继电器与接触器控制的基本电路设计

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：两个接触器的辅助触点KM4和KM△4的作用是构成“互锁”环节，防止两个接触器同时通电动作造成短路。图2-27 三相电阻炉加热时间控制电路起动完成后，电动机进入正常运转，通过辅助触点KM△6将时间继电器KT的线圈断电，以减少电能的消耗。SB1为停机按钮，需要停机时，按SB1，控制电路断电，电动机停转。图2-28 三相异步电动机-△起动控制电路

一般的控制系统根据生产工艺要求的不同，控制电路的结构也不同（主电路则变化不大）。但控制电路都是用若干个基本电路和一些保护措施组合而成的。因此，掌握一些常用基本电路，是学习继电-接触器控制系统的关键。下面介绍几个电动机控制的基本电路。

1.三相异步电动机点动控制电路

点动控制常用于吊车、机床立柱、横梁的位置移位，刀架、刀具的调整等。图2-22所示为一种三相异步电动机的点动控制电路，左边为主电路图，主电路由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触点和电动机构成。右边点画线框内为控制电路（梯形）图，控制电路由按钮SB和接触器KM的线圈串联构成。

工作时，首先合上刀开关QS，这时电动机不会运转。当按下按钮SB时，接触器线圈KM通电产生电磁力，KM的三个动合主触点吸合，使电动机与三相电源接通，起动运转。松开按钮SB，接触器KM的线圈断电失磁，主触点断开恢复常态，电动机断电停止运转。这就实现了电动机的点动控制。熔断器FU的作用是电源短路保护。

2.三相异步电动机的直接起、停控制电路

图2-23为三相异步电动机的直接起、停控制和过载、断相保护电路。与图2-22的（三相异步电动机）点动控制电路比较，该电路增加了接触器KM的一个动合（常开）辅助触点、停车按钮SB1和热继电器FR。

控制电路结构的特点是：接触器KM的动合辅助触点旁路起动按钮SB2。热继电器FR的发热元件接在主电路中，反映负载电流，它的动断（常闭）触点FR与接触器KM的吸引线圈串联接在控制电路中，控制接触器KM的工作。

工作时，首先合上刀开关QS，然后按下起动按钮SB2，接触器KM线圈通电吸合，其三个主触点闭合使电动机起动，同时其辅助触点也闭合，旁路起动按钮SB2。当松开起动按钮SB2后，接触器仍能通过自己的辅助触点自保持供电。这种环节称为“自锁”环节。

图2-22 三相异步电动机的点动控制电路

图2-23 三相异步电动机的直接起、停控制和过载、断相保护电路

当需要停车时，按下停车按钮SB1，切断控制回路，使接触器KM的吸引线圈断电，KM的主触点与辅助触点均返回断开状态，电动机断电停车。

电动机过载或断相时，主电路电流增大，当电流增大到热继电器的整定值（动作电流值）时，热继电器动作，它的动断（常闭）触点FR切断控制电路，接触器线圈断电，主触点断开主电路，电动机停车，得到保护。

该电路还具有失电压保护。电动机在运转时，若电源电压降低或突然停电，会使接触器KM失去应有电磁力而返回常态，切断主电路和控制电路，电动机停车。当电源恢复正常时，由于起动按钮和接触器辅助触点均处于断开状态，电动机不会自行起动，保证了设备和人身安全。

3.三相异步电动机的正反转控制电路

生产中经常需要改变电动机的旋转方向。如前所述，要改变三相异步电动机的转向，只需将电动机接到电源的三根电源线中的任意两根对调，改变通入电动机的三相电流相序即可。

图2-24所示为三相笼型异步电动机正反转起停控制电路。该电路用了两个接触器，其中接触器KM_F用于电动机正转控制，接触器KM_R用于电动机反转控制。从图2-24a所示主电路可以看出，如果两个接触器KM_F、KM_R同时工作，六个主触点同时闭合，将造成电源短路，这是决不允许的，必须采取措施加以防范。为此，在图2-24b所示控制电路（梯形图）中，在正转控制回路中串入反转接触器KM_R的一个动断辅助触点，在反转控制回路中串入一个正转接触器KM_F的一个动断辅助触点。这样当正转接触器KM_F动作时，它的动断辅助触点打开，将反转控制回路断开；当反转接触器KM_R动作时，它的动断辅助触点将正转控制回路断开。这就保证了两个接触器KM_F和KM_R不会同时动作。这种保护环节称为“互锁”环节。

图2-24 三相笼型异步电动机正反转控制电路

图2-24c所示的正反转控制电路（梯形图），是在图2-24b的基础上增加了复合式按钮的机械互锁环节。这个电路的优点是：如果要使正转运行的电动机反转，不必先按停止按钮SB，只要直接按下反转按钮SB_R即可，反之亦然。具体动作情况，请读者自己分析。

4.多台电动机顺序起停控制

在生产中，往往需要多台电动机配合工作，根据工艺流程要求，它们的起动和停车，必须遵照规定顺序。例如某些大型机床，必须先将液压泵起动为主轴提供循环润滑油，然后才能起动主轴电动机，实现这一要求需采用“联锁”环节。

图2-25所示为主轴电动机和液压泵电动机联锁控制电路。接触器KM1控制油泵电动机M1，它的一个动合辅助触点KM15串联在主轴电动机控制电路中，起联锁作用，所以只有KM1动作，液压泵电动机起动，KM15闭合，控制主轴电动机的接触器KM2才有可能起动。在液压泵电动机运转的前提下，主轴电动机可以起动、停车。液压泵电动机停车，主轴电动机也随之停车。

5.行程控制

生产中，行程控制的例子很多，机床工作台的往复循环运动就是一个典型的例子。它包括行程控制、自动换向、往复循环和终端限位保护。行程开关与挡块位置关系如图2-26a所示。控制电路如图2-26b所示。

图2-25 主轴电动机和液压泵电动机联锁控制电路

图2-26 行程控制原理示意图及电路

本控制电路与电动机正反转控制电路的工作原理相似，只是用复合行程开关ST1和ST2代替图2-24b中的复合按钮SB_F和SB_R。用电动机的正、反转拖动工作台前进、后退往复运动。行程开关ST1和ST2分别控制工作台前进、后退的行程，行程开关ST3和ST4分别为前进和后退终点限位保护开关。

机床工作台控制电路工作原理如下：按下起动按钮SB_F，电动机正转，工作台前进至规定位置时，挡块1撞压行程开关ST1，它的动断触点打开，动合触点闭合，电动机反转，工作台后退。当工作台后退至规定位置时，挡块2撞压行程开关ST2，它的动断触点打开，动合触点闭合，电动机又起动正转。如此往复循环运动。需要停车时，按下停止按钮SB即可。

假如ST1或ST2控制失灵时，挡块撞压终端限位开关ST3或ST4，切断控制电路，使电动机停车，防止工作台滑出床身。

6.时间控制

生产中，很多加工和控制过程是以时间为依据进行控制的。例如：工件加热时间控制，电动机按时间先后顺序起、停控制，电动机-△起动控制等。这类控制都是利用时间继电器实现的。

【例2-1】三相电阻炉加热时间控制电路如图2-27所示。工作原理如下：当按下起动按钮SB后，KM动作，三相电阻炉接通电源开始加热，同时为时间继电器线圈接通电源，开始计时。当预定的计时时间到达时，时间继电器KT的动断延时断开触点打开，停止加热。

【例2-2】三相异步电动机-△起动控制，其电路如图2-28所示。工作原理如下：电动机起动时，首先按下起动按钮SB2，接触器KM、KM、时间继电器KT线圈通电，电动机定子绕组为星形联结起动。经过一段时间（事先整定好的），时间继电器的动断延时断开触点KT1打开，动合延时闭合触点KT2闭合，使接触器线圈KM断电，KM△通电，电动机定子绕组转换为三角形联结运行。两个接触器的辅助触点KM4和KM△4的作用是构成“互锁”环节，防止两个接触器同时通电动作造成短路。