工厂电气控制技术（第二版）课件4-项目七电气控制识读与设计

4/3/20267.1.2查线读图分析法

查线读图分析法也称跟踪追击法，是目前广泛采用的一种看图分析方法。现以右图7‐1电动机星形连接转为三角形连（Y→△）启动电路来说明查线读图的过程。

优点：查线读图分析法直观性强，查线迅速，易于理解和掌握。缺点：分析复杂电路时容易遗漏某些控制环节。

4/3/2026图7‐1Y－△启动电路4/3/20267.1.3图示读图分析法

图形表达法，也称为图示读图法。如图7‐2所示。先将图中各电器元件分别作为横坐标，时间坐标公用。然后用查线读图分析法，操作按钮SB2，分析各电器元件的动作情况如下：按下SB2→KA3线圈得电并自锁→KM1线圈得电吸合→电动机串接电阻R启动。同时KM1的常闭辅助触点断开，使KM2线圈无法得电。

电动机启动后，转速升到一定值时，速度继电器触点SR‐1动作：4/3/2026图7‐2双向启动反接制动的控制线路4/3/2026SR‐1闭合→KA1线圈得电吸合→KM3线圈得电吸合→电阻R短接这样，KM3短接电阻，启动结束，投入全压运行。停止时的动作过程如下：按下SB1→KA3线圈失电→KM1线圈失电，使电动机断电，同时KM2线圈得电（通过已闭合的KA1常开触点和已复位的KM1的常闭触点），电动机反接制动。当电动机转速降低到接近零时，速度继电器复位：

SR‐1断开→KA1失电→KM2失电→电动机自动停车。电动机反向启动及反向制动的工作过程与上述分析相同。将上面分析结果以及各电器元件状态变化画在各自坐标上，便得到如下页图7‐3所示的控制过程图。4/3/2026图7‐3双向启动反接制动的控制过程图

当电动机运行出现故障时，可以借助控制过程图去检查有关元件是否动作。这种图示法具有直观性强、逻辑性强的特点。4/3/20267.1.4逻辑代数读图分析法

电气控制线路中触点、开关的组合，可以采用逻辑代数来描写和分析，这就是逻辑代数读图分析法，简称逻代法。应用逻代法分析的具体步骤是：

1、写出控制电路各控制元件、执行元件动作条件的逻辑表达式。

2、记住逻辑表达式中各变量的初始状态，然后发出指令控制信号，通常是按下启动按钮或某一开关。紧接着分析判别哪些逻辑式为“1”（“1”即为得电状态），以及由于相互作用而使其逻辑式为“1”者。再考虑执行元件有何动作。逻辑代数分析法的主要特点是，只要控制元件的逻辑表达式写得正确，并且对式中各指令元件、控制元件的状态清楚，则电路中各控制元件的制约关系便一目了然，各控制元件的动作顺序、控制功能也不会遗漏。4/3/20267.2.1电气控制线路设计的基本原则

基本原则：

1．应最大限度地满足生产机械对电气控制线路的控制要求和保护要求。

2．在满足生产工艺要求的前提下，应力求使控制线路简单、经济、合理。

3．保证控制的可靠性和安全性。

4．操作和维修方便。

7.2

电气控制线路图的设计4/3/20267.2.2电气控制线路设计的基本内容

1．确定电力拖动方案。2．设计生产机械电力拖动自动控制线路。3．选择电动机及电器元件，制定电器元件明细表。4．进行生产机械电力装备施工设计。5．编写生产机械电气控制系统的说明书与设计文件。4/3/20267.2.3电气控制线路图设计

1．设计线路举例

现用某专用机床给一箱体加工两侧平面，加工方法是将箱体夹紧在可前后移动的滑台上，两侧平面用左右动力头铣削加工。其要求是：

（1）加工前滑台应快速移动到加工位置，然后改为慢速进给。快进速度为慢进速度的20倍，滑台速度的改变是由齿轮变速机构和电磁铁来实现的，即电磁铁吸合时为快速，电磁铁释放时为慢速。（2）滑台从快速到慢速进给应自动变换，铣削完毕要自动停车，然后由人工操作滑台快速退回原位后自动停车。（3）具有短路、过载、欠压及失压保护。本专用机床共需要三台笼型异步电动机：滑台电动机M1的功率选用1.1kW，需正反转；两台动力头电动机M2和M3的功率选用4.5kW，只需要单向运转。试设计该机床的电气控制线路。4/3/2026

根据要求滑台电动机M1需正反转，两台动力头电动机M2和M3只需要单向运转的控制要求，选择接触器联锁正反转控制线路和接触器自锁正转控制线路，并进行有机地组合，设计画出线路草图如图7‐5所示。图7‐5电气控制线路草图分析：（1）选择基本控制线路4/3/2026（2）修改完善线路图7‐6修改完善后的控制线路4/3/2026控制线路初步设计完成后，可能还有不合理、不可靠、不安全的地方，应当根据经验和控制要求对线路进行认真仔细地校核，以保证线路的正确性和实用性。如图7‐7所示。图7‐7设计完成的控制线路（3）校核完成线路4/3/20262．设计线路应注意的问题

（1）尽量缩减电器的数量，采用标准件和尽可能选用相同型号的电器（2）尽量缩短连接导线的数量和长度（3）正确连接电器的线圈（4）正确连接电器的触头（5）在满足控制要求的情况下，应尽量减少电器通电的数量（6）应尽量避免采用许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路（7）在控制线路中应避免出现寄生回路（8）保证控制线路工作可靠和安全（9）线路应具有必要的保护环节，保证即使在误操作情况下也不致造成事故。4/3/20267.3.1电动机的控制

1．行程控制原则就是根据生产机械运动部件的行程或位置，利用位置开关来控制电动机的工作状态。2．时间控制原则就是利用时间继电器按一定时间间隔来控制电动机的工作状态。3．速度控制原则就是根据电动机的速度变化，利用速度继电器等电器来控制电动机的工作状态。4．电流控制原则就是根据主电路电流的大小，利用电流继电器来控制电动机的工作状态。对电动机控制的一般原则，归纳起来有如下几种：7.3

电动机的控制、保护及选择4/3/20263.2电动机的保护

生产机械的电气控制线路中，必须采取以下保护措施：1．短路保护就是当电动机绕组和导线的绝缘损坏或者控制电器及线路发生故障时，线路将出现短路现象，此时保护电器立即动作，迅速切断电源的过程。常用的短路保护电器是熔断器和低压断路器。2．过载保护就是当电动机负载过大、启动操作频繁或缺相运行时，保护电器动作切断电源，使电动机停转，避免事故发生的过程。常用的过载保护电器是热继电器。3．欠压保护就是当电网电压降低时，保护电器动作切断电源，避免电动机在欠压下运行的过程。实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。4/3/20264．零压保护也称失压保护，生产机械在工作时，由于某种原因而发生电网突然停电，这时电源电压下降到零，电动机停转，生产机械的运动部件也随之停止运转。一般情况下，操作人员不可能及时拉开电源开关，因此，必须采取失压保护措施。在电气控制线路中，起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。5．过流保护为了限制电动机的启动或制动电流，在直流电动机的电枢绕组或在交流绕线转子异步电动机的转子绕组中需要串入附加的限流电阻。过流保护常用电磁式过电流继电器来实现。6．弱磁保护直流电动机必须在磁场具有一定强度时才能启动、正常运转。因此，在直流电动机的电气控制线路中要采取弱磁保护。弱磁保护常在电动机励磁回路中串入欠电流继电器来实现。4/3/20267.3.3电动机的选择

选择电动机的基本原则：

一是电动机能够完全满足生产机械所需要的工作速度、调速的指标、加速度以及启动、制动时间等机械特性方面的要求。

二是电动机在工作过程中，其功率要能充分利用。即温升应达到国家标准规定的数值。

三是电动机的结构形式应适合周围环境的条件。4/3/20261、电动机额定功率的选择

电动机的工作方式有以下三种：连续工作制、短时工作制和周期性断续工作制。

（1）连续工作制又称为长期工作制，其特点是：电动机的工作时间较长，工作过程中的温升可以达到规定的稳态值。（2）短时工作制的特点是：电动机的工作时间较短，工作过程中温升达不到稳定值，而停歇时间又较长，停歇后温度则可能降到周围环境的温度值。选择电动机的额定功率PN只要不小于负载功率PL即可，即满足PN≥PL。（3）周期性断续工作制又称为重复短时工作制，其特点是：电动机工作与停歇交替进行，两者持续的时间都较短。在工作期间，温度未升到稳定值，而在停歇期间，温度也来不及降到周围环境的温度值。4/3/20262．电动机额定电压的选择

电动机的额定电压、相数、额定频率应与供电系统一致。对于交流电动机，车间的低压供电系统一般为三相380V，故中小型异步电动机的额定电压大都为220/380V（△/Y联结）及380/660V（△/Y联结）两种。当电动机功率较大时，为了节省铜材，并减小电动机的体积，可根据供电电源系统，选用3000V、6000V和10000V的高压电动机。对于直流电动机，其额定电压一般为110V、220V、440V以及600～1000V。最常用的直流电压等级为220V，当不采用整流变压器而直接将晶闸管相控变流器接至电网为直流电动机供电时，可采用新改型的直流电动机，如160V（配合单相全波整流）、440V（配合三相桥式整流）等电压等级。此外，国外还专门为大功率晶闸管交流装置设计了额定电压为1200V的直流电动机。4/3/20263．电动机额定转速的选择

选择电动机的额定转速时，必须全面考虑，在电动机性能满足生产机械要求的前提下，力求电能损耗少，设备投资少，维护费用少。通常，电动机的额定转速选在750～1500r/min比较合适。4/3/20267.4.1接触器的选择

交流接触器的选择主要考虑主触点额定电流、额定电压、线圈电压等。7.4

电气控制线路设计中元器件的选择1．主触点额定电流IN可根据下面的经验公式进行选择：

（7‐3）2．交流接触器主触点额定电压一般按高于线路额定电压来确定。3．根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压。4．接触器辅助触点的数量、种类应满足线路的需要。4/3/20267.4.2继电器的选择1．一般继电器的选择

一般继电器是指具有相同电磁系统的继电器，又称电磁继电器。选用时，除满足继电器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。此外，还应考虑继电器安装地点的环境温度、海拔高度、相对湿度、污染等级及冲击、振动等条件，确定继电器的结构特征和防护类别。另外有些继电器还有交流、直流之分，选择时也应当注意。4/3/20262．时间继电器的选择

（1）根据控制线路的要求选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。（2）根据延时准确度要求和延时时间的长短来选择。（3）根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。4/3/20263．热继电器的选择

（1）热继电器结构形式的选择：星形连接的电动机可以选择两相或三相结构的热继电器，三角形连接的电动机应当选择带断相保护装置的三相结构热继电器。（2）热元件额定电流的选择：一般可按下式选取：

IR=（0.95～1.05）IN（7‐4）式中：IR——热元件额定电流，A；

IN——电动机的额定电流，A；对于工作环境恶劣、启动频繁的电动机，则按下式选取：

IR=（1.15～1.5）IN