简单继电—接触控制电路

7.3.6　简单继电—接触控制电路

继电接触控制通过低压控制电器实现对被控对象——三相异步电动机的运行状态(如电动机的启动、电动机的正转和反转以及电动机的停止等)的控制，通常需要组织专门的控制电路。按钮和交流接触器是对电动机实施各种控制时必不可少的控制电器，而在需要对电动机实施时间控制时，则要增加时间继电器，在需要对电动机实施位置控制时，需要增加行程开关。

1.常见低压电器

(1)按钮

按钮是一种手动主令电器，如图7.3-11所示。图中，SB是按钮的文字符号，常闭触点为按钮动作时(称为常态)触点处于闭合状态，常开触点为按钮处于常态下，触点处于断开状态。按下按钮，常开触点闭合、常闭触点断开，因此，常开触点又称作动合触点、常闭触点又称作动断触点。图中虚线表示该按钮的两个相关触点联动，即按动按钮，a-a'间断开，b-b'间连通。

图7.3-11　按钮触点

(2)交流接触器

交流接触器是一种电磁式自动电器，它的最核心的电器部分包括励磁线圈、三对常开主触点及若干对常开、常闭辅助触点，主触点与辅助触点的区别在于主触点可以通过较大电流，设有隔离和灭弧装置，通常串接在主电路中三相电源刀闸(也可以是空气开关)与三相异步电动机的定子绕组之间，而流过辅助触点的电流较小，励磁线圈和辅助触点均在控制电路中。交流接触器的图形符号及文字符号如图7.3-12所示，KM是交流接触器的文字符号。

值得注意的是:同一电器内的不同电器部分借助文字符号的下标来体现。

交流接触器的工作过程大致为:励磁线圈中一旦有足够强度的电流通过，就产生磁力，在电磁力的作用下，使器件中的所有常开触点立即闭合，所有常闭触点立即断开，线圈失电或电流强度不够时，所有触点立即恢复常态。

图7.3-12　交流接触器电器部分的图形符号及文字符号

2.基本控制电路

1)电动机连续运行——自锁控制

通过自锁控制电路(图7.3-13)实现电动机的连续运行控制。其中，电动机的供电电路称为主电路，由于交流接触器的常开主触点KM_1－3的出现，当刀闸开关QS闭合后，只有KM_1－3闭合，电动机才能启动运行，又由于KM_1－3闭合的前提必须使交流接触器的励磁线圈通电，因此搭建了一个为线圈KM送电的电路，即控制电路部分。当按下2SB启动按钮后，接触器线圈KM得电，与2SB并联的常开辅助触点KM₄闭合，主电路中的常开主触点KM_1－3闭合，电动机旋转运行，由于KM₄触点与2SB并联，因此2SB抬起后，通过1SB按钮－KM₄触点－KM线圈电流通路，使KM线圈能继续得电，电动机继续工作。当需要电动机停止工作，只需按下1SB停止按钮，切断KM线圈的电通路，KM_1－3恢复常态即可。

图7.3-13　电动机启动、连续运行和停止的控制电路

由于KM₄触点与2SB并联，所以，电动机一旦启动正常工作，2SB的状态再不会影响电动机的工作。试想:去掉KM₄触点，是否影响电动机的运行?去掉KM₄触点，2SB按钮抬起，KM线圈立即失电，电动机停止运行(这个控制过程称点动控制)。因此，2SB上并接KM₄触点是电动机连续运行的关键，称此环节为自锁环节。由此实现的连续运行控制为自锁控制。

2)电动机正反转控制——互锁控制

三相异步电动机正反转运行的控制电路如图7.3-14，该电路有两个交流接触器。主电路中，交流接触器1KM的触点接通后电动机得到的电流相序和2KM的触点接通后的电流相序相反，若假设1KM_1－3触点接通后电动机正转运行，则2KM_1－3触点接通时电动机反转运行。但不允许1KM_1－3触点和2KM_1－3触点同时接通，否则，将出现电源短路事故。为了避免1KM_1－3触点和2KM_1－3触点同时接通，在正转控制回路中串入反转接触器2KM的常闭触点2KM₅，在反转控制回路中串入正转接触器1KM的常闭触点1KM₅。显然，电动机正转运行时，因接触器线圈1KM得电而使其常闭触点1KM₅断开，造成接触器线圈2KM的通路处于断开状态，即使按下本支路的启动按钮3SB也无济于事，同样，电动机反转运行时，由于常闭触点2KM₅的存在，正转接触器线圈通路无法接通。1KM₅和2KM₅构成互锁环节，包含互锁环节的控制方案通常称为互锁控制。

图7.3-14　电动机正反转控制电路

图7.3-14电路中，1KM₄和2KM₄为两个自锁环节，保证电动机在正、反两个方向上均能连续运行，1SB为停止按钮，它的动作确保电动机停止工作。

3)多台电动机顺序控制——联锁控制

在生产过程中往往需要多台电动机配合工作，根据工艺流程要求，需要它们按照预计的顺序投入工作，再按照预计的顺序停止工作。例如，现有两台电动机(油泵电动机和主轴电动机)，要求:油泵电动机启动后，主轴电动机才能启动;油泵电动机停止后，主轴电动机也必须立即停止。

(1)主电路设计

两台电动机各自需要用一台交流接触器主触点的通与断来控制电动机的运行，接线方案如图7.3-15。

图7.3-15　电动机顺序控制电路

(2)控制电路设计

交流接触器1KM控制油泵电动机，交流接触器2KM控制主轴电动机。无论是油泵电动机还是主轴电动机，它们的运行状态都是连续运行，因此需要搭建各自的自锁控制电路。由于要求2KM支路的导通以1KM支路先导通，因此用1KM的常开辅助触点1KM₅与交流线圈2KM串联，这样保证了只有线圈1KM得电，油泵电动机启动运行，1KM₅才闭合，当按下4SB按钮(主轴电动机启动按钮)后，控制主轴电动机的接触器2KM才能得电，主轴电动机得以运转，实现了两台电动机顺序启动的要求;在两台电动机均处于运行状态时，按下了1SB，则会立即切断线圈1KM的通路，油泵电动机停止运行，与此同时，由于1KM₅触点的断开，造成2KM线圈失电，主轴电动机停止运行。

这种用一台交流接触器的触点去制约其他交流接触器线圈的通与断的控制方法称为联锁控制，它与自锁控制、互锁控制构成电动机的三种基本控制方式。

3.继电接触控制的常规保护

(1)短路保护

电源下方的熔断器QS用于实现对电源的短路保护。

(2)过载保护

三相异步电动机的过载保护通常借助热继电器FR来完成。它的主要电器部分是过载检测元件(也称为热元件)和过载动作触点。热继电器的热元件串接在电动机的主电路中，常闭触点则串联在控制电路的干路上。正常情况下，常闭触点处于闭合状态，当电动机过载到一定程度时，热元件中的电流形成热量积累，就会在规定的时间内动作，诱发常闭触点动作(常闭触点断开)，切断控制电路电源，使交流接触器失电，主触点打开，电动机停止工作。

(3)欠压(失压)保护

电网电压的下降会造成电动机因电磁转矩下降而停止工作，这时需要切断电源，避免电动机因通电状态而造成的烧毁。通过欠压保护即可实现。

失压保护是指在电网电压断电后主动切断电源，避免停止工作的电动机主动运行。

这两种保护均由自锁环节完成。

(4)行程保护

利用位置检测使运行中的电动机及时停转的控制为行程保护。行程开关是实现对电动机的行程保护的重要电器，具体方法略。