电气控制线路的设计

第六章电气控制线路的设计

第一节学习目的和要求

一、学习目的

1.了解电气控制线路的设计要求。

2.熟练掌握电气控制线路的一般设计方法。

3.掌握电气控制线路设计拖动方案和电动机的选择依据。

4.熟练掌握电气控制线路设计中电器元件的选择方法。

5.了解电气设备施工设计的内容和过程。

二、参考课时

三、学习要求

1．学会灵活运用所学知识，在满足生产机械工艺要求的前提下，设计出运行安全可靠的电气控制线路。

2．能考虑调试与维修的要求，设计方案能操作容易、维修方便。

3．学会线路优化，使设备投资费用节省。

第二节学习与训练指导

本章要点

●电气控制线路设计的原则和内容

●电气控制线路设计的方法

●拖动方案和控制方案的确定原则

●元器件的选择方法

本章难点

●电气控制线路的设计与优化

一、设计的基本原则和内容

（一）重点内容：

本节重点学习电气控制线路设计的基本内容，即确定电力拖动方案、设计生产机械电力拖动自动控制线路、选择拖动电机及电气元件、进行生产机械电力装备施工设计、编写生产机械电气控制系统的电气说明书与设计文件。

在进行电力拖动方案的确定时，应遵循有关原则进行选择。应当考虑电动机的调速特性与负载特性相适应，以求得电动机充分合理的应用；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方面来选择合适的拖动方案；在满足技术指标的前提下，进行经济比较，最后确定最佳方案。

设备的电气控制方法很多，有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。应考虑以下几个方面：1．控制方式与拖动需要相适应。控制方式并非越先进越好，而应该以经济效益为标准。

2．控制方式与通用化程度相适应。对于某些加工一种或几种零件的专用机床，它的通用化程度很低，但它可以有较高的自动化程度。

3．控制方式应最大限度满足工艺要求。根据加工对象的工艺要求，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。

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。

（二）学习方法：

1．以满足生产过程中机械加工工艺的要求为切入点，了解设计前必须做的准备工作，即对生产设备的主要工作性能、结构特点、实际工作情况做充分的了解，做到心中有数。

2．明确电气控制线路设计所包含的工作。

3．在总体方案正确的前提下，确定电力拖动方案和控制方案。借鉴已经获得成功的经过生产实践检验的设备或生产工艺列出几种可选方案，根据条件和工艺要求进行选择。

（三）训练要点：

根据给定课题，练习在设计前对课题中的设备控制系统作全面的了解，认真作好调查研究工作，按所学内容，遵照给定原则，进行电力拖动方案和控制方案的确定。

（四）、注意事项：

1．在尽可能满足机械设备和工艺要求的基础上，保证电气控制系统稳定、可靠地工作。

生产过程中，对机械设备电气控制系统的可靠性和稳定性提出很高的要求，在强弱电结合的控制系统中，应充分考虑各种干扰的影响。

2．考虑设置各种必要的保护装置和连锁环节，以确保操作人员和设备的安全。

机械设备在运行中，由于电网故障、电气元件损坏、控制失灵或者误操作等因素，都可能造成人身事故或设备的损坏。在控制方式选择和线路设计中必须充分预防这些因素造成的故障。

3．充分考虑机械设备的调试与维修要求。

比较复杂、自动化程度高的控制系统，含有很多相互关联的运动部件和较多的信号检测与主令电器，既需要单独检查调整各个部分的动作，又需要检查一个工作周期中各个动作的配合情况，因此某些控制系统需要考虑手动、自动循环操作、点动与长动控制以及必要的信号显示，既便于调试，又有利于操作和维护。

4．尽量减少控制线路的电流种类，控制电源的电压等级应符合标准。

控制线路比较简单的情况下，可直接利用电网电压，即交流220V、380V供电，以省去控制变压器，当控制系统所用电器数量较多时，应采用控制变压器降低电压进行供电。照明、显示、及报警等电路应采用安全电压。

二、电气控制线路的设计方法

（一）重点内容：

本节重点学习分析设计法，根据机械设备的工艺要求和工作过程，将现有的典型环节加以集聚，作适当的补充和修改，综合成所需要的电气控制线路。要重点掌握设计时应当注意的问题，尽量避免发生差错，影响控制线路的可靠性和工作性能。

电气线路的一般设计顺序是：首先设计主电路，然后设计控制电路。继电器-接触器控制系统的控制线路设计，常用的设计方法有逻辑设计法和分析设计法。

１．分析设计法是根据机械设备的工艺要求和工作过程，将现有的典型环节集聚起来，根据经验加以补充和修改，综合成所需要的控制线路。有时候再找不到现成电路的情况下要进行部分电路或全部电路的自行设计。这种设计方法的主要缺点如下：

（1）在发现试画出来的线路达不到要求时，往往用增加电器元件或触点数量的方法加以解决，所以设计的线路往往不一定是最简单、最经济的。

（2）设计中可能因为考虑不周发生差错，影响线路的可靠性或工作性能。

尽管如此，对于一些比较简单的控制线路仍然采用分析设计法，但对于一些比较复杂的控制线路则多用逻辑设计法。

２．逻辑设计法是用真值表与逻辑代数式相结合对控制线路进行综合分析，就是参照在控制要求中由设计人员给出的执行元件及主令电器的工作状态表，找出执行元件线圈同主令电器触点间的逻辑关系，将主令电器的触点作为逻辑自变量，执行元件线圈作为逻辑应变量，写出有关逻辑代数式，最后根据逻辑式作出对应电路，由于逻辑代数式可以通过有关计算法则进行运算和化简，所以，逻辑设计法往往能得到功能相同，但简单优化的控制电路。

（二）学习方法：

1．学习电气控制线路设计常用的两种方法：经验设计法和逻辑设计法，掌握这两种设计法的内容和实际应用。

2．理解设计电路的反复修改和多次优化的必要性、体会控制线路不仅简单易行而且准确可靠的重要性。

3．通过学习电气控制线路设计中各种必须引起注意的问题，避免在实际应用中重犯相同的错误。