第2章 常用电气控制回路

学习本章主要要掌握电气原理图的识读方法，继电接触器控制电路的基本控制规律，三相异步电动机的启动、正/反转、制动与调速和电气控制系统常用的保护环节。本章的内容是PLC控制回路识图的基础，十分重要。

2.1 电气控制线路图

继电接触器控制系统是应用最早的控制系统。它具有结构简单、易于掌握、维护和调整简便、价格低廉等优点，获得了广泛的应用。不同的电气控制系统具有不同的电气控制线路，但是任何复杂的电气控制线路都是由基本的控制环节组合而成的，在进行控制线路的原理分析和故障判断时，一般都是从这些基本的控制环节入手。因此，掌握这些基本的控制原则和控制环节对学习电气控制线路的工作原理和维修是至关重要的，以下着重介绍交流电动机的启动、正/反转、制动和调速控制。

常用的电气控制线路图有电气原理图、电气布置图与安装接线图，下面简单介绍其中的电气原理图。

（1）电气原理图的用途

电气原理图是表示系统、分系统、成套装置、设备等实际电路以及各电气元器件中导线的连接关系和工作原理的图。绘制电气原理图时不必考虑其组成项目的实体尺寸、形状或位置。电气原理图为了解电路的作用、编制接线文件、测试、查找故障、安装和维修提供了必要的信息。

（2）电气原理图的内容

电气原理图应包含代表电路中元器件的图形符号、元器件或功能件之间的连接关系、参照代号、端子代号、电路寻迹（信号代号、位置索引标记）和了解功能件必需的补充信息。通常主回路或其中一部分采用单线表示法。

电气原理图结构简单、层次分明、关系明确，适用于分析研究电路的工作原理，并且作为其他电气图的依据，在设计部门和生产现场获得了广泛的应用。

（3）绘制电气原理图的原则

现以图2-1所示的电动机启/停控制电气原理图为例来阐明绘制电气原理图的原则。

① 电气原理图的绘制标准 电气原理图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。

② 电气原理图的组成 电气原理图由主电路和辅助电路组成。主电路是从电源到电动机的电路，其中有转换开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元器件与电动机等。主电路用粗线绘制在电气原理图的左侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。它们由继电器、接触器的电磁线圈，继电器、接触器的辅助触头，控制按钮，其他控制元器件触头、熔断器、信号灯及控制开关等组成，用细实线绘制在电气原理图的右侧或下方。

③ 电源线的画法 电气原理图中直流电源用水平线画出，一般直流电源的正极画在电气原理图的上方，负极画在电气原理图的下方。三相交流电源线集中水平画在电气原理图的上方，相序自上而下按照L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直在两条水平电源线之间画出。耗电元器件（如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等）直接与下方的水平电源线相接，控制触头接在上方的水平电源线与耗电元器件之间。

④ 电气原理图中电气元器件的画法 电气原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，只是画出其带电部件，同一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出的，但必须按国家标准规定的图形符号画出，并且用同一文字符号标明。对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。

⑤ 电气原理图中电气触头的画法 电气原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。对于接触器、电磁式继电器按电磁线圈未通电时的触头状态画出；对于控制按钮、行程开关的触头按不受外力作用时的状态画出；对于断路器和开关电器触头按断开状态画出。当电气触头的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”的原则绘制，即垂线左侧的触头为常开触头，垂线右侧的触头为常闭触头；当符号为水平放置时，以“上闭下开”的原则绘制，即在水平线上方的触头为常闭触头，水平线下方的触头为常开触头。

⑥ 电气原理图的布局 电气原理图按功能布置，即同一功能的电气元器件集中在一起，尽可能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制。

⑦ 线路连接点、交叉点的绘制 在电路图中，对于需要测试和拆接的外部引线的端子，采用“空心圆”表示；有直接电联系的导线连接点，用“实心圆”表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点。在电气原理图中要尽量避免线条的交叉。

⑧ 电气原理图的绘制要求 电气原理图的绘制要层次分明，各电气元器件及触头的安排要合理，既要做到所用元器件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线及安装、维修方便。

（4）关于电气原理图图面区域的划分

为了便于确定电气原理图的内容和组成部分在图中的位置，有利于检索电气线路，因此常在各种幅面的图纸上分区。每个分区内竖边用大写的拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。编号的顺序应从与标题栏相对应的图幅的左上角开始，分区代号用该区的拉丁字母或阿拉伯数字表示，有时为了分析方便，也把数字区放在图的下面。为了方便理解电路工作原理，还常在图面区域对应的原理图上方标明该区域的元器件或电路的功能，以方便阅读
分析。

（5）继电器、接触器触头位置的索引

在电气原理图中，继电器、接触器线圈的下方注有其触头在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。其中，左栏为常开触头所在的图区号，右栏为常闭触头所在的图区号。

（6）电气原理图中技术数据的标注

在电气原理图中各电气元器件的相关数据和型号常在电气元器件文字符号下方标注。图2-1中热继电器文字符号FR下方标注的6.8～11为该热继电器的动作电流值范围，标注的8.4为该继电器的整定电流值。

2.2 继电接触器控制电路基本控制规律

2.2.1 点动运行控制线路

在生产实践中，机械设备有时需要长时间运行，有时需要间断工作，因而控制电路要有连续工作和点动工作两种状态。

电动机点动运行控制线路如图2-2所示。当电源开关QS合上时，按下按钮SB1，接触器线圈获电吸合，KM的主触头吸合，电动机M1启动运行。当松开按钮SB1，接触器KM的线圈断电释放，KM的主触头断开，电动机M1断电停止转动。这个电路不能实现连续
运转。

2.2.2 连续运行控制线路

连续运行控制也称为长动。在介绍连续运行控制前，首先介绍自锁的概念。所谓自锁就是利用继电器或接触器自身的辅助触头使其线圈保持通电的现象，也称作自保。自锁在电气控制中应用十分广泛。

图2-3所示是电动机的单向连续运转控制线路。这是典型的利用接触器的自锁来实现连续运转的电气控制线路。当合上电源开关QS，按下启动按钮SB1，控制线路中接触器的线圈KM上电，接触器的衔铁吸合，使接触器的常开触头闭合，电动机的绕组通电，电动机全压启动，此时虽然SB1按钮松开，但接触器的线圈仍然通电，电动机正常运转。电动机停止时，只需要按下按钮SB2，线圈回路断开，衔铁复位，主电路及自锁电路均断开，电动机失电停止。这个电路也称为“启—保—停”电路。

2.2.3 正/反转运行控制线路

图2-4所示是带互锁的三相异步电动机的正/反转运行控制线路。在生产实践中，有很多情况需要电动机正/反转运行，如夹具的夹紧与松开、升降机的提升与下降等。要改变电动机的转向，只需要改变三相电动机的相序，也就是说，将三相电动机的绕组任意两相换相即可。在图2-4中，KM1是正转接触器，KM2是反转接触器。当按下SB1按钮时，SB1的常开触头接通，KM1线圈得电，KM1的常开触头闭合自锁，KM1的常闭触头使KM2的线圈不能上电，电动机通电正向运行。当按下SB3按钮使电动机停机后，再按下SB2按钮时，SB2的常开触头接通，KM2的线圈得电，KM2的常开触头闭合自锁，电动机通电反向运行，KM2的常闭触头使KM1的线圈不能上电。如果不使用KM1和KM2的常闭触头，那么当SB1和SB2同时按下时，电动机的绕组会发生短路，因此任何时候都只允许一个接触器工作。为了适应这一要求，当按下正转按钮时，KM1通电，KM1使KM2不通电。同理，KM2通电，KM2使KM1不通电，构成的这种制约关系称为互锁。利用接触器、继电器等电器的常闭触头的互锁称为电器互锁。自锁和互锁统称为电器的联锁控制。

将按下SB1按钮就正转，按下SB3按钮使电动机停机后再按SB2按钮才反转的控制电路称为“正—停—反”电路，这种电路很有代表性。

2.2.4 多地联锁控制线路

多地联锁控制线路如图2-5所示。

在一些大型生产机械设备上，要求操作人员在不同的方位进行操作与控制，即实现多地控制。多地控制是用多组启动按钮、停止按钮来进行的，这些按钮连接的原则是：启动按钮的常开触头要并联，即逻辑或的关系；停止按钮的常闭触头要串联，即逻辑与的关系。当要使电动机停机时，按下SB3或者SB4按钮均可，SB3或者SB4按钮分别安装在不同的方位；要启动电动机时，按下SB1或者SB2按钮均可，SB1或者SB2按钮分别安装在不同的
方位。

2.2.5 自动循环控制线路

在生产中，某些设备的工作台需要进行自动往复运动（如平面磨床），而自动往复运动通常是利用行程开关来控制自动往复运动的行程，并由此来控制电动机的正/反转或电磁阀的通、断电，从而实现生产机械的自动往复运动。在图2-6中，在床身两端固定有行程开关SQ1、SQ2，用来表明加工的起点与终点。在工作台上安有撞块，撞块随运动部件工作台一起移动，分别压下SQ1、SQ2，以改变控制电路状态，实现电动机的正反向运转，拖动工作台实现工作台的自动往复运动。图2-6中的SQ1为反向转正向行程开关；SQ2为正向转反向行程开关；SQ3为正向限位开关，当SQ1失灵时起保护作用；SQ4为反向限位开关，当SQ2失灵时起保护作用。

图2-6中的往复运动过程：合上主电路的电源开关QS，按下正转启动按钮SB1，KM1的线圈通电并自锁，电动机M1正转启动旋转，拖动工作台前进向右移动。当移动到位时，撞块压下SQ2，其常闭触头断开，常开触头闭合，前者使KM1的线圈断电，后者使KM2的线圈通电并自锁，电动机M1正转变为反转，拖动工作台由前进变为后退，工作台向左移动。当后退到位时，撞块压下SQ1，使KM2断电，KM1通电，电动机M1由反转变为正转，拖动工作台变后退为前进，如此周而复始地实现自动往返工作。当按下停止按钮SB3时，电动机停止，工作台停下。

2.3 三相异步电动机的启动控制电路

三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、坚固耐用和维修方便等一系列优点，因此，在工矿企业中三相异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机的控制线路大多数由接触器、继电器、电源开关、按钮等有触头的电器组合而成。通常三相异步电动机的启动有直接启动（全压启动）和减压启动两种方式。

2.3.1 直接启动

所谓直接启动，就是将电动机的定子绕组通过电源开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动，也称为全压启动。由于直接启动的启动电流很大，因此，在什么情况下才允许采用直接启动，有关的供电、动力部门都有规定，其主要取决于电动机的功率与供电变压器的功率的比值。一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下，若电动机启动频繁，则电动机功率小于变压器功率的20%时允许直接启动；若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器功率的30%时才允许直接启动。

直接启动因为无需附加启动设备，并且操作控制简单、可靠，所以在条件允许的情况下应尽量采用。考虑到目前在大中型厂矿企业中，变压器功率已足够大，因此绝大多数中、小型笼式异步电动机都采用直接启动。

由于笼式异步电动机的全压启动电流很大，空载启动时的启动电流为额定电流的4～8倍，带载启动时的电流会更大。特别是大型电动机，若采用全压启动，会引起电网电压的降低，使电动机的转矩降低，甚至启动困难，而且还会影响其他电网中设备的正常工作，所以大型笼式异步电动机不允许采用全压启动。一般而言，电动机启动时，供电母线上的电压降落不得超过10%～15%，电动机的最大功率不得超过变压器的20%～30%。下面将介绍两种常用的减压启动方法。

2.3.2 星形-三角形减压启动

所谓三角形连接（△）就是绕组首尾相连，如图2-7所示，当接触器KM2的主触头闭合和KM3的主触头断开时，电动机的三相绕组首尾相连组成三角形连接；所谓星形连接（Y）就是绕组只有一个公共连接点，当KM3的主触头闭合和KM2的主触头断开时，三相绕组只有一个公共连接点，即KM3的主触头处。

（1）星形-三角形减压启动的原理

星形连接用“Y”表示，三角形连接用“△”表示，星形-三角形连接用“Y-△”表示，同一台电动机以星形连接启动时，启动电压只有三角形连接的1/，启动电流只有三角形连接启动时电流的1/3，因此Y-△启动能有效地减少启动电流。

Y-△启动的过程很简单，首先接触器KM3的主触头闭合，电动机以星形连接启动，电动机启动后，KM3的主触头断开，接着接触器KM2的主触头闭合，以三角形连接运行。

（2）星形-三角形减压启动的线路图

图2-7是星形-三角形减压启动的线路图。星形-三角形减压启动的过程：合上主电路的电源开关QS，启动时按下SB1按钮，接触器KM1和KM3的线圈得电，定子的三相绕组交汇于一点，也就是KM3接触器的主触头处，以星形连接，电动机减压启动。同时时间继电器KT的线圈得电，延时一段时间后KT的常闭触头断开，KM3的线圈断电，使KM3的常闭触头闭合、常开触头断开，接着KM2的线圈得电，KM2的常开触头闭合自锁，三相异步电动机的三相绕组首尾相连，电动机以三角形连接运行，KM2的常闭触头断开，时间继电器的线圈断电。

星形-三角形减压启动除了可用接触器控制外，还有一种专用的手操式Y-△启动器，其特点是体积小、重量轻、价格便宜、不易损坏、维修方便、可以直接外购。

这种启动方法的优点是设备简单、经济，启动电流小；其缺点是启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于空载或轻载启动的场合，并且只适用于正常运行时定子绕组按三角形连接的异步电动机。由于这种方法应用广泛，我国规定4kW及以上的三相异步电动机的定子额定电压为380V，连接方法为三角形连接。当电源线电压为380V时，它们就能采用Y-△换接启动。

2.3.3 自耦变压器减压启动

自耦变压器减压启动的原理如图2-8所示。启动时KM1、KM2闭合，KM3断开，三相自耦变压器TM的3个绕组连成星形接于三相电源，使接于自耦变压器二次侧的电动机减压启动，当转速上升到一定值后，KM1和KM2断开，自耦变压器TM被切除，同时KM3闭合，电动机接上全电压运行。

还有其他降压启动方式，在此不作介绍。

2.4 三相异步电动机的调速控制

三相异步电动机的调速公式为

（2-1）

式中，s为转差率；n0为理想转速; f为定子电源频率；p为极对数。通过这个公式可以得出相应的如下3种调速方法。

2.4.1 改变转差率的调速

改变转差率的调速方法又分为调压调速、串电阻调速、串极调速（不是串励电动机调速）和电磁离合器调速4种，下面仅介绍前两种调速方法。

① 调压调速方法能够实现无级调速，但当降低电压时，转矩也按电压的平方比例减小，所以调速范围不大。在定子电路中，串电阻（或电抗）和用晶闸管调压调速都是属于这种调速方法。

② 串电阻调速方法只适用于绕线式异步电动机，其启动电阻可兼作调速电阻用，不过此时要考虑稳定运行时的发热，应适当增大电阻的容量。

转子电路中串电阻调速简单可靠，但它是有级调速，随着转速的降低，特性逐渐变软。转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。所以，这种调速方法大多用在重复短期运转的生产机械中，如起重运输设备。

2.4.2 改变极对数的调速

在生产中有大量的生产机械并不需要连续平滑调速，只需要几种特定的转速即可，而且对启动性能没有高的要求，一般只在空载或轻载下启动，在这种情况下，用改变极对数调速多数笼型异步电动机是合理的。

三相异步电动机的转速为

（2-2）

由上式可知，同步转速n0与极对数p成反比，故改变极对数p即可改变电动机的转速。多速电动机启动时最好先接成低速，然后再换接为高速，这样可获得较大的启动转矩。多速电动机虽然体积稍大、价格稍高、只能有级调速，但因结构简单、效率高、特性好，且调速时所需附加设备少，广泛用于机电联合调速的场合，特别是中小型机床上用得极多，如镗床上就采用了多速电动机。

2.4.3 变频调速

异步电动机的转速正比于定子电源频率f，若连续地调节定子电源频率f，即可实现连续地改变电动机的转速。具体内容将在后续章节详细讲解。

2.5 三相异步电动机的制动控制

三相异步电动机的制动方法有机械制动和电气制动。其中电气制动又有3种制动方式：反接制动、能耗制动和再生发电制动。

2.5.1 机械制动

机械制动就是利用机械装置使电动机在断电后迅速停转的一种方法，较常用的就是电磁抱闸。

图2-9所示是机械制动线路图。其制动过程是合上电源开关QS，当SB1按钮按下时，接触器KM1带电，电磁抱闸线圈YA带电，闸瓦松开，接着接触器KM2带电，电动机开始运转。当按下SB2按钮时，KM1和KM2都断电，电磁抱闸的闸瓦在弹力的作用下抱紧闸轮，实施机械制动。

2.5.2 反接制动

（1）电源反接

① 电源反接制动的原理 如果正常运行时异步电动机三相电源的相序突然改变，即电源反接，这就改变了旋转磁场的方向，产生一个反向的电磁转矩使电动机迅速停止。电源反接的制动方式又分为单向反接制动和双向反接制动，本节只介绍单向反接制动。

② 单向反接制动线路图 单向反接制动线路如图2-10所示，速度继电器KS和电动机同轴安装，电动机的速度在120r/min时，其触头动作，当电动机的速度在100r/min时，其触头复原。具体制动过程是：合上电源开关QS，当按下按钮SB1时，接触器KM1的线圈得电，KM1的常开触头自锁，电动机正转，速度继电器KS的常开触头闭合，为制动作准备；当按下SB2按钮时，接触器KM1的线圈断电，同时接触器KM2的线圈得电，反向磁场产生一个制动转矩，电动机的速度迅速降低，当转速低于100r/min时，速度继电器的常开触头断开，接触器KM2的线圈断电，反接制动完成，电动机自行停车。

由于反接制动时电流很大，因此笼型电动机常在定子电路中串接电阻；线绕式电动机则在转子电路中串接电阻。反接制动的控制可以不用速度继电器，而改用时间继电器。

（2）倒拉反接制动

倒拉反接制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩的时候。例如，起重机下放重物，为了使下降速度不致太快，就常用这种工作状态。在倒拉反接制动状态下，转子轴上输入的机械功率转变成电功率后，连同从定子输送来的电磁功率一起消耗在转子电路的电
阻上。

2.5.3 能耗制动

异步电动机的反接制动用于准确停车有一定的困难，因为它容易造成反转，而且电能损耗也比较大。反接制动虽是比较经济的制动方法，但它只能在高于同步转速下使用。能耗制动是比较常用的准确停车方法。

（1）能耗制动的原理

当电动机脱离三相交流电源后，向定子绕组内通入直流电，建立静止磁场，转子以惯性旋转，转子的导体切割定子磁场的磁力线，产生转子感应电动势和感应电流。转子的感应电流和静止磁场的作用产生制动电磁转矩，达到制动的目的。

（2）能耗制动的分类

根据电源的整流方式，能耗制动分为半波整流能耗制动和全波整流能耗制动。根据能耗制动的时间原则，有的能耗控制回路使用时间继电器，有的则用速度继电器。

（3）速度继电器控制单向全波整流能耗制动线路

图2-11所示是速度继电器控制单向全波整流能耗制动线路，其工作过程是，在启动时，先合上电源开关QS，然后按下按钮SB1，接触器KM1的线圈获电吸合，KM1的主触头闭合，电动机转动，当电动机的转速高于120r/min时，速度继电器KS的常开触头闭合，为能耗制动作准备。当按下按钮SB2时，KM1的线圈断电释放，KM1的主触头断开，电动机在惯性作用下继续转动，接触器KM2的线圈得电吸合，KM2的主触头闭合，整流器向电动机的定子绕组提供直流电，建立静止磁场，电动机进行全波能耗制动，电动机的速度急剧下降。当电动机的速度低于100r/min时，速度继电器的常开触头断开，KM2的线圈断电，切断能耗制动的电源。

（4）能耗制动的优缺点

能耗制动电源的优点是制动准确，能耗的制动平稳；其缺点是需要加装附加电源，制动力矩小，低速时制动力矩更小。

2.6 电气控制系统常用的保护环节

为了保证电力拖动控制系统中的电动机及各种电气和控制电路能正常运行，消除可能出现的有害因素，并在出现电气故障时，尽可能使故障缩小到最小范围，以保障人身和设备的安全，因此必须对电气控制系统设置必要的保护环节。常用的保护环节有过电流保护、过载保护、短路保护、过电压保护、失电压保护、断相保护、弱磁保护与超速保护等。本节主要介绍低压电动机常用的保护环节。

2.6.1 电流保护

电气元件在正常工作中，通过的电流一般在额定电流以内。短时间内，只要温升允许，超过额定电流也是可以的，这就是各种电气设备或元件根据其绝缘情况条件的不同，具有不同过载能力的原因。电流保护的基本原理是将保护电器检测的信号经过变换或者放大后去控制被保护对象，当达到整定值时，保护电器动作。电流型保护主要包括过流保护、过载保护、短路保护和断相保护。

（1）短路保护

当电动机绕组和导线的绝缘损坏，或者控制电器及线路损坏发生故障时，线路将出现短路现象，产生很大的短路电流，可达额定电流的几十倍，使电动机、电器、导线等电气设备严重损坏，因此在发生短路故障时，保护电器必须立即动作，迅速将电源切断。

常用的短路保护电器是熔断器和断路器。熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔断器的熔体不起作用；当电路短路时，很大的短路电流流过熔体，使熔体立即熔断，切断电动机电源。同样，若在电路中接入自动空气断路器，当出现短路时，断路器会立即动作，切断电源使电动机停转。图2-12中就使用了熔断器作短路保护电器，若将电源开关QS换成断路器，同样可以起到短路保护的作用。

（2）过载保护

当电动机负载过大，启动操作频繁或缺相运行时，会使电动机的工作电流长时间超过其额定电流，电动机绕组过热，温升超过其允许值，导致电动机的绝缘材料变脆，寿命缩短，严重时会使电动机损坏。因此当电动机过载时，保护电器应动作，切断电源使电动机停转，避免电动机在过载下运行。

常用的过载保护电器是热继电器。当电动机的工作电流等于额定电流时，热继电器不动作，电动机正常工作；当电动机短时过载或过载电流较小时，热继电器不动作，或经过较长时间才动作；当电动机过载电流较大时，热继电器动作，先后切断控制电路和主电路的电源，使电动机停转。图2-4中就使用了热继电器作过载保护。

对于电动机进行缺相保护，可选用带断相保护的热继电器来实现过载保护。对于三相异步电动机，一般要进行短路保护和过载保护。

（3）断相保护

在故障发生时，三相异步电动机的电源有时出现断相，如果有两相电断开，电动机处于断电状态，只要注意防止触电事故，通常是没有危险的。但是如果只有一相电断开时，电动机是可以运行的，但电动机的输出扭矩很小，运行时容易产生烧毁电动机的事故，因此要进行断相保护。

图2-12所示是简单星形零序电压断相保护原理图，通常星形连接电动机的中性点对地电压为零，当发生断相时，会造成零电位点存在电位差，从而使继电器KA吸合，使控制回路的接触器线圈断电，从而切断主回路，进而使电动机停止转动。

图2-13所示是欠电流继电器断相保护原理图。图中使用3只继电器，当没有发生断相事故，欠电流继电器的线圈带电，其常开触头闭合，电动机可以正常运行；而当有一相断路时，欠电流继电器的线圈断电，从而使接触器的线圈断电，使主电路断电，进而使电动机停止运行，起到断相保护作用。

（4）过电流、欠电流保护

过电流保护是区别于短路保护的一种电流型保护。所谓过电流，是指电动机或电器元件超过其额定电流的运行状态，它一般比短路电流小，不超过额定电流的6倍。在过电流的情况下，电器元件并不会马上损坏，只要在达到最大允许温升之前电流值能恢复正常，还是允许的。但过大的冲击负载会使电动机经受过大的冲击电流，以致损坏电动机。同时，过大的电动机电磁转矩也会使机械的传动部件受到损坏，因此要瞬时切断电源。电动机在运行中产生过电流的可能性要比发生短路时要大，特别是在频繁启动和正/反转、重复短时工作电动机中。

过电流保护常用过电流继电器来实现，通常过电流继电器与接触器配合使用，即将过电流继电器线圈串接在被保护电路中，当电路电流达到其整定值时，过电流继电器动作，而过电流继电器的常闭触头串接在接触器的线圈电路中，使接触器的线圈断电释放，接触器的主触头断开来切断电动机电源。这种过电流保护环节常用于直流电动机和三相绕线转子电动机的控制电路中。若过电流继电器动作电流为1.2倍电动机启动电流，则过电流继电器亦可实现短路保护作用。

2.6.2 电压保护

电动机或者电气元件是在一定的额定电压下工作，电压过高、过低或者工作过程中人为因素的突然断电，都可能造成生产设备的损坏或者人员的伤亡，因此在电气控制线路设计中，应根据实际要求设置失电压保护、过电压保护及欠电压保护。

（1）零电压、欠电压保护

生产机械在工作时若发生电网突然停电，则电动机将停转，生产机械运动部件也随之停止运转。一般情况下操作人员不可能及时拉开电源开关，如果不采取措施，当电源电压恢复正常时，电动机便会自行启动，很可能造成人身和设备事故，并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。因此必须采取零电压保护措施。

在电气控制线路中，用接触器和中间继电器进行零电压保护。当电网停电时，接触器和中间继电器电流消失，触头复位，切断主电路和控制电路电源。当电源电压恢复正常时，若不重新按下启动按钮，则电动机不会自行启动，实现了零电压保护。

当电网电压降低时，电动机便在欠电压下运行，电动机转速下降，定子绕组电流增加。因为电流增加的幅度尚不足以使熔断器和热继电器动作，所以这两种电器起不到保护作用，如果不采取保护措施，随着时间延长会使电动机过热损坏。另一方面，欠电压将引起一些电器释放，使电路不能正常工作，也可能导致人身、设备事故。因此应避免电动机在欠电压下运行。

实际欠电压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。在机床电气控制线路中，只有少数线路专门装设了电磁式电压继电器以起欠电压保护作用，而大多数控制线路由于接触器已兼存欠电压保护功能，所以不必再加设欠电压保护电器。一般当电网电压降低到额定电压的85%以下时，接触器或电压继电器动作，切断主电路和控制电路电源，使电动机停转。

（2）过电压保护

电磁铁、电磁吸盘等大电感负载及直流电磁机构、直流继电器等在通、断电时会产生较高的感应电动势，将使电磁线圈绝缘击穿而损坏。因此必须采用过电压保护措施。通常对于交流回路，在线圈两端并联一个电阻和电容，而对于直流回路，则在线圈两端并联一个二极管，以形成一个放电回路，实现过电压的保护，如图2-14所示。

2.6.3 其他保护

除上述保护外，还有速度保护、漏电保护、超速保护、行程保护、油压（水压）保护等，这些都是在控制电路中串接一个受这些参量控制的常开触头或常闭触头来实现对控制电路的电源控制。这些装置有离心开关、测速发电机、行程开关和压力继电器等。