想要电动机启动,可不是合上闸这么简单。想要实现远程控制和多点控制,需要做的还有很多。本文列举几个最基本的电动机控制回路,除了在生产中的机械控制需要用到外,在设计 PLC 电路时,这些也是必备单元。
 
本文将由易到难逐一讲解。
 
电动机控制回路常用元件
按钮▼
 
 
 
按钮分为启动按钮、停止按钮和机械互锁按钮。前两者共 4 个接线柱,后者有 6 个接线柱。
 
启动按钮多为绿色,平时内部为断开状态,按下按钮后内部闭合,松开后恢复断开;
 
停止按钮多为红色,平时内部为闭合状态,按下按钮后内部断开,松开后恢复闭合;
 
机械互锁按钮可以看作是一个双投开关,共 6 个接线柱,平时左侧接线柱接通,按下后右侧接线柱接通,松开后恢复左侧接线柱接通,可任意作为启动按钮或停止按钮。
 
按钮一般用 SB 表示,如果有多个按钮同时存在,会在 SB 后面加数字,如 SB1,SB2。
 
接触器 / 继电器▼
 
 
上图是接触器,继电器与之相比较小,但原理相同。共有两排共 12 个接线柱(2 个接线柱,一进一出算 1 组)。最上面一排接线柱中,有 2 组常闭触点,和 1 组线圈触点,下面一排有 3 组常开触点。
 
工作特点:线圈不通电时,常闭触点闭合,常开触点断开;线圈通电后,常闭触点断开,常开触点闭合。
接触器,不论哪个触点或者线圈,均用 KM 表示。如果有多个接触器,则会在 KM 后加数字,如 KM1,KM2。同一个接触器的所有触点和线圈,均用一组标号,如接触器 KM1 的常开触点、常闭触点和线圈,在电路图中的标志均为 KM1。
 
点动与连动
点动:即按下按钮时电动机启动,松开后电动机停止。
 
连动:即按下按钮时电动机启动,松开后电动机继续运转。
 
电路▼
 
 
上图中,左侧为主回路,右侧的 a,b,c 三个图分别为三个不同的控制回路。
 
在图 a 中,按下按钮 SB,电动机启动,松开后电动机停止。是典型的点动控制。
 
在图 b 中,断路器 SA 断开时,按下按钮 SB2,接触器线圈 KM 通电,常开触点 KM 闭合,但是常开触点 KM 下方有断路器将它断开,因此虽然此时电动机启动,但是松开后还是会停止。闭合断路器 SA 后,按下按钮 SB2,接触器线圈 KM 通电,此时常开触点 KM 闭合,因此松开 SB2 后,电动机依然可以正常运转。此时电动机连动。因此,此图可以人工控制点动或连动状态。
 
在图 c 中,没有断路器,取而代之的是一个机械互锁开关 SB3。当按下按钮 SB2 时,接触器线圈通电,常开触点 KM 闭合,电动机启动,松开后,由于常开触点依然闭合,因此电动机正常运转。按下按钮 SB3 时,接触器常开触点下方的按钮常闭触点 SB3 断开,同时按钮 SB3 常开触点闭合,电动机启动,松开后电动机停止(接触器常开触点此时未接入电路)。因此,此电路可在电动机连动的时候,直接按下 SB3,变成点动。
 
电动机连动时,松开启动按钮后,由于接触器线圈通电,常开触点 KM 闭合,电动机可以实现连续运转,这个概念就叫做“自锁”。
 
电动机点动与连动只是一种概念,没有人希望自己的电动机点动。此处我们只需要知道如何让电动机连续运转即可。
 
电动机的异地控制
本篇以两地控制电动机为例。多地控制电动机,一般分为远程控制和就地控制。即把启动按钮分别放入不同的按钮箱,再把按钮箱安装在需要控制的地点。
 
电路▼
 
 

 

有了点动和连动的知识,这个图中接触器 KM 的作用就不必多说了。图中 SB11 和 SB21 为停止按钮,SB12 和 SB22 为启动按钮。其中把任意一个启动按钮和停止按钮安装在同一个按钮箱内,另外两个也安装在另外一个按钮箱内。两个按钮箱可分别放在控制室和电动机旁。
 
实物连接图▼
 
 
异地控制电动机时,只需要注意,停止按钮全部串联,启动按钮全部并联即可。
 
电动机顺序启动
以两台电动机 M1,M2 顺序启动为例。要求 M2 在 M1 启动后才能启动,M1 可以单独启动。
 
电路▼
 
 
其中,按钮 SB1 和 SB3 是停止按钮,分别控制电动机 M1 与 M2;按钮 SB2 和 SB4 是启动按钮,分别控制电动机 M1 与 M2。为了方便理解,我把电路图中 M2 的控制回路突出来一块,即当下文提到 M2 的控制回路时,指的就是上图中最右侧突出来的那一块。
 
同样的,接触器的作用不再赘述。如图,当 M1 未运转时,即常开触点 KM1 没有闭合,此时 M2 的控制回路被断开,因此按下启动按钮 SB4 时,M2 没反应。只有当 M1 正常运转时,KM1 闭合,M2 的控制回路才有电,这时 M2 才能正常启动。
 
实物连接图▼
 
 
若需要多个电动机同时启动,分两种情况:
 
若需要其它电机在 M1 启动后才能启动,则把该电机的控制回路与 M2 的控制回路并联。
 
若需要其它电机在 M2 启动后才能启动,则把该电机的控制回路与 M2 的控制回路串联。
 
电动机正反转
要实现电动机的正反转,用到的原理是使用两个接触器,把三相电的相序改变。
 
电路▼
 
 
注意看左侧的主回路,三项电 L1,L2,L3 通过接触器 KM1 到达电动机 M1 的顺序为左、中、右;而通过接触器 KM2 到达电动机 M1 的顺序为右、中、左。相序的改变实现了电机运转方向的改变。这一用法用在电动汽车或电动三轮车上,即可实现倒车的功能。现在有一种更方便的元件,叫做“倒顺开关”,其原理便是如此。
为了方便描述,假设在 SB2 回路闭合时电动机转动的方向为正,下文称 SB2 所在回路为正转回路,SB3 所在回路为反转回路。
 
我们来看控制回路,为了方便讲解,我们在图中做了数字的编号,每一个编号,都对应其正上方的元件。同样的,对于接触器常开线圈 KM1 和 KM2 的作用不再重复。
 
这张图如果没有编号 6 和编号 9 那两个接触器常闭触点,和编号 5 和编号 8 那两个机械互锁按钮的常闭触点,就很好理解。即按下 SB2,电动机正转,按下 SB3,电动机反转。
 

 

这里出现了一个问题,就是如果同时按下 SB2 和 SB3 或在电动机正转的时候按下 SB3,就会造成短路事故。因此我们在电路中接入了接触器常闭触点。在正转的控制回路中接入 KM2 的常闭触点,而在反转的控制回路中接入 KM1 的常闭触点。这样以来,当电动机正转时,由于接触器 KM1 的线圈通电,因此常闭触点 KM1 是断开状态,因此就算此时按下按钮 SB3,也不会有任何反应。
 
两个接触器的常闭触点分别连接到对方所在回路中,如此一来,其中一个接触器通电时,另一个接触器就不能再通电,这就是“互锁”。
 
此时我们还面临一个麻烦事,就是电动机正转时,如果想让它反转,唯一的办法就是按下停止按钮,再按反转按钮,这样就很麻烦。为了方便,我们采用了机械互锁的按钮,并把它的常闭触点接入旁边的控制回路中——就是图中的编号 5 和编号 8。
 
此时,当电动机正转时,我们按下 SB3,此时编号 5 的常闭触点断开,即正转回路失电,因此线圈 KM1 失电,常闭触点 KM1 恢复闭合状态,线圈 KM2 即可得电,反转回路正常运行。这样以来,在电动机正转切换反转时,就不用再按停止按钮了。
 
实物连接图▼
 
 
实际应用中,常常需要把上述所有电路结合起来使用,但只要单个图的原理想明白了,涉及到的知识再多,也不在话下。