第4章-电气控制线路的设计及元器件选择

第4章电气控制线路的设计及元器件选择

4．1电气控制线路设计的主要内容4．2电气控制线路的设计4．3常用电器元件的选择

第4章电气控制线路的设计及元器件选择本章介绍: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。4.1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。4.1.1原理设计内容1.拟定电气设计任务书(技术条件)；2.确定电力拖动方案(电气传动形式)及控制方案；3.选择电动机，包括类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型号；4.设计电气控制原理框图，包括主电路、控制电路和辅助控制电路，确定各部分间关系，拟订各部分技术要求。5.设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；6.选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；7.编写设计说明书。4.1.2工艺设计内容主要目的：便于组织电气控制装置的制造，实现所要求的各项技术指标，为设备使用、维修提供必要的图纸资料。主要内容：1.根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装配图及总接线图。2.按照电气原理框图或划分的组件，对总原理图编号、绘制各组件原理电路图，列出元件目录表，标出各组件进出线号；3.根据各组件原理电路及选定元件目录表，设计各组件装配图(包括电器元件布置图和安装图)、接线图.4.根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求.5.设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构与外形尺寸.6.根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额.7.编写使用说明书。实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度,对上述步骤适当调整。第4章电气控制线路的设计及元器件选择4.2电气控制线路的设计4.2.1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。（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4-1示.②利用转换触点方式:见图4-2示。

图4-1同类触点合并图4-2具有转换触点的中间继电器的应用③利用二极管的单向导电性减少触点数目。见图4-3示.④利用逻辑代数的方法减少触点数目。如图4-4(a)示.

图4-3利用二极管简化控制电路图4-4利用逻辑代数减少触点（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。图4-5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。图4-5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4-6示。

图4-6节省连接导线的方法（5）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以节约电能。图4-7减少通电电器的线路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

图4-8触点的正确连接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4-8(a)中SQ的接法错误,应改成图4-8(b)形式。第4章电气控制线路的设计及元器件选择（2）正确连接电器线圈①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4-9（a）示。若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图4-9(b)示。图4-9线圈的正确连接第4章电气控制线路的设计及元器件选择②两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联,如图4-10(a)示。解决办法：在KA线圈电路中单独串接KM的常开触点，如图4-10(b)示。图4-10电磁铁与继电器线圈的连接（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4-11(a).解决办法：将指示灯与其相应的接触器线圈并联，如图4-11(b)示。图4-1l防止寄生电路KM1KM2KM1第4章电气控制线路的设计及元器件选择（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。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4-12。也可用断路器（自动开关）作短路保护，兼有过载保护功能。

图4-12熔断器短路保护（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4-13(a)。用于笼型电动机直接启动的过流保护见图4-13(b).

图4-13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。图4-14过载保护第4章电气控制线路的设计及元器件选择（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4-15(a))，或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点(图4-15(b))，来实现失压保护。图4-15失压保护（5）弱磁保护直流并励电动机、复励电动机在励磁减弱或消失时，会引起电动机“飞车”。必须加弱磁保护。采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的0．8倍。（6）极限保护对直线运动的生产机械常设极限保护。如上、下极限，前、后极限等。常用行程开关的常闭触点来实现.（7）其他保护根据实际情况设置，如温度、水位、欠压等保护环节。第4章电气控制线路的设计及元器件选择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.4.2.2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:第4章电气控制线路的设计及元器件选择（1）控制精度，生产效率要求；（2）有关电力拖动的基本特性，如电动机的数量、用途、负载特性、调速范围以及对反向、起动和制动的要求等；（3）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；（4）有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护，联锁条件，动作程序等；（5）其他要求，如主要电气设备的布置草图，照明，信号指示，报警方式等；（6）目标成本及经费限额;（7）验收标准及方式.2.电力拖动方案与控制方式选择根据生产工艺要求，生产机械结构，运动部件数量、运动要求、负载特性、调速要求以及投资额等条件，确定电动机的类型、数量、拖动方式，拟定电动机的启动、运行、调速、转向、制动等控制要求。作为电气原理图设计及电器元件选择的依据.第4章电气控制线路的设计及元器件选择3.电动机的选择根据拖动方案，选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量，额定电压，额定转速等。基本原则:（1）电动机机械特性应满足生产机械要求，与负载特性相适应，保证运行稳定性、有一定调速范围与良好的起、制动性能；（2）结构形式应满足设计提出的安装要求，适应周围环境；（3）根据负载和工作方式，正确选择电动机容量；（4）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。（5）在无特殊要求的场合，一般采用交流电动机。4.电气控制方案的确定综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素.主要原则：（1）自动化程度与国情相适应（2）控制方式应与设备的通用及专用化相适应对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统；对要求较复杂的控制对象或要求经常变换工序和加工对象的设备，可采用可编程序控制器控制系统。（3）控制方式随控制过程的复杂程度而变化根据控制要求及控制过程的复杂程度，可采用分散控制或集中控制方案，但各单机的控制方式和基本控制环节应尽量一致，以简化设计和制造过程。（4）控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺要求。第4章电气控制线路的设计及元器件选择5.设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。6.设计制造、安装、调试所必须的各种施工图纸，并以此为依据编制各种材料定额清单。7.编写说明书.4.2.3电气控制线路的设计步骤和方法常用方法：经验设计法，逻辑设计法。1.经验设计法又称为一般设计法、分析设计法。根据生产机械工艺要求和生产过程，选择适当的基本环节（单元电路）或典型电路综合而成。要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计.（1）基本步骤①主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。②控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。③联结各单元环节，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。④联锁保护环节设计：主要考虑如何完善整个控制线路的设计，包含各种联锁环节以及短路、过载、过流、失压等保护。⑤线路的综合审查：反复审查所设计的线路是否满足设计原则和生产工艺要求。在条件允许情况下，进行模拟实验，逐步完善设计，直至满足要求。（2）基本方法①根据生产机械工艺要求和工作过程，适当选用已有典型基本环节,将它们有机地组合起来，加以适当补充和修改，综合成所需线路。②若无合适的典型环节，则根据机械工艺要求和生产过程自行设计,边分析边画图，将输入主令信号适当转换，得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。（3）经验设计法举例以皮带运输机为例。一种连续平移运输机械，常用于粮库、矿山等的生产流水线上，将粮食、矿石等从一个地方运到另一个地方。一般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。属长期工作制，不需调速，无特殊要求，也不需反转。拖动电机多采用笼型异步电动机。若考虑事故情况下可能有重载启动，要求启动转矩大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。第4章电气控制线路的设计及元器件选择以三条皮带运输机为例。①工艺要求(a)启动顺序为3#、2#、1#，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动。(b)停车顺序为1#，2#、3#，保证停车后皮带上不残存货物。(c)不论2#或3#哪一个出故障，1#必须停车，以免继续进料，造成货物堆积。(d)必要的保护。

②主电路设计三条皮带分别由三台电机拖动，均采用笼型异步电机。由于电网容量足够大，且三台电机不同时起动，故采用直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图4-17示.

图4-17皮带运输机主电路图第4章电气控制线路的设计及元器件选择③基本控制电路设计三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为3#、2#、1#，可用3#接触器的常开（动合）触点控制2#接触器线圈，用2#接触器常开触点控制1#接触器线圈。制动顺序为1#、2#、3#，用1#接触器常开触点与控制2#接触器的常闭（动断）按钮并联，用2#接触器常开触点与控制3#接触器的常闭按钮并联。基本控制线路如图4-18示。第4章电气控制线路的设计及元器件选择图4-18控制电路的基本部分可见，只有KM3动作后，按下SB3，KM2线圈才能通电动作，然后按下SB1、KM1线圈通电动作，实现了电动机的顺序起动。同理，只有KM1断电释放，按下SB4，KM2线圈才能断电，然后按下SB6，KM3线圈断电，实现电动机的顺序停车。④控制线路特殊部分设计为实现自动控制，皮带运输机启动和停车可用行程参量或时间参量控制。由于皮带是回转运动，检测行程比较困难,所以，利用时间继电器作输出器件的控制信号。以通电延时的常开触点作启动信号，以断电延时的常开触点作停车信号。为使三条皮带自动按顺序工作，采用中间继电器KA.图4-19控制电路的联锁部分第4章电气控制线路的设计及元器件选择⑤设计联锁保护环节分析:按下SB1发出停车指令时，KT1、KT2、KA同时断电，KA常开触点瞬时断开，KM2、KM3若不加自锁，则KT3、KT4的延时将不起作用，KM2、KM3线圈将瞬时断电，电动机不能按顺序停车，所以需加自锁环节。三个热继电器的保护触头均串联在KA线圈电路中，无论哪一号皮带机过载，都能按1#、2#、3#顺序停车。线路失压保护由KA实现。⑥线路综合审查线路工作过程：按下启动按钮SB2，KA通电吸合并自锁，KA常开触点闭合，接通KT1～KT4，其中KT1、KT2为通电延时型，KT3、KT4为断电延时型，KT3，KT4的常开触点立即闭合，为KM2和KM3的线圈通电准备条件。KA另一个常开触点闭图4-20完整的电路图利用逻辑代数这一数学工具来设计电控线路。将线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令元件触点的接通与断开等，看成逻辑变量，考虑线路中各逻辑变量间所要满足的逻辑关系，用函数关系式表示出来，按照一定方法和步骤设计出符合生产工艺要求的电控线路。2、逻辑设计法

用这种逻辑设计法设计出的线路结构比较合理，所用的元件数量也较少，特别适合完成较复杂的生产工艺所要求的控制线路。但是相对而言，这种设计方法难度较大，不容易掌握。对于一个功能较复杂的控制系统，若能将其分成若干个互相联系的控制单元，用逻辑设计方法完成各单元的设计，然后再用经验设计方法把这些单元组合成一个整体，这种设计方法较为简洁、切实可行。2、逻辑设计法(1)逻辑代数基础①逻辑代数中的逻辑变量和逻辑函数又称布尔代数或开关代数。(a)逻辑变量逻辑代数中,具有两种互为对立工作状态的物理量称为逻辑变量。如继电器、接触器等电器元件线圈的通电与失电，触点的断开与闭合等，其对立的两种工作状态可采用逻辑“0”和“1”表示。规定：继电器、接触器等电器元件的线圈、常开（动合）触点为原变量；常闭（动断）触点为反变量。即：线圈通电为“1”，失电为“0”；常开触点闭合为“1”，断开为“0”；常闭触点闭合为“0”，断开为“1”；电器元件KA1，KA2，…的常开触点分别用KA1，KA2，…表示；常闭触点则分别用KA1，KA2，…表示；(b)逻辑函数表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；表示接触器、继电器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量与输入逻辑变量间所满足的相互关系称为逻辑函数关系，简称为逻辑关系。第4章电气控制线路的设计及元器件选择第4章电气控制线路的设计及元器件选择②逻辑代数的运算法则(a)逻辑与——触点串联能够实现逻辑与运算的电路如图4-21示。逻辑表达式：K=A·B(“·”为逻辑与运算符号)含义：只有触点A与B都闭合，线圈K才得电。(b)逻辑或——触点并联实现逻辑或运算的电路如图4-22示。逻辑表达式：K=A+B(“+”为逻辑或运算符号)含义：触点A与B只要有一个闭合，线圈K就可得电。(c)逻辑非——动断触点表达式：K=A(“”为逻辑非运算符号)含义：触点A不动作，线圈K通电。③基本定理(a)交换律A·B=B·A，A+B=B+A(b)结合律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)重叠律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逻辑代数化简在保证逻辑功能(生产工艺要求)不变的前提下，运用逻辑代数的定理和法则将原始表达式化简，得到简化的电控线路图。化简时经常用到的常量和变量关系为：A+0=AA·0=0A+1=lA·1=AA+A=1A·A=0化简时经常用到的方法：(a)合并项法:利用AB+AB=A，将两项合为一项例：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)配项法:利用逻辑表达式乘以一个“1”和加上一个“0”其逻辑功能不变来进行化简，即利用A+A=1和A·A=0。(d)⑤继电接触器开关的逻辑函数继电接触器开关的逻辑电路，是以检测信号、主令信号、中间单元及输出逻辑变量的反馈触点作为输入变量，以执行元件作为输出变量而构成的电路。通过图4-24的启、停自锁电路说明组成继电接触器开关的逻辑函数规律.图4-24(a)逻辑函数：Fk=SB1+SB2·K一般形式：Fk=X开+X关·K图4-24(b)：Fk=SB2·(SB1+K)一般形式：Fk=X关(X开+K)式中,X开代表开启信号X关代表关闭信号.

图4-24启、停自锁电路二、逻辑设计法2.继电接触器控制线路的逻辑函数对图

(a)可列出逻辑函数为：对图

(b)可列出逻辑函数为：其一般形式为：其一般形式为：fKM＝X开主•X开约＋(X关主＋X关约)KMfKM＝(X关主＋X关约)(X开主•X开约＋KM)一般形式扩展为：两个简单的起、停、保电路实际启动、停止、自锁线路，控制一个线圈通、断电的条件往往不止一个。对开启信号，当不只一个主令信号，还必须有其它条件才能开启时，则开启主令信号用X开主表示，其它条件称为开启约束信号，用X开约表示。只有当条件都具备时，开启信号才能开启，则X开主与X开约是逻辑与的关系，用X开主·X开约去代替式(4-1)、(4-2)中的X开.第4章电气控制线路的设计及元器件选择当关断信号不只一个主令信号，还必须有其它条件才能关断时，则关断主令信号用X关主表示，其它条件称关断约束信号，用X关约表示。只有当信号全为“0”时，信号才能关断，则X关主与X关约是逻辑或的关系，用X关主+X关约代替式(4-1)、(4-2)中的X关。启动、停止、自锁线路扩展公式：FK=X开主X开约+(X关主+X关约)K(4-3)FK=(X关主+X关约)(X开主X开约+K)(4-4)①根据题目要求，列出接触器通电状态真值表：KA1KA2KA3KM00000011010110010111101111011110例：某电机只有在继电器KA1、KA2和

KA3

中任何一个或两个动作时才能运转，而在其它任何情况下都不运转，试设计其控制电路。KA1KA2KA3KM001101011001继电器KA1、KA2和

KA3中任何一个动作时，接触器KM动作的条件可写成：KM1=KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

②根据真值表：继电器K1、K2和

K3中任何两个动作时，接触器KM动作的条件可写成：KM2=KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

+KA1KA2KA3

则接触器动作的条件，即电机运转的条件为：KA1KA2KA3KM011110111101设计步骤：②根据状态表写出KM的逻辑代数式；③利用逻辑代数基本公式化简至最简“与或”式；KM=K1(K3+K2)+K1(K2+K3

)

④绘控制线路:KA2KA3KA2KA3KA1KA1KM⑤校验:对于设计出的线路，应校验继电器KA1、KA2

和KA3

在任一给定的条件下电动机都运转，即接触器KM的线圈都通电。而在其它条件下，如三个继电器都动作或都不动作时，接触器KM不应动作。上面介绍的控制线路是一种没有反馈回路、对任何信息都没有记忆的逻辑组合网络。如果想用逻辑设计方法设计具有反馈的回路，即具有记忆功能的逻辑时序网络，设计过程比较复杂。一般按照以下步骤进行：使用逻辑设计方法设计的控制线路比较合理，不但能节省元件数量，获得一种逻辑功能的最简线路，而且方法也不算复杂。⑴根据工艺过程作出工作循环图；⑵根据工作循环图作执行元件和检测元件状态表；⑶由状态表增设必要的中间记忆元件(中间继电器);⑷列出中间记忆元件逻辑函数关系式和执行元件的逻辑函数关系式；⑸根据逻辑函数关系式绘出相应的电器控制线路；⑹检查并完善所设计的控制线路。由上可见，逻辑设计方法的这种设计过程比较复杂，难度较大。因此，一般只作为经验设计方法的辅助和补充，尤其是用于简化某一部分线路，或实现某种简单逻辑功能时，是比较方便易行的；对于一般不太复杂，而又带有反馈和交叉互馈环节的电器控制线路，一般采用经验设计方法较为简单；但对于某些复杂而又重要的控制线路，特别是生产自动线的设计，逻辑设计方法可以获得准确而又简单的控制线路。

四.电器控制线路的设计规律

电器控制线路的特点是：

通过触点的“通”和“断”

控制电动机或其它电器设备来完成运动机构的动作。即使是复杂的控制线路,很大一部分是常开和常闭触点组合而成的。为了设计方便,把它们归纳为以下几个方面：

1.常开触点串联:

“与”逻辑

当要求几个条件同时具备时,才能使电器线圈得电动作,可将几个常开触点与线圈串联实现。K1K2K3KM

2.常开触点并联:

“或”逻辑

当在几个条件中，只要具备其中任一条件时，所控制的电器线圈就能得电，这时可将几个常开触点并联实现。§3-2电器控制线路的设计

3.常闭触点串联:当几个条件仅具备一个时，继电器线圈就断电，可用几个常闭触点和所控制的电器线圈串联的方法实现。第4章电气控制线路的设计及元器件选择4.3常用电器元件的选择正确、合理选用元器件，是电路安全、可靠工作的保证。基本原则：①按对电器元件的功能要求确定电器元件的类型。②确定电器元件承载能力的临界值及使用寿命。根据电器控制的电压、电流及功率的大小确定电器元件的规格。③确定电器元件预期的工作环境及供应情况，如防油防尘、防水、防爆及货源情况。④确定电器元件在应用中所要求的可靠性。⑤确定电器元件的使用类别。第4章电气控制线路的设计及元器件选择4.3.1按钮、开关类电器选择1.按钮主要根据所需要的触点数、使用场合、颜色标注、以及额定电压、额定电流进行选择。按钮颜色及其含义：（1）“停止”和急停按钮必须是红色。（2）“启动”按钮的颜色是绿色。（3）“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色。（4）点动按钮必须是黑色。（5）复位按钮（如保护继电器的复位按钮）必须是蓝色。当复位按钮还有停止作用时，则必须是红色.按钮颜色的含义及应用见表4—5（P154）。第4章电气控制线路的设计及元器件选择2.行程开关主要根据机械设备运动方式与安装位置，挡铁的形状、速度、工作力、工作行程、触点数量、及额定电压、额定电流来选择。3.万能转换开关根据控制对象的接线方式、触点型式与数量、动作顺序和额定电压、额定电流等参数进行选择。4.电源引入控制开关机械设备常选用刀开关、组合开关和断路器等。(1)刀开关与铁壳开关第4章电气控制线路的设计及元器件选择根据电源种类、电压等级、电动机容量及控制极数进行选择。用于照明电路时，额定电压、额定电流应等于或大于电路最大工作电压与工作电流。用于电动机直接启动时，额定电压为380V或500V、额定电流应等于或大于电动机额定电流的3倍。(2)组合开关根据电流种类、电压等级、所需触点数量及电动机容量进行选择。用于控制7kW以下电动机的启动、停止时，额定电流应等于电动机额定电流的三倍。若不直接用于启动和停机，额定电流只需稍大于电动机额定电流。(3)断路器包括正确选用开关类型、容量等级和保护方式。①额定电压和额定电流应不小于电路正常工作电压和工作电流。②热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流或负载额定电流一致。③电磁脱扣器瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的峰值电流。第4章电气控制线路的设计及元器件选择对电动机，断路器电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流值I按下式计算I≥K·IST(4—5)式中

K——安全系数，可取K=1.7；IST——电动机启动电流。4.3.2熔断器选择先确定熔体额定电流，再根据熔体规格，选择熔断器规格，根据被保护电路的性质，选择熔断器的类型。1.熔体额定电流的选择(1)电阻性负载，如照明电路、信号电路、电阻炉电路等。

IFUN≥I（4—6）式中IFUN——熔体额定电流；I

——负载额定电流。(2)冲击性负载（出现尖峰电流），如笼型电动机起动电流为(4～7)Ied

(Ied为电机额定电流)。单台不频繁起、停，且长期工作的电动机：IFUN＝(1.5～2.5)Ied

（4—7）

第4章电气控制线路的设计及元器件选择单台频繁起动、长期工作的电动机：IFUN=(3～3.5)Ied

（4—8）多台长期工作的电动机共用熔断器：IFUN≥(1.5～2.5)Iemax+∑Ied

（4—9）或IFUN≥Im／2.5(4—10）式中

Iemax——容量最大一台电动机的额定电流；∑Ied其余电动机额定电流之和；

Im

——

电路中可能出现的最大电流。当几台电动机不同时起动时，电路中最大电流:

Im

＝7

Iemax+∑Ied

（4—11）

(3)采用降压方法起动的电动机：

IFUN≥Ied

（4—12）2.熔断器规格选择额定电压大于电路工作电压，额定电流等于或大于所装熔体额定电流。3.熔断器类型选择应根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件选择.第4章电气控制线路的设计及元器件选择4.3.3交流接触器选择主要考虑主触点额定电压与额定电流、辅助触点数量、吸引线圈电压等级、使用类别、操作频率等。主触点额定电流应等于或大于负载或电动机的额定电流。1.额定电压与额定电流主要考虑接触器主触点的额定电压与额定电流。

UKMN≥UCN（4—13）

IKMN≥IN=

（4—14）式中UKMN——接触器额定电压；UCN——负载额定线电压；IKMN——接触器额定电流；IN——接触器主触点电流；PMN——电动机功率；UMN——电动机额定线电压；K——经验常数，K＝1～1.4。PMN×103KUMN第4章电气控制线路的设计及元器件选择2.

吸引线圈的电流种类及额定电压对频繁动作场合，宜选用直流励磁方式;一般情况下采用交流控制。线圈额定电压:根据控制电路复杂程度，维修、安全要求，设备采用控制电压等级考虑。3.其它方面（1）辅助触点的额定电流、种类和数量。（2）根据使用环境选择有关接触器或特殊用接触器。（3）考虑电器的固有动作时间,电器的使用寿命和操作频率。4.3.4继电器的选择1.电磁式通用继电器先考虑交流类型或直流类型，而后考虑采用电压继电器还是电流继电器，或是中间继电器。保护用继电器:考虑过电压(或过电流)、欠电压(或欠电流)继电器的动作值和释放值；中间继电器:考虑触点类型和数量，励磁线圈的额定电压或额定电流。

第4章电气控制线路的设计及元器件选择2.时间继电器根据延时方式、延时精度、延时范围、触点形式及数量、工作环境等因素确定类型，再选择线圈额定电压。3.热继电器结构型式：主要决定于电动机绕组接法及是否要求断相保护。热元件整定电流按下式选取:

IFRN

＝(0.95～1.05)

Ied

（4—15）式中

IFRN——热元件整定电流。对工作环境恶劣、启动频繁的电动机按下式选取：IFRN

＝(1.15～1.5)

Ied

（4—16）对过载能力较差的电动机，热元件整定电流为电动机额定电流的(60～80)％。对重复短时工作制电动机，其过载保护不宜选用热继电器，而应选用温度继电