電氣控制系統的設計包含兩個基本內容：一個是原理設計，即要滿足生產機械和加工工藝的各種控制要求；另一個是工藝設計，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要。原理設計決定著生產機械設備的合理性與先進性，工藝設計決定了電氣控制設備的生產可行性、經濟性、造型美觀和使用維護方便等。

電氣控制系統設計的原則

電氣控制系統設計一般應遵循以下原則：

1．滿足生產機械和工藝過程的要求

應最大限度地滿足生產機械和工藝過程對電氣控制線路的要求。在設計前，首先要做好需求分析，全面細致地了解生產要求。如一般控制線路只要求滿足啟動、反向和制動就可以了；有些則要求在一定范圍內平滑調速和按規定的規律改變轉速，出現事故時需要有必要的保護、信號預報，各部分運動要求有一定的配合和聯鎖關系等。

2．控制線路應簡單、經濟

在滿足生產要求的前提下，控制線路應力求簡單、經濟。

1）選用標準的器件

（1）選擇電源時，一般盡量減少控制電路中電源的種類，控制電壓等級應符合標準等級。控制電路比較簡單的情況下，通常采用交流220V和380V供電，可以省去控制變壓器。在控制系統電路比較復雜的情況下，應采用控制變壓器降低控制電壓，或用直流低電壓控制。對于微機控制系統，還要注意弱電與強電電源之間的隔離，一般情況下，不要共用零線，避免電磁干擾。對照明、顯示及報警電路，要采用安全電壓。

交流標準控制電壓等級為：380V，220V，127V、110V、48V，36V，24V、6.3V。

直流標準控制電壓等級為：220V，110V、48V，24V，12V。

（2）盡量選用標準電器元件，盡可能減少電器元件的品種、數量，同一用途的器件盡量選用相同型號的電器元件以減少備件的種類和數量。

2）控制線路應標準

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氣控制線路。

3）控制線路應簡短

盡量縮減連接導線的數量和長度。設計控制線路時，應考慮到各個元件之間的實際接線，走線進可能簡化。

4）盡量減少不必要的觸點

所用的電器、觸頭越少則越經濟，出故障的機會也就越少。

5）盡量減少通電電器的數量

在正常工作的過程中，除必要的電器元件外，其余電器應盡量減少通電時間。以Y-△減壓啟動控制電路為例，如圖下圖所示，兩個電路均可實現Y-△減壓啟動功能，但經過比較，圖（b）在正常工作時，只有接觸KM1和KM2的線圈得電，比圖（a）更合理。

3．保證控制線路工作的可靠和安全

1）電器元件的選擇

為了保證電氣控制電路工作的可靠性，最主要的是選擇可靠的電器元件。在選擇的時候盡可能選用機械和電氣壽命長、動作可靠、抗干擾性能好的電器。使控制電路在技術指標、穩定性、可靠性等方面得到進一步提高。

2）正確連接電器的線圈

（1）在交流控制線路中，電器的線圈不允許串聯連接。如果將兩個接觸器的線圈進行串聯，由于它們的阻抗各不相同，即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，兩個電器元件的動作有先后，不可能同時動作。這就使得兩個線圈分配的電壓就不可能相等；當銜鐵未吸合時，其氣隙較大，電感很小，因而吸合電流很大。當有一個接觸器先動作，其阻抗值增加很多，電路中電流下降很快就使另一個線圈不能吸合，嚴重時可將線圈燒毀。如果需要兩個電器同時動作，線圈應并聯連接，按圖（b）所示連接。

（2）對于直流電磁線圈，當兩電感量相差懸殊也不能直接并聯，以免使控制電路產生誤動作，如下圖（a）所示。直流電磁鐵YA線圈與直流繼電器K線圈并聯，當接觸器KM常開觸點斷開時，繼電器KA很快釋放。由于YA線圈的電感很大，存儲的磁能經KA線圈釋放，從而使繼電器KA有可能重新吸合，過一段時間K又釋放，這種情況顯然是不允許的。因此應在K的線圈電路中單獨加一KM的常開觸點，如圖（b）所示。

3）正確連接電器的觸點

電器元件觸點位置的正確畫法同電器元件的常開觸點和常閉觸點靠的很近，當分別接在電源的不同相上時，如下圖（a）所示的行程開關SQ的常開觸點和常閉閉觸點，常開觸點接在電源的一相，常閉觸點接在電源的另一相上，當觸點斷開產生的電弧時，可能在兩觸點間形成電弧造成電源短路。如果改成圖（b）的形式，由于兩觸點間的電位相同，就不會造成電源短路。所以在設計控制電路時，應使分布在電路不同位置的同一電器觸點盡量接到同一電位點，這樣可避免在電器觸點上引起的短路。

4）避免出現寄生電路

在電氣控制線路的動作過程中，如果出現不是由于誤操作而產生意外接通的電路稱為寄生電路。下圖（a）所示是一個具有指示燈顯示和過載保護的電動機正反向運行控制電路。正常工作情況下能完成正、反向啟動、停止和信號指示。但當熱繼電器FR動作時，產生寄生電路，電流流向如圖（a）中虛線所示，使正向接觸器KM1不能釋放，起不了保護作用。如改為圖（b）所示電路，則當電動機發生過載時，FR觸點斷開，整個控制電路斷電，電動機停轉。

4．設置完善的保護環節

必須設有完善的保護環節，以避免因誤操作而引起事故。這些保護環節包括短路保護、過載保護、失壓保護、欠壓保護、過電壓保護、欠電流保護、極限保護、弱磁保護等，有時還應設有合閘、斷開、事故、安全等必要的指示信號。

5．操作、使用、調試與維修方便

線路設計要考慮操作、使用、調試與維修的方便。例如設置必要的顯示，以便隨時反映系統的運行狀態與參數；考慮到運動機構的調整和修理，設置必要的單機點動、必要的易損觸頭及電器元件的備用等。

編輯：黃飛

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