1、电气控制线路设计电气控制线路设计主讲人：郝称意主讲人：郝称意电气控制线路设计的基本要求(1)熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制的要求。地满足生产机械和工艺对电气控制的要求。(2)优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系，优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设计方案。在满足要求的前提下，设计出简气设计方案。在满足要求的前提下，设计出简单合理、技术先进、工作可靠
2、、维修方便的电单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路。路。(3)正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元器件的品种和规格，降低生产成本。器件的品种和规格，降低生产成本。(4)取得良好的取得良好的MTBF(平均无故障时间平均无故障时间)指标，确指标，确保使用的安全可靠。保使用的安全可靠。(5)设计中贯彻最新的国家标准。设计中贯彻最新的国家标准。电气设计的主要内容电气设计的主要内容拟定电气设计任务书；拟定电气设计任务书；确定电力传动方案和控制方案；确定电力传动方案和控制方案；选择传动电动机；选择传动电动机；设计电气原理图（包括主、辅电路）；设计电气原理图（包
3、括主、辅电路）；选择电气元件，制定电气元件或装置易损件选择电气元件，制定电气元件或装置易损件及备用件的清单；及备用件的清单；设计操作台，电气柜、非标准电气元件；设计操作台，电气柜、非标准电气元件；绘制电气安装图和位置图；绘制电气安装图和位置图；编写电气原理说明书和使用说明书（包括操编写电气原理说明书和使用说明书（包括操作顺序说明、维修说明及调整办法）作顺序说明、维修说明及调整办法）电气设计的技术条件电气设计的技术条件 在任务书中除应说明所设计的机械设备的型号、在任务书中除应说明所设计的机械设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传动方式、工作条件、用途、工艺过程、技术性能、传动方式、工作条件、使
4、用环境以外，还要着重说明：使用环境以外，还要着重说明：用户供电系统的电压等级、频率、容量及电流用户供电系统的电压等级、频率、容量及电流种类。种类。有关操作方面的要求，如操作台的布置，按钮有关操作方面的要求，如操作台的布置，按钮设置和作用，仪表种类，故障报警和局部照明。设置和作用，仪表种类，故障报警和局部照明。有关电气控制特性。有关电气控制特性。有关电力拖动的基本特性。有关电力拖动的基本特性。主要电气设备的布置图和参数。主要电气设备的布置图和参数。电气控制设备的设计步骤电气控制设备的设计步骤电气控制设备设计一般分为电气控制设备设计一般分为3个阶段：初步设计、技术个阶段：初步设计、技术设计和产品设
5、计。设计和产品设计。1.初步设计初步设计初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，拟订设计初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，拟订设计任务书并寻求最佳控制方案的初步阶段，以取得技术设任务书并寻求最佳控制方案的初步阶段，以取得技术设计的依据。计的依据。初步设计可由机械设计人员和电气设计人员共同提出，初步设计可由机械设计人员和电气设计人员共同提出，也可由机械设计人员提出有关机械结构资料和工艺要求也可由机械设计人员提出有关机械结构资料和工艺要求，由电气设计人员完成初步设计。这些要求常常以工作，由电气设计人员完成初步设计。这些要求常常以工作循环图、执行元器件动作节拍表、检测元器件状态表等循环图、执行
6、元器件动作节拍表、检测元器件状态表等形式提供。在进行初步设计时应尽可能收集国内外同类形式提供。在进行初步设计时应尽可能收集国内外同类产品的有关资料进行仔细的分析研究。初步设计应确定产品的有关资料进行仔细的分析研究。初步设计应确定以下内容：以下内容：电气控制设备的设计步骤电气控制设备的设计步骤(1)机械设备名称、用途、工艺过程、技术性能、传动参数及现机械设备名称、用途、工艺过程、技术性能、传动参数及现场工作条件。场工作条件。(2)用户供电电网的种类、电压、频率及容量。用户供电电网的种类、电压、频率及容量。(3)有关电气传动的基本特性，如运动部件的数量和用途，负载有关电气传动的基本特性，如运动部件
7、的数量和用途，负载特性，调速指标，电动机起动、反向和制动要求等。特性，调速指标，电动机起动、反向和制动要求等。(4)有关电气动作的特性要求，如电气控制的基本方式，自动化有关电气动作的特性要求，如电气控制的基本方式，自动化程序、自动工作循环的组成、电气保护及联锁等。程序、自动工作循环的组成、电气保护及联锁等。(5)有关操作、显示方面的要求，加操作台的布置、测量显示、有关操作、显示方面的要求，加操作台的布置、测量显示、故障报警及照明等要求。故障报警及照明等要求。(6)电气自动控制的原理性方案及预期的主要技术性能指标。电气自动控制的原理性方案及预期的主要技术性能指标。(7)投资费用估算及技术经济指标
8、。投资费用估算及技术经济指标。初步设计是一个呈报有关部门的总体方案设计报告，是进行技初步设计是一个呈报有关部门的总体方案设计报告，是进行技木设计和产品设计的依据。如果整体方案出错将直接导致整个木设计和产品设计的依据。如果整体方案出错将直接导致整个设计的失败。故必须进行认真的可行性分析，并在可能实现的设计的失败。故必须进行认真的可行性分析，并在可能实现的几种方案中根据技术、经济指标及现有的条件进行综合考虑，几种方案中根据技术、经济指标及现有的条件进行综合考虑，做出正确决策。做出正确决策。电气控制设备的设计步骤电气控制设备的设计步骤2.技术设计技术设计在通过初步设计的基础上，技术设计需要完成的内容
9、如在通过初步设计的基础上，技术设计需要完成的内容如下。下。(1)对系统中某些关键环节和特殊环节作必要的实验，并对系统中某些关键环节和特殊环节作必要的实验，并写出实验研究报告。写出实验研究报告。(2)绘出电气控制系统的电气原理图。绘出电气控制系统的电气原理图。(3)编写系统参数计算书。编写系统参数计算书。(4)选择整个系统的元器件，提出专用元器件的技术指标选择整个系统的元器件，提出专用元器件的技术指标，编制元器件明细表。，编制元器件明细表。(5)编写技术设计说明书，介绍系统原理、主要技术指标编写技术设计说明书，介绍系统原理、主要技术指标以及有关运行维护条件和对施工安装的要求。以及有关运行维护条件
10、和对施工安装的要求。(6)绘制电控装置图、出线端子图等。绘制电控装置图、出线端子图等。电气控制设备的设计步骤电气控制设备的设计步骤3.产品设计产品设计产品设计是根据初步设计和技术设计最终完成产品设计是根据初步设计和技术设计最终完成的电气控制系统设备的工作图样。产品设计需的电气控制系统设备的工作图样。产品设计需要完成以下内容：要完成以下内容：(1)绘制产品总装配图、部件装配图和零件图。绘制产品总装配图、部件装配图和零件图。(2)绘制产品接线图。绘制产品接线图。(3)进行图样的标准化审核。进行图样的标准化审核。一般来说，电气控制装置的设计应按以上一般来说，电气控制装置的设计应按以上3个阶个阶段进行
11、，每个阶段中的某些内容可根据设计项段进行，每个阶段中的某些内容可根据设计项目的具体情况有所调整。目的具体情况有所调整。电力拖动方案的确定电力拖动方案的确定 所谓电力拖动方案是指根据所谓电力拖动方案是指根据生产机械的精生产机械的精度、工作效率、结构、运动部件的数量、度、工作效率、结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等条件额等条件去确定电动机的去确定电动机的类型、数量、传类型、数量、传动方式及拟订电动机的起动、运行、调速、动方式及拟订电动机的起动、运行、调速、转向、制动等控制要求转向、制动等控制要求。它是电气设计的。它是电气设计的主要内容
12、之一，作为电气控制原理图设计主要内容之一，作为电气控制原理图设计及电气元器件选择的依据，是以后各部分及电气元器件选择的依据，是以后各部分设计内容的基础和先决条件。设计内容的基础和先决条件。电气控制方案的确定电气控制方案的确定控制方式应与设备通用化和专用化的程度控制方式应与设备通用化和专用化的程度相适应。相适应。控制方式随控制过程的复杂程度而变化。控制方式随控制过程的复杂程度而变化。控制系统的工作方式，应在经济、安全的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。前提下，最大限度地满足工艺要求。电气传动形式的选择电气传动形式的选择 一个电气传动系统一般由电动机、电源装置及控
13、一个电气传动系统一般由电动机、电源装置及控制装置制装置3 3部分组成。部分组成。电气传动方式的选择，是根据生产机械的负电气传动方式的选择，是根据生产机械的负载特性、工艺及结构的具体情况决定选用电动载特性、工艺及结构的具体情况决定选用电动机的种类、数量，是单机拖动，还是多机拖动。机的种类、数量，是单机拖动，还是多机拖动。1 1）单机拖动）单机拖动2 2）分机拖动）分机拖动电气传动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电气传动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多台电动机的拖动方式，以缩短机械传动链，提高传动效率，台电动机的拖动方式，以缩短机械传动链，提高传动效率，便于自动化和简化总体结构
14、。因而在选择时应根据生产工便于自动化和简化总体结构。因而在选择时应根据生产工艺及机械结构的具体情况决定电动机的数量。艺及机械结构的具体情况决定电动机的数量。许多机械设备从工艺和节能诸方面，均有调速要许多机械设备从工艺和节能诸方面，均有调速要求。在选择调速方案时，可参考以下几点求。在选择调速方案时，可参考以下几点。1 1）重型或大型设备）重型或大型设备（主运动及进给运动，尽可能采用无级（主运动及进给运动，尽可能采用无级调速）调速）2 2）精密机械设备）精密机械设备（为了保证加工精度和动作的准确性，便（为了保证加工精度和动作的准确性，便于自动控制，也应采用电气无级调速）于自动控制，也应采用电气无级
15、调速）一般中小型设备）一般中小型设备（如普通机床没有特殊要求，可用经（如普通机床没有特殊要求，可用经济，简单，可靠的鼠笼式异步电动机，配以适当的齿轮变济，简单，可靠的鼠笼式异步电动机，配以适当的齿轮变速箱速箱电动机的选择电动机的选择电动机的选择包括电动机的种类、结构形式、额定转电动机的选择包括电动机的种类、结构形式、额定转速和额定功率。速和额定功率。1)根据生产机械的调速要求选择电动机的种类和转速根据生产机械的调速要求选择电动机的种类和转速首先，只要能满足生产需要，则都应采用异步电动机首先，只要能满足生产需要，则都应采用异步电动机；仅在起动、制动和调速不满足要求时才选用直流电；仅在起动、制动和
16、调速不满足要求时才选用直流电动机。随着电力电子及控制技术的发展，交流调速装动机。随着电力电子及控制技术的发展，交流调速装置的性能和成本已能与直流调速装置相媲美，交流调置的性能和成本已能与直流调速装置相媲美，交流调速的应用范围越来越广泛。另外，在需要补偿电网功速的应用范围越来越广泛。另外，在需要补偿电网功率因数及稳定工作时，应优先考虑采用同步电动机；率因数及稳定工作时，应优先考虑采用同步电动机；在要求大的起动转矩和恒功率调速时，常选用直流串在要求大的起动转矩和恒功率调速时，常选用直流串级电动机。级电动机。无电气调速要求的生产机械鼠笼异步电动机负载转矩大 绕线式异步电动机负载平稳容量大起制动少同步
17、电动机不调速不频繁起动要求电气调速的生产机械调速要求（范围平滑性机械特性硬度 转速调节级数工作可靠性）选择拖动方案，比较确定最佳调速范围：23调速级数：24双速或多速鼠笼异步电动机调速范围：3不要求平滑 绕线式异步电动机（短时负载和重复短时负载和重复短时负载）短时负载）调速范围：310要求平滑 带滑差离合器的异步电动机（长期低速时，用晶闸管直流拖动）（长期低速时，用晶闸管直流拖动）调速范围：10100 直流拖动系统或交流调速系统三相异步电动机的调速：定子绕组的级数 转子电路的电阻变频调速和串级调速改变电动机的选择电动机的选择2)根据工作环境选择电动机的结构根据工作环境选择电动机的结构电动机的结
18、构形式应当适应机械结构的要求。电动机的结构形式应当适应机械结构的要求。考虑到现场环境，可选用开启式、防护式、封考虑到现场环境，可选用开启式、防护式、封闭式、防腐式甚至是防爆式电动机。闭式、防腐式甚至是防爆式电动机。3)根据生产机械的功率负载和转矩负载选择电根据生产机械的功率负载和转矩负载选择电动机的额定功率动机的额定功率首先根据生产机械的功率负载图和转矩负载图首先根据生产机械的功率负载图和转矩负载图预选一台电动机；然后根据负载进行发热校验预选一台电动机；然后根据负载进行发热校验，用检验的结果修正预选的电动机，直到电动，用检验的结果修正预选的电动机，直到电动机容量得到充分利用机容量得到充分利用(
19、电动机的稳定温升接近其电动机的稳定温升接近其额定温升额定温升)；最后再校验其过载能力与起动转矩；最后再校验其过载能力与起动转矩是否满足拖动要求。是否满足拖动要求。电动机起动、制动和反向要求电动机起动、制动和反向要求一般说来，由电动机完成设备的起动、制动和一般说来，由电动机完成设备的起动、制动和反向要比机械方法简单容易。因此，机电设备反向要比机械方法简单容易。因此，机电设备主轴的起动、停止、正反转运动调整操作，只主轴的起动、停止、正反转运动调整操作，只要条件允许最好由电动机完成。要条件允许最好由电动机完成。机械设备主运动传动系统的起动转矩一般都比机械设备主运动传动系统的起动转矩一般都比较小。因此
20、，原则上可采用任何一种起动方式较小。因此，原则上可采用任何一种起动方式。对于它的辅助运动，在起动时往往要克服较。对于它的辅助运动，在起动时往往要克服较大的静转矩，必要时也可选用高起动转矩的电大的静转矩，必要时也可选用高起动转矩的电动机，或采用提高起动转矩的措施。另外，还动机，或采用提高起动转矩的措施。另外，还要考虑电网容量。对电网容量不大而起动电流要考虑电网容量。对电网容量不大而起动电流较大的电动机，一定要采用限制起动电流的措较大的电动机，一定要采用限制起动电流的措施，如串入电阻降压起动等，以免电网电压波施，如串入电阻降压起动等，以免电网电压波动较大而造成事故。动较大而造成事故。电动机起动、制
21、动和反向要求电动机起动、制动和反向要求传动电动机是否需要制动，应视机电设备工作传动电动机是否需要制动，应视机电设备工作循环的长短而定。对于某些高速高效金属切削循环的长短而定。对于某些高速高效金属切削机床，宜采用电动机制动。如果对于制动的性机床，宜采用电动机制动。如果对于制动的性能无特殊要求而电动机又需要反转时，则采用能无特殊要求而电动机又需要反转时，则采用反接制动可使线路简化。在要求制动平稳、准反接制动可使线路简化。在要求制动平稳、准确，即在制动过程中不允许有反转可能性时，确，即在制动过程中不允许有反转可能性时，则宜采用能耗制动方式。则宜采用能耗制动方式。电动机的频繁起动、反向或制动会使过渡过
22、程电动机的频繁起动、反向或制动会使过渡过程中的损耗增加，导致电动机过载。因此在这种中的损耗增加，导致电动机过载。因此在这种情况下，必须限制电动机的起动、制动电流，情况下，必须限制电动机的起动、制动电流，或者在选择电动机的类型上加以考虑。或者在选择电动机的类型上加以考虑。1 1、最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制、最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制 线路的要求线路的要求应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。设计之前，首先要调查清楚生产要求。路的要求。设计之前，首先要调查清楚生产要求。不同的场合对控制线路的要求有所不同，如一般控不同的
23、场合对控制线路的要求有所不同，如一般控制线路只要求满足起动、反向和制动就可以了，有制线路只要求满足起动、反向和制动就可以了，有些则要求在一定范围内平滑调速和按规定的规律改些则要求在一定范围内平滑调速和按规定的规律改变转速，出现事故时需要有必要的保护及信号预报变转速，出现事故时需要有必要的保护及信号预报以及各部分运动要求有一定的配合和联锁关系等。以及各部分运动要求有一定的配合和联锁关系等。如果已经有类似设备，还应了解现有控制线路的特如果已经有类似设备，还应了解现有控制线路的特点以及操作者对它们的反应。这些都是在设计之前点以及操作者对它们的反应。这些都是在设计之前应该调查清楚的。应该调查清楚的。电
24、气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则2、在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济、在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济1）尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的环节和线）尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的环节和线路。路。2 2）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量,选用同型号选用同型号电器元件以减少备用品数量。电器元件以减少备用品数量。3）尽量缩短连接导线的数量和长度）尽量缩短连接导线的数量和长度电气设计的一般原则电气设计的一般原则设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备设计时，应根据
25、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，长和元件的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度最短。度最短。上图中，图上图中，图(a)(a)接线不合理，从电气柜到操作台需接线不合理，从电气柜到操作台需4 4根根导线。图导线。图(b)(b)接线合理，从电气柜到操作台只需接线合理，从电气柜到操作台只需3 3根导根导线。线。注意：同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公注意：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，如下图共连接线。以减少导线段数和缩短导线长度，如下图所所示。示。电气设计的一般原则电气设计的一般原则(3)减少不必要
26、的触点以简化线路。使用减少不必要的触点以简化线路。使用的触点越少，则控制线路的出故障机会的触点越少，则控制线路的出故障机会就越低，工作的可靠性就越高。在简化就越低，工作的可靠性就越高。在简化、合并触点过程中，着眼点应放在同类、合并触点过程中，着眼点应放在同类性质触点的合并上，一个触点能完成的性质触点的合并上，一个触点能完成的动作，不用两个触点。在简化过程中应动作，不用两个触点。在简化过程中应注意触点的额定电流是否允许，也应考注意触点的额定电流是否允许，也应考虑对其他回路的影响。虑对其他回路的影响。合并同类触点合并同类触点电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则利
27、用转换触点利用转换触点电气设计的一般原则电气设计的一般原则利用半导体二极管的单向导电性来有效利用半导体二极管的单向导电性来有效减少触头数减少触头数电气设计的一般原则电气设计的一般原则利用逻辑代数进行化简，以便得到最简利用逻辑代数进行化简，以便得到最简化的线路化的线路电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则3、保证控制线路工作的可靠和安全、保证控制线路工作的可靠和安全（1）正确连接电器的触点。）正确连接电器的触点。同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别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，可能在接在电源不同相
28、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。两触点间形成飞弧造成电源短路。电气设计的一般原则电气设计的一般原则(2）正确连接电器的线圈）正确连接电器的线圈两个电器需要同时动作时，其线圈应当并联。两个电器需要同时动作时，其线圈应当并联。在交流控制线路中，不能串联两个电器的线圈。在交流控制线路中，不能串联两个电器的线圈。因为因为它们阻抗不尽相同，造成两个线圈的电压分配不等。它们阻抗不尽相同，造成两个线圈的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因电器动作总有先后，当有一个接触器先动不允许。因电器动作总有先后
29、，当有一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大作时，其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大，使另该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。电气设计的一般原则电气设计的一般原则 直流电磁线圈，若电阻相同，可串联，但最好不要并联，直流电磁线圈，若电阻相同，可串联，但最好不要并联，特别是电感量相差较大时。对于电感较大的电器线圈，特别是电感量相差较大时。对于电感较大的电器线圈，例如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等则不宜与相例如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等则不宜与相同电压等级的接触器或中间继电器直接并联工作，否则同电压等级的接触器或中间继电
30、器直接并联工作，否则在接通或断开电源时会造成后者的误动作。在接通或断开电源时会造成后者的误动作。直流电磁铁直流电磁铁YA与继电器与继电器KM并联，如并联，如下下图所示图所示，在接通在接通电源时电源时，正常工作正常工作；但断开电源时，由于电磁铁线圈的但断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法解决方法：断电时由断电时由KM常闭触点
31、和电阻常闭触点和电阻R构成放电回路构成放电回路，避免接触器误动作，避免接触器误动作；或；或可备用一个接触器的触点来控可备用一个接触器的触点来控制。制。电气设计的一般原则电气设计的一般原则a)不 合 理K MY AK Mb)合 理K MRK MY AK Ma)b)图 3-4 电 磁 铁 与 接 触 器 线 圈 并 联电气设计的一般原则电气设计的一般原则(3)应尽量避免电器依次动作的现象应尽量避免电器依次动作的现象应减少多个器件依次通电后才接通另一个器件应减少多个器件依次通电后才接通另一个器件的情况，以保证工作的可靠性，如的情况，以保证工作的可靠性，如下下图所示。图所示。电气设计的一般原则电气设计
32、的一般原则（4）在控制线路中应该避免出现寄生电路在控制线路中应该避免出现寄生电路 寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所示具有指示灯如图所示具有指示灯HL和热保护的正反向电路和热保护的正反向电路。正常工作时，能正常工作时，能完成正反向起动、完成正反向起动、停止和信号指示停止和信号指示。当热继电器当热继电器FR动作时，动作时，电路就出现了寄生电路，电路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，使正向如图中虚线所示，使正向接触器接触器KM1不能有效释放，不能有效释放，起不了保护作用。起不了保护作用。寄生电路寄生电路电气设计的一般原则电气设计的一般原则避免产生
33、寄生电路的方法有：避免产生寄生电路的方法有：在设计电气控制线路时，在设计电气控制线路时，严格按照严格按照“线圈、能线圈、能耗元件下边接电源（零线），上边接触点耗元件下边接电源（零线），上边接触点”的原的原则，降低产生寄生回路的可能性则，降低产生寄生回路的可能性；还应注意消除两个电路之间产生联系的可能性还应注意消除两个电路之间产生联系的可能性，若不可避免应加以区分、联锁隔离或采用多触，若不可避免应加以区分、联锁隔离或采用多触点开关分离。点开关分离。（5）在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且还有机械联锁。不仅要有电气联锁，而且还有机
34、械联锁。（6）设计的线路应适用所在电网的质量和要求。）设计的线路应适用所在电网的质量和要求。（7）在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量）在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线圈。接触器的线圈。(8)防止触点竞争现象防止触点竞争现象电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则电气设计的一般原则 当当KA闭合时，接触器闭合时，接触器KM1、KM2竞争吸合，只有经过多次竞争吸合，只有经过多次振荡吸合振荡吸合“竞争竞争”后，才能稳后，才能稳定在一个状态上；同样在定在一个状态上；同样在KA断断开时，开时，KM1、KM2又会争先断又会争先断开，产生振荡。通常分析控制开，产生振荡。
35、通常分析控制电路的电器动作及触点的接通电路的电器动作及触点的接通和断开都是静态分析，没有考和断开都是静态分析，没有考虑其动作时间。实际上，由于虑其动作时间。实际上，由于电磁线圈的电磁惯性、机械惯电磁线圈的电磁惯性、机械惯性等因素，通断过程中总存在性等因素，通断过程中总存在一定的固有时间一定的固有时间(几十毫秒到几几十毫秒到几百毫秒百毫秒)，这是电气元器件的固，这是电气元器件的固有特性。设计时要避免发生触有特性。设计时要避免发生触点点“竞争竞争”与与“冒险冒险”现象，现象，防止电路中因电气元器件固有防止电路中因电气元器件固有特性引起配合不良的后果。特性引起配合不良的后果。电气设计的一般原则电气设
36、计的一般原则4 4、保证电控线路工作的安全性、保证电控线路工作的安全性常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护、失电压等保护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。安全等必须的指示信号。(1）短路保护）短路保护(2）过电流保护）过电流保护(3）过载保护）过载保护(4）失压保护）失压保护(5）弱磁保护）弱磁保护直流并励电动机，复励电动机在磁场减弱或磁场消失时，直流并励电动机，复励电动机在磁场减弱或磁场消失时，会引起电动机会引起电动机“飞车飞车”。因此要加强弱磁保护环节
37、。因此要加强弱磁保护环节。电气设计的一般原则电气设计的一般原则5、操作和维修方便操作和维修方便电气设备应力求维修方便，使用安全。电气元件电气设备应力求维修方便，使用安全。电气元件应留有备用触点，必要时应留有备用电气元件应留有备用触点，必要时应留有备用电气元件，以便检修、改接线用，为避免带电检修应设，以便检修、改接线用，为避免带电检修应设置隔离电器。控制机构应操作简单、便利，能置隔离电器。控制机构应操作简单、便利，能迅速而方便地由一种控制形式转换到另一种控迅速而方便地由一种控制形式转换到另一种控制形式，例如由手动控制转换到自动控制。制形式，例如由手动控制转换到自动控制。电气控制线路的经验设计法电
38、气控制线路的经验设计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，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。它的特点是无固定的型的线路环节，直接设计控制线路。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。这设计程序和设计模式，灵活性很大，主要靠经验进行。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制线路，掌握多种典型线路的设计资料，同时具有丰富的制线路，掌握多种典型线路的设
39、计资料，同时具有丰富的设计经验。在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、设计经验。在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使线路符合设计要求。即使这样，设计出来的试验，才能使线路符合设计要求。即使这样，设计出来的线路可能不是最简化线路，所用的电器及触点不一定是最线路可能不是最简化线路，所用的电器及触点不一定是最少，所得出的方案不一定是最佳方案。少，所得出的方案不一定是最佳方案。另一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑代另一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑代数来分析、设计线路。用这种方法设计的线路比较合理，数来分析、设计线路。用这种方法设计的线路比较合理，特别适合完
40、成较复杂的生产工艺所要求的控制线路。但是特别适合完成较复杂的生产工艺所要求的控制线路。但是相对而言，逻辑设计法难度较大，不易掌握。本节介绍一相对而言，逻辑设计法难度较大，不易掌握。本节介绍一般设计法，逻辑设计法在下一节作专门介绍。般设计法，逻辑设计法在下一节作专门介绍。电气控制线路的经验设计法电气控制线路的经验设计法一般设计法由于是靠经验进行设计的，因一般设计法由于是靠经验进行设计的，因而灵活性很大、初步设计出来的线路可能而灵活性很大、初步设计出来的线路可能是几个，这时要加以比较分析，甚至要通是几个，这时要加以比较分析，甚至要通过实验加以验证，才能确定比较合理的设过实验加以验证，才能确定比较合
41、理的设计方案。这种设计方法没有固定模式。通计方案。这种设计方法没有固定模式。通常先用一些典型线路环节拼凑起来实现某常先用一些典型线路环节拼凑起来实现某些基本要求，然后根据生产工艺要求逐步些基本要求，然后根据生产工艺要求逐步完善其功能，并添加适当的联锁与保护环完善其功能，并添加适当的联锁与保护环节。节。电气控制线路的经验设计法电气控制线路的经验设计法经验设计法的基本步骤经验设计法的基本步骤：主电路设计。主电路设计。主要考虑电动机的主要考虑电动机的起动、点动、起动、点动、正反转、制动及多速电动机的调速，另外还考正反转、制动及多速电动机的调速，另外还考虑包括短路、过载、欠压等各种保护环节以及虑包括短
42、路、过载、欠压等各种保护环节以及联锁、照明和信号等环节联锁、照明和信号等环节。控制电路设计。控制电路设计。主要考虑如何满足电动机的各主要考虑如何满足电动机的各种运转功能等种运转功能等辅助电路设计。辅助电路设计。主要考虑如何完善整个控制电主要考虑如何完善整个控制电路的设计、包括短路、过载、零压、联锁、照路的设计、包括短路、过载、零压、联锁、照明明、信号、充电测试等各种保护环节。信号、充电测试等各种保护环节。反复审核电路是否满足设计原则。反复审核电路是否满足设计原则。电气控制线路的经验设计法电气控制线路的经验设计法经验设计法的特点经验设计法的特点1易于掌握，使用很广，但一般不易获得最佳设易于掌握，
43、使用很广，但一般不易获得最佳设计方案。计方案。2要求设计者具有一定的实际经验，在设计过程要求设计者具有一定的实际经验，在设计过程中往往会因考虑不周发生差错，影响电路的可靠中往往会因考虑不周发生差错，影响电路的可靠性。性。3当线路达不到要求时，多用增加触点或电器数当线路达不到要求时，多用增加触点或电器数量的方法来加以解决，所以设计出的线路常常不量的方法来加以解决，所以设计出的线路常常不是最简单经济的。是最简单经济的。4需要反复修改草图，一般需要进行模拟试验，需要反复修改草图，一般需要进行模拟试验，设计速度慢。设计速度慢。电气控制线路的经验设计举例电气控制线路的经验设计举例下面以设计下面以设计龙门
44、刨床横梁升降控制线路为例来说龙门刨床横梁升降控制线路为例来说明经验设计法。明经验设计法。龙门刨床（或立车）上装有横梁机构，刀架装龙门刨床（或立车）上装有横梁机构，刀架装在横梁上，随着加工工件大小不同横梁机构需要在横梁上，随着加工工件大小不同横梁机构需要沿立柱上下移动，在加工过程中，横梁又需要保沿立柱上下移动，在加工过程中，横梁又需要保证夹紧在立柱上不松动。横梁的上升与下降由横证夹紧在立柱上不松动。横梁的上升与下降由横梁升降电动机来驱动，横梁的夹紧与放松由横梁梁升降电动机来驱动，横梁的夹紧与放松由横梁夹紧放松电动机来驱动。横梁升降电动机装在龙夹紧放松电动机来驱动。横梁升降电动机装在龙门顶上，通过
45、蜗轮传动，使立柱上的丝杠转动，门顶上，通过蜗轮传动，使立柱上的丝杠转动，通过螺母使横梁上下移动。横梁夹紧电动机通过通过螺母使横梁上下移动。横梁夹紧电动机通过减速机构传动夹紧螺杆，通过杠杆作用使压块夹减速机构传动夹紧螺杆，通过杠杆作用使压块夹紧或放松。龙门刨床横梁夹紧放松示意图如图所紧或放松。龙门刨床横梁夹紧放松示意图如图所示。示。电气控制线路的经验设计举例电气控制线路的经验设计举例龙门刨床横梁夹紧放松示意图龙门刨床横梁夹紧放松示意图 电气控制线路的经验设计举例电气控制线路的经验设计举例横梁机构对电气控制系统的工艺要求：横梁机构对电气控制系统的工艺要求：（1）刀架装在横梁上，）刀架装在横梁上，要
46、求横梁能沿立柱作上升、下降的要求横梁能沿立柱作上升、下降的调整移动。调整移动。（2）在加工过程中，横梁必须紧紧地夹在立柱上，不许松）在加工过程中，横梁必须紧紧地夹在立柱上，不许松动。动。夹紧机构能实现横梁的夹紧和放松夹紧机构能实现横梁的夹紧和放松。（3）在动作配合上，横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定）在动作配合上，横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序：的操作程序：按向上或向下移动按钮后，首先使夹紧机构自动放松按向上或向下移动按钮后，首先使夹紧机构自动放松；横梁放松后，自动转换成向上或向下移动；横梁放松后，自动转换成向上或向下移动；移动到所需要位置后松开按钮，横梁自动夹紧；移动到所需要位置
47、后松开按钮，横梁自动夹紧；夹紧后夹紧电动机自动停止运动。夹紧后夹紧电动机自动停止运动。（4）横梁在）横梁在上升与下降时，应有上下行程的限位保护上升与下降时，应有上下行程的限位保护。（5）正反向运动之间，以及横梁夹紧与移动之间要有必要正反向运动之间，以及横梁夹紧与移动之间要有必要的联锁。的联锁。电气控制线路的经验设计举例电气控制线路的经验设计举例在了解清楚生产工艺要求之后，可进行控制线路的设计。在了解清楚生产工艺要求之后，可进行控制线路的设计。1设计主电路设计主电路 根据横梁根据横梁能升降移动能升降移动和和能夹紧放松能夹紧放松的工艺要求，的工艺要求，需要用需要用两台电动机来驱动两台电动机来驱动，
48、且电动机能实现正反向运转且电动机能实现正反向运转。因此。因此采用采用4个接触器个接触器KMl、KM2和和KM3、KM4，分别控制升，分别控制升降电机降电机M1和夹紧放松电动机和夹紧放松电动机M2的正反转，如图（的正反转，如图（a）所）所示。因此，主电路就是控制两台电机正反转的电路。示。因此，主电路就是控制两台电机正反转的电路。2设计基本控制电路设计基本控制电路 由于横梁的升降和夹紧放松均为由于横梁的升降和夹紧放松均为调整运动，故都采用点调整运动，故都采用点动控制动控制。采用两个点动按钮分别控制升降和夹紧放松运。采用两个点动按钮分别控制升降和夹紧放松运动，仅靠两个点动按钮控制动，仅靠两个点动按钮
49、控制4个接触器线圈是不够的，个接触器线圈是不够的，需需要增加两个中间继电器要增加两个中间继电器KAl和和KA2。图(a)横梁控制的主电路图 (b)横梁控制的辅助电路草图 经仔细分析可知，该线路存在以下问题：经仔细分析可知，该线路存在以下问题：按上升点动按上升点动按钮按钮SBl后，接触器后，接触器KMl和和KM4同时得电吸合同时得电吸合，横梁的上升与放松，横梁的上升与放松同时进行同时进行，按，按下降点动按钮下降点动按钮SB2，也出现类似情况。，也出现类似情况。不满足不满足“夹紧机构先放松，横梁后移动夹紧机构先放松，横梁后移动”的工艺要求。的工艺要求。放松接触器线圈放松接触器线圈KM4一直通电，使
50、夹紧机构一直通电，使夹紧机构持续放松，持续放松，没有设置检测元件检查横梁放松的程没有设置检测元件检查横梁放松的程度度。松开按钮松开按钮SBl，横梁不再上升，横梁夹紧线，横梁不再上升，横梁夹紧线圈得电吸合，横梁持续夹紧，圈得电吸合，横梁持续夹紧，不能自动停止不能自动停止。根据以上问题，需要恰当地选择控制过程中的根据以上问题，需要恰当地选择控制过程中的变化参量，实现上述自动控制要求。变化参量，实现上述自动控制要求。3选择控制参量，确定控制原则选择控制参量，确定控制原则 （1）反映横梁放松程度的参量。可以采用行程反映横梁放松程度的参量。可以采用行程开关开关SQl检测检测放松程度放松程度。当横梁放松到
