作安全。因此隔离开关一般不能用于带负载切断或接通电源。起动或断电时应注意刀开关Q动作的先后次序：起动应先合上Q，再按起动按钮SB2；断电时则应先按停止按钮SB1，再断开Q。
2、熔断器FU在电路中起短路保护作用，一旦发生短路事故，熔丝熔断，切断电源，电动机立即停转。
3、热继电器FR在电路中起过载保护作用，当发生过载事故时，热继电器FR的常闭点断开，控制电路断电，交流接触器KM线圈断电，其常开主触点断开，电动机停转。
4、电路在停电或电压过低时，接触器线圈的电磁吸力消失或不足，使主触头断开，切断了电动机的电源，同时也使自锁触头断开。而当电源恢复正常时，必须再按起动按钮才能使电动机重新起动。因此此电路还具有零压保护和欠压保护，
二、正反转控制电路
生产上有许多设备需要正、反两个方向的运动，例如机床主轴的正转和反转，工作台的前进和后退，起重机的上升和下降等等，都要求电动机能够正反转。而我们也知道，若要改变三相异步电动机的旋转方向，只要将三根电源线中的任意两根对调即可。因此，可利用两个接触器和三个按钮组成正反转控制电路，如图5－10所示。
图5－10正反转控制电路图

三相电动机的基本控制电路第4张
图5－10中电路，它由刀开关QS、KM1正转接触器、 KM2反转接触器、，SB2正转按钮、 SB3反转按钮、SB1停止按钮、熔断器FU1、热继电器FR和以及电动机M组成。正转接触器KM1的三对主触头把电动机按相序U1、V1、 W1与电源相接；反转接触器KM2的三对主触头把电动机按相序U1、W1、V1与电源相接。因此，正转的工作原理为：
闭合刀开关Q→按正转按钮SB2→接触器KM1线圈得电→

三相电动机的基本控制电路第5张
反转的工作原理亦可类推。
当按下停止按钮SB1时，接触器释放，电动机停转。
所谓触点“互锁”，就是指在正转的控制电路中串接入反转接触器的的常闭触头或在反转的控制电路中串接入正转接触器的的常闭触头。因此当正转接触器KM1的线圈通电时，其常闭触头断开，即使按下SB3也不能使KM2线圈通电；反之亦然。为杜绝发生相间短路，KM1和KM2的主触头是不允许同时闭合的，因此加入互锁控制环节。
在图5－10电路中，当电动机正转，如要使其反转，必须先按停止按钮SB1，令KM1失电，常闭触头KM1闭合，然后按下SB3，才能使KM2得电，电动机反转。如果不按SB1而直接按SB3，将不起作用。反之亦然。这种操作方式适用于大功率电动机及一些频繁正、反转的电动机。
三、顺序控制电路
在装有多台电动机的生产机械上，因各电动机所起的作用不同，有时必须按一定的顺序起动，方能保证工作安全。例如，在车床的主轴工作之前，必须先起动油泵电动机，使润滑系统有足够的润滑油以后，方能起动主轴电动机。主轴电动机停止后，才允许油泵电动机停止。当油泵电动机因某种原因停车时，主轴电动机也应立即停车，以免因润滑油不足而损坏工件或设备。图5－11所示是两台三相异步电动机M1和M2的顺序起动控制电路，该控制电路工作过程是
图5－11顺序起动控制电路

三相电动机的基本控制电路第6张

三相电动机的基本控制电路第7张
有自锁功能的KM1常开触点闭合后，为接触器KM2的线圈得电做好了铺垫，此时按下起动按钮SB4，接触器KM2的线圈才能通电，M2才能起动。所以这个电路控制电动机起动的顺序是只有M1起动后，M2才能起动。
若因某种原因，在工作过程中M1的接触器线圈KM1突然断电，则M1停转。与此同时，因KM1常开辅助触头断开，接触器KM2线圈亦断电，使M2电动机随之停转。由于接触器KM2常开触点并接在SB1两端，则当M2运行时SB1被KM2常开触点短路，不起作用。只有接触器KM2断电，SB1才能使KM1失电，M1停止工作。按下停止按钮SB3，可使M2停止，而不影响M1运转。若按下停止按钮SB1，则可使两台电动机都停止运行。这样就实现了顺序起动、顺序停车的连锁控制。
四、时间控制电路
时间控制，就是采用时间继电器进行延时控制,以达到不同需要的目的。例如三相笼型异步电动机的Y-△起动，实现电动机起动时的Y联接，经过—定时间，待转速上升到接近额定值时自动进行△联接运行。
如图5－12通电延时的空气阻尼式时间继电器的结构和触头符号。线圈1通电后，吸下动铁心2，动铁心与活塞杆3之间有一段距离，在释放弹簧4的作用下开始下降，带动活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下移，在膜上面造成空气稀薄的空间，由于活塞受到下面空气的压力，只能缓慢下降。经过一定时间后，杠杆8才能碰触微动开关9，使常闭触点断开，常开触点闭合。可见，从电磁线圈通电开始到触点动作为止，中间经过一定的延时，这就是时间继电器利用空气阻尼作用而达到的延时作用。延时间即为自电磁铁吸引线圈通电时刻起到微动开关动作时为止的这段时间。延时长短可以通过螺钉10调节进气孔的大小来改变。空气阻尼式时间继电器的延时范围较大，可达0.4～180 s。

三相电动机的基本控制电路第8张
吸引线圈断电后，依靠恢复弹簧12的作用而复原。空气经由气孔7被迅速排出。
图5－10中所示的时间继电器是通电延时，有两个延时触头：—个是延时断开的常闭触头，一个是延时闭合的常开触头。此外，还有两个瞬时触头，即通电后微动开关13瞬时动作。
时间继电器也可做成断电延时(图5－13)。实际上只要把铁心倒装一下就成。断电延时的时间继电器也有两个延时触头：一个是延时闭合的常闭触头，—个是延时断开的常开触头。
图5-13断电延时的空气式时间继电器

三相电动机的基本控制电路第9张
图5－14是笼型电动机Y-△起动的控制线路，其中用了图5－12所示的通电延时的时间继电器KT的两个触头：延时断开的常闭触头和延时闭合的常开触头。KM1、KM2、KM3是三个交流接触器。起动时KM1、KM3工作，电动机接成Y形；运行时KM1、KM2工作，电动机接成△形。线路的动作次序如下：

三相电动机的基本控制电路第10张

三相电动机的基本控制电路第11张
例5－1 如果图5－9的控制电路接成图5－15所示的那样，会有什么后果？
图5-15例5-1图

三相电动机的基本控制电路第12张
解：1、图5－15（a）电路中，起动按钮SB2、停止按钮SB1串联后与KM的辅助常开触头并联。因此，在按下SB2使接触器KM线圈通电，其常开触头KM实现自锁作用后，再按下停止按钮SB1时，线圈KM不会断电，即停止按钮SB1失去了作用。
2、图5－15（b）电路中，接触器KM的常开触头与停止按钮SB1并联,按下起动按钮SB2, 接触器KM线圈通电,但起动按钮SB2一松开，就断开了KM线圈的通路，KM线圈断电。
3、图5－15（c）电路中，接触器KM的常开触头与线圈并联，按下SB2时接触器线圈通电，其常开触头闭合，短接了接触器KM线圈，更造成了电路的短路。若电路中装有熔断器，则会烧断熔断器中的熔体。
4、图5－15（d）电路中，用一个按钮SB1的常开和常闭两个触头替代原电路中的起动和停止两个按钮。根据按钮的结构特点，通常是常闭触头先断开，常开触头后闭合。当按下按钮SB1时，串联的常闭触头已先行断开，因此无法使接触器线圈通电，电动机也就无法起动。