2.2 继电-接触器控制电路

2.2.1 继电-接触器控制电路图的阅读方法

采用继电器、接触器、操作主令电器等低压电器组成有触点控制系统，称为继电-接触器控制系统。例如对电动机的起动、制动、反转和调速进行控制。

控制电路图是用图形符号和文字符号表示为完成一定控制目的各种电器连接的电路图。要读懂一幅控制电路图除了要具备各种电机、电器的必要知识外，还应注意以下几点：

1）应了解机械设备和工艺过程，掌握生产过程对控制电路的要求。

2）要掌握控制电路构成的特点，通常一个系统的总控制电路图分为主电路图和控制电路（梯形）图两部分。其中主电路的负载是电动机、照明或电加热等设备，通过的电流较大，要用接通和分断能力较大的电器（接触器、断路器等）来操作。此外，在主电路中还需设有各种保护电器（熔断器、热继电器的发热元件等），以保障电源和负载的运行安全。控制电路则为了实现生产工艺过程，对负载的运行情况如起动、停车、制动、调速、反转等进行控制，一般是通过按钮、行程开关等主令电器发出指令，控制接触器吸引线圈的工作状态来完成的。需要时，还要配合其他辅助控制电器（如中间继电器、时间继电器等）。

3）为表达清楚，识图方便，在一份总电路图中，同一电器的各个部件经常不画在一起，而是分布在不同地方，甚至不在一张图上。例如一个接触器的主触点在主电路图中，而它的吸引线圈和辅助触点在控制电路（梯形）图中，但同一电器的不同部件都用同一文字符号标明。

4）电路图中的所有电器的触点状态均为常态，即吸引线圈不带电、按钮没按下的情况等。

5）一般控制电路，其各条支路的排列常依据生产工艺顺序的先后，由上至下排列。

2.2.2 继电-接触器控制基本电路

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KM 4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