电气控制线路的设计及元器件选择
CW6136A型卧式车床电气控制线路设计.
上海第二工业大学实训名称: 机床电气控制综合实验学院: 机电工程学院班级: 10机工A1姓名:学号：指导老师: 何成2013年7月8日----7月13日CW6136A型卧式车床电气控制线路设计CW6136A型卧式诚创主要由2台电动机组成，即：主轴电动机M1和冷却电动机M2。
设计任务如下：1设计要求：整个机床电路具有短路保护，M1具有过载保护，M2具有短路保护；M1具有正、反转控制功能；M1为双速电机，可实现反接制动；M2为单向运转，通过Y/ 启动；主电路与控制电路之间具有控制变压器TC；机床具有照明灯，照明电路电压为24V；机床具有操作指示灯，指示灯电路电压为6V；M1的温度不得超过95℃；思考题：控制M1的接触器分别出现问题，会造成什么故障？M1不能运转，分析故障原因。
目录一、分析题目要求，拟定控制方案-------------------------------------4（1）主回路设计-------------------------------------------------------------------4 （2）控制回路设计----------------------------------------------------------------4 （3）信号指示与照明电路-------------------------------------------------------7（4）控制电路电源----------------------------------------------------------------8二、分析设备的主要结构、运动形式及控制要求-------------------8三、选择电机及相关元器件----------------------------------------------9（1）电源引入开关Q----------------------------------------------------------------9 （2）热继电器FR---------------------------------------------------------------------9 （3）熔断器-----------------------------------------------------------------------------9 （4）接触器的选择--------------------------------------------------------------------10 （5）温度继电器FC------------------------------------------------------------------11 （6）速度继电器KS------------------------------------------------------------------11 （7）控制变压器TC------------------------------------------------------------------11 （8）按钮选择--------------------------------------------------------------------------11 四、手绘主电路及控制电路（见附录）-------------------------------11五、用CAD绘制电路图（见附录）-----------------------------------12六、列出电气元件的明细表----------------------------------------------12七、绘制元器件布局图----------------------------------------------------13八、分析、编写设备工作原理-------------------------------------------13九、完成思考题-------------------------------------------------------------16十、个人小结----------------------------------------------------------------17十一、附录-------------------------------------------------------------------18十二、参考资料-------------------------------------------------------------19机床电气控制实践报告一、分析题目要求，拟定控制方案CW6136A 型普通车床功率大，转速高，刚性好，适合于高速切削和强力切削。
C650车床的电气控制线路设计
C650车床的电气控制线路设计C650车床的电气控制线路是整个机床的核心部分，主要负责车床各个部分的电气控制。
本文将从控制电路原理、电路设计、电路元器件选型、电路安全措施等方面详细介绍C650车床的电气控制线路设计。
一、控制电路原理C650车床的电气控制线路采用PLC控制器作为中心控制单元，通过交流变频器对主轴电机进行变频控制，实现主轴转速的调节。
同时通过伺服系统实现两轴的运动控制，分别控制切削刀架和进给系统的运动。
同时，车床还具备自动泄废功能，通过限位开关和气动元件组成的气路控制实现自动泄废，提高作业效率。
二、电路设计1.主轴电机控制电路主轴电机控制电路采用三相异步电机变频控制方式，通过交流变频器调节主轴电机的转速，实现车床的加工和加工精度控制。
2.伺服运动控制电路伺服运动控制电路包括两轴的运动控制，分别控制切削刀架和进给系统的运动。
切削刀架的伺服运动控制采用开环控制，进给系统采用闭环控制。
通过PLC控制器输出PWM信号给伺服电机驱动器，控制伺服电机的运动。
3.自动泄废控制电路自动泄废控制电路采用气动元件组成的气路控制，通过限位开关控制气动元件的执行情况，实现车床自动泄废功能。
三、电路元器件选型1.控制器：C650车床采用PLC控制器作为中央控制单元，控制精度高，可靠性好。
2.交流变频器：交流变频器是控制主轴电机变频的核心元器件，C650车床采用功率适中、控制精度高的变频器，能够满足车床的加工要求。
3.伺服电机：C650车床选用功率合适、控制精度高的伺服电机，能够满足车床的切削刀架和进给系统的运动要求。
4.限位开关：限位开关是气路控制的关键元器件，C650车床选用质量可靠、使用寿命长的限位开关，确保车床的自动泄废功能正常运行。
四、电路安全措施C650车床的电气控制线路设计时需要注意安全问题，速度快、功率大的主轴电机、伺服电机和变频器都存在一定的安全隐患，特别是在操作过程中需要做好以下安全措施：1.在开机前，要做好预检和检查工作，确保电器线路安全可靠，防止因线路问题导致事故。
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。
9
(3)尽量缩短连接的数量和长度
6.变频变压调速；
27
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
22
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；
电气控制常用元器件原理介绍
电气控制常用元器件原理介绍
电气元件
培训大纲
断路器
交流接触器
中间继电器
热继电器
按钮
指示灯
转换开关
行程开关
端子排
熔断器
时间继电器
电流电压表
变频器
电流互感器
电气元件 — 断路器
1、断路器 1.1 断路器图片：
电气元件 — 断路器
电气元件 —电流互感器
13.电流互感器
电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中,因此它经常有线路的全部电流流过,二次绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中,电流互感器在工作时,它的2次回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。 在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
9.端子排
端子排,意为承载多个或多组相互绝缘的端子组件并用于固定支持件的绝缘部件。端子排的作用就是将屏内设备和屏外设备的线路相连接,起到信号 电流电压 传输的作用。有了端子排,使得接线美观,维护方便,在远距离线之间的联接时主要是牢靠,施工和维护方便。
电气元件 —熔断器
10.熔断器
电气元件 — 断路器
1.3 断路器的原理:
5－过电流脱扣器 6－过载脱扣器 7－失压脱扣器 8－分励脱扣器
电气元件 — 断路器
1.4 断路器符号和型号：
1 文字符号：QF
PLC第1章电气控制系统设计
(2)
额定电压UN
这是指额定运行时加在定子绕组上的线电压，单位为V。
(3)
额定电流IN
这是指电动机定子绕组加上额定频率的额定电压，且轴上输出额定功率时定子绕组
的线电流，单位为A。
(4)
额定频率fN
我国规定标准工业用电Байду номын сангаас频率为50Hz。
(5)
额定转速nN
指电动机定子绕组加上额定频率的额定电压，且轴上输出额定功率时转子的转速，
第1章 电气控制系统设计
技能目标
1、按照控制任务的要求，设计电气原理图、 绘制电气安装接线图、进行元器件的接线。 2、正确选择和使用开关、控制按钮、接触器、 继电器、熔断器、自动空气断路器等元器件。 3、借助电工工具和仪器仪表查找故障点，分 析故障原因。 4、培养分析问题、解决问题的能力，增强动 手实践能
图1.2 定子绕组接线方式
图1.4 定子绕组 三角形连接
第1章 电气控制系统设计
三相异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组 成。转子铁心是由硅钢片叠压面成，硅钢片外圆上有均匀的 槽口，用来嵌入转子绕组，转子铁心与定子铁心构成闭合磁 路。转轴用来支撑转子旋转，保证定子与转子间有均匀的气 隙。转子绕组由熔铝浇铸而成，形似鼠笼，所以又被称为笼 型转子，如图1.5所示。
第1章 电气控制系统设计
4．设计内容及安装操作 (1) 绘制电气原理图。 (2) 对控制线路进行元器件安装接线和操作。 (3) 检查无误，通电调试运行。
第1章 电气控制系统设计
5．工艺要求 (1) 各元件的安装位置应整齐、匀称，间距合理，便于元件的 更换。 (2) 布线通道要尽可能少。 (3) 主电路用黑色线，控制电路用红色线，接地线用黄绿双色 线。 (4) 同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉，若非 交叉不可，则该导线应在接线端子引出时，水平架空跨越，但 必须走线合理。 (5) 布线应横平竖直，分布均匀，变换走向时应垂直转向。 (6) 布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。 (7) 布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由低至高，先 控制线路后主电路，以不妨碍后续布线为原则。 (8) 通电试运行前，必须征得老师的同意，并由老师接通三相 电源L1、L2、L3，同时要有老师在现场监护。
第三章 电气控制线路的分析及设计
KA
图3-5 C650卧式车床正反向与反接制动控制线路
3．电路特点 1）采用三台电动机拖动，尤其是车床溜板箱 的快速移动单由一台电动机拖动。 2）主轴电动机不但有正、反向运转，还有单 向低速点动的调整控制，正、反向停车时 均具有反接制动控制。 3）设有检测主轴电动机工作电流的环节。 4）具有完善的保护与联锁。
第二节 电气控制系统设计一般内容
1 电气控制设计的原则、内容和程序 2 电力拖动方案的确定和电动机的选择 3 电气原理图设计的步骤与方法
4 常用控制电器的选择
5 电气控制工艺设计
电气控制设计包括：
1、电气原理图设计
为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。
2、电气工艺设计 为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的 需要而进行的生产工艺设计。
M2
M3 SBl-SB4
冷却泵电动机
快速电动机 主电动机起停按钮
KM2
KM3 SB7
接触器 作冷却泵电动机起动、停止用
接触器 快速电动机起动、停止用 快速电动机点动按钮
SB5-SB6
HLl HL2
冷却泵电动机起停按钮
主电动机起停指示灯 电源接通指示灯
TC
ST SA
控制与照明变压器
行程开关作进给限位保护用 照明控制开关
二、电气控制设计的基本任务和内容
电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，设计 和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料 等。 包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。
（一）电气原理图设计内容
1）拟定电气设计任务书 2）选择电气拖动方案和控制方式 3）确定电动机类型、型号、容量、转速 4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系， 拟订各部分技术指标与要求 5）设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数 6）选择电气元件，制定元件目录清单 7）编写设计说明书
电气控制线路的设计及元器件选择课件
电气控制线路的设计步骤
明确控制要求
在设计电气控制线路之前，需要明确 控制要求，确定需要实现的功能和性 能指标。
制作和测试
根据设计的电路原理图，制作出实际 的电气控制线路并进行测试，确保其 性能符合要求。
01
02
选择合适的元器件
根据控制要求，选择合适的电气元器 件，如电源、开关、继电器等。
03
设计电路原理图
接口电路
设计合理的接口电路，实现变频器与外部控制器的信号传输 和控制。
滤波与抗干扰
采取有效的滤波和抗干扰措施，保证系统的稳定性和可靠性 。
PLC控制线路设计
可靠、灵活、集成
PLC控制线路广泛应用于工业自动化领域，具有高可靠性、灵活性和集成性。
PLC控制线路设计
设计要点：
I/O模块选择：根据实际需求选择合适的输入输出模块，满足信号采集和 控制需求。
根据元器件的特性和控制要求，设计 出电路原理图，明确各元器件之间的 连接关系和工作原理。
05
04
优化和完善设计
对电路原理图进行优化和完善，确保 设计的可靠性和稳定性。
常用电气元器件及
02
其选择
开关电器
开关电器
用于接通或断开电路， 包括刀开关、断路器、
接触器等。
刀开关
用于不频繁开启和关闭 电路，结构简单，价格
控制算法：根据工艺要求选择合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等 。
PLC控制线路设计
网络通信
实现PLC与上位机和其他智能设备的通信 ，提高系统的集成度和智能化水平。
VS
安全保护
设置安全保护措施，如故障检测与诊断、 冗余设计等，提高系统的可靠性和稳定性 。
电气控制线路的优
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。
电气控制系统设计的一般原则、基本内容和设计程序
电气控制系统设计的一般原则、基本内容和设计程序生产机械种类繁多，其电气控制方案各异，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。
设计工作的首要问题是树立正确的设计思想和工程实践的观点，它是高质量完成设计任务的基本保证。
一、电气控制系统设计的一般原则1．最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。
电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。
2．设计方案要合理。
在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。
3．机械设计与电气设计应相互配合。
许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。
4．确保控制系统安全可靠地工作。
二、电气控制系统设计的基本任务、内容电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。
图纸包括电气原理图、电气系统的组件划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图、电器元件安装底板图和非标准件加工图等，另外还要编制外购件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等文字资料。
电气控制系统设计的内容主要包含原理设计与工艺设计两个部分，以电力拖动控制设备为例，设计内容主要有：1、原理设计内容电气控制系统原理设计的主要内容包括：（l）拟订电气设计任务书。
（2）确定电力拖动方案，选择电动机。
（3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。
（4）选择电器元件，制订元器件明细表。
（5）编写设计说明书。
电气原理图是整个设计的中心环节，它为工艺设计和制订其他技术资料提供依据。
2、工艺设计内容进行工艺设计主要是为了便于组织电气控制系统的制造，从而实现原理设计提出的各项技术指标，并为设备的调试、维护与使用提供相关的图纸资料。
工艺设计的主要内容有：（l）设计电气总布置图、总安装图与总接线图。
（2）设计组件布置图、安装图和接线图。
电气控制线路的设计及安装与调试(含多图)
4 项目四：交通灯控制系统
（1）交通灯控制系统 （2）编程规则及注意事项
5 项目五：摇臂钻床电气控制系统
三 本课程的性质和要求 1 性质
实用性强，以电机或其他执行电器为控制对象
2 能否用PLC控制代替原始继电器接触器控制？
一方面根据我国当前情况，继电接触器控制仍是机械设备最常用的 电气控制方式，而且低压电器正在向小型化、长寿命发展，出现了功 能多样的电子式电器，使继电接触器控制系统性能不断提高，因此在 今后的电气控制技术中仍占有相当重要的地位。
动触点动 控制电路
② 分类 a 主触点：接通或断开主电路，允许通过较
辅助触点：接通或断开控制电路，仅能通 流。
b 常开触点（例图1-1中1和3） 常闭触点（例图1-1中2） （常开常闭均指初始状态）
c 点接触 线接触 面接触
大电流。 过较小电
A
B C
(a)
(b)
(c)
图1-3 点接触、线接触和面接触
按工作电压、动作方式、作用进行分类。
1 按工作电压分类
低压电器：工作电压在交流1000V或直流1200V以下 器。生产机械大多采用低压电器。
高压电器：工作电压在交流1000V或直流1200V以上 器。
2 按动作方式分类
自动电器：按照信号或某个物理量的高低而自动动作 器。如接触器、继电器等。
非自动电器：通过人力操作而动作的电器。如开关、 按钮等。
2
3
F
图1-4 灭弧栅结构图
文字符号：KM（第17页）
线圈
主触点
图1-5 接触器图形符号
常开触点
常闭触点
2 型号及主要技术参数
接触器 交流
设计代号
CJ20-□□/□□
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。
2
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。
电子课件-《电气控制线路安装与检修》-A04-8588 任务4 (2)
调整式主令控制器是指其触头系统的分合程序可随时按 控制系统的要求进行编制及调整，调整时不必更换凸轮片。
任务4 反接制动控制电路的安装
3．主令控制器的选用
主令控制器主要根据使用环境、所需控制的回路数、触 头闭合顺序等进行选择。
模块二任直务流4电动反机接基制本动控控制制线电路路的的安安装装与检修
项目二 串励直流电动机基本控制电路的安装与检修
任务4 反接制动控制电路的安装
1．正确理解串励直流电动机反接制动控制电路的工作原理。 2．能正确识读反接制动控制电路的原理图、接线图和布置图。 3．会按照工艺要求正确安装串励直流电动机电枢直接反接制
任务4 反接制动控制电路的安装
LK1系列
LK4系列
LK5系列
主令控制器
LK16系列
任务4 反接制动控制电路的安装
2．主令控制器的结构原理、符号及型号含义 LK1系列主令控制器主要由基座、转轴、动触头、静
触头、凸轮鼓、操作手柄、面板支架及外护罩组成。
外形 LK1系列主令控制器
任务4 反接制动控制电路的安装
任务4 反接制动控制电路的安装
线路安装与调试
任务4 反接制动控制电路的安装
一、分析绘制元件布置图和接线图
二、选用元器件及导线
器材表
序号 1 2 3 4 5 6 7
名称 直流电动机
型号与规格 Z4-100-1串励式、160V，1.5kW，
995r/min
单位 台
配线板 断路器 主令控制器
500 mm×600 mm×20 mm
LK1和LK14系列主令控制器的主要技术数据
电气控制线路的制作与调试方法(点动为例)
1)接线一般从电源端开始按线号顺序接线。 2)区分主控电路的导线颜色，选择适当的导线截 面（一般主电路导线截面不小于1.5mm2，控制 电路导线截面不小于0.75mm2），截取合适长 度，剥去两端绝缘外皮。 3)将导线两端套上编码套管，套管标号应与原理 图一致。根据接线端点的情况，将芯线直接压进 接线端子。 4）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝 缘层、反圈或露铜过长。 5)走线时紧贴安装面，尽量避免交叉、应做到横 平竖直，走线垂直变于线槽。 6）连接中每个接线点上的所连接导线不得多于 两根。
(2)元件所占的面积按它的实际尺寸依统一比例 绘制；
(3)同一个元件的所有部件应画在一起，并用虚 线框起来。
(4)各电器元件的位置关系要根据安装底板的面
端子排
积、长宽比例及联接线的顺序来决定，注意不
得违反安装规程。
2 第二步
绘RE制SE安A装RC接H线B图ACKGROUNDS
（1）电器安装接线图中的回路标号是电器 设备之间、电器元件之间、导线与导线之间 的连接标记，它的文字符号和数字符号应与 原理图中的标号一致； （2）各电器元件上凡是需要接线的部件端 子都应绘出，标上端子编号，并与原理图上 相应的线号一致； （3）同一根导线上联接的所有端子的编号 应相同； （4）控制柜外的电器元件（如按钮、电动 机等）之间的连线，应通过接线端子排进行 联接； （5）走向相同的相邻导线可以绘成一股线;
3) 注意电气原理图中应标注线号。应做到一线一号，不得重复。
2
第二步：绘制安装接线图
2 第二步
绘RE制SE安A装RC接H线B图ACKGROUNDS
在具体安装、线路检查和故障排除时，安装接线图能反映元器件的实际位置和尺寸比例等。
(1)在绘制接线图时，各电器元件要按在安装底 板（或电气柜）中的实际位置绘出；
电气控制技术实验指导书(2017).
电气控制技术实验指导书南通大学电气工程学院实验一电气控制线路设计与调试一、实验目的1、了解常用控制电器基本结构及其选用方法。
2、掌握复杂电气控制线路的设计方法。
3、掌握电气控制线路的安装与调试方法。
4、掌握电气控制线路的故障分析及排除方法。
二、实验仪器电气控制实验装置 1台电动机 1 台；万用表 1只电工工具及导线若干三、实验内容及要求1、实验内容：以炼焦系统中运煤小车往返运动的工程应用为背景，设计一小车往返运动控制线路，小车往返运动控制要求如图所示：初态：小车从原点启动（如图中位置），启动前压住行程开关SQO。
系统运行要求如下：按启动按钮SB2，小车前进，到SQA处停车，紧接着后退；小车后退至SQO处停车，再转第二次前进，到SQB处后再次后退；上述过程循环运行，直至按下停止按钮SB1，立即后退至SQO处停车。
2、实验要求：根据小车往返运动的控制要求设计运煤小车电气控制系统主电路和控制电路，并按电气控制线路的绘图原则绘制电气原理图；依据电机参数确定所有电器元件的型号与参数；按照GB50171 92《电气装置安装工程盘柜及二次回路结线施工及验收规范》（附后，请重点关注其中的第四章）和“维修电工中、高级工”考核的要求完成设计线路的安装与调试。
1)运用状态表进行电气控制线路设计该系统具有多次通断电单元线路设计问题，要求针对系统设计过程中“约束信号选择”和“辅助单元设计”等相关问题进行讨论与分析。
利用状态表进行该系统设计时应注意：(1)填写状态表时应考虑电动机正反转控制间的联锁关系，在正转向反转切换时，KM2通电是以KM1失电为前提，也就是只有互锁常闭触头KM1闭合后KM2才能得电，因此从KM1失电到KM2得电要经过一段时间，这反映在状态表上就是KM1的通电区域并不是占满整个工步而留有一定空隙，KM1也是如此。
(2)对于执行元件KM1和KM2而言，在整个工作过程中要通断电多次，对应状态表上将有多段通电区域，对于每一段而言，都应有一个X开、X关。
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
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第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• 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、
设计原则、设计方法和步骤，电控系统的安装、调试方法。
• • • •
•
图4-1 同类触点合并
图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
• • • • 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.
• • • •
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臵及实 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
• • • • •
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
• • • • • • • • 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，一般采用交流电动机。
•
• • •
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• • • • • • • • • • • 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 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 （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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• • • • • • • • • （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臵草图，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 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
• • • • • • • （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 根据实际情况设臵，如温度、水位、欠压等保护环节。 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，应设臵电气隔离，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。 设臵多点控制，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.
• • • • • • • • 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。以及装臵易损件及备用 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臵的制造，实现所要求的各项技术指标， 为设备使用、维修提供必要的图纸资料。 主要内容： 1.根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配臵，绘制系统 的总装配图及总接线图。 2.按照电气原理框图或划分的组件，对总原理图编号、绘制各组件原理 电路图，列出元件目录表，标出各组件进出线号； 3.根据各组件原理电路及选定元件目录表，设计各组件装配图(包括电器 元件布臵图和安装图)、接线图. 4.根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求. 5.设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构与外形尺寸. 6.根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列
• 用于笼型电动机直接启动的过流保护见图4-13 (b).
• • • • •
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。
• 4.2.1设计的基本原则
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• • （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。 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。
• 常用减少触点数目的方法：
• • • • 1.拟定电气设计任务书(技术条件)； 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。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• 4.2.2 电气控制线路设计的基本规律
• 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:
• 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
必须的图纸、资料，包括电气原理图、元件布臵图、电气安装接线图、 电气箱图及控制面板等，编制外购件目录、单台消耗清单、设备说明书 等资料。
• 设计：原理设计、工艺设计。 • 以电力拖动控制系统为例说明。 • 4.1.1 原理设计内容
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• • • • • •
图4-1l 防止寄生电路 （5）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。 （6）线路应能适应所在电网的情况，并据此决定电动机起动方式是直接 起动还是间接起动。 （7）应充分考虑继电器触点的接通和分断能力。若要增加接通能力，可 用多触点并联；若要增加分断能力，可用多触点串联。 4．保证电控线路工作的安全性 应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、 失压、弱磁、超速、极限保护等。
第4章 电气控制线路的设计及元器件选择
• 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.
• • • • •
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
• • • • • • • • • • • • 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 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。 （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。 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。