1、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。
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、 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
10、 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
11、 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 05A 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
12、 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
13、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
14、 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
15、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
16、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，
17、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
18、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
19、 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，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
20、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
21、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。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
22、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，
23、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。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
24、路通电一次，每次开机的时间为 30min，KT 通电后，电源指示灯 HL 亮，假设工件开始处于中间某一位置，由于 YA2 和 YB2 常开触头处于断开状态，KM、KM1 和 KM2 不吸合，KM 的常闭触点导通，小车电动机 M 向右动作；当小车到达右边限位开关YB 时，YB2 闭合，YB1 断开，KM 和 KM1 吸合，KM 的常开触点导通，小车电动机向左运动；当电动机到达左边限位开关 YA 时，YA1 断开，KM 和 KM1 断电，KM 的常闭触点导通，小车电动机 M 向右动作，YA2 闭合，KM2 吸合；当小车到达右边限位开关 YB 时，YB2 闭合，YB1 断开，KM 和 KM1吸合，K
25、M 的常开触点导通，小车电动机向左运动；重复以上动作。控制电路元件清单见表 6。 表 6 控制电路元件清单 10. 机柜照明 有一些电控柜要求在门打开时（或是夜间）能提供照明，如果采用荧光灯照明，日光灯照明电路如图 14 所示。图 14 荧光灯照明电路在图 14 中，照明电路由荧光灯管、辉光启动器、镇流器和开关组成。当我们需要从两个地方都能进行开关照明灯时，其电路如图 15 所示。图 15 两个地方都能开关照明灯的电路 在图 15 中，S1 和 S2 分别是安装在两处的两个开关。当S2 在位置上时，在 S1 位置的人通过把 S1 开关扳到不同的位置就可以随意开关照明灯 HL。S1扳到位置上时，等 HL 亮，S1 在位置上时，HL 灯灭，S1 位置的人可以正常开关灯。如果 S2在位置上，则 S1 位置的人把 S1 扳到位置上时照明灯 HL 亮，S1 扳到位置时 HL 灯灭。 在S2 位置的人控制电灯的原理同 S1 位置的原理一样。
