2.1電氣控制線路的設計方法

2.2電氣控制線路的保護環節

2.3常用的典型控制線路

2.4組成電氣控制線路的基本規律

第2章

基本電氣控制線路2.1.1電氣控制線路概述

在工業、農業、交通運輸等部門廣泛使用的各種生產機械大都是以電動機作為動力，通過某種自動控制方式來進行控制的。最常見的控制方式是繼電接觸器控制方式，又稱為電氣控制。

電氣控制線路是將電機、電器、儀表等電氣元件用導線按一定方式連接起來，實現某種要求的電氣線路。它的作用是實現對電力拖動系統的啟動、調速、反轉和制動等運行性能控制，以及對拖動系統的保護，滿足生產工藝要求，實現生產過程自動化。

2.1電氣控制線路的設計方法

根據通過電流的大小，可將電氣控制線路分為主電路和輔助電路。主電路是強電流通過的部分，包括從電源到電動機的電路，由電動機以及與它相連接的電器元件組

成，如電機負載、接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件、組合開關等。輔助電路是通過弱電流的電路，包括控制電

路、照明電路、信號電路和保護電路。其中，控制電路由按鈕、接觸器、繼電器的吸引線圈和輔助觸點，以及熱繼電器的觸點等組成。這些電路能夠清楚表明電路的功能，對于分析電路的工作原理十分方便。

電氣控制線路的表示方法主要有電氣原理圖、電氣接線圖、電氣布置圖。由于它們的用途不同，繪制原則亦有所差別。本章重點介紹電氣原理圖的繪制。

電氣原理圖根據電氣控制線路的工作原理進行繪制，包括所有電器元件的導電部分和接線端子，具有結構簡

單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優點。在各種生產機械的電氣控制中，無論在設計部門或生產現場，都得到了廣泛的應用。

2.1.2電氣原理圖的繪制原則

1.繪制電氣控制原理圖應遵循的原則

在繪制電氣控制原理圖時，一般應遵循以下原則：

(1)主電路用粗實線繪制在圖面的左側或上方，輔助電路用細實線繪制在圖面的右側或下方。

(2)無論是主電路還是輔助電路或其元件，均應按功能布置，盡可能按動作順序排列，對因果次序清楚的簡圖，尤其是電路圖和邏輯圖，其布局順序應該是從左到右和從上到下。

(3)為了突出或區分某些電路、功能等，導線符號、信號通路、連接線等可采用粗細不同的線條來表示。

(4)元件、器件和設備的可動部分通常應表示在非激勵或不工作的狀態或位置。

(5)所用圖形符號應符合國家標準GB4728—85《電氣圖用圖形符號》的規定，所用的文字符號應符合國家標準GB7159—87《電氣技術中的文字符號制訂通則》的規定。如果采用上述標注標準中未規定的圖形符號，必須加以說

明。

2.選擇圖形符號應遵循的原則

當國家標準GB4728—85給出幾種形式時，選擇圖形符號應遵循以下原則：

(1)應盡可能采用優選形式。

(2)在滿足需要的前提下，盡量采用最簡單的形式。

(3)同一圖號的圖，使用同一種圖形符號形式。

(4)同一電器元件不同部分的線圈和觸點均應采用同一文字符號標明。

(5)對于幾個同類電器，在表示名稱的文字符號后或下標加上一個數字符號，以示區別，如KA1、KA2等。

(6)在畫原理圖時，應盡可能減少線條和避免線條交叉。表示導線、信號通路、連接線等的圖線都應是交叉和折彎最少的直線。各導線之間有電的聯系時，在導線的交點處應畫一個實心的圓點。根據圖面布置的需要，可以水平布

置，或者垂直布置，也可以采用斜的交叉線，即可以將圖形符號旋轉90°或180°或45°繪制。

一般來說，電氣原理圖的繪制要求層次分明，各電器元件以及它們觸點的安排要合理，并應保證電氣控制線路運行的可靠性，節省連接導線，以及施工、維修方便。

2.1.3電氣控制線路的一般設計方法

電氣控制線路的設計通常包括確定拖動方案，選擇電機容量和設計電氣控制電路。控制線路的設計又包括主電路和輔助電路的設計。電氣控制線路的設計通常有兩種，一種是一般設計方法，另一種是邏輯設計方法。這里著重介紹一般設計方法。

一般設計方法又稱為經驗設計法。根據生產工藝的要求，利用各種典型的基本環節直接設計控制線路，而后再逐步完善其功能，并適當配置聯鎖和保護等環節，使其組合成一個整體，成為滿足控制要求的完整電路。

1.一般設計方法的設計原則

采用一般設計方法設計電氣原理圖時，需要遵循以下原則：

1)最大限度地實現生產機械和工藝對電氣控制線路的要求

在設計前先弄明白設計的目的和要求。生產工藝的要求通常是由機械設計人員提供，他們所提供的是一般性的、最初的設計要求，將這種要求具體成一個實用的方案是由電氣設計人員負責的。因此，電氣設計人員需在最初原則、意見的基礎上，結合生產實際、具體產品、現場等各種實際情況后，形成最終的、具體的、詳細的設計要求，將此要求作為控制線路設計的依據。

控制線路的基本要求是要滿足啟動、正反轉和制動，對有特殊要求的，根據具體的要求加入，如果已經有類似的設備或設計方案，還應了解它們的特點及運行效果，再進行方案的比較、論證。

2)在滿足生產要求的前提下，控制線路力求簡單、經濟

(1)盡量選用標準的、常用的、或經過實際考驗過的線路和環節。

(2)盡量縮短連接導線的數量和長度，并考慮各種元件之間實際接線的合理性，如圖2-1所示。

圖2-1接線合理性的調整

(3)盡量縮短電器元件的數量，應可能采用標準件，并選用相同的型號。

(4)應減少不必要的觸點，以簡化線路。設計完畢，應將線路用邏輯代數式進行驗算。

(5)電氣線路在工作時，除了必要的電器必須通電外，其余的應盡量不通電，以節約電能，如圖2-2所示。

圖2-2節約電能的控制電路示例

3)保證控制線路工作的可靠性和安全性

為了保證控制線路工作的可靠性和安全性，最主要的是選用可靠元件，同時在具體設計中還應注意：

(1)正確連接電器元件的觸點。同一電器元件的常開、常閉輔助觸點靠得很近，若分別接在不同相上，當觸點不處于等電位的位置時，如果觸點斷開產生電弧，則可能在兩個觸點之間形成飛弧而引起電源短路，如圖2-3所示。

(2)正確連接電器元件的線圈。在交流控制線路中不能串入兩個電器元件的線圈，若兩個電器元件需要同時動作，其線圈必須采用并聯連接，如圖2-4所示。

圖2-3避免飛弧的控制電路

圖2-4線圈并聯連接的控制電路

這是因為每個線圈上分配到的電壓與線圈的阻抗成

正比。兩個電器元件的動作總有先后順序，不可能同時吸合。當兩個線圈串接時，若KM1先吸合，由于KM1的磁路閉合，線圈電感增大，則在該線圈上的電壓降也增大，從而使另一個接觸器KM2的線圈電壓達不到動作電壓。

(3)避免出現寄生電路。寄生電路是在控制線路動作中意外接通的電路，又稱假回路，如圖2-5所示的虛線路徑即是寄生電路。

圖2-5寄生電路

(4)避免許多電器元件依次動作才能接通另一個電器元件的控制線路。

(5)在頻繁操作的可逆線路中，不僅要有必要的電器聯鎖，還要有機械聯鎖。

(6)設計的線路應適應所在電網情況，根據電網容量的大

小、電壓、頻率的波動范圍以及允許的沖擊電流數值等，決定電動機的啟動方式，是直接啟動還是間接啟動。

(7)在用小容量繼電器觸點控制大容量接觸器時，要計算繼電器斷開接通容量是否足夠，不夠則需要加小容量接觸器或中間繼電器，否則工作不可靠。

4)盡量使操作和維護方便

操作機構應能夠迅速方便地從一種控制形式轉換到另一種控制形式，如將自動切換到手動、多點控制切換到自動控制。操作機構應維護方便、使用安全，并有隔離電

器，以免帶電檢修。

2.一般設計方法的基本步驟及其優缺點

一般設計方法的基本步驟如下：

(1)按工藝要求提出的啟動、制動、反向和調速等要求設計主電路。

(2)根據所設計出的主電路，設計控制電路的基本環節，即滿足設計要求的啟動、制動、反向和調速等的基本控制環節。

(3)根據各部分運動要求的配合關系及聯鎖關系確定控制參量，并設計控制電路的特殊環節。

(4)分析電路工作中可能出現的故障，加入必要的保護環

節。

(5)綜合審查，仔細檢查電氣控制電路動作是否正確，關鍵環節可做必要試驗，進一步完善和簡化電路。

一般設計方法的優點是設計方法較簡單，靈活性大。缺點是需要熟悉大量的控制線路，掌握多種典型線路的設計資料，要有豐富的設計經驗，在設計中還要經過反復修改、試驗，逐步加工完善，使線路符合設計要求。最終設計出來的方案還不一定是最佳的。

電氣控制線路應具有完善的保護環節，如過載、短

路、過流、失壓、過壓、弱磁、超速、極限等，用以保護電網、電動機、控制電器以及電路元件，消除不正常工作時的有害影響，避免因誤操作而發生事故。有時還應設有必要的指示信號。下面介紹幾種常用的在電氣控制線路中的保護環節。

2.2電氣控制線路的保護環節2.2.1短路保護

當電動機繞組和導線的絕緣損壞時，或控制電器及線路發生故障時，線路將會出現短路現象，產生很大的短路電流，引起電氣設備絕緣損壞和產生強大的電動力，使電動機和電路中的各種電氣設備產生機械性損壞。因此，當電路出現短路故障或電流接近于短路電流時，必須迅速、可靠地斷開電源。

通常控制線路使用的短路保護電器是熔斷器、(自動)空氣開關或過電流繼電器。

1.熔斷器的保護

用熔斷器進行短路保護時，熔斷器的熔體與被保護電路串聯。當電路正常工作時，熔斷器中熔體流過正常的電流而不動作，相當于一根導線，其上面的壓降很小，可以忽略不計；當發生短路時，熔體將流過很大的短路電流，使熔體立即熔斷，從而切斷電動機電源，使電動機停止運行。

對直流電動機和三相繞線型異步電動機來說，熔斷器熔體的額定電流值可以按表2-1進行估算；對鼠籠型異步電動機(啟動電流達7倍額定電壓)，熔斷器熔體的額定電流可以按表2-2進行估算。

表2-1熔斷器熔體的估算額定電流值(直流電動機、三相繞線型異步電動機)

工作制熔體額定電流/電動機額定電流連續工作1重復短時工作(合匣率?=?25%)1.25表2-2熔斷器熔體的估算額定電流值(鼠籠型異步電動機)

工作制熔體額定電流/電動機額定電流連續工作(降壓啟動)2連續工作(全壓啟動)2.75重復短時(全壓啟動)工作(合匣率?=?25%)3.5

主電路采用三相四線制或變壓器采用中點接地的三相三線制供電的電路，須采用短路保護。若主電動機容量較小，主電路中的熔斷器可同時作為控制電路的短路保護；若主電動機容量較大，則控制電路一定要單獨設置短路保護熔斷器。

熔斷器的短路保護控制線路如圖2-6(a)所示。

2.空氣開關的保護

也可用自動空氣開關作為短路保護。由于自動空氣開關具有多項保護作用，因此，還可以作為過載保護。自動空氣開關的短路保護控制線路如圖2-6(b)所示。

圖2-6短路保護控制線路圖

2.2.2過載保護

電動機長期超載運行，其繞組的溫升將超過額定值而損壞，電路中多采用熱繼電器(兩相結構、三相結構、三相結構帶斷相保護的)作為過載保護元件。由于熱慣性的關

系，熱繼電器不會受短路電流的沖擊而瞬間動作。但當有8～10倍額定電流通過熱繼電器時，有可能使熱繼電器的發熱元件燒壞，所以在使用熱繼電器作過載保護時，還必須裝有熔斷器或過電流繼電器配合使用。三相結構熱繼電器的過載保護控制線路如圖2-7(a)所示，兩相結構熱繼電器的過載保護控制線路，如圖2-7(b)所示。

圖2-7熱繼電器實現的過載保護控制線路圖

2.2.3過流保護

不正確的啟動和過大的沖擊負載，常常會引起電動機出現很大的過電流。過大的電流不僅可能導致電動機損

壞，也會引起過大的電動機轉矩，使機械的轉動部分受到損壞，因此要瞬間切斷電源。采用過電流繼電器進行過流保護，一般其動作值整定在1.2倍的電動機啟動電流。圖2-8(a)是繞線式異步電動機過電流保護的控制線路，圖2-8(b)是鼠籠式異步電動機過電流保護的控制線路。

圖2-8(b)所示電路的保護過程如下：當電動機啟動時，時間繼電器KT的常閉觸點閉合，常開觸點尚未閉合，過電流繼電器KI的線圈不接入電路。啟動結束后，KT的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，KI線圈得電，開始其保護作用。在工作過程中因某種原因引起過電流時，KI動作，其常閉觸點斷開，電動機停止運轉。

圖2-8異步電動機的過電流保護控制線路圖

2.2.4失壓保護

電動機正常工作時，如果電源電壓因某種原因消失而使電動機停轉，那么當電源電壓恢復時電機不應自行啟

動，否則可能會造成人身事故或設備事故。

防止電壓恢復時電動機自啟動的保護稱為失壓保護。通常采用接觸器的自鎖觸點或零壓繼電器來實現。

如圖2-9所示的自鎖控制電路。按下SB2按鈕，接觸器線圈得電，其動合觸點閉合。SB2按鈕松開后，接觸器線圈由于動合觸點的閉合仍然通電。當電源斷開，接觸器線圈失電，其動合觸點斷開，故當恢復通電時，接觸器線圈便不可能得電。要使接觸器工作，必須再次按下啟動按鈕SB2。

圖2-9自鎖觸點實現的失壓保護控制電路

2.2.5欠壓保護

當電動機正常運轉時，由于電壓過分降低，將會引起一些電器元件釋放，造成控制線路工作失調，可能產生事故。因此，必須在電源電壓降到一定值時切斷電源，這就是欠壓保護。

一般常用電磁式電壓繼電器實現欠壓保護。當電源電壓過低或消失時，電壓繼電器就釋放，從而切斷控制回

路，當電壓再恢復時，須重新啟動才能工作。

電力拖動是用電動機作為原動機來拖動生產機械，常用的幾種控制線路可以歸結為點動控制、正反轉控制、位置控制、順序控制、多地控制、(降壓)啟動控制、調速控制、制動控制等。本節介紹不同類型電動機的典型控制線路。

2.3常用的典型控制線路2.3.1三相鼠籠式異步電動機的典型控制線路

由于鼠籠式異步電動機具有結構簡單、維護方便等優點，故得到了廣泛應用，在許多工礦企業中，鼠籠式異步電動機的數量占拖動設備總臺數的85%左右。另外，繞線式異步電動機相應的控制的基本策略和基本方法與鼠籠式異步電動機是類似的。因此在這里，我們主要以鼠籠式電動機為控制對象來介紹幾種典型電路。當然，在最后也會介紹幾個繞線式異步電動機的控制線路。

1.三相鼠籠式異步電動機全壓啟動控制線路

對于小功率的電動機，只要直接接通電源即可啟動，這種方法為全壓啟動。電動機全壓啟動時的電流很大，可達到額定電流的5～7倍，過大的啟動電流會引起線路上很大的壓降，影響其他用電設備的正常工作，同時電動機頻繁啟動還會嚴重發熱，加速絕緣老化，縮短電動機的壽

命，故全壓啟動的電動機功率受到一定的限制。一般電動機的容量在10kW以下的，可采用全壓啟動方式。

10kW以上的電動機，或無法確定是否采用全壓啟動

時，可根據下面的經驗公式來確定：

(2.1)

式中：Ist：電動機啟動電流；IN：電動機額定電流；

S：電源變壓器的容量(KSA)；PN：電動機額定規律(kW)。

若滿足上述公式，則可以采用全壓啟動；否則，必須采用降壓啟動方式。

當然，在變壓器容量允許的情況下，對于鼠籠式異步電動機，應盡可能采用全壓直接啟動，這樣，既可以提高控制線路的可靠性，又可以減少電器的維修工作量。

1)手動正轉控制線路

利用鐵殼開關控制電動機單向的啟動和停止的電氣控制線路，如圖2-10所示。這種控制線路的特點是電器線路簡單，但不安全、不方便，操作勞動強度大，不能進行自動控制。適用于容量小，并且工作要求簡單的電動機，如小型臺鉆、砂輪機、冷卻泵的電動機等。

圖2-10電動機單向啟/停控制線路

2)單向全壓啟動控制線路

具有自鎖的單向全壓啟動控制線路如圖2-11所示，由主電路和控制電路兩部分組成。主電路包括閘刀開關QS、熔斷器FU、接觸器KM的常開主觸點、熱繼電器FR的熱元件和三相鼠籠式異步電動機M。控制電路包括啟動按鈕

SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的吸引線圈和常開輔助觸點、熱繼電器FR的常閉觸點。

圖2-11三相鼠籠式異步電動機啟、停、自鎖的電氣控制線路

單向全壓啟動控制電路工作原理如下：閉合電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM線圈通電，其常開主觸點閉合，電動機接通電源全壓啟動，同時，與啟動按鈕并聯的接觸器KM常開輔助觸點也閉合。松開啟動按鈕SB2，KM線圈通過自身的常開輔助觸點繼續保持通電，從而保證電動機的連續運行。當要求電動機停轉時，可按下停止按鈕SB1，切斷接觸器KM線圈電路，KM常開觸點斷開，切斷主電路和控制電路，電動機停轉。

接觸器KM依靠自身輔助觸點保持線圈通電的現象稱為自鎖，具有自鎖作用的常開觸點被稱為自鎖觸點。圖2-11不僅能夠通過接觸器KM的自鎖觸點使電動機連續運轉，并且可以通過接觸器電磁機構工作原理實現失壓、欠壓等的保護。此外，還可以通過停止按鈕SB1和啟動按鈕SB2的配合，實現遠距離控制和頻繁操作等控制功能。由于電動機是連續運轉的，若長期負載過大、頻繁操作、三相電路發生斷相等原因，可能會燒壞電動機，這時可利用熱繼電器(FR)進行過載和斷相的保護。

3)電動機的點動控制線路

工業控制常常需要利用點動工作模式調整生產過程、生產環節，這就需要控制線路接入具有點動功能的按鈕，按下該按鈕系統開始工作，松開該按鈕，系統停止操作。

(1)最簡單的點動控制線路。圖2-12(a)所示為最簡單的點動控制電路，當按下或松開控制電路SB按鈕時，即接通或斷開了接觸器KM線圈的控制電路，進而控制主電路電動機的運行和停止。其特點是通過接觸器KM實現了以小電流控制大電流的目的。

(2)帶手動開關Q的點動控制。圖2-12(b)所示的控制電路是利用開關Q實現點動控制與連續控制的切換。

(3)帶復合按鈕的點動控制。圖2-12(c)所示的控制電路是利用復合按鈕SB3實現點動控制與連續控制的切換。

圖2-12三相鼠籠式異步電動機點動控制線路

電路工作原理如下：未按下復合按鈕SB3時，系統可以完成正常的啟動、停止等操作。當按下復合按鈕SB3后，它的常閉觸點動作，使接觸器KM的自鎖觸點電路斷開，而它的常開觸點閉合，使接觸器KM的吸引線圈帶電，繼續帶動電動機工作。松開復合按鈕SB3后，其常開觸點復位，使接觸器KM的吸引線圈電路斷電，進而使電動機停止運轉，實現點動控制。

該控制電路存在觸點競爭的現象，復合按鈕SB3的常閉觸點的恢復時間t1與接觸器KM輔助觸點的恢復時間t2之間存在一個配合的問題。若t1?<?t2，則松開SB3后，接觸器KM的銜鐵未釋放，其常開觸點仍閉合，而這時SB3的常閉觸點已經恢復閉合的狀態，接觸器KM的線圈電路仍舊接通，不能達到點動的目的。所以，這一控制電路能夠正常工作的前提是t1?>?t2。

(4)帶中間繼電器的點動控制。為了避免出現如圖2-12(c)所示的觸點競爭現象，可以利用中間繼電器KA常開觸點間接使接觸器KM的吸引線圈電路接通和自鎖，實現點動控制與連續控制之間的切換，控制電路如圖2-12(d)所示。

電路工作原理如下：按下點動按鈕SB2，接通中間繼電器KA的線圈電路，KA常開觸點閉合，接觸器KM線圈電路通電，同時KA的常閉觸點斷開，切斷KM自鎖觸點電路，同時KM主觸點閉合，電動機啟動。松開點動按鈕SB2，KA線圈電路斷電，KA的常開觸點先恢復斷開狀態，KA的常閉觸點再恢復閉合狀態，KM線圈電路斷電。KM的主觸點斷開，電動機停轉。實現電動機的點動控制。

KA常開觸點和常閉觸點在KA線圈斷電后的恢復初始狀態的先后順序，保證了KM自鎖觸點電路在整個點動工作過程中始終處于斷開狀態。當松開點動按鈕SB2后，電動機能夠可靠地停止運行。

通過啟動按鈕SB2和停止按鈕SB1，工作過程如圖2-11所示，實現基本啟、停、自鎖的控制。在此過程中，中間繼電器KA線圈電路不通電，KA不工作。

2.三相鼠籠式異步電動機正、反轉控制線路

生產機械常常要求控制對象能夠上下、左右、前后等相反的運動方向動作。例如：機床工作臺的往返運動，電梯的上行、下行等，這就要求被控對象“感應電動機”能夠正、反向工作。根據電機學知識，只要改變異步電動機任意兩相定子繞組的相序，即能實現正、反向運行。因

此，可以借助接觸器來實現這一功能。

1)簡單的電動機正、反轉控制線路

圖2-13(a)所示的控制電路是一種實現三相鼠籠式異步電動機正、反轉控制的簡單方式。

圖2-13三相鼠籠式異步電動機正、反轉控制線路

電路工作原理如下：只需要通過正向啟動按鈕SB2或反向啟動按鈕SB3即能分別啟動電動機的正轉和反轉。通過停止按鈕SB1切斷接觸器KM1和KM2吸引線圈所在的電路，使接觸器主觸點斷開，斷開電動機主電路的電源，進而使電動機停止運行。

但是，當同時按下正轉啟動按鈕SB1和反轉啟動按鈕SB2時，接觸器KM1和KM2的吸引線圈同時帶電，則主電路中相應的主觸點同時閉合，將造成A相、C相兩相電源短路故障。換句話說，在電動機正、反轉運行的任何時候都只能允許一個接觸器處于通電工作狀態。具體到控制線路就是要使接觸器KM1和KM2互鎖。

2)接觸器互鎖的電動機正、反轉控制線路

將接觸器KM1和KM2的常閉輔助觸點分別串接入對方的線圈控制電路中，形成相互制約控制，如圖2-13(b)所

示。這種利用接觸器(或繼電器)常開、常閉觸點的電氣連接實現在電路中互相制約的方法，稱為“電氣聯鎖”。

電路工作原理如下：當電動機處于正轉運行時，按下反轉啟動按鈕SB2，由于KM1常閉觸點的存在，反轉的控制電路斷開，KM2的吸引線圈斷電，保證了在正轉時電動機將無法反轉。同理，當電動機處于反轉運行時，由于KM2常閉觸點的存在，也保證了在反轉時電動機將無法正轉。

該電路的特點是控制安全，不會因為觸點的熔焊造成短

路。但操作不方便，因其正、反轉的切換須經過“停止”環節。它的操作過程是正轉→停止→反轉→停止→正轉→……。

3)按鈕互鎖的電動機正、反轉控制線路

在圖2-13(a)的基礎上，將接觸器兩個常閉的輔助觸點分別用兩個啟動(復合)按鈕(SB2、SB3)的常閉觸點來代替。這種利用按鈕的常開、常閉觸點的機械連接在電路中互相制約的方法，稱為“機械聯鎖”。

該電路巧妙利用復合按鈕“常閉觸點先動作，常開觸點后動作”的特點，既實現了正轉和反轉的相互制約，又實現了電動機正、反轉的直接切換，無須經過停止按鈕

SB。

該電路的特點是電路控制方便但不安全，若觸點熔焊會造成短路。它的操作過程是正轉→反轉→正轉→……。

4)按鈕與接觸器雙重互鎖的電動機正、反轉控制線路

將上述兩個控制電路合并，即形成電氣與機械的雙重聯鎖控制電路，如圖2-13(c)所示。這種具有電氣和機械的雙重互鎖的控制電路是常用的，它保證了電路的可靠工作，既可實現電動機的“正轉→停止→反轉→停止→正轉→……”的控制，又可實現“正轉→反轉→正轉→……”的控制，并且它還兼有兩種聯鎖控制電路的優點，線路操作方便，安全可靠，被廣泛地應用于電力拖動系統中。3.三相鼠籠式異步電動機自動往返控制線路

圖2-12(c)和2-12(d)實現了點動和連續運行之間的相互切換，圖2-13(b)和2-13(c)實現了正轉和反轉的相互切換。這兩組控制電路實現的是對單一運動部件不同運行狀態相互制約的互鎖控制模式。但是，隨著自動化技術的普及與提高，為了提高生產效率降低成本，對整個生產工藝自動化程度的要求也越來越高，簡單的互鎖控制已經不能滿足這一要求。于是，提出了另一種生產過程自動化的控制模式——按控制過程物理量的變化進行的控制。自動往返運行控制就是利用這一規律實現的控制。

實現自動循環往返運行對電動機的基本要求是啟動、停止及正反轉運行。特殊的是，當運動部件運行到某一端時，系統能夠自動改變電動機轉動的方向，也就是要求控制裝置能根據控制過程的物理量的變化改變或終止控制對象的運動。因此，在實現方法上，是要讓控制裝置能夠直接反映控制過程物理量的變化。實現這一功能的低壓器件通常采用直接測量位置信號的元件——行程開關SQ或反映時間變化的元件——時間繼電器KT。

1)按行程參量控制的自動往返控制線路

當往返的兩點之間有固定位移時，可以用行程開關作為往返方向改變的判斷依據。自動往返運行示意圖如圖2-14所示。在行程的兩個終點位置分別放置一個行程開關，即：正向終點處放置一個行程開關SQ2、反向終點處放置一個行程開關SQ1，作為位置控制。通過停止按鈕使系統最終停止下來。

為了避免工作臺超出限位位置而出現事故，可在行程開關SQ1、SQ2的外面再分別放置一個行程開關SQ3、SQ4作為限位保護。當行程開關SQ1、SQ2失靈時，可以由限位保護的行程開關SQ3、SQ4實現保護。

按行程參量控制的多行程自動往返控制線路如圖2-15所示，在雙重聯鎖正、反轉控制線路的基礎上，增加行程開關SQ1和SQ2的復合觸點實現多行程往返，以及增加行程開關SQ3和SQ4的常閉觸點實現限位保護。

圖2-15按行程原則的三相鼠籠式異步電動機多行程自動往返控制線路

電路工作原理如下：當正向運行遇到正向終點位置的行程開關SQ2時，其常閉觸點先動作，斷開KM1線圈電路，停止正向運行，其常開觸點再動作，接通KM2線圈電路，電動機反轉，系統反向運行；當反向運行遇到反向終點位置的行程開關SQ1時，其常閉觸點先動作，斷開KM2線圈電路，停止反向運行，其常開觸點再動作，接通KM1線圈電路，電動機正轉，系統正向運行。如此不斷的往返，直到按下停止按鈕SB1，系統停止運行。

當工作臺超出正常工作范圍時，由SQ3或SQ4的常閉觸點分別斷開KM1或KM2的線圈電路，電動機停轉，系統停止運行，達到限位保護的效果。

如果只需要單行程的自動往返控制，則將與KM1自鎖觸點并聯的SQ1常開觸點去除即可。通過SB2或SB3復合按鈕啟動正轉或反轉；通過SQ2常開觸點實現正轉到反轉的自動銜接；通過停止按鈕SB1或反向終點的行程開關SQ1使單行程的返回操作最終停止下來。

2)按時間參量控制的自動往返控制線路

當往返之間沒有固定的位移時，可以用時間作為往返方向改變的判斷依據，當正向運行時間到時，開始反向操作；反向運行時間到時開始正向操作，如此不斷的往返。同樣，通過停止按鈕使系統最終停止下來。

按時間原則的三相鼠籠式異步電動機多行程自動往返控制線路如圖2-16所示。由通電延時型時間繼電器KT1計算正向運行所需的時間，由KT2計算反向運行所需的時間。KT1和KT2的延時型復合觸點在線路中的作用與圖2-15的SQ1和SQ2復合觸點在線路中的作用類似。

圖2-16按時間原則的三相鼠籠式異步電動機多行程自動往返控制線路

如果只需要單行程的自動往返控制，則將與KM1自鎖觸點并聯的KT1延時型常開觸點去除即可。通過SB2或SB3復合按鈕啟動正轉或反轉；通過KT2的延時型常開觸點實現正轉到反轉的自動銜接；通過停止按鈕SB1或反向計時時間繼電器KT1的延時型常閉觸點，使單行程的返回操作最終停止下來。

4.三相鼠籠式異步電動機順序控制線路

順序控制是針對多個運動部件的一種控制模式。在實際生產中，常常要求多個控制對象按一定的先后順序工

作。例如：車床主軸轉動時，要求油泵先給齒輪箱供油潤滑，即要求保證潤滑泵電動機啟動后，主拖動電動機才允許啟動，這就對控制線路提出了按順序工作的聯鎖控制要求。順序啟停控制線路可以有順序啟動、同時停止的控制線路，也可以有順序啟動、順序停止的控制線路。

1)順序啟動、同時停止的控制線路

兩臺三相鼠籠式異步電動機順序啟停控制線路，如圖2-17所示。設異步電動機M1為潤滑泵電動機，異步電動機M2為主軸電動機，圖2-17(b)實現的是先M1后M2啟動，停止時M1和M2同時停止的控制電路。KM1控制潤滑泵電動機的啟動，KM2控制主軸電動機的啟動。

圖2-17兩臺電動機順序啟停控制線路

電路的工作原理如下：合上電源開關QS，按下潤滑泵電動機啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電并自鎖，潤滑泵電動機M1啟動運行，同時串接在KM2線圈電路的KM1常開輔助觸點閉合，為主軸電動機M2的啟動做準備。按下主軸電動機啟動按鈕SB4，接觸器KM2通電并自鎖，主軸電動機啟動運行。

由于KM1常開輔助觸點串接在KM2線圈電路，如果先按下SB4，KM2線圈電路也不會通電，主軸電動機無法先啟動，達到了順序啟動的控制要求。

2)順序啟動、順序停止的控制線路

生產機械除了必須按順序啟動外，還要求按照一定的順序停止。如皮帶傳送機，啟動時先M1后M2，停止時先M2后M1，這樣才不會造成物料在皮帶上的堆積。順序啟

動、順序停止的控制線路如圖2-17(c)所示，在圖2-17(b)的基礎上，將接觸器KM2的常開輔助觸點并聯在停止按鈕SB1兩端。

電路的工作原理如下：啟動時，先M1后M2的工作過程與圖2-17(b)相同，此處注重分析順序停止的工作過程。當按下SB1時，由于KM2通電，其常開輔助觸點閉合，使KM1線圈電路始終通電，電動機M1不會停止運行。只有按下停止按鈕SB3，電動機M2停止運行，此時KM2斷電，其觸點均恢復初始狀態，與SB1并聯的KM2常開輔助觸點斷開，此時再按下SB1才有可能停止M1電動機，達到了先停M2后停M1的目的。5.三相鼠籠式異步電動機降壓啟動控制線路

三相鼠籠式異步電動機功率在10kW以上或不能滿足經驗公式時，應采用降壓啟動的方法進行啟動。

三相鼠籠式異步電動機降壓啟動的方法有：①定子繞組電路中串電阻或電抗器啟動；②Y－△換接啟動；③串自耦變壓器啟動；④延邊三角形啟動。這些啟動方法的實質都是在電源電壓不變的情況下，啟動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以限制啟動電流，而在啟動后，再將電壓恢復至額定值，電動機進入正常運行。從啟動到運行的切換通常都采用時間原則的方式進行控制。這里僅介紹定子繞組串電阻降壓啟動和Y－△換接降壓啟動的控制線路。

1)定子繞組串接電阻的降壓啟動控制線路

圖2-18是用通電延時型時間繼電器實現定子回路串電阻的降壓啟動控制線路。其中，接觸器KM2為短接電阻接觸器，時間繼電器KT為啟動時間繼電器，R為降壓電阻。R一般采用由電阻絲繞制的板式電阻或鑄鐵電阻，電阻功率大，能夠通過較大的電流，當能量損耗大時，為節省能

量，可采用電抗器代替電阻，但電抗器的價格較貴，成本較高。

圖2-18三相鼠籠式異步電動機定子串電阻降壓啟動控制線路

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM通電并自鎖，電動機串電阻降壓啟動。接觸器KM1通電的同時，通電延時型時間繼電器KT線圈得

電，經過一段時間的延時，KT常開延時觸點閉合，接通接觸器KM2線圈電路，KM2主觸點閉合，短接位于主電路的電阻R，降壓啟動過程結束，電動機全壓運行。

通電延時型時間繼電器KT延時時間的長短是根據電動機啟動過程時間的長短來決定的，通過時間繼電器KT，按照時間的原則切除降壓電阻R，使降壓啟動過程的切換動作可靠。

串電阻降壓啟動控制可以提高功率因素，有利于電網質量，但啟動轉矩小，啟動時電阻上的功耗大，頻繁啟動則繞組溫升較高，通常用在中小容量的電動機，且不經常啟、停的控制線路中。

2)?Y-△降壓啟動控制線路

Y-△降壓啟動時定子繞組接線如圖2-19所示。啟動時定子繞組先接成Y形，這時的啟動電壓為220V。待轉速上升到接近額定轉速Ne時，將定子繞組的接線由Y形換接成△形，這時的定子繞組兩端的電壓為380V，電動機進入全壓的正常運行狀態。

圖2-19三相鼠籠式異步電動機定子繞組接線

圖2-20三相鼠籠式異步電動機Y-△降壓啟動控制線路

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電并自鎖，電動機接通電源，隨即接觸器KM3通電，電動機定子繞組接成Y形，實現降壓啟動；在接觸器KM3通電的同時，通電延時型時間繼電器KT通

電，經一段時間延時后，KT常閉延時觸點先動作致KM3斷電，KT常開延時觸點再動作，使接觸器KM2通電并自鎖，電動機電子繞組換接成△形，電動機轉入全壓運行。

當KM2通電后，KM2的常閉觸點斷開使KT斷電，避免了時間繼電器長時間工作。KM2和KM3的常閉觸點也為互鎖觸點，防止電動機定子繞組同時進行Y形和△形連接，造成三相電源短路故障。

6.三相鼠籠式異步電動機的制動控制線路

三相鼠籠式異步電動機從切除電源到完全停止運行，由于慣性的作用，停機時間拖得較長，影響生產效率和獲得準確的停機位置。因此，必須對拖動電動機采取有效的制動控制。制動的方法有機械制動和電氣制動兩大類。機械制動是電磁鐵操縱機械，強迫電動機迅速停機；電氣制動的實質是在電動機停機時，產生一個與原來旋轉方向相反的制動轉矩，迫使電動機迅速停機。常用的電氣制動有反接制動和能耗制動。

1)反接制動

反接制動是利用改變電動機電源的相序，使定子繞組產生反方向的旋轉磁場，因而產生制動轉矩的一種制動方法。通常要求在電動機主電路中串接反接制動電阻，以限制反接制動電流。反接制動電阻的接線方法有對稱和不對稱兩種。當電動機轉速接近于0時，計時切斷反相序電源，以防止反向再次啟動。

前面提到過，在反接制動時，轉子與定子旋轉磁場的相對轉速接近于2倍的同步轉速，所以定子繞組中的反接制動電流相當于全壓啟動時電流的2倍。為避免對電動機及機械傳動系統的過大沖擊，延長其使用壽命，一般在10kW以上電動機的定子電路中串接對稱電阻或不對稱電阻，以限制制動轉矩和制動電流。這個電阻稱之為反接制動電

阻。當電動機容量不太大時，可以不串接制動電阻R。這時可以考慮用比正常使用大一號的接觸器KM，以適應較大的制動電流。

(1)速度原則的單向反接制動。采用復合按鈕實現的單向反接制動的控制線路，如圖2-21所示。KM1是控制單向運行的接觸器，KM2是控制反接制動的接觸器，R為反接制動電阻，KS是速度繼電器，用于檢測電動機速度變化。當速度v?>?120?r/min時，KS觸點動作；當速度v?<?100r/min時，KS觸點回復原來狀態。

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電并自鎖，電動機運行。當電動機轉速v?>?120?r/min時，速度繼電器KS動作，常開觸點閉合為反接制動做準備。制動時按下復合按鈕SB1，接觸器KM1斷

電，電動機定子繞組脫離三相電源；KS的常開觸點由于電動機在慣性作用下仍以很高的轉速轉動而保持閉合狀態，使接觸器KM2得以通電并自鎖，電動機定子繞組串電阻反接制動。此時電動機為反相序連接。電動機進入反接制動后轉速迅速下降，當電動機轉速接近100?r/min時，KS的常開觸點恢復斷開狀態，KM2線圈斷電，反接制動結束。

圖2-21復合按鈕實現的速度原則單向對接制動控制線路

(2)可逆反接制動。無限流電阻的可逆反接制動控制線路如圖2-22所示。

在“電氣聯鎖”正、反轉控制線路的基礎上，加入速度繼電器KS的兩組常開觸點和常閉觸點，分別檢測電動機正轉和反轉時速度的變化，為分析方便，標識為KS正、KS反。接觸器KM1用于控制電動機定子繞組的正相序連接，接觸器KM2用于控制電動機定子繞組的反相序連接。

正向反接制動過程的電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下正向啟動按鈕SB2，控制正相序的接觸器KM1線圈通電并自鎖，電動機正轉。當電動機正轉的轉速v?>?120?r/min時，速度繼電器KS的常閉觸點KS正斷開，常開觸點KS正閉合，為正向反接制動作準備。正向制動時，按下停止按鈕SB，KM1線圈斷電，電動機定子繞組脫離三相電源，由于慣性電動機轉子仍高速旋轉，故速度繼電器KS的常開觸點KS正仍處于閉合狀態。松開停止停止按鈕SB，控制反相序的接觸器KM2線圈通電并自鎖，電動機定子繞組接上相序相反的三相交流電源，電動機進入正向反接制動狀態，轉速迅速下降。當正向轉速接近100r/min時，速度繼電器KS正的復合觸點復位，其常開觸點先斷開，常閉觸點再閉合。KM2線圈電路斷電，相應的觸點恢復原來的狀態，電動機脫離三相電源，自然停機至零，正向反接制動結束。

由于KS正觸點具有復合觸點的工作特點，當其常開觸點斷開后，常閉觸點不會立即閉合，所以KM2有足夠的時間使鐵芯釋放、斷電，自鎖觸點斷開。這樣保證了正向反接制動可靠停止，不會造成反接制動后電動機反向啟動的現象。

同理，反向的反接制動工作過程與正向反接制動類

似，只不過是由KM2接通反相序實現電動機反轉，KM1接通正相序實現電動機反向的反接制動，同時由KS反的一組復合觸點檢測反轉時電動機轉速的變化。

反接制動電路中電阻R既能限制制動電流，又能限制啟動電流。電路所用的電器元件較多，但制動力矩較大，制動迅速，效果好，運行可靠，操作方便。不足之處在于制動準確度差，制動中沖擊較大，易損壞傳動機件，且制動能量損耗較大。通常僅適用于10?kW以下的小容量電動機。反接制動適用于制動要求迅速，系統慣性大，制動不太頻繁的場合。

2)能耗制動

電動機脫離三相電源后，可在定子繞組上加一個直流電源，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用達到制動的目的。具體來說就是定子兩相繞組內通入直流電流，在定子內形成一個固定的定磁場，當轉子由于慣性仍在旋轉時，其導體切割磁場，在轉子中產生感應電動勢及轉子電流。根據左手定則可以確定轉矩的方向與轉速n相反，即為制動轉矩。簡單來說就是利用直流電流形成的固定磁場與旋轉轉子中的感應電流的相互作用，產生制動轉矩。

根據能耗制動的時間控制原則可以選用時間繼電器，一般用于負載轉矩和負載轉速較為穩定的電動機，這樣使時間繼電器的調整值比較固定。根據能耗制動的速度控制原則可以選用速度繼電器，它適用于那些能通過傳動系統來實現負載速度變換的生產機械中。

(1)時間原則的單向能耗制動。時間原則的能耗制動，如圖2-23所示，KM1為控制電動機單向運行的接觸器，KM2為控制能耗制動的接觸器，VC為橋式整流電路。

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，KM1通電并自鎖，電動機單向運行。當需要制動時，按下復合按鈕SB1，KM1斷電，電動機定子繞組脫離三相電源；接觸器KM2和通電延時型時間繼電器KT同時通電并自鎖，將兩相定子繞組接入直流電源進行能耗制動。電動機在能耗制動作用下轉速迅速下降，當轉速接近0時，時間繼電器KT的延時時間到，其常閉延時觸點動作，使KM2和KT相繼斷電，制動過程結束。

圖2-23時間原則的單向能耗制動控制線路

該電路將時間繼電器KT的常開瞬動觸點與接觸器KM2自鎖觸點串接，是考慮到如果時間繼電器斷線或機械卡住致使觸點不能動作時，不至于使KM2長期通電，造成電動機定子繞組長期通入直流電。

(2)無變壓器的半波整流單向能耗。圖2-23所示的單向能耗制動所需的直流電源是通過變壓器橋式整流電路接入的，其制動效果較好，但是所需設備多，成本高。當電動機功率在10kW以下且制動要求不高時，可以采用無變壓器的半波整流實現能耗制動，如圖2-24所示。二極管只允許電流單向通過，所以將其接入交流電路時，它能使電路中的電流只按單向流動，即所謂的“整流”。圖2-24無變壓器的半波整流單向能耗制動控制線路

(3)速度原則的可逆能耗制動。速度原則的可逆能耗制動控制線路如圖2-25所示，KM1和KM2為控制正、反轉的接觸器，KM3為控制能耗制動的接觸器。

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下正向或反向啟動按鈕SB2或SB3，相應的接觸器KM1或KM2通電并自鎖，電動機正向或反向運行。當轉速v?>?120?r/min時，速度繼電器相應的常開觸點KS正或KS反閉合，為能耗制動做好準備。制動時，按下停止按鈕SB1，電動機定子繞組脫離三相電源，同時接觸器KM3通電，電動機定子繞組接入直流電源進行能耗制動。電動機轉速迅速下降，當轉速v?<?100?r/min時，速度繼電器相應的常開觸點KS正或KS反恢復斷開狀態，使KM3斷電，能耗制動過程結束。

圖2-25速度原則的可逆能耗制動控制線路

能耗制動的優點是制動準確、平穩，利用轉子的儲能進行的，能量損耗小，對電網無沖擊。缺點是需要附加直流電源裝置，設備費用較高；制動力較弱，在低速時制動力矩較小，制動速度也較反接制動慢；制動電流小。在一些重型機床中，常常將能耗制動與電磁抱閘配合使用，先進行能耗制動，當轉速降至某一數值時令抱閘動作，可以有效實現準確快速停車。適用于要求平穩制動的場合。

7.三相鼠籠式異步電動機轉速控制線路

1)三相異步電動機的調速方法

三相異步電動機轉速公式：

于是改變異步電動機的轉速可以通過3種方法來實現：①改變電源頻率f1；②改變轉差率s；③改變極對數p。目前主要依靠改變定子繞組的極對數和改變轉子電路的電阻來實現。

電網頻率固定后，電動機轉速與其極對數成反比。電動機繞組的接線方式將使其在不同的極對數情況下運行，其同步轉速會隨之改變。繞線式異步電動機的定子繞組極對數改變后，其轉子繞組必須相應的重新組合，這一點就現場來說往往是難以實現的。而鼠籠式異步電動機轉子繞組的極對數能隨定子繞組的極對數的變化而變化，即鼠籠式異步電動機的轉子繞組本身沒有固定的極對數，所以，改變極對數的調速方法一般僅適用于鼠籠式異步電動機。

2)鼠籠式異步電動機變極對數的調速方法

鼠籠式異步電動機一般采用下列兩種方法來改變繞組的極對數：①改變定子繞組的接線，或者說改變定子繞組每相電流方向；②在定子繞組上設置具有具有不同極對數的兩套互相獨立的繞組。

以△-YY變換為例，4—極雙速電動機三相定子繞組接線如圖2-26(a)所示。

圖2-264—極雙速電動機三相定子繞組接線示意圖

低速運行時，將電動機定子繞組的U1、V1、W1三個接線端接三相交流電源，而將U2、V2、W2三個接線端懸空，三相定子繞組接成三角形，此時磁極為4，電動機同步轉速為1500?r/min。此時，每相繞組中①、②線圈串聯，電流方向如圖中的虛線所示，電動機以4極運行為低速。

高速運行時，將繞組的U2、V2、W2三個接線端接三相交流電源，而將U1、V1、W1三個接線端連在一起，此時磁極為2，同步轉速為3000?r/min。則原來三相定子繞組的接法立即變為雙星形(YY)接線，此時每相繞組中的①、②線圈并聯，電流方向如圖中實線所示。于是電動機以2極高速啟動運行。

對于三相定子繞組，變極時每相繞組的接線方式都相同。但是，當改變電動機定子繞組接線時，必須同時倒換電源的相序，以保證調速前后對電動機轉向不變。

通過改變極對數，使電動機轉速先低速啟動后高速運行，這樣可以達到限制啟動電流的目的。雙速電動機變極調速的優點是可以適應不同負載性質的要求，需要恒功率調速時可以采用△-YY電機；需要恒轉矩調速時可采用Y-YY電動機，線路簡單，維修方便。缺點是有極調速價格較昂貴。多速電動機調速有一定的使用價值，通常使用時與機械變速配合使用，以擴大調速范圍。

3)雙速電動機調速控制線路

定子繞組△-YY變換的雙速電動機調速控制線路如圖2-27所示，由交流接觸器連接出線端改變電動機轉速。通過單刀雙擲開關Q實現低速運行和雙速控制的切換。而雙速控制中低速啟動到高速運行又是按照時間原則，通過時間繼電器KT來調節。

圖2-27雙速電動機調速控制線路

電路工作原理如下：

單刀雙擲開關Q置于“低速”位置，合上電源開關

QS，接觸器KM3通電，電動機定子繞組接成三角形，低速運行。

單刀雙擲開關Q置于“空擋”位置，電動機停止運

行。單刀雙擲開關Q置于“高速”位置，通電延時型時間繼電器KT通電，其瞬時動作的常開觸點閉合，接觸器KM3通電，電動機定子繞組接成三角形，低速啟動。經過一段時間的延時，KT常開延時觸點閉合，常閉延時觸點斷開，使接觸器KM3斷電，同時KM2和KM2相繼通電，電動機定子繞組接線自動換接成YY形，電動機高速運行。

2.3.2三相繞線式異步電動機啟動控制線路

三相繞線型異步電動機轉子中繞有三相繞組，通過滑環可以串接外加電阻，以達到減小啟動電流和提高啟動轉矩的目的。在要求啟動轉矩較高及需要調速的場合，三相繞線型異步電動機得到了廣泛的應用。按繞線型異步電動機啟動過程中轉子串接裝置的不同，有串電阻啟動和串頻敏電阻啟動兩種控制線路。

串接在轉子回路的啟動電阻一般接成Y形。啟動時，啟動電阻全部接入，啟動過程中，啟動電阻逐級被短接。短接的方式有三相電阻平衡短接法和三相電阻不平衡短接法。凡是使用接觸器控制被短接電阻的，宜采用平衡短接法。所謂平衡短接，是指每相啟動電阻同時被短接。

按照繞線式異步電動機啟動過程中轉子電流變化及所需啟動時間，有電流原則控制和時間原則控制兩種控制線路。

1.電流原則的控制線路

電流原則的轉子串電阻降壓啟動控制線路如圖2-28所示。該電路利用電流繼電器檢測電動機啟動時轉子電流大小的變化，從而控制轉子串接電阻的切除。其中，KM2—KM4為短接轉子電阻的接觸器，R1—R3為轉子外接電阻，KA為中間繼電器，KI1—KI3為電流繼電器，其線圈串聯在主電路的電動機轉子回路中，三個電流繼電器的吸合值相同，釋放值不同，KI1最大，KI2次之，KI3最小。

圖2-28電流原則的繞線式異步電動機轉子串電阻降壓啟動控制線路

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電并自鎖，中間繼電器KA通電。此時啟動電流很大，電流繼電器KI1—KI3線圈吸合，串入控制電路的電流繼電器的常閉觸點均斷開，接觸器KM2—KM4線圈不動作，接于主電路轉子回路的常開觸點均斷開，電阻R1—R3全部接入，以達到限制啟動電流和提高轉矩的目的。

當轉速升高后轉子電流逐漸下降，當轉子電流等于KI1的釋放電流值時，KI1線圈斷電，其控制電路中常閉觸點恢復閉合狀態，使接觸器KM2通電，短接第一級轉子外接電阻R1，轉子電流上升。隨著轉速的升高，轉子電流再次下降，當轉子電流等于KI2的釋放電流值時，KI2線圈斷電，控制電路中KI2的常閉觸點恢復閉合狀態，接觸器KM3線圈通電，短接第二級轉子外接電阻R2。如此繼續，直到轉子外接電阻全部被短接，電動機啟動結束。

為保證電動機轉子串入全部的電阻才能啟動，設置了中間繼電器KA。若無KA，則當轉子電流由零上升尚未達到吸合電流時，電流繼電器KI1—KI3未吸合動作，接觸器KM2—KM4的線圈同時通電，將使轉子電阻全部被短接，電動機直接全壓啟動。設置中間繼電器KA后，在KM1的線圈通電的動作后才使KA的線圈通電，之后KA常開觸點閉合，在這段時間之前啟動電流已達到KI1—KI3的吸合值，接于控制電路的電流繼電器的常閉觸點全部斷開，接觸器KM2—KM4線圈電路斷電，確保轉子串入所有的外接電

阻，避免了電動機直接啟動。2.時間原則的控制線路

時間原則的轉子串電阻降壓啟動控制線路如圖2-29所示。該電路利用時間繼電器KT1—KT3的依次動作，自動短接轉子外接電阻。

電路工作原理如下：合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電自鎖，電動機轉子接入全部電阻，降壓啟動，同時時間繼電器KT1通電。延時一段時間，KT1的常開延時觸點閉合，使接觸器KM2通電，其主觸點短接第一級轉子外接電阻R1，其常開輔助觸點閉合使時間繼電器KT2通電。延時一段時間，KT2的常開延時觸點閉合，使接觸器KM3通電，其主觸點短接第二級轉子外接電阻R2，其常開輔助觸點閉合使時間繼電器KT3通電。如此繼續，直到轉子外接電阻全部被短接，電動機啟動結束。

當KM4通電后，其常閉輔助觸點斷開，切斷時間繼電器KT1線圈電路，使KT1、KM2、KT2、KM3、KT3依次斷

電。當電動機全壓運行時，線路中只有KM1與KM4是長期通電的。于是，時間繼電器KT1、KT2、KT3和接觸器

KM2、KM3這5只電壓電器線圈通電時間均被壓縮到最低限度。一方面可以節省電能，更重要的是可以延長器件的使用壽命。

2.3.3直流電動機控制線路

直流電動機具有良好的啟動、制動和調速性能，容易實現各種運行狀態的自動控制。直流電動機勵磁方式有串勵、并勵、復勵和他勵四種，其控制線路基本相同。這里僅僅討論他勵或并勵直流電動機的啟動、反轉和制動的自動控制的線路。

1.單向運行啟動控制線路

直流電動機啟動控制的要求與交流電動機類似，即保證在足夠大的啟動轉矩下，盡可能減少啟動電流。直流電動機啟動特點之一是啟動沖擊電流大，可達到額定電流的10～20倍，如此大的電流可能導致電動機換向器和電樞繞組的損壞。因此，一般在電樞回路中串電阻啟動，以減小啟動電流。另一特點是他勵和并勵直流電動機在弱磁或零磁時會產生“飛車”現象，因而在施加電樞電源前，應先接入或至少同時施加額定勵磁電壓，這樣一方面可以減少啟動電流，另一方面也可以防止“飛車”事故。為了防止在弱磁或零磁時產生“飛車”現象，勵磁回路中設有欠磁保護環節。

圖2-30為直流電動機電樞回路串電阻啟動控制電路。電樞串二級電阻，按照時間原則啟動。圖中，KI1為過電流繼電器，KM1為啟動接觸器，KM2、KM3為短接啟動電阻的接觸器，KT1、KT2為時間繼電器，KI2為欠電流繼電

器，R3為放電電阻。

電路工作原理如下：合上電源QS1和控制開關QS2，勵磁回路通電，KI2通電，其常開觸點閉合，為啟動做好準

備；同時，KT1通電，其常閉觸點斷開，切斷KM2、KM3電路，保證串入電阻R1、R2啟動。

圖2-30直流電動機串電阻啟動控制線路

按下啟動按鈕SB2，KM1通電并自鎖，主觸點閉合，接通電動機電樞回路，電樞串入二級電阻啟動，同時KT1線圈斷電，為KM2、KM3通電短接電樞回路電阻作準備。在電動機啟動的同時，并接在R1兩端的時間繼電器KT2通電，其常閉觸點打開，使KM3不能通電，確保R2電阻串入啟動。經過一段延時時間后，KT1延時閉合觸點閉合，KM2線圈通電，短接電阻R1，KT2線圈斷電。經過一段時間的延時，KT2常閉觸點閉合，KM3線圈通電，短接電阻R2，電動機加速進入全壓運行，啟動過程結束。