電氣控制系統(tǒng)除了要能滿足生產(chǎn)機械加工工藝的要求外，還應保證設備長期安全、可靠、無故障地運行，因此保護環(huán)節(jié)是所有電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，用來保護電動機、電網(wǎng)、電氣控制設備及人身安全。
電氣控制系統(tǒng)中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、零壓、欠壓保護及弱磁保護。
1、短路保護
電機、電器以及導線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時，都可能造成短路事故。短路電流可能使電器設備損壞，因此要求一旦發(fā)生短路故障時，控制線路能迅速切斷電源。常用的短路保護元件有熔斷器和自動開關。
由于熔斷器價格便宜，斷弧能力強，所以一般電路幾乎無例外地用它作短路保護。但是熔體的品質(zhì)、老化及環(huán)境溫度等因素對其動作值影響很大。用其保護電動機時，可能只有一相熔體燒斷而造成電動機單相運行，用自動開關作短路保護則能克服這些缺陷。當出現(xiàn)短路時，其電流線圈動作，將整個開關跳開，三相電源同時被切斷。自動開關還兼有過載保護和欠壓保護，不過其結(jié)構(gòu)復雜，價格貴，不宜頻繁操作，一般用在要求高的場合。
2、過電流保護
電動機不正確地起動或負載轉(zhuǎn)矩劇烈增加會引起電動機過電流運行。一般情況下這種過電流比短路電流小，但比電動機額定電流卻大得多。在電動機運行過程中產(chǎn)生過電流比發(fā)生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉(zhuǎn)起動的重復短時工作制的電動機中更是如此。過電流的危害雖沒有短路那么嚴重，但同樣會造成電動機的損壞。
原則上，短路保護所用元件可以用作過電流保護，不過斷弧能力可以要求低些，完全可以利用控制電動機的接觸器來斷開過電流，因此常用瞬時動作的過電流繼電器與接觸器配合起來作過電流保護，過電流繼電器作為測量元件，接觸器作為執(zhí)行元件斷開電路。
由于籠型電動機起動電流很大，如果要使起動時過電流保護元件不動作，其整定值就要大于起動電流，那么一般的過電流就無法使之動作了。所以過電流保護一般只用在直流電動機和繞線式異步電動機上。整定過電流動作值一般為起動電流的1.2倍。
3、過載保護
電動機長期超載運行，繞組溫升將超過其允許值，造成絕緣材料變脆，壽命減少，嚴重時會使電機損壞。過載電流越大，達到允許溫升的時間就越短。常用的過載保護元件是熱繼電器。
由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作，所以在使用熱繼電器作過載保護的同時，還必須設有短路保護，選作短路保護的熔斷器熔體的額定電流不應超過4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。
必須強調(diào)指出，短路、過電流、過載保護雖然都是電流保護，但由于故障電流的動作值、保護特性和保護要求以及使用元件的不同，它們之間是不能相互取代的。
4、零電壓和欠電壓保護
在電動機運行中，如果電源電壓因某種原因消失，那么在電源電壓恢復時，如果電動機自行起動，將可能使生產(chǎn)設備損壞，也可能造成人身事故。對供電系統(tǒng)的電網(wǎng)來說，同時有許多電動機及其它用電設備自行起動也會引起不允許的過電流及瞬間網(wǎng)絡電壓下降。為了防止電網(wǎng)失電后恢復供電時電動機自行起動的保護叫做零電壓保護。
當電動機運行時，電源電壓過分地降低將引起一些電器釋放，造成控制線路工作不正常，甚至產(chǎn)生事故。電網(wǎng)電壓過低，如果電動機負載不變，由于三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的二次方成正比，則會因電磁轉(zhuǎn)矩的降低而帶不動負載，造成電動機堵轉(zhuǎn)停車，電動機電流增大使電動機發(fā)熱，嚴重時燒壞電動機。因此，在電源電壓降到允許值以下時，需要采用保護措施，及時切斷電源，這就是欠電壓保護。通常是采用欠電壓繼電器，或設置專門的零電壓繼電器來實現(xiàn)。
在控制線路的主電路和控制電路由同一個電源供電時，具有電氣自鎖的接觸器兼有欠電壓和零電壓保護作用。若因故障電網(wǎng)電壓下降到允許值以下時，接觸器線圈也釋放，從而切斷電動機電源；當電網(wǎng)電壓恢復時，由于自鎖已解除，電動機也不會再自行起動。
欠壓繼電器的線圈直接跨接在定子的兩相電源線上，其常開觸頭串接在控制電動機的接觸器線圈電路中。自動開關中的欠壓脫扣亦可作為欠壓保護。主令控制器的零位操作是零壓保護的典型環(huán)節(jié)。
5、弱磁保護
直流電動機在磁場有一定強度情況下才能起動，如果磁場太弱，電動機的起動電流就會很大；直流電動機正在運行時磁場突然減弱或消失，電動機轉(zhuǎn)速就會迅速升高，甚至發(fā)生“飛車”，因此需要采取弱磁保護。弱磁保護是通過在電動機勵磁回路串入欠電流繼電器來實現(xiàn)的。在電動機運行中，如果勵磁電流消失或降低太多，欠電流繼電器就會釋放，其觸頭切斷主回路接觸器線圈電路，使電動機斷電停車。
除上述幾種保護外，控制系統(tǒng)中還可能有其它各種保護，如聯(lián)鎖保護、行程保護、油壓保護、溫度保護等。只要在控制電路中串接上能反映這些參數(shù)的控制電器的常開觸頭或常閉觸頭，就可實現(xiàn)有關保護。