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2.1 识读电动机基本电路图例的方法 |
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以如图2-1所示为例来说明电动机基本控制电路的组成原则。该电路不仅能实现电动机的频繁启动，而且可实现远距离的自动控制，因此是最常用的简单控制电路。
（1）接触器KM的主触点接通电动机电源。
（2）热继电器FR的三相热元件串接在主电路中，作过载保护。
（3）熔断器FU串接在主电路中，作短路保护和长时间的过载保护。
（4）三相交流电源由刀开关QS或断路器QF引入。
上述几点对所有组成电动机控制主电路都是必需的，因此在以下的叙述中，不再赘述。
接触器控制电路组成的三要素包括得电条件、保持条件和失电条件。
（1）得电条件。启动（动合）按钮支路为得电条件。启动时，合上开关QS，引入三相电源。按下启动按钮SB 1 ，则接触器KM线圈得电吸合，其主触点闭合，电动机接通电源开始全压启动运行。
（2）保持条件。与启动按钮支路并联的支路为保持条件。电动机接通电源开始全压启动运行后，与启动按钮并联的接触器KM的分闸动合触点KM 5-7 也闭合，使KM的吸引线圈经两条路径得电。当松开SB 1 时，SB 1 自动复位断开，但KM线圈通过其自身的辅助动合触点KM 5-7 和停止按钮SB 2 的串联支路继续保持得电，从而保证电动机M连续运转。按下启动按钮后松开启动按钮，电动机能够连续运行，这种依靠接触器自身辅助动合触点保持线圈得电的电路称为自锁或自保电路，起自锁作用的动合触点称为自锁触点或自保触点。
图2-1 单向运行控制电路
电路元件的动作顺序。
① 启动：按下SB 1 →KM线圈得电吸合（注）→KM主触点闭合→电动机M启动运转→KM 5-7 闭合（接通控制电路），自锁。松开SB 1 。
注：电动机启动时接触器KM的得电通路为：FU 2 →1#线→FR→SB 2 →SB 1 →KM线圈→2#线→FU 2 。
电动机运行时接触器KM的得电通路为：FU 2 →1#线→FR→SB 2 →KM 5-7 →KM线圈→2#线→FU 2 。
② 停止（动断）：按钮串联的支路为失电条件。要使电动机停止转动，只有按下停止按钮SB 2 ，切断KM线圈供电，使KM线圈失电释放（以下简称为KM失电释放，其他电气元件相同），则其动合主触点复位断开，将三相电源断开，电动机停转；同时其辅助动合触点KM 5-7 也复位断开，控制电路解除自锁，控制回路不能再自行启动。松开SB 2 后，在复位弹簧的作用下SB 2 恢复到原来的闭合状态，但KM线圈已不能再依靠自锁触点得电了，因为原先闭合的自锁触点已在SB 2 复位之前断开。若使电动机重新运转，则必须进行第二次启动。
注意： 热继电器的动断触点作为接触器的失电条件，同时也是接触器得电的先决条件。
当设备或供电系统出现故障时，在极短的时间内能够切断电动机控制接触器KM线圈电路。
（1）熔断器的短路保护。熔断器FU 1 、FU 2 分别实现主电路、控制电路的短路保护。熔断器可作为电路的短路保护，但达不到过载保护的目的。
（2）热继电器的过载保护。由于热继电器的热惯性比较大，即使热元件流过几倍电动机的额定电流，热继电器也不会立即动作。因此，在电动机启动时间不太长的情况下，热继电器是经得起电动机启动电流冲击而不动作的，只有在电动机长时间过载下，串联在主电路中的热继电器FR的热元件（双金属片）因受热产生变形，才能使串联在控制电路中的热继电器FR的动断触点FR 1-3 断开，断开控制电路使接触器KM失电释放，电动机失电停止运转，实现对电动机的过载保护。当电源电压恢复正常时，接触器线圈也不能自动得电，只有再次按下启动按钮后，电动机才会启动。
注意： 热继电器的动断触点同时也是接触器得电的先决条件。
（3）欠压和失压保护。欠压和失压保护是依靠接触器本身的电磁机构来实现的。当电源电压由于某种原因而严重下降（欠压）或消失（失压）时，接触器的衔铁自行释放，即接触器失电释放，电动机失电停止运转。控制电路具备欠压和失压保护后，具有以下优点：
① 防止电源电压严重下降时电动机欠电运行；
② 防止电源电压恢复时，电动机突然自行启动运转而造成设备和人身事故；
③ 避免多台电动机同时启动而造成电网电压严重下降。
阅读和分析电气控制电路图的基本方法是查线读图法（直接读图法或跟踪追击法）。
根据主电路接触器主触点的文字符号，在辅助电路中找出该接触器的线圈电路，再在该接触器的线圈电路中找出该接触器的得电条件、保持条件和失电条件。值得注意的是，停止按钮的动断触点及热继电器的动断触点虽然是失电条件，但首先作为得电的先决条件，在以下的叙述中不再作说明，只是把停止按钮作为失电条件。
（1）看电源。查看主电路的供电情况，是由母线汇流排供电或配电屏供电的（一般为交流电），还是从发电机供电的（一般为直流电）。并弄清供电电压等级。
（2）分清主电路中的用电设备。用电设备指带动生产机械运转的电动机，或耗能发热的电弧炉、电阻炉等。识图时，首先看清楚有几个用电器以及它们的类别、用途、接线方式、特殊要求等。以电动机为例，从类别上讲，有交流电动机和直流电动机之分；而交流电动机又分为感应电动机和同步电动机；感应电动机又分鼠笼式和绕线式。
（3）弄清用电设备的控制方式，以及用什么电气元件控制。控制电气设备的方法很多，有的直接用开关控制，有的用各种启动器控制，有的用接触器或继电器控制。
（4）了解主电路中其他元器件的作用。通常主电路中除了用电器和控制用的电器（如接触器、继电器）外，还常接有电源开关、熔断器及保护电器。
由于有各种不同类型的生产机械设备，它们对电力拖动提出了各不相同的要求，所以表现在电路图上有各种不相同的辅助电路。辅助电路包含控制电路、信号电路和照明电路。
分析控制电路时，应根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求逐一找出控制电路中的控制环节，将控制线路“化整为零”，按功能不同划分成若干个局部控制线路来分析。若干局部控制线路较复杂，则可先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路，以便集中精力进行分析。控制电路一定要分析透彻。分析控制电路的最基本方法是“查线读图法”。
（1）看电源。看清电源的种类是交流的还是直流的。电源是从什么地方接来的，以及其电压等级。一般从主电路的两条相线上接来，其电压为380V；也有从主电路的一条相线和一条零线上接来的，电压为220V；此外，也可以从专用隔离电源变压器接来，常用电压有127V、36V等。当辅助电路为直流时，其电压一般为24V、12V、6V等。
（2）看辅助电路是如何控制主电路的。对复杂的辅助电路，在电路图中，整个辅助电路构成一条大回路。大回路中又分成几条独立的小回路，每条小回路控制一个用电器或一个动作。当某条小回路形成闭合回路并有电流流过时，回路中的电气元件（接触器或继电器）动作，把用电设备（如电动机）接入电源或从电源切除。
（3）研究电气元件之间的相互关系。电路中的一切电气元件都不是孤立的，而是互相联系、互相制约的。在电路中有电气元件A控制电气元件B的，甚至电气元件B又去控制电气元件C。这种互相制约的关系有时表现在同一条回路，有时表现在不同的几条回路中，这就是控制电路中的电气联锁。
（4）研究其他电气设备和电气元件，如整流设备、照明灯等。了解它们的线路走向和作用。
以上所介绍的读图方法和步骤只是一般的通用方法，对于实际电路还需要通过具体的分析不断总结经验，才能提高识读能力。
典型的电动机单向间歇运行控制电路如图2-2所示。
KM为控制电动机的接触器，1KT控制KM得电时间，2KT控制KM失电时间，1KT和1KM同时得电、失电，2KT和KA同时得电、失电，KA的动断触点KA 3-5 和动合触点KA 1-7 为运行-停止转换的控制触点，从而使电动机间歇工作。
合上开关SA后，电动机M启动，自动循环工作开始。
（1）启动。KM得电吸合→KM主触点闭合→电动机启动运转。
（2）电动机运行时间控制。1KT得电吸合→1KT开始延时→1KT延时到动合触点1KT 1-7 闭合→KA得电吸合→KA 1-7 闭合、自锁、KA 3-5 断开→KM失电释放→KM主触点复位断开→电动机停转、1KT失电释放→1KT 1-7 复位断开。
（3）电动机停机时间控制。2KT得电吸合→开始延时、2KT延时到→2KT 7-9 复位断开→KA失电释放→KA 1-7 复位断开→2KT失电释放；KA 3-5 复位闭合→KM得电吸合→主触点闭合→电动机再次得电运转；1KT得电吸合→开始延时为停机做准备。
图2-2 电动机单向间歇运行控制电路
电动机连续不断地工作称为长动（连续运行）。所谓的点动，即按下按钮时，电动机启动工作；当松开按钮时，电动机停止工作。
在生产实际中，有的生产机械需要点动控制，有的生产机械既需要长动（连续运行）控制，又需要点动控制。点动与连续运行的主要区别在于是否接入自锁触点，点动控制加入自锁后就可以连续运行，如需要在连续状态和点动状态间进行选择时，须采用选择联锁电路。
电动机单向运行的点动/长动控制电路如图2-3所示，其中图（a）为主电路。
（1）最基本的单向运行点动控制电路如图2-3（b）所示。当按下点动按钮SB时→接触器KM得电吸合→KM主触点闭合→电动机M得电启动运行。当松开SB时→接触器KM失电释放→KM主触点断开→电动机KM失电停止运行。电动机转动时间由按钮按下时间决定。
图2-3 电动机单向运行的点动/长动控制电路
（2）带手动开关的点动/长动控制电路如图2-3（c）所示。用选择开关SA选择点动控制或者长动控制。当需要点动时将开关SA打开→自锁回路断开，按下SB 2 即可实现点动控制。当需要连续工作时，合上SA，将自锁触点接入，操作SB 2 即可实现连续控制，停机时需按停止按钮SB 1 。
（3）利用复合按钮实现点动、长动控制电路如图2-3（d）所示。点动控制时，按下点动按钮SB 3 ，其动断触点SB 3（9-7） 先断开自锁电路，而动合触点SB 3（5-7） 后闭合，接通启动控制电路，使KM得电吸合，主触点闭合，电动机启动运转；松开SB 3 ，KM失电释放，主触点断开，电动机停转。若需要电动机连续运转，复合点动按钮的动断触点SB 3（9-7） 闭合，将自锁触点KM 5-9 接入，则按启动按钮SB 2 ，KM得电吸合，自锁触点KM 5-9 起作用，电动机连续运行。停机时需按停止按钮SB 1 。
（4）采用中间继电器KA实现点动的控制电路如图2-3（e）所示。点动时，按SB 2 →KA得电吸合→其动断触点KA 7-11 先断开→切断KM的自锁回路，同时其动合触点KA 7-9 后闭合→使KM得电吸合→其主触点闭合→电动机得电运转。松开SB 2 →KA失电释放→KA的动合触点KA 7-9 复位断开→KM失电释放→电动机失电停转，实现点动控制。需要连续控制时，按下SB 3 →KM得电吸合并自锁→其主触点闭合→电动机得电连续运转；需停机时，按下SB 1 即可。
三相绕组转子感应电动机转子绕组串接合适的外接启动电阻，以限制启动电流和提高启动转矩，适用于重载启动的场合。串接在转子绕组中的启动电阻，一般接成
形。启动时，将全部启动电阻接入，随着启动的进行及电动机转速的提高，转子启动电阻依次被短接启动电阻接触器短接，启动结束后，启动电阻全部被短接。
电流继电器控制电动机转子绕组串电阻启动电路如图2-4所示。
1KM～3KM为短接启动电阻接触器，R 1 、R 2 、R 3 为转子外接电阻，1KI～3KI为欠电流继电器，其线圈串联在电动机转子回路中。启动时，启动电阻全部接入电路。在启动过程中，根据电动机转子电流大小的变化，启动电阻逐渐被短接。电阻的短接是采用3只欠电流继电器1KI、2KI、3KI和1KM、2KM、3KM的相互配合来完成的。在启动结束时，全部启动电阻被短接。
3个电流继电器的吸合电流值一样，但释放电流值不同，1KI释放电流最大，首先释放；2KI次之；3KI最小，最后释放。刚启动时启动电流较大，1KI～3KI同时吸合动作，1KM～3KM均失电释放，使全部电阻接入。随着电动机转速的升高、启动电流的减小，1KI～3KI依次释放，1KM～3KM依次得电吸合，分别短接电阻，直到将转子回路串接的电阻全部短接。KA为中间继电器，其作用为保证绕线式转子感应电动机启动时串入全部启动电阻。
图2-4 电流继电器控制电动机转子绕组串电阻启动电路
（1）启动过程。合上电源开关QS，接通三相电源。按下SB 2 →4KM得电吸合→主触点闭合→电动机串全阻启动→刚启动时启动电流较大→1KI、2KI、3KI均得电吸合→1KI 17-19 、2KI 19-21 、3KI 21-23 均断开，使1KM、2KM、3KM不能得电；1KI 3-13 、2KI 13-15 、3KI 13-11 均闭合→KA得电吸合→KA 3-17 闭合，为1KM、2KM、3KM得电提供条件；KA 3-17 闭合，与已闭合的3KM 3-9 配合，实现KA自锁。
（2）启动逐级短接启动电阻。随着电动机转速的升高，电流变小，1KI、2KI、3KI依次释放。1KI释放→1KI 17-19 闭合→1KM吸合→主触点闭合→短接电阻R 1 →转速升高，电流变小，1KI 3-13 复位断开；2KI释放→2KI 19-21 闭合→2KM吸合→主触点闭合→短接电阻R 2 →转速升高，电流变小，2KI 3-15 复位断开；3KI释放→3KI 21-23 闭合→2KM吸合→主触点闭合→短接电阻R 3 ，电动机启动完毕，3KI 15-11 复位断开。
（3）停机。按下SB 1 →1KM、2KM、3KM、4KM均失电释放→电动机停转。
时间继电器控制电动机转子绕组串电阻启动电路如图2-5所示。
转子回路中的3组启动电阻，由接触器2KM、3KM、4KM在时间继电器1KT、2KT、KT 3 的控制下被顺序短接；在正常工作时，只有接触器1KM和2KM的主触点闭合。
（1）启动→4KM、2KM、2KT得电吸合 按下SB 2 →1KM得电吸合→主触点闭合→电动机串全阻启动；→1KM 5-11 闭合，自锁→1KT得电吸合→经延时→1KT 17-21 闭合→2KM得电吸合→2KM 9-11 断开；2KM 17-21 闭合，自锁→主触点闭合→第一级电阻R 1 被短接；2KM 17-19 断开→1KT失电释放→1KT 17-21 复位断开；2KM 17-23 闭合→2KT得电吸合→开始延时。
（2）启动→3KM、3KT得电吸合 2KT得电吸合→开始延时，延时时间到→2KT 15-25 闭合→3KM得电吸合→3KM 7-9 断开；3KM 15-25 闭合，自锁；主触点闭合→第二级电阻R 2 被短接；3KM 15-17 断开→2KM失电释放→主触点断开；2KM 9-11 复位闭合、2KM 17-21 复位断开、2KM 17-23 复位断开、2KM 17-19 复位闭合；2KT失电释放→2KT 15-25 复位断开。
（3）启动→4KM得电吸合。
3KM 15-27 闭合→3KT得电吸合→开始延时，延时时间到→3KT 11-29 闭合→4KM得电吸合→4KM 11-29 闭合，自锁，主触点闭合→第二级电阻R 3 被短接→电动机全压运行；4KM 5-7 断开；4KM 11-15 断开→3KT失电释放→3KT 11-29 断开；3KT失电释放→主触点断开；3KM 15-25 复位断开；3KM 15-27 复位断开；3KM 7-9 复位闭合；3KM 15-17 复位闭合。
图2-5 时间继电器控制电动机转子绕组串电阻启动电路
（4）停止。按下SB 1 →1KM、4KM失电释放→电动机停转。
三相绕线式感应电动机转子回路串频敏变阻器的启动电路如图2-6所示。
频敏变阻器具有阻抗能够随着转子电流频率的下降而自动减小的特性。1KM为电源接触器，2KM为短接频敏变阻器接触器，KT为自动控制时延时短接频敏变阻器的时间继电器。
该电路可以实现自动和手动控制。将转换开关SA置于“手动”位置，SA 3-5 、SA 11-17 接通，时间继电器KT不起作用，利用按钮SB 3 手动控制中间继电器KA和接触器2KM的动作，短接频敏变阻器。启动过程中，KA的动断触点将热继电器的发热元件FR短接，以免因启动时间过长而使热继电器误动作。
将转换开关SA置于“自动”位置，SA 3-5 、SA 11-19 闭合，利用KT的延时特性，再通过KA使2KM得电，短接频敏变阻器接触器。
（1）手动控制过程。按下SB 2 →1KM得电吸合→主触点闭合→电动机串R F 启动，1KM 9-11 闭合，自锁。
按下SB 3 →KA得电吸合→在主电路中的动断触点断开，FR热元件接入主电路，KA 11-15 闭合，自锁，KA 11-13 闭合→2KM得电吸合→主触点闭合→短接R F →电动机全压运行。
（2）自动控制过程。按下SB 2 →1KM得电吸合→主触点闭合→电动机串R F 启动，1KM 9-11 闭合，自锁→KT得电吸合→ 经延时→KT 15-19 闭合→KA得电吸合→在主电路中的动断触点断开，FR热元件接入主电路，KA 11-15 闭合，自锁，KA 11-13 闭合→2KM得电吸合→主触点闭合→短接R F ，电动机启动完毕，正常运转，2KM 19-21 断开→KT失电释放。
（3）停机。无论是“自动”还是“手动”，按下SB 1 即可停机。