中職電工電子教學中關于電動機自動往返控制線路的分析

何敏

摘 要： 在電工電子實際工作中，我們經常需要對生產機械的運動部件進行行程上的控制，如外圓磨床、萬能銑床的工作臺、組合機床的滑臺等，使它們在一定的行程范圍內做自動往返的循環運動。要實現這種控制，就必須使用行程開關作為控制元件控制三相異步電動機的正反轉。

關鍵詞： 電動機 行程開關 正反轉 自動往返

在中職電工電子教學中，三相異步電動機的控制是一個重要環節。在電工電子實際工作中，我們經常需要對生產機械的運動部件進行行程上的控制，如外圓磨床、萬能銑床的工作臺、組合機床的滑臺等，使它們在一定的行程范圍內作自動往返的循環運動。要實現這種控制，就必須使用行程開關作為控制元件控制三相異步電動機的正反轉。

一、行程開關

行程開關是常用低壓電器中的一種，又稱為限位開關或位置開關。它的功能和按鈕開關一樣，不同的是，按鈕開關通過手按實現對線路的通斷控制，而行程開關是通過生產機械的運動部件對其碰撞，使其觸點動作，進而發出控制指令，實現對線路通斷的控制。所以，行程開關是一種由物體的運動決定線路通斷的開關。

在具體應用時，行程開關可以安裝在運動或靜止的物體上，如門框、支架等靜物或行車、連桿等動物。當動物與靜物相接近時，行程開關的操作機構就會觸發其觸點系統，使行程開關原本閉合的觸點斷開或者斷開的觸點閉合，通過這種觸點的斷開或閉合，實現線路的通斷和生產機械的動作。

二、電動機的正反轉

由三相異步電動機的工作原理可知，三相異步電動機在工作時，有三相電源會接入電動機的定子繞組，這三根相線按照一定的相序進行排列。如果更改了接入電動機定子繞組的三相電源相序，也就是把接入電動機的三根相線中的任意兩根對調連接時，電動機就可以實現反向轉動了。

三、工作臺自動往返運行的控制電路

工作臺自動往返運行的控制電路圖如圖所示，在主電路中，有三相電源L1、L2、L3分別接入電路，從上到下依次經過熔斷器FU、交流接觸器KM、熱繼電器FR。其中：（1）熔斷器FU起到短路保護作用，防止主電路過熱。（2）觸頭KM1、KM2分別是交流接觸器KM1、KM2的主觸頭，起到控制電動機通電的作用。當主觸頭KM1閉合時，三相電源按L1、L2、L3的相序接入電動機；當主觸頭KM2閉合時，三相電源按L3、L2、L1的相序接入電動機。如此一來，接入電動機的三相電源相序發生更改，電動機就會發生反向轉動，也就實現了機床上工作臺的前進和后退。（3）熱繼電器主要起過載保護作用，防止電動機因過載而出現過熱。

在控制電路中，主要接入了熔斷器FU、熱繼電器FR、按鈕開關SB、行程開關SQ及交流接觸器KM等低壓電器。其中：（1）SB1為停止按鈕，SB2設定為前進啟動按鈕，SB3設定為后退啟動按鈕。（2）通過工作臺可以看出，SQ1為電動機前進到后退的換向行程開關，SQ2為電動機后退到前進的換向行程開關，SQ3為前進運動極限保護行程開關，SQ4為后退運動極限保護行程開關。

四、線路工作原理

具體操作過程：首先閉合電源開關QS，

1.按下前進啟動按鈕SB2（工作臺從后向前運動），5區交流接觸器KM1線圈得電，KM1吸合，各觸頭相序動作：（1）4區KM1輔助常開觸頭將閉合，即使松開按鈕SB2，也依然可以保證交流接觸器KM1線圈始終得電，也就起到相應的自鎖功能。（2）6區KM1輔助常閉觸頭將斷開，確保6區支路不能得電，也就是實現了連鎖功能（即確保5區支路得電的同時，6區支路不能得電，電動機不能既前進又后退）。（3）1區KM1主觸頭將由原本的斷開狀態變為閉合，電動機也將得電，正向轉動，并帶動工作臺前進。

當工作臺前移到前端時，將碰撞行程開關SQ1，SQ1被觸發后：⑴5區SQ1常閉觸頭將由原本的閉合狀態變為斷開，如此5區支路中斷，KM1線圈失電，KM1釋放，各觸頭復位。其中1區KM1主觸頭恢復原本的斷開狀態，電動機失去電力供應，停止轉動，工作臺也停止運行。⑵8區SQ1常開觸頭將由原本的斷開狀態變為閉合，如此6區的交流接觸器KM2線圈得電，KM2吸合，各觸頭相序動作：①7區的KM2輔助常開觸頭將閉合，即使工作臺離開行程開關SQ1（8區SQ1恢復原本的斷開狀態），也依然可以保證交流接觸器KM2線圈得電，起到了相應的自鎖功能。②5區KM2輔助常閉觸頭將斷開，確保了5區支路不能得電，也就實現了連鎖功能（即確保6區支路得電的同時，5區支路不能得電，電動機不能既前進又后退）。③2區KM2主觸頭將由原本的斷開狀態變為閉合，電動機也將得電，反向轉動，并帶動工作臺后退（工作臺與SQ1脫離接觸，SQ1恢復原狀，其各觸頭復位）。

當工作臺后移到后端時，將碰觸行程開關SQ2，SQ2被觸發后，各觸頭發生相應的動作：⑴6區SQ2常閉觸頭將由原本的閉合狀態變為斷開，如此6區支路中斷，KM2線圈失電，KM2釋放，各觸頭復位。其中2區KM2主觸頭恢復原本的斷開狀態，電動機失去電力供應，停止轉動，工作臺也停止運行。⑵3區SQ2常開觸頭將由原本的斷開狀態變為閉合，如此5區的交流接觸器KM1線圈得電，KM1吸合，各觸頭相序動作。電動機得電，正向轉動，并帶動工作臺前進（工作臺與SQ2脫離接觸，SQ2恢復原狀，其各觸頭復位）。

如此，工作臺就回到了原點，完成了一次往返循環運動。

2.按下后退啟動按鈕SB3（工作臺從前向后運動），6區交流接觸器KM2線圈得電，KM2吸合，各觸頭相序動作：（1）7區KM2輔助常開觸頭將閉合，即使松開按鈕SB3，也依然可以保證交流接觸器KM2線圈始終得電，也就起到相應的自鎖功能。（2）5區KM2輔助常閉觸頭將斷開，確保5區支路不能得電，也就是實現了連鎖功能（即確保6區支路得電的同時，5區支路不能得電，電動機不能既后退又前進）。（3）2區KM2主觸頭將由原本的斷開狀態變為閉合，電動機也將得電，反向轉動，并帶動工作臺后退。

當工作臺后移到后端時，將碰觸行程開關SQ2，SQ2被觸發后，各觸頭動作情況與前文類似。

當工作臺轉向前移到前端時，將碰撞行程開關SQ1，SQ1被觸發后，各觸頭動作情況也與前文類似。

如此，工作臺就回到了原點，完成了一次往返循環運動。

3.在工作臺移動的過程中，可以通過點動SB1隨時實現電動機停機。當按下SB1時，控制線路便會斷電，交流接觸器KM失電、釋放，電動機也會停轉，工作臺停止運行。

4.如果工作臺的移動范圍達到設定的極限范圍，便會觸發SQ3、SQ4這兩個極限保護行程開關，其觸頭將從原本的閉合狀態變為斷開，如此一來，控制線路便會斷電，交流接觸器KM失電、釋放，電動機也會停轉，工作臺停止運行。

以上便是三相異步電動機的自動往返控制線路，在實際應用當中，該控制電路不但工作安全、操作方便，而且不會造成相間短路，這就是按鈕、接觸器雙重連鎖自動往返控制線路的特性。學生在學習該課程時，可結合實訓裝備，實現“學練結合”，以培養和激發學生的學習興趣，調動他們的學習積極性，從而取得較好的教學效果，提高教育質量。

參考文獻：

[1]曲國廷.一種自動往返控制電路[J].低壓電器，1990（03）.

[2]喬禮惠.電動機自動正反轉循環控制[J].電氣時代，2007（10）.

[3]張立明.三相異步電動機自動往復循環控制電路的檢查和試車[J].科技與企業，2012（10）.

[4]羨蘭存.對自動往返繼電器控制電路存在不足的探討[J].電子制作，2015（13）.