第七章 三相异步电动机的控制和保护电路

第七章三相异步电动机的控制和保护

电路

教学重点：三相异步电动机的降压启动控制电路，正、反转控制电路及其工作原理。以及三相异步电动机的保护环节。

教学难点：能熟练分析三相异步电动机的降压启动控制电路和正、反转控制电路的工作过程和基本原理。

教学目标：通过本章的学习能正确、熟练分析三相异步电动机的基本控制电路的构成及其工作原理，学会安装和调试各类三相异步电动机的基本控制电路。了解三相异步电动机常用的保护电路。

在各行各业广泛使用的电气设备和生产机械中，其自动控制电路大多以各类电动机和继电器、接触器、按钮、保护元件等器件组成。这些控制电路无论是简单还是复杂，一般都是由一些基本控制环节组成，在分析电路原理和判断其故障时，一般都是从这些基本控制环节入手。因此我们本章着重介绍三相异步电动机的控制和保护电路。

7.1 三相异步电动机的启动控制电路

启动是指异步电动机接通电源后转速从零逐渐上升到稳定转速的过程。异步电动机启动时，电流为额定电流的5～7倍（Ist=(5～7)In）。将对电网及其他设备造成一定的影响。因此拖动系统要求异步电动机在满足启动转速的前提下，尽量降低启动电流。实际应用中，三相异步电动机常用的启动方法有直接启动和降压启动。

7.1.1直接启动及控制电路

直接启动指的是电动机直接电源进行启动。这种启动方法简单、经济，启动时间短，但是启动电流大。一般只适用于小容量电动机。如图7—1所示是三相异步电动机直接启动的控制电路图。

如图7—1（a）所示为刀开关控制电路，电路中的熔断器用作短路保护。生产车间中常使用这种控制电路。

如图7—1（b）所示为单向点动控制电路，它由主电路和控制电路两部分组成。主电路是指电动机所在的电路，一般工作电流较大，由刀开关、熔断器、交

流接触器的主触点及电动机组成；控制电路工作电流较小，由按钮和接触器的线圈组成。

（a）刀开关控制电路（b）单向点动控制电路（c）单向连续运行控制电路

图7—1 三相异步电动机单向控制电路

电路工作原理为：先合上电源开关QS

启动过程：按下启动按钮SB2→接触器KM线圈通电→KM主触点闭合→电动机M 启动运行

停止过程：松开按钮SB2→接触器KM线圈断电→KM主触点断开→电动机M失电停转

点动控制电路在工业生产中应用较多，电动葫芦和机床工作台的上、下移动等控制电路通常采用点动控制电路。

如图7—1(c)所示为单向连续运行控制电路。其电路工作原理为：先合上电源开关QS

启动过程：按下启动按钮SB2→接触器KM线圈通电→KM主触点闭合→电动机M 启动运行。

停止过程：松开按钮SB2→接触器KM线圈断电→KM主触点断开→电动机M失电停转。

如图7—1(c)所示为单向连续运行控制电路。其电路工作原理为：先合上电源开关QS

启动过程：KM主触点闭合

按下启动按钮SB2→接触器KM线圈通电电动机通电工作

KM常开辅助触点闭合

当松开SB2时，由于KM的常开辅助触点闭合，控制电路仍然保持接通，所以KM

线圈继续得电，电动机M实现连续运转。我们把这种利用接触器KM本身常开触点而使线圈保持得电的控制方式叫做自锁。与启动按钮SB2并联的常开辅助触点称为自锁触点。

停止过程： KM主触点断开

按下停止按钮SB1→接触器KM线圈断电电动机失电停转

KM常开辅助触点断开

电路具有熔断器进行的短路保护，热继电器进行的过载保护，接触器兼有的欠压、失压保护。

7.1.2 降压启动及控制电路

所谓降压启动，就是利用某些设备或者采用电动机定子绕组换接的方法，启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再将电压恢复到额定值，使之全压运行。对于较大容量（大于10KW）的电动机一般采用降压启动。

三相异步电动机常用的降压启动方法有定子串电阻降压、Ｙ-△降压、自耦变压器降压启动几种。虽然方法各异，但目的都是为了减小启动电流。下面详细介绍Ｙ-△降压启动。

三相笼型异步电动机Ｙ-△降压启动控制电路如图7—2所示。

（a）主电路（b）控制电路

图7—2 Ｙ-△降压启动控制电路

图7—2所示为Ｙ-△降压启动控制电路，图中主电路由3组接触器组成。主触点分别将电动机的定子绕组接成△形和Ｙ形。即KM1、KM3主触点闭合时，绕组接成Ｙ形；KM1、KM2闭合时，绕组接成△形。两种接线方式的切换要在很短的时间内完成。因此在控制电路中采用时间继电器实现定时自动切换。

电路工作原理为：先合上电源开关QS

(1)Ｙ降压启动△运行

KM1自锁触点闭合

KM1线圈通电吸合

KM1主触点闭合

定子绕组接成Y 按下启动按钮SB2电动机降压启动

KM3主触点闭合

KM3线圈通电吸合

KM3联锁触点断开→保证KM2线圈断电

KM2联锁触点断开

（1）停止

按下停止按钮SB2→控制电路断电→KM1、KM2、KM3线圈断电→电动机M

断电停转。

（2）电路中，如果线圈KM2、KM3同事得电，其主触点都将闭合，造成电源短路。因此把KM2常闭触点串入KM3线圈回路，把KM3常闭触点串入KM2线

圈回路。我们把这种联锁称为互锁。KM2、KM3的常闭触点称为互锁触点。

7.2 三相异步电动机的正、反转控制电路

生产实践中，许多生产机械要求电动机能反转，从而实现可逆运行。如机床主轴的正向和反向运动，工作台的前后运动等。由电动机原理可知，三相异步电动机的三相电源进线中任意两相对调，电动机就可反向运转。实际运用中，通过两个接触器改变定子绕组相序来实现正反转。如图7—3所示。

三相异步电动机的正反转控制电路如图7—3所示。

图7—3 三相异步电动机的正反转控制电路

电路工作原理为：先合上电源开关QS

1、正转控制：