電氣聯鎖電路用於包含兩個互斥狀態的電氣系統。圖 1 所示的三相換向馬達接觸器是工業控制和自動化系統中的常見範例。此馬達啟動器具有兩個接觸器（一個用於正向，一個用於反向）。它們是互斥的，因為它們絕不能同時啟動。如果它們同時激活，會導致破壞性的相間短路。
本工程簡介介紹了一系列電氣聯鎖電路，首先是一對按鈕，然後是基於繼電器的電路。請注意，本文中所示的組件可參考另一文章「DigiKey’s Small Relay and PLC Trainer」。
圖 1：透過輔助接觸區塊的常閉觸點形成電氣聯鎖電路的可逆馬達。
此機制內嵌入了冗餘機械聯鎖。有關 Schneider Electric 的 DPE09BL 馬達起動器的更多訊息，請參閱規格書。
技術提示：電氣連鎖電路概念可直接應用於可程式邏輯控制器（PLC）。梯形邏輯實作方式與此類似。
技術提示：基於繼電器的電氣聯鎖電路容易受到操作員錯誤的影響，尤其是當繼電器受到機械強制時。違反互斥功能有實際危險。可逆馬達起動器採用機械聯鎖機制，以防止相間短路。
使用按鈕的電氣聯鎖電路
圖 2 和圖 3 展示了一個簡單的電氣聯鎖範例。此電路包含兩個按鈕，分別標示為 A 和 B。它們用於啟動雙色工業指示燈（A 代表綠色，B 代表紅色）。
每個按鈕都包含一個常開觸點和一個常閉觸點。圖 2 顯示了交叉狀態，其中常開觸點位於上層，常閉觸點位於下層。每個按鈕都會影響另一個按鈕的操作。例如，如果按下 A，則綠燈亮起。但是，如果同時按下 B，則綠燈熄滅，因為兩個按鈕已相互停用。
技術提示：本文介紹的 22mm工業開關最好按系列成員進行分類。對於任何提供的系列，都有數百種甚至數萬種組合和排列。點擊此處，了解更多關於如何為您的專案建立開關的資訊。
圖 3：按鈕電氣聯鎖電路的物理實現。
請注意，每個常開開關塊（綠色）都連接到相應開關的常閉（紅色）塊。有關線路識別的更多資訊，請參閱另一文章。
使用繼電器的電氣聯鎖電路
圖 4 和圖 5 以及影片 1 展示了基於繼電器的電氣聯鎖電路的工作原理。其基本原理與按鈕實現相同。在每種情況下，我們都使用一個交叉電路，其中一個電路阻止另一個電路啟動。
請注意，圖 4 中的電路整合了圖 2 中的按鈕電路，以實現冗餘/安全性。此外，它還增加了具有聯鎖功能的 K1 和 K2 繼電器。仔細檢查後發現，每個繼電器都由另一個繼電器的常閉觸點供電。因此，一次只能啟動一個繼電器。但是，如果兩個按鈕同時被按下，則可能會出現競爭狀態。
技術提示：圖 4 所示的冗餘電氣連鎖電路降低了（但並未消除）競爭條件的可能性。此處的「競爭條件」指的是 K1 和 K2 在自取消連鎖裝置啟動之前同時啟動。在這種情況下，可能會發生擊穿事件，導致電源瞬時短路。使用具有按鈕智慧監控功能的 PLC 可以進一步緩解這種情況。
圖 4：該原理圖展示了一個反向直流馬達控制器，
該控制器帶有雙電氣互鎖裝置，以防止 K1 和 K2 同時啟動。請注意，直流馬達由 K1 和 K2 觸點組成的 H 橋驅動。同時啟動 K1 和 K2 會導致電源短路。
H 橋的擊穿危險
圖 4 展示了一個用於控制直流馬達旋轉方向的 H 橋。在本例中，H 位於側面。回想一下，H 橋由 4 個開關組成，負載位於中間。激活 K1 將使馬達順時針旋轉，而激活 K2 將使馬達逆時針旋轉。
繼電器 K1 和 K2 互斥。如果它們同時激活，會導致電源短路。正如技術提示中所述，由於存在冗餘互鎖裝置，因此不太可能發生這種情況。然而，在圖 5 中，我們看到每個 4PDT Finder 繼電器都配備了一個槓桿，可以機械地強制繼電器動作。這是一種危險，因為無意中強制兩個繼電器會導致電源短路，從而跳脫。
圖 5：圖 4 所述的直流馬達控制器的圖片。
影片 1：圖 4 和圖 5 中所述的直流馬達控制器的示範。
完結前感想
電氣聯鎖電路是工業控制和自動化系統的基本組成部分。這種互斥邏輯的應用將伴隨您整個技術生涯，因為存在許多「非此即彼」或「非此即彼」的電路。您可以期待那些A和B不能同時發生的極端情況。
敬請期待，我們將探索三相正反轉馬達接觸器的完整工作原理。這將包括電氣聯鎖電路和防止半獨立接觸器同時閉合的物理聯鎖機制。在此之前，請先查看本文末尾的問題和批判性思考題。
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實用連結
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問題
以下問題將有助於鞏固文章內容。
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電氣聯鎖電路和機械聯鎖電路有什麼不同？
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憑記憶，繪製基於按鈕和基於繼電器的電氣聯鎖電路的原理圖。
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如何辨識電氣聯鎖電路？你正在尋找什麼樣的模式？
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本文中的電路採用紅/綠雙色 22mm 指示燈。描述該設備如何連接到電路中。此外，使用 DigiKey 參數搜尋工具來確定是否有 120VAC 替代品。
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使用圖 4 所示的冗餘電氣連鎖電路有哪些優缺點？
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什麼是 H 橋？
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什麼是競爭條件？它會如何影響圖 4 所示的電路？提示：確定最壞情況。
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「物理強制繼電器」的表達是什麼意思？這會如何影響圖 4 所示電路？
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研究 Altech 開關。完成本文介紹的常開/常閉組合組件所需的零件編號是多少？
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研究三相馬達反轉的方法。描述三相馬達啟動器及其與 H 橋的關係。提示：擊穿。
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假設馬達啟動器為反轉，我們可以認為，如果電子設備試圖同時啟動兩個接觸器，則為時已晚。確定機械聯鎖的至少兩個用途。提示：凌晨 3 點的故障排除過程中容易發生錯誤。
批判性思考問題
這些批判性思考問題可以擴展文章內容，幫助你全面理解文章內容及其與相關主題的關係。這些問題通常是開放式的，需要研究，最好以論文形式回答。
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研究三相正反轉馬達啟動器的應用。檢查每個應用中電氣聯鎖電路的實作方式。
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從直流馬達的角度來看，圖4所示的電路具有不良特性。重新設計此電路，加入延時繼電器，以防止操作員快速改變馬達方向。延時繼電器應在按鈕鬆開後 2s 內阻止馬達啟動。
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提出圖4的梯形邏輯實現方案，其中包含電氣聯鎖電路和延時電路，以防止馬達損壞。請務必提供電路的線路圖。提示：信任但要驗證！在 PLC 軟體和外部繼電器之間分配聯鎖電路非常重要。
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工業按鈕組內的各個開關接點並不總是同時打開和關閉，尤其是在操作員緩慢按下/釋放按鈕或以一定角度按下按鈕時。這會對圖 2 和圖 4 的操作產生什麼負面影響？
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自動轉換開關（ATS）或自動母線轉換開關（ABT）通常用於將關鍵負載從主電源切換到緊急電源。請撰寫一篇探討電氣和機械聯鎖應用的文章。