電氣控制線路設計

時間：2025-12-01 12:41:29 機電一體化畢業論文我要投稿

電氣控制線路設計

　　電氣控制線路設計【1】

　　摘要：討論電氣控制線路設計要求與方法，針對設計中易出現的問題給予合理化的改造，以達到設計控制電路盡善盡美的目的。

　　關鍵詞：主電路　控制電路　電動機　接觸器　保護環節

　　一、前言

　　在生產中，機械設備的使用效能與電氣自動化的程度有密切關系，尤其是機電一體化已成為現代機械工業發展的總趨勢，所以要搞好幾點工作就應當掌握生產工藝電氣控制線路的設計。

　　首先要了解生產工藝對電器控制提出的要求，其次要了解生產機械的結構、工作環境和操作人員的要求等。

　　在進行具體線路的設計時，一般應先設計主電路，然后設計控制電路，信號電路及局部照明電路等，初步設計完成后，應仔細檢查，看線路是否符合設計要求，并盡可能使之完善和簡化，最后選擇電氣型號和規格。

　　二　、設計討論

　　1.控制線路的設計要求

　　不同用途的電氣控制線路，其控制要求也不盡相同。

　　一般應滿足以下幾點要求：

　　1.1應能滿足生產機械的工藝要求，能按照工藝的順序準確而可靠地工作;

　　1.2線路結構力求簡單，盡量選用常用的且經過實際考驗過的線路;

　　1.3操作、調整和檢修方便;

　　1.4具有各種必要的保護裝置和連鎖環節，即使在誤操作時也不會發生重大事故。

　　2.控制線路的設計方法

　　電氣控制線路設計方法有兩種，一種是經過效驗設計法，它是根據生產工藝的要求，按照電動機的控制方法，采用典型環節線路直接進行設計。

　　這兩種方法比較簡單，但對比較復雜的線路，設計人員必須具有豐富的工作經驗，需繪制大量的線路圖并經過多次修改后才能得到符合要求的控制線路;另一種為邏輯設計法，在此不做討論。

　　對于各種控制線路，都有一個共同的規律，拖動生產機械的電動機的啟動與停止均由接觸器主觸頭控制，而主觸頭的動作則由控制回路中　接觸器線圈的通電與斷電決定，線圈的通電與斷電則由線圈所在的控制回路中一些常開常閉觸點組成的“與”、“或”、“非”等條件來控制。

　　下面我們以經驗設計法設計控制線路。

　　某機床有左右兩個動力頭，用以銑削加工，它們各由一臺交流電動機拖動，另外有一個安裝工件的滑臺，由另一臺交流電動機拖動，加工工藝是在開始工作時，要求滑臺先快速移動到加工位置，然后自動變為慢速進給，進給到指定位置自動停止，再由操作者發出指令滑臺快速返回到原位置自動停車。

　　要求兩動力頭電動機在滑臺電動機正向起動后啟動，而在滑臺電動機正向停車時也停車。

　　2.1電路設計

　　3.盡可能減少電器數量、采用標準件和相同型號的電器。

　　當控制額支路較多，而觸點數目不夠時，可采用中間繼電器增加控制支路的數量。

　　4.多個點起的依次動作問題

　　在線路中應盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器的控制線路。

　　5.可逆線路連鎖

　　在繁瑣的操作可逆線路中，正反向接觸器之間不僅要有電器連鎖，而且要有機械連鎖。

　　6.要有完善的保護措施

　　在電氣線路控制中，為保證操作人員、電氣設備及生產機械的安全，一定要有完善的保護措施、常用的保護環節有漏電、短路、過載、過流、過壓、失壓、低電壓等保護環節，有時還應設有合閘、斷開、事故、安全等必須的指示信號。

　　四、結論

　　電氣控制線路設計靈活性強，要經常性的讀解、分析書本中典型的控制電路。

　　在設計完電路后　，務必反復校核，然后再模擬板上進行實操接線，觀察是否能安全、可靠、穩定的運行，合理化試車成功的控制電路在機械加工和化工生產中節約了人力、物力資源，給一個企業創造了良好的生產工作環境。

　　參考文獻

　　[1]《電氣控制技術》化學工業出版社.

　　[2]《電氣設計自動化》高等教育出版社.

　　電氣控制線路設計基礎【2】

　　【摘要】電氣控制線路設計屬于電氣控制中的一個重要部分，它對于電氣設備的生產、設計以及操作等方面都有著直接或間接的作用。

　　由此可見，做好電氣控制線路的設計工作，便成為了做好電氣控制的一個關鍵環節。

　　基于此，本文針對電氣控制線路設計基礎進行了一番探析。

　　【關鍵詞】電氣控制;線路設計;基礎

　　1.電氣拖動方案的確定原則

　　電氣控制線路的設計中一個最基本的環節便是電氣拖動，因此，所確定的電氣拖動方案是否合理科學，將直接關系著整個電氣控制路線的設計。

　　在電氣拖動方案的確定時，我們應該從以下幾個原則加以考慮：

　　1.1電氣無調速要求的機械生產

　　如果電氣的機械生產無調速要求或者電氣起動不頻繁，則可以考慮鼠籠式異步電動機;若拖動裝置中的負載靜轉矩很大，則應該考慮繞線式異步電動機;如果負載相對平穩、容量比較大且起停的次數也很少時，應該考慮充分發揮電動機的優點，比如效率高、效率因素高，一般可以采用同步電動機。

　　1.2電氣要求調速的機械生產

　　對于電氣的機械生產有調速要求，則應該考慮其調速的平滑性、調速的范圍、機械的特性硬度、轉速的調節級數、工作的可靠程度等，應該根據這些方面的要求進行拖動方案的選擇。

　　不過，不管選擇何種拖動方案，都要符合自身的經濟技術要求，抉擇的拖動方案盡量要經濟有效。

　　一般而言(調速的范圍用D表示)，當D=2-3，調速的級數≤2-4時，則可以采用磁極對數能夠改變的雙速或多速籠式異步電動機;當D<3，且平滑調速沒有要求時，可以使用繞線式轉子感應電動機;當D=3-10，并且對于平滑調速有要求時，應該使用帶有滑差離合器的異步電動機。

　　當然，在實際生產生活中，還應該根據相關的實際情況進行抉擇。

　　1.3確定電動機調速的性質

　　在實際的生產與運用過程中，電動機的調速性質必須適應機械生產的負載特性。

　　雙速籠異步電動機的定子繞組連接方式如果從△改為了YY接法，轉速就會相應轉為高速，但功率的變化卻不大，因此適用于恒定功率的電機傳動;如果從Y變為了YY接法，此時電動機輸出的轉矩不變，則可以適用于恒定轉矩的電機傳動。

　　而直流他勵電動機，可以改變其電樞電壓調速為恒定轉矩輸出，將其勵磁調速改為功率調速。

　　2.電氣控制方案的確定原則

　　關于電氣設備控制方案種類繁多，因此，相關的工作人員在方案的設計與確定時應充分考慮其是否可靠、簡便、實用于經濟等。

　　具體而言，電氣控制方案的確定原則包括以下幾個方面：

　　2.1控制方案應同拖動需求相適應

　　經濟效益是電氣控制是否科學的一個重要指標，如果電氣控制的邏輯較為簡單，而且加工的程序也比較穩定，那么可以用繼電—接觸控制的方式;反之若加工程序復雜而且邏輯也比較繁瑣則應該采用編程序控制器。

　　2.2控制方案應同通用化程序相適應

　　通用化所指的的是機械的生產加工針對不同的對象采用的通用化程度。

　　對于那些種類一種甚至幾種部件的專用機床生產而言，通用化程度普遍不高，但也在情理之中，因為它能夠保持自身高速的自動化程度，這種機床一般適用較為固定的控制型電路中;而那生產小批量或單件零件的加工機床，則可以采用數字程序或編程控制器加以控制，這樣便可以根據不同的加工對象設置不同的加工程序，十分靈活與通用。

　　2.3控制方案應同電路控制電源相適應

　　設計的控制方案還應該同電路的控制電源相適應，一般而言，對于不復雜的控制電路，可以采用電網電源，如果元件較多且電路也比較復雜，則應該對電網電壓進行隔離降壓處理，盡量減少故障的發生。

　　在當前，很多生產設備的自動化程度越來越高，這就要求大部分電路控制采用直流電源，這樣操作與維修都比較方便，而且能節省部分安裝的空間。

　　3.電氣控制線路的設計方法

　　電氣控制線路關系重大，不僅關系著我們的日常生活，同時也與我們的生命財產安全息息相關。

　　如何才能保障電氣控制路線的便捷、高效、安全，那就需要仔細考慮其設計方法。

　　在電氣控制線路的設計方法上，本文主要從以下幾個方面展開探討：

　　3.1設計的具體要求

　　電氣控制的線路設計具體要求包括：

　　(1)要滿足機械生產的工藝規范與標準，按照相關的順序進行操作。

　　(2)線路設計越簡單越好，盡量減少不必要的線路，避免出現問題后線路繁雜而檢修困難。

　　(3)操作、調節以及檢修應該符合方便原則。

　　(4)要安裝必要的保護裝置與聯鎖環節，這樣即使出現了錯誤操作也不會導致重大事故。

　　(5)必須符合環境的使用條件，確保工作安全、可靠、穩定進行。

　　3.2設計的具體方法

　　從目前來看，電氣控制線路的設計方法可以歸納為以下兩種：

　　(1)經驗設計法。

　　指的是依照相關的工藝生產要求，根據控制電動機的方法，使用較為典型的線路直接設計。

　　這種設計比較簡單，操作也很方便，但其缺點也是顯而易見的，比如在復雜的線路中，不僅需要工作人員有很強的工作經驗，繪制出種類繁多的線路圖，而且可能會出現多次修改，才能達到相關的線路控制要求。

　　(2)邏輯設計法。

　　指的是采用邏輯代數的方式進行設計，這種方法設計出來的線路結構比較合理，并且在一定程度上節省了使用的元件數量。

　　3.3設計順序

　　電氣控制線路在設計的時候，相關工作人員必須考慮主次原則，其線路的設計順序應為：主電路→控制電路→信號電路→局部照明電路。

　　(1)主電路：主電路屬于整個電氣控制系統的主要部分，也可以說是它的靈魂，因為主電路貫穿了整個系統工程。

　　在主電路的設計時，要注意電路的電壓與電流是否能承受過載、接地是否恰當等。

　　比如，假設電動機采用的是三相鼠籠式異步電動機，則可以通過接觸器控制起動與停止，此外線路中還必須有短路、過載、缺相以及欠壓保護。

　　(2)控制電路：控制電路屬于電氣控制系統的一個閘門，它左右著整個系統的運行。

　　在它的設計上，要考慮是否安全、方便以及適用。

　　為了操作方便，我們往往會在線路中設置總停按鈕，考慮到某些電氣設備需要重載起動，為了防止起動時重載過大引起了熱繼電器動作，則可以采取以下兩個辦法加以處理：第一，把熱繼電器的整定電流調大，盡量讓其在起動時不會發生動作;第二，在起動的時候，將熱繼電器的發熱元件采取短接方式，等起動之后再接入。

　　(3)信號電路：信號電路屬于信號的傳輸通道，其作用是采集信號以及傳輸信號，包含的范圍相對較廣，在具體的信號電路設計的時候，要考慮其周圍電磁對它的影響，盡量避開那些強輻射與電磁感應較強的地方。

　　此外，信號接收與傳送裝置盡量選擇先進且實用的類型。

　　(4)局部照明電路：局部照明電路屬于電氣控制系統的一個補充，它也起著非常重要的作用。

　　對于局部照明而言，要做好相關的照明路線的構造設計(一般為圖紙設計方式)，這是局部照明電路的一個重要指向，只有設計出了完善的局部照明路線，才能更好的將其運用在具體的操作中。

　　3.4設計中注意的問題

　　為了確保線路的設計簡便、可靠、準確，因此在具體的設計中應該注意以下問題：

　　(1)盡量減少連接導線的數量。

　　相關的工作人員在進行控制線路的設計時，應該充分考慮電氣設備的元件所處的實際位置，在符合了設計原則的基礎上，盡可能地減少連接導線的數量。

　　(2)必須正確連接電器的線圈，一般而言不能將電壓線圈串聯使用，那是一種不正確的連接方式。

　　(3)控制線路中切勿出現寄生線路，寄生線路屬于意外連接的一種電路方式，它對于線路起不到保護的作用，反而是一種累贅。

　　(4)盡量減少使用的電器數量，在采用標準件與相同型號的電器時要做好觸電處的簡化工作，以此提高線路的可靠性。

　　4.結語

　　總之，電氣控制線路設計基礎屬于電氣控制中的重要環節，對于電氣的操作及其設備的運行狀況等都有著直接的影響。

　　因此，電氣控制的相關工作人員，應該在這方面加大研究力度，從實際工程的需求出發，結合自身經驗，采用合理的設計方法，確保電氣線路設計的準確可靠。

　　[科]

　　【參考文獻】

　　[1]孫海珉.電氣控制線路設計的應用[J].中國新技術新產品,2011,(24):166-166.

　　[2]楊嘉鵬,劉巖,王曉輝等.電氣控制線路設計基礎研究[J].商品與質量：學術觀察,2011,(12):310-310.

　　[3]莫少榮.電氣控制線路設計基礎的探究[J].科技傳播,2011,(2):18-19.

　　[4]甘小仙.電氣控制線路設計中基礎研討[J].城市建設理論研究(電子版),2012,(7).

　　電氣控制線路設計基礎【3】

　　摘要電氣控制線路設計是電氣控制的重要環節，對電氣設備的設計、生產、操作等方面都有著直接或間接的影響。

　　因此，做好電氣的線路設計工作，是做好電氣控制的關鍵環節。

　　本文將對電氣控制線路設計基礎進行探討。

　　關鍵詞電氣控制;設計;原則

　　隨著工業化進程的加速，工業生產中電氣化設備的運用越來越廣泛，而機械設備的使用效能無疑是和氣電氣化的程度及有效性密切聯系的。

　　在機電一體化逐步發展的今天，掌握電氣控制線路設計，是做好機電工作的基礎工作。

　　而設計工作的關鍵問題在于其設計思想和原則的正確性，在這樣的基礎上才能保證所設計產品的科學合理有效。

　　設計的主要內容包括：確定電力拖動方案、設計生產機械電力拖動自動控制線路、選擇拖動電機及電器元件，制定電器元件明細表、進行生產機械電力裝備施工設計、編寫生產機械電氣控制系統的說明書與設計文件等這5個方面。

　　1 電力拖動方案確定的原則

　　選擇和確定合適的拖動方案，是各類生產機械電氣控制系統的設計的首要問題。

　　而一般來說方案的確定分為兩個方面。

　　一是由設備的工藝要求、結構來選擇電動機的數量;二是按照各生產機械的調速要求來確定調速方案;三是適當考慮使電動機的調速特性與負載特性相適應，以保證電動機充分合理的應用。

　　具體原則如下：

　　1)無電氣調速要求的生產機械

　　一般來說，如果不需要電氣調速和起動不頻繁，則首先考慮的是鼠籠式異步電動機;而如果在負載靜轉矩很大的拖動裝置中，應該使用繞線式異步電動機;如果負載平穩、容量大且起停次數很少時，可以考慮發揮同步電動機效率高、功率因數高的優點，采用同步電動機更為科學合理，這樣還可以調節勵磁使它工作在過勵情況下，提高電網的功率因數。

　　2)要求電氣調速的生產機械

　　應該在考慮如調速范圍、調速平滑性、機械特性硬度、轉速調節級數及工作可靠性等生產機械的調速要求來選擇拖動方案。

　　當然前提是滿足技術指標，進行經濟比較，最后再確定最佳拖動方案。

　　通常來說，調速范圍D=2-3，調速級數≤2-4時，都會采用改變磁極對數的雙速或多速籠式異步電動機拖動;調速范圍D<3，且不要求平滑調速時，就使用繞線式轉子感應電動機拖動，但是要注意的是這只適用于短時負載和重復短時負載的場合;調速范圍D=3-10，且要求平滑調速時，如果容量不是很大，那完全可以使用帶滑差離合器的異步電動機拖動系統。

　　當然，如果在實際情況中發現要長期運轉在低速時，就應該考慮采用晶閘管直流拖動系統;調速范圍D=10-100時，可以考慮使用直流拖動系統或交流調速系統。

　　從目前的情況看，變頻調速和串級調速已得到了較為普遍的應用。

　　3)電動機調速性質的確定

　　從實際運用上看，電動機的調速性質應該要和生產機械的負載特性相適應。

　　對于雙速籠型異步電動機來說，如果定子繞組由△連接改為YY接法，轉速由低速轉為高速，功率卻變化不會太大，這就適用于恒功率傳動;而如果定子繞組由Y連接改為YY接法，電動機輸出轉矩不變，則適用于恒轉矩傳動。

　　對于直流他勵電動機，改變電樞電壓調速為恒轉矩輸出;而改變勵磁調速為恒功率調速。

　　2控制方案的確定原則

　　電氣設備的控制方案是多種多樣的，因此，設計人員在設計時，應該本著簡便、可靠、經濟、實用的要求進行控制方案的制定。

　　具體來說，設計人員應該遵循以下原則：

　　1)控制方式與拖動需要相適應

　　經濟效益是控制方式科學與否的重要標準。

　　如果控制邏輯較為簡單，其加工程序也較為穩定的生產設備，則適用于繼電―接觸控制方式，這是較為合理的;反之，如果是加工程序多變，則應該考慮采用編程序控制器。

　　2)控制方式與通用化程度相適應

　　通用化指的是生產機械加工不同對象的通用化程度。

　　如果某些加工一種或者幾種零件的專用機床，其通用化程度低，那也是合理的，因為其可以保持較高的自動化程度，因此，這樣的機床一般適用于固定的控制電路;而如果是單件、小批量的零件加工的通用機床，則應該采用數字程序或者編程控制器控制，因為其可以根據加工對象的不同設定不同加工程序，具有相當的靈活性和通用性。

　　3)控制電路的電源應該可靠

　　如果控制電路比較簡單，則可以采用電網電源，如果元件多且電路復雜，則對電網電壓隔離降壓，減少故障的可能性。

　　而對于自動化程度高的生產設備，就應該考慮采用直流電源，這樣可以節省安裝的空間，操作和維修也比較方便。

　　事實上，影響方案確定的因素還有很多，在實際的設計中，最后方案的確定要根據設計人員的技術水平和判斷力來決定。

　　3電氣控制路線的設計方法

　　設計人員在進行具體電路設計時，必須要根據主次原則進行設計，其順序是：設計主電路，設計控制電路，信號電路及局部照明電路設計。

　　在完成初步設計后，必須要仔細檢查，保證線路符合設計要求，同時盡可能使之完善和簡化，最后再根據實際需要選擇所用電器的型號與規格。

　　3.1控制線路的設計要求

　　由于電氣的種類繁多，因此不同用途的電氣控制線路，其控制要求也不盡相同，但從規律上，還是必須要應滿足以下這些基本要求：1)應該要滿足生產機械的工藝要求，正確按照工藝的順序工作;2)線路結構以簡單為主要目標，盡量選用常用的且經過實際考驗過的線路;3)操作、調整和檢修要符合方便的原則;4)具有各種必要的保護裝置和聯鎖環節，即使在誤操作時也不會發生重大事故;5)工作穩定，安全可靠，符合使用環境條件。

　　3.2控制線路的設計方法

　　事實上，電氣控制線路的設計方法主要歸納為兩種：一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。

　　所謂經驗設計法是指，依照生產工藝的要求，根據電動機的控制方法，使用典型環節線路直接進行設計，首先設計出各個獨立的控制電路，最后結合設備的工藝要求，來決定各部分電路的聯鎖或聯系。

　　這種方法的優點是簡單，不過其缺點也很明顯，即對于比較復雜的線路，就要求設計人員擁有豐富的工作經驗，同時需要繪制大量的線路圖，而且可能要進行多次的修改，才能得到符合要求的控制線路。

　　所謂邏輯設計法是指采用邏輯代數進行設計，按此方法設計的線路結構合理，可節省所用元件的數量。

　　3.3設計控制線路時應注意的問題

　　為了使線路設計得簡單且準確可靠，在設計具體線路時，應注意以下幾個問題：

　　1)盡量減少連接導線

　　設計人員在設計控制電路時，必須考慮要電氣設備各元器件的實際位置，應該在符合設計原則的基礎上，盡可能減少配線時的連接導線。

　　如圖6.1(a)所示電路是不合理的，原因就在于求按鈕是安裝在操作臺上的，而接觸器是安裝在電氣柜內的。

　　因此，這就需要從電氣柜內二次引出連接線到操作臺上。

　　也就是說，通常情況下，為了避免這一次引出線，都會把起動按鈕與停止按鈕直接連接。