常用电气控制电路

常用电气控制电路1.控制柜内电路的一般排列和标注规律为便于检查三相动力线布置的对错，三相电源L1、L2、L3在柜内按上中下、左中右或后中前的规律布置。L1、L2、L3三相对应的色标分别为黄、绿、红，在制作电气控制柜时要尽量按规范布线。二次控制电路的线号，一般的标注规律是：用电装置（如交流接触器）的右端接双数排序，左端按单数排序。二次控制电路的线号编排如图1所示。动力线与弱点信号线要尽量远离，如传感器、PLC、DCS集散控制系统、PID控制器等信号线，如果不能做到远离，要尽量垂直交叉。弱电线缆最好单独放入一个金属桥架内，所有弱电信号的接地端都在同一点接地，且与强电的接地分离。常用电气控制电路图1二次控制电路的线号编排2.电动机起停控制电路该电路可以实现对电动机的起停控制，并对电动机的过载和短路故障进行保护，电动机起停控制电路如图2所示。图2电动机起停控制电路在图2中，L1、L2、L3是三相电源，信号灯HL1用于指示L2和L3两相电源的有无，电压表V指示L1和L3相之间的线电压，熔断器FU1用于保护控制电路（二次电路）避免电路短路时发生火灾或损失扩大。合上断路器QF1，二次电路得电，按下起动按钮（绿色）SB2，交流接触器KM1的线圈通电，交流接触器的主触点KM1的辅助触头KM1-1闭合，电动机M1通电运转。由于KM1-1触头已闭合，即使起动按钮SB2抬起，KM1的线圈也将一直有电。KM1-1的作用是自锁功能，即使SB2抬起也不会导致电动机的停止，电动机起动运行。按下停止按钮SB1，KM1的线圈断电，KM1-1和KM1触头放开，电动机停止，由于KM1-1已经断开，即使停止按钮SB1抬起，KM1的线圈也仍将处于断电状态，电动机M1正常停止。当电动机内部或主电路发生短路故障时，由于出现瞬间几倍于额定电流的大电流而使断路器QF1迅速跳闸，使电动机主电路和二次电路断电，电动机保护停止。当电动机发生过载时，电动机电流超出正常额定电流一定的百分比，热继电器FR1发热，一定时间后，FR1的常闭触头FR1-1断开，KM1线圈断电，KM1-1和KM1主触头断开，电动机保护停止。KM1线圈得电时，HL2指示灯亮说明电动机正在运行，KM1的线圈断电后HL2灯灭，说明电动机停止运行。当FR1发生过载动作，常开触头FR1-2闭合，HL3灯亮说明电动机发生了过载故障。假设上述的三相交流电动机M1的功率3.7kW，额定电流为7.9A，工作电压为AC380V，则3.7kW电动机起停控制电路元件清单见表1。表13.7kW电动机起停控制电路元件清单3.电动机正、反转控制电路该电路能实现对电动机的正、反转控制，并有短路和过载保护措施。电动机正、反转控制电路如图3所示。常用电气控制电路图3电动机正、反转控制电路在图3中，接触器KM2线圈吸合后，因为将L1和L3两相电源线进行了对调，实现了电动机的反转运行。信号灯HL1指示电源线L3和零线N之间的相电压。按下正转起动按钮SB2，交流接触器KM1线圈得电吸合，主触头KM1和常开辅助触头KM1-1闭合，电动机M1正向运转。KM1的常闭辅助触头KM1-2断开，此时即使按下反转起动按钮SB3，由于KM1-2的隔离作用，交流接触器KM2的线圈也不会吸合，KM1-2起安全互锁作用。电动机正向起动后，反向控制交流接触器KM2触头不会吸合，避免了由于KM1和KM2的触头同时吸合而出现电源线L1和L3直接短路的现象。按下停止按钮SB1，交流接触器KM1断电，主触头KM1和辅助触头KM1-1断开，KM1-2闭合，电动机M1停止运行。按下反向起动按钮SB3，交流接触器KM2的触头吸合，主触头KM2和辅助触头KM2-1闭合，由于KM2将电源线L1和L3进行了对调，电动机M1反向运转，KM2的常闭辅助触头KM2-2断开，KM1的线圈电路断开，此时即使正向起动按钮SB2按下，KM1也不会吸合，KM2-2起安全互锁作用。当电动机或主电路发生短路故障时，几倍于电动机额定电流的瞬间大电流使断路器QF1立即跳闸断电。当电动机发生过载故障时，热继电器FR1的常闭触头断开，使KM1或KM2断电，从而使电动机停止。图3中1、2、3、4、5、7、9、11、13为电路连接标记，称为线号，同一线号的电线连接在一起。线号的一般标注规律是：用电装置（如交流接触器线圈）的右端按双数排序，左端按单数排序。假设上述的电动机功率为15kW，则15kW电动机正、反转控制电路元件清单见表2。表215kW电动机正、反转控制电路元件清单常用电气控制电路4.电动机自耦减压起动控制电路在有些场合，如果供电系统中的电力变压器容量裕度不大，或是要起动的电动机的功率在该电源系统中所占比重较大，一般要求电动机的起动要有减压起动措施，避免因电动机直接起动时电流太大造成电网跳闸，减压起动的目的就是为了减少电动机的起动电流。一般在电动机设备独立供电或用电设备较少的情况下，18kW以上的三相交流电动机就需要减压起动；如果大量电气设备工作在同一电网中时，280kW的三相交流电动机可能不需要减压起动。常见的75kW以下三相交流电动机的自耦减压起动控制电路如图4所示。常用电气控制电路图4常见的75kW以下三相交流电动机的自耦减压起动控制电路在图4中，SA1为电源控制开关，按下起动按钮SB2，KM2、KM2-1、KM3触头吸合，接触器KM2触头吸合给自耦减压变压器通电，随后接触器KM3触头吸合，自耦减压变压器65%（或85%）的电压输出端接到电动机M1上，电动机在低电压下开始起动运行，KM3-1触头吸合后延时继电器KT1开始计时，延时一定时间后，KT1-1触头吸合，中间继电器KA1的线圈得电，KA1-2触头闭合，KA1自保持，KA1-1断开，KM2和KM3线圈断电断开，KM3-1断开，KT1断电断开，KA1-3触头闭合，KM3-2闭合，KM1吸合，交流电动机M1全压运行，至此电动机进入正常运行状态。在图4中，交流表A通过电流互感器TA1随时检测电动机上L3相的交流值，在减压起动过程中，如果发现起动电流已接近额定电流时，也可由人工按下全压切换按钮SB3，提前是把电动机切换到全压运行。延时继电器KT1和KT2的时间设定，以电动机从起动开始到起动电流接近额定电动机的时间为基础，一般不会超过30s。KT2的作用是在KT1出现故障时仍能断开KM2和KM3线圈，切换到KM1运行，一般情况下，KT2可以不要。HL1为电源指示，HL2为减压起动指示，HL3为正常运行指示。以45kW三相交流电动机为例，45kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单见表3。表345kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单图5电动机自耦减压起动电路图5的原理与图4差不多，需要提醒的是当电动机电流大于160A时已经没有这么大的热继电器，这时要利用电流互感器TA1、TA2和0~5A小功率的热继电器FR1组成电动机过载保护电路。电动机M1的三相电流IU、IV、IW相量之和为零，即IA+IB+IC=0，得IB=-（IA+IC），所以图5中两个电流互感器的电流之和等于中间相的电流。让该电流三次流过热继电器FR1的主端子，产生与三相电流全接入时同样的发热效果，减压起动时KM1-1不吸合，热继电器内不通过起动电流，正常运行后触头KM1-1吸合，热继电器投入运行，电流表A指示中间相的电流值。注意电流互感器要和电流表配对使用，如电流互感器为100/5的，那么电流表就应该选择5/100的，使电流表直接显示电动机的实际电流值。以132kW电动机为例，132kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单见表4表4132kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单4.电动机星—三角形减压起动电路三相交流电动机有星形联结和三角形联结两种接法，如图6所示。一般小功率的电动机为星形联结，大功率的电动机为三角形联结。对于需要减压起动的大功率电动机，把三角形联结改为星形联结时，由于绕组上的电压由原来的AC380V降低为AC220V，所以起动电流将有较大的降低，三相交流电动机星—三角形减压起动电路如图7所示图6三相交流电动机的星形和三角形联结图7三相交流电动机星—三角形减压起动电路在图7中，SA1为电源控制开关，按下起动按钮SB2，KM3、KM3-1触头吸合，KM1吸合并自保持，延时继电器KT1延时开始，电动机为星形联结通电，绕组上的电压为AC220V，电动机开始起动运行，电动机绕组的线电压为AC220V，绕组工作在低电压下，延时继电器KT1延时一定时间后，KT1-1触头断开，KM3断电，KM3-2闭合，继电器KM2线圈通电，交流电动机变为三角形联结，绕组电压工作在AC380V，KM2自保持，KM2-1断开，KM2-2断开，KT1断电断开，至此电动机进入正常运行状态，在图7中，过载时FR1断开，KM1和KM2断电，电动机断电。电流表A通过电流互感器TA1检测电动机L3相的电流，HL1为电源指示，HL2为减压起动指示，HL3为正常运行指示。以电动机功率等于75kW为例，75kW电动机星—三角形减压起动电路元件清单见表5。表575kW电动机星—三角形减压起动电路元件清单5.水箱和压力容器自动上水电路水箱水位低于某一位置时，水泵电动机起动向水箱送水；水箱水位高于某一水位时，电动机停机。水箱自动上水电路如图8所示。图8水箱自动上水电路在图8中，三相电源用L1、L2、L3来表示，YA是高液位传感器（例如UQK型）的常闭触头，YB是低液位传感器的常闭触头。当水箱液位低于最低液位时，YA和YB都闭合，KM1吸合，电动机起动，水泵向水箱送水，KM1-1吸合；当水箱液位高于最低液位时，YB触头断开，由于KM1-1的自保持作用，KM1依然吸合，电动机继续运转；当液位高于最高液位时，YA触头断开，KM1断电断开，YB和KM1-1都断开。随着水箱向外供水，液位下降，当低于最低水位时，又重复上述过程。上述电路稍加变动即可用于储气压力容器的压力控制，例如要求压力容器的压力低于某一压力值B时，电动机带动气压机运转给压力容器充气，压力容器压力高于某一压力值A时，电动机停止。压力容器自动上水电路如图9所示。图9压力容器自动上水电路在图9中，L1、L2、L3代表三相电源，YA和YB是电接点压力表（例如YX-150型）的触头。YB是低压触头，压力低于低压设定值时，触点吸合；高于低压设定值时，触点断开。YA是高压触头，压力高于高压设定值时，触头吸合；低于高压设定值时，触头断开。低压动作值和高压动作值在电接点压力表上设定。合上断路器QF1，如果压力容器内的压力低于最低压力值，常闭触头YB闭合，交流接触器KM1线圈通电，空压机的电动机M1运行，KM1-1、KM1-2触头吸合；当压力高于低压设定值时，YB触头打开，由于KM1-1的自保作用，KM1继续吸合；当压力高于高压设定值时，YA触头吸合，KA1继电器线圈通电，KA1-1断开，继电器KM1线圈通电，电动机M1停止运行，KM1-1和KM1-2断开，继电器KA1线圈通电。6.污水自动排放电路污水液位高于某一液位时，排污泵电动机自动运行；污水液位低于某一液位时，排污泵电动机自动停止运行。污水自动排放电路如图10所示。图10污水自动排放电路在图10中，YA是低于液位传感器的常开触头，液位低于最低液位时YA打开，液位高于最低液位时YA闭合。YB是高液位传感器的常开触头，当液位高于最高液位时，YB闭合，KM1吸合，电动机M1运行，排污泵将污水抽出，由于KM1-1闭合，即使污水液位低于最高液位YB断开，KM1依然吸合，排污泵继续运行；当液位低于最低液位时，YA触头断开，KM1断电，排污泵电动机M1停止运行。7.电动机自动往复运行电路在机床控制中，经常会要求电动机能带动工件，做往复运动，当工件到达一个方向的极限位置时，要求电动机反向运行，工件到另一个方向的极限位置时，要求电动机再做正向运动，以此往复不停运动，直到工件加工完毕。如用电气电路实现，电动机自动往复运行电路如图11所示。图11电动机自动往复运行电路在图11中，YA1-1和YA1-2是一端的限位开关（例如YBLX-19）YA的常闭触头和常开触头，