电气控制电路是用导线将电动机、电器、仪表等电器元件连接起来,并实现某种要求的电气线路。电气控制电路应根据简明、易懂的原则,用规定的方法和符号来绘制。
电气控制电路根据通过电流的大小可分为主电路和控制电路。主电路:如电动机等,流过大电流的电路。控制电路:如接触器、继电器的吸引线圈以及消耗能量较少的信号电路、保护电路、连锁电路等。因此,了解这些控制元件及其表示方法是分析电气控制图的基础。
控制用电气元件一般采用低压电器,主要是通过分断或接通电路来达到控制、保护、调节电动机启动、停止、正反转和调速等目的。
常用的电气控制元件有接触器、热继电器、电量和非电量继电器、各种开关等。
接触器
接触器是用作频繁的接通或分断交、直流主电路,具有失压保护功能,且远距离控制的电器元件。其主要控制对象是电动机,也可以用于控制其他电力负荷,如电热器、电焊机、电容器和照明等。
接触器主要由主触头、辅助触头、电磁机构(电磁铁和线圈)、灭弧室及外壳组成。主触头用在主电路中,通过较大工作电流。线圈和辅助触头连接在二次控制回路中,起控制和保护作用。当电磁机构通电吸合时,常开主触头和常开辅助触头接通,常闭主触头和常闭辅助触头分断;当电磁机构断电释放时,则相反。
接触器的基本型号是:CJ—交流接触器,CZ—直流接触器。
接触器在接线圈中标注的基本文字符号为“KM”。线圈、主触点、辅助触点都是采用同一文字符号,其图形符号如图8-1所示。
图8-1线圈、主触头、辅助触头的图形如图8-2所示是表示交流接触器主触头、线圈、辅助触头在控制电路中基本作用的示意图。在该图中,主触头串接在V主电路中,用来接通或分断用电设备,线圈接在V控制电路中,辅助触点可接在6.3V信号灯电路中。由图可以看出主触头、线圈、辅助触头可以分接在不同电压等级的不同控制回路中。
图8-2 交流接触器接线示意图它们之间的动作关系是这样的,当合上开关SA时,交流接触器线圈KM与V电源接通,其电磁铁动作,带动主触头KM闭合,使用电设备与V电源接通与工作。与此同时,辅助常开触点KM1-2闭合,H1信号灯得到6.3V电源,灯亮,表示用电设备正在工作。当打开开关SA时,接触器线圈断电释放,电磁铁复位,主触头KM断开,表示用电设备停止工作。这时,辅助动合(常开触头)打开,动断(常闭触头)闭合,H1信号灯灭,H2信号灯亮,表示用电设备停止工作。
以上是接触器的基本工作原理,许多复杂的接触器控制回路都是由简单的基本电路构成的,所以必须熟练掌握。
热继电器
热继电器是一种过电流继电器,具有反时限保护特性,广泛用于电动机的过载和断相保护。
热继电器由膨胀系数不同的双金属片、热元件、动触头三个主要部分组成。热元件串接在用电设备的主回路中,当电路电流过大时,双金属片被热元件加热而弯曲移位,迫使热继电器触头动作,断开电路,达到保护用电设备的目的。
热继电器的热元件有两相式和三相式,但触头一般只有一对或两对。它的基本型号为JR,通常标注的符号为“FR”。热继电器图形符号如图8-3所示。
图8-3 热继电器图形符号电量控制继电器
关于继电器,在二次接线图中已粗略作了介绍。电量控制继电器常用的有电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器等。在电气控制系统中,它们用来控制和保护电路,或用作信号转换继电器。电量控制继电器通常由电磁机构(铁芯、衔铁、线圈)、触点和释放弹簧所组成,其工作原理与接触器类似,都是一个电流或电压值通过线圈,线圈内产生一个磁场,吸合衔铁,带动触头动作。
电流继电器和电压继电器通常用在直流和交流回路中。它的作用是作为过流(或过压)、欠流(或欠压)保护继电器。前者超过规定值时铁芯吸合,后者是低于规定值时铁芯释放。
时间继电器是指当线圈获得信号后,触点要延迟一段时间才动作的电器,常用的有电磁式、空气阻尼式、电动机式和半导体式时间继电器。它的触头有瞬动触头、通电延时触头和断电延时触头。
中间继电器实际上是一个电压继电器,它的作用是中间放大触点的数量和触点的容量。
常用继电器的基本型号和文字标注如表8-1所示。
表8-1常用继电器的基本型号和文字标注如图8-4所示是电流继电器、电压继电器、中间继电器的图形表示法;如图8-5所示是时间继电器的图形表示法。
图8-4 电流、电压、中间继电器表示法图8-5 时间继电器图形的表示方法非电量控制继电器
常用的非电量控制继电器有温度继电器、压力继电器、流量继电器、速度继电器、位移继电器和光照继电器等。这种继电器的感受元件反映的不是电气量,而是温度、压力、流量、速度、位移和光照等物理量。非电量继电器没有线圈符号,只有触点符号。几种常用的图形符号如图8-6所示。
图8-6 非电量继电器的图形符号行程开关
行程开关是一种将机械信号(如行程、位移)转化为电气开关信号的电器,工作原理类似于按钮,是依靠机械的行程和位移碰撞,使其触点动作。按照其安装位置和作用的不同,行程开关分为限位开关、终点开关和方向开关。
行程开关有单向动作能自动复位和双向动作不能自动复位两种形式。单向动作能自动复位是指当机械外力碰撞感受元件时,在外力作用下动触头动作;外力消失时,在复位弹簧作用下又恢复原来状态。双向动作不能复位的行程开关,当外力消失时行程开关不能自动复位。
行程开关一般由一对动合触头和一对动断触头,文字符号一般用“ST”或“SL”表示,图形符号如图8-7所示。
图8-7 行程开关的图形符号控制开关
控制按钮是通过人力操作并具有贮能(弹簧)复位的开关电器,其结构虽然很简单,却是应用最广泛的一种电器。在低压控制电路中,它用于给出控制信号或用于电气连锁线路等。它由按钮帽、复位弹簧、触头三部分组成,根据不同的控制电路的需要,可以装配成一动合(常开)一动断(常闭)到六动合(常开)六动断(常闭)等复合形,接线时也可以只接动合(常开)触头或只接动断(常闭)触头。有的控制按钮为防止错误动作,将其做成钥匙式,即将钥匙插入按钮帽时方可操作,或者按钮帽做成旋钮式,用手把操作旋钮,并具有不复位记忆作用。有的控制按钮和信号灯装在一起,按钮帽用透明塑料制成,兼作信号灯罩,可缩小控制箱体积。此外,还有紧急式按钮,此种按钮有直径较大的红色蘑菇按钮头突出于外,作紧急切断电源用。文字符号一般用“SB”表示。如图8-8所示是控制按钮图形符号表示法。
图8-8 控制按钮图形符号表示法