現有的按鈕,分為保持式和非保持式兩種,而一個按鈕只有接通和切斷兩種狀態。所謂的保持式,就是當按鈕被按下去的時候,按鈕會一直保持某種狀態(比如接通),一直到被另外按下一次才顛倒狀態(比如切斷)。而非保持式按鈕,只有你手指按下時候才會保持某種狀態的,而手指鬆開按鈕,按鈕則會保留出廠狀態。因此可以簡單把按鈕理解成一種手控小開關,要控制三相電機,它需要能讓三相電機工作在某種狀態才行。
按鈕只有單相小功率規格,電機需要三相大功率電源來工作三相電機,一般說的是三相異步電機,這是工業上最常見的電機,因為結構簡單,維修維護方便,成本便宜,所以得到了廣泛的應用,但是它需要使用三相交流電源才可以工作。控制三相電機工作的過程,本質是控制施加在電機定子線圈上的三相交流電源的通斷過程。
按鈕既然是小型受控開關,目前市場上只有單相按鈕形式,並沒有類似閘刀開關和空氣開關那種三相電源切斷接通裝置。因此指望直接使用一個按鈕,串聯到迴路裡邊,直接控制三相異步電機是不現實的。也許有人會異想天開,在三相電源迴路裡邊,分別使用上三個按鈕來分別控制電機三條相線,這個理論上可行,實際上也行不通,因為三相電機電源,需要在瞬間被同時接通或者切斷,這樣才可以避免電機在一定時間內工作在缺相的工作狀態,缺相會引起電機損壞的,是不允許這樣工作的,因為無法使用三個按鈕來分別控制電機的三條電源相線。
而按鈕本身的容量非常小,比如耐壓220伏,瞬間通過電流1A,這種小容量的觸點,無法驅動更大的電流負載,三相異步電機,工業上使用的往往都是KW基本的,額定電流往往都在5A以上,而瞬間啟動過程中,電流還要放大好幾倍,所以從容量角度而已,也無法使用按鈕來直接驅動電機工作。
所以按鈕要控制三相異步電機,它只能實現「傳遞邏輯」的功能,也就是啟動按鈕完成啟動邏輯的功能,而停止按鈕完成停止邏輯的功能。如果使用保持式的按鈕,理論上只要一個按鈕就可以完成啟動邏輯和停止邏輯的傳遞了,但是一般工業上安全起見,往往使用了非保持式的按鈕,通過自保電路來完成狀態記憶和控制。
需要使用接觸器來配合按鈕完成執行操作既然按鈕的容量小,又是單相的,無法直接控制三相異步電機的啟停工作,所以需要使用交流接觸器這種可控的大容量開關裝置來配合電機的的控制。可以把三相交流接觸器當作一個可控的大容量開關來理解,它通過按鈕這個小開關的邏輯指令放大了通斷電流,然後再用來驅動電機的啟動和停止。
從這個角度來看,啟動和停止按鈕,是間接控制三相電機的啟停的,是通過接觸器來完成流程的執行的。
接觸器,本身也是非保持的開關,而電機啟動以後,需要保持啟動的狀態繼續運轉工作,這時候需要利用接觸器的輔助觸點來完成。接觸器的觸點分為主觸點和輔助觸點,主觸點用來完成主迴路的通斷功能,而輔助觸點用來做自鎖和聯鎖功能控制,實現各種邏輯控制需要。
KM的主觸點串聯到三相電機線圈和電源(空氣開關)之間,當KM線圈吸合的時候,KM接通了電機的三相工作電源,電機會正常運行。
在電路的右邊,接觸器的輔助觸點和啟動按鈕開關並聯,串聯了停止按鈕和接觸器的線圈一體。停止按鈕是常閉形式,而啟動按鈕是常開形式,當人用手指按下啟動按鈕時候,電流經過保險FU和停止按鈕,通過瞬間接通的啟動按鈕,再流過KM線圈,最後流入零線,形成了工作迴路。
KM線圈有了電流,產生磁場,接觸器的主觸點吸合,同時有電流流過電機三相線圈,電機會運行工作。同一時刻,接觸器KM的輔助觸點(常開形式)吸合,電流流過保險和停止按鈕,經過KM的輔助觸點,給線圈供電。這時候,人的手指鬆開了啟動按鈕,但是因為KM的輔助觸點已經吸合了,讓線圈保持供電,線圈反過來維持了KM輔助觸點吸合,這樣電機可以長時間運行工作。這種工作流程,被稱之為「自鎖」電路流程。
如果要電機停止運行,只要人手指按下停止按鈕,這時候接觸器的線圈電流被切斷,接觸器的主觸點和輔助觸點全部復位,電機停止運行,一切恢復到當初電路沒有工作的狀態。
電路上還可以利用接觸器另外的輔助觸點,來聯鎖控制一些指示燈,這樣電機工作和停止的時候,燈的狀態會發生了變化,可以提醒操作工辨別當前電機的工作狀態。
實物圖和維修實物圖,實際上是電氣原理圖的實體連接,只是比較直觀一點而已,因為每個元件都有端子,把對應的線頭接上去,固定好,就可以實現合理的啟停控制了。
一般這種電路出現問題,一種是按鈕爛了,比如裡邊的彈簧卡住了,觸點老化接觸 不良等等,造成按壓不靈敏等問題,直接更換就好了。
一種情況是接觸器主觸點老化了,造成電機缺相,或者某組電壓沒有達到額定電壓,讓電機出現轉速波動和異響,聽聲音或者用萬用表測量電壓可以判斷出來。
實際使用的時候,電機這頭還需要串聯一個過熱保護的熱繼電器,這個熱繼電器的輔助觸點,還可以串聯到停止按鈕的迴路裡邊,當電機電流過大,可以跳開控制迴路,進而切斷主迴路,實現對電機的保護。
接觸器的輔助觸點壞也偶爾會有發生,這種情況往往是自鎖功能失效,不太容易判斷到,可以臨時通過短接的方法來查找。
如果電機功率比較大,直接通過接觸器來啟動電機還不行,還需要使用軟啟動器或者星三角之類的電路來實現。