汉源电工培训学校,水塔的自动控制原理与方案

1．控制要求与控制原理

水塔的自动控制，就是要在无人操作的情况下，供水系统在水塔水位低于某一下限位置时，电气控制系统能自动起动水泵电机，不断地向水塔送水，直到水位升到某一上限位置时，控制系统能自行关断水泵电机。

一个自动控制系统，还应当具有人工干预的功能，以便必要时采用手动操作，达到可随时起动（或停止）水泵电机的目的。

另外，为了控制系统的安全，还应当设有一些必要的保护环节—短路保护和电动机的过载保护。

原理图中的M是水泵电机（三相笼型异步电动机），它通过KM的三个主触头的通、断而起动、停止。KM是交流接触器，其触头的闭合、断开受该接触器线圈的电磁线圈控制，原理图的右边就是该接触器线圈KM的控制电路，图中显示，只要把控制电路中的回路接通，使KM线圈与电源接通，接触器就动作，触头的闭合使电机运行；同样，控制回路断开，接触器线圈断电而会使电动机停止。

根据水塔控制要求，应在低水位的下限（如图1中所示位置），起动电动机，这时通过水位监测系统（浮球中所示位置），起动电动机。浮球1在下限位置，撞块2在行程开关SQ2附近，使行程开关SQ2受压，SQ2的一对常开触头接通，这就使控制电路中KM得电动作，主电路中KM三个常开主触头闭合，电动机M就起动运行。随着水泵的工作，水塔中水位逐渐上升，浮球上升又使撞块向下离开行程开关SQ2，行程开关一旦不受压就会复位，从而使SQ2常开触头断开，如果控制电路只受SQ2常开触头的控制，这时KM就会断开，使M停止，而这时水塔的水位还远没有达到上限水位，为了解决这个矛盾，只要在控制原理图中下限行程开关SQ2常开触头旁并联一个KM接触器的常开触头就可以了。当SQ2接通KM回路时，KM的主触头闭合的同时，与SQ2并联的一对常开触头也闭合了，等到撞块离开SQ2而使SQ2I常开断开时，KM线圈也不会失电，而继续保持得电状态，用接触器自己的动作来保持其得电状态的功能称自保（或自锁），该常开触头叫自保（或自锁）触头。

当水位上升，到上限位置时，随着浮球的上升和撞块的下降而使SQ1受压动作，其常闭触头就要断开，从而切断KM的线圈回路，随着KM的失电而停止水泵电机（当然，自锁触头也复位）。当供水系统使水位下降时，撞块上升又会使SQ1复位，这时线圈KM并不会得电。只有在水位下降到下限水位使才会再起动电动机。

如何人工干预呢？例如预先知道将要停电，为使水塔供水不间断，而提前储满水，就要在水塔水位不在下限位置时也能够起动水泵电机，可以采用手动按钮SB2的常开触头并联在下限行程开关SQ2的常开触头上，需要时，只要按压起动按钮SB2，它能够代替SQ2起到接通KM回路的作用。又例如因检修而需要临时停止水泵电机的工作，可以按压停止按钮SB1，使其常闭触头断开，电机停止。

由于交流接触器没有短路保护和过载保护的功能，控制系统另外增加了保护元件——熔断器和热继电器。熔短器FU1(三只一组)在它后面的主电路和电器发生短路时迅速熔断，熔断器FU2（两只一组，也可只用一只），在控制电路的各处发生短路时，迅速熔断，以保护供电源及电器不受损坏。

本控制电路具有以下特点：

①水塔可在无人值班情况下，由自动控制系统按要求自行工作。

②自动控制系统的关键在于水位的检测及上、下限行程开关和撞块的相对位置设定，其原则是：必须在下限位开机，上限位关机。

③实现水位检测和控制的器件、开关，应根据现场具体情况和可供选用的器件、开关种类予以选择。

④既有自动控制功能，又能手动控制。这是为了满足控制的实际需要，要记住实际需要和使用方便是控制系统的较高追求。

⑤对电机的两种控制方式，在原理图上实现时，采用两个起动信号（常开触头）并联，两个停止信号（常闭触头）串联。

(整理：电工培训学校)