谈谈继电器-接触器控制线路——用一备排水泵自动轮换电路解读
民用建筑中通常有生活用水泵、排水泵以及空调系统的冷却水泵、冷冻水泵和热水循环泵，消防系统的消火栓水泵、喷淋泵、稳压泵等。这些泵类电动机的拖动控制还是以传统的继电器-接触器控制方式，本文将对某一种排水泵一用一备自动轮换控制电路进行解读，与读者分享。
1. 原理图简介
两台排水泵一用一备自动轮换工作的继电器-接触器控制电路如图1、图2和图3所示。图1为主回路，图2为水位监测、轮换和信号试验等控制，图3为水泵电动机起动运转等控制。该线路采用TN-S（三相五线）供电，其中L1、L2和L3为三相动力电源，控制线路采用单相220V供电、即相线L1和中性线N为电源，还有保护线PE。
图1 主电路 图2 水位监测等控制
图1所示主电路中，QA为控制箱总电源低压断路器。QA1和QA2分别是水泵电动机M1和M2电源断路器，用于短路保护。接触器QAC1和QAC2分别控制电动机M1和M2停止或运转，接触器释放电动机停止，接触器吸合电动机得电运转。BB1和BB2是热继电器，分别用作电动机M1和M2的过载保护用。
图2和图3两图中表格用于说明该栏对应下方电路的功能，如栏目“溢流水位继电器及指示”，表示下方电路完成该功能，其中BL3为溢流液位器、KA4为溢流中间继电器、PGY1为溢流指示。电路图下方的一串数字，某个数字代表数字上方电器的位置号，如继电器KA3的位置号为“4”。数字下面的是该位置上的继电器或接触器其辅助触头被使用的位置，如位置4的中间继电器KA3的常开触头分别在图上位置5、10、16和21处被用到、共有4付触头，而常闭触头则没有被使用。
图3 水泵控制
图1、图2和图3中，SAC为运行方式选择开关、液位器BL1/BL2/BL3分别为低水位/高水位/溢流位、KA1～KA7为中间继电器、KF1为通电延时时间继电器、KF2为失电延时时间继电器、SS1和SS2为水泵停止按钮、ST为声光报警试验按钮、SR为声响复位按钮、SF1和SF2为水泵电动机起动按钮、BB1和BB2为热保护继电器或其辅助常闭触头、PGW为电源指示灯、PGG1和PGG2为水泵电动机运转指示灯、PGR1和PGR2为水泵电动机停止指示灯。
当运行方式选择开关SAC打在一侧，其触头1和2、触头5和6接通状态下，两排水泵处在“手动”方式，此时水泵的起动运转或停止靠人工按钮操作。只要按下按钮SF1或SF2，1#泵或2#泵便起动投入运行。按下SS1或SS2，泵即停止。
当运行方式选择开关SAC打在另一侧，其触头3和4、触头7和8接通状态下，两排水泵处在“自动”方式，此时排水泵由液位器或远控开关来起动运转和停止。触头KA3:[33]与KA3:[34]或KA7:[13]与KA7:[14]闭合则1#泵起动运转，触头KA3:[33]与KA3:[34]或KA7:[13]与KA7:[14]断开则1#泵停止运转。
当运行方式选择开关SAC打在中间位置为“零位”，即控制电路处于切除状态。
排水泵自动轮换的功能是，水位第1次达到“高水位”时1#泵起动进入运行状态、2#泵备用，直到水位降低到“低水位”，1#停止运转；第2次达到“高水位”时2#泵起动进入运行状态、1#泵备用，直到水位降低到“低水位”，2#停止运转；第3次水位上升达到“高水位”时1#泵再次起动进入运行状态、2#泵备用，直到水位降低到“低水位”，1#停止运转。如此循环，1#或2#水泵轮流工作。
2. 水位变化过程
在图2中，当水位逐渐升高至高于“高水位”时，图中位置4的液位器BL2动作，其常开触头闭合，控制回路X1:1→FA:[2]→BL1→X1:[7]→X1:[8]→KA3:[A1]→KA3:[A2] →X1:[4]形成闭合回路，位置4的中间继电器KA3线圈得电吸合，常开触头KA3:[13]与KA3:[14]闭合，使KA3自保持。
若水位继续上升，直到图中位置3的液位器BL3动作，其常开触头闭合，控制回路X1:1→FA:[2]→X1:[5]→X1:[6]→PGY1:[1]和KA4:[A1]→PGY1:[2]和KA4:[A2] →X1:[4]形成闭合回路，使指示灯PGY1点亮、继电器KA4线圈得电吸合。KA4的常开触头KA4:[13]与KA4:[14]同时闭合用于保持继电器KA3的状态；KA4的另一常开触头KA4:[23]与KA4:[24]也同时闭合，使指示灯PGY1点亮、警铃PB鸣响，用于溢流声光报警。随着水位下降水位低于“溢水位”后，液位器BL3复位，其触头恢复常态断开，继电器KA4释放，KA4的触头也恢复常态。注：溢水状态是异常状态。
水位下降降低至“高水位”下后液位器BL2复位，其触头恢复常态断开，此时有触头KA3:[13]与KA3:[14]闭合自保。当水位低于“低水位”时，图中位置4的液位器BL1动作，其常闭触头断开，控制回路断裂，继电器KA3线圈失电释放，其常开触头KA3:[13]与KA3:[14]也断开。
水位控制回路随水位升降变化的过程如图4所示。
图4 水位控制回路随水位变化过程
3. 水泵起动过程
水泵起动根据方式选择开关SAC所处位置不同，有手动起动和自动起动两种。手动由按钮SF1或SF2控制。自动则由液位器通过中间继电器KA3或BAS外控。
3.1 手动起动
运行方式选择开关SAC打在图中左侧为选择手动，即图3中位置15的SAC的[1]与[2]接通、[3]与[4]断开。手动方式时1#泵和2#泵的的控制线路类似，下面以1#水泵为例进行解读。
按下图3中位置15的1#泵起动按钮SF1，触头SF1:[13]与SF1:[14]闭合接通，回路X1:2→FA1:[2]→SAC:[1]→SAC:[2]→SS1:[11]→SS1:[12]→SF1:[13]→SF1:[14]→BB1:-[95]→BB1:[96]→QAC1:[A1]→QAC1:[A2]→X1:4形成闭合，接触器QAC1线圈得电吸合。同时接触器QAC1的辅助触头QAC1:[23]与QAC1:[24]闭合接通，自保回路形成，即X1:2→FA1:[2]→SAC:[1]→SAC:[2]→SS1:[11]→SS1:[12]→QAC1:[23]→QAC1:[24]→BB:-[95]→BB1:[96]→QAC1:[A1]→QAC1:[A2]→X1:4。1#水泵起动进入运行状态，操作过程中控制回路的变化过程如图5所示。还有接触器QAC1的辅助触头QAC1:[33]与QAC1:[34]闭合接通，指示灯PGG1点亮、继电器KA1吸合→指示灯PGR1熄灭。
图5手动起动1#泵控制回路变化
3.2 自动起动
运行方式选择开关SAC打在图中右侧选择自动，此时图3中位置17的SAC的[3]与[4]接通、[1]与[2]断开。图3中位置16的触头KA3:[33]与KA3:[34]为液位控制，图3中位置17的触头KA7:[13]与KA7:[14]为BAS外控。2#泵为图3中位置21的触头KA3:[43]与KA3:[44]为液位控制，图3中位置22的触头KA7:[23]与KA7:[24]为BAS外控。自动方式时1#泵和2#泵的的控制线路也类似，下面以1#水泵液位控制为例进行解读。
当水位逐渐上升至“高水位”使图2中位置4的中间继电器KA3动作，图3位置16的触头KA3:[33]与KA3:[34]闭合接通，回路X1:2→FA1:[2]→KA3:[33]→KA3:[34]→SAC:[3]→SAC:[4]→KA5:[21]→KA5:[22]→QAC2:[21]→QAC2:[22]→BB1:-[95]→BB1:[96]→QAC1:[A1]→QAC1:[A2]→X1:4形成闭合，接触器QAC1线圈得电吸合。接触器QAC1的辅助触头图3中位置17的QAC1:[33]与QAC1:[34]闭合接通，指示灯PGG1点亮、继电器KA1吸合→指示灯PGR1熄灭。
4.自动轮换过程
两台水泵自动轮换工作过程只能在“自动”方式下进行。其核心是图3位置18的通电延时时间继电器KF1、图3位置23的失电延时时间继电器KF2和图2位置7的中间继电器KA5。
4.1 1#泵工作过程
水位低于“高水位”两台泵处于备用状态，随着水位上升达到“高水位”时，图2位置4中间继电器KA3动作，图3位16的触头KA3:[33]与KA3:[34]闭合接通，图3位15的接触器QAC1线圈得电吸合，1#水泵起动工作。同时图3位置18的通电延时时间继电器KF1线圈得电吸合开始计时。计时到达设定值时，图2位置7的触头KF1:[17]与KF1:[18]闭合接通，图2位置7的中间继电器KA5线圈得电吸合，且图2位置8的触头KA5:[13]与KA5:[14]闭合保持KA5的吸合状态。图3位置18的触头KA5:[21]与KA5:[22]由闭合变成断开；图3位置23的触头KA5:[33]与KA5:[34]由断开变成闭合；为2#起动作好了准备。
随着水泵的运转水位逐渐下降，到水位低于“低水位”时，图2位置4中间继电器KA3释放，图3位16的触头KA3:[33]与KA3:[34]断开，图3位15的接触器QAC1线圈失电释放，1#水泵停止工作。自动方式下1#水泵起动停止过程有关电器动作过程如图6所示。
图6 1#泵工作过程电器动作过程
4.2 2#泵工作过程
当水位再次上升达到“高水位”时，图2位置4中间继电器KA3动作，图3位21的触头KA3:[43]与KA3:[44]闭合接通，因图3位置23的触头KA5:[33]与KA5:[34]处在闭合状态→图3位20的接触器QAC2线圈得电吸合，2#水泵起动工作。同时图3位置23的失电延时时间继电器KF2线圈得电吸合。
随着水泵的运转水位逐渐下降，到水位低于“低水位”时，图2位置4中间继电器KA3释放，图3位21的触头KA3:[43]与KA3:[44]断开，图3位20的接触器QAC2线圈失电释放，2#水泵停止工作。同时图3位置23的失电延时时间继电器KF2线圈失电释放开始计时，计时到达设定值时，图2位置7的触头KF2:[15]与KF1:[16]由闭合成断开，图2位置7的中间继电器KA5线圈失电释放。使其触头图3位置18的触头KA5:[21]与KA5:[22]变成闭合；→图3位置23的触头KA5:[33]与KA5:[34] 变成断开，为下一次1#起动作好了准备。自动方式下2#水泵起动停止过程有关电器动作过程如图7所示。
图7 2#泵工作过程电器动作过程
由上面分析可知，中间继电器KA5处于释放状态，1#水泵可以起动；中间继电器KA5处于吸合状态，2#水泵可以起动。
5. 停止过程
不管在手动还是自动方式，只要将运行方式开关SAC打到中间位置，泵即可停止运行。
5.1 手动方式
1#水泵运转过程中，若按下按钮SS1，则其触头SS1:[11]与SS1:[12]断开，图3中控制回路断裂，接触器QAC1失电释放，1#水泵停止。
2#水泵运转过程中，若按下按钮SS2，则其触头SS2:[11]与SS2:[12]断开，图3中控制回路断裂，接触器QAC2失电释放，1#水泵停止。
5.2 自动方式
该方式下，水泵的停止由“低水位”液位器控制，也就是中间继电器释放便使泵停止工作。图3位置16的触头KA3:[33]与KA3:[34]或图3位置17的KA7:[13]与KA7:[14]断开，控制回路断裂，接触器QAC1失电释放，1#水泵停止。图3位置21的触头KA3:[43]与KA3:[44]或图3位置22的KA7:[23]与KA7:[24]断开，控制回路断裂，接触器QAC2失电释放，2#水泵停止。
综上所述，在手动方式下，水泵只能通过按钮起动运行或停止。在自动方式下，可以由水位或BAS外控。当中间继电器KA5处在释放状态时，高水位BL2或BAS起动1#水泵，且将KA5吸合；低水位BL1停止1#水泵。当中间继电器KA5处在吸合状态时，高水位BL2或BAS起动2#水泵，且将KA5释放；低水位BL1停止2#水泵。
江苏 健谈