凸輪控制器是一種大型手動控制電器，是起重機上重要的電氣操作設備之一，用以直接操作與控制電動機的正反轉、調速、起動與停止。應用凸輪控制器控制電動機控制電路簡單，維修方便，廣泛用于中小型起重機的平移機構和小型起重機提升機構的控制中。
圖8－4為凸輪控制器的結構原理圖。凸輪控制器從外部看，由機械結構、電氣結構、防護結構等三部分組成。其中手輪、轉軸、凸輪、杠桿、彈簧、定位棘輪為機械結構。觸頭、接線柱和聯板等為電氣結構。而上下蓋板、外罩及滅弧罩等為防護結構。
當轉軸在手輪扳動下轉動時，固定在軸上的凸輪同軸一起轉動，當凸輪的凸起部位頂住滾子時，便將動觸點與靜觸點分開；當轉軸帶動凸輪轉動到凸輪凹處與滾子相對時，動觸點在彈簧作用下，使動靜觸點緊密接觸，從而實現觸點接通與斷開的目的。
在方軸上可以疊裝不同形狀的凸輪塊，以使一系列動觸點按預先安排的順序接通與斷開。將這些觸點接到電動機電路中，便可實現控制電動機的目的。
（a）結構外形圖 (b)動作原理示意圖
圖8－4 凸輪控制器結構示意圖
二、凸輪控制器的型號與主要技術參數
常用的國產凸輪控制器有KT10、KT12、KT14、KT16等系列，以及KTJ1-50/1、KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型號。凸輪控制器的型號及意義為：
凸輪控制器按重復短時工作制設計，其JC=25%。KT14系列凸輪控制器的主要技術參數見表，其中KT14-25J/1、KT14-60J/1型可用于同時控制兩臺繞線轉子三相異步電動機，并帶有控制定子電路的觸點；KT14-25J/3型可用于控制一臺籠型三相異步電動機的正反轉；KT14-60J/4型可用于同時控制兩臺繞線轉子三相異步電動機，定子電路由接觸器控制。
表8-1 KT14系列凸輪控制器的主要技術參數
型號 | 額定電 壓/V | 額定電 流/A | 工作位置 | JC=25%時所控制的電動機*大功率/kW | 額定操作 頻率/（次/h） | *大工作 周期/min | |
右旋 | ** | ||||||
KT14-25J/1 | 380 | 25 | 5 | 5 | 11.5 | 600 | 10 |
KT14-25J/2 | 5 | 5 | 26.3 | ||||
KT14-25J/3 | 1 | 1 | 8 | ||||
KT14-60J/1 | 60 | 5 | 5 | 32 | |||
KT14-60J/2 | 5 | 5 | 216 | ||||
KT14-60J/4 | 5 | 5 | 225 | ||||
三、凸輪控制器控制的線路
圖8－5所示為采用凸輪控制器控制的10t橋式起重機小車控制電路。凸輪控制器控制電路的特點是原理圖以其圓柱表面的展開圖來表示。由圖8－5可見，凸輪控制器有編號為1～12的12對觸點，以豎畫的細實線表示；而凸輪控制器的操作手輪右旋（控制電動機正轉）和**（控制電動機反轉）各有5個檔位，加上一個中間位置（稱為“零位”）共有11個檔位，用橫畫的細虛線表示；每對觸點在各檔位是否接通，則以在橫豎線交點處的黑圓點表示。有黑點的表示接通，無黑點的則表示斷開。
圖中M為小車驅動電動機，采用繞線轉子三相異步電動機，在轉子電路中串入三相不對稱電阻器R2，用作起動及調速控制。YB2為制動電磁鐵，其三相電磁線圈與M2（定子繞組）并聯。QS為電源引入開關，KM為控制線路電源的接觸器。KI0和KI2為過流繼電器，其線圈（KI0為單線圈，KI2為雙線圈）串聯在M2的三相定子電路中，而其動斷觸點則串聯在KM的線圈支路中。
圖8－5 凸輪控制器控制的線路圖
（一）電動機定子電路
在每次操作之前，應先將凸輪控制器QM2置于零位，由圖可見QM2的觸點10、11、12在零位接通；然后合上電源開關QS，按下起動按鈕SB，接觸器KM線圈通過QM2的觸點12通電，KM的三對主動合觸點閉合，接通電動機M2的電源，然后可以用QM2操縱M2的運行。QM2的觸點10、11與KM的動合觸點一起構成正轉和反轉時的自鎖電路。
凸輪控制器QM2的觸點1～4控制M2的正反轉，由圖可見觸點2、4在QM2右旋的五檔均接通，M2正轉；而**五檔則是觸點1、3接通，按電源的相序M2為反轉；在零位時4對觸點均斷開。
（二）電動機轉子電路
凸輪控制器QM2的觸點5～9用以控制M2轉子外接電阻器R2，以實現對M2起動和轉速的調節。由圖可見這五對觸點在中間零位均斷開，而在左、右旋各五檔的通斷情況是對稱的：在（左、右旋）**檔觸點5～9均斷開，三相不對稱電阻R2全部串入M2的轉子電路，此時M2的機械特性*軟（圖8－6中的曲線1）；置**、三、四檔時觸點5、6、7依次接通，將R2逐級不對稱地切除，對應的機械特性曲線為圖8－6中的曲線2、3、4，可見電動機的轉速逐漸升高；當置第五檔時觸點5～9全部接通，R2全部被切除，M2運行在自然特性曲線5上。
由以上分析可見，用凸輪控制器控制小車及大車的移行，凸輪控制器是用觸點1～9控制電動機的正反轉起動，在起動過程中逐段切斷轉子電阻，以調節電動機的起動轉矩和轉速。從**檔到第五檔電阻逐漸減小至全部切除，轉速逐漸升高。該電路如果用于控制起重機吊鉤的升降，則升、降的控制操作不同。
1．提升重物
此時起重電動機為正轉（凸輪控制器右旋），對應為圖8－6中第Ⅰ象限的五條曲線。**檔（曲線1）的起動轉矩很小，是作為預備級，用于消除傳動齒輪的間隙并張緊鋼絲繩；在二至五檔提升速度逐漸提高（見圖8－6第Ⅰ象限中的垂直虛線a）。
2．輕載下放重物
此時起重電動機為反轉（凸輪控制器**），對應為圖中第Ⅲ象限的五條曲線。因為下放的重物較輕，其重力矩TW不足以克服摩擦轉矩Tf，則電動機工作在反轉電動機狀態，電動機的電磁轉矩T與TW方向一致迫使重物下降（TW+T>Tf），在不同的檔位可獲得不同的下降速度（見圖中第Ⅲ象限中的垂直虛線b）。
3．重載下放重物
此時起重電動機仍然反轉，但由于負載較重，其重力矩TW與電動機電磁轉矩T方向一致而使電動機加速，當電動機的轉速大于同步轉速n0時，電動機進入再**電制動工作狀態，其機械特性曲線為第Ⅲ象限第五條曲線在第Ⅳ象限的延伸，T與TW方向相反而成為制動轉矩。由圖可見在第Ⅳ象限的曲線1、2、3比較陡直，因此在操作時應將凸輪控制器的手輪從零位迅速扳至第五檔，中間不允許停留，在往回操作時也一樣，應從第五檔快速扳回零位，以免引起重物高速下降而造成事故（見圖中第Ⅳ象限中的垂直虛線c）。
由此可見，在下放重物時，不論是重載還是輕載，該電路都難以控制低速下降。因此在下降操作中如需要較準確的定位時，可采用點動操作的方式，即將控制器的手輪在下降（反轉）**檔與零位之間來回扳動以點動起重電動機，并配合制動器便能實現較準確的定位。
（三）保護電路
圖8－5電路有欠壓、零壓、零位、過流、行程終端限位保護和安全保護共六種保護功能。
1．欠壓保護
接觸器KM本身具有欠電壓保護的功能，當電源電壓不足時（低于額定電壓的85%），KM因電磁吸力不足而復位，其動合主觸點和自鎖觸點都斷開，從而切斷電源。
2．零壓保護與零位保護
采用按鈕SB起動，SB動合觸點與KM的自鎖動合觸點相并聯的電路，都具有零壓（失壓）保護功能，在操作中一旦斷電，必須再次按下SB才能重新接通電源。在此基礎上，由圖8－5可見，采用凸輪控制器控制的電路在每次重新起動時，還必須將凸輪控制器旋回中間的零位，使觸點12接通，才能夠按下SB接通電源，這就防止在控制器還置于左右旋的某一檔位、電動機轉子電路串入的電阻較小的情況下起動電動機，造成較大的起動轉矩和電流沖擊，甚至造成事故。這一保護作用稱為“零位保護”。觸點12只有在零位才接通，而其他十個檔位均斷開，稱為零位保護觸點。
3．過流保護
如上所述，起重機的控制電路往往采用過流繼電器作過流（包括短路、過載）保護，過流繼電器KI0、KI2的動斷觸點串聯在KM線圈支路中，一旦出現過電流便切斷KM，從而切斷電源。此外，KM的線圈支路采用熔斷器FU作短路保護。
4．行程終端限位保護
行程開關SQ1、SQ2分別提供M2正、反轉（如M2驅動小車，則分別為小車的右行和左行）的行程終端限位保護，其動斷觸點分別串聯在KM的自鎖支路中。以小車右行為例分析保護過程：將QM2右旋→M2正轉→小車右行→若行至行程終端還不停下→碰SQ1→SQ1動斷觸點斷開→KM線圈支路斷電→切斷電源；此時只能將QM2旋回零位→重新按下SB→KM線圈支路通電（并通過QM2的觸點11及SQ2的動斷觸點自鎖）→重新接通電源→將QM2**→M2反轉→小車左行，退出右行的行程終端位置。
5．安全保護
在KM的線圈支路中，還串入了艙口安全開關SQ6和事故緊急開關SA1。在平時，應關好駕駛艙門，使SQ6被壓下（保證橋架上無人），才能操縱起重機運行；一旦發生事故或出現緊急情況，可斷開SA1緊急停車。
