1.3 数控机床电气控制电路的基本规律

虽然在前两节中介绍了普通机床和数控机床常用低压电器的知识及电气原理图的识图方法，但不能说明能“看懂”图纸。所谓“看懂”就是分析电路工作原理或工作过程的能力。

若电动机或其他电气设备电路的接通或断开完全是由继电器、接触器、按钮及开关等低压电器组成的控制系统控制完成的，这种控制系统被称为继电—接触器控制系统，图1-2（b）所示的即为这种控制系统的电路。下面以几个典型的继电—接触器控制系统电路为例，介绍分析电路工作原理和过程的方法，这是能“看懂”电气原理图的前提和基础。

1.3.1 自锁控制

1.电路组成

如图1-37所示是三相异步电动机自锁控制电路，该电路由组合开关QS、熔断器FU1和FU2、接触器KM、热继电器FR、按钮SB1和SB2及三相异步电动机M组成。

问题提出：电动机M的转动和停止是如何实现的？

2.电路工作原理分析

（1）合上电源开关QS。

（2）启动电动机的控制过程为

当松开SB2后，由于KM辅助动合触点闭合，KM线圈仍得电，电动机M仍可继续运转。这种依靠接触器自身辅助动合触点使其线圈继续保持通电的现象称为自锁（或称自保），起自锁作用的辅助动合触点称为自锁触点（或称自保触点），这样的控制电路称为自锁（或自保）控制电路。

（3）停止电动机的控制过程为

短路保护主要由电路中的熔断器FU来实现，防止因短路事故对电源造成损坏。

过载保护由电路中的热继电器FR来实现，避免电动机因过载而产生过热造成的损坏。

欠（失或零）电压保护由电路中的接触器KM本身的电磁机构来实现，防止电动机低压运行而造成损坏。

1.3.2 同步训练：三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制

1.训练目的

（1）能按照图1-38所示的电气原理图，进行电动机点动控制电路的连接及通电测试。

（2）能按照图1-37所示的电气原理图，进行电动机点动控制电路的连接及通电测试。

2.训练仪器和设备

（1）三相鼠笼式异步电动机，1台。

（2）闸刀开关，1个。

（3）按钮开关单元盒（含3个按钮），1个。

（4）交流接触器，1个。

（5）热继电器，1个。

（6）万用表，1块。

3.训练内容

（1）电动机星形连接。

（2）按图1-38接主电路，接线时将3条电源线同时接到电动机的接线端子上。

（3）闭合闸刀开关，检查主电路能否实现电动机的运转。如正常运转，则再按图1-38将主电路中的FU、FR及KM的主触点接入。

（4）切断电源，按图1-38接控制电路。接线时，先串联后并联。走线时，从电器的左端进、右端出，上端进、下端出。

（5）接线完成后，自己反复检查确认无误后，在指导教师监督下，合上电源闸刀开关，使电动机实现点动。

（6）切断电源，按照图1-37在控制电路中加自锁。在指导教师监督下，合上电源闸刀开关，按下启动按钮，使电动机实现连续运转，按下停止按钮使电动机停转。

4.注意事项

（1）接线时合理安排元器件位置，接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。

（2）操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电气元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。

5.思考题

（1）比较点动控制电路与自锁控制电路在结构上的主要区别？

（2）自锁控制电路在长期工作后可能失去自锁作用，试分析产生此现象的原因？

（3）交流接触器线圈电压为220V，若误接到380V电源上会产生什么后果？反之，如果交流接触器线圈电压为380V，若误接到220V电源上其后果又如何？

（4）在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？为什么？

1.3.3 互锁控制

为了避免两个接触器同时得电而造成电源相间短路，在控制电路中，分别将两个接触器KM1、KM2的辅助动断触点串接在对方的线圈控制回路里，这种利用两个接触器（或继电器）的动断触点互相制约的控制方法称为互锁，即保证两个接触器的线圈只能有一个通电的作用，而这两对起互锁作用的触点称为互锁触点。

1.简单的电动机正/反转控制电路

1）电路组成

如图1-39所示为简单的正/反转控制电路。

问题提出： 电动机M的正/反转控制是如何实现的？

2）电路工作原理分析

（1）正向启动过程。按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈通电，与SB1并联的KM1的辅助动合触点闭合，以保证KM1 线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。

（2）停止过程。按下停止按钮SB3，接触器KM1线圈断电，与SB1并联的KM1的辅助触点断开，以保证KM1线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。

（3）反向启动过程。按下启动按钮SB2，接触器KM2线圈通电，与SB2并联的KM2的辅助动合触点闭合，以保证线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。

该电路的特点是：KM1和KM2线圈不能同时通电，因此不能同时按下SB1和SB2，也不能在电动机正转时按下反转启动按钮，或在电动机反转时按下正转启动按钮。如果操作错误，将引起主回路电源短路。

2.带电气互锁的正/反转控制电路

将接触器KM1的辅助动断触点串入KM2的线圈控制回路中，从而保证在KM1线圈通电时KM2线圈控制回路总是断开的；将接触器KM2的辅助动断触点串入KM1的线圈控制回路中，从而保证在KM2线圈通电时KM1线圈控制回路总是断开的。这样接触器的辅助动断触点KM1和KM2保证了两个接触器线圈不能同时通电，这种控制方式称为互锁或联锁，这两个辅助动合触点称为互锁触点或联锁触点。带电气互锁的正/反转控制电路如图1-40所示。

该电路的特点是：电路在具体操作时，若电动机处于正转状态，要反转时必须先按停止按钮SB3，使互锁触点KM1闭合后按下反转启动按钮SB2才能使电动机反转；若电动机处于反转状态，要正转时必须先按停止按钮SB3，使互锁触点KM2闭合后按下正转启动按钮SB1才能使电动机正转。

3.同时具有电气互锁和机械互锁的正/反转控制电路

采用复式按钮，将SB1按钮的动断触点串接在KM2的线圈电路中，将SB2的动断触点串接在KM1的线圈电路中。当按下正转启动按钮时，在KM1线圈通电之前就首先使KM2断电，从而保证KM1和KM2不同时通电，从反转到正转的情况也是一样。具体电路如图1-41所示。

1.3.4 联锁控制

生产实践中常要求各运动部件之间能够按顺序工作。例如，车床主轴运转时要求油泵先给齿轮箱提供润滑油（即要求保证润滑），油泵电动机启动后，主拖动电动机才可以启动，也就是控制对象对控制电路提出了按顺序工作的联锁要求。

1.电路组成

如图1-42所示为实现电动机联锁控制的电路，M1为油泵电动机，M2为主拖动电动机。图1-43是采用时间继电器按时间顺序启动的控制电路，要求电动机M1启动t秒后，电动机M2自动启动。可利用时间继电器的延时闭合动合触点来实现。

2.电路工作原理分析

在图1-42所示的控制电路中，将控制油泵电动机的接触器KM1的动合辅助触点串入控制主拖动电动机的接触器KM2的线圈电路中，可以实现按顺序工作的联锁要求。

在图1-43 所示的控制电路中，按启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，电动机KM1启动，同时时间继电器KT线圈也通电。定时t秒后，时间继电器延时闭合的动合触点KT闭合，接触器KM2线圈通电并自锁，电动机M2启动，同时接触器KM2的动断触点切断时间继电器KT的线圈电源，实现两台电动机的顺序启动。