作者：黄北刚
出版社：电子工业出版社
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全彩图解电气控制电路100例试读：
前言
随着社会文明的高速发展和科学技术的不断进步，电工行业也得到不断发展。为了让广大有志于电工行业的初学者在较短时间里真正学会识图和掌握电动机常用控制电路的工作原理，作者结合实际情况，编写了《全彩图解电气控制电路100例》这本书。
本书共有100例不同的电动机的控制电路。阅读前应先认识电路图中的开关、继电器外形等，了解必要的识图知识。认识电路图，看懂电路图，能够按图正确、灵活接线，分析处理故障，是电工的基本技能。
本书中的电动机控制电路是以接触器的吸合、释放为最终目的，也就是通过接触器的吸合，启动电动机，接触器释放，停止电动机运转。电动机回路由主电路与二次回路组成，即输入/输出回路和执行机构。本书中的电动机一次主回路中的开关设备，由隔离开关、断路器、熔断器、接触器、热继电器、电动机保护器、电动机构成。根据电动机额定容量的驱动需要选择。二次回路也称操作回路，连接的导线称二次线。二次回路由指令电器和检测元件组成。指令电器主要有按钮开关、转换开关等，用于对电动机发出启停指令。检测元件主要有行程开关、时间继电器等，用来检测控制电路中的行程、压力、时间、计数等，在自动控制中作为程序的转换信号。为了满足控制电路的触点数量需要，一般选择中间继电器承担，用来记忆输入信号、转换信号。
电动机控制电路中的开关设备正确合理地匹配，以达到控制要求，满足电动机安全启停控制要求。为了使初学者更好地阅读本书，有必要介绍一点开关的结构和操作。本书在电动机控制电路图的基础上，将电路中所用开关设备的实物照片用线条进行连接，并且根据电路需要将表示导线的线条画成双色以便区分，形成电动机控制电路的实物接线图，这是作者独创的电路图画法，本书多数图采用一个电动机的控制电路图，对应一个实物接线图，共同来表达电动机回路接线的新形式。这种控制电路图使初学者先得到感性认识，通过立体直观的实物对照和图文并茂的电路原理表述，使读者在认识一些开关设备的同时，熟悉代表这些开关设备的文字符号和图形符号。有助于读者逐步学会识读电工电路图，这是本书的最大亮点。
本书构思新颖，书中电路没有像一般图书那样按功能或按设备的种类进行分类，而是按控制电路的元件特点进行分类，目的是使读者通过学习电路分析，起到举一反三、触类旁通的作用。
读者可以通过阅读本书了解三相交流异步电动机回路开关设备的构成、电路送电操作顺序、电路工作原理等，使读者受到启发。
实物接线图与控制电路的图面线条密集，画图中难免出现有误之处，读者阅读中若能看出接线图中的疏漏错误，证明其识图技能已经入门了。
希望本书能成为电工技术初学者喜爱的读物，如果本书能够帮助大家提高实际的工作能力，使大家能更好地为经济建设服务，那么作者将十分高兴。
在本书的编写过程中，获得许多同行热情的支持与帮助，祝传海、李庆海、刘涛、刘世宏、姚琴、李忠仁、杜敏、李辉、姚珍、姚绪、黄义曼等人进行了部分文字的编写工作。
由于作者水平有限，书中难免出现许多不足甚至错误，诚恳希望读者批评指正。黄北刚2016年6月第1章简要介绍电路中的交流接触器
为了电工技术初学者能够阅读本书的电路图，有必要对交流接触器进行介绍。交流接触器属于一种有记忆功能的低压开关设备。它的主触点用来接通或断开各种用电设备的主电路。例如用于电动机线路中，主触点闭合电动机得电运转，主触点断开，电动机断电停止运转，安装在电动机回路中的CJ20-160交流接触器如图1-1所示。图1-1 电动机回路的开关设备
通过接触器的线圈和辅助触点与选择的机械设备生产过程中所需要的时间、温度、压力、速度等各种继电器，以及按钮开关、接近开关、行程开关等相互接线构成的控制电路，实现对电动机启动、停止的操作。安装在变电站配电盘、柜、屏内的开关设备，如低压断路器、交流接触器、热继电器、电流互感器、控制回路熔断器、端子排如图1-1所示。安装在电动机前的控制按钮、电流表如图1-2所示。图1-2 泵与电动机机前设备1.1 接触器在电路中零压保护
在电路中，通过采用接触器对用电设备进行控制，能够实现零压保护（也称失压保护）。
生产机械在工作时，如果使用空气断路器QF直接控制电动机时，由于某种原因而发生电网系统突然停电，电动机停止运行，但空气断路器QF在闭合的位置，那么在电源电压恢复时，电动机便会自行启动运转，有时可能导致人身和设备事故，并引起电网过电流和瞬时电压下降。为防止这类情况发生而实施的保护称为零电压保护。
常用的失压保护电器是接触器和以电压启动的各种继电器。当电网系统停电时，如接触器KM和中间继电器KA触点复位，切断主电路和控制电源。当电网恢复供电时，若不重新按下启动按钮，电动机就不会自行启动，实现了失压保护的作用。
当电网停电时或波动时，接触器KM就会失压释放，生产设备因断电而停止运转，对于某些非常重要的生产设备是不能中断运行的，作为备用的生产设备，一旦电网恢复供电，通过接触器KM和中间继电器KA、时间继电器KT等相互接线，构成备用的生产设备自启动的控制接线，当电网恢复供电时，不用重新按下启动按钮，电动机就会自行启动，满足生产需要。按触器接触器不仅能实现远距离自动操作和欠电压释放保护功能，而且具有控制容量大、工作可靠、操作频率高、使用寿命长等优点，因而得到广泛应用。1.2 接触器的基本结构部件名称
MYC10（CJ10-100A）交流接触器部件名称如图1-3所示。图1-3 MYC10（CJ10-100A）交流接触器部件名称
CJ20-63（额定工作电流63A以上）交流接触器部件名称如图1-4所示。图1-4 CJ20-63交流接触器各部名称
接触器是由以下几个部分组成。电磁机构电磁机构由线圈、动铁芯（衔铁）和静铁芯组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。触点系统触点系统包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常分为三对、四对、五对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁等作用，不同型号的接触器辅助触点的对数是不同的。辅助触点安装在接触器两侧，左侧一常开（动合）触点、一动断（常闭）触点；右侧也是一常开（动合）触点，一动断（常闭）触点。也有常开（动合）触点、常闭（动断）各三对的，如CJ24系列接触器。灭弧装置容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。其他部件其他部件包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。1.2.1 CJ20-63（额定工作电流63A）以上的交流接触器
将CJ20-63（额定工作电流63A）交流接触器的消弧罩（也称灭弧罩）取下，能够看到各部件名称，如图1-4所示。
将CJ20-63（额定工作电流63A）交流接触器某些部分进行分解，以便了解CJ20交流接触器的结构，如图1-5所示。图1-5 CJ20-63（额定工作电流63A）交流接触器主要部件名称1.2.2 LC1系列交流接触器
LC1系列交流接触器（以下简称接触器）主要用于交流频率为50Hz或60Hz、交流电压至660V（690V）环境中。在AC-3使用类别下工作电压为380V；在额定工作电流至170A的电路中，供远距离接通和分断电路之用。接触器可与相应规格的热继电器组合成磁力启动器，以保护可能发生过负荷的电路，适宜频繁地启动和控制交流电动机。
LC1示列交流接触器如图1-6所示。图1-6 LC1系列交流接触器1.2.3 CJ24系列交流接触器
CJ24系列交流接触器主要用于交流50Hz（派生后可用于60Hz）、额定电压至660V，额定电流由100A至630A的电力系统中供冶金、轧钢及起重机等电气设备作为远距离频繁地接通、分断电路和启动、停止、反向及反接制动电动机等之用。CJ24系列三极式交流接触器的外形如图1-7（a）所示，CJ24系列五极式交流接触器的外形如图1-7（b）所示。图1-7 CT24系列交流接触器1.3 接触器线圈触点在电路图中的标识
本节将介绍接触器线圈及触点在电路图中的标识。线圈接线端子代号线圈有两个接线端子，端子代号为A1和A2，如图1-8所示；线圈有三个接线端子，端子代号为A1和A2、A2，如图1-9所示。图1-8 一个线圈两个接线端子图1-9 一个线圈三个接线端子主电路接线端子代号主电路接线端子代号采用一位数字来标识，三极（三相）的接触器主电路接线端子代号如图1-10所示；四极（四相）的接触器主电路接线端子代号如图1-11所示。图1-10 三极（三相）的接触图1-11 四极（四相）的接触器器辅助电路接线端子代号辅助电路接线端子代号采用两位数字标识，名称如图1-12所示。图1-12 两位数字标识名称
功能数字1、2表示动断触点如图1-13（a）所示；3、4表示动合触点如图1-13（b）所示。图1-13 两位数字标识
1、2、3、4表示带转换触头的辅助电路中的接线端子代号；5、6表示带特殊功能动断触点（例如延时）的接线端子代号；7、8表示带特殊功能常开触点（例如延时）的接线端子代号。5、6、8表示带有转换触头且转换触头具有特殊功能的接线端子代号，如图1-14（a）所示。属同一触点的接线端子的序列数字相同；同一元件的所有触点具有不同的序列数字，如图1-14（b）所示。辅助电路接线端子代号的编制，如图1-14（c）所示。图1-14 辅助触点的标识图1-14 辅助触点的标识（续）1.4 接触器的表面文字的含义
接触器表面上没有字母和数字标识的，如图1-3所示MYC10（CJ10-100A）交流接触器。接触器表面上有字母和数字符号的，如图1-15所示。图1-15 接触器表面上有字母和数字符号的
如图1-15（a）所示，接触器表面上字母和数字含义如下：
主电路电源侧端子标志——1/L1、3/L2、5/L3、7/L4。
主电路负载侧端子标志——2/T1、4/T2、6/T3、8/T4。
辅助触点的标志——11、12，是一对动断触点；41、42是一对动断触点。23、24是一对动合触点；33、34是一对动合触点。这台接触器自身带有两对动合触点，两对动断触点。
如图1-15（b）所示，CJX2接触器上的文字含义如下：
CJX2——交流接触器型号；
09——接触器额定工作电流；
10——表示只有一对动合触点，即13NO和14NO。
接触器部件位置标识示意图如图1-16所示。图1-16 接触器部件位置标识第2章电动机常用控制电路
电动机的控制电路有非常简单的，也有非常复杂的，电动机基本控制电路与其他机械设备的控制电路是通用的，区别回路的名称只是接触器KM或一次保护用的热继电器FR下侧负荷电缆所连接的电动机所驱动的是什么设备：如果是风机，就称为风机控制电路；如果是水泵，就称为水泵控制电路；如果是混凝土搅拌机，就称为搅拌机控制电路；如果是锅炉引风机，就称为锅炉引风机控制电路。电动机的控制电路是根据生产工艺和现场的实际需要而进行灵活设计的。【例1】刀闸开关直接启停的电动机控制电路
胶盖刀闸的外形及刀闸开关直接启停的电动机控制电路如图2-1所示。把开式负荷开关的胶盖打开后，能看到这种开关的全部导电零件（包括熔断丝）都安装在一块瓷底板上，彼此之间用绝缘胶盖隔开（防止合闸和分闸产生的弧光，造成短路，并能防止带电体裸露），避免人身触电。HH3系列负荷开关适用于交流频率50Hz，额定工作电压380V、额定工作电流至200A的电路中，可作为手动不频繁地接通与分断，有负载短路保护之用。图2-1 刀闸开关直接启停的电动机控制电路
例如，额定电流60A以下的开启式负荷开关，在电力线路中可作为一般照明、电热、小水泵等回路的控制开关；在建筑施工现场作为施工机械，如电焊机、卷扬提升机，振动机、切断机等的控制电源，也可用作分支线路的配电开关。在户外安装时，要有防雨措施。适当降低三极的开启式负荷开关容量，可以直接用手不频繁地控制小型电动机（如380V、4.5kW以下电动机），并可采用熔断器（熔断丝也称保险丝，断后可随时更换，但必须先排除故障点）进行短路过载保护。【例2】拉线开关操作有过载保护的电动机220V控制电路
采用拉线开关控制电动机是最简单的方法，主电路设备有隔离开关QS、熔断器FU、控制回路熔断器FU1、接触器KM、热继电器FR、电动机M，拉线开关WS，如图2-2（a）所示；把图2-2（a）采用实物与图形符号结合的电路，如图2-2（b）所示；把图2-2（a）采用电气设备实物连接方法构成的实物接线图，如图2-2（c）所示。电路工作原理在图内说明。图2-2 拉线开关操作有过载保护的电动机220V控制电路图2-2 拉线开关操作有过载保护的电动机220V控制电路（续）回路送电操作合上主回路中的熔断器FU；合上主回路中的隔离开关QS；合上控制回路中的熔断器FU1。电路工作原理当需要电动机启动时，拉一下拉线开关WS（触点接通），接触器KM线圈获得220V电源动作，KM的三个主触点同时闭合，电动机绕组获得三相380V交流电源，电动机启动运转；第二次拉一下拉线开关WS（触点断开），接触器KM线圈断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，所驱动的机械设备停止工作。过负荷停机保护电动机过负荷时，热继电器FR动作，动断触点FR断开，接触器KM线圈断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，机械设备停止工作。思考：图2-2（a）为什么主回路中的熔断器标注为FU，控制回路的熔断标注为FU1？【例3】拉线开关操作有状态信号灯的电动机220V控制电路
拉线开关操作有状态信号灯的电动机220V控制电路如图2-3所示。其中，图2-3（a）所示为由图形符号构成的控制电路；把图2-3（a）采用实物与图形符号结合的电路，如图2-3（b）所示；把图2-3（a）采用电气设备实物连接方法构成的实物接线图，如图2-3（c）所示。主电路设备同图2-2（b），不同的是增加了2只信号灯，用来表示电动机的状态。电路工作原理在图内说明。图2-3 拉线开关操作有状态信号灯的电动机220V控制电路图2-3 拉线开关操作有状态信号灯的电动机220V控制电路（续）回路送电操作合上主回路隔离开关QS；合上主回路中的断路器QF；合上控制回路中的熔断器FU。合上熔断器FU后，电源L1相→控制回路熔断器FU→1号线→接触器KM动断触点→5号线→信号灯HL1→2号线→电源N极。信号灯HL1得电灯亮，表示电动机热备用状态。电路工作原理当需要电动机启动时，拉一下拉线开关WS（触点接通），电源L1相→控制回路熔断器FU→1号线→拉线开关WS闭合的触点→3号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器FR的动断触点→2号线→电源N极。电路接通，接触器KM线圈获得~220V电源动作，接触器KM的三个主触点同时闭合，电动机获得三相380V交流电源，电动机启动运转。接触器KM动合触点闭合，电源L1相→控制回路熔断器FU→1号线→闭合的接触器KM动合触点→7号线→信号灯HL2→2号线→电源N极。信号灯HL2得电灯亮，表示电动机处于运转工作状态。第二次拉一下拉线开关WS（触点断开），接触器KM线圈断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，所驱动的机械设备停止工作。过负荷停机保护当电动机过负荷时，负荷电流达到热继电器FR的整定值，热继电器FR动作，动断触点FR断开，切断接触器KM线圈回路，接触器KM线圈断电释放，接触器KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，机械设备停止工作。【例4】一次保护单TA单电流表拉线开关操作的电动机220V控制电路
一次保护单TA单电流表拉线开关操作的电动机220V控制电路如图2-4所示。图2-4 一次保护单TA单电流表拉线开关操作的电动机220V控制电路回路送电操作合上主回路中的隔离开关QS；合上主回路中的熔断器FU；合上控制回路中的熔断器FU1。电路工作原理启动时，拉一下拉线开关WS（触点接通），电源L1相→控制回路熔断器FU1→1号线→拉线开关WS闭合的触点→3号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器FR的动断触点→2号线→电源N极。电路接通，接触器KM线圈获得~220V电源动作。接触器KM的三个主触点同时闭合，电动机绕组获得按L1、L2、L3排列的三相380V交流电源，电动机启动运转。在电动机运行过程中，电动机的工作电流流过电流互感器TA二次回路串接的电流表PA，电流表指针所指向的数值就是电动机运行中的工作电流，通过电流表监控电动机运行中的负荷。第二次拉一下拉线开关WS（触点断开），接触器KM线圈断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，所驱动的机械设备停止工作。过负荷停机保护当电动机过负荷时，负荷电流达到热继电器FR的整定值，热继电器FR发热元件，热继电器FR动作，动断触点断开，切断接触器KM线圈回路，KM断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，机械设备停止工作。【例5】二次保护拉线开关操作双电流表的电动机380V控制电路
二次保护拉线开关操作双电流表的电动机380V控制电路如图2-5所示。图2-5 二次保护拉线开关操作双电流表的电动机380V控制电路回路送电操作合上主回路中的隔离开关QS；合上主回路中的断路器QF；合上控制回路中的熔断器FU1、FU2。电路工作原理当需要电动机启动时，拉一下拉线开关WS（触点接通），电源L1相→控制回路熔断器FU1→1号线→拉线开关WS闭合的触点→3号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器FR的动断触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源L3相。电路接通，接触器KM线圈获得380V电源动作，接触器KM的三个主触点同时闭合，电动机绕组获得按L1、L2、L3排列的三相380V交流电源，电动机启动运转。第二次拉一下拉线开关WS（触点断开），接触器KM线圈断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，所驱动的机械设备停止工作。在电动机运行过程中，电流互感器TA1二次回路串接的电流表PA1，电流互感器TA2二次回路串接的电流表PA2，都有电流流过，电流表PA1、PA2指针所指向的数值就是电动机运行中的工作电流，在两个地方通过电流表监视电动机运行中的负荷。过负荷停机保护当电动机过负荷时，负荷电流达到热继电器FR的整定值（电流互感器TA1、TA2、TA3，二次回路串接的热继电器FR发热元件发热），热继电器FR动作，动断触点断开，切断接触器KM线圈电路，KM断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，机械设备停止工作。【例6】一次保护有电源信号灯、过载报警、拉线开关操作的电动机48V控制电路
一次保护有电源信号灯、过载报警、拉线开关操作的电动机48V控制电路如图2-6所示。图2-6 一次保护有电源信号灯、过载报警、拉线开关操作的电动机48V控制电路回路送电操作合上主回路中的隔离开关QS；合上主回路中的熔断器，合上控制回路变压器T一次绕组电源的熔断器FU1，信号灯RD亮，合上变压器T二次保险FU0后，可以随时根据需要启停电动机。电路工作原理当需要电动机启动时，拉一下拉线开关WS（触点接通），控制回路变压器T二次→控制回路熔断器FU0→01号线→拉线开关WS闭合的触点→3号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器FR动断触点→02号线→控制变压器T二次绕组的另一端2号线，形成48V的工作电压，接触器KM线圈得到48V电源动作，接触器KM三个主触点同时闭合，电动机M绕组获得按L1、L2、L3排列的三相380V交流电源，电动机启动运转，驱动机械设备工作。在电动机运转过程中，拉一下拉线开关WS（触点断开），接触器KM线圈断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止运转，所驱动的机械设备停止工作。过负荷停机保护当电动机运行中出现过负荷时，负荷电流达到热继电器FR的整定值，热继电器FR动作动断触点断开，切断接触器KM线圈电路，KM断电释放，KM的三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，机械设备停止工作。报警电路工作原理当电动机过负荷时，热继电器FR动作，动断触点断开，切断接触器KM线圈控制回路，KM断电释放，电动机绕组断电停止运转。热继电器FR动作时，其动合触点闭合。控制电源L1相→控制熔断器FU1→1号线→热继电器FR动合触点→5号线→报警电铃HA线圈→2号线→电源N极。电铃HA线圈得电，铃响报警。按热继电器的复位钮热继电器复位。【例7】无过载保护点动运转的电动机220V控制电路
无过载保护点动运转的220V控制电路如图2-7所示。把图2-7（a）采用电气设备实物连接方法构成的实物接线图，如图2-7（b）所示。图2-7 无过载保护点动运转的电动机220V控制电路图2-7 无过载保护点动运转的电动机220V控制电路（续）回路送电操作检查机械设备和电气部分是否符合启动条件要求，然后合上主回路中的隔离开关QS；合上主回路中的断路器QF；控制回路熔断器FU。电路工作原理按下启动按钮ST动合触点闭合，电源L1相→控制回路熔断器FU→1号线→端子排XT（1）→1号线→启动按钮ST动合触点（按下时闭合）→3号线→端子排XT（3）→3号线→接触器KM线圈→2号线→电源N极。形成220V的工作电压，接触器KM线圈得到220V的工作电压动铁芯动作，主电路中的接触器KM三个主触点同时闭合，电动机M绕组获得三相380V交流电源，电动机运转驱动机械设备工作。手离开启动按钮ST动合触点断开，切断接触器KM线圈控制电路，接触器KM断电释放，三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源停止运转，机械设备停止工作。通过对图2-7（a）控制电路工作原理的讲述，理解了电路的工作过程。通过图2-7（b）认识这一电动机回路中选择的开关设备实物。【例8】无过载保护点动运转的电动机380V控制电路
由于交流接触器线圈的工作电压的分别是380V、220V、127V、48V、36V、24V。如果使用的接触器KM线圈标注是380V 50HZ，我们在交流接触器KM线圈两端加上380V工作电源。无过载保护点动运转的电动机380V控制电路如图2-8所示。把图2-8（a）采用电气设备实物连接方法构成的实物接线图，如图2-8（b）所示。图2-8 无过载保护点动运转的电动机380V控制电路图2-8 无过载保护点动运转的电动机380V控制电路（续）
从电路上看，图2-8（a）与图2-7（a）相似，只是控制回路多了一只熔断器FU2。回路送电操作检查机械设备和电气部分是否符合启动条件要求，然后合上主回路中的隔离开关QS；合上主回路中的断路器QF；控制回路熔断器FU1、FU2。电路工作原理按下启动按钮ST动合触点闭合，电源L1相→控制回路熔断器FU1→1号线→端子排XT（1）→1号线→启动按钮ST动合触点（按下时闭合）→3号线→端子排XT（3）→3号线→接触器KM线圈→2号线→控制回路熔断器FU2→电源L3相。KM线圈两端形成380V的工作电压，接触器KM线圈得到380V的工作电压动作。主电路中的接触器KM三个主触点同时闭合，电动机M绕组获得三相380V交流电源，电动机运转驱动机械设备工作。手离开启动按钮ST动合触点断开，切断接触器KM线圈控制电
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