為了保證一次設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，需要很多輔助電氣設(shè)備為其服務(wù)，而能夠?qū)崿F(xiàn)一定控制功能的幾個(gè)電氣元件的組合稱為控制回路或二次回路。這些裝置應(yīng)具有以下功能：
 

　　(1)自動(dòng)控制功能。高壓大電流開關(guān)設(shè)備體積很大，一般用操作系統(tǒng)來控制開合。特別是設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，開關(guān)需要自動(dòng)切斷電路，需要一套自動(dòng)控制電氣操作設(shè)備來自動(dòng)控制供電設(shè)備。
 

　　(2)保護(hù)功能。電氣設(shè)備和線路在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生故障，電流(或電壓)會(huì)超過設(shè)備和線路的允許工作范圍和極限，這就需要一套能夠檢測(cè)這些故障信號(hào)并自動(dòng)調(diào)整(斷開、開關(guān)等)的保護(hù)設(shè)備。)的設(shè)備和線路。
 

　　(3)監(jiān)控功能。電是肉眼看不見的，無法從外部區(qū)分一個(gè)設(shè)備是通電還是斷電，因此需要設(shè)置各種視聽信號(hào)，如燈光、音響等，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行電氣監(jiān)控。
 

　　(4)測(cè)量功能。光和聲音信號(hào)只能定性地指示設(shè)備的工作狀態(tài)(通電或斷電)。要想定量地了解電氣設(shè)備的工作狀況，需要有各種儀表測(cè)量設(shè)備來測(cè)量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率、功率等。
 

　　在設(shè)備的運(yùn)行和監(jiān)控中，大多數(shù)傳統(tǒng)的操作部件、控制電器、儀表和信號(hào)可以被計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和電子元件所取代，但在小型設(shè)備和本地控制電路中仍有一些應(yīng)用。這些都是通過電路實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。

      系統(tǒng)組成

 

　　常用控制電路的基本回路由以下部分組成。
 

　　(1)電源電路。電源電路中有AC380V和220V電源。
 

　　(2)保護(hù)電路。保護(hù)(輔助)電路的工作電源為單相220、36V或DC  220、24V等。為電氣設(shè)備和線路提供短路、過載、失壓等各種保護(hù)，由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流元件、穩(wěn)壓元件等保護(hù)元件組成。
 

　　(3)信號(hào)電路。能及時(shí)反映或顯示設(shè)備和線路正常和異常工作狀態(tài)信息的電路，如不同顏色的信號(hào)燈和不同聲音的音響設(shè)備。
 

　　(4)自動(dòng)和手動(dòng)電路。為了提高工作效率，電氣設(shè)備一般都設(shè)有自動(dòng)環(huán)節(jié)，但在安裝、調(diào)試和應(yīng)急處理中，控制電路中應(yīng)設(shè)置手動(dòng)環(huán)節(jié)，通過組合開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)模式轉(zhuǎn)換。
 

　　(5)駐車制動(dòng)電路。切斷電路的電源，采取一些制動(dòng)措施使電機(jī)快速停止，如能耗制動(dòng)、電源反接制動(dòng)、反拉反接制動(dòng)、再生發(fā)電制動(dòng)等。(6)自鎖和鎖定電路。啟動(dòng)按鈕松開后，線路保持通電，電氣設(shè)備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)稱為自鎖環(huán)節(jié)，如線圈回路中串聯(lián)的接觸器動(dòng)觸頭。對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上的電氣裝置和元件，為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，一個(gè)只能上電，一個(gè)不能上電，稱為閉鎖環(huán)節(jié)。例如，兩個(gè)接觸器的動(dòng)態(tài)斷開觸點(diǎn)與彼此的線圈電路串聯(lián)。

什么是電氣聯(lián)鎖？自鎖？
 

　　電氣聯(lián)鎖裝置
 

　　電氣控制中聯(lián)鎖的設(shè)置主要是為了保證電器的安全運(yùn)行。它主要通過兩個(gè)電氣裝置的相互控制實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。實(shí)現(xiàn)方式主要有三種，一種是電氣聯(lián)鎖。第二是機(jī)械聯(lián)鎖，第三是機(jī)電聯(lián)鎖。
 

　　連鎖
 

　　電氣聯(lián)鎖：將這兩個(gè)繼電器的常閉觸電連接到另一個(gè)繼電器的線圈控制回路中。這樣，當(dāng)一個(gè)繼電器通電時(shí)，就不可能在另一個(gè)繼電器的線圈上形成閉環(huán)。但是這個(gè)動(dòng)作也可以通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。三、機(jī)電聯(lián)鎖。比如高壓柜里沒有電，不打開開關(guān)就打不開隔離開關(guān)。如果上述開關(guān)不打開，接地刀閘將不會(huì)閉合。如果不拉接地刀閘，高壓柜門不會(huì)打開，工作后才能檢查開關(guān)。電氣聯(lián)鎖是指通過繼電器和接觸器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。例如，當(dāng)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，正向接觸器的觸點(diǎn)切斷反向按鈕和反向接觸器之間的電氣路徑。機(jī)械聯(lián)鎖是通過機(jī)械部分實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。比如兩個(gè)開關(guān)不能同時(shí)閉合，這樣一個(gè)開關(guān)閉合時(shí)，另一個(gè)開關(guān)機(jī)械卡死，不能閉合。電氣聯(lián)鎖容易實(shí)現(xiàn)，靈活簡(jiǎn)單，兩個(gè)聯(lián)鎖裝置可以安裝在不同的位置，但可靠性差。機(jī)械聯(lián)鎖可靠性高，但復(fù)雜，有時(shí)甚至無法實(shí)現(xiàn)。通常，兩個(gè)聯(lián)鎖裝置應(yīng)安裝在非常接近的位置。
 

　　普通電源恢復(fù)供電后可以自動(dòng)切換到普通電源(當(dāng)然不能切換)。該功能的電氣實(shí)現(xiàn)稱為電氣聯(lián)鎖，也可以稱為電氣聯(lián)鎖。需要電機(jī)正反向運(yùn)轉(zhuǎn)的地方很多。例如，閘門的打開和關(guān)閉由電機(jī)的向下和反向旋轉(zhuǎn)控制。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過反轉(zhuǎn)電源的相序來實(shí)現(xiàn)的。正向運(yùn)行時(shí)，反向運(yùn)行會(huì)造成相間短路，燒壞電氣設(shè)備，避免了這種情況。正轉(zhuǎn)時(shí)，交流接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在電機(jī)反轉(zhuǎn)的控制電路中。換向交流接觸器的輔助觸點(diǎn)串聯(lián)在電機(jī)關(guān)斷的控制電路中。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，利用交流接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)切斷換向電機(jī)的控制電路，使換向無法投入運(yùn)行。
 

　　反轉(zhuǎn)工作時(shí)，用交流接觸器常閉輔助觸點(diǎn)切斷電機(jī)正轉(zhuǎn)的控制電路，使正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)不起作用。電路分為主電路，也稱為主電路(電源布線)，以及控制主電路的控制電路，也稱為輔助電路。

　　交流接觸器是帶控制線圈的控制元件，可以是AC220V，也可以是AC380V。通電后可閉合，主電路可接通一次，使電機(jī)工作。用于控制線圈通斷的電路是控制電路。
 

　　電氣元件不通電時(shí)，閉合觸點(diǎn)稱為動(dòng)態(tài)閉合觸點(diǎn)，斷開觸點(diǎn)稱為動(dòng)態(tài)閉合觸點(diǎn)。主電路的觸點(diǎn)可以傳遞大電流。根據(jù)電機(jī)的尺寸選擇不同尺寸的交流接觸器。輔助觸點(diǎn)連接在控制電路中，因此電流限制在5A。
 

　　自鎖電氣控制電路
 

　　接觸器特性——接觸器一般有6個(gè)端子，其中3個(gè)為常開觸點(diǎn)，2個(gè)為常閉觸點(diǎn)，1個(gè)為線圈。當(dāng)線圈通電時(shí)，所有常開觸點(diǎn)閉合，所有常閉觸點(diǎn)斷開。
 

　　為了便于理解，請(qǐng)先看電路圖

       自鎖
 

　　在這個(gè)圖中，左側(cè)是主電路，右側(cè)是次級(jí)電路(為了方便，我們省略了主電路和次級(jí)電路之間的連接)。這時(shí)我們只看二次回路，SB2是常開按鈕，下面的KM是接觸器線圈，上面的KM是接觸器常開觸點(diǎn)。
 

　　如果沒有接觸器，即圖中沒有標(biāo)有KM的地方，按下SB2電路就上電，松開就斷電(常開按鈕功能，啟動(dòng)按鈕用常開按鈕)。因此，我們連接了接觸器線圈，并將常開觸點(diǎn)與SB2并聯(lián)。因此，當(dāng)SB2被按下時(shí)，線圈瞬間通電，使常開觸點(diǎn)閉合，從而保證SB2釋放時(shí)電路仍然通電。
 

　　常見的自鎖電路
 

　　常見的電路——自鎖電路

      工作原理

 

　　一個(gè)
 

　　開始
 

　　電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，合上電源開關(guān)QS，接通整個(gè)控制電路的電源。
 

　　當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，其常開點(diǎn)閉合，接觸器線圈KM通電，可以拉入，同時(shí)閉合連接在SB2兩端的輔助常開。
 

　　在主電路中，主觸點(diǎn)閉合，使電機(jī)接通三相交流電源開始轉(zhuǎn)動(dòng)。
 

　　在二次回路中，按下：SB2向KM線圈送電，連接KM輔助觸點(diǎn)向KM線圈供電，形成兩個(gè)電源。
 

　　當(dāng)SB2啟動(dòng)按鈕松開時(shí)，雖然SB2一路斷開，但KM線圈仍然通過自身的輔助觸點(diǎn)不斷給線圈通電，從而保證電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。
 

　　這種依靠接觸器常開輔助觸點(diǎn)保持線圈通電的方式稱為接觸器自鎖，也稱為電氣自鎖。這對(duì)具有自鎖功能的輔助常開觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)，這個(gè)電路稱為自鎖電路。
 

　　2
 

　　停止
 

　　要停止電機(jī)，按SB1按鈕，接觸器KM線圈失電解除，KM主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)主電路和控制電路電源切斷，電機(jī)停止工作。當(dāng)SB1按鈕松開時(shí)，SB1常閉觸點(diǎn)在復(fù)位彈簧的作用下再次閉合。雖然恢復(fù)到原來的常閉狀態(tài)，但原來的KM自鎖觸頭已經(jīng)隨著KM線圈斷電斷開，接觸器不能再依靠自鎖觸頭通電。

       三

 

　　電路保護(hù)鏈路
 

　　保險(xiǎn)絲FU1和FU2分別是主電路和控制電路的短路保護(hù)。熱繼電器FR用作電機(jī)的長(zhǎng)期過載保護(hù)。
 

　　電氣控制系統(tǒng)的常見保護(hù)環(huán)節(jié)
 

　　電氣控制系統(tǒng)不僅能滿足生產(chǎn)機(jī)械的加工要求，還能保證設(shè)備長(zhǎng)期、安全、可靠、*運(yùn)行，并在系統(tǒng)出現(xiàn)各種故障或異常運(yùn)行時(shí)保護(hù)供電設(shè)備和電機(jī)。因此，保護(hù)環(huán)節(jié)是所有電氣控制系統(tǒng)中*的一部分，可以用來保護(hù)電機(jī)、電網(wǎng)、電氣設(shè)備和人身安全。
 

　　1.短路保護(hù)
 

　　當(dāng)電機(jī)、電器和電線絕緣損壞或線路故障時(shí)，可能會(huì)引起短路事故。大的短路電流和電動(dòng)勢(shì)可能會(huì)損壞電氣設(shè)備。因此，一旦發(fā)生短路故障，控制電路可以快速切斷電源。常用的短路保護(hù)元件包括熔斷器和低壓斷路器，電機(jī)短路保護(hù)元件可按以下要求安裝：
 

　　1)在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，應(yīng)安裝在各相。
 

　　2)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)熔斷器作為保護(hù)時(shí)，應(yīng)安裝在各相；使用低壓斷路器進(jìn)行保護(hù)時(shí)，應(yīng)至少分兩相安裝。

       2.防止過載

 

　　當(dāng)電機(jī)長(zhǎng)期過載時(shí)，繞組溫升會(huì)超過其允許值，導(dǎo)致絕緣材料老化，使用壽命縮短。在嚴(yán)重的情況下，電機(jī)會(huì)損壞。過載電流越大，達(dá)到允許溫升的時(shí)間越短。常用的過載保護(hù)元件是熱繼電器。對(duì)于大功率的重要電機(jī)，應(yīng)采用反時(shí)限過流繼電器。
 

　　由于熱慣性，熱繼電器在電機(jī)短時(shí)過載沖擊電流或短路電流的影響下不會(huì)瞬間動(dòng)作。因此，熱繼電器作為過載保護(hù)時(shí)，還必須提供短路保護(hù)，短路保護(hù)選用的熔斷器熔體額定電流不應(yīng)超過熱繼電器發(fā)熱元件額定電流的4倍。因?yàn)檫^載保護(hù)特性不同于過流保護(hù)特性，所以過載保護(hù)不能通過過流保護(hù)模式來進(jìn)行。

       3.過電流保護(hù)

 

　　過流保護(hù)廣泛應(yīng)用于DC電機(jī)或繞線式異步電機(jī)。對(duì)于三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，短時(shí)過流不會(huì)造成嚴(yán)重后果，因此可以不設(shè)置過流保護(hù)。
 

　　過流保護(hù)往往是啟動(dòng)不正確，負(fù)載過大造成的，一般小于短路電流。電機(jī)運(yùn)行中更容易產(chǎn)生過流而不是短路，尤其是頻繁正反向起動(dòng)的重復(fù)短時(shí)工作電機(jī)。
 

　　必須強(qiáng)調(diào)的是，短路、過流和過載保護(hù)都是電流保護(hù)，但由于故障電流、動(dòng)作值、保護(hù)特性、保護(hù)要求和所用元件的不同，不能相互替代。4.失去電壓保護(hù)
 

　　電機(jī)正常工作時(shí)，如果由于某種原因電源電壓消失，當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如果電機(jī)自行啟動(dòng)，可能會(huì)損壞生產(chǎn)設(shè)備，造身事故。此外，對(duì)于供電系統(tǒng)的電網(wǎng)，許多電機(jī)等電氣設(shè)備自行啟動(dòng)，也會(huì)造成不允許的過流和瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)壓降。當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，為防止電機(jī)自啟動(dòng)或電氣元件自動(dòng)投入運(yùn)行而設(shè)置的保護(hù)稱為失壓保護(hù)。
 

　　接觸器和按鈕控制的啟?？刂骗h(huán)節(jié)具有失壓保護(hù)功能。因?yàn)楫?dāng)電源電壓消失時(shí)，接觸器會(huì)自動(dòng)釋放，切斷電機(jī)的電源；當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，接觸器不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，因?yàn)樽枣i觸點(diǎn)已經(jīng)斷開。如果接觸器由手動(dòng)開關(guān)和不能復(fù)位的主控制器控制，必須使用特殊的零電壓繼電器。工作過程中一旦失壓，零電壓繼電器就會(huì)被釋放，其自鎖電路就會(huì)斷開。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

       5.欠壓保護(hù)

 

　　當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電源電壓的過度降低會(huì)導(dǎo)致一些電器釋放，導(dǎo)致控制電路異常運(yùn)行，甚至發(fā)生事故。電網(wǎng)電壓過低時(shí)，如果電機(jī)負(fù)載不變，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電流增大，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞。此外，過低的電源電壓會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停止。因此，當(dāng)電源電壓降至允許值以下時(shí)，需要采取保護(hù)措施及時(shí)切斷電源，這就是所謂的欠壓保護(hù)。通常采用欠壓繼電器實(shí)現(xiàn)。
 

　　電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求和步驟
 

　　01
 

　　設(shè)計(jì)目標(biāo)
 

　　電氣設(shè)計(jì)的主要目的是通過某生產(chǎn)設(shè)備電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)要求、需要完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)，也有助于復(fù)習(xí)鞏固過去所學(xué)的知識(shí)，從而達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求。因此，在設(shè)計(jì)之前，需要了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和流程，培養(yǎng)在這個(gè)過程中從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。

　　電氣設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力的培養(yǎng)，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，注重其他方面能力的培養(yǎng)和提高，如獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；能夠查閱書籍資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種參考書；工程制圖能力；能夠撰寫技術(shù)報(bào)告和匯編技術(shù)數(shù)據(jù)。