第四章电气控制线路设计基础
电气主接线及设计
1)系统中的大型发电厂或变电所其供电容量大，范围广地位重要 作用强，应采用可靠性高的主接线形式，反之，应采用可靠性低 的主接线形式。
2)发电厂和变电所接入电力系统方式 接入系统方式指其与电力 系统连接方式
三、电气主接线的设计程序
1. 对原始资料分析 （1）工程情况
发电厂类型、设计容量、 单机容量及台数、最大负 荷利用小时数、可能的运 行方式
（2）电力系统情况
电力系统近远期规划、发电厂 或变电站在电力系统中的位置 和作用、本期工程与电力系统 的连接方式及各级电压中性点 接地方式等
（3）负荷情况
负荷的性质、地理位置、输电电压 等级、出线回路数、输送容量
定性分析和衡量主接线可靠性的基本标准： 1）断路器检修时，能否不影响供电. 2）断路器、线路或母线故障及母线隔离开关检修时，停运的出线
回路数和停电时间的长短，以及能否保证对一类用户供电。 3）发电厂或变电所全部停电的可能性。 4）大型机组突然停运时，对电力系统稳定性的影响与后果。 2.灵活性 1）操作的方便性。 2）调度方便性。主接线能适应系统或本厂所的各种运行方式 3）扩建方便性。具有初期—终期—扩建的灵活方便性。 3.经济性 1）投资省 设备少且廉价（接线简单且选用轻型断路器）。 2）占地面积少 一次设计，分期投资,尽快发展经济效益。 3）电能损耗少 合理选择变压器的容量和台数，避免两次变压。 正确处理可靠性和经济性的矛盾 一般在满足可靠性的前提条件下，
电气主接线是发电厂或变电站电气部分的主体，直接影响运行 的可靠性、对配电装置布置、继电保护配置、自动装置及控制方 式的拟定都有决定性的关系。对电气主接线的基本要求是：可靠 性、灵活性和经济性灵活性。
电气主接线及设计-2
五. 变压器母线组接线
1.接线形式 2.正常运行时，两组母线和断路器均投 入。 3.变压器故障时，连接于对应母线上的 断路器跳开，但不影响其他回路供电。 4.特点：
调度灵活，电源和负荷可自由调配， 安全可靠，有利于扩建； 一组母线故障或检修时，只减少输 送功率，不会停电。 可靠性较双母线带旁路高，但主变 压器故障即相当于母线故障。
•发电机-三绕组变压器（或自耦变压器）单元接线
1.在发电机出口处需装 设断路器； 2.断路器两侧均应装设 隔离开关； 3.大容量机组一般不宜 采用。
3)发电机—变压器—线路组成单元接线
a) 这种接线方式下，在电厂不设升压配电装置，把电能直接送 到附近的枢纽变电站或开关站，使电厂的布置更为紧凑，节省 占地面积; b) 由于不设高压配电装置，所以不存在火电厂的烟尘及冷却水 塔的水汽对配电装置的污染问题。
（2）发电机定子绕组本身故障时，若变压器高压侧断路器 失灵拒跳，则只能通过失灵保护出口启动母差保护或发 远方跳闸信号使线路对侧断路器跳闸；若因通道原因远 方跳闸信号失效，则只能由对侧后备保护来切除故障， 这样故障切除时间大大延长，会造成发电机、主变压器 严重损坏。
（3）发电机故障跳闸时，将失去厂用工作电源，而这种情 况下备用电源的快速切换极有可能不成功，因而机组面 临厂用电中断的威胁。
四. 一台半断路器接线及三分之四台断路器接线
运行时，两组母线和同一串的3
个断路器都投入工作，称为完
W2
整串运行，形成多环路状供电，
QF1
具有很高的可靠性。
一串中任何一台断路器退出或
检修时，这种运行方式称为不
QF2
完整串运行，此时仍不影响任
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
何一个元件的运行。
电气专业基础课程设计
电气专业 基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握电气基础元件的工作原理和电气符号，能正确识别和应用各类电气元件。
2. 理解并掌握基本电路分析方法，能够分析简单电路的特性。
3. 了解电气安全知识，能够识别并防范电气安全隐患。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的电气控制电路，并进行模拟实验。
2. 学会使用相关软件绘制电气原理图，具备初步的电气图纸阅读与绘制能力。
3. 掌握基本的电路调试方法，能够对简单电气系统进行故障排查。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱电气工程专业，增强对电气技术的学习兴趣。
2. 培养学生的团队协作意识和创新精神，使其在设计和实践过程中敢于尝试，勇于突破。
3. 增强学生的安全意识，使其在学习和工作中始终重视电气安全。
本课程针对电气专业学生，结合学科特点，注重理论知识与实践技能的结合。
课程设计遵循由浅入深的原则，充分考虑学生的认知水平，使学生在掌握基础知识的同时，能够提高实际操作能力。
通过课程学习，培养学生具备一定的电气工程素养，为后续专业课程学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 电气元件及其符号：介绍电阻、电容、电感、开关、继电器等基础元件的工作原理和电气符号，分析各类元件在电路中的作用。
教材章节：第一章第一节2. 基本电路分析方法：讲解欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路分析方法，并通过实例分析简单电路的特性。
教材章节：第二章3. 电气安全知识：介绍电气安全常识、电气事故类型及预防措施，分析电气设备的安全隐患。
教材章节：第三章4. 电气控制电路设计：学习电气控制电路的基本原理，运用所学知识设计简单的电气控制电路，并进行模拟实验。
教材章节：第四章5. 电气图纸绘制：教授如何使用相关软件绘制电气原理图，培养学生的电气图纸阅读与绘制能力。
教材章节：第五章6. 电路调试与故障排查：讲解基本的电路调试方法，让学生学会对简单电气系统进行故障排查。
教材章节：第六章教学内容按照由易到难、理论与实践相结合的原则进行安排，使学生逐步掌握电气基础知识和实践技能。
建筑设计电气规范GB条文说明
建筑设计电气规范GB条文说明
该文档旨在提供关于建筑设计电气规范GB条文的详细说明。
以下是该规范的主要内容概述：
第一章: 总则
该章节包括了建筑设计电气规范GB条文的适用范围和目的，以及基本的定义和术语解释。
第二章: 设计原则
该章节介绍了建筑设计电气规范GB条文的设计原则，包括电气系统的安全、可靠、经济和合理使用等方面的要求。
第三章: 电力供应
该章节详细说明了建筑设计电气规范GB条文中关于电力供应的要求，涵盖了市电供电、备用电源系统、电力负荷计算等内容。
第四章: 电气线路
该章节介绍了建筑设计电气规范GB条文中关于电气线路的要求，包括线路布置、线路容量、敷设方式等内容。
第五章: 电气设备
该章节详细说明了建筑设计电气规范GB条文中关于电气设备
的规定，包括电气设备的选型、安装、维护和检测要求。
第六章: 接地与防雷
该章节介绍了建筑设计电气规范GB条文中关于接地与防雷的
要求，包括接地系统设计、防雷措施、接地电阻测试等内容。
第七章: 照明与插座
该章节详细说明了建筑设计电气规范GB条文中关于照明与插
座的规定，包括照明设计、插座布置、照明控制等内容。
第八章: 电气安全
该章节介绍了建筑设计电气规范GB条文中关于电气安全的要求，涵盖了电气设备维护、使用人员的安全培训、安全标识等内容。
第九章: 监督检验
该章节详细说明了建筑设计电气规范GB条文中关于监督检验
的要求，包括监督单位的职责、检验内容、检验记录等内容。
以上是《建筑设计电气规范GB条文说明完整版》的概要内容。
详细的条文内容请参考原始文件。
电气控制系统设计
对于不要求调速、对启动性能亦无过高要求的生产机械， 应优先考虑使用一般鼠笼式异步电动机(如YL型、JS型、Y 系列等)。 若要求启动转矩较大，则可选用高启动转矩的鼠 笼式异步电动机(如JS2—1x x型，JQ2承JQO2系列等)
对于要求经常启、制动，且负载转矩较大、又有一定调速 要求的生产机械，应考虑选用线绕式异步电动机（如YR、 YZR，JZR型等）；对于周期性波动负载的生产机械，为了 削平尖阵负载，一般都采用电动机带飞轮工作，这种清况下 也应选用线绕式异步电动机。
2.在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合 理，不要盲目追求自动化和高指标。
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第四章
3.正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠 地工作。
4.为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时， 设备能力留有适当裕量。
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第四章
对只需要几种速度，而不要求无级调速的生产机械， 为了简化变速机构，可选用多速异步电动机(如YD 系 列小型多适异步电动机)。
对要求恒速稳定运行的生产机械，且需要补偿电网 功率因数，应优先考虑选用同步电动机(如TD型等)。
对需要大的启动转矩，又要求恒功率调运的生产机 械，常选用直流串励或复励电动机。
第四章
第四章 电气控制系统设计
第一节 电气控制设计的原则、内容和程序 第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择 第三节 电气原理图设计的步骤与方法 第四节 常用控制电器的选择 第五节 电气控制工艺设计
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第四章
机床电气控制技术ppt课件
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2）符号
2. 行程开关 1）结构
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微动行程开关
2）符号
滚轮式行程开关
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第一节 第二节
第三节 路 第四节 第五节 路 第六节
电气控制线路的绘制 基本电气控制线路
异步电动机降压起动控制线
异步电动机制动控制线路 双速异步电动机调速控制线 位置控制电路
由于电场的存在，使触头表面的自由电子大量溢出 而产生电弧。
电弧的存在既烧损触头金属表面，降低电器的寿 命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速消除。
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接触器是一种用来频繁地接通和断开(交、直流) 负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用于控制电 动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的 保护功能，适用于频繁操作和远距离控制。
(2) 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、维修方便的电路。 (3) 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。 (4) 设计中贯彻最新的国家标准。
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第一节 电气控制设计的主要内容 第二节 电力拖动方案的确定、电动机的选择 第三节 电气控制方案的确定及控制方式的选择 第四节 电气设计的一般原则 第五节 保护环节 第六节 电气控制系统的一般设计方法
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一、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 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。
第四章电气控制系统设计介绍PPT课件
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图 3 -9 减 少 触 头 数 量
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三、在满足工艺要求前提下，线路力求经济、简单
3.尽量缩减连接导线的数量和长度。 设计控制线路时，各个电器元件之间的接线应合理布局，
特别是安装在不同地点的电器元件之间的连线更应予以充分 的考虑，否则不但会造成导线的浪费，甚至还会影响线路工 作的安全。
周期又已经开始。这样每经过一个周期（tp+ t0）温 升便有所上升，经过若干个周期后，电动机温升将
在一稳定的小范围内波动。
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图3-20 重复短时工作制电动机的负载图及温升曲线
重复短时工作制具有重复性与短时性的特点，通常用负
载持续率（或暂载率）ε来表征重复短时工作制的工
作情况，即
ε=
工作时间 =
工作时间停车时间
.
t p ×100% tp t0
(3-10)
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1.选用重复短时工作制电动机 标准负载持续率εs规定为15%、25%、40%和60%四 种，并以25%为额定负载持续率，同时规定一个周期 的总时间（tp+ t0）不超过10min。
a.根据生产机械的负载图算出电动机的实际负载持续率ε， 如果算出的ε值与电动机的额定负载持续率εsRT （25%） 相等，即可从产品目录中查得额定功率PRT，使PRT等 于或略大于生产机械所需功率P。
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四、应设置必要的保护环节 2.过电流保护
过电流会使电动机流过过大的冲击电流而损 坏电动机的换向器，同时过大的电动机转矩也会 使机械传动部件受到损坏，因此要及时切断电源。 在电动机运行过程中，过电流出现的可能性比短 路要大，特别是在频繁启动和正反转运行、重复 短时工作制的电动机中更是如此。
《电气控制与PLC应用(第四版)》课后习题解答
《电气控制与PLC应用》习题解答第一章常用低压电器1-1 从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构？怎么区分电压线圈与电流线圈？答：从外部结构特征上，直流电磁机构铁心与衔铁由整块钢或钢片叠制而成，铁心端面无短路环，直流电磁线圈为无骨架、高而薄的瘦高型。
交流电磁机构铁心与衔铁用硅钢片叠制而成，铁心端面上必有短路环，交流电磁线圈设有骨架，做成短而厚的矮胖型。
电压线圈匝数多，线径较细，电流线圈导线粗，匝数少。
1-2 三相交流电磁铁有无短路环，为什么？答：三相交流电磁铁无短路环。
三相交流电磁铁电磁线圈加的是三相对称电压，流过三相对称电流，磁路中通过的是三相对称磁通，由于其相位互差120º，所产生的电磁吸力零值错开，其合成电磁吸力大于反力，故衔铁被吸牢而不会产生抖动和撞击，故无需再设短路环。
1-3 交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电源，将发生什么问题，为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源，此时线圈不存在感抗，只存在电阻，相当于短路状态，产生大的短路电流，立即将线圈烧毁。
直流电磁线圈误接入对应交流电源，由于阻抗存在，使线圈电流过小，电磁吸力过小；衔铁吸合不上，时间一长，铁心因磁滞、涡流损耗而发热，致使线圈烧毁。
1-4 交流、直流接触器是以什么定义的？交流接触器的额定参数中为何要规定操作频率？答：接触器是按主触头控制的电流性质来定义为是交流还是直流接触器。
对于交流接触器，其衔铁尚未动作时的电流为吸合后的额定电流的5~6倍，甚至高达10~15倍，如果交流接触器频繁工作，将因线圈电流过大而烧坏线圈，故要规定操作频率，并作为其额定参数之一。
1-6 交流接触器与直流接触器有哪些不同？答：1）直流接触器额定电压有：110、220、440、660V，交流接触器额定电压有：127、220、380、500、660V。
2）直流接触器额定电流有40、80、100、150、250、400及600A；交流接触器额定电流有10、20、40、60、100、150、250、400及600A。
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一、电流型保护 1.短路保护 2.过电流保护（KI电流值一般不超过2.5Ie ） 3.过载保护（电流通常在1.5 Ie以内） 4、欠电流保护（弱磁保护）
二、电压型保护 1. 失压保护 2.欠电压保护 3.过电压保护 4. 其它保护
电气设计的一般原则
•一、电流型保护
短路 短路电流引起电器设备绝缘损坏和产生强大的电动 力，使电机和电路中的各种电器设备产生机械性损 坏，因此当电路出现短路电流时，必须迅速而可靠 地断开电源
• 保证控制线路工作的可靠性
4)容量不够增加接触器或中间继电器，并联触点增 加电路接通的可靠性，串联触点增加电路断开的可 靠性
5）频繁操作的可逆线路中，正反向接触器应加重型 接触器，应有电气和机械的联锁
6）避免许多电气依次动作才能接通另一电器的控 制线路
电气设计的一般原则
• 保证控制线路工作的可靠性
常用低压电器
1 电气设计的主要内容 2 电气设计的一般原则 3 电气控制线路的经验设计法 4 电气控制线路的逻辑设计法 5 电气控制线路工艺设计基础
电气设计的主要内容
电气设计的主要内容
①确定拖动方案和选择电动机，前者是指选择 交流拖动方案还是直流拖动方案；后者是指选 择电动机的型号及容量。
②设计电气自动控制线路，选择电器元件和设 计电气原理图、装配图及接线图。
电气设计的主要内容
拟定电气设计任务书
•供电系统的电压等级、频率、容量及电流种类。
•操作方面的要求(如操作台的布置，操作按钮的设置和作用，测量仪表
的种类、故障报警和局部照明要求等)。
•电气控制的特性，(如电气控制的基本方式，自动工作循环的组成， 动作程序，限位设置，电气保护及联锁条件等)。
•电力拖动的基本特性，(如电动机数量和用途，主要电动机的额定功
• 起动按钮和停止按钮直接连接，减少一次引出线 • 同一电器的不同触点应尽量具有更多的公共接线， 减少导线数和缩短导线的长度
4)尽量减少不必要的触点，简化电路 5)利用逻辑代数进行化简
电气设计的一般原则
合并同类触点
利用转换触点
利用半导体二极管的单向导电性有效减少触头数
电气设计的一般原则
•不必要的电路尽量不通电以节约电能，延长电路的 使用寿命
电气设计的主要内容
电气设计的一般内容
①拟定电气设计任务书(技术条件)； ②确定电力传动方案和控制方案； ③选择传动电动机； ④设计电气原理图(包括主、辅助电路)； ⑤选择电气元件，制定电气元件或装置易损件及备用 件的明细表； ⑥设计操作台、电气柜、电气安装板以及非标准电器 和专用安装零件； ⑦绘制电气装配图和接线图； ⑧编写电气原理说明书和使用说明书。
热继电器具有反时限特性，受到短路电流冲击不会 瞬时动作，需要与熔断器或过流继电器配合使用
电气设计的一般原则
二、电压型保护 失压 危害：电机自动起动可能造成人身事故或设备事故
(a)按钮控制
(b)主令控制器控制
电气设计的一般原则
二、电压型保护 弱磁 直流并励电动机、复励电动机在磁场消失时，会引 起电动机“飞车”。
电气设计的一般原则
• 操作和维修方便
✓备用触头，备用电器元件，以便检修、调 整；
✓设置电气隔离，避免带电检修； ✓控制机构应操作简单、便利，从自动控制
转换到手动控制等； ✓设置多点控制，便于调试；
电气设计的一般原则
• 保证控制线路工作的可靠性
1)选用的电器元件要可靠、牢固、动作时间少、抗 干扰性能好 2)正确连接电器的线圈 3)正确连接电器的触点
电气设计的一般原则
同一电器的常开和常闭辅助触点要等电位连接
避免电器触点断开时产生飞弧造成电源短路
电气设计的一般原则
电器的联锁触点接在线圈的左端，线圈的右端直接接 电源，减少线圈内产生虚假回路的可能性，简化电气 柜的出线
电气设计的一般原则
•最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制 线路的要求
•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 过的环节和线路 2)尽量缩短连接导线的数量和长度 3)尽量减少电器的数量，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
电气设计的一般原则
电气设计的一般原则
•一、电流型保护 过流
过流原因：不正确的 启动和过大负载
危害：损坏电机换向 器，过大的转矩使机 械转动部件受损
容易产生过流的应用： 频繁起动和正反转重 复短时工作的电机
电气设计的一般原则
•一、电流型保护
过载 电动机长期超载运行，其绕组的温升将超过允许值 而损坏，所以应设过载保护环节。此种保护多采用 热继电器为保护元件。
7）防止触点竞争现象
ts<t1 反身关闭失败
恢复关闭时间ts
断开时间t1
反身关闭电路
电气设计的一般原则
• 保证控制线路工作的可靠性 8）防止寄生电路：控制电路在正常工作或事故情况 下，发生意外接通的电路
9）根据电网容量和电压、频率波动范围以及允许的 冲击电流等决定电动机的启动方式
电气设计的一般原则
率、负载特性、调速范围和方法，对起动、反向和制动控制的要求等)。
•生产机械主要电气设备(如电动机、执行电器和行程开关等的布置草
图和参数)。
电气设计的主要内容
电气传动系统：电动机，电源，控制器
电 •电动机的种类、数量
气 传
•调速性能
动 方
•负载特性
案 •起动、制动和反向要求
电气设计的主要内容
电气控制方案 • 通用化与专用化
•弱磁保护一般采用弱磁继电器（欠电流继电器 ） •弱磁继电器的吸合值整定为额定励磁电流的0.8倍 •释放值为最小励磁电流的0.8倍
电气设计的一般原则
极限保护 直线运动的生产机械常设置有极限保护环节，如上、 下极限，前、后极限保护等。 一般由行程开关的常闭触头来实现。
其他保护 •根据生产机械的不同要求 •设置温度、水位、欠压等保护环节
• 分散控制与集中控制
• 工艺要求：手动调整、工序变更、系统检测、 运动之间的联锁、安全保护、故障诊断、信 号指示、照明、人机关系
电气设计的主要内容
• 时间控制方式：时间继电器、PLC或微机延 时，时间原则控制
• 速度控制方式：利用速度继电器或测速发电 机，速度原则的控制。
• 电流控制方式：电流继电器 • 行程控制方式：行程开关或接近开关，位置 控制