电气控制线路设计【1】

　　摘要：讨论电气控制线路设计要求与方法，针对设计中易出现的问题给予合理化的改造，以达到设计控制电路尽善尽美的目的。

　　关键词：主电路　控制电路　电动机　接触器　保护环节

　　一、前言

　　在生产中，机械设备的使用效能与电气自动化的程度有密切关系，尤其是机电一体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好几点工作就应当掌握生产工艺电气控制线路的设计。

　　首先要了解生产工艺对电器控制提出的要求，其次要了解生产机械的结构、工作环境和操作人员的要求等。

　　在进行具体线路的设计时，一般应先设计主电路，然后设计控制电路，信号电路及局部照明电路等，初步设计完成后，应仔细检查，看线路是否符合设计要求，并尽可能使之完善和简化，最后选择电气型号和规格。

　　二　、设计讨论

　　1.控制线路的设计要求

　　不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同。

　　一般应满足以下几点要求：

　　1.1应能满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作;

　　1.2线路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路;

　　1.3操作、调整和检修方便;

　　1.4具有各种必要的保护装置和连锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故。

　　2.控制线路的设计方法

　　电气控制线路设计方法有两种，一种是经过效验设计法，它是根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节线路直接进行设计。

　　这两种方法比较简单，但对比较复杂的线路，设计人员必须具有丰富的工作经验，需绘制大量的线路图并经过多次修改后才能得到符合要求的控制线路;另一种为逻辑设计法，在此不做讨论。

　　对于各种控制线路，都有一个共同的规律，拖动生产机械的电动机的启动与停止均由接触器主触头控制，而主触头的动作则由控制回路中　接触器线圈的通电与断电决定，线圈的通电与断电则由线圈所在的控制回路中一些常开常闭触点组成的“与”、“或”、“非”等条件来控制。

　　下面我们以经验设计法设计控制线路。

　　某机床有左右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖动，另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动，加工工艺是在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者发出指令滑台快速返回到原位置自动停车。

　　要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后启动，而在滑台电动机正向停车时也停车。

　　2.1电路设计

　　3.尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器。

　　当控制额支路较多，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。

　　4.多个点起的依次动作问题

　　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控制线路。

　　5.可逆线路连锁

　　在繁琐的操作可逆线路中，正反向接触器之间不仅要有电器连锁，而且要有机械连锁。

　　6.要有完善的保护措施

　　在电气线路控制中，为保证操作人员、电气设备及生产机械的安全，一定要有完善的保护措施、常用的保护环节有漏电、短路、过载、过流、过压、失压、低电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。

　　四、结论

　　电气控制线路设计灵活性强，要经常性的读解、分析书本中典型的控制电路。

　　在设计完电路后　，务必反复校核，然后再模拟板上进行实操接线，观察是否能安全、可靠、稳定的运行，合理化试车成功的控制电路在机械加工和化工生产中节约了人力、物力资源，给一个企业创造了良好的生产工作环境。

　　参考文献

　　[1]《电气控制技术》 化学工业出版社.

　　[2]《电气设计自动化》 高等教育出版社.

　　电气控制线路设计基础【2】

　　【摘要】电气控制线路设计属于电气控制中的一个重要部分，它对于电气设备的生产、设计以及操作等方面都有着直接或间接的作用。

　　由此可见，做好电气控制线路的设计工作，便成为了做好电气控制的一个关键环节。

　　基于此，本文针对电气控制线路设计基础进行了一番探析。

　　【关键词】电气控制;线路设计;基础

　　1.电气拖动方案的确定原则

　　电气控制线路的设计中一个最基本的环节便是电气拖动，因此，所确定的电气拖动方案是否合理科学，将直接关系着整个电气控制路线的设计。

　　在电气拖动方案的确定时，我们应该从以下几个原则加以考虑：

　　1.1电气无调速要求的机械生产

　　如果电气的机械生产无调速要求或者电气起动不频繁，则可以考虑鼠笼式异步电动机;若拖动装置中的负载静转矩很大，则应该考虑绕线式异步电动机;如果负载相对平稳、容量比较大且起停的次数也很少时，应该考虑充分发挥电动机的优点，比如效率高、效率因素高，一般可以采用同步电动机。

　　1.2电气要求调速的机械生产

　　对于电气的机械生产有调速要求，则应该考虑其调速的平滑性、调速的范围、机械的特性硬度、转速的调节级数、工作的可靠程度等，应该根据这些方面的要求进行拖动方案的选择。

　　不过，不管选择何种拖动方案，都要符合自身的经济技术要求，抉择的拖动方案尽量要经济有效。

　　一般而言(调速的范围用D表示)，当D=2-3，调速的级数≤2-4时，则可以采用磁极对数能够改变的双速或多速笼式异步电动机;当D<3，且平滑调速没有要求时，可以使用绕线式转子感应电动机;当D=3-10，并且对于平滑调速有要求时，应该使用带有滑差离合器的异步电动机。

　　当然，在实际生产生活中，还应该根据相关的实际情况进行抉择。

　　1.3确定电动机调速的性质

　　在实际的生产与运用过程中，电动机的调速性质必须适应机械生产的负载特性。

　　双速笼异步电动机的定子绕组连接方式如果从△改为了YY接法，转速就会相应转为高速，但功率的变化却不大，因此适用于恒定功率的电机传动;如果从Y变为了YY接法，此时电动机输出的转矩不变，则可以适用于恒定转矩的电机传动。

　　而直流他励电动机，可以改变其电枢电压调速为恒定转矩输出，将其励磁调速改为功率调速。

　　2.电气控制方案的确定原则

　　关于电气设备控制方案种类繁多，因此，相关的工作人员在方案的设计与确定时应充分考虑其是否可靠、简便、实用于经济等。

　　具体而言，电气控制方案的确定原则包括以下几个方面：

　　2.1控制方案应同拖动需求相适应

　　经济效益是电气控制是否科学的一个重要指标，如果电气控制的逻辑较为简单，而且加工的程序也比较稳定，那么可以用继电—接触控制的方式;反之若加工程序复杂而且逻辑也比较繁琐则应该采用编程序控制器。

　　2.2控制方案应同通用化程序相适应

　　通用化所指的的是机械的生产加工针对不同的对象采用的通用化程度。

　　对于那些种类一种甚至几种部件的专用机床生产而言，通用化程度普遍不高，但也在情理之中，因为它能够保持自身高速的自动化程度，这种机床一般适用较为固定的控制型电路中;而那生产小批量或单件零件的加工机床，则可以采用数字程序或编程控制器加以控制，这样便可以根据不同的加工对象设置不同的加工程序，十分灵活与通用。

　　2.3控制方案应同电路控制电源相适应

　　设计的控制方案还应该同电路的控制电源相适应，一般而言，对于不复杂的控制电路，可以采用电网电源，如果元件较多且电路也比较复杂，则应该对电网电压进行隔离降压处理，尽量减少故障的发生。

　　在当前，很多生产设备的自动化程度越来越高，这就要求大部分电路控制采用直流电源，这样操作与维修都比较方便，而且能节省部分安装的空间。

　　3.电气控制线路的设计方法

　　电气控制线路关系重大，不仅关系着我们的日常生活，同时也与我们的生命财产安全息息相关。

　　如何才能保障电气控制路线的便捷、高效、安全，那就需要仔细考虑其设计方法。

　　在电气控制线路的设计方法上，本文主要从以下几个方面展开探讨：

　　3.1设计的具体要求

　　电气控制的线路设计具体要求包括：

　　(1)要满足机械生产的工艺规范与标准，按照相关的顺序进行操作。

　　(2)线路设计越简单越好，尽量减少不必要的线路，避免出现问题后线路繁杂而检修困难。

　　(3)操作、调节以及检修应该符合方便原则。

　　(4)要安装必要的保护装置与联锁环节，这样即使出现了错误操作也不会导致重大事故。

　　(5)必须符合环境的使用条件，确保工作安全、可靠、稳定进行。

　　3.2设计的具体方法

　　从目前来看，电气控制线路的设计方法可以归纳为以下两种：

　　(1)经验设计法。

　　指的是依照相关的工艺生产要求，根据控制电动机的方法，使用较为典型的线路直接设计。

　　这种设计比较简单，操作也很方便，但其缺点也是显而易见的，比如在复杂的线路中，不仅需要工作人员有很强的工作经验，绘制出种类繁多的线路图，而且可能会出现多次修改，才能达到相关的线路控制要求。

　　(2)逻辑设计法。

　　指的是采用逻辑代数的方式进行设计，这种方法设计出来的线路结构比较合理，并且在一定程度上节省了使用的元件数量。

　　3.3设计顺序

　　电气控制线路在设计的时候，相关工作人员必须考虑主次原则，其线路的设计顺序应为：主电路→控制电路→信号电路→局部照明电路。

　　(1)主电路：主电路属于整个电气控制系统的主要部分，也可以说是它的灵魂，因为主电路贯穿了整个系统工程。

　　在主电路的设计时，要注意电路的电压与电流是否能承受过载、接地是否恰当等。

　　比如，假设电动机采用的是三相鼠笼式异步电动机，则可以通过接触器控制起动与停止，此外线路中还必须有短路、过载、缺相以及欠压保护。

　　(2)控制电路：控制电路属于电气控制系统的一个闸门，它左右着整个系统的运行。

　　在它的设计上，要考虑是否安全、方便以及适用。

　　为了操作方便，我们往往会在线路中设置总停按钮，考虑到某些电气设备需要重载起动，为了防止起动时重载过大引起了热继电器动作，则可以采取以下两个办法加以处理：第一，把热继电器的整定电流调大，尽量让其在起动时不会发生动作;第二，在起动的时候，将热继电器的发热元件采取短接方式，等起动之后再接入。

　　(3)信号电路：信号电路属于信号的传输通道，其作用是采集信号以及传输信号，包含的范围相对较广，在具体的信号电路设计的时候，要考虑其周围电磁对它的影响，尽量避开那些强辐射与电磁感应较强的地方。

　　此外，信号接收与传送装置尽量选择先进且实用的类型。

　　(4)局部照明电路：局部照明电路属于电气控制系统的一个补充，它也起着非常重要的作用。

　　对于局部照明而言，要做好相关的照明路线的构造设计(一般为图纸设计方式)，这是局部照明电路的一个重要指向，只有设计出了完善的局部照明路线，才能更好的将其运用在具体的操作中。

　　3.4设计中注意的问题

　　为了确保线路的设计简便、可靠、准确，因此在具体的设计中应该注意以下问题：

　　(1)尽量减少连接导线的数量。

　　相关的工作人员在进行控制线路的设计时，应该充分考虑电气设备的元件所处的实际位置，在符合了设计原则的基础上，尽可能地减少连接导线的数量。

　　(2)必须正确连接电器的线圈，一般而言不能将电压线圈串联使用，那是一种不正确的连接方式。

　　(3)控制线路中切勿出现寄生线路，寄生线路属于意外连接的一种电路方式，它对于线路起不到保护的作用，反而是一种累赘。

　　(4)尽量减少使用的电器数量，在采用标准件与相同型号的电器时要做好触电处的简化工作，以此提高线路的可靠性。

　　建筑电气控制线路的设计与应用

　　【摘 要】随着高层建筑和智能化楼宇的增多，电气控制设备越来越多，各类控制线路广泛应用在各种自动化领域中。

　　因此、作为电气工程技术人员，需要掌握一定的电气控制线路设计知识，懂得电气设计基本原则、基本内容和基本方法。

　　【关键词】电气控制、线路设计、应用

　　1 电气控制线路的分析

　　电气控制线路设计是电气控制的重要环节,对电气设备的设计、生产、操作等方面都有着直接或间接的影响。

　　因此,做好电气的线路设计工作,是做好电气控制的关键环节。

　　随着工业化进程的加速,工业生产中电气化设备的运用越来越广泛,而机械设备的使用效能无疑是和气电气化的程度及有效性密切联系的。

　　电气控制线路分为主电路和控制电路时电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件，一般有组合开关、主熔断、热继电器的热元件和电动机组成。

　　辅助电路时控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小，辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路、和保护电路。

　　其中控制电路时有按钮、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。

　　一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。

　　在机电一体化逐步发展的今天,掌握电气控制线路设计,是做好机电工作的基础工作。

　　而设计工作的关键问题在于其设计思想和原则的正确性,电气设计的基本原则是电气控制线路要最大限度满足生产设备、生产工艺的要求。

　　在满足要求的前提下尽量简化线路。

　　尽量选用标准、广泛采用并经过长期使用的控制环节，同时要注意触点的等电位布置。

　　合理选用元器件。

　　在表示电气控制系统中各项目(包括电气元件、组件、设备等)之间连接关系、连线种类和敷设路线等详细信息的电气图称为电气接线图，电气接线图是检查电路和维修电路不可缺少的技术文件，根据表达对象和用途不同，可细分为单元接线图、互连接线图和端子接线图等。

　　电气设计的基本内容主要包括以下几个方面：电力拖动方案的制定;电气控制方式的选择;工艺设计;图纸绘制;编制使用维修说明书。

　　在电气设计的基本方法主要有：拖动方案的制定和控制线路的设计。

　　2 电气控制路线的设计与应用

　　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：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。

　　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，最后根据逻辑式做出对应电路，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。

　　逻辑代数设计法是根据生产工艺的要求，把电器元件的动作状态视为逻辑变量，通过逻辑运算找出最简单的逻辑表达式，画出相应的控制线路，使线路使用的元件最少，逻辑代数设计法用于复杂控制线路的设计时具有明显的优势，当然这种设计的难度也比较大。

　　在设计中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。

　　并且要考虑完善的保护环节。

　　在电路设计完成后，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。

　　对于机器的选择，我们就要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。

　　对于变压器的容量问题，主要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：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。

　　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。

　　电路正常运行时，变压器温升不应超过允许温升。

　　3 电气控制线路的设计中的问题

　　电气控制设计中应重视设计、使用和维护人员在长期实践中总结出来的许多经验，使设计线路简单、正确、安全、可靠、结构合理、使用维护方便。

　　通常应注意以下问题。

　　1.选择控制电源。

　　尽量减少控制线路中电源的种类，控制电源用量，控制电压等级应符合标准等级。

　　在控制线路比较简单的情况下，可直接采用电网电压，即交流220V、380V供电，以省去控制变压器。

　　当控制系统使用电器数量比较多时，应采用控制变压器降低控制电压，或用直流低电压控制，既节省安装空间，又便于采用晶体管无触点器件，具有动作平稳可靠、检修操作安全等优点。

　　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，对于微机控制系统应注意弱电控制与强电电源之间的离，不能共用零线，避免引起电源干扰。

　　照明、显示及报警等电路应采用安全电压。

　　2.选择电器元件。

　　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。

　　尽量减少电器元件的品种、规格与数量。

　　在电器元件选用中，尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件，同一用途尽可能选用相同型号。

　　电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断发展、更新紧密联系在一起的，因此，设计人员必须密切关注电机、电器技术、电子技术的新发展，不断收集新产品资料，以便及时应用于控制系统设计中，使控制线路在技术指标、稳定性、可靠性等方面得到进一步的提高。

　　3.减少通电电器的数量。

　　正常工作过程中，尽可能减少通电电器的数量，以利节能，延长电器元件寿命以及减少故障。

　　4. 合理使用电器触点。

　　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，所以，在复杂的继电接触控制线路中，各类接触器、继电器数量较多，使用的触点也多，只有合理使用，才能促进其设计的使用。

　　结束语：

　　电气控制线路设计是电气控制的重要环节,对电气设备的设计、生产、操作等方面都有着直接或间接的影响。

　　因此,做好电气的线路设计工作,是做好电气控制的关键环节。

　　所以，我们在设计的过程中要考虑全面，对其进行设计。

　　参考文献：

　　[1]刘志强;电力应急管理走向可视化[J];中国计算机用户;2010年Z1期

　　[2]戴欣平;电气控制电路的“竞争”与“冒险”现象剖析[J];电工技术;2003年11期