电气控制基本电路电气控制线路简单设计方法与元器件选择
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；
电气控制柜元件安装接线配线的规范、方法(图解)
电气控制柜元件安装接线配线的规范（图解）以下是一个图文并茂的配电柜接线工艺规范教程1 元器件安装1.1 前提：所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装。
适用条件需要的灭弧距离拆卸灭弧栅需要的空间等，对于手动开关的安装，必须保证开关的电弧对操作者不产生危险1.2 组装前首先看明图纸及技术要求1.3 检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符1.4 检查元器件有无损坏1.5 必须按图安装(如果有图）1.6 元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下1.7 同一型号产品应保证组装一致性1.8 面板、门板上的元件中心线的高度应符合规定元件名称安装高度（m）指示仪表、指示灯0.6-2.0电能计量仪表0.6-1.8控制开关、按钮0.6-2.0紧急操作件0.8-1.6组装产品应符合以下条件：操作方便。
元器件在操作时，不应受到空间的防碍，不应有触及带电体的可能。
维修容易。
能够较方便地更换元器件及维修连线。
各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合4.4 条的规定。
保证一、二次线的安装距离。
1.9 组装所用紧固件及金属零部件均应有防护层，对螺钉过孔、边缘及表面的毛刺、尖锋应打磨平整后再涂敷导电膏。
1.10 对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。
1.11 主回路上面的元器件，一般电抗器，变压器需要接地，断路器不需要接地，下图中为电抗器接地。
1.12 对于发热元件(例如管形电阻、散热片等) 的安装应考虑其散热情况，安装距离应符合元件规定。
额定功率为75W 及以上的管形电阻器应横装，不得垂直地面竖向安装。
下图为错误接法1.13 所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线上。
1.14 接线面每个元件的附近有标牌，标注应与图纸相符。
除元件本身附有供填写的标志牌外，标志牌不得固定在元件本体上。
a) 端子的标识1.15 标号应完整、清晰、牢固。
标号粘贴位置应明确、醒目b) 双重的标识1.16 安装于面板、门板上的元件、其标号应粘贴于面板及门板背面元件下方，如下方无位置时可贴于左方，但粘贴位置尽可能一致，c) 门上的器件1.17 保护接地连续性保护接地连续性利用有效接线来保证。
机床电气控制线路的设计
三、热继电器的选用
– 作用：用于电动机的过载保护 – 选用依据：根据电动机的额定电流来确定其
型号与规格 IRT=（0.95~1.05）Ied
– 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电
流超过此值的20%时，热继电器应当在 20min内动作。
– 选型：
一般情况下可选用两相结构的热继电器。 在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构 的热继电器。 三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。 – 下列情况 IRT=2 Ied以便保护 1．电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长 2．电动机所带动的设备，不允许任意停电 3．电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等 – 常用系列： JR1 JR2 JR0 JR16 JR16B：由JR0改进而来，双金属片式，有温度补偿 和断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交 流电动机。
第四章 机床电气控制线路的设计 及电气元件的选择
重点：控制线路的设计过程，元器件参数的确定。 难点：如何正确选择控制环节来满足控制要求。
继电器—接触器控制，也称常规控制或传统控制 机床组成： – 机械 – 电气
§2 机床电气设计的一般内容
一、电气设计的基本原则：
– 1．最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。 – 2．在满足控制要求的前提下，设计方案力求简 – 3．把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确
数字程序控制——数控机床 – 特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件， 发展前景广阔。
–5．明确有关操作方面的要求：
操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、 保护措施等的要求。
– 6．设计时应考虑用户供电电网情况
电网容量、电流种类、电压、频率等。
电控元器件介绍
作用：空气开关，也叫断路器；按主电路极数分单极，两极 ，三极，四极断路器，小型短路器还可拼装组合成多极断 路器。主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜中作为 开关电源使用，并对线路，电气设备及电动机等起保护作 用。当发生严重的过电流，过载，短路，断相，漏电等故 障时，能自动切断线路，起保护作用。
原理：低压断路器的种类和形式很多，但结构和工作原理基 本相同。主要有触点系统，灭弧系统，操作机构和自由脱 扣机构几部分组成。
单相： L、N，PE 三相： L1、L2、L3，N，PE
L1、L2、L3经过交流接触器转向电机端后U、V、W 或R、S、T
方案：
一台镗床，一组液压夹具，一个进给滑台，一个旋 转主轴，主轴速度可调。
动作要求：
1.PLC控制
主控线路
辅助控制线路
辅助控制线路
PLC接线图
地址表
2.私服控制
5.5 步进电机和伺服电机
步进电机及驱动器：
伺服电机及驱动器：
电工辅材
端子：
针形、叉形、环形 电机端要用环形，牢固可靠 根据电流大小， 线径粗细选择
接线排：
欧式、日式 根据需要 电流大小、 线径选择
地线排：
黄绿色、铜牌 根据需要、电流大小选择
电工辅材（2）
线槽
根据配线柜元件的配 线多少选择大小
选择：应按照被控对象的类型、调速范围、静态 速度精度、启动转矩等来考虑,使之在满足工艺和 生产要求的同时,既好用,又经济。一般按电机功 率选择。
变频器与电机接线图
三相电源输入，带负 载三相电机输出；
控制电机的正反转信 号及多段速信号用继电 器输出来控制；
保护功能可作为报警 输入信号，变频器故障 时停止电机输出，并反 馈给系统端；
电气控制电路设计规范
电气控制电路设计规范(1)【引入】电器图以各种图形、符号和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。
电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电气图是从业人员必备的基本技能。
一、电气图的作用与分类为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。
1.电气系统图和框图2.电气原理图3.电器布置图4.电器安装接线图5.功能图6.电气元件配置明细表二、电气图阅读的基本方法1.电气图阅读的基本方法1)主电路分析2)控制电路分析3)辅助电路分析4)联锁和保护环节分析5)总体检查2.电气图阅读1)主电路阅读2)阅读控制电路三、电气控制电路设计规范1.电气工程制图内容电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。
为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。
用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。
电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。
各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。
对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。
绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般与电气原理图和电器位置图一起使用。
国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。
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
电气控制常用元器件原理介绍
电气元件 — 交流接触器
交流接触器图片
电气元件 — 交流接触器
2.2交流接触器的结构和工作原理: 1）基本结构： 电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成 触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头用于 通断主电路，辅助触头用于控制电路中。
电气元件 — 交流接触器
电气元件 — 按钮
按钮的图片
电气元件 — 按钮
5.2按钮的结构及工作原理： 1）基本结构及工作原理： 2）文字符号：SB 3）图形符号：
6
7
SB
SB
复合按钮
SB
1
2 5
常开按钮 常闭按钮
3
4
电气元件 — 按钮
4）按钮的使用：
（1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来 确定。常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用AC500V, DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制 回路中。 （2）按钮颜色要求： ① “停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按 钮时，必须使设备停止工作或断电。 ② “起动”按钮的颜色是绿色。 ③ “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白 色或灰色，不得用红色和绿色。
常用的热继电器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、
JR20、JR36等几个系列。
型号 额定电流 额定电流 0.35 0.5 JR36-20/3 20 1.6
热元件规格
电流调节范围 0.25~0.35 0.32~0.5 1.0~1.6
5.0
11.0 22
3.2~5.0
6.8~11 14~22
电气元件 — 热继电器
3.3热继电器的工作过程演示：
电气控制技术
工厂电气控制技术⏹现代电气自动控制技术，黄向慧等，机械工业出版社⏹工厂电气控制技术，方承远等，机械工业出版社《电气控制技术》专业课程的性质电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置或者系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。
在电气控制技术中，其控制系统是主要的组成部份.本门课程就是将电气控制系统作为主要的研究对象进行理论和实践这两个环节的学习和探讨。
在现今社会中，电气控制技术已在各行各业中被广泛应用，其电气控制系统已经是实现工业生产自动化的重要的技术手段.因此，《电气控制技术》是一门理论性和实践性极强的专业技术课。
《电气控制技术》课程的学习内容1、电气控制系统中常用电器的基础知识;2、电气控制系统的基本控制原理;3、电气控制线路的基本环节；4、典型生产机械控制电路分析；5、电气控制线路的设计、原理图的绘制及元件选用；6、电气控制系统的日常保养与检修;7、实际操作。
学习《电气控制技术》课程的目的（基本要求）1、熟悉常用控制电器元件的结构、工作原理、用途、型号，并能够正确选用;2、熟悉电气控制线路的基本环节，对一般的电气控制线路具有独立分析能力;3、初步具有对相对比较简单的电气控制系统进行改造和设计的能力；4、初步具有对一般的继电器-接触器控制线路故障的分析、检查和排除故障的能力;5、初步具有独立完成相对简单控制电路的装配和调试能力.重点掌握《电气控制技术》课程的内容1、常用控制电器元件的文字与图形符号（GB符号）；2、电气控制线路原理图的绘制规则；3、电气控制系统的基本控制原理、基本环节；4、典型的控制电路分析；5、常见故障的分析与解决方法。
重点掌握《电气控制技术》课程的内容1、常用控制电器元件的文字与图形符号（GB符号）;2、电气控制线路原理图的绘制规则；3、电气控制系统的基本控制原理、基本环节；4、典型的控制电路分析；5、常见故障的分析与解决方法。
总目录第1篇电气控制第1章常用低压控制电器第2章电气控制线路的基本环节第3章生产机械电气控制线路分析第4章电气控制线路的设计及元器件选择第2篇可编程控制器第5章可编程控制器的组成及工作原理第6章可编程控制器的指令第7章可编程控制器的应用第8章可编程控制器的通信及网络第1章常用低压控制电器⏹1．1 主令电器⏹1．2 低压开关类电器⏹1．3 熔断器⏹1．4 接触器⏹1．5 继电器“电气”与“电器”的区别*什么是“电气”？“电气”是一个宏观的概念.其所涵盖的内容涉及电能的生产、传输、分配、使用和控制技术与设备等等相关的工程领域.其所涉及的相关学科知识主要有:外语、数学、工程数学、电网络理论、电磁场理论、电力电子、电力系统可靠性分析方法、高压绝缘理论、电力系统及其自动化、电力系统安全及其监测装置、高压绝缘测试技术、电工理论研究新进展、计算机应用技术基础、现代管理学基础等。
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③ 利用二极管的单向导电性减少触点数目。见图3示. ④ 利用逻辑代数的方法减少触点数目。如图4(a)示.
图3 利用二极管简化控制电路 图4 利用逻辑代数减少触点
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（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 的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度最短。
第 2 章 电气控制基本电路 电气控制线路的
简单设计方法和元器件的选择
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2.3.1 电气控制线路设计的主要内容 2.3.2 电气控制线路的设计 2.3.3 常用电器元件的选择
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本节介绍: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。
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图5 线路的合理连接
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6示。
图6 节省连接导线的方法
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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
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8(a)中SQ的接法错误,应 改成图8(b)形式。
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图8 触点的正确连接
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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。 (1）短路保护 强大的短路电流容易引起各种电气设备和 元件的绝缘损坏及机械损坏。因此，短路 时应迅速可靠地切断电源。 采用熔断器作短路保护的电路见图12。 也可用断路器（自动开关）作短路保护， 图12 熔断器短路保护 兼有过载保护功能。
图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。 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。
KM1
KM1
KM2
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图1l 防止寄生电路
（4）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一电器的现象。 （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。
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（2）过电流保护
不正确的启动和过大的负载引起电动机很大的过电流；过大的冲击负载引起电 动机过大的冲击电流，损坏电动机换向器；过大的电动机转矩使生产机械的机械 传动部分受到损坏。 采用过电流继电器的保护电路见图13(a)。用于笼型电动机直接启动的过流保护 见图13 (b).
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二、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:
2.3.1 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、 元件布置图、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。
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2.3.2 电气控制线路的设计 一、设计的基本原则 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。
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（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。
常用减少触点数目的方法： ① 合并同类触点:见图1示. ② 利用转换触点方式:见图2示。
ห้องสมุดไป่ตู้图1 同类触点合并
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图2具有转换触点的中间继电器的应用
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图14 过载保护
（4）失压保护 防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。 通过并联在启动按钮上接触器的常开触点(图15）实现失压保护。
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图15 失压保护
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，应设置电气隔离，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。 设置多点控制，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.
（2）正确连接电器线圈 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9（a）示。 若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图9(b)示。
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图9 线圈的正确连接
（3）避免出现寄生电路
线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。 寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图11(a). 解决办法：将指示灯与其相应的接触器线圈并联，如图11(b)示。