电气控制线路设计

时间：2022-10-05 21:16:21 机电一体化毕业论文我要投稿

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电气控制线路设计

　　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。

　　4.结语

　　总之，电气控制线路设计基础属于电气控制中的重要环节，对于电气的操作及其设备的运行状况等都有着直接的影响。

　　因此，电气控制的相关工作人员，应该在这方面加大研究力度，从实际工程的需求出发，结合自身经验，采用合理的设计方法，确保电气线路设计的准确可靠。

　　[科]

　　【参考文献】

　　[1]孙海珉.电气控制线路设计的应用[J].中国新技术新产品,2011,(24):166-166.

　　[2]杨嘉鹏,刘岩,王晓辉等.电气控制线路设计基础研究[J].商品与质量：学术观察,2011,(12):310-310.

　　[3]莫少荣.电气控制线路设计基础的探究[J].科技传播,2011,(2):18-19.

　　[4]甘小仙.电气控制线路设计中基础研讨[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(7).

　　电气控制线路设计基础【3】

　　摘要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。

　　本文将对电气控制线路设计基础进行探讨。

　　关键词电气控制;设计;原则

　　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。

　　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，在这样的基础上才能保证所设计产品的科学合理有效。

　　设计的主要内容包括：确定电力拖动方案、设计生产机械电力拖动自动控制线路、选择拖动电机及电器元件，制定电器元件明细表、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说明书与设计文件等这5个方面。

　　1 电力拖动方案确定的原则

　　选择和确定合适的拖动方案，是各类生产机械电气控制系统的设计的首要问题。

　　而一般来说方案的确定分为两个方面。

　　一是由设备的工艺要求、结构来选择电动机的数量;二是按照各生产机械的调速要求来确定调速方案;三是适当考虑使电动机的调速特性与负载特性相适应，以保证电动机充分合理的应用。

　　具体原则如下：

　　1)无电气调速要求的生产机械

　　一般来说，如果不需要电气调速和起动不频繁，则首先考虑的是鼠笼式异步电动机;而如果在负载静转矩很大的拖动装置中，应该使用绕线式异步电动机;如果负载平稳、容量大且起停次数很少时，可以考虑发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，采用同步电动机更为科学合理，这样还可以调节励磁使它工作在过励情况下，提高电网的功率因数。

　　2)要求电气调速的生产机械

　　应该在考虑如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等生产机械的调速要求来选择拖动方案。

　　当然前提是满足技术指标，进行经济比较，最后再确定最佳拖动方案。

　　通常来说，调速范围D=2-3，调速级数≤2-4时，都会采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动;调速范围D<3，且不要求平滑调速时，就使用绕线式转子感应电动机拖动，但是要注意的是这只适用于短时负载和重复短时负载的场合;调速范围D=3-10，且要求平滑调速时，如果容量不是很大，那完全可以使用带滑差离合器的异步电动机拖动系统。

　　当然，如果在实际情况中发现要长期运转在低速时，就应该考虑采用晶闸管直流拖动系统;调速范围D=10-100时，可以考虑使用直流拖动系统或交流调速系统。

　　从目前的情况看，变频调速和串级调速已得到了较为普遍的应用。

　　3)电动机调速性质的确定

　　从实际运用上看，电动机的调速性质应该要和生产机械的负载特性相适应。

　　对于双速笼型异步电动机来说，如果定子绕组由△连接改为YY接法，转速由低速转为高速，功率却变化不会太大，这就适用于恒功率传动;而如果定子绕组由Y连接改为YY接法，电动机输出转矩不变，则适用于恒转矩传动。

　　对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出;而改变励磁调速为恒功率调速。

　　2控制方案的确定原则

　　电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。

　　具体来说，设计人员应该遵循以下原则：

　　1)控制方式与拖动需要相适应

　　经济效益是控制方式科学与否的重要标准。

　　如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电―接触控制方式，这是较为合理的;反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器。

　　2)控制方式与通用化程度相适应

　　通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。

　　如果某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路;而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性。

　　3)控制电路的电源应该可靠

　　如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。

　　而对于自动化程度高的生产设备，就应该考虑采用直流电源，这样可以节省安装的空间，操作和维修也比较方便。

　　事实上，影响方案确定的因素还有很多，在实际的设计中，最后方案的确定要根据设计人员的技术水平和判断力来决定。

　　3电气控制路线的设计方法

　　设计人员在进行具体电路设计时，必须要根据主次原则进行设计，其顺序是：设计主电路，设计控制电路，信号电路及局部照明电路设计。

　　在完成初步设计后，必须要仔细检查，保证线路符合设计要求，同时尽可能使之完善和简化，最后再根据实际需要选择所用电器的型号与规格。

　　3.1控制线路的设计要求

　　由于电气的种类繁多，因此不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同，但从规律上，还是必须要应满足以下这些基本要求：1)应该要满足生产机械的工艺要求，正确按照工艺的顺序工作;2)线路结构以简单为主要目标，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路;3)操作、调整和检修要符合方便的原则;4)具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故;5)工作稳定，安全可靠，符合使用环境条件。

　　3.2控制线路的设计方法

　　事实上，电气控制线路的设计方法主要归纳为两种：一种是经验设计法，另一种是逻辑设计法。

　　所谓经验设计法是指，依照生产工艺的要求，根据电动机的控制方法，使用典型环节线路直接进行设计，首先设计出各个独立的控制电路，最后结合设备的工艺要求，来决定各部分电路的联锁或联系。

　　这种方法的优点是简单，不过其缺点也很明显，即对于比较复杂的线路，就要求设计人员拥有丰富的工作经验，同时需要绘制大量的线路图，而且可能要进行多次的修改，才能得到符合要求的控制线路。

　　所谓逻辑设计法是指采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理，可节省所用元件的数量。

　　3.3设计控制线路时应注意的问题

　　为了使线路设计得简单且准确可靠，在设计具体线路时，应注意以下几个问题：

　　1)尽量减少连接导线

　　设计人员在设计控制电路时，必须考虑要电气设备各元器件的实际位置，应该在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。

　　如图6.1(a)所示电路是不合理的，原因就在于求按钮是安装在操作台上的，而接触器是安装在电气柜内的。

　　因此，这就需要从电气柜内二次引出连接线到操作台上。

　　也就是说，通常情况下，为了避免这一次引出线，都会把起动按钮与停止按钮直接连接。