(建筑电气工程)第四章电气控制线路的设计第章电气控制精编

（建筑电气工程）第四章电气控制线路的设计第章电

气控制

第四章电气控制线路的设计

本章要点

●介绍电气控制线路设计的原则和内容

●学习电气控制线路设计的方法

●掌握拖动方案和控制方案的确定原则

●熟练掌握元器件的选择方法

本章难点

●控制线路的设计和优化

在生产中，机械设备的使用效能和其电气自动化的程度有着密切的关系，尤其是机电壹体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好机电工作，就应当掌握生产设备电气控制线路的设计。通过前几章的学习，在已经初步掌握了低压电器、电气控制线路的基本环节以及壹些典型生产机械电气控制线路的基础上，本章将介绍相关的电气控制线路的设计方法和所使用的低压电器的选择方法。

第壹节设计的基本原则和内容

设计工作的首要问题是树立正确的设计思想，树立工程实践的观点，使设计的产品经济、使用、可靠、先进、使用及维修方便。任何壹台机械设备的结构形式和使用效能和其电气自动化程度有着十分密切的关系，因此电气控制设计必须和设备的机械设计相对应，这就要求电气设计人员必须对机械设备的的机械结构、加

工工艺有壹定的了解，这样才能设计出符合要求的电气控制设备。

壹、电气控制系统设计的基本内容

机械设备的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此生产机械电气控制系统设计的基本内容有以下几个方面：

１．确定电力拖动方案。

２．设计生产机械电力拖动自动控制线路。

３．选择拖动电机及电气元件，制定电器明细表。

４．进行生产机械电力装备施工设计

５．编写生产机械电气控制系统的电气说明书和设计文件

二、电力拖动方案确定的原则

对各类生产机械电气控制系统的设计，首要的是选择和确定合适的拖动方案。

主要根据设备的工艺要求及结构来选用电动机的数量，然后根据各生产机械的调速要求来确定调速方案，同时，应当考虑电动机的调速特性和负载特性相适应，以求得电动机充分合理的应用。

1．无电气调速要求的生产机械

在不需要电气调速和起动不频繁的场合，应首先考虑采用鼠笼式异步电动机。在负载静转矩很大的拖动装置中，可考虑采用绕线式异步电动机。对于负载很平稳、容量大、且起停次数很少时，则采用同步电动机更为合理，不仅能够充分发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，仍能够调节励磁使它工作在过励

情况下，提高电网的功率因数。

2．要求电气调速的生产机械

应根据生产机械的调速要求（如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等）来选择拖动方案，在满足技术指标的前提下，进行经济比较。最后确定最佳拖动方案。

调速范围D＝2～3，调速级数≤2～4。壹般采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动。

调速范围D＜3，且不要求平滑调速时，采用绕线式转子感应电动机拖动。但只适用于短时负载和重复短时负载的场合。

调速范围D＝3～10，且要求平滑调速时，在容量不大的情况下，可采用带滑差离合器的异步电动机拖动系统。若需长期运转在低速时，也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。

调速范围D＝10～100时，可采用直流拖动系统或交流调速系统。

三相异步电动机的调速，以前主要依靠改变定子绕组的极数和改变转子电路的电阻来实现。目前，变频调速和串级调速已得到广泛的应用。

3．电动机调速性质的确定

电动机的调速性质应和生产机械的负载特性相适应。对于双速笼型异步电动机当定子绕组由Δ联接改为YY接法时，转速由低速转为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动；当定子绕组由Y联接改为YY接法时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。

若采用不对应调速，即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，都讲使电动机额定功率增大D倍（D为调速范围），且部分转矩未得到充分利用。所以电动机调速性质是指电动机在整个调速范围内转矩、功率和转速的关系。究竟是容许恒功率输出仍是恒转矩输出，在选择条苏方法是，应尽可能使它和负载性质相同。

三、控制方案的确定原则

设备的电气控制方法很多，由继电器接触器的有触点控制，有无触点逻辑控制，有可编程序控制器控制、计算机控制等。总之，合理地确定控制方案，设计实现、简便、可靠、经济、适用的电力拖动控制系统的重要前提。

控制方案的确定，应遵循以下原则：

1．控制方式和拖动需要相适应。控制方式且非越先进越好，而应该以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本固定的生产机械设备，采用继电器接触器控制方式比较合理；对于经常改变加工程序或控制逻辑复杂的生产机械设备，则采用可编程序控制器较为合理。

2．控制方式和通用化程度相适应。通用化是指生产机械加工不同对象的通用化程度，它和自动化是俩个概念。对于某些加工壹种或几种零件的专用机床，它的通用化程度很低，但它能够有较高的自动化程度，这种机床宜采用固定的控制电路；对于单件、小批量且能够加工形状复杂零件的通用机床，则采用数字程序控制，或采用可编程序控制器控制，因为他们能够根据不同的加工对象而设定不同的加工程序，因而有较好的通用性和灵活性。

3．控制方式应最大限度满足工艺要求。根据加工哦年工艺要求，控制线路应

具有自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性连锁、信号指示和故障诊断等功能，以最大限度满足工艺要求。

4．控制电路的电源应当可靠。简单的控制电路可直接用电网电源，元件较多、电路较复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率。对于自动化程度较高的生产设备可采用直流电源，这有助于节省安装空间，便于同无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也比较安全。

影响方案确定的因素很多，最后选定方案的技术水平和经济水平，取决于设计人员的设计经验和设计方案的灵活运用。

第二节电气控制线路的设计方法

生产机械的电气控制系统使生产机械的重要组成部分，它对生产机械能否正确可靠地工作起着决定性的作用。因此，设计电气控制线路前，应对生产机械的工作性能、基本结构、运动情况及加工工艺过程有充分的了解，特别要明确生产工艺对电气控制提出的要求，在此基础上，再来考虑控制方案，如控制方式、起动、反向、制动、调速灯控制，设置必要的保护和联锁，以保证满足生产机械的工艺要求。

在进行具体电路设计时，首先应设计主电路，然后设计控制电路，最后是信号电路及局部照明电路等。初步设计完成后，应当仔细检查，见线路是否符合设计要求，且尽可能使之完善和简化，最后选择所用电器的型号和规格。

壹、控制线路的设计要求

不同用途的电气控制线路，其控制要求有所不同，壹般应满足以下要求：