电气控制线路的设计及元器件选择
低压电容补偿柜电气设计回路元器件选型和装配工艺
低压电容补偿柜电气设计回路元器件选型和装配工艺一、柜内元器件介绍及分类1、低压电器:是指在500V以下的供配电系统中对电能的生产、输送、分配与应用起转换、控制、保护与调节等作用的电器。
2、低压配电电器的分类与用途。
1)刀熔开关：用于线路和设备的短路或过载保护，作为不频繁地手动接通和分断交流电路用。
2)刀开关：作为不频繁地手动接通和分断交流电路或作隔离开关用。
3)断路器：用于线路的过载、短路或欠压保护，也可用于不频繁操作的电器。
4)熔断器：用于线路和设备的短路或过载保护。
5)动态补偿调节器：半导体电子开关，用于电容器组的接入或断开电网的智能开关器件。
具有零电流投入，浪涌电流小，过、欠压保护、缺相保护、空载保护、自诊断故障保护等功能。
与普通交流接触器相比，能耗低，能有效地保护电容器和大大减少浪涌电流对电网的冲击。
6)动态补偿控制器：用于电容器组的控制和保护，能控制多组动态补偿调节器的投入和切出。
能记录和储存对电网实时监测数据和电容器组投入和切出的数据。
具有高低压保护，报警，循环投切和优化投切等功能。
7)电容器：用于通过动态补偿控制器对电网的实时监控，在电网的无功功率超过设定的范围时，通过动态补偿调节器接入电网或断开和电网的连接。
提高电网的功率因数，达到减少电网无功损耗，提高电网运行效率，节约电能的目的。
二、操作工艺1、工艺流程：安装过程原则上先主电路,后辅助电路,自上而下。
2、安装和选用方法。
1）刀开关的选用和安装。
a)刀开关的额定电压不小于线路的额定电压；额定电流不小于线路的计算负载电流；极限通断能力不小于线路中最大的短路电流。
b)为防止分断时喷弧造短路，应将与自动开关连接的母线在200毫米以内包以绝缘布，同时在喷弧方向一定距离内不得有其它零件。
c)将前盖按原样固定在开关上，进线端相间有隔弧板的必须按规定装上。
2）、动态补偿调节器的选用和安装。
a)动态补偿调节器的选用应按电容容量大小和规格确定。
动态补偿调节器选用规则(表2)所连接电容器容量/Kvar选用动态补偿调节器≤15KarLTSC-15-S20KarLTSC-20-S30KarLTSC-30-S40KarLTSC-40-Sb)按布置图将动态补偿调节器安装孔眼对准柜体柜架上的固定孔眼，然后用螺栓和弹簧垫片固定，安装须端正不歪斜，并可靠接地。
电气控制技术与PLC第 4 章
线路
(1) 控制线路应标准。尽量选用标准的、常用的或经过实
际考验过的线路和环节。必要时，可以使用逻辑代数化简电 路，优化电路结构。
元件 (2)
尽量减少电器数量，采用标准件，尽可能选用相同型
号的电器元件，以减少备用量。
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(3)尽量缩短连接的数量和长度
6.变频变压调速；
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4.2 电气控制线路 的设计方法
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电气控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法通常有两种:
一种是一般设计法，也叫经验设计法。它是根据生产工 艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。 一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑
代数来分析、设计线路。
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4.2.1
大感应 电动势
并联放电 电阻R
断开时
误动作
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(2)应尽量避免电器依次动作的现象
在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的现象。
(a) 不合理接线 (b) 合理接线 图3.5 减少多个电气元器件依次通电
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(3) 避免出现寄生电路
寄生电路: 控制电路在正常工作或 事故情况下，发生意外接通 的电路叫寄生电路。若控制 电路中存在寄生电路，将破
固有动 作时间
释放延 时作用
图3.7 触点的“竞争”与“冒险” 21
(5) 正确连接电器的触头
避免在电器触头上引起短路。
拉弧短路
图4.8 正确连接电器的触头
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4、完善的保护环节
电气控制线路应具有完善的保护环节，用以保护电网、 电动机、控制电器以及其他电器元件，消除不正常工作时的 有害影响，避免因误操作而发生事故。 1、短路保护：常用的短路保护元器件有熔断器和自动空 气开关； 2、过载保护：常用的过载保护器件是热继电器； 3、过流保护：过流保护：常用电磁式过电流继电器实 现； 4、零电压与欠电压保护：措施：零压保护继电器；在用 按钮操作的设备中，利用按钮的自动恢复作用和接触器的自 锁作用；
电气控制柜元件安装接线配线的规范、方法(图解)
电气控制柜元件安装接线配线的规范（图解）以下是一个图文并茂的配电柜接线工艺规范教程1 元器件安装1.1 前提：所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装。
适用条件需要的灭弧距离拆卸灭弧栅需要的空间等，对于手动开关的安装，必须保证开关的电弧对操作者不产生危险1.2 组装前首先看明图纸及技术要求1.3 检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符1.4 检查元器件有无损坏1.5 必须按图安装(如果有图）1.6 元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下1.7 同一型号产品应保证组装一致性1.8 面板、门板上的元件中心线的高度应符合规定元件名称安装高度（m）指示仪表、指示灯0.6-2.0电能计量仪表0.6-1.8控制开关、按钮0.6-2.0紧急操作件0.8-1.6组装产品应符合以下条件：操作方便。
元器件在操作时，不应受到空间的防碍，不应有触及带电体的可能。
维修容易。
能够较方便地更换元器件及维修连线。
各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合4.4 条的规定。
保证一、二次线的安装距离。
1.9 组装所用紧固件及金属零部件均应有防护层，对螺钉过孔、边缘及表面的毛刺、尖锋应打磨平整后再涂敷导电膏。
1.10 对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。
1.11 主回路上面的元器件，一般电抗器，变压器需要接地，断路器不需要接地，下图中为电抗器接地。
1.12 对于发热元件(例如管形电阻、散热片等) 的安装应考虑其散热情况，安装距离应符合元件规定。
额定功率为75W 及以上的管形电阻器应横装，不得垂直地面竖向安装。
下图为错误接法1.13 所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线上。
1.14 接线面每个元件的附近有标牌，标注应与图纸相符。
除元件本身附有供填写的标志牌外，标志牌不得固定在元件本体上。
a) 端子的标识1.15 标号应完整、清晰、牢固。
标号粘贴位置应明确、醒目b) 双重的标识1.16 安装于面板、门板上的元件、其标号应粘贴于面板及门板背面元件下方，如下方无位置时可贴于左方，但粘贴位置尽可能一致，c) 门上的器件1.17 保护接地连续性保护接地连续性利用有效接线来保证。
机床电气控制线路的设计
三、热继电器的选用
– 作用：用于电动机的过载保护 – 选用依据：根据电动机的额定电流来确定其
型号与规格 IRT=（0.95~1.05）Ied
– 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电
流超过此值的20%时，热继电器应当在 20min内动作。
– 选型：
一般情况下可选用两相结构的热继电器。 在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构 的热继电器。 三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。 – 下列情况 IRT=2 Ied以便保护 1．电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长 2．电动机所带动的设备，不允许任意停电 3．电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等 – 常用系列： JR1 JR2 JR0 JR16 JR16B：由JR0改进而来，双金属片式，有温度补偿 和断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交 流电动机。
第四章 机床电气控制线路的设计 及电气元件的选择
重点：控制线路的设计过程，元器件参数的确定。 难点：如何正确选择控制环节来满足控制要求。
继电器—接触器控制，也称常规控制或传统控制 机床组成： – 机械 – 电气
§2 机床电气设计的一般内容
一、电气设计的基本原则：
– 1．最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。 – 2．在满足控制要求的前提下，设计方案力求简 – 3．把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确
数字程序控制——数控机床 – 特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件， 发展前景广阔。
–5．明确有关操作方面的要求：
操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、 保护措施等的要求。
– 6．设计时应考虑用户供电电网情况
电网容量、电流种类、电压、频率等。
电控元器件介绍
作用：空气开关，也叫断路器；按主电路极数分单极，两极 ，三极，四极断路器，小型短路器还可拼装组合成多极断 路器。主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜中作为 开关电源使用，并对线路，电气设备及电动机等起保护作 用。当发生严重的过电流，过载，短路，断相，漏电等故 障时，能自动切断线路，起保护作用。
原理：低压断路器的种类和形式很多，但结构和工作原理基 本相同。主要有触点系统，灭弧系统，操作机构和自由脱 扣机构几部分组成。
单相： L、N，PE 三相： L1、L2、L3，N，PE
L1、L2、L3经过交流接触器转向电机端后U、V、W 或R、S、T
方案：
一台镗床，一组液压夹具，一个进给滑台，一个旋 转主轴，主轴速度可调。
动作要求：
1.PLC控制
主控线路
辅助控制线路
辅助控制线路
PLC接线图
地址表
2.私服控制
5.5 步进电机和伺服电机
步进电机及驱动器：
伺服电机及驱动器：
电工辅材
端子：
针形、叉形、环形 电机端要用环形，牢固可靠 根据电流大小， 线径粗细选择
接线排：
欧式、日式 根据需要 电流大小、 线径选择
地线排：
黄绿色、铜牌 根据需要、电流大小选择
电工辅材（2）
线槽
根据配线柜元件的配 线多少选择大小
选择：应按照被控对象的类型、调速范围、静态 速度精度、启动转矩等来考虑,使之在满足工艺和 生产要求的同时,既好用,又经济。一般按电机功 率选择。
变频器与电机接线图
三相电源输入，带负 载三相电机输出；
控制电机的正反转信 号及多段速信号用继电 器输出来控制；
保护功能可作为报警 输入信号，变频器故障 时停止电机输出，并反 馈给系统端；
机电一次、二次控制设计内容及划分
机电一次、二次控制设计内容及划分一次控制设计内容一次控制是指机电设备的主要控制部分，负责直接控制设备的运行和功能。
一次控制设计内容包括以下方面：1. 电气控制设计：包括电气线路图设计、电气元器件选择和参数设置等。
2. 机械控制设计：包括机械元件的选择和布置、传动装置的设计等。
3. 传感器和执行器的选择：根据设备的具体需求，选择适合的传感器和执行器，并进行相应的接线和参数设置。
4. 控制算法设计：根据设备的功能需求，设计合适的控制算法，实现设备的控制逻辑。
5. 系统集成设计：将各个控制部分进行集成，确保各个部分能够协同工作，实现设备的正常运行。
二次控制设计内容二次控制是指机电设备的辅助控制部分，负责设备的监控、报警和保护等功能。
二次控制设计内容包括以下方面：1. 监控系统设计：设计设备的监控系统，包括数据采集、数据处理和显示等功能。
2. 报警系统设计：设计设备的报警系统，当设备出现异常情况时，能够及时报警并采取相应的保护措施。
3. 故障诊断设计：设计设备的故障诊断系统，能够对设备进行故障诊断和排除。
4. 保护系统设计：设计设备的保护系统，能够对设备进行过载保护、短路保护等措施。
5. 远程监控和控制设计：设计设备的远程监控和控制系统，能够通过网络实现对设备的远程监控和控制。
控制设计内容的划分一次控制设计内容和二次控制设计内容虽然有区别，但是两者之间存在相互联系和依赖关系。
一次控制设计内容主要涉及设备的运行和功能控制，是设备正常工作的基础。
而二次控制设计内容主要涉及设备的监控、报警和保护等功能，是对设备正常工作的辅助和保障。
在实际的控制设计中，一次控制设计和二次控制设计是相互融合的，需要综合考虑设备的运行和功能控制以及监控和保护等方面的需求。
只有通过合理的一次和二次控制设计，才能保证设备的安全可靠运行。
以上是关于机电一次、二次控制设计内容及划分的简要介绍。
在具体的设计过程中，还需要根据设备的具体要求和实际情况进行详细的设计和实施。
低压电气回路元器件的选型
生人身事故。 Leabharlann 作为电动机保护的熔断器，应按要求选择熔丝，而熔断器只能作电动机主
回路的短路保护，不能作过载保护。 ? 在安装 RL 型螺旋熔断器时，应将连接插座底座触点的接线端安装于上方
低压电气设备元器件选型
低压电器的分类及用途 1
2005.10
技术部 -李昆
低压电器的分类及用途 2
2005.10
技术部 -李昆
熔断器
低压熔断器是低压配电系统中起安全保护作用的一种电器，主要作短路保 护，有时也可起过载保护作用。广泛应用于电网保护和用电设备保护，当电 网或用电设备出现短路或过载故障时，通过熔体的电流大于额定值，熔体因 过热而被熔化，自动切断电路，避免电网或用电设备的损坏，并防止事故的 蔓延。
1.57x整流元件额定电流
6、电动机 （1）单台直接起动电动机熔体额定电流 = (1.5 ～ 2.5)x 电动机额定电 流
（2）多台直接起动电动机总熔体额定电流 = (1.5 ～ 2.5)x 功率最大的 电动机额定电流十其余电动机额定电流之和。
（3）降压起动电动机熔体额定电流 = (1.5 ～ 2)x电动机额定电流。 （4）绕线式电动机和直流电动机熔体额定电流 = (1.2 ～ 1.5)x电动机
（0.9～ 1.0)x 电度表额定电流 >全部电灯的工作电流
2、电热设备熔体额定电流≥电热设备额定电流。
3、配电变压器低压侧熔体额定电流 = (1～ 1.2)x 变压器低压侧额定电流
4、单台电焊机熔体额定电流 = (1.5 ～ 2.5)x 负荷电流。
常用电气元器件的选择
1.1操作系统的概念
1．计算机硬件简介
操作系统管理和控制计算机系统中的所 有软硬件资源。由计算机系统的层次结 构可以看出，操作系统是一个运行在硬 件之上的系统软件，因此有必要对运行 操作系统的硬件环境有所了解。
计算机硬件是指计算机系统中由电子、 机械和光电元件等组成的各种物理装置 的总称。这些物理装置按系统结构的要 求构成一个有机整体，为计算机软件运
第4章 电工测量与工厂输配电和安全用电
3.4.2 熔断器的选择
应选择： IF≥（1.5~2.5）IN max+∑IN ( 3-8)
式中，IF——熔体额定电流 IN max ——容量最大一台电动机额定电流
∑IN ——其余各台电动机额定电流总和
熔断器种类很多，有螺旋式（型号有RL6、RL7）、 插入式、填料密封管式（型号有RT12/14/15等）
1.1操作系统的概念
现代计算机不再简单地被认为是一种普 通的电子设备，它是一种进行计算或者 控制那些可以表示为数字或者逻辑形式 的操作的设备。近年来，大型计算机系 统的模型呈现为层次式结构，即将一个 操作系统分为若干层次。图1-1所示是 一般的计算机系统的层次结构。从层次 结构中可以看出，最外层是各种用户， 最底层是硬件系统。人与硬件系统的接 口是软件系统，软件系统大致可以分为 系统软件和应用软件。系上一统页软件下如一页操作返回
3.4.1 按钮、低压开关的选用 1按钮
按钮根据使用场合、所需触点数、触点形式及颜色 来选用。常用按钮为LA系列。
2刀开关
主要用于电源引入及以下设备的检修。刀开关主要 根据电源种类、电压等级、电动机容量、所需极数及
使用场合来选用。其额定电流要大于电动机 额定电流3倍以上。
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电气线路控制及元器件选择-PPT课件
仍能给出所需功率，而电动机温升不超过允许值； ③ 对于短时工作制电动机，应按照电动机过载能力来选择； ④ 对于重复短时工作制电动机，原则上可按电动机在一个工作循环内
的平均功耗来选择； （4）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。 （5）在无特殊要求的场合，一般采用交流电动机。
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
4.电气控制方案的确定 综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素. 主要原则： （1）自动化程度与国情相适应 尽可能选用最新科技，同时要与企业自身经济实力相适应。 （2）控制方式应与设备的通用及专用化相适应 对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统； 对要求较复杂的控制对象或要求经常变换工序和加工对象的设备，可采
2.确定电力拖动方案(电气传动形式)及控制方案；
3.选择电动机，包括类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型 号；
4.设计电气控制原理框图，包括主电路、控制电路和辅助控制电路，确 定各部分间关系，拟订各部分技术要求。
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
5.设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数； 6.选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单； 7.编写设计说明书。 4.1.2 工艺设计内容 主要目的：便于组织电气控制装置的制造，实现所要求的各项技术指标，为
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
3.电动机的选择 根据拖动方案，选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量，额定电
压，额定转速等。 基本原则: （1）电动机机械特性应满足生产机械要求，与负载特性相适应，保证
电气控制柜元件安装接线配线的规范
• 所有电器元件及附 件，均应固定安装 在支架或底板上， 在支架或底板上， 不得悬吊在电器及 连线 上。 • 接线面每个元件的 附近有标牌， 附近有标牌，标注 应与图纸相符。 应与图纸相符。 • 标号应完整、清晰、 标号应完整、清晰、 牢固。 牢固。标号粘贴位 置应明确、 置应明确、醒目
• 安装于面板、门 安装于面板、 板上的元件、 板上的元件、其 标号应粘贴于面 板及门板背面元 件下方， 件下方，如下方 无位置时可贴于 左方， 左方，但粘贴位 置尽可能一致， 置尽可能一致，
• 电机电缆线在电 柜内接线时不要 留得过长， 留得过长，避免 线缆在电柜底部 堆积。 堆积。
• 为有效的抑制电磁波的 辐射和传导， 辐射和传导，变频器的 电机电缆必须采用屏蔽 电缆。 电缆。 • 中央接地排组和 中央接地排组和PE 导 电排必须接到横梁上 (金属到金属联接 。它 金属到金属联接) 金属到金属联接 们必须在电缆压盖处正 对的附近位置。 对的附近位置。中央接 地排额外还要通过另外 的电缆与保护电路(接 的电缆与保护电路 接 地电极) 连接。 地电极 连接。
• 不能将装有显示器的操作面板安 装在靠近电缆和带有线圈的设备 旁边，例如电源电缆，接触器， 旁边，例如电源电缆，接触器， 继电器，变压器等等，因为它们 继电器，变压器等等， 可以产生很强的磁场。 可以产生很强的磁场。
• 根据电柜内设备的防护等级，需要考虑电柜 根据电柜内设备的防护等级， 防尘以及防潮功能，一般使用的设备主要为： 防尘以及防潮功能，一般使用的设备主要为： 空调，风扇，热交换器，抗冷凝加热器。 空调，风扇，热交换器，抗冷凝加热器。 同时根据柜体的大小合适的选择不同功率的 设备。关于风扇的选择， 设备。关于风扇的选择，主要考虑柜内正常 工作温度， 工作温度，对于潮湿的电气柜需要选择相应 的抗冷凝加热器以保持柜内温度。 的抗冷凝加热器以保持柜内温度。
电气设计元器件如何选型
电气设计元器件如何选型等主回路器件，主要考虑的参数是电流，过载倍数。
电气控制柜元器件总空开大小的选择：①元器件总空开的额定电压≥线路的额定电压；②元器件总空开额定电流≥各个支路的计算负载电流；③元器件总空开的极限通断能力≥线路中最大的短路电流。
④线路末端单相对地短路电流≥1.25倍总空开瞬时(或短延时)脱扣整定电流。
⑤脱扣器的额定电流≥线路的计算电流。
⑥欠电压脱扣器的额定电压=线路的额定电压。
断路器作为上下级保护时，其动作应有选择性，上下级间应相互配合，并注意如下问题：1）断路器的上下级动作为选择性时，应注意电流脱扣器整定值与时间配合，通常上级断路器的过载长延时和短路短延时的整定电流，宜不小于下级断路器整定值的1.3倍，以保证上下级之间的动作选择性。
一般情况下第一级断路器（如变压器低压侧进线）宜选用过载长延时、短路短延时（0～0.5s延时可调）保护特性，不设短路瞬时脱扣器。
第二级断路器宜选用过载长延时、短路短延时、短路瞬时及接地故障保护等。
母联断路器宜设过载长延时、短路短延时保护。
第一级和第二级短路延时，应有一个级差时间，宜不小于0.2 s。
2）当上一级为选择型断路器，下一级为非选择型断路器时，上级断路器的短路短延时脱扣器整定电流，应不小于下级断路器短路瞬时脱扣器整定电流的1.3倍；上级断路器瞬时脱扣器整定电流，应大于下级断路器出线端单相短路电流的1.2倍。
3）当上下级都为非选择型断路器时，应加大上下级断路器的脱扣器整定电流值的级差。
上级断路器长延时脱扣器整定电流宜不小于下级断路器长延时脱扣器整定电流2倍；上级断路器的瞬时脱扣器整定电流应不小于下级断路器瞬时脱扣器整定电流的1.4倍。
4）当下级断路器出口端短路电流大于上级断路器的瞬时脱扣器整定电流时，下级断路器宜选用限流型断路器，以保证选择性的要求。
5）上下级断路器距离很近时，出线端预期短路电流差别很小时，则上级断路器宜选用带有短延时脱扣器，使之延时动作，以保证有选择配合。
《电气控制技术》课程标准
《电气控制技术》课程标准一、课程信息课程名称：电气控制技术课程类型：机电一体化、自动化专业核心课课程代码：0722005 授课对象：机电一体化专业、电气自动化专业学分：3 先修课：《电工基础》、《电子技术》学时：72 后续课：《可编程序控制器》、《电气综合实训》制定人：杨立波制定时间：2013年9月二、课程性质本课程是一门传授工厂电气控制相关理论和技能知识的专业课。
本课程采用工厂电气控制中的各种典型实例，讲解相关的电压电器、基本控制线路知识、电气控制设计方法，来对工厂电气控制进行深入细致的讲解，内容涉及各类低压电器结构、工作原理、在控制线路中的使用和常用电机控制线路和车床控制线路实训操作。
通过本课程的学习，学生能够独立完成中等复杂程度控制电路安装、调试、维护和设计，并能获得电气控制国家职业技能中级证书。
三、课程设计（1）能力目标1．具有对电气控制系统分析能力；2．具有电气控制系统初步设计的基本能力；3．具有典型控制设备线路的安装与调试的能力。
总体目标：本课程的教学目标是：使学生具备高素质劳动者和中初级专门人才所必需的低压控制电器应用，机床控制电路基本知识和基本技能。
授课过程中注重渗透专业思想教育，培养工程意识，激发创新思维，为毕业后尽快适应岗位需求奠定基础具体目标：1、三相异步电动机的单向控制电路及其安装与调试2、三相鼠笼异步电动机双向运转控制线路3、三相异步电动机的降压启动控制线路4、三相异步电动机的制动控制线路5、异步电动机的调速控制线路6、直流电动机的基本控制线路7、电气控制线路识读与设计8、典型设备电气控制线路分析（2）知识目标1.理解常用控制电器的工作原理和使用特性，并能正确选择和使用电器；2.掌握识读和设计机床电器控制线路的基本方法。
2、课程内容设计（根据整个课程的内容，确定一定的载体，将整个课程划分为几个大的基本模块）（1）设计的整体思路：课程教学应服务于高职教育的培养目标和定位，坚持以职业岗位技能培养为主线、以行业导向、工学结合为主要手段、以职业能力培养为核心，培养学生综合运用电工知识的能力和职业素质。
电气控制的基本线路
电气控制的基本线路1. 介绍电气控制是现代工业中常见的控制方式之一。
它通过电气线路来控制电气设备的开关、速度、方向等参数，实现对设备的精确控制。
本文将介绍电气控制中常见的基本线路和其工作原理。
2. 基本元件电气控制线路中常用的基本元件有开关、继电器、接触器、按钮等。
下面将对这些基本元件进行简要介绍。
2.1 开关开关是电气控制线路中最基本的元件之一。
它能够打开或关闭电路，控制电流的通断。
开关通常由导电材料制成，分为单极、双极和多极开关。
2.2 继电器继电器是一种电控制电器，它通过小电流控制大电流的通断。
继电器通常由线圈和触点组成。
当线圈通电时，会产生磁场，吸引触点闭合或断开，从而控制电路的通断。
2.3 接触器接触器类似于继电器，也是一种电控制电器。
接触器通常用于控制较大功率的电气设备，如电动机。
它与继电器不同的是，接触器通常具有较高的额定电流和耐受能力。
2.4 按钮按钮用于控制电气设备的启动、停止或切换操作。
按钮通常有开关按钮和复位按钮两种类型。
开关按钮用于设备的启动和停止，而复位按钮用于恢复到初始状态。
电气控制中常用的基本线路有串联线路、并联线路、混合线路和反馈线路。
下面将详细介绍这些基本线路及其工作原理。
3.1 串联线路串联线路是最简单的电气控制线路之一，它将多个控制元件按照顺序连接在一起，电流依次流过每个控制元件。
当串联线路中的任意一个控制元件打开或关闭时，都会影响整个线路的通断情况。
3.2 并联线路并联线路是多个控制元件同时与电源相连，它们之间的连接点则与控制元件的输出端相连。
并联线路中的每个控制元件都可以独立地控制电路的通断情况。
混合线路是串联线路和并联线路的组合。
在混合线路中，串联线路和并联线路交替出现。
通过合理的设计，可以实现复杂的电气控制功能。
3.4 反馈线路反馈线路是一种特殊的电气控制线路，它通过将一部分输出信号反馈到输入端，实现对电气设备的精确控制。
反馈线路常用于需要精确测量和控制的系统中。
电气控制线路设计方法
电气控制线路设计方法目录：一、电气原理图设计的基本步骤 (1)二、电气原理图的设计方法及设计实例 (1)三、原理图设计中应注意的问题 (6)原理线路设计是原理设计的核心内容。
在总体方案确定之后，具体设计是从电气原理图开始的，各项设计指标是通过控制原理图来实现的，同时它又是工艺设计和编制各种技术资料的依据。
一、电气原理图设计的基本步骤1、根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。
2、根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。
对于每一部分的设计总是按主电路→控制电路→辅助电路→联锁与保护→总体检查→反复修改与完善的步骤进行。
3、绘制总原理图。
按系统框图结构将各部分联成一个整体。
4、正确选用原理线路中每一个电器元件，并制订元器件目录清单。
对于比较简单的控制线路，例如普通机床的电气配套设计，可以省略前两步，直接进行原理图设计和选用电器元件。
但对于比较复杂的自动控制线路，例如专用的数控生产机械或者采用微机或电子控制的专用检测与控制系统，要求有程序预选、刀具调整与补偿和一定的加工精度、生产效率、自动显示、各种保护、故障诊断、报警、打印记录等，就必须按上述过程一步一步进行设计。
只有各个独立部分都达到技术要求，才能保证总体技术要求的实现，保证总装调试的顺利进行。
二、电气原理图的设计方法及设计实例电气原理图的设计方法主要有分析设计法和逻辑设计法两种，分别介绍如下。
1、分析设计法所谓分析设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节（单元电路）或经过考验的成熟电路，按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。
当找不到现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计，将主令信号经过适当的组合与变换，在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号。
设计过程中，要随时增减元器件和改变触点的组合方式，以满足拖动系统的工作条件和控制要求，经过反复修改得到理想的控制线路。
电气控制电路设计
e) 笼型异步电动机有关电阻的计算 (1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回 路串联的限流电阻可按下式近似计算：
4 K st 3 1 110 K srt Rst IN K st
式中，Rst为每相启动限流电阻值（Ω）；IN为电动机额定电流（A）；Kst为不加电 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。 (2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁 场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近2，因此反接制 动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：
控制电路草图
联锁与保护环节设计： 用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开 关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。接触器KMl 与KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。
控制电路
电路的完善： 电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了 三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此， 必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以 代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。
1.电力拖动方案确定的原则： 无电气调速要求电力拖动方案确定: 笼型异步电动机：起动不频繁的场合 绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置 笼型异步电动机：起动不频繁的场合
要求电气调速电力拖动方案确定: 调速范围D＝2～3、调速级数≤2～4： 改变极对数的双速或多速笼型异步电动机 调速范围D<3，且不要求平滑调速： 绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载 调运范围D＝3～10，且要求平滑调速： 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时， 也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。 调速范围D＝10～100：直流拖动系统或交流调速系统 三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻 电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性相适应 双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时， 转速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。由星形 联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。 直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速 为恒功率调速。 恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速，将使电动 机额定功率增大D倍（D为调速范围），部分转矩未得到充分利用。
电气控制系统设计的步骤
3、确定控制方案
4、设计电气控制原理图，并合理选用元器件，编制元器件明细表。
5、设计电气设备的各种施工图纸，主要包括元件安装位置图、系统接线图、 非标件加工图等 6、现场安装电气控制系统，并调试控制系统。 7、编写设计说明书和使用说明书。
电气控制线路的参数计算与器件选择 1 电气控制系统通用电器元件的
3 PLC控制系统的软件设计方法
经验设计法 继电器接触器控制线路转换设计法 功能图设计法 逻辑流程图法 计算机逻辑综合法。
无论是采用传统继电器控制方式，还是PLC控制方式都需要一定的配电电 器、熔断器、接触器、按钮、启动与制动电阻、信号指示灯等
电气控制线路的参数计算与器件选择
3 PLC控制系统控制系统的主要器件的计算与选择
（1）I/O点数的确定 （2）PLC存储容量的确定 （3）安装形式的选择 （4）输入/出接口电路形式的选择 （5）PLC供电方式的选择 （6）PLC型号的选择 （7）PLC扩展模块的选择
电气控制线路的设计方法及设计步骤
电气控制线路的设计方法及设计步骤电气控制线路的设计有两种方法：一是经验法，二是逻辑法。
这里重点介绍经验法。
经验法根据生产机械工艺要求和工作过程，利用各种典型环节，加以适当补充和修改，综合成所需电路。
它的特点是无固定的设计程序和设计模式，灵活性很大，主要靠经验进行。
要求设计人员必须熟悉大量的控制线路基本环节，同时具有丰富的设计经验。
在设计过程往往要经过多次反复修改、试验，才能使线路符合设计要求。
即使这样，设计出来的线路也可能不是最简的，使用的电器及触点也不一定最少，所得出的方案也不一定是最佳的。
一般不太复杂的继电接触器控制系统都可以按照这种方法进行设计，这种方法易于掌握，便于推广，但设计速度慢，设计方案需要反复修改，必要时要对整个电气控制线路进行模拟实验。
生产机械电气控制线路设计包含主电路、控制电路和辅助电路设计。
①主电路设计。
主要考虑电动机的启动、点动、正反转、调速和制动。
②控制电路设计。
包括基本控制线路和控制线路特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。
主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。
③联结各单元环节。
构成满足整机生产工艺要求，实现生产过程自动、半自动及调整的控制线路。
④联锁保护环节设计。
主要考虑如何完善整个控制线路的设计，包含各种联锁环节以及短路、过载、过流、失压等保护环节。
⑤辅助电路设计。
包括照明、声及光指示、报警等电路的设计。
⑥线路的综合审查。
反复审查所设计的控制线路是否满足设计原则和生产工艺要求。
在条件允许的情况下，进行模拟实验，逐步完善整个电气控制线路的设计，直到满足生产工艺要求。
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • • • • • • （1）控制精度，生产效率要求； （2）有关电力拖动的基本特性，如电动机的数量、用途、负载特性、调 速范围以及对反向、起动和制动的要求等； （3）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求； （4）有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护，联锁条件，动作程 序等； （5）其他要求，如主要电气设备的布置草图，照明，信号指示，报警方 式等； （6）目标成本及经费限额; （7）验收标准及方式. 2.电力拖动方案与控制方式选择 2.电力拖动方案与控制方式选择 根据生产工艺要求，生产机械结构，运动部件数量、运动要求、负载特 性、调速要求以及投资额等条件，确定电动机的类型、数量、拖动方式， 拟定电动机的启动、运行、调速、转向、制动等控制要求。作为电气原 理图设计及电器元件选择的依据.
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • • • • • • • • • 3.电动机的选择 根据拖动方案，选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量，额定电 压，额定转速等。 基本原则: 基本原则: （1）电动机机械特性应满足生产机械要求，与负载特性相适应，保证运 行稳定性、有一定调速范围与良好的起、制动性能； （2）结构形式应满足设计提出的安装要求，适应周围环境； （3）根据负载和工作方式，正确选择电动机容量； ① 对于恒定负载长期工作制的电动机，应保证电动机额定功率等于或大 于负载所需功率； ② 对于变动负载长期工作制电动机，应保证负载变到最大时，电动机仍 能给出所需功率，而电动机温升不超过允许值； ③ 对于短时工作制电动机，应按照电动机过载能力来选择； ④ 对于重复短时工作制电动机，原则上可按电动机在一个工作循环内的 平均功耗来选择； （4）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。 （5）在无特殊要求的场合，一4-2具有转换触点的中间继电器的应用
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • ③ 利用二极管的单向导电性减少触点数目。 见图4-3示. ④ 利用逻辑代数的方法减少触点数目。 如图4-4(a)示.
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图4-3 利用二极管简化控制电路 图4-4 利用逻辑代数减少触点 （4）尽量缩短连接导线的数量和长度 设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实 际连线，使连接导线数量最少，长度最短。 图4-5中，图(a)接线不合理，从电气柜到操作台需4根导线。图(b)接线 合理，从电气柜到操作台只需3根导线。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
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图4-7 减少通电电器的线路 图4-8 触点的正确连接 同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上， 当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。 图4-8(a)中SQ的接法错误,应改成图4-8(b)形式. （2）正确连接电器线圈 ① 在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两 个电器元件的线圈串联，如图4-9（a）示。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
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图4-14 过载保护 图4-15 失压保护 （4）失压保护 防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。 通过并联在启动按钮上接触器的常开触点(图4-15(a))，或通过并联在主 令控制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点(图4-15(b))，来实 现失压保护。 （5）弱磁保护 直流并励电动机、复励电动机在励磁减弱或消失时，会引起电动机“飞 车”。必须加弱磁保护。 采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的0．8倍.
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • • • （6）极限保护 对直线运动的生产机械常设极限保护。如上、下极限，前、后极限等。 常用行程开关的常闭触点来实现. （7）其他保护 根据实际情况设置，如温度、水位、欠压等保护环节。 应使操作、维护、 5．应使操作、维护、检修方便 具体安装与配线时，电器元件应留备用触点，必要时留备用元件；为检 修方便，应设置电气隔离，避免带电检修；为调试方便，控制应简单， 能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。 设置多点控制，便于在生产机械旁调试；操作回路较多时，如要求正反 转并调速，应采用主令控制器，不要用许多按钮.
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• 用于笼型电动机直接启动的过流保护见图4-13 (b).
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图4-13
过电流保护
（3）过载保护 电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。 多采用具有反时限特性的热继电器进行保护，同时装有熔断器或过流继 电器配合使用。如图4-14示。 图(a)适于三相均衡过载的保护。图(b)适于任一相断线或三相均衡过载 的保护。图(c)为三相保护，能可靠地保护电动机的各种过载。 图(b)和图(c)中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继 电器。
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• 4.2.2 电气控制线路设计的基本规律
• • • • 设计程序： 设计程序： 1.拟定设计任务书 设计任务书是整个系统设计的依据，拟定时，应聚集电气、机械工艺、 机械结构三方面设计人员，根据机械设备总体技术要求，共同商讨。 任务书应简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传 动要求、工作条件、使用环境等。还应说明:
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • • (1）短路保护 1 强大的短路电流容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。 因此，短路时应迅速可靠地切断电源。 采用熔断器作短路保护的电路见图4-12。 也可用断路器（自动开关）作短路保护， 兼有过载保护功能。
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • （3）尽量减少不必要的触点，以简化线路。 在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提 高工作可靠性，降低故障率。
• 常用减少触点数目的方法： 常用减少触点数目的方法：
• • • • ① 合并同类触点 见图4-1示. ② 利用转换触点方式 见图4-2示。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • • • • • • • 4.电气控制方案的确定 综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素. 主要原则： 主要原则： （1）自动化程度与国情相适应 尽可能选用最新科技，同时要与企业自身经济实力相适应。 （2）控制方式应与设备的通用及专用化相适应 对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统； 对要求较复杂的控制对象或要求经常变换工序和加工对象的设备，可采 用可编程序控制器控制系统。 （3）控制方式随控制过程的复杂程度而变化 根据控制要求及控制过程的复杂程度，可采用分散控制或集中控制方案， 但各单机的控制方式和基本控制环节应尽量一致，以简化设计和制造过 程。 控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下， （4）控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满 足工艺要求。 足工艺要求。 控制方案选择，还应考虑采用自动、半自动循环，工序变更、联锁、安 全保护、故障诊断、信号指示、照明等。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• 注意： 注意：同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少 导线段数和缩短导线长度，如图4-6示.
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图4-5 线路的合理连接 图4-6 节省连接导线的方法 （5）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以节 约电能。如图4-7示. 3．保证电控线路工作可靠 最主要的是选择可靠的电器元件。同时，设计时要注意几点： （1）正确连接电器元件的触点
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• • • • 出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额. 7.编写使用说明书。 实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度,对上述步骤适当调整。 4.2 电气控制线路的设计
• 4.2.1设计的基本原则
在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。 电控系统设计一般应遵循以下原则： 1．最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求 首先弄清设备需满足的生产工艺要求，对设备工作情况作全面了解。深 入现场调研，收集资料，结合技术人员及现场操作人员经验，作为设计 基础。 • 2．在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济 在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、 • （1）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量,选用同型号电器元件 以减少备用品数量。 • （2）尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电控线 路。 • • • •
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• 若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图4-9(b)示.
• • • • • • • •
图4-9 线圈的正确连接 图4-10 电磁铁与继电器线圈的连接 ② 两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联,如图4-10(a)示。 解决办法：在KA线圈电路中单独串接KM的常开触点，如图4-10(b)示。 （3）避免出现寄生电路 线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。 寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图411(a). 解决办法：将指示灯与其相应的接触器线圈并联，如图4-11(b)示。 应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。 （4）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• 4．1 电气控制线路设计的主要内容 • 4．2 电气控制线路的设计 • 4．3 常用电器元件的选择
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 章
• 本章介绍:继电接触器电控线路设计方法，包括设计内容、一般程序、 本章介绍:
设计原则、设计方法和步骤，电控系统的安装、调试方法。
• 4.1 设计的主要内容 • 基本任务：根据控制要求，设计、编制出设备制造和使用维修过程中所 基本任务：