3.2　电动机正、反转控制电路

3.2.1　单相异步电动机正、反转控制电路

（1）电路原理图　单相异步电动机正、反转原理如图3-17～图3-22所示。

图3-17表示电容启动式或电容启动/电容运转式单相电动机的内部主绕组、副绕组、离心开关和外部电容在接线柱上的接法。其中主绕组的两端记为U1、U2，副绕组的两端记为W1、W2，离心开关K的两端记为V1、V2。

这种电机的铭牌上标有正转和反转的接法，如图3-18所示。

（2）工作原理　在采用正转接法时，电路原理如图3-19所示；在采用反转接法时，电路原理如图3-20所示。比较图3-20和图3-17可知，正、反转控制实际上只是改变副绕组的接法：采用正转接法时，副绕组的W1端通过启动电容和离心开关接到主绕组的U1端；采用反转接法时，副绕组的W2端改接到主绕组的U1端。

由于厂家不同，有些电动机的副绕组与离心开关的标号不同，接线方法及接线柱正反转标志如图3-21及图3-22所示。

3.2.2　单相电动机用倒顺开关控制单相异步电动机正、反转控制

（1）电路原理图　倒顺开关控制单相异步电动机正、反转控制电路如图3-23、图3-24所示。现以六柱倒顺开关说明如下：

六柱倒顺开关有两种转换形式。打开盒盖就能看到厂家标注的代号：第一种如图3-23所示，左边一排三个接线柱标L1、L2、L3，右边三柱标D1、D2、D3。第二种如图3-24所示，左边一排标L1、L2、D3，右边标D1、D3、L3。以第一种六柱倒顺开关为例，当手柄在中间位置时，六个接线柱全不通，称为“空挡”。当手柄拨向左侧时，L1和D1、L2和D2、L3和D3两两相通；当手柄拨向右侧时，L1仍与D1接通，但L2改为连通D3，L3改为连通D2。

图3-24是一种六柱倒顺开关用于控制单相电机正反转的改造方法。实际上只是在L1和L3端之间增加了一条短接线。AC220V从L1和L2上输入，D1和L2分别接至U1和U2接线柱，D3接至V1，D2接至W2。

（2）工作原理　当倒顺开关的手柄处于中间位置时，D1～D3无电，单相电机不转。当手柄拨向左侧时，L1通过D1连通U1，又通过短接线L3、D3连通V1；L2直接连通U2，又通过D2连通W2。最后形成的电路如图3-24所示，即正转接法。当手柄拨向右侧时，L1通过D1连通U1，又通过短接线L3、D2连通W2；L2上直接连通U2，又通过D3连通V1。最后形成的电路如图3-22所示，即反转接法。

3.2.3　单相电动机用船型开关控制单相异步电动机正、反转控制

（1）电路原理图　使用船型开关或波动开关控制如图3-25所示。

（2）工作原理　开关控制原理与上例相同，船型开关买回来时，需用短导线按照图3-25中所示接线方式连接即可安装使用。

3.2.4　单相电动机用电容运行式单相电机正、反转控制

（1）电路原理图　电容运行式单相电机正、反转控制电路如图3-26所示。

普通电容运行式电机绕组有两种结构，一种结构主、副绕组匝数及线径相同；另一种结构主绕组匝数少且线径粗，副绕组匝数多且线径细。这两种电机内的接线方式相同。

在进行主、副绕组及接线端子的判别时，用万用表（最好用数字表）R×1挡任意测CA、CB、AB阻值，测量中阻值最大的一端为A、B端，另一端为公用端C。当找到C后，测C与另两端的阻值，阻值小的一组为主绕组，相对应的端子为主绕组端子或接线点；阻值大的一组为副绕组，相对应的端子为副绕组端子或接线点。在测量时如两绕组的阻值不同，说明此电机有主、副绕组之分；如测量时，两绕组阻值相同，说明此电机无主、副绕组之分，任一个绕组都可为主，也可为副。

（2）工作原理　正、反转的控制：对于不分主、副绕组的电机，控制电路如图3-27所示，C1为运行电容，K可选各种形式的双投开关；对于有主、副绕组之分的单相电机，实现正、反转控制，可改变内部副绕组与公共端接线，也可改变定子方向；如需经常改变转向，则可将内部公用端拆开，参考电容启动进行电机接线及控制。

3.2.5　三相异步电动机正、反转电路

（1）电路原理图　电动机正、反转电路如图3-28所示。

（2）工作原理　从图3-28（b）可知，按下SB2，正向接触器KM1得电动作，主触点闭合，使电动机正转；按停止按钮SB1，电动机停止；按下SB3，反向接触器KM2得电动作，其主触点闭合，使电动机定子绕组与正转时相序相反，则电动机反转。

从主回路看，如果KM1、KM2同时通电动作，就会造成主回路短路；如图3-28（b）所示，如果按了SB2又按了SB3，就会造成上述事故。因此这种线路是不能采用的。如图3-28（c）所示，把接触器的动断辅助触点互相串联在对方的控制回路中进行联锁控制。这样当KM1得电时，由于KM1的动作触点打开，使KM2不能通电。此时即使按下SB3按钮，也不能造成短路。反之也是一样。接触器辅助触点这种互相制约关系称为“联锁”或“互锁”。

在机床控制线路中，这种联锁关系应用极为广泛。凡是有相反动作，如工作台上下、左右移动，机床主轴电动机必须在液压泵电动机工作后才能启动，工作台才能移动等，都需要有类似这种联锁控制。

如果现在电动机正在正转，想要反转，则必须先按停止按钮SB1后，再按反向按钮SB3才能实现，显然操作不方便。如图3-28（d）所示利用复合按钮SB2，就可直接实现由正转变成反转。

很显然采用复合按钮，还可以起到联锁作用，这是由于按下SB2时，只有KM1可得电动作，同时KM2回路被切断。同理按下SB3时，只有KM2得电，同时KM1回路被切断。

但只用按钮进行联锁，而不用接触器动断触点之间的联锁，是不可靠的。在实际中可能出现这样的情况：由于负载短路或大电流的长期作用，接触器的主触点被强烈的电弧“烧焊”在一起，或者接触器的机构失灵，使衔铁卡住总是在吸合状态。这都可能使触点不能断开，这时如果另一接触器动作，就会造成电源短路事故。

如果用的是接触器动断动作，则不论什么原因，只要有一个接触器是吸合状态，它的联锁动断触点就必然将另一接触器线圈电路切断，这就能避免事故的发生。

3.2.6　三相异步电动机正、反转自动循环电路

（1）电路原理图　正、反转自动循环电路如图3-29所示。

机床工作台往返循环的控制线路，实质上是用行程开关来自动实现电动机正、反转的。组合机床、龙门刨床、铣床的工作台常用这种线路实现往返循环。

（2）工作原理　ST1、ST2、ST3、ST4为行程开关，按要求安装在固定的位置上，当撞块压下行程开关时，其动合触点闭合，动断触点打开。其实这是按一定的行程用撞块压行程开关，代替了人按按钮。

按下正向启动按钮SB2，接触器KM1得电动作并自锁，电动机正转使工作台前进。当运行到ST2位置时，撞块压下ST2，ST2动断触点使KM1断电，但ST2的动合触点使KM2得电动作自锁，电动机反转使工作台后退。当撞块又压下ST1时，使KM2断电，KM1又得电动作，电动机又正转使工作台前进，这样可一直循环下去。

SB1为停止按钮。SB2与SB3为不同方向的复合启动按钮。之所以用复合按钮，是为了满足改变工作台方向时，不按停止按钮可直接操作。限位开关ST2与ST4安装在极限位置，当由于某种故障，工作台到达ST1（或ST2）位置时，未能切断KM2（或KM3）时，工作台将继续移动到极限位置，压下ST3（或ST4），此时最终把控制回路断开，使ST3、ST4起限位保护作用。

上述这种用行程开关按照机床运动部件的位置或机件的位置变化所进行的控制，称作按行程原则的自动控制，或称行程控制。行程控制是机床和生产自动线应用最为广泛的控制方式之一。

3.2.7　三相异步电动机用行程开关构成的正、反转限位控制电路

图3-30所示是由行程开关构成的电动机正、反转限位控制电路。

（1）电路组成　图3-30所示电路是在接触器联锁正、反转控制电路的基础上，增加了正、反转运转限位开关SQ1、SQ2。这两个常闭开关分别串接在正、反转交流接触器线圈KM1与KM2的供电回路中，且安装在预定的位置上，用于控制这两个接触器的供电。一旦限位开关被断开，则电动机也就随之断电停止运转。

（2）工作原理　图3-30所示电路的工作原理可从正转限位与反转限位两个方面来进行说明。

①正转限位　按下正转启动按钮开关SB2，KM1交流接触器线圈得电动作，电动机启动进行正向运行，带动运动部件运转。当运行到设定的位置时，安装在运动物体上的挡块碰撞行程开关SQ1使其常闭触点断开，就会使KM1线圈的供电被切断，电动机断电使带动的部件也停止运行。此时，即使按SB2，交流接触器KM1线圈也不会得电，由此可保证运动部件不会越过SQ1所在的位置。

②反转限位　按下反转启动按钮开关SB3，电动机反转，运动部件向后运动，一旦运动到行程开关SQ2后，运动部件也会自动停止运行。

在电动机正转或反转带动运动物体移动时，若中间需停车，则只要按下停止按钮开关SB1即可。

3.2.8　三相异步电动机用联锁按钮开关构成的正、反转控制电路

图3-31所示是由联锁按钮开关构成的电动机正、反转控制电路。

（1）电路组成　在如图3-31所示电路中，SB2是正转按钮开关，其常开触点控制正转交流接触器KM1线圈电源接通，常闭触点控制KM2线圈断电；SB3是反转按钮开关，其常开触点控制反转交流接触器KM2线圈电源接通，常闭触点控制KM1线圈断电。

KM1、KM2是正、反转控制交流接触器，各有四组常开触点，一组用于自锁，另三组用于电动机的正、反转控制。

（2）工作原理　图3-31所示电路的工作原理可从电动机正转控制与反转控制两个方面来介绍。

①电动机正转控制　按下正转按钮开关SB2时，其常开触点SB2-1闭合，常闭触点SB2-2断开。当常开触点闭合后，使KM1线圈得电吸合，其常开触点KM1-1闭合使电路进行自锁，同时常开触点KM1-2～KM1-4闭合，使电动机得电正转。

②电动机反转控制　当电动机处于正转时，如需改为反转，可以不按停止按钮SB1直接按反转按钮开关SB3。

当按下反转的按钮开关SB3以后，首先是使接在正转控制线路中的常闭触点SB3-1断开，使正转交流接触器KM1线圈断电释放，KM1-1～KM1-4常开触点均复位断开，使电动机断电做惯性运动，紧接着SB3的常开触点SB3-2闭合，使反转交流接触器KM2线圈得电吸合，其常开触点KM2-1闭合进行自锁，同时常开触点KM2-2～KM2-4闭合使电动机立即启动反转。

上述控制方式既保证了正、反转交流接触器KM1与KM2线圈不会同时通电，又可以不用按停止按钮开关SB1而直接按反转按钮开关SB3进行反转启动。同样道理，当由反转运行换为正向运行时，直接按正转按钮开关即可。

此电路当KM1-2～KM1-4主触点出现粘连时，若按反转按钮开关SB3换向，则会发生短路故障。因此可采用由按钮与接触器联锁构成的正、反转控制电路。

图3-32所示是由按钮与接触器联锁构成的电动机正、反转控制电路。

图3-32所示电路是将按钮联锁与接触器联锁两种控制线路结合在一起的，以取它们各自的优点并消除各自的不足，主要由KM1、KM2为核心构成。该电路在电动机正转或反转切换到另一个转向时不用按停止按钮。

3.2.9　三相异步电动机用三只交流接触器构成的正、反转电路

图3-33所示是由三只交流接触器构成的电动机正、反转控制电路。

（1）电路组成　图3-33所示电路主要以三只交流接触器为主构成。其中：SB1为停止按钮开关；SB3为正转启动按钮开关；SB2为反转启动按钮开关；KM2为正转控制交流接触器，KM2-1常开触点用于自锁，KM2-2常开触点用于控制KM1交流接触器线圈的供电，KM2-3常闭触点用于控制KM3交流接触器线圈的供电，KM2-4～KM2-6常开触点用于控制电动机正向运转；KM3为反转控制交流接触器，其KM3-1常开触点用于控制KM1交流接触器线圈的供电，KM3-2常开触点用于控制KM3线圈的供电，KM3-3～KM3-5常开触点用于控制电动机反转，KM3-6常闭触点用于控制KM2线圈的供电；KM1为电动机供电交流接触器，其KM1-1～KM1-3常开触点用于控制电动机的三相电源。

（2）工作原理　图3-33所示电路的工作原理可从正转控制与反转控制两个方面进行说明。

①正转控制　按下SB3正转启动开关，其常开触点SB3-1闭合，KM2线圈得电吸合，其KM2-1常开触点闭合后自锁；KM2-2常开触点闭合后使KM1线圈得电吸合，使KM1-1～KM1-3常开主触点闭合为电动机提供三相供电；KM2-3常闭触点断开，切断了KM3交流接触器线圈的供电通路，以防KM3误与KM2同时通电；KM2-4～KM2-6三组常开触点闭合后，为电动机提供正转工作电源，使其正向运转。

②反转控制　按下SB2反转启动开关，其常开触点SB2-2闭合，KM3线圈得电吸合，其KM3-2常开触点闭合后自锁；KM3-1常开触点闭合后使KM1线圈得电，其KM1-1～KM1-3常开触点闭合后为电动机提供三相供电；KM3-3～KM3-5三组常开触点闭合后为电动机提供反转工作电源，使其反向运转；KM3-6常闭触点断开后，切断了KM2线圈的电源通路，使其不会与KM3线圈同时工作。需要停机时，按下SB1停止按钮开关即可。

3.2.10　三相异步电动机用两只交流接触器构成的全压启动正、反转联锁电路

图3-34所示是由两只交流接触器构成的异步电动机全压启动正、反转联锁控制电路。

（1）电路组成　图3-34所示电路中的QS为组合开关，用于控制整个电路的三相供电，SB2为正转控制按钮开关，用于控制电动机的正向运转；SB3为反转控制按钮开关，用于控制电动机的反向运转；SB1为停止按钮开关，用于控制电动机停止工作；KM1为控制正转的交流接触器线圈，有KM1-1～KM1-5共四组常开触点，一组常闭触点，KM2为控制反转的交流接触器线圈，有KM2-1～KM2-5共四组常开触点，一组常闭触点；FU1～FU5为熔断器。当接触器KM1的KM1-2～KM1-4三组主触点接通时，三相电源的相序按L1、L2、L3接入电动机。而当KM2接触器KM2-2～KM2-4三组主触点接通时，三相电源的相序按L3、L2、L1接入电动机，电动机的旋转方向与上相反。

线路要求交流接触器KM1与KM2不能同时通电，否则它们的主触头将同时闭合，进而会导致L1、L3两相电源短路。为此，在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联了对方的一组动、断辅助触头，用于保证交流接触器KM1和KM2不会同时通电。KM1和KM2这两组动、断辅助触点KM1-1、KM2-1在线路中所起的作用就是联锁作用（又称为互锁作用）。这两组常开触点就称为联锁触头。

（2）工作原理　图3-34所示电路的工作原理可从正转控制过程与反转控制过程两个方面进行说明。

①正转控制过程　当按下SB2按钮后，KM1继电器线圈得电吸合，其KM1-2～KM1-4三组常开触点闭合后，为电动机M提供三相交流电源，使M得电运转；KM1-5常开触点闭合后进行自锁，以使SB2按钮开关被松开后，KM1交流接触器线圈仍保持通电，维持电动机继续运转；KM1-1常闭触点被断开后，切断了KM2交流接触器线圈的回路，以防止KM1与KM2同时通电而造成事故。

②反转控制过程　当要进行反转时，先按下SB1按钮开关，使KM1交流接触器线圈断电释放，其自锁触头KM1-5和主触点KM1-2～KM1-4均断开，KM1-1连锁触点闭合，电动机断电。

再按SB3按钮开关，KM2交流接触器线圈得电吸合，其KM2-2～KM2-4主触点闭合后使电动机得电进行反转；KM2-5常开触点闭合后进行自锁，以使SB3按钮开关被松开以后，KM2线圈电源仍保持接通状态，维持电动机继续运转；KM2-1常闭触点断开后，切断了KM1线圈的回路，以防止KM2与KM1同时通电。

3.2.11　三相、绕线转子异步电动机的正、反转控制电路

（1）电路原理图　绕线转子异步电动机的正、反转及调速控制电路如图3-35所示。图3-35中凸轮控制器共有九对常开触头，其中四对触头用来控制电动机的正、反转，另外五对触头与转子电路中所串的电阻相接，控制电动机的转速，凸轮控制的手轮除“0”位置外，其左、右各有五个位置，当手轮处在各个位置时，相应各对触头接通。

（2）工作原理　手轮由“0”位置向右转到“1”位置时，由图3-35可知，电动机M通入U、V、W的相序开始正转，启动电阻全部接入转子回路，如手轮反转，即由“0”位置向左转到“1”位置时，从图中可看出电源改变相序，电机反转。