常用电气控制电路

精品文档 1欢迎下载 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 精品文档 2欢迎下载 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 1 3 7kW 电动机起停控制电路元件清单 精品文档 3欢迎下载 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 精品文档 4欢迎下载 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 2 15kW 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 精品文档 5欢迎下载 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 3 45kW 电动机自耦减压起动控制电路元件清单 精品文档 6欢迎下载 精品文档 7欢迎下载 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 4 132kW 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 精品文档 8欢迎下载 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 精品文档 9欢迎下载 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 5 75kW 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 精品文档 10欢迎下载 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 精品文档 11欢迎下载 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 精品文档 12欢迎下载 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 精品文档 13欢迎下载 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 YB1 1 和 YB1 2 是另一端限位开关 YB 的常闭触头和常开触头 延时继电器 KT1 设定为 5s 合上 断路器 QF1 合上电源开关 SA1 转换开关 SA2 例如 LW6 转到 45 选择优先向左运动 假 设工件开始处于中间某一位置 由于 YA1 2 和 YB1 2 常开触头处于断开状态 KM1 和 KM2 不吸合 电动机不动作 KM1 2 和 KM2 2 闭合 延时继电器 KT1 通电 5s 时间后 KT1 1 闭合 KM1 吸合 电动机先向左运行 KM1 1 闭合 KM1 自保持 KM1 2 断开 KT1 断电 KT1 1 断开 当电动机到 达限位开关 YA 时 YA1 1 断开 KM1 断电 电动机停止 YA1 2 闭合 KM2 吸合 电动机向右运 动 当工件到达限位开关 YB 时 YB1 1 断开 KM2 断电 电动机停止运动 YB1 2 闭合 KM2 3 闭合 KM1 吸合 电动机向左运动 以此往复运动 开关 SA1 断开 电动机彻底停止运动 当 SA2 旋转 45 选择优先向右运动 过程基本相同 8 电动阀门控制电路 在液体与气体输送场合 有时需要用电动阀对流体的流动进行控制 按下打 开阀门按钮 阀门电动机朝打开方向运动 阀门全开后 电动机自动断电 按下关闭阀门按钮 阀门电动机朝阀门关闭方向运动 阀门全关后 电动机自动断电 任何时间只要按下停止按钮 电动机马上停止 电动阀门控制电路如图 12 所示 精品文档 14欢迎下载 图 12 电动阀门控制电路 在图 12 中 和 为转换开关 SA2 的端子 将 SA2 转到 手动 位置时 和 接通 按下阀门打开按钮 SB2 KM1 吸合 电动机 M1 带动涡轮蜗杆运行 凸轮 1 顺时针运动 当凸轮 1 运动到 开 位置时 阀门全开 按下限位开关 XW1 XW1 1 断开 电动机自动停止 按下阀门 关阀按钮 SB3 时 KM2 吸合 L1 和 L3 对调 电动机 M1 反向运行 凸轮 1 逆时针运动 当凸轮 1 运动到 关 位置时 阀门全关 按下限位开关 XW2 XW2 1 断开 同时电动机停止运行 任何 位置只要按下停止按钮 SB1 无论 KM1 还是 KM2 都将断电 电动机 M1 停止运行 将功能切换开 关 SA2 转到 自动 位置时 和 断开 和 接通 上述的手动按钮 SB1 SB2 和 SB3 不再 起作用 PLC 的 KA1 和 KA2 触头控制阀门的开 关和停 KA1 闭合 阀门打开 KA2 闭合 阀门 关闭 KA1 和 KA2 均断开 阀门停止运动 9 定时自动往返喷淋车电控电路 在农业领域 也有很多需要实现自动化的地方 如每隔几个小时 给胚芽均匀喷淋一次 如果采用人工操作 劳动强度虽然不大 但是由于人体生物钟的作用 在 凌晨以后的几次浇水 往往不能很好地完成 一是喷淋的均匀程度 二是准时性都不好保证 采 用自动控制的方法 就十分简单 为了降低成本 我们可以选用一些家用电器上的常用的控制元 件 控制电路如图 13 所示 精品文档 15欢迎下载 图 13 控制电路 图 13 中 利用洗衣机进水电磁阀 DCF 控制进水 利用洗衣机电动机 M 正反线圈 交替通电实现小车左右行走喷淋 图 13 中 YA1 和 YA2 是限位开关 YA 的常闭触头和常开触头 YB1 和 YB2 是限位开关 YB 的常闭触头和常开触头 工作过程 合上电源 SA 定时器 KT 通电 用 按键设定每天的开关机时间 4h 给控制电路通电一次 每次开机的时间为 30min KT 通电后 电源指示灯 HL