第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇

4．1電氣控制線路設計的主要內容4．2電氣控制線路的設計4．3常用電器元件的選擇

第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇本章介紹:繼電接觸器電控線路設計方法，包括設計內容、一般程序、設計原則、設計方法和步驟，電控系統的安裝、調試方法。4.1設計的主要內容基本任務：根據控制要求，設計、編制出設備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料，包括電氣原理圖、元件布置圖、電氣安裝接線圖、電氣箱圖及控制面板等，編制外購件目錄、單臺消耗清單、設備說明書等資料。設計：原理設計、工藝設計。以電力拖動控制系統為例說明。4.1.1原理設計內容1.擬定電氣設計任務書(技術條件)；2.確定電力拖動方案(電氣傳動形式)及控制方案；3.選擇電動機，包括類型、電壓等級、容量及轉速，并選擇出具體型號；4.設計電氣控制原理框圖，包括主電路、控制電路和輔助控制電路，確定各部分間關系，擬訂各部分技術要求。5.設計并繪制電氣原理圖，計算主要技術參數；6.選擇電器元件，制定電機和電器元件明細表。以及裝置易損件及備用件清單；7.編寫設計說明書。4.1.2工藝設計內容主要目的：便于組織電氣控制裝置的制造，實現所要求的各項技術指標，為設備使用、維修提供必要的圖紙資料。主要內容：1.根據原理圖及選定的電器元件，設計電氣設備的總體配置，繪制系統的總裝配圖及總接線圖。2.按照電氣原理框圖或劃分的組件，對總原理圖編號、繪制各組件原理電路圖，列出元件目錄表，標出各組件進出線號；3.根據各組件原理電路及選定元件目錄表，設計各組件裝配圖(包括電器元件布置圖和安裝圖)、接線圖.4.根據組件安裝要求，繪制零件圖紙，并標明技術要求.5.設計電氣箱，根據組件尺寸及安裝要求，確定電氣箱結構與外形尺寸.6.根據總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，進行匯總，分別列出外購件清單、標準件清單以及主要材料消耗定額.7.編寫使用說明書。實際操作時，根據總體技術要求和系統復雜程度,對上述步驟適當調整。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇4.2電氣控制線路的設計4.2.1設計的基本原則在電力拖動方案和控制方案確定后，即可著手進行電控線路具體設計。電控系統設計一般應遵循以下原則：1．最大限度滿足生產機械和工藝對電控系統的要求首先弄清設備需滿足的生產工藝要求，對設備工作情況作全面了解。深入現場調研，收集資料，結合技術人員及現場操作人員經驗，作為設計基礎。2．在滿足生產工藝要求前提下，力求使控制線路簡單、經濟（1）盡量選用標準電器元件，減少電器元件數量,選用同型號電器元件以減少備用品數量。（2）盡量選用標準的、常用的或經過實踐考驗的典型環節或基本電控線路。（3）盡量減少不必要的觸點，以簡化線路。在滿足工藝要求前提下，元件越少，觸點數量越少，線路越簡單。可提高工作可靠性，降低故障率。常用減少觸點數目的方法：①合并同類觸點:見圖4-1示.②利用轉換觸點方式:見圖4-2示。

圖4-1同類觸點合并圖4-2具有轉換觸點的中間繼電器的應用③利用二極管的單向導電性減少觸點數目。見圖4-3示.④利用邏輯代數的方法減少觸點數目。如圖4-4(a)示.

圖4-3利用二極管簡化控制電路圖4-4利用邏輯代數減少觸點（4）盡量縮短連接導線的數量和長度設計時，應根據實際情況，合理考慮并安排電氣設備和元件的位置及實際連線，使連接導線數量最少，長度最短。圖4-5中，圖(a)接線不合理，從電氣柜到操作臺需4根導線。圖(b)接線合理，從電氣柜到操作臺只需3根導線。圖4-5線路的合理連接注意：同一電器的不同觸點在線路中應盡可能具有公共連接線。以減少導線段數和縮短導線長度，如圖4-6示。

圖4-6節省連接導線的方法（5）線路工作時，除必要的電器元件必須通電外，其余盡量不通電以節約電能。圖4-7減少通電電器的線路3．保證電控線路工作可靠最主要的是選擇可靠的電器元件。同時，設計時要注意幾點：（1）正確連接電器元件的觸點

圖4-8觸點的正確連接同一電器元件的常開和常閉觸點靠得很近，如果分別接在電源不同相上，當觸點斷開產生電弧時，可能在兩觸點間形成飛弧造成電源短路。圖4-8(a)中SQ的接法錯誤,應改成圖4-8(b)形式。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇（2）正確連接電器線圈①在交流線路中，即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也不允許兩個電器元件的線圈串聯，如圖4-9（a）示。若需兩個電器同時工作，其線圈應并聯連接，如圖4-9(b)示。圖4-9線圈的正確連接第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇②兩電感量相差懸殊的直流電壓線圈不能直接并聯,如圖4-10(a)示。解決辦法：在KA線圈電路中單獨串接KM的常開觸點，如圖4-10(b)示。圖4-10電磁鐵與繼電器線圈的連接（3）避免出現寄生電路線路工作時，發生意外接通的電路稱為寄生電路。寄生電路破壞電器元件和控制線路的工作順序或造成誤動作。見圖4-11(a).解決辦法：將指示燈與其相應的接觸器線圈并聯，如圖4-11(b)示。圖4-1l防止寄生電路KM1KM2KM1第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇（4）應盡量避免許多電器依次動作才能接通另一電器的現象。（5）在可逆線路中，正反向接觸器間要有電氣聯鎖和機械聯鎖。（6）線路應能適應所在電網的情況，并據此決定電動機起動方式是直接起動還是間接起動。（7）應充分考慮繼電器觸點的接通和分斷能力。若要增加接通能力，可用多觸點并聯；若要增加分斷能力，可用多觸點串聯。4．保證電控線路工作的安全性應有完善的保護環節，保證設備安全運行。常用有短路、過流、過載、失壓、弱磁、超速、極限保護等。(1）短路保護強大的短路電流容易引起各種電氣設備和元件的絕緣損壞及機械損壞。因此，短路時應迅速可靠地切斷電源。采用熔斷器作短路保護的電路見圖4-12。也可用斷路器（自動開關）作短路保護，兼有過載保護功能。

圖4-12熔斷器短路保護（2）過電流保護不正確的啟動和過大的負載引起電動機很大的過電流；過大的沖擊負載引起電動機過大的沖擊電流，損壞電動機換向器；過大的電動機轉矩使生產機械的機械傳動部分受到損壞。采用過電流繼電器的保護電路見圖4-13(a)。用于籠型電動機直接啟動的過流保護見圖4-13(b).

圖4-13過電流保護（3）過載保護電動機長期過載運行，其繞組溫升將超過允許值，損壞電動機。多采用具有反時限特性的熱繼電器進行保護，同時裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。圖(a)適于三相均衡過載的保護。圖(b)適于任一相斷線或三相均衡過載的保護。圖(c)為三相保護，能可靠地保護電動機的各種過載。圖4-14過載保護第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇（4）失壓保護防止電壓恢復時電動機自行起動的保護稱為失壓保護。通過并聯在啟動按鈕上接觸器的常開觸點(圖4-15(a))，或通過并聯在主令控制器的零位常開觸點上的零壓繼電器的常開觸點(圖4-15(b))，來實現失壓保護。圖4-15失壓保護（5）弱磁保護直流并勵電動機、復勵電動機在勵磁減弱或消失時，會引起電動機“飛車”。必須加弱磁保護。采用弱磁繼電器，吸合電流一般為額定勵磁電流的0．8倍。（6）極限保護對直線運動的生產機械常設極限保護。如上、下極限，前、后極限等。常用行程開關的常閉觸點來實現.（7）其他保護根據實際情況設置，如溫度、水位、欠壓等保護環節。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇5．應使操作、維護、檢修方便具體安裝與配線時，電器元件應留備用觸點，必要時留備用元件；為檢修方便，應設置電氣隔離，避免帶電檢修；為調試方便，控制應簡單，能迅速實現從一種方式到另一種方式的轉換。設置多點控制，便于在生產機械旁調試；操作回路較多時，如要求正反轉并調速，應采用主令控制器，不要用許多按鈕.4.2.2電氣控制線路設計的基本規律設計程序：1.擬定設計任務書設計任務書是整個系統設計的依據，擬定時，應聚集電氣、機械工藝、機械結構三方面設計人員，根據機械設備總體技術要求，共同商討。任務書應簡要說明所設計設備的型號、用途、工藝過程、技術性能、傳動要求、工作條件、使用環境等。還應說明:第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇（1）控制精度，生產效率要求；（2）有關電力拖動的基本特性，如電動機的數量、用途、負載特性、調速范圍以及對反向、起動和制動的要求等；（3）用戶供電系統的電源種類，電壓等級、頻率及容量等要求；（4）有關電氣控制的特性，如自動控制的電氣保護，聯鎖條件，動作程序等；（5）其他要求，如主要電氣設備的布置草圖，照明，信號指示，報警方式等；（6）目標成本及經費限額;（7）驗收標準及方式.2.電力拖動方案與控制方式選擇根據生產工藝要求，生產機械結構，運動部件數量、運動要求、負載特性、調速要求以及投資額等條件，確定電動機的類型、數量、拖動方式，擬定電動機的啟動、運行、調速、轉向、制動等控制要求。作為電氣原理圖設計及電器元件選擇的依據.第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇3.電動機的選擇根據拖動方案，選擇電動機的類型、數量、結構形式以及容量，額定電壓，額定轉速等。基本原則:（1）電動機機械特性應滿足生產機械要求，與負載特性相適應，保證運行穩定性、有一定調速范圍與良好的起、制動性能；（2）結構形式應滿足設計提出的安裝要求，適應周圍環境；（3）根據負載和工作方式，正確選擇電動機容量；（4）電動機電壓：應根據使用地點的電源電壓來決定。（5）在無特殊要求的場合，一般采用交流電動機。4.電氣控制方案的確定綜合考慮各方案的性能，設備投資、使用周期、維護檢修、發展等因素.主要原則：（1）自動化程度與國情相適應（2）控制方式應與設備的通用及專用化相適應對工作程序固定的專用設備，可采用繼電接觸器控制系統；對要求較復雜的控制對象或要求經常變換工序和加工對象的設備，可采用可編程序控制器控制系統。（3）控制方式隨控制過程的復雜程度而變化根據控制要求及控制過程的復雜程度，可采用分散控制或集中控制方案，但各單機的控制方式和基本控制環節應盡量一致，以簡化設計和制造過程。（4）控制系統的工作方式，應在經濟、安全的前提下，最大限度地滿足工藝要求。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇5.設計電氣原理圖并合理選擇元器件，編制元器件目錄清單。6.設計制造、安裝、調試所必須的各種施工圖紙，并以此為依據編制各種材料定額清單。7.編寫說明書.4.2.3電氣控制線路的設計步驟和方法常用方法：經驗設計法，邏輯設計法。1.經驗設計法又稱為一般設計法、分析設計法。根據生產機械工藝要求和生產過程，選擇適當的基本環節（單元電路）或典型電路綜合而成。要求設計人員必須熟悉和掌握大量的基本環節和典型電路，具有豐富的實際設計經驗。適用于不太復雜的（繼電接觸式）電氣控制線路設計.（1）基本步驟①主電路設計：主要考慮電動機的起動、點動、正反轉、制動和調速。②控制電路設計：包括基本控制線路和特殊部分的設計，以及選擇控制參量和確定控制原則。主要考慮如何滿足電動機的各種運轉功能和生產工藝要求。③聯結各單元環節，構成滿足整機生產工藝要求的控制電路。④聯鎖保護環節設計：主要考慮如何完善整個控制線路的設計，包含各種聯鎖環節以及短路、過載、過流、失壓等保護。⑤線路的綜合審查：反復審查所設計的線路是否滿足設計原則和生產工藝要求。在條件允許情況下，進行模擬實驗，逐步完善設計，直至滿足要求。（2）基本方法①根據生產機械工藝要求和工作過程，適當選用已有典型基本環節,將它們有機地組合起來，加以適當補充和修改，綜合成所需線路。②若無合適的典型環節，則根據機械工藝要求和生產過程自行設計,邊分析邊畫圖，將輸入主令信號適當轉換，得到執行元件所需的工作信號。隨時增減電器元件和觸點，滿足給定的工作條件。（3）經驗設計法舉例以皮帶運輸機為例。一種連續平移運輸機械，常用于糧庫、礦山等的生產流水線上，將糧食、礦石等從一個地方運到另一個地方。一般由多條皮帶機組成，可以改變運輸的方向和斜度。屬長期工作制，不需調速，無特殊要求，也不需反轉。拖動電機多采用籠型異步電動機。若考慮事故情況下可能有重載啟動，要求啟動轉矩大，可由雙籠型異步電動機或繞線型異步電動機拖動，也可二者配合使用。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇以三條皮帶運輸機為例。①工藝要求(a)啟動順序為3#、2#、1#，并要有一定時間間隔，以免貨物在皮帶上堆積，造成后面皮帶重載啟動。(b)停車順序為1#，2#、3#，保證停車后皮帶上不殘存貨物。(c)不論2#或3#哪一個出故障，1#必須停車，以免繼續進料，造成貨物堆積。(d)必要的保護。

②主電路設計三條皮帶分別由三臺電機拖動，均采用籠型異步電機。由于電網容量足夠大，且三臺電機不同時起動，故采用直接啟動。由于不經常啟動、制動，對于制動時間和停車準確度也無特殊要求，制動時采用自由停車。三臺電機都用熔斷器作短路保護，用熱繼電器作過載保護。由此，設計出主電路如圖4-17示.

圖4-17皮帶運輸機主電路圖第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇③基本控制電路設計三臺電機由三個接觸器控制啟、停。啟動順序為3#、2#、1#，可用3#接觸器的常開（動合）觸點控制2#接觸器線圈，用2#接觸器常開觸點控制1#接觸器線圈。制動順序為1#、2#、3#，用1#接觸器常開觸點與控制2#接觸器的常閉（動斷）按鈕并聯，用2#接觸器常開觸點與控制3#接觸器的常閉按鈕并聯。基本控制線路如圖4-18示。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇圖4-18控制電路的基本部分可見，只有KM3動作后，按下SB3，KM2線圈才能通電動作，然后按下SB1、KM1線圈通電動作，實現了電動機的順序起動。同理，只有KM1斷電釋放，按下SB4，KM2線圈才能斷電，然后按下SB6，KM3線圈斷電，實現電動機的順序停車。④控制線路特殊部分設計為實現自動控制，皮帶運輸機啟動和停車可用行程參量或時間參量控制。由于皮帶是回轉運動，檢測行程比較困難,所以，利用時間繼電器作輸出器件的控制信號。以通電延時的常開觸點作啟動信號，以斷電延時的常開觸點作停車信號。為使三條皮帶自動按順序工作，采用中間繼電器KA.圖4-19控制電路的聯鎖部分第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇⑤設計聯鎖保護環節分析:按下SB1發出停車指令時，KT1、KT2、KA同時斷電，KA常開觸點瞬時斷開，KM2、KM3若不加自鎖，則KT3、KT4的延時將不起作用，KM2、KM3線圈將瞬時斷電，電動機不能按順序停車，所以需加自鎖環節。三個熱繼電器的保護觸頭均串聯在KA線圈電路中，無論哪一號皮帶機過載，都能按1#、2#、3#順序停車。線路失壓保護由KA實現。⑥線路綜合審查線路工作過程：按下啟動按鈕SB2，KA通電吸合并自鎖，KA常開觸點閉合，接通KT1～KT4，其中KT1、KT2為通電延時型，KT3、KT4為斷電延時型，KT3，KT4的常開觸點立即閉合，為KM2和KM3的線圈通電準備條件。KA另一個常開觸點閉圖4-20完整的電路圖利用邏輯代數這一數學工具來設計電控線路。將線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，主令元件觸點的接通與斷開等，看成邏輯變量，考慮線路中各邏輯變量間所要滿足的邏輯關系，用函數關系式表示出來，按照一定方法和步驟設計出符合生產工藝要求的電控線路。2、邏輯設計法

用這種邏輯設計法設計出的線路結構比較合理，所用的元件數量也較少，特別適合完成較復雜的生產工藝所要求的控制線路。但是相對而言，這種設計方法難度較大，不容易掌握。對于一個功能較復雜的控制系統，若能將其分成若干個互相聯系的控制單元，用邏輯設計方法完成各單元的設計，然后再用經驗設計方法把這些單元組合成一個整體，這種設計方法較為簡潔、切實可行。2、邏輯設計法(1)邏輯代數基礎①邏輯代數中的邏輯變量和邏輯函數又稱布爾代數或開關代數。(a)邏輯變量邏輯代數中,具有兩種互為對立工作狀態的物理量稱為邏輯變量。如繼電器、接觸器等電器元件線圈的通電與失電，觸點的斷開與閉合等，其對立的兩種工作狀態可采用邏輯“0”和“1”表示。規定：繼電器、接觸器等電器元件的線圈、常開（動合）觸點為原變量；常閉（動斷）觸點為反變量。即：線圈通電為“1”，失電為“0”；常開觸點閉合為“1”，斷開為“0”；常閉觸點閉合為“0”，斷開為“1”；電器元件KA1，KA2，…的常開觸點分別用KA1，KA2，…表示；常閉觸點則分別用KA1，KA2，…表示；(b)邏輯函數表示觸點狀態的邏輯變量稱為輸入邏輯變量；表示接觸器、繼電器線圈等受控元件的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。輸出邏輯變量與輸入邏輯變量間所滿足的相互關系稱為邏輯函數關系，簡稱為邏輯關系。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇②邏輯代數的運算法則(a)邏輯與——觸點串聯能夠實現邏輯與運算的電路如圖4-21示。邏輯表達式：K=A·B(“·”為邏輯與運算符號)含義：只有觸點A與B都閉合，線圈K才得電。(b)邏輯或——觸點并聯實現邏輯或運算的電路如圖4-22示。邏輯表達式：K=A+B(“+”為邏輯或運算符號)含義：觸點A與B只要有一個閉合，線圈K就可得電。(c)邏輯非——動斷觸點表達式：K=A(“”為邏輯非運算符號)含義：觸點A不動作，線圈K通電。③基本定理(a)交換律A·B=B·A，A+B=B+A(b)結合律A·(B·C)=(A·B)·C，A+(B+C)=(A+B)+C(c)分配律A·(B+C)=A·B+A·C，A+(B·C)=(A+B)·(A+C)(d)重疊律A·A=A，A+A=A(e)吸收律A+AB=A，A·(A+B)=AA+AB=A+B，A+AB=A+B(f)非非律A=A(g)反演律A+B=A*B，A*B=A+B④邏輯代數化簡在保證邏輯功能(生產工藝要求)不變的前提下，運用邏輯代數的定理和法則將原始表達式化簡，得到簡化的電控線路圖。化簡時經常用到的常量和變量關系為：A+0=AA·0=0A+1=lA·1=AA+A=1A·A=0化簡時經常用到的方法：(a)合并項法:利用AB+AB=A，將兩項合為一項例：ABC+ABC=AB(b)吸收法:利用A+AB=A消去多余的因子。例：B+ABDF=B(c)消去法:利用A+AB=A+B消去多余的因子。例：A+AB+DEF=A+B+DEF(d)配項法:利用邏輯表達式乘以一個“1”和加上一個“0”其邏輯功能不變來進行化簡，即利用A+A=1和A·A=0。(d)⑤繼電接觸器開關的邏輯函數繼電接觸器開關的邏輯電路，是以檢測信號、主令信號、中間單元及輸出邏輯變量的反饋觸點作為輸入變量，以執行元件作為輸出變量而構成的電路。通過圖4-24的啟、停自鎖電路說明組成繼電接觸器開關的邏輯函數規律.圖4-24(a)邏輯函數：Fk=SB1+SB2·K一般形式：Fk=X開+X關·K圖4-24(b)：Fk=SB2·(SB1+K)一般形式：Fk=X關(X開+K)式中,X開代表開啟信號X關代表關閉信號.

圖4-24啟、停自鎖電路二、邏輯設計法2.繼電接觸器控制線路的邏輯函數對圖

(a)可列出邏輯函數為：對圖

(b)可列出邏輯函數為：其一般形式為：其一般形式為：fKM＝X開主?X開約＋(X關主＋X關約)KMfKM＝(X關主＋X關約)(X開主?X開約＋KM)一般形式擴展為：兩個簡單的起、停、保電路實際啟動、停止、自鎖線路，控制一個線圈通、斷電的條件往往不止一個。對開啟信號，當不只一個主令信號，還必須有其它條件才能開啟時，則開啟主令信號用X開主表示，其它條件稱為開啟約束信號，用X開約表示。只有當條件都具備時，開啟信號才能開啟，則X開主與X開約是邏輯與的關系，用X開主·X開約去代替式(4-1)、(4-2)中的X開.第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇當關斷信號不只一個主令信號，還必須有其它條件才能關斷時，則關斷主令信號用X關主表示，其它條件稱關斷約束信號，用X關約表示。只有當信號全為“0”時，信號才能關斷，則X關主與X關約是邏輯或的關系，用X關主+X關約代替式(4-1)、(4-2)中的X關。啟動、停止、自鎖線路擴展公式：FK=X開主X開約+(X關主+X關約)K(4-3)FK=(X關主+X關約)(X開主X開約+K)(4-4)①根據題目要求，列出接觸器通電狀態真值表：KA1KA2KA3KM00000011010110010111101111011110例：某電機只有在繼電器KA1、KA2和

KA3

中任何一個或兩個動作時才能運轉，而在其它任何情況下都不運轉，試設計其控制電路。KA1KA2KA3KM001101011001繼電器KA1、KA2和

KA3中任何一個動作時，接觸器KM動作的條件可寫成：KM1=KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

②根據真值表：繼電器K1、K2和

K3中任何兩個動作時，接觸器KM動作的條件可寫成：KM2=KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

則接觸器動作的條件，即電機運轉的條件為：KA1KA2KA3KM011110111101設計步驟：②根據狀態表寫出KM的邏輯代數式；③利用邏輯代數基本公式化簡至最簡“與或”式；KM=K1(K3+K2)+K1(K2+K3

)

④繪控制線路:KA2KA3KA2KA3KA1KA1KM⑤校驗:對于設計出的線路，應校驗繼電器KA1、KA2

和KA3

在任一給定的條件下電動機都運轉，即接觸器KM的線圈都通電。而在其它條件下，如三個繼電器都動作或都不動作時，接觸器KM不應動作。上面介紹的控制線路是一種沒有反饋回路、對任何信息都沒有記憶的邏輯組合網絡。如果想用邏輯設計方法設計具有反饋的回路，即具有記憶功能的邏輯時序網絡，設計過程比較復雜。一般按照以下步驟進行：使用邏輯設計方法設計的控制線路比較合理，不但能節省元件數量，獲得一種邏輯功能的最簡線路，而且方法也不算復雜。⑴根據工藝過程作出工作循環圖；⑵根據工作循環圖作執行元件和檢測元件狀態表；⑶由狀態表增設必要的中間記憶元件(中間繼電器);⑷列出中間記憶元件邏輯函數關系式和執行元件的邏輯函數關系式；⑸根據邏輯函數關系式繪出相應的電器控制線路；⑹檢查并完善所設計的控制線路。由上可見，邏輯設計方法的這種設計過程比較復雜，難度較大。因此，一般只作為經驗設計方法的輔助和補充，尤其是用于簡化某一部分線路，或實現某種簡單邏輯功能時，是比較方便易行的；對于一般不太復雜，而又帶有反饋和交叉互饋環節的電器控制線路，一般采用經驗設計方法較為簡單；但對于某些復雜而又重要的控制線路，特別是生產自動線的設計，邏輯設計方法可以獲得準確而又簡單的控制線路。

四.電器控制線路的設計規律

電器控制線路的特點是：

通過觸點的“通”和“斷”

控制電動機或其它電器設備來完成運動機構的動作。即使是復雜的控制線路,很大一部分是常開和常閉觸點組合而成的。為了設計方便,把它們歸納為以下幾個方面：

1.常開觸點串聯:

“與”邏輯

當要求幾個條件同時具備時,才能使電器線圈得電動作,可將幾個常開觸點與線圈串聯實現。K1K2K3KM

2.常開觸點并聯:

“或”邏輯

當在幾個條件中，只要具備其中任一條件時，所控制的電器線圈就能得電，這時可將幾個常開觸點并聯實現。§3-2電器控制線路的設計

3.常閉觸點串聯:當幾個條件僅具備一個時，繼電器線圈就斷電，可用幾個常閉觸點和所控制的電器線圈串聯的方法實現。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇4.3常用電器元件的選擇正確、合理選用元器件，是電路安全、可靠工作的保證。基本原則：①按對電器元件的功能要求確定電器元件的類型。②確定電器元件承載能力的臨界值及使用壽命。根據電器控制的電壓、電流及功率的大小確定電器元件的規格。③確定電器元件預期的工作環境及供應情況，如防油防塵、防水、防爆及貨源情況。④確定電器元件在應用中所要求的可靠性。⑤確定電器元件的使用類別。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇4.3.1按鈕、開關類電器選擇1.按鈕主要根據所需要的觸點數、使用場合、顏色標注、以及額定電壓、額定電流進行選擇。按鈕顏色及其含義：（1）“停止”和急停按鈕必須是紅色。（2）“啟動”按鈕的顏色是綠色。（3）“啟動”與“停止”交替動作的按鈕必須是黑色、白色或灰色。（4）點動按鈕必須是黑色。（5）復位按鈕（如保護繼電器的復位按鈕）必須是藍色。當復位按鈕還有停止作用時，則必須是紅色.按鈕顏色的含義及應用見表4—5（P154）。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇2.行程開關主要根據機械設備運動方式與安裝位置，擋鐵的形狀、速度、工作力、工作行程、觸點數量、及額定電壓、額定電流來選擇。3.萬能轉換開關根據控制對象的接線方式、觸點型式與數量、動作順序和額定電壓、額定電流等參數進行選擇。4.電源引入控制開關機械設備常選用刀開關、組合開關和斷路器等。(1)刀開關與鐵殼開關第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇根據電源種類、電壓等級、電動機容量及控制極數進行選擇。用于照明電路時，額定電壓、額定電流應等于或大于電路最大工作電壓與工作電流。用于電動機直接啟動時，額定電壓為380V或500V、額定電流應等于或大于電動機額定電流的3倍。(2)組合開關根據電流種類、電壓等級、所需觸點數量及電動機容量進行選擇。用于控制7kW以下電動機的啟動、停止時，額定電流應等于電動機額定電流的三倍。若不直接用于啟動和停機，額定電流只需稍大于電動機額定電流。(3)斷路器包括正確選用開關類型、容量等級和保護方式。①額定電壓和額定電流應不小于電路正常工作電壓和工作電流。②熱脫扣器的整定電流應與所控制電動機的額定電流或負載額定電流一致。③電磁脫扣器瞬時脫扣整定電流應大于負載電路正常工作時的峰值電流。第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇對電動機，斷路器電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流值I按下式計算I≥K·IST(4—5)式中

K——安全系數，可取K=1.7；IST——電動機啟動電流。4.3.2熔斷器選擇先確定熔體額定電流，再根據熔體規格，選擇熔斷器規格，根據被保護電路的性質，選擇熔斷器的類型。1.熔體額定電流的選擇(1)電阻性負載，如照明電路、信號電路、電阻爐電路等。

IFUN≥I（4—6）式中IFUN——熔體額定電流；I

——負載額定電流。(2)沖擊性負載（出現尖峰電流），如籠型電動機起動電流為(4～7)Ied

(Ied為電機額定電流)。單臺不頻繁起、停，且長期工作的電動機：IFUN＝(1.5～2.5)Ied

（4—7）

第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇單臺頻繁起動、長期工作的電動機：IFUN=(3～3.5)Ied

（4—8）多臺長期工作的電動機共用熔斷器：IFUN≥(1.5～2.5)Iemax+∑Ied

（4—9）或IFUN≥Im／2.5(4—10）式中

Iemax——容量最大一臺電動機的額定電流；∑Ied其余電動機額定電流之和；

Im

——

電路中可能出現的最大電流。當幾臺電動機不同時起動時，電路中最大電流:

Im

＝7

Iemax+∑Ied

（4—11）

(3)采用降壓方法起動的電動機：

IFUN≥Ied

（4—12）2.熔斷器規格選擇額定電壓大于電路工作電壓，額定電流等于或大于所裝熔體額定電流。3.熔斷器類型選擇應根據負載保護特性的短路電流大小及安裝條件選擇.第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇4.3.3交流接觸器選擇主要考慮主觸點額定電壓與額定電流、輔助觸點數量、吸引線圈電壓等級、使用類別、操作頻率等。主觸點額定電流應等于或大于負載或電動機的額定電流。1.額定電壓與額定電流主要考慮接觸器主觸點的額定電壓與額定電流。

UKMN≥UCN（4—13）

IKMN≥IN=

（4—14）式中UKMN——接觸器額定電壓；UCN——負載額定線電壓；IKMN——接觸器額定電流；IN——接觸器主觸點電流；PMN——電動機功率；UMN——電動機額定線電壓；K——經驗常數，K＝1～1.4。PMN×103KUMN第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇2.

吸引線圈的電流種類及額定電壓對頻繁動作場合，宜選用直流勵磁方式;一般情況下采用交流控制。線圈額定電壓:根據控制電路復雜程度，維修、安全要求，設備采用控制電壓等級考慮。3.其它方面（1）輔助觸點的額定電流、種類和數量。（2）根據使用環境選擇有關接觸器或特殊用接觸器。（3）考慮電器的固有動作時間,電器的使用壽命和操作頻率。4.3.4繼電器的選擇1.電磁式通用繼電器先考慮交流類型或直流類型，而后考慮采用電壓繼電器還是電流繼電器，或是中間繼電器。保護用繼電器:考慮過電壓(或過電流)、欠電壓(或欠電流)繼電器的動作值和釋放值；中間繼電器:考慮觸點類型和數量，勵磁線圈的額定電壓或額定電流。

第4章電氣控制線路的設計及元器件選擇2.時間繼電器根據延時方式、延時精度、延時范圍、觸點形式及數量、工作環境等因素確定類型，再選擇線圈額定電壓。3.熱繼電器結構型式：主要決定于電動機繞組接法及是否要求斷相保護。熱元件整定電流按下式選取:

IFRN

＝(0.95～1.05)

Ied

（4—15）式中

IFRN——熱元件整定電流。對工作環境惡劣、啟動頻繁的電動機按下式選取：IFRN

＝(1.15～1.5)

Ied

（4—16）對過載能力較差的電動機，熱元件整定電流為電動機額定電流的(60～80)％。對重復短時工作制電動機，其過載保護不宜選用熱繼電器，而應選用溫度繼電