第1章三相籠型異步電動機運轉控制電路

本章要點低壓電器的認識電動機的順序控制電動機的正反轉控制電氣控制電路的實現與調試1.1手動運轉控制電路1.1.1熔斷器熔斷器是一種當電流超過額定值一定時間后，以本身產生的熱量使熔體熔化而分斷電路的電器。熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管（或熔座）兩部分組成，幾種常用熔斷器的外觀及其電氣圖形和文字符號如圖1-1所示。

a）b）c）d）圖1-1熔斷器a）RT14系列圓筒式熔斷器b）RL1系列螺旋式熔斷器c）RS14快速熔斷器d）電氣圖形和文字符號1．熔斷器的選擇（1）應根據使用場合選擇熔斷器的類型。電網配電一般用管式熔斷器；電動機保護一般用螺旋式熔斷器；照明電路一般用圓筒式熔斷器；保護晶閘管則應選用快速式熔斷器。（2）熔斷器的額定電壓、額定電流應大于或等于電路工作電壓和電流。（3）電路上、下兩級都設熔斷器保護時，其上、下兩級熔體電流大小的比值不小于1.6：l。2．熔體的選擇（1）對電阻性負載電路（如電爐、照明電路），熔斷器可作過載和短路保護，熔體的額定電流應大于或等于負載的額定電流。（2）對電感性負載的電動機電路，只作短路保護而不宜作過載保護。（3）對單臺電動機保護，熔體的額定電流應不小于電動機額定電流的1.5~2.5倍，輕載起動或起動時間較短時，系數可取在1.5附近；帶負載起動、起動時間較長或起動較頻繁時，系數可取2.5。（4）對多臺電動機保護，熔體的額定電流，應不小于最大一臺電動機額定電流的1.5~2.5倍，再加上其余同時使用電動機的額定電流之和。3．熔斷器的使用（1）安裝熔斷器時必須在斷電情況下操作。（2）安裝位置及相互間距應便于更換熔體。（3）應垂直安裝，并應能防止熔體熔斷飛濺在臨近帶電體上。（4）安裝螺旋式熔斷器時，為了更換熔體時安全，下接線端應接電源，而連接螺口的接線端應接負載。必須注意將電源線接到瓷底座下的接線端上，以保證安全。（5）有熔斷指示的熔體，其指示器方向應裝在便于觀察側。（6）熔斷器應安裝在線路的各相線上，單相交流電路的中性線上也應安裝熔斷器，但在三相四線制的中性線上嚴禁安裝熔斷器。（7）對不同性質的負載，如照明電路、電動機電路的主電路和控制電路等，應盡量分別保護，裝設單獨的熔斷器。（9）更換熔體時應切斷電源，并應換上相同額定電流的熔體，不能隨意加大熔體。4．熔斷器的常見故障表1-1熔斷器的常見故障故障現象可能原因排除方法電動機起動瞬間熔體即熔斷熔體規格太小更換熔體被保護的電路短路或接地檢查電路，找出故障點并排除熔體安裝時受到機械損傷更換熔體有一相電源發生斷路，造成電動機缺相運行找出斷路點并排除熔體未熔斷，電路不通熔體或連接線接觸不良旋緊熔體或將接線緊牢緊固螺釘松脫找出松動處螺釘或螺母并旋緊1.1.2刀開關刀開關又稱閘刀開關，主要用于電氣線路的電源隔離，也可作為不頻繁接通和分斷空載電路或小電流電路之用。刀開關按極數可分為單極、雙極和三極；按結構可分為平板式和條架式；按操作方式可分為直接手柄操作、正面旋轉手柄操作、杠桿操作和電動操作；按轉換方式可分為單投和雙投。刀開關是手動電器中結構最簡單的一種，主要由靜觸頭、動觸頭、操作手柄、進線座、出線座和絕緣底板等組成。常用刀開關的外形及其電氣圖形和文字符號如圖1-2所示。

a）b）圖1-2刀開關a）HD系列開啟式刀開關b）電氣圖形和文字符號1．刀開關的選擇（1）結構形式的選擇。根據刀開關在線路中的作用和安裝位置來確定其結構形式，例如僅用來隔離電源，則只需選用不帶滅弧罩的產品；如用來分斷負載，就應選用帶滅弧罩，而且是通過杠桿來操作的刀開關。（2）操作方式的選擇。可選擇正面操作還是側面操作、直接操作還是杠桿傳動等。（3）接線方式的選擇。可選擇板前接線還是板后接線。（4）額定電流的選擇。刀開關的額定電流，一般應大于或等于所關斷電路中各個負載額定電流的總和。若負載是電動機，就必須考慮到電動機的起動電流為額定電流的4～7倍，故應選用額定電流大一級的刀開關。2．刀開關的安裝及維護（1）刀開關安裝時，應注意母線與刀開關接線端子相連時，不應存在扭應力；在安裝杠桿操作機構時，應調節好連桿的長度，以保證操作到位且靈活。（2）刀開關應垂直安裝在開關板上，并要使靜觸頭位于上方。如靜觸頭位于下方，則當刀開關斷開時，如果鉸鏈支座松動，動觸頭在自重作用下掉落而發生誤動作，會造成嚴重事故。（3）刀開關作電源隔離開關使用時，合閘順序是先合上刀開關，再合上其他用以控制負載的開關；分閘順序則相反。（4）嚴格按照產品說明書規定的分斷能力來分斷負載，無滅弧罩的刀開關一般不允許分斷負載，否則有可能導致持續燃弧，使刀開關壽命縮短，嚴重的還會造成電源線間短路，開關被燒毀，甚至發生火災。（5）對于多極刀開關，應保證各極動作的同步性，而且接觸良好。否則，當負載是電動機時，便可能發生電動機因缺相運轉而燒壞的事故。（6）如果刀開關不是安裝在封閉的控制箱內，則應經常檢查，防止因積塵過多而發生線間閃絡現象。3．刀開關的常見故障表1-2刀開關的常見故障故障現象可能原因排除方法動觸頭過熱或燒毀電路電流過大，超過刀開關的額定電流更換額定電流更大的刀開關動觸頭表面被電弧燒蝕用銼刀修復動觸頭表面或更換刀開關靜觸頭與動觸頭接觸不良調整動觸頭與靜觸頭的位置開關手柄轉動失靈動觸頭轉動鉸鏈過松修理鉸鏈定位機械損壞修理或更換1.1.3負荷開關負荷開關由刀開關和熔斷器組合而成，分為開啟式和封閉式兩種。開啟式負荷開關適用于照明、電熱設備及小容量電動機控制電路中，供手動不頻繁接通和分斷電路，并起短路保護作用，但這種開關沒有專門的滅弧裝置，其動觸頭和靜觸頭容易被電弧灼傷引起接觸不良；封閉式負荷開關是在開啟式負荷開關的基礎之上改進設計的一種開關，其滅弧性能、操作性能、通斷能力和安全防護性能都優于開啟式負荷開關，可用于手動不頻繁地接通和斷開帶負荷的電路以及作為電路末端的短路保護，也可用于控制15kW以下的交流電動機不頻繁地直接起動和停止。常用負荷開關的外形及其電氣圖形和文字符號如圖1-3所示。

a）b）c）圖1-3負荷開關a）HK系列開啟式負荷開關b）HH3系列封閉式負荷開關c）電氣圖形和文字符號QS1．負荷開關刀開關的選擇（1）用于照明或電熱電路。負荷開關刀開關的額定電流等于或大于被控制電路中各負載額定電流之和。（2）用于電動機電路。開啟式負荷開關刀開關的額定電流一般可為電動機額定電流的3倍；封閉式負荷開關的刀開關額定電流一般可為電動機額定電流的1.5倍。2．負荷開關熔斷器的選擇（1）對于變壓器、電熱器和照明電路，熔體的額定電流宜等于或稍大于實際負荷電流。（2）對于配電線路，熔體的額定電流宜等于或略微小于線路的安全電流。（3）對于電動機，熔體的額定電流一般為電動機額定電流的1.5～2.5倍。3．負荷開關的使用（1）負荷開關不準橫裝或倒裝，必須垂直地安裝在控制屏或開關板上，更不允許將開關放在地上使用。（2）負荷開關安裝接線時，電源進線和出線不能接反，開啟式負荷開關的電源進線應接在上端進線座，負載應接在下端出線座，以便更換熔體；60A以上的封閉式負荷開關的電源進線應接在上端進線座，60A以下的應接在下端進線座。（3）封閉式負荷開關的外殼應可靠地接地，防止意外的漏電使操作者發生觸電事故。（4）更換熔體必須在觸頭斷開的情況下進行，且應換上與原用熔體規格相同的新熔體。（5）應經常檢查開關的觸頭，清理灰塵和油污，操作機構的摩擦處應定期加潤滑油，使其動作靈活，延長使用壽命。（6）在修理負荷開關時，要注意保持手柄與門的聯鎖，不可輕易拆除。4．負荷開關的常見故障表1-3負荷開關的常見故障故障現象可能原因排除方法合閘后一相或兩相沒電夾座彈性消失或開口過大，使夾座與動觸頭不能接觸修理或更換電源進線或出線接頭氧化后接觸不良用砂紙打磨氧化處熔體熔斷或接觸不良更換熔體或重新連接夾座、動觸頭氧化或有塵污用砂紙打磨氧化處或清除塵污夾座或動觸頭過熱或燒壞開關容量太小或負載過大更換容量更大的開關動觸頭與夾座壓力不足調整動觸頭與夾座壓力夾座表面燒蝕用銼刀修復夾座分、合閘時動作太慢造成電弧過大，燒壞觸頭更換觸頭，調整彈簧拉力1.1.4組合開關組合開關又稱為轉換開關，組合開關多用在機床電氣控制線路中，作為電源的引入開關，也可以用做不頻繁地接通和斷開電路、轉換電源相序和負載等。常用組合開關的外形及其電氣圖形和文字符號如圖1-4所示。

a）b）c）圖1-4組合開關a）HZ10系列b）HZ12系列c）電氣圖形和文字符號1．組合開關的選擇（1）用于照明或電熱電路。組合開關的額定電流應等于或大于被控制電路中各負載電流的總和。（2）用于電動機電路。組合開關的額定電流一般取電動機額定電流的1.5~2.5倍。2．組合開關的使用（1）由于組合開關的通斷能力較低，故不能用來分斷故障電流。當用于控制電動機作可逆運轉時，必須在電動機完全停止轉動后，才允許反向接通。（2）當操作頻率過高或負載功率因數較低時，轉換開關要降低容量使用，否則會影響開關壽命。3．組合開關的常見故障表1-4組合開關的常見故障故障現象可能原因排除方法手柄轉動而內部觸頭未動手柄上的三角形或半圓形口磨成圓形更換手柄操作機構損壞修復或更換絕緣桿由方形磨成圓形更換絕緣桿軸與絕緣桿裝配不緊緊固開關接線柱相間短路鐵屑或油污粘附在接線柱間形成導電層，將膠木燒焦，絕緣破壞形成短路清除鐵屑或油污后，用電工刀刮去膠木上的燒焦處手柄轉動而三對靜觸頭和動觸頭不能同時接通或斷開修理后觸頭位置裝配不正確重新裝配觸頭彈簧失去彈性或有塵污更換彈簧或清除塵污1.1.5低壓斷路器斷路器是低壓配電網絡和電力拖動系統中常用的一種配電電器，集控制和多種保護功能于一體，在正常情況下可用于不頻繁接通和斷開電路以及控制電動機的運行。當電路發生短路、過載和失電壓等故障時，能自動切斷故障電路，保護電路和電器設備。斷路器具有操作安全、安裝使用方便、工作可靠、動作值可調、分斷能力較高，兼顧多種保護，動作后不需要更換元件等優點，因此得到了廣泛應用。斷路器按結構形式可分為塑殼式、框架式、限流式、直流快速式、滅磁式和漏電保護式。常用的斷路器是DZ系列塑殼式斷路器，其外形及其電氣圖形和文字符號如圖1-5所示。

a）b）c）d）圖1-5低壓斷路器a）DZ108-20b）

DZ158-125c）DZ267-32d）電氣圖形和文字符號1．低壓斷路器的選擇（1）在電氣設備控制系統中，常選用塑殼式斷路器或漏電保護斷路器；在電力網主干線路中主要選用框架式斷路器；而在建筑物的配電系統中則一般采用漏電保護式斷路器。（2）低壓斷路器的額定電壓和額定電流應不小于電路的額定電壓和最大工作電流。（3）低壓斷路器用于電動機保護時，電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應為電動機起動電流的1.7倍。（4）選用低壓斷路器作多臺電動機短路保護時，一般電磁脫扣器的整定電流為容量最大的一臺電動機起動電流的1.3倍再加上其余電動機額定電流之和。2．低壓斷路器的使用（1）低壓斷路器在安裝前，應將脫扣器電磁鐵工作面的防銹油脂抹凈，以免影響電磁機構的動作值。（2）低壓斷路器與熔斷器配合使用時，熔斷器應盡可能裝于斷路器之前，以保證使用安全。（3）電磁脫扣器的整定值一經調好后就不允許隨意更動，使用日久后要檢查其彈簧是否生銹卡住，以免影響其動作。（4）低壓斷路器在分斷短路電流后，應在切除上一級電源的情況下，及時地檢查觸頭。若發現有嚴重的電灼痕跡，可用干布擦去；若發現觸頭燒蝕，可用砂紙或細銼小心修整，但主觸頭一般不允許用銼刀修整。（5）應定期清除低壓斷路器上的積塵和檢查各種脫扣器的動作值，操作機構在使用一段時間后（1～2年），在傳動機構部分應加潤滑油（小容量塑殼式斷路器不需要）。（6）低壓斷路器的底板應垂直于水平位置，固定后應保持平整，傾斜度不大于5°；有接地螺釘的低壓斷路器應可靠連接地線；具有半導體脫扣裝置的低壓斷路器，其接線端應符合相序要求，脫扣裝置的端子應可靠連接。3．斷路器的常見故障表1-5斷路器的常見故障故障現象產生原因排除方法手動操作斷路器不能合閘欠電壓脫扣器無電壓或線圈損壞檢查線路后加上電壓或更換線圈儲能彈簧變形，閉合力減小更換儲能彈簧釋放彈簧的反作用力太大調整彈力或更換彈簧機構不能復位調整脫扣參數至規定值斷路器在起動電動機時自動分閘電磁式過流脫扣器瞬動整定電流太小調整瞬動整定電流空氣式脫扣器的閥門失靈或橡皮膜破裂更換有一相觸頭不能閉合該相連桿損壞更換連桿限流開關拆開機構可拆連桿之間的角度變大調整至規定要求斷路器工作一段時間后自動分閘過電流脫扣器整定值過低重新調整熱元件或半導體元件損壞更換元件欠壓脫扣器有噪聲或振動鐵芯工作面有污垢清除污垢銜鐵或鐵芯短路環斷裂更換銜鐵或鐵芯反力彈簧的反作用力太大調整或更換彈簧斷路器溫升過高觸頭接觸壓力太小調整或更換觸頭彈簧觸頭表面磨損嚴重，接觸不良修整觸頭表面或更換觸頭導電零件間連接螺釘松動擰緊螺釘輔助開關不能接通動觸桿卡死或脫落調整或重裝動觸桿傳動桿斷裂或滾輪脫落更換損壞的零件1.1.6手動運轉控制電路手動運轉控制電路多采用封閉式負荷開關、組合開關和低壓斷路器控制，三相籠型異步電動機定子繞組星形接法，外殼接保護地（PE），其電路原理圖如圖1-6所示。1.2點動與連續運轉控制電路1.2.1按鈕按鈕是一種利用外力操作，具有自動復位功能的控制開關。由于其觸頭允許通過的電流較?。ㄒ话悴怀^5A），只能短時接通或分斷小電流電路，所以不能直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發出“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們去控制主電路。常用按鈕的外形及其電氣圖形和文字符號如圖1-7所示。

a）b）c）d）e）f）圖1-7按鈕a）LAY39系列b）LA4系列

c）NP2系列d）動斷按鈕e）動合按鈕f）復合按鈕1．按鈕的選擇（1）按鈕帽有多種顏色，按工作狀態指示和工作情況的要求，選擇顏色。一般紅色用作停止按鈕，綠色用作正轉起動按鈕，黑色用作反轉起動按鈕。（2）根據使用場合和具體用途選擇按鈕的種類。如嵌裝在操作面板上的按鈕選用開啟式，需要顯示工作狀態的選用光標式。（3）根據控制電路的需要選擇按鈕的數量，如單聯按鈕、雙聯按鈕和三聯按鈕等。2．按鈕的使用（1）由于按鈕的觸頭間距較小，如有油污等極易發生短路事故，故使用時應經常保持觸頭間的清潔。（2）按鈕用于高溫場合，易使塑料變形老化，導致按鈕松動，引起接線螺釘間相碰短路，可視情況在安裝時多加一個緊固圈，兩個拼緊使用；也可在接線螺釘處加套絕緣塑料管來防止。（3）帶指示燈的按鈕由于燈泡要發熱，時間長時易使塑料燈罩變形造成調換燈泡困難，故不宜用在通電時間較長之處；如欲使用，可適當降低燈泡電壓，延長使用壽命。（4）按鈕安裝在面板上時，應布置整齊，排列合理，如根據電動機起動的先后次序，從上到下或從左到右排列。（5）同一個機床運動部件如果具有幾種不同的工作狀態（如上、下，前、后，左、右，松、緊等），應使每一對相反狀態的按鈕安裝在一組。（6）為了應付緊急情況，當按鈕板上安裝的按鈕較多時，應采用紅色蘑菇頭的總停按鈕，且應安裝在顯眼而容易操作的地方。（7）復合按鈕操作時，動斷按鈕先斷開，動合按鈕后閉合；復位時，正好相反。3．按鈕的常見故障表1-6按鈕的常見故障故障現象產生原因排除方法觸頭接觸不良觸頭燒蝕修整觸頭或更換產品觸頭表面有塵垢清潔觸頭表面觸頭彈簧失效重繞彈簧或更換產品觸頭間短路雜物或油污在觸頭間形成通路清潔按鈕內部1.2.2交流接觸器接觸器是一種自動的電磁式開關，適用于遠距離頻繁地接通或斷開交、直流主電路及大容量控制電路。不僅能實現遠距離自動操作和欠電壓釋放保護功能，而且還具有控制容量大、工作可靠、操作效率高、使用壽命長等優點，在電力拖動系統中得到了廣泛的應用。接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器，機床控制上多應用交流接觸器。常用交流接觸器的外形如圖1-8所示。

a）b）c）圖1-8交流接觸器a）CJ20系列b）CJT1系列

c）CJX1系列交流接觸器的觸頭有主觸頭和輔助觸頭，主觸頭可用于主電路，輔助觸頭分為動合（常斷）和動斷（常開）兩類，只能用于控制回路。交流接觸器的線圈額定電壓有380V、220V、110V、48V、36V和24V，其電氣圖形和文字符號如圖1-9所示。

a）b）c）d）圖1-9交流接觸器的電氣圖形和文字符號a）主觸頭b）動合輔助觸頭

c）動斷輔助觸頭d）線圈1．交流接觸器的選擇（1）交流接觸器的觸頭數量應能滿足控制支路數的要求，觸頭類型應滿足控制線路的功能要求。（2）交流接觸器主觸頭額定電流應大于或等于負載回路額定電流；額定電壓也應大于或等于負載回路額定電壓。（3）交流接觸器的線圈電壓應與控制回路的電壓一致。2．交流接觸器的使用（1）交流接觸器安裝前，應先檢查線圈的額定電壓等技術數據是否與實際使用相符，判斷線圈是否正常、各觸頭對是動合觸頭還是動斷觸頭。（2）安裝與接線時，應注意勿使螺釘、墊圈、接線頭等零件失落，以免落入交流接觸器內部造成卡阻或短路現象，并將螺釘擰緊，以免振動松脫。（3）交流接觸器應垂直安裝，交流接觸器底面與地面的傾斜度應不大于5°，安裝位置不得受到劇烈振動，安裝必須固定可靠；連接電路的導線必須排列整齊、規范。（4）安裝后必須檢查接線是否正確，應在主觸頭不帶電的情況下，先使吸引線圈通電分合數次，檢查主觸頭動作是否到位，鐵芯吸合后有無噪音，然后才能投入使用。3．交流接觸器的常見故障故障現象產生原因排除方法觸頭不吸合或吸不牢電源電壓過低或波動過大檢查并調整電源電壓線圈斷路調換線圈通入的電壓與線圈所需的電壓不符調整控制回路電壓或更換線圈電壓相符的交流接觸器機械機構生銹或歪斜拆開接觸器擦磨清除生銹部位，并涂上潤滑油；機構歪斜時還要調整或更換配件線圈斷電，觸頭不釋放或釋放緩慢觸頭熔焊修理或更換觸頭鐵芯極面油污過多，自身粘吸拆開交流接觸器，把鐵芯的所有極面全部用布擦干凈，清除油污觸頭彈簧壓力過小或反作用彈簧損壞、疲勞調整觸頭彈簧壓力或更換反作用彈簧銜鐵或機械部分被卡住拆開交流接觸器，清除障礙物，重新裝配觸頭熔焊觸頭彈簧壓力過小適當調整觸頭彈簧壓力觸頭上有氧化膜或太臟，接觸電阻太大先用細砂紙打平觸頭，然后用棉布擦掉塵污，把觸頭磨光滑觸頭行程太長調整運動系統或更換合適的觸頭鐵芯噪聲過大電源電壓過低檢