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。
(三) 训练要点：
1．选择相对简单的设计课题，进行设计练习。
2．对自行设计的控制线路，进行电路的连接和调试，直至完成所要求的控制功能。
(四) 注意事项：
1．对于比较简单的控制线路，而且电器元件也不多时，往往采用交流380V 或220V电压供电，不附加控制电源变压器。此时动力电源电路中的过电压将直接引进控制线路，不利于控制电路中电器元件的可靠工作。同时控制电路电压较高，也不利于维护与安全操作。
2．电路设计中考虑完善的保护环节。
3．电路设计完成后，一定要反复分析检查，避免产生寄生回路，影响电路工作的可靠性。
三、电气控制线路设计中的电动机选择
（一）重点内容：
本节重点学习选择电动机的原则，即经济、合理、安全。选择指标包括电动机的种类、结构形式、电动机的额定电流、电动机的额定转速、电动机的额定电压、电动机的额定功率，要考虑生产机械的调速要求，还要考虑电动机的工作环境。
电动机的机械特性的选择中，应能满足机械设备提出的要求，要与负载机械特性相适应，以保证一定负载下的转速稳定，并具有一定的调速范围和良好的起动、制动性能；在电动机的工作过程中，其额定功率能得到充分利用，即温升达到额定温升值。
在电动机类型的选择中，优先考虑采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相交流异步电动机，如一般机床、自动生产线、传送带、风机及各类机泵等电力拖动场合，大量选用普通三相鼠笼式异步电动机；高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机适用于某些纺织机械的压缩机及皮带运输机等；对于调速要求不高的有级调速机械，可选用双速或三速鼠笼式异步电动机。
近年来随着晶闸管变频调速技术的迅速发展，三相异步电动机在无级调速机械上的应用越来越多，使鼠笼式异步电动机的应用范围更加广泛。
起动转矩大并有一定调速要求的机械设备，宜选用绕线式异步电动机；拖动功率大，又不要求调速的机械设备，一般采用交流同步电动机，它具有效率高并能改善电网功率因数的优点。
在要求调速范围大，调速性能好，并具有硬机械特性和起动转矩大的拖动系统中，一般都选用直流电动机。随着晶闸管交流技术的迅速发展和高性能大功率晶体管器件的不断出现，进一步扩大了直流电机的应用范围，数字化直流调速系统获得越来越多的使用。
（二） 学习方法：
学习运用相关经验公式，对不同的设备确定合理的电动机的功率和转速。通过网络在线查找、使用手册、查看产品样本等多种方法进行比较，正确选择电动机。
（三） 训练要点：
仔细研究给定课题中的相关条件，尝试作相关计算，从有关指标、参数着手，考虑工作环境、供电电压等诸多因素合理选择电动机。
（四） 注意事项：
考虑工作环境选择电动机时，要特别注意在有爆炸危险、腐蚀性气体的场合，应选择防爆型和防腐型的电动机。
四、 电气控制线路设计中的元器件选择
（一） 重点内容：
本节主要学习常用低压电器元件的选择方法。能够认识到正确合理地选择低压电器是电气系统安全运行、可靠工作的保证。根据各类电器在设备电器控制系统中所处的不同位置、所起的不同的作用，采用不同的选择方法。
1．熔断器的选择
熔断器的类型应满足电路要求；熔断器的额定电压应大于或等于电路的额定电压；熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。熔体的额定电流可以有以下几种选择：
（1）对于阻性负载的保护，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流，即：I I R ≥ ；
（2）对于一台电动机的短路保护，考虑到电动机的起动冲击电流的影响，可按下式选择：N R I I )5.2~5.1(=；
（3）对于多台电动机应按下式计算：+≥NMAX R I I )5.2~5.1(∑I N
使用熔断器时，对于螺旋式熔断器，将带色标的熔断管一端插入瓷帽，再将瓷帽连同熔管一起拧入瓷套，负载端接到金属螺纹壳的上接线端，电源线接到瓷座
上的下接线端，并保证各处接触良好。
还应当考虑熔体材料，铅锡锌为低熔点材料，所制成的熔体不易熄弧，一般用在小电流电路中；银、铜、铝为高熔点材料，所制成的熔体容易熄弧，一般用在大电流电路中，当熔体已熔断或已严重氧化，需要更换熔体时，还应注意使新换熔体和原来熔体的规格保持一致。
２．接触器的选择
正确地选择接触器就是要使得所选用的接触器的技术数据，能满足控制线路对它提出的要求，选择接触器可按下列步骤进行：
（１）根据接触器的任务，确定用哪一系列的接触器；
（２）根据接触器所控制电路的额定电压确定接触器的额定电压；
（３）根据被控制电路的额定电流及接触器安装的条件来确定接触器的额定电流。如接触器在长期工作制下使用时，其负载能力应适当降低。这是因为在长期工作制下，触点的氧化膜得不到清除，使接触电阻增大，因而必须降低电流值以保持锄头的允许升温；
（４）一般情况下对于控制主电路为交流的应采用交流的控制电路。电磁线圈的额定电压要与所接的电源电压相符，且要考虑安全和工作的可靠性。交流电磁线圈的电压等级有：36V、110 V、127 V、220 V和380V等；直流电磁线圈的电压等级有：24V、48 V、110 V、220 V和440V等；
（５）对于某些机械设备对接触器的固有吸合时间、固有释放时间及释放电压所提出的要求也应予以考虑。
３．时间继电器的选择
时间继电器的种类很多，选择时主要考虑控制线路提出的技术要求，如电源电压等级、电压种类（交流还是直流）以及触点的型式（瞬时触点还是延时触点）、数量、延时时间等。此外在满足技术要求的前提下尽可能选择结构简单、价格便宜的型号。
目前在工业上经常使用一些质优价廉的数字化时间继电器，其核心一般是单片机或高精度的数字电路，具有精度高、使用灵活、故障率低等优点，是时间继电器发展的主流。
４．热继电器的选择
一般情况下，可选用两相结构的热继电器；对电网电压严重不平衡、工作环境恶劣或较少有人照管的电动机，可选用三相式结构的热继电器；对于三角形接线的电动机，为了进行断相保护，可选用带断相保护的装置的热继电器。
工作时间较短、停歇时间较长的电动机，如机床的刀架或工作台快速移动所用的电机及恒定负载下长期运行的电动机（如风扇、油泵等），可不必设置热过载
保护。
热继电器的具体选择如下：
（１）保护电动机的额定电流，一般选用热继电器额定电流的0.95~1.05倍。
（２）根据需要的整定电流值选择热继电器热元件的编号和额定电流。选择时应使热元件的整定电流等于电动机的额定电流，同时整定电流应留有一定限度的上、下调整范围。在重载起动以及起动时间较长时，为防止热继电器误动作，可将热元件在起动期间予以短路。
（二）学习方法：
1．学习掌握有关计算公式，进行有关低压电器如熔断器、热继电器、自动空气开关的参数的选择。
2．分析在不同的使用场合，进行同一种低压电器的不同种类和不同型式的选择。如按钮，它的种类有开启式、保护式、防水式、防腐式等；它的型式有手把旋转式、钥匙式、紧急式、带灯式等。
3．学会根据不同的控制对象选择同一低压电器的不同系列，如行程开关分一般用途的行程开关和起重设备中用的行程开关。
4．按照电气控制线路的需要，选择的低压电器要具有合适的触点数量或触点类型，如交流接触器的辅助触点中需要的常开触点和常闭触点的数量；是否需要带扩展触点的接触器。
（三）训练要点：
根据电气控制线路要求、设备使用环境、及其他必要条件，合理选择相关的低压电器，练习查找和比较电器产品目录上的各项指标或数据。
（四）注意事项：
选择低压电器时，注意某些电器之间的区别。有的电器在一定条件下可以相互替代，如在通断电流较小的情况下，中间继电器可以代替接触器起动电动机；有的电器在电动机负载的情况下不能互相替代，如热继电器和熔断器，都是保护电器，都是串接于电路中对非额定电流实施保护，但是短路电流太大，热继电器由于热惯性不能马上动作，不能进行短路电流的保护，所以不能代替熔断器；而过载电流远小于短路电流，不足以使熔断器动作，但一定时间后将破坏电动机的绝缘，所以熔断器不能代替热继电器。
五、生产机械电气设备施工设计
（一）重点内容：
本节主要学习电气设备施工设计的有关内容和设计步骤。包括：电气设备的总体布置、绘制电器控制装置的电器布置图、电器控制装置的电器接线图、电气设备的内部接线图和外部接线图。
电气控制系统在完成电气控制电路设计、电气元件选择后，就应该进行电气设备的施工设计。电气设备施工设计的依据是电气控制电路图和所选定的电器元件明细表。
１．在进行电气设备的总体布置时，按照国标规定，首先要根据设备电气控制电路图和设备控制操作要求，决定采用哪些电气控制装置，如控制柜、操纵台或悬挂操纵箱等，然后确定设备电气装置的安放位；尽可能把电气设备组装在一起，使其成为一台或几台控制装置。只有那些必须安装在特定位置的部件，如按钮、手动控制开关、行程开关、离合器、电动机等才允许分散安装在设备的各处。
所有电气设备应该可以靠近安放，便于更换、识别与检测。
２．绘制电气控制装置的电器布置图时，电源开关最好安装在电气柜内右上方，其操作手柄应装在电气柜前面或侧面。电源开关上方最好不安装其他电器，否则，应把电源开关用绝缘材料盖住，以防电击；除了人工控制开关、信号和测量部件，电气柜的门上不得安装任何器件。
由电源电压直接供电的电器最好装在一起，从而与控制电压供电的电器分开。
一般可通过实物排列来进行电气柜的设计。操纵台及悬挂操纵箱则可采用标准结构设计，也可根据要求选择，或适当进行补充加工和单独自行设计。
３．根据电气控制原理图与电气装置布置图，可进一步绘制电气控制装置接线图。
接线图的接线关系有两种画法：一是直接接线法，即直接画出两元件之间的接线。它适用于电气系统简单、电器元件少、接线关系简单的场合。二是符号标准接线法，即仅在电器元件接线端处标注符号，以表明相互连接关系。它适用于电气系统复杂、电器元件多、接线关系较为复杂的场合。
４．设备内部接线图应标明分线盒进线与出线的接线关系。接线柱排上的线号应标清，以便配线施工；设备外部接线图表示设备外部的电动机或电器元件的接线关系。它主要供用户单位安装配线用，应按电气设备的实际相应位置绘制、其要求与设备内部接线图相同。
（二）学习方法：
1．了解电气设备的总体布置的原则如下：
（1）功能类似的元件尽量组合在一起。
用于操作的各类按钮、开关、键盘、指示检测、调节等元件集中为控制面板组件；各种继电器、接触器、熔断器、照明变压器等控制电器集中为电气板组件；各类控制电源、整流、滤波元件集中为电源组件等。
（2）尽可能减少组件之间的连线数量。
接线关系密切的控制电器置于同一组件中，强弱电控制器尽量分离，以减少相互干扰。
（3）力求整齐美观
外形尺寸、重量相近的电器组合在一起。电器在电气柜体内要做到布局合理和美观，柜体不能做得太大或太小。
（4）电器在电气柜体内的安装要便于检修。
为便于检查与调试，将需要经常调节、维护和易损元件组合在一起，置于电气柜中容易触及到的位置。
2．学习安排电器元件的位置的原则，学会通过实物排列进行电气柜内电器元件合理分布，安排好后绘制电器布置图。
3．依据电气原理图和电气控制装置的电器布置图，绘制电气控制装置的接线图，电气系统简单、电器元件少、接线关系简单的场合可采用直接接线法，即直接画出两元件之间的接线；电气系统复杂、电器元件多、接线关系较为复杂的场合，宜采用标准接线法，在电器元件接线端处标注符号，以表明相互连接关系。
（三）训练要点：
按实际例子，熟悉电气设备的总体布置的原则，学习绘制电气控制装置的电器布置图和电气控制装置的接线图。
（四）注意事项：
1．与电气原理图不同，在接线图中同一电器元件的各个部分如触点、线圈等必须画在一起。
2．除了人工控制开关、信号显示、测量器件外，电气柜门上不得安装任何器件。
3．将交流或直流动力电路、交流控制电路、直流控制电路分别用黑色、红色、蓝色等不同颜色的导线加以区分，保护导线采用黄绿双色线，使电气控制柜内的各部分电路一目了然。
第三节习题与思考题选解
一、教材中的习题解答
6-1．什么叫寄生电路？设计电路时应如何防止产生寄生电路？并举例说明。
答：在控制电路的故障情况下或动作过程中，意外接通或非正常接通的电路叫寄生电路。因为它会破坏电器元件和控制电路的动作顺序，损坏电器，因此在设计电路时要避免出现寄生电路，通常的做法是：仔细分析构成电路的各组成部分，不仅要确认工作时相应部分的电器元件和电路都能正常反应，而且要确认电路指示部分或保护部分工作时是否会接通不该通的电路，甚至停止时是否会有意外接通的电路。如下述电路：
控制电路的线电压为380V，KM1和KM2的线圈额定电压分别为380V和220V，当按下按钮SB2后，KM1和KM2线圈得电正常工作，但是按下按钮SB1后，即电路应该处于断电状态时，却产生了寄生回路，如图中虚线所示，使KM1和KM2线圈不正常得电而烧毁。
6-2．接触器两个线圈为何不允许串联后接于控制电路？
答：电压线圈通常不能串联使用，如图（a）所示为不正确的连接。由于他们的阻抗不尽相同，造成两个线圈上的电压分配不等。即使是两个同型号线圈，外加电压是他们的额定电压之和，也不允许这样连接，因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使线圈烧毁。
（a ）接触器线圈的错误连接 （b ）电磁铁与继电器线圈错误的连接
在直流控制电路中，对于电感较大的电磁线圈，如电磁阀、电磁铁或直流电动机励磁线圈等不宜与相同电压等级的继电器直接并联工作。如图（b ）所示直流电磁铁YA 与继电器KA 并联，在KM 触点闭合，接通电源时，可正常工作，但在KM 触点断开后，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，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能时继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。图（c ）所示的两个电路可以可靠工作。
图（c ）
6-3．如何选用熔断器和热继电器？
答： 熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体的额定电流的确定。
(1) 熔断器类型与额定电压选择。
根据负载保护特性和短路电流大小、各类熔断器的适用范围来选用熔断器的类型。根据被保护电路的电压来决定熔断器的额定电压。
(2) 熔体与熔断器额定电流选择。
熔断器熔体的额定电流大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳、无冲击电流，如一般照明电路、电热电路可按照负载电流大小来确定的熔体额定电流。
对于有冲击电流的电动机负载为达到短路保护目的，又保证电动机正常起动，对三相鼠笼式异步电动机其熔断器熔体的额定电流为：
单台电动机
N R I I )5.2~5.1(
式中 I R ----为熔体额定电流，A ；
I N ----为电动机额定电流，A ；
多台电动机共用一个熔断器保护
∑≥+N NMAX R I I I )5.2~5.1(
式中 I R ----为熔体额定电流，A ；
I NMAX ----为容量最大的电动机的额定电流，A ；
∑I N ----其他电动机额定电流之和，A
轻载起动或起动时间较短时，式中系数取1.5；重载起动或起动时间较长时，式中系数取2.5。
熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流。
(3)．熔断器上下级的配合
为满足选择性保护的要求，应注意熔断器上下级之间的配合，一般要求上一级熔断器的熔断时间至少是下一级的3倍，不然将会发生越级动作，扩大停电范围。为此，当上下级采用同一种型号的熔断器时，其电流等级以相差两级为宜；若上下级所采用的熔断器型号不同时，则应根据保护特性上给出的熔断时间选取。
热继电器主要用于电动机的过载保护，因此必须了解电动机的工作环境、起动情况、负载性质、工作制及允许过载能力等因素之后再来综合考虑。应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能接近，以便充分发挥电动机的过载能力，同时对电动机在短时过载与起动瞬间不受影响。
(1) 热继电器结构形式的选择。星形连接的电动机可以选择两相或三相结构的热继电器，三角形连接的电动机应当选择带断相保护装置的三相结构热继电器。
(2) 热元件额定电流的选择。一般可按下式选取：
N R I I )05.1~95.0(=
式中 I R ----热元件的额定电流。A ；
I N ----电动机的额定电流。A ；
对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取
N R I I )5.1~15.1(=
（3）根据需要的整定电流值选择热继电器的发热元件的编号和额定电流。选择时应使发热元件的整定电流等于电动机的额定电流，同时整定电流应流有一定限度的上、下调整范围。在重载起动以及起动时间较长时，为防止热继电器产生误动作，可将热元件在起动期间予以短接。
6-4．如何确定变压器的容量？
答：控制变压器一般用于降低控制电路或辅助电路的电压，以保证控制电路安全可靠。选择控制变压器的原则为：
（1）控制变压器原、副边电压应与交流电源电压、控制电路电压、与辅助电路电压要求相符。
（2）应保证接于变压器副边的交流电磁器件在通电时能可靠地吸合。
（3）电路正常运行时，变压器温升不应超过允许温升。
（4）控制变压器可按长期运行的稳升来考虑，这时变压器的容量应大于或等
于最大工作负载的功率，即：
∑∑∑++≥K S S S S 38
124116.0
式中 S ------- 控制变压器容量。V A ；
S 1------ 电磁器件的吸持功率。V A ；
S 2------ 接触器、继电器起动功率。V A ；
S 3------ 电磁铁起动功率。V A ；
K ------- 电磁铁工作行程L 与额定行程L N 之比的修正系数。
满足上式时，既可保证已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持些状态，且正在起动的电器也能可靠地吸合。
二、补充习题及解答
１．选择熔断器时，应如何考虑所选用的熔体的材料？
答：熔断器有不同的熔体材料，铅锡锌为低熔点材料，所制成的熔体不易熄弧，一般用在小电流电路中；银、铜、铝为高熔点材料，所制成的熔体容易熄弧，一般用在大电流电路中，当熔体已熔断或已严重氧化，需要更换熔体时，还应注意使新换熔体和原来熔体的规格保持一致。
２．在电气控制线路设计中，什么情况下选用三相鼠笼式异步电动机？
答：在电动机类型的选择中，优先考虑采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相交流异步电动机，如一般机床、自动生产线、传送带、风机及各类机泵等电力拖动场合，大量选用普通三相鼠笼式异步电动机；高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机适用于某些纺织机械的压缩机及皮带运输机等；对于调速要求不高的有级调速机械，可选用双速或三速鼠笼式异步电动机。
３．在电气控制线路设计中，选择控制方式时是不是越先进越好？
答：控制方式并非越先进越好，而应该以经济效益为标准，控制方式应当与拖动需要相适应，控制方式与通用化程度相适应，控制方式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。
第五节 实训范例
一、实训目的
1．练习采用分析设计法对给定课题的电气控制线路的设计。
2．熟悉设计的具体步骤。
3．练习进行控制线路优化的工作。
二、实训要求
1．根据题目做出设计。
2．画出主电路和控制电路。
3．进行电路优化，完成控制要求。
4．写出控制线路的设计过程。
三、实训内容
设计龙门刨床横梁升降的电气控制线路。
横梁升降机构的工艺要求
（1）由于刨床工件加工位置高低不同，要求横梁沿立柱能作上升、下降的调整运动。
（2）为确保切削加工的进行，正常情况下横梁应夹紧在立柱上，夹紧装置由夹紧电动机拖动，而横梁的上、下移动由另一台横梁升降电动机拖动。
（3）在动作配合上，当横梁升降时应该按照下列顺序进行：
横梁上升：横梁松开→上升移动→横梁夹紧
横梁下降：横梁松开→下降移动→横梁夹紧并回升由此可知横梁下降时，多了一个短时回升动作，其目的在于消除多动螺母上端面与丝杠下端面的间隙，防止加工过程中将横梁上抬，造成横梁歪斜，影响加工精度。
（4）横梁升降应设有限位保护，而夹紧电动机应设有夹紧力保护。
四、电气控制线路的设计过程。
１．初步设计
（1）主电路的设计:
①从横梁运动要求出发, 横梁移动由横梁升降电动机M1和横梁夹紧放松电动机M2拖动，且都有正反转。
②夹紧电动机需要的夹紧力保护，用过电流继电器KI来实现。
（2）控制电路的设计:
①由于横梁升降运动为调整运动，所以对M1采用点动控制。M2则按一定的顺序自动控制。
②根据横梁移动时的控制程序要求，M2与M1之间有一定的顺序关系：当发出“上升”指令后，M2电动机起动工作，将横梁松开，待横梁完全松开后，发出信号，使M2电动机停止工作，并使M１电动机起动，拖动横梁上升。
横梁松开信号的发出由复合行程开关SQ1完成，当横梁处于夹紧状态时，SQ1不受压，当横梁完全松开时，夹紧机构经杠杆将SQ1压下，于是发出“松开”信号。
③当横梁上升到位时，撤除“上升”指令，M１电动机立即停止工作，同时接通M2电动机，使M2反向运转，拖动夹紧机构使横梁夹紧。
在夹紧过程中，开关行程开关SQ1复原，为下次发出放松信号作准备。当横梁夹紧到一定程度时，夹紧电动机M2主电路的电流升高，借助于M2定子电路中的过电流继电器发出“夹紧”信号，切断M2电动机的电路，使夹紧过程结束。
④横梁下降在不考虑短时回升时，其动作过程与上升时相同。
综上所述，设计出草图之一，如图１所示：
图１横梁升降电气控制线路设计草图之一
２．横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的修改
（1）图１所示的设计草图之一中，控制电路需要具有两组常开触点的按钮，而常用按钮为一组常开触点、一组常闭触点，为此可引入一个中间继电器KA，用按钮SB1、SB2去控制KA，再由KA来控制横梁的升、降和放松。
（2）用SB1、SB2按钮的常闭触点完成横梁上升与下降的机械互锁。
综上所述，修改后的设计草图之二，如图２所示：
图2 横梁升降电气控制线路设计草图之二
３．横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的优化
进一步考虑横梁下降时的回升控制。由于回升时间短，所以可采用时间继电器来控制，选择断电延时时间继电器KT，将其通电瞬时闭合、断电延时断开的触点与夹紧接触器KM4的常开触点串联后，再与KA常开触点并联，去控制上升接触器KM1。而KT则由下降接触器KM2触点控制，构成设计草图之三，如图３所示：
图３横梁升降电气控制线路设计草图之三
４．横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的进一步完善
考虑电路各种保护与联锁，有必要设置如下环节：
①SQ2――横梁与侧刀架运动的极限保护；
②SQ3――横梁上升极限保护；
③SQ4――横梁下降极限保护；
④KM1和KM2的常闭触点――横梁上升与下降的电气互锁；
⑤KM3和KM4的常闭触点――横梁放松与夹紧的电气互锁；
至此，龙门刨床横梁升降的电气控制线路设计完成，电气原理图如图４所示。
图４龙门刨床横梁升降的电气原理图
５．对电气原理图进行校核
设计完成后，必须认真进行校核，看其是否满足生产工艺要求，电路是否合理，有无需要进一步简化之处，是否存在寄生电路，电路工作是否安全可靠等。
综合毕业实践报告(论文) 综合毕业实践题目：小型立体仓库电气控制系统的设 计 系部: 电气工程系所学专 业： 现代应用电器与电 子 学生姓名：*** 班 级： 440310 学号： ******** 起迄日期：2006.2至2006.6 实践地点：江苏省移动通信第二话务中心 指导教师：*** 专业技术职 务： 讲师
顾问 教师： 2006 年 6 月
摘要 随着国民经济的飞速发展,自动化立体仓库必然会在各行各业中得到越来越广泛的应用。自动化立体仓库是现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，由自动控制与管理系统、高位货架、巷道堆垛机、自动入库、自动出库、计算机管理控制系统以及其他辅助设备组成。 本课题的电气控制是由日本三菱公司生产的FX2型可编程序控制器(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。该电气控制系统分手动和自动两种方式。它实现的功能主要有：取（由零位出发到指定仓位号取货并送到入货台）；入（到零位取货并送入指定仓位号）等等，在执行完任务后自动返回到零位等待下一个指令。 本文首先对该课题的可行性及课题实现的现实意义和价值进行了介绍；其次对该系统的硬件组成、结构、原理进行了阐述和分析；再次对本控制系统的核心——软件进行了编写，论文中即有梯形图又有相应的语句表；最后对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结，并对本论文有待完善的地方进行扼要的说明。 关键词:立体仓库电气控制 PLC 步进电机物流管理
目录 第1章绪论 (1) 1.1 立体仓库在自动化生产过程中 (1) 1.2 此课题的设计内容及主要思路 (1) 1.3 设计此课题的可行性 (2) 1.4 设计此课题的实用价值及现实意义 (3) 第2章硬件部分 (4) 2.1 立体仓库的基本结构 (4) 2.2 立体仓库的硬件原理 (5) 2.2.1 步进电机的原 理 (5) 2.2.2 步进电机驱动器的原理 (5) 2.2.3 传感器的工作原理 (6) 2.2.4 开关型稳压电源的原
常用电气控制电路 1.控制柜内电路的一般排列和标注规律为便于检查三相动力线布置的对错，三相电源L1、L2、L3 在柜内按上中下、左中右或后中前的规律布置。L1、L2、L3三相对应的色标分别为黄、绿、红，在制作电气控制柜时要尽量按规范布线。二次控制电路的线号，一般的标注规律是：用电装置（如交流接触器）的右端接双数排序，左端按单数排序。 二次控制电路的线号编排如图1所示。动力线与弱点信号线要尽量远离，如传感器、PLC、DCS 集散控制系统、PID控制器等信号线，如果不能做到远离，要尽量垂直交叉。弱电线缆最好单独放入一个金属桥架内，所有弱电信号的接地端都在同一点接地，且与强电的接地分离。 常用电气控制电路图1 二次控制电路的线号编排 2.电动机起停控制电路该电路可以实现对电动机的起停控制，并对电动机的过载和短路故障进行保 护，电动机起停控制电路如图2所示。
图2 电动机起停控制电路 在图2中，L1、L2、L3是三相电源，信号灯HL1用于指示L2和L3两相电源的有无，电压表V指示L1和L3相之间的线电压，熔断器FU1用于保护控制电路（二次电路）避免电路短路时发生火灾或损失扩大。合上断路器QF1，二次电路得电，按下起动按钮（绿色）SB2，交流接触器KM1的线圈通电，交流接触器的主触点KM1的辅助触头KM1-1闭合，电动机M1通电运转。由于KM1-1触头已闭合，即使起动按钮SB2抬起，KM1的线圈也将一直有电。KM1-1的作用是自锁功能，即使SB2抬起也不会导致电动机的停止，电动机起动运行。按下停止按钮SB1，KM1的线圈断电，KM1-1和KM1触头放开，电动机停止，由于KM1-1已经断开，即使停止按钮SB1抬起，KM1的线圈也仍将处于断电状态，电动机M1正常停止。当电动机内部或主电路发生短路故障时，由于出现瞬间几倍于额定电流的大电流而使断路器QF1迅速跳闸，使电动机主电路和二次电路断电，电动机保护停止。当电动机发生过载时，电动机电流超出正常额定电流一定的百分比，热继电器FR1发热，一定时间后，FR1的常闭触头FR1-1断开，KM1线圈断电，KM1-1和KM1主触头断开，电动机保护停止。KM1线圈得电时，HL2指示灯亮说明电动机正在运行，KM1的线圈断电后HL2灯灭，说明电动机停止运行。当FR1发生过载动作，常开触头FR1-2闭合，HL3灯亮说明电动机发生了过载故障。假设上述的三相交流电动机M1的功率3.7kW，额定电流为7.9A，工作电压为AC380V，则3.7kW 电动机起停控制电路元件清单见表1。 表1 3.7kW电动机起停控制电路元件清单
电气控制电路基础（电气原理图） 电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。 这里重点介绍电气原理图。 电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。 电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。 主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。 辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小和辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。 电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。 电气原理图中电器元件的布局
电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。 电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KMI、KMZ文字符号区别。 电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。 对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。 电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90o，但文字符号不可倒置。 图面区域的划分 图纸上方的1、2、3…等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。
电气控制电路设计例题 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
电气控制设计例题 1．一运料小车由一台笼型异步电动机拖动,要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。 工作原理：QS+ — SB2 — KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ —延时到—KM2+ — M反转—到位压下SQ2，M停。 2．设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。 3．设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s，第一台电机停止。 4．画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路。 5．设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动。其动作要求如下： 1）起动时要求按M1M2M3顺序起动。 2）停车时要求按M3M2M1顺序停车。 3）上述动作要求有一定时间间隔。 6．为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下： 1）两台电动机互不影响地独立操作。 2）能同时控制两台电动机的起动和停止。 3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路： 1）采用Y-Δ减压起动； 2）三处控制电动机的起动和停止； 3）要有必要的保护环节。 8、试画出异步电动机既能正转连续运行，又能正、反转点动的控制线路。
电气系毕业设计题 目大全
集成电路型方向阻抗继电器设计锅炉过热汽温模糊控制系统的设计 基于小波分析和神经网络理论的电力系统短路故障研究 谐振接地电网调谐方式的性能分析与实验测试 电力系统继电保护故障信息采集及处理系统 消弧线圈接地补偿系统优化研究 面向对象的10kV配电网拓扑算法研究 蚁群算法在配电网故障定位中的应用 中性点接地系统三相负载综合补偿 电力有源滤波器控制设计 110kV电力线路故障测距 防窃电装置的分析与设计 基于单片机的数字电能表设计 跨导运算放大器在继电保护中的应用 基于微机的三段式距离保护实验系统开发 小干扰电压稳定性实用分析方法研究 基于灰色系统理论的电力系统短期负荷预测 冲击负载引起电压波动与闪变分析 基于等波纹切比雪夫逼近准则最优化方法设计FIR滤波
电力系统智能稳定器PSS的设计 基于模糊集理论的电力系统短期负荷预测 基于labview虚拟仪器的电力系统测量技术研究 基于重复控制的冷轧机轧辊偏心补偿系统 基于模糊聚类的变压器励磁涌流与短路电流的识别基于蚁群算法的配电网报装路径优化 基于虚拟仪器的变压器保护系统设计 配网无功功率优化 复合控制型电力系统稳定器研究 电力系统鲁棒励磁控制器设计 基于标准系统方块图的OTA-C滤波器的实现 6-10KV电网线损理论计算潮流算法研究 基于DSP的逆变电源并联系统的功率检测技术研究滤除衰减非周期分量的微机保护算法研究 分布式电力系统发电机动态模型仿真研究 基于MSP430单片机的温度测控装置的设计 电力系统谐波分量计算-最小二乘法 用户供电事故自动回馈系统 电力系统谐波抑制的仿真研究
如何绘制电气控制线路图详细教程 绘制电气控制线路图是积累工作资料的一项重要内容，可采用辅助绘图软件提高工作效率。AutoCAD2006是常用的电气辅助设计软件之一。利用AutoCAD2006的工具选项板，将电气图常用电气图形文字符号定制在工具选项板中，提高电气图绘制速度。 图形符号绘制 交流接触器主触头的图形文字符号定制时先设计主触头图形尺寸，为了与其它电器元件对应尺寸一致，尺寸参考设计为：基本间距M=4.8mm，倾角a=30°，触头触点直径d=1.6mm，其余线间距取0.75M、1.5M等。 接触器主触头图形尺寸 电气图常用图形尺寸设计后，在AutoCAD 2006环境下，绘制电气图常用图形及文字符号，见图。 电气图部分常用图形文字符号 图形符号块定义 选择菜单项“绘图”∣“块”∣“创建”，即执行block命令进行，在弹出的“块定义”对话框，按图设置。
定义块对话框 块的命名应具有一定的含义并方便记忆，例如主触头块名取为KMM-3V（KM表示接触器，M表示主触头，3表示3极，V表示竖式布置），单击“拾取点”按钮后，在AutoCAD 绘图界面中拾取图中第1条竖线的上端点作为块基点，自动回到“块定义”对话框。 单选“转换为块”单选按钮，再单击“选择对象”按钮，又回到AutoCAD绘图界面中。选择所有接触器主触头图形后右击，AutoCAD自动回到“块定义”对话框，填写说明文字后单击对话框中的“确定”按钮，完成块定义。 所有电气图常用图形文字符号块定义完成后，给文件取名（例如取名为电器图形文字符号库），然后保存到磁盘（如存在D盘）。 定制工具选项板 选择菜单项“工具” ∣“设计中心”，或单击标准工具栏上“设计中心”快捷按钮，AutoCAD2006弹出“设计中心”窗口。
20XX电气控制毕业设计指导书 09电气控制毕业设计指导书 课程设计的目的、要求、任务及方法 要完成好电气控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。毕业设计正是为这一目的而安排的实践性教学环节，它是一项初步的工程训练。通过毕业设计，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。电气设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重视工艺设计。毕业设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。 一、设计目的 毕业设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 毕业设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作
能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 二、设计要求 在毕业设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1) 在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2) 在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。 3) 所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订。 4) 说明书要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。 5) 应在规定的时间内完成所有的设计任务。 6) 如果条件允许，应对自己的设计线路进行试验论证，考虑进一步改进的可能性。
电气专业的一些毕业设计题目 电子类： 1、红外遥控照明灯(电路+程序+论文) 2、基于单片机的多功能智能小车设计论文(电路+程序+论文) 3、基于数字信号处理器(DSP)的异步电机直接转矩控制研究（硕士）（论文＋上位机下位机软件＋程序） 4、简单温度控制系统（仅论文） 5、漏电保护器(电路+程序+论文) 6、模糊神经网络控制（硕士）（仅PDF论文） 7、气体泄漏超声检测系统的设计(电路+程序+论文) 8、数字气压计(电路+程序+论文) 9、数字逻辑电子仿真器设计(程序+论文) 10、数字万用表(电路+程序+论文) 11、环境量温度适度采集(电路+程序+论文) 12、真有效值的测量仪(程序+论文) 13、正弦信号发生器(以SPCE061A单片机为核心)(电路+程序+论文) 14、直接数字频率合成器(电路+程序+论文) 15、智能交通信号控制系统（仅PDF论文） 16、自动化专业的运动控制论文（仅论文） 17、作息时间控制器(电路+程序+论文) 18、基于ARM的控制平台（仅PDF论文） 19、DS1820 单总线数字温度计(JPG格式电路+程序+论文) 20、DSP数据采集处理（硕士） 21、Mpeg4-AAC音频解码器的实时软件实现 22、MPEG-4 编码算法的研究及基于DM642 的优化实现（仅PDF论文） 23、USB接口设计（仅PDF论文） 24、基于USB总线的高速数据采集系统设计(JPG格式电路+程序+论文) 25、电动车翘翘板行走控制 26、车载数字音频接口设计 27、大功率电力电子装置在线诊断（NH） 28、带作息时间表的打铃系统(JPG格式电路+程序+论文) 29、单路电话计费器(程序+论文) 30、基于单片机的数字电压表 31、单片机作息时间控制器设计 32、多路点滴速度控制与显示装置设计 33、分布式电力故障录波系统设计 34、红外控制六足爬虫机器人设计 35、基于Intel 8051单片机的电话计费器的设计及其工作原理 36、基于485串行通信总线的电子抢答器系统 37、基于DSP的全数字电气传动控制板的研制（NH） 38、基于DSP的小型移动机器人控制系统（KDH） 39、基于DSP技术的运动控制卡的研制和开发（KDH）
1.单按钮控制电动机起停线路 常规电动机起动、停止需用两个按钮，在多点控制中，则需按钮引线较多。利用一个按钮多点远程控制电动机的起停，则可简化控制线路又节省导线。如图所示，其工作原理是：起动时．按下按钮AN，继电器1J线圈得电吸合，1J常开触点闭合，交流接触器C线圈通电，C吸合并自锁．电动机起动。C的常开辅助触头闭合，常闭辅助肋头断开．这时，继电器2J的线圈因1J的常闭触点已断开而不能通电，所以2J不能吸合。松开按钮AN，因C已自锁，所以交流接触器C仍吸合，电动机继续运转。但这时1J因AN放松而断电释放，其常闭触点复位，为接通2J作好准备。在第二次按下按钮AN，这时继电器1J线圈通路被C常闭触头切断，所以U不会吸合，而2J线圈通电吸合。2J吸合后，其常闭触点断开，切断C 线圈电源，C断电释放，电动机停转。 2.接触器控制电机线路 具有自锁功能的电机控制线路，如图所示，当起动电动机时合上电源开关HK，按下起动按钮酗，接触器C线圈获电，C主触点闭合使电动机M运转；松开QA，由于接触器C常开辅助触点闭合自锁，控制电路仍保持接通，电动机M继续运转。停止时，按TA接触器C 线圈断电．C主触点断开，电动机M停转，同时自保持辅助触点分断。具有自锁的正转控制线路的重要特点是它具有欠压与失压(零压)保护作用。 有很多生产机械因负载过大、操作频繁等原因，使电动机定子绕组中长时间流过较大的电流，有时熔断器在这种情况下尚未及时熔断，以致引起定子绕组过热，影响电动机的使用寿命．严重的甚至烧坏电动机。因此，对电动机还必须实行过载保护。本线路具有热继电保护功能，当电动机过载时．主回路热继电器RJ所通过的电流超过额定电流值，使RJ内部
电气控制电路基本环节 习题解答 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第六章电气控制电路基本环节 6-1常用的电气控制系统有哪三种 答：常用的电气控制系统图有电气原理图、电气布置图与安装接线图。 6-2何为电气原理图绘制电气原理图的原则是什么 答：电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图。绘制电气原理图的原则 1）电气原理图的绘制标准图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。 2）电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。主电路是从电源到电动机的电路，其中有刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件与电动机等。主电路用粗线绘制在图面的左侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明电路。信号电路及保护电路等。它们由继电器、接触器的电磁线圈，继电器、接触器辅助触头，控制按钮，其他控制元件触头、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等组成，用细实线绘制在图面的右侧或下方。 3）电源线的画法原理图中直流电源用水平线画出，一般直流电源的正极画在图面上方，负极画在图面的下方。三相交流电源线集中水平画在图面上方，相序自上而下依L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直在两条水平电源线之间。耗电元器件（如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等）直接与下方水平电源线相接，控制触头接在上方电源水平线与耗电元器件之间。 4）原理图中电气元器件的画法原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，原理图中只画出其带电部件，同一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出，
电气控制线路设计的应用 伴随着科技进步，建筑产业开始加强电气控制线路的设计发展。高层建筑开始实施智能化的建筑设计控制，不断加强楼宇电气控制的综合化管理，对电气控制设备实施有效的应用。依照各方的控制线路要求，加强自动化领域的分析，结合相关操作，重点判断电气控制的各方面环节，明确电气设备的整体设计、操作、生产标准。按照电气控制线路的实际设计要求，实施有效的设计分析，重点是电气控制的关键要素，对电气实施设计的内容，绘制原则，线路设计应用进行分析，逐步提升电气控制线路的有效设计。 标签：电气控制；线路设计；应用 一、电气综合控制线路的设计分析 在实际生产操作过程中，需要加强电气制动化的综合应用，明确机械使用的有效性。按照机电一体化的发展要求，实施有效的生产企业发展建设。重视电气自动化控制设备之间的调控，对设计人员进行标准化的要素分析，深入了解机械结构的原理，充分了解机械设计的整体实施工艺，完善电气控制线路的设计要求。大部分機械设备在系统控制过程中，需要明确电力拖动的控制标准。按照设计阶段的相关要求，准确的判断电力机械的操作自动控制设计标准，选择有效的拖动电机处理过程，明确电器元件的操作，制定符合明细表的管理模式。按照生产机械的电力装备标准，实施有序的施工设计，编制说明书，确定设计文件内容。 二、电气线路控制的绘制设计标准原则 （一）明确电气生产的基本要求，了解机械设备的使用标准 按照电气设计的实际操作标准要求，加强最大程度的生产机械工艺分析，明确电气控制线路的操作，充分调动生产需求操作，明确机械设备的结构设计特点。按照工作性能，实施有效的加工情况分析。按照控制性能操作，对整个设备工艺实施过程服务，明确他们实际的设计方向。在机械设计操作过程中，加强生产工艺的要素分析，确定基本标准原则。电气设计中，需要加强现场调查产品的分析，做好必要的收集资料分析，制定有效的控制实施方式，充分考虑设备的制动、起动、调速、反向等设计要求，制定有效的连锁反应，提高保护装置的操作管控办法。 （二）生产要素的经济分析 按照生产需求，实施有效的控制线路判断，尽可能的调整有效采用的标准要求。按照实际考验的线路，实施环节判断，尽量调整连锁长度比例数量，结合各个元器件，确定实际接线操作。按照各个电气的实际位置，注意电气柜、限位的距离，准确的判断开关、操作台之间的距离位置。
试论电气控制线路设计基础 发表时间：2018-11-13T17:35:21.000Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：马秀恒[导读] 摘要：电气控制线路设计一般是先设计电气控制线路的整体思路，然后再设计电气控制线路的使用原件，最后设计电气控制线路的辅助设计。 （乌石化检维修中心化肥电修车间运行班）摘要：电气控制线路设计一般是先设计电气控制线路的整体思路，然后再设计电气控制线路的使用原件，最后设计电气控制线路的辅助设计。在设计整体思路时，要着重对线路需要满足的功能、线路负荷要求、运行速度调控技能、安全保障措施等进行整体构思。在设计使用元件时，要选择适当的元件。在设计辅助设计时，主要考虑信号判断设计和局部照明设计。基于此，本文对电气控制线路设计原则、 要求及其注意事项进行了论述分析。 关键词：电气控制线路设计；基础；原则；要求；注意事项了解掌握电气控制线路设计基础是提升电气控制线路设计科学性、合理性的必要前提。电气控制线路设计人员只有对电气控制线路设计基础有一个全面的了解和把握，才能真正确保电气控制线路的安全运行。 1电气控制线路设计的主要原则电气控制线路设计原则主要表现为：（1）稳定原则。电气控制线路保持稳定运行，才能对机电设备进行有效的控制，进一步提高机电设备的安全性和可靠性。设计人员在设计电气控制线路时，可以通过尽可能地减少电器元件使用数量、做好电路的绝缘处理工作、尽可能地使用直流电源等措施来增强线路的稳定性。（2）通用原则。主要是指电气线路设计的总体方案能够满足生产设备加工不同性质对象的要求。为此，在电气控制线路设计过程中，应当尽可能选择符合设计标准要求并经过大量实践验证的控制方案，以此来满足企业生产设备和工艺对电气控制线路提出的要求。（3）精简化原则。电气控制线路设计设计过程中要坚持精简化原则，尽可能地避免出现设计方法复杂或者不实用的情况。设计人员所采用的设计方案越简洁，在后期维护检修时就越方便，设备维护人员可以很快地查找出线路故障并进行修复，保证机电设备尽快恢复安全正常运行。 2电气控制线路设计的基本要求分析电气控制线路设计的基本要求主要表现为：（1）满足电气控制线路运行的承受力。线路功率超标是影响整体线路安全的关键问题，因此在进行电气控制线路的设计时要加强对线路功率稳定性的设计，考虑到系统线路功率的额定负荷，从而保证电路运行的安全性和可靠性。电气控制线路设计是电路设计中的关键环节，其直接影响到电路的运行速度及其质量，电气控制系统在运行电气线路发出的指令时，线路中的部分机械需要进行大功率的运转，功率运转的条件设计是电气控制线路设计中的核心。（2）适应电气控制线路运行的多样化。必须实现电气控制线路的兼容性，其是电气控制线路设计的重要目的，同一机电设备为了满足多样化的功能需求会配置多套线路运行方式，为了避免不同线路之间的互相影响，就需要从电气控制线路的设计入手，使得不同线路在运行过程中彼此兼容。例如一般工作状态下，电动机既要做好调压工作，同事还要进行转矩工作，此时为了保证其功能表达的有效性，就需要从电气控制线路设计入手，增加不同的解决方案和运行方式。（3）满足电气控制线路运行方案。大多数机电设备的作业功能比较多，在投产运行使用时，给用户提供多种运行方案，用户根据自己的需求，选择适宜的运行方案，这不仅能够便利用户的作业需求，而且能够提高机电设备运行效率，提升经营效益。而用户选择的不同运行方案的参数设置差异比较大，这就要求在设计电气控制线路时，要考虑线路的兼容性问题，满足多种运行方案需求。比如异步电机在一个运行方案中能够开展调压工作，而在另一个运行方案中进行恒定转矩工作。（4）电气控制线路运行的速度与设计一体化。电气控制线路设计与电路的转速具有一定的相关性，为了适应不同机电多变的速度，在设计电气控制线路过程中要注意运行速度与机电设施的适用性及准确性。为此，电气控制线路的设计主要是为了使电气控制线路能承载运行时的的承受力，适应电气控制线路运行的多样化特点并满足电气控制线路在运行过程中对速度的要求。 3电气控制线路设计的注意事项电气控制线路设计时，除了应该掌握各项基本控制线路的组成与原理外，还需要了解机械设备的控制要求和使用与维护人员在长期实践工作中总结出来的经验和方法，这些对于可靠、安全、合理地设计控制线路非常重要。 结合实践工作经验，认为电气控制线路设计需要注意以下事项：（1）尽量减少电器元件的数量，采用标准器件并且尽可能选用相同型号的电器元件。设计电气控制线路时，应该尽量减少不必要的触头以便简化控制线路，在保证线路的可靠性同时提高线路的经济性。（2）尽量减少连接导线的数量，缩短连接导线长度。在设计电气控制线路时，应该考虑到各个电器元件之间的实际接线的便利性，要注意电气柜与操作台和行程开关彼此之间连接线的合理性。（3）正确连接电器元件的线圈。交流控制电路中的一条支路上，不允许串接两个电器元件的线圈，即使外加的电压是两个线圈的额定电压之和，也不可以。因为每一个线圈上分配到的电压与线圈的阻抗成正比。所以需要两个电器元件同时动作时，其线圈应该并联相接。（4）正确连接电器元件的触头。同一个电器元件的各辅助触头彼此靠得很近，如果连接不当，是有可能造成线路工作不正常的。辅助触头如果不是等电位的，当触头产生电弧时，有可能在触头之间形成飞孤造成电源短路。所以，一般将各执行器件的线圈一端接在电源的一侧，将控制触头接在电源的另一侧。（5）在满足控制要求的前提下，尽可能减少电器元件通电的数量。当线路通电运行后，有些电器元件会失去作用并长期通着电，从而浪费电能，减少电器使用寿命。合理的设计可以在电路接通后将不用的电器元件切断，这样既节约了电能，也延长了电器元件的使用寿命。（6）控制线路中应避免出现寄生回路。在电气控制线路的运行过程中，不正常接通的线路叫做寄生回路。而寄生回路的出现会破坏各元件和控制线路的动作顺序，因此设计控制线路时应避免。（7）要保证电气控制线路工作的可靠性和安全性。要想保证电气控制线路工作的可靠性和安全性，最为主要的就是选用可靠的电器元件，尽可能选用机械和电气使用寿命较长、结构合理、动作可靠、抗干扰性能好的电器元件。当电气控制线路中采用小容量继电器的触头与大容量接触器的线圈相接时，要考虑到继电器触头的容量是否足够。若不够，则必须加大继电器容量或者增加中间继电器，否则会使工作不可靠。（8）控制线路中应具备必要的保护环节。控制线路中应该具备必要的保护环节，以保证线路即使在出现误操作的情况下也不至于造成事故。一般应根据线路来具体设计选用过载、短路、过流、过压、失压、欠压等保护环节，在必要时还应考虑加设合闸、断开、事故、安全等报警以及指示信号。除了注意以上几个问题外，还需要注意在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，还要有机械联锁，这样完善的保护措施不仅使线路安全可靠，同时也使线路设计趋于合理、更加经济。 4结束语
集成电路型方向阻抗继电器设计锅炉过热汽温模糊控制系统的设计基于小波分析和神经网络理论的电力系统短路故障研究 谐振接地电网调谐方式的性能分析与实验测试 电力系统继电保护故障信息采集及处理系统 消弧线圈接地补偿系统优化研究 面向对象的10kV配电网拓扑算法研究 蚁群算法在配电网故障定位中的应用 中性点接地系统三相负载综合补偿 电力有源滤波器控制设计 110kV电力线路故障测距 防窃电装置的分析与设计 基于单片机的数字电能表设计 跨导运算放大器在继电保护中的应用 基于微机的三段式距离保护实验系统开发 小干扰电压稳定性实用分析方法研究 基于灰色系统理论的电力系统短期负荷预测 冲击负载引起电压波动与闪变分析 基于等波纹切比雪夫逼近准则最优化方法设计FIR滤波 电力系统智能稳定器PSS的设计 基于模糊集理论的电力系统短期负荷预测 基于labview虚拟仪器的电力系统测量技术研究 基于重复控制的冷轧机轧辊偏心补偿系统 基于模糊聚类的变压器励磁涌流与短路电流的识别 基于蚁群算法的配电网报装路径优化 基于虚拟仪器的变压器保护系统设计 配网无功功率优化 复合控制型电力系统稳定器研究 电力系统鲁棒励磁控制器设计 基于标准系统方块图的OTA-C滤波器的实现 6-10KV电网线损理论计算潮流算法研究 基于DSP的逆变电源并联系统的功率检测技术研究 滤除衰减非周期分量的微机保护算法研究 分布式电力系统发电机动态模型仿真研究
基于MSP430单片机的温度测控装置的设计 电力系统谐波分量计算-最小二乘法 用户供电事故自动回馈系统 电力系统谐波抑制的仿真研究 电能质量的模糊定量评价方法 燕山大学西校区110KV供电方案设计 数据采集系统USB接口的实现 具有比率制动和二次谐波制动特性的差动继电器软件设计水轮发电机模糊调速系统研究 电流传输器在继电保护中的应用 双回电力线路故障测距 电力负荷管理系统主站控制系统的研究和设计 燕山大学供电电网改造的初步设计 基于PLC的机械手控制系统设计 500KV变电站设计 基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真 电力系统继电保护原理课件设计 塑料注射成型机PLC控制系统设计 铁磁谐振消谐器软件设计 电力系统稳定器设计 基于模糊理论的变电站电压无功综合控制研究 基于小波理论的电力故障行波分析 基于DSP的逆变电源并联系统锁相环设计 220kV变电站设计 医疗设备检测数量的计算机联网监控系统 汽轮发电机故障诊断技术研究 电压无功控制系统模糊控制器的设计 电力系统电压-无功在线控制数据源仿真系统 电力系统故障录波数据分析与研究 火电厂除灰阀门PLC控制系统设计 电压无功控制系统智能控制器的设计 简单电力网络潮流计算系统的设计及开发 混沌电路及其在保密通信中的应用
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。由于这种设计方法是以熟练掌握各种电气控制线路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制线路的经验为基础，所以又称为经验设计法。 分析设计法的特点是无固定的设计程序，设计方法简单，容易为初学者所掌握，对于具有一定工作经验的电气人员来说，也能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用。其缺点是设计方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周时会影响线路工作的可靠性。 第五篇电气控制与测试篇 下面通过C534J1立式车床横梁升降电气控制原理线路的设计实例，进一步说明分析设计法的设计过程。这种机构无论在机械传动或电力传动控制的设计中都有普遍意义，在立式车床、摇臂钻床、龙门刨床等设备中均采用类似的结构和控制方法。 （1）电力拖动方式及其控制要求为适应不同高度工件加工时对刀具的需要，要求安装有左、右立刀架的横梁能通过丝杠传动快速作上升下降的调整运动。丝杠的正反转由一台2JH61-4 型三相交流异步电动机拖动 ，同时，为了保证零件的加工精度，当横梁移动到需要的高度后应立即通 过夹紧机构将横梁夹紧在立柱上。每次移动前要先放松夹紧装置，因此设置另一台型（2三相交流异步电动机拖动夹紧放松机构，以实现横梁移动前的放松和到位后的夹紧动作。在夹紧、放松机构中设置两个行程开关SQ1与SQ2，如图37-1 所示，分别检测已放松与已夹紧信号。
项目一常用电气控制线路工作原理及安装接线 任务1.1 常用低压电器的基本认识 学习目标 了解低压电器的分类及常用术语； 认识瓷插式、螺旋式等常用低压熔断器； 掌握断路器、负荷开关、组合开关等常用开关的用法； 掌握按钮、行程开关、万能转换开关等常用主令控制器的用法； 掌握交流接触器的结构及用法； 掌握电磁式继电器、时间继电器、热继电器等常用继电器的用法。 1.1.1 低压电器的分类 1．低压电器 电器是一种能根据外部的信号和要求，手动或自动地断开或接通电路，实现对电路或非电对象的切换、保护、控制和调节的元器件或设备。
电气与电器的区别：电气是一个抽象概念，范围较广，功能强大；电器是具体的、简单的能实现一定功能的元器件。 工作在交流额定电压 1 200 V 以下、频率为 50 Hz 或者直流额定电压 1 500 V 以下的电器称为低压电器；反之则称为高压电器。 2．低压电器的分类 低压电器的种类繁多，分类方法也很多，常见的分类如图 1.1 所示。 图1.1 低压电器的分类 图 1.2 所示是几种常见的低压电器。
图1.2 常见低压电器 1.1.2 低压熔断器 1．作 用 熔断器简称保险丝，用于短路保护，使用时应串接于被保护电路中。正常情况下，熔断器相当于一段导线，当发生短路故障时，熔体迅速熔断并切断电路，从而起到保护线路和电气设备的作用。 2．特 点 结构简单，体积小，重量轻，价格便宜，动作可靠，使用维护方便。 3．分 类 瓷插式 RC；螺旋式 RL；有填料式 RT；无填料密封式 RM；快速熔断器 RS 和自恢复熔断器。 4．螺旋式熔断器的外形及符号 螺旋式熔断器的外形及符号如图 1.3（a）、（b）所示。 （a）外形（b）符号 图1.3 螺旋式熔断器的外形及符号
毕业设计 题目真空镀膜机电气控制系统 摘要 本文所研究的真空镀膜机是一种蒸发式卷绕系统的镀膜机，主要应用于PET、OPP、BOPP等塑料薄膜上蒸镀金属膜，也可应用于生产镀铝、镀锌铝或镀银锌铝电容膜。其总体结构主要由真空系统、卷绕系统、蒸镀系统及电控系统组成，通过PLC来实现对真空系统的各种泵、阀门等开关量的控制，通过三菱触摸屏实现后台管理、各种工艺参数的设定及控制功能，自动化程度较高，有利于生产效率的提高。 该电气控制系统主控单元是采用三菱PLC的FX系列的通过三菱触摸屏设置对纸张力、电机速度、蒸发舟的状态和蒸发量等工艺要求参数的控制，同时具有故障报警、保护路线的功能，由RS232/485串行接口、A/D转换模块和控制器等实现各种参数的传输、信息处理、检测控制功能。 文中首先对镀膜机的真空系统和整个蒸镀工艺过程进行了分析；并建立了卷绕系统中放卷、收卷的张力控制模型，找出影响张力的相关因素，并采用了模糊自适应整定PID控制算法作为卷绕系统张力控制策略，结果显示比传统的PID 控制效果好，适应性强；同时完成了控制系统软、硬件结构的论证分析和设计，设计过程中采用三菱PLC仿真软件对电气控制系统进行了模拟仿真，并实现上位机与PLC的通讯功能，仿真结果显示，该真空镀膜机自动化程度高，模拟蒸镀效果好，保证了镀膜质量。 关键词：真空镀膜机；可编程控制器；张力控制；人机界面；AutoCAD2007
ABSTRACT In this paper, Vacuum coating machine, which is developed by this paper is an evaporation-type winding coating machine, mainly used in PET, OPP, BOPP and other plastic film evaporated metallic film, also can be used in the production of aluminum, galvanized aluminum or silver plated zinc aluminum capacitor film. The composition of its overall structure is mainly composed of a vacuum system, winding system, evaporation system and electric control system; On the one hand, through the PLC to control pump of the vacuum system ,valve switch and so on, on the other hand, through Mitsubishi touch screen to conduct back-stage management and control and set all kinds of Process parameters, this will improve the degree of automation and Is conducive to the improvement of production efficiency. The electric control system of main control unit is controlled by Mitsubishi FX series, through Mitsubishi touch screen to set and control evaporation process on paper tension, motor speed, evaporation boat required parameters, besides fault alarm, protection route function. By RS232/485 serial interface and A/D conversion module controller to achieve various parameters transmission, information processing, detection and control function. Firstly, the vacuum system for coating machine and the evaporation process are analyzed in this paper; and the winding system of roll and the roll tension control model is established, then finding out the relevant factors that affect tension, and adopt the fuzzy adaptive tuning PID control algorithm as the winding tension control system, the results showed that compared with the traditional PID control effect, the fuzzy adaptive tuning PID control algorithm is better and have strong adaptability; at the same time completing the proof analysis and design of the control system of soft, hardware structure, the design process of electrical control system is simulated by using PLC simulation software and Mitsubishi, realize the communication between