电气控制系统的基本控制规律

1.2.3　电气控制系统的基本控制规律

1）联锁的控制规律

（1）互斥联锁

①无互锁的正反向控制电路

图1-39所示为电动机正反转控制电路，通过改变电源相序实现电动机的正反转。

图1-39　电动机正反转控制电路

对于图1-39（b），按下正转启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合并自锁，KM₁主动合触点闭合，使电动机M通电正转。即：

SB₁↑→KM₁↑→KM₁＝1→M↑　正转

此时，若直接按下反转启动按钮SB₂，则接触器KM₂通电吸合，KM₂主动合触点闭合，这样，电流从L₁经KM₁的动合触点经KM₂的动合触点至L₃，即造成L₁与L₃的相间短路，这是该电路的一大缺点。

若需要从正转运行切换到反转运行，则需要如下操作：

首先，按下停止按钮SB₃，则接触器KM₁断电释放，KM₁的主动合触点断开，电动机M断电；然后，按下反转启动按钮SB₂，则接触器KM₂通电吸合，KM₂的主动合触点闭合，使电动机M通电，这时，加至电动机的电源相序改变了，故电动机反向启动。即：

SB₃↑→KM₁↓→KM₁＝0→M↓　停止

SB₂↑→KM₂↑→KM₂＝1→M↑　反转

②电气互锁

如图1-39（c）所示，按下正转启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合并自锁，电动机M通电正转。另外，KM₁的动断触点断开，这样，即使按下反转启动按钮SB₂，KM₂也不会通电吸合，从而避免了相间短路。

电路中，两个接触器的动断触点互相串入到对方的接触器线圈回路中。这样，当一个接触器通电吸合后，其动断触点断开，使另一个接触器不可能通电吸合，这种关系称为电气互锁。其动作过程为：

③机械互锁

如图1-39（d）所示。在正转运行时，按下反转启动按钮SB₂，SB₂的动断触点先断开，使接触器KM₁断电释放，KM₁的动合触点断开使电动机M断电，KM₁的动断触点闭合，互锁解除。SB₂的动合触点闭合，使KM₂通电吸合，M通电反转。

电路中，按钮SB₁和SB₂的动断触点所起的作用称为机械互锁。

（2）顺序联锁

①启动顺序联锁

如图1-40（a）所示，由于在接触器KM₂线圈回路中串入接触器KM₁的动合触点，故接触器KM₂通电吸合要受到接触器KM₁的状态制约，只有在KM₁通电吸合（其动合触点闭合）后KM₂才有可能通电吸合，当KM₁未通电吸合时，KM₂不可能通电吸合。

图1-40　顺序联锁控制

如果用KM₁和KM₂分别控制电动机M₁和M₂，那么便可实现M₁先启动而M₂后启动的顺序联锁。

②停止顺序联锁

如图1-40（b）所示，由于在停止按钮SB₂上并联有接触器KM₂的动合触点，故只有在KM₂断电（其动合触点断开）后SB₂才可能起作用（使KM₁断点）。

若分别用接触器KM₁和KM₂控制电动机M₁和M₂，则便实现了M₂先停止而M₁后停止的顺序联锁控制。

（3）长动与点动联锁

长动与点动联锁是既能正常进行启保停控制，又能进行点动控制。

长动与点动的区别就在于有无自锁触点的作用。换而言之，当自锁触点起作用时即为长动，而当自锁触点失去自锁作用时即为点动。

对于图1-41（a），采用中间继电器KA的长动与点动联锁，按下启动按钮SB₁，接触器KM通电吸合，因SB₂动断触点是闭合的，故KM自锁触点起作用。按下停止按钮SB₃，KM断电释放。需要点动时，按下点动按钮SB₂，其动断触点先断开，解除自锁作用，SB₂动合触点闭合，使KM通电吸合，此时，虽然KM的辅助动合触点是闭合的，但因SB₂的动断触点已经断开，故自锁回路不起作用。松开点动按钮SB₂，其动合触点先断开，使KM断开释放，KM的辅助动合触点断开，虽然SB₂的动断触点也接着闭合，但自锁回路仍不起作用。

图1-41　长动与点动联锁

在图1-41（a）中，若KM的释放时间大于SB₂恢复时间，则点动控制无法实现。因为这时，在松开SB₂后，SB₂动断触点的闭合动作先于KM的动合触点的断开动作，这样，自锁回路可以通过电流，故而使KM继续通电。为避免这种情况的出现，可采用图1-41（b）所示的电路，动作过程为：

　　　　　　SB₁↑→KA↑→KA＝1→KM↑　启动

　　　　　　SB₃↑→KA↓→KA＝0→KM↓　停止

　　　　　　SB₂↑→KM↑　启动（点动）

　　　　　　SB₂↓→KM↓　停止（点动）

（4）多地联锁

如图1-42（a）所示，启动按钮SB₁和SB₂并联，只要按下其中任一按钮都能使接触器KM通电吸合。图1-42（b）中停止按钮SB₂和SB₃串联，只要按下其中任一按钮都能使接触器KM断电释放。图1-42（a）、（b）分别为两地启动控制和两地停止控制。

图1-42　多地联锁

实现联锁控制的基本方法是采用反映某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁工作的要求。联锁控制的关键是正确选择联锁触点。

我们可以把联锁控制的规律归纳为以下几点：

①要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则须将甲接触器的常闭辅助触点串在乙接触器的线圈电路中。

②要求甲接触器动作后乙接触器方能动作，则须将甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电路中。

③要求乙接触器线圈先断电释放后才能使甲接触器的线圈断电释放，则须将乙接触器的常开辅助触点并在甲接触器的线圈电路中的停止按钮上。

④多地联锁控制中，须将停止按钮串联，启动按钮并联。

2）参量的控制规律

控制过程的变化参量很多，通过测量元件反应参量的变化，并将这一变化参量反馈回来作用于控制装置，实现自动控制，这就是参量控制规律。控制过程可用图1-43所示的结构图表示。

常用的变化参量有行程、时间、速度、电流等。

图1-43　参量变化控制规律的结构图

（1）行程控制

如图1-44所示，利用行程开关（极限开关）实现限位控制，主电路参见图1-39。

接通电源后，按下右移按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合并自锁，KM1的主动合触点闭合，控制电动机M正转，使运动机构向右运动。当运动机构运行至右端位置时，运动机构上的撞块撞到行程开关SQ₂，SQ₂动断触点断开使接触器KM₁断电释放，电动机M断电，运动机构停止。即：

SB₁↑→KM₁↑→KM₁＝1→M↑，右移，至右终端位置，SQ₂↑→KM₁↓→M↓，停止。

反向运动过程类似，故不予详述。

图1-44　行程控制

图1-45　时间控制

（2）时间控制

图1-45所示为电动机定子回路串电阻降压启动控制电路。利用时间继电器实现由降压启动至全压运行的切换，即用时间继电器的延时来控制降压启动时间。动作原理分析如下：

接通电源后按下启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合并自锁，KM₁的主动合触点闭合使电动机定子回路串电阻降压启动；同时，缓吸时间继电器KT通电，经过一段延时时间（时间继电器整定的时间）后，KT的延时闭合动合触点闭合，使接触器KM₂通电吸合并自锁，KM₂主动合触点闭合使电动机加全压运行，另KM₂的动断触点断开使KM₁断电释放，KM₁的动合触点断开，KT断电释放，KT的延时闭合动合触点瞬时断开。

图1-46　速度控制

（3）速度控制

图1-46所示为单向运行的电动机反接制动控制电路。利用速度继电器实现对反接制动的控制。动作原理分析如下：

接通电源后，按下启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合并自锁，KM₁的主动合触点闭合使电动机M启动，当转速上升到100r/min时，速度继电器KS动作，KS的动合触点闭合，为反接制动做准备。

按下停止按钮SB₂，其动断触点断开，使接触器KM₁断电释放，电动机断电；SB₂的动合触点闭合，KM₂通电吸合并自锁（因这时电动机转速仍很高，速度继电器KS仍是动作状态，KS的动合触点是闭合的），KM₂的主动合触点闭合使电动机换相，反接制动开始，电动机转速快速下降，当转速低于100r/min时，KS的动合触点断开，KM₂断电释放，反接制动过程结束。

（4）液位控制

图1-47　液位控制

图1-47所示为建筑物生活水箱水位自动控制电路。通过水位控制器实现水泵的启停控制。动作原理分析如下：

接通电源，转换开关SA置于“自动”位。当水箱水位降至最低水位时，水位控制器触点SL₁闭合，使中间继电器KA通电吸合，KA的动合触点闭合使接触器KM通电吸合，KM的主动合触点闭合，电动机M通电，水泵运行。当水位上升至最高水位时，水位控制器触点SL₂断开，KA断电释放，KA的动合触点断开使KM断电释放，KM的主动合触点断开，M断电，水泵停止运行。

水位“低”，SL₁＝1→KA↑→KA＝1→KM↑→KM＝1→M↑，水泵启动。

水位“高”，SL₂＝1→KA↓→KA＝0→KM↓→KM＝0→M↓，水泵停止。

当SA置于“手动”位置时，通过按钮SB₁和SB₂实现水泵启停控制。

图1-48　压力控制

（5）压力控制

图1-48所示为建筑物消防喷淋系统中恒压泵的控制电路。利用压力继电器实现对泵的自动启停。动作原理分析如下：

合上电源开关QS，转换开关SA置于“自动”位置。发生火灾时，喷淋头喷水灭火，使管网水压力下降，启动消防加压泵，当管网中的水由于渗漏压力降低至某一数值（约为额定压力的90%）时，压力开关的触点SP₁闭合，使中间继电器KA通电吸合并自锁，KA的另一动合触点闭合使接触器KM通电吸合，KM的主动合触点闭合，电动机M通电，启动恒压泵。当水压达到额定水压时，压力开关触点SP₂断开，KA断电释放，其动合触点断开使KM断电释放，KM主触点断开，M断电，恒压泵停止运行。