電氣控制電路是用導線將電動機、電器、儀表等電器元件連接起來,並實現某種要求的電氣線路。電氣控制電路應根據簡明、易懂的原則,用規定的方法和符號來繪製。
電氣控制電路根據通過電流的大小可分為主電路和控制電路。主電路:如電動機等,流過大電流的電路。控制電路:如接觸器、繼電器的吸引線圈以及消耗能量較少的信號電路、保護電路、連鎖電路等。因此,了解這些控制元件及其表示方法是分析電氣控制圖的基礎。
控制用電氣元件一般採用低壓電器,主要是通過分斷或接通電路來達到控制、保護、調節電動機啟動、停止、正反轉和調速等目的。
常用的電氣控制元件有接觸器、熱繼電器、電量和非電量繼電器、各種開關等。
接觸器
接觸器是用作頻繁的接通或分斷交、直流主電路,具有失壓保護功能,且遠距離控制的電器元件。其主要控制對象是電動機,也可以用於控制其他電力負荷,如電熱器、電焊機、電容器和照明等。
接觸器主要由主觸頭、輔助觸頭、電磁機構(電磁鐵和線圈)、滅弧室及外殼組成。主觸頭用在主電路中,通過較大工作電流。線圈和輔助觸頭連接在二次控制迴路中,起控制和保護作用。當電磁機構通電吸合時,常開主觸頭和常開輔助觸頭接通,常閉主觸頭和常閉輔助觸頭分斷;當電磁機構斷電釋放時,則相反。
接觸器的基本型號是:CJ—交流接觸器,CZ—直流接觸器。
接觸器在接線圈中標註的基本文字符號為「KM」。線圈、主觸點、輔助觸點都是採用同一文字符號,其圖形符號如圖8-1所示。
如圖8-2所示是表示交流接觸器主觸頭、線圈、輔助觸頭在控制電路中基本作用的示意圖。在該圖中,主觸頭串接在380V主電路中,用來接通或分斷用電設備,線圈接在220V控制電路中,輔助觸點可接在6.3V信號燈電路中。由圖可以看出主觸頭、線圈、輔助觸頭可以分接在不同電壓等級的不同控制迴路中。
它們之間的動作關係是這樣的,當合上開關SA時,交流接觸器線圈KM與220V電源接通,其電磁鐵動作,帶動主觸頭KM閉合,使用電設備與380V電源接通與工作。與此同時,輔助常開觸點KM1-2閉合,H 1 信號燈得到6.3V電源,燈亮,表示用電設備正在工作。當打開開關SA時,接觸器線圈斷電釋放,電磁鐵復位,主觸頭KM斷開,表示用電設備停止工作。這時,輔助動合(常開觸頭)打開,動斷(常閉觸頭)閉合,H 1 信號燈滅,H 2 信號燈亮,表示用電設備停止工作。
以上是接觸器的基本工作原理,許多複雜的接觸器控制迴路都是由簡單的基本電路構成的,所以必須熟練掌握。
熱繼電器
熱繼電器是一種過電流繼電器,具有反時限保護特性,廣泛用於電動機的過載和斷相保護。
熱繼電器由膨脹係數不同的雙金屬片、熱元件、動觸頭三個主要部分組成。熱元件串接在用電設備的主迴路中,當電路電流過大時,雙金屬片被熱元件加熱而彎曲移位,迫使熱繼電器觸頭動作,斷開電路,達到保護用電設備的目的。
熱繼電器的熱元件有兩相式和三相式,但觸頭一般只有一對或兩對。它的基本型號為JR,通常標註的符號為「FR」。熱繼電器圖形符號如圖8-3所示。
電量控制繼電器
關於繼電器,在二次接線圖中已粗略作了介紹。電量控制繼電器常用的有電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、中間繼電器等。在電氣控制系統中,它們用來控制和保護電路,或用作信號轉換繼電器。電量控制繼電器通常由電磁機構(鐵芯、銜鐵、線圈)、觸點和釋放彈簧所組成,其工作原理與接觸器類似,都是一個電流或電壓值通過線圈,線圈內產生一個磁場,吸合銜鐵,帶動觸頭動作。
電流繼電器和電壓繼電器通常用在直流和交流迴路中。它的作用是作為過流(或過壓)、欠流(或欠壓)保護繼電器。前者超過規定值時鐵芯吸合,後者是低於規定值時鐵芯釋放。
時間繼電器是指當線圈獲得信號後,觸點要延遲一段時間才動作的電器,常用的有電磁式、空氣阻尼式、電動機式和半導體式時間繼電器。它的觸頭有瞬動觸頭、通電延時觸頭和斷電延時觸頭。
中間繼電器實際上是一個電壓繼電器,它的作用是中間放大觸點的數量和觸點的容量。
常用繼電器的基本型號和文字標註如表8-1所示。
如圖8-4所示是電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器的圖形表示法;如圖8-5所示是時間繼電器的圖形表示法。
非電量控制繼電器
常用的非電量控制繼電器有溫度繼電器、壓力繼電器、流量繼電器、速度繼電器、位移繼電器和光照繼電器等。這種繼電器的感受元件反映的不是電氣量,而是溫度、壓力、流量、速度、位移和光照等物理量。非電量繼電器沒有線圈符號,只有觸點符號。幾種常用的圖形符號如圖8-6所示。
行程開關
行程開關是一種將機械信號(如行程、位移)轉化為電氣開關信號的電器,工作原理類似於按鈕,是依靠機械的行程和位移碰撞,使其觸點動作。按照其安裝位置和作用的不同,行程開關分為限位開關、終點開關和方向開關。
行程開關有單向動作能自動復位和雙向動作不能自動復位兩種形式。單向動作能自動復位是指當機械外力碰撞感受元件時,在外力作用下動觸頭動作;外力消失時,在復位彈簧作用下又恢復原來狀態。雙向動作不能復位的行程開關,當外力消失時行程開關不能自動復位。
行程開關一般由一對動合觸頭和一對動斷觸頭,文字符號一般用「ST」或「SL」表示,圖形符號如圖8-7所示。
控制開關
控制按鈕是通過人力操作並具有貯能(彈簧)復位的開關電器,其結構雖然很簡單,卻是應用最廣泛的一種電器。在低壓控制電路中,它用於給出控制信號或用於電氣連鎖線路等。它由按鈕帽、復位彈簧、觸頭三部分組成,根據不同的控制電路的需要,可以裝配成一動合(常開)一動斷(常閉)到六動合(常開)六動斷(常閉)等複合形,接線時也可以只接動合(常開)觸頭或只接動斷(常閉)觸頭。有的控制按鈕為防止錯誤動作,將其做成鑰匙式,即將鑰匙插入按鈕帽時方可操作,或者按鈕帽做成旋鈕式,用手把操作旋鈕,並具有不復位記憶作用。有的控制按鈕和信號燈裝在一起,按鈕帽用透明塑料製成,兼作信號燈罩,可縮小控制箱體積。此外,還有緊急式按鈕,此種按鈕有直徑較大的紅色蘑菇按鈕頭突出於外,作緊急切斷電源用。文字符號一般用「SB」表示。如圖8-8所示是控制按鈕圖形符號表示法。