三相交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖電路的分析

作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的三相異步電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。

與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

當(dāng)向三相定子繞組中通入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。

通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。

為了防止電動(dòng)機(jī)在正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)）。造成主電路短路的情況發(fā)生。在聯(lián)接控制電路時(shí)要進(jìn)行硬件互鎖?；ユi電路分為三種，一是按鈕互鎖、二是接觸器互鎖，三是按鈕接觸器復(fù)合互鎖。下面分別對(duì)三種電路進(jìn)行分析。

1.按鈕互鎖電路

在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路中通常用的按鈕開關(guān)有兩對(duì)觸點(diǎn)。一對(duì)常閉觸點(diǎn)、一對(duì)常開觸點(diǎn)。按鈕互鎖就是將正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)到反轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制電路中。將反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)到正轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制電路中。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是，有效的避免了正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕同時(shí)按下而造成的短路發(fā)生。缺點(diǎn)是在進(jìn)行正反轉(zhuǎn)狀態(tài)切換時(shí)，要先按下停止按鈕才能再按另外的一個(gè)啟動(dòng)按鈕。盡管是這樣操作，如果某一個(gè)接觸器的主觸頭發(fā)生了粘連，在切換另一種狀態(tài)時(shí)也會(huì)發(fā)生短路的情況?？刂圃韴D如下：

2.接觸器互鎖電路

接觸器互鎖就是有效的利用接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)，防止因接觸器主觸頭粘連而發(fā)生短路事故。假設(shè)某一個(gè)接觸器的主觸頭因?yàn)殡娀〉臒齻l(fā)生了粘連。在按下停止按鈕后，該接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)不會(huì)復(fù)位。因此，另一種狀態(tài)的接觸器就不會(huì)吸合。在選擇啟動(dòng)按鈕開關(guān)時(shí)，只需要有一對(duì)常開觸點(diǎn)的按鈕開關(guān)就可以使用。這種控制電路在早期也有一定的應(yīng)用。控制原理圖如下：

3.復(fù)合互鎖控制電路

由于生產(chǎn)勞動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)不斷的豐富，一種安全可靠的控制電路就應(yīng)運(yùn)而生。那就是按鈕和接觸器復(fù)合互鎖電路。它集前面兩種控制電路的優(yōu)點(diǎn)于一身。完全有效地保障了操作人員和設(shè)備的安全。下面兩張圖為正反轉(zhuǎn)模擬運(yùn)行時(shí)控制回路電流的走向。以及接觸器和電機(jī)運(yùn)行的方向。

復(fù)合互鎖正轉(zhuǎn)控制電路

4.電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制流程

當(dāng)按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，電流通過保險(xiǎn)FU2→熱繼電器常閉觸點(diǎn)95，96→停止按鈕SB1常閉觸點(diǎn)11、12→正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2常開觸點(diǎn)13、14→反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3常閉觸點(diǎn)11、12→反轉(zhuǎn)接觸器KM2常閉輔助觸點(diǎn)11、12→正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈A1、A2→零線形成回路。正轉(zhuǎn)接觸器KM1吸合。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，正轉(zhuǎn)接觸器KM1的常開輔助觸點(diǎn)也吸合形成自鎖。KM1的常閉輔助觸點(diǎn)11、12斷開形成互鎖。松開正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕后，控制回路的電流則通過KM1的常開輔助觸點(diǎn)13、14形成回路。電動(dòng)機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。

復(fù)合互鎖反轉(zhuǎn)控制電路

5.電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)切換反轉(zhuǎn)控制流程

電動(dòng)機(jī)在正轉(zhuǎn)運(yùn)行的時(shí)候按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3時(shí)，反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3的常閉觸點(diǎn)11、12首先斷開，切斷了正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈的供電回路。使正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈失電。從而KM1的主觸頭和常閉輔助觸點(diǎn)11、12復(fù)位。電流通過保險(xiǎn)FU2→熱繼電器常閉觸點(diǎn)95，96→停止按鈕SB1常閉觸點(diǎn)11、12→反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3常開觸點(diǎn)13、14→正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2常閉觸點(diǎn)11、12→正轉(zhuǎn)接觸器KM1常閉輔助觸點(diǎn)11、12→反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈A1、A2→零線形成回路。反轉(zhuǎn)接觸器KM2吸合。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，反轉(zhuǎn)接觸器KM2的常開輔助觸點(diǎn)也吸合形成自鎖。松開反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕后，控制回路的電流則通過KM2的常開輔助觸點(diǎn)13、14形成回路。電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

控制線路容易發(fā)生的故障

在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路中，容易發(fā)生的故障部位有正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕轉(zhuǎn)、正反轉(zhuǎn)接觸器的主觸頭、熱繼電器、電動(dòng)機(jī)軸承等。為什么以上部位容易發(fā)生故障呢？由于啟動(dòng)按鈕是需要經(jīng)常操作的部件，在操作的過程中力度掌握不好就很容易損壞按鈕開關(guān)。接觸器的主觸頭在吸合和斷開的時(shí)候很容易被電弧燒傷。啟動(dòng)電流大也很容易使熱繼電器的雙金屬板發(fā)生疲勞而產(chǎn)生誤動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)在正反轉(zhuǎn)的切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的扭矩而損傷軸承。