电气控制电路图——（3）设计
一、电气控制电路设计原则
1、保证控制电路安全可靠原则
（1）选用可靠的元件。选用可靠的元件就是选用机械和电气寿命长、结构坚实、容量充足、动作可靠、抗干扰性能好的电器 。
（2）应具有完善的保护环节和必要的信号指示。完善的保护环节包括过载、短路、过电流、过电压、失电压等保护环节，它们可以避免因误操作或其他原因而发生的事故，防止事故扩大。有时还应该设置合闸、跳闸，事故，安全等必要的指示信号，用以提示人们，从而达到减少误操作的目的。
2、保证控制电路正确合理原则
1.正确连接电器的线圈。
2.正确连接电器的触点。
3.尽量避免多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件。
4.应考虑电器触点的接通和分断能力是否足够。
5.应考虑电器触点的“竞争问题”。
6.防止寄生电路。
2.1正确连接电器的线圈
两个电压型交流线圈不能串联，否则，总会有一个线圈对应的电器拒绝动作而导致控制系统出错，如图所示，每一个线圈上分配的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作有先有后， 不可能同时吸合。
2.2正确连接电器的触点
同一电器的触点应尽可能接到电源的同一相上。当同一电 器的常开和常闭触点位置靠的很近时，不能分别接在电源的不 同相上。不正确的触点连接如图4-4a所示。限位开关的常开触 点和常闭触点由于不是等电位的，当触点断开产生电弧时很可 能在两触点间形成飞弧而造成电源短路，此外，绝缘不好也会 造成短路。正确的连接方法如图4-4b所示。
2.3尽量避免多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件
不易采用的接线如图4-5a所示。线圈KA3的接通要经过KM、 KA1、KA2三对常开触点，若这三对常开触点中有一个损坏或者 接触不良，线圈KM3就不会接通，故动作不可靠，若改为如图45b所示的接线，即每一个线圈的通电只需经过一个常开触点， 电路就会可靠。
2.4应考虑电器触点的接通和分断能力是否足够
触点的接通或分断能力不足，即触点容量不够，会导致触 点损坏，从而导致控制电路工作出错，如图4-6a所示。 触点的接通能力不足，电弧会使触点熔焊在一起。此时可 用两个触点并联增加接通能力，或在线路中增加中间继电器转 换，以解决触点接通能力不足的问题，如图4-6b和4-6d所示。 触点的分断能力不足，电弧熄灭不了，电弧会烧坏触点。 这可用同一元件的两个触点串联增加分断能力，或在线路中增 加中间继电器转换，以解决触点分断能力不足的问题，如图46c、图4-6d所示。
2.5应考虑电器触点的“竞争问题
不同电器的线圈同时得电时，其触点本应同时动作，但由于各触点动作时间不同，可能造成电路工作不可靠或误动作，如电动机点动与连续运行控制电路设计，解决触点竞争的一种办法是加入中间继电器。 同一继电器的常开触点和常闭触点有“先断后合”型和“ 先合后断”型。通电时，常闭触点先断开，常开触点后闭合； 断电时，常开触点先断开，常闭触点后闭合，属于“先断后合”型，反之，属于“先合后断”，如果触点动作先后发生“竞争”，则电路工作不可靠。
触点竞争电路如图4-7所示。若继电器KA1采用“先合后断 ”型，则其常开触点KA1起自锁作用；如果继电器KA1采用“先断后合”，则其常开触点KA1不起自锁作用。
2.6防止寄生电路
在控制电路的动作过程中，意外接通的电路称为寄生电路 （又称假回路）。寄生电路会破坏路的正常工作，造成误动作 。下图中是一个具有过载保护和指示灯显示的正、反向起动电路。 在正常工作时，能完成正、反转起动，停止和信号指示。 但当电动机正转过载，热继电器FR断开时出现了寄生电路，如 虚线所示，使正向接触器KM1不能释放，电动机不能断电，起不到保护电动机的作用。
为了防止寄生电路的形成，可将指示灯HL1（或HL2）直 接并联到接触器KM1（或KM2）两端，也可附加指示电路，用 KM1或KM2的常开触点控制HL1或HL2。
3、控制电路力求简单、经济原则
1）尽量减少元器件及触点数目 电器触点用得越少越经济，而且系统出故障的机会越小。
2）尽量减少电源的种类； 尽可能直接采用电网电源，以省去控制变压器等电路。
3）尽量减少连接导线 将电器元件触点的位置合理安排可以减少导线根数和缩短导线 的长度，以简化接线。
如图4-9a所示连线不合理，因为SB1、SB2在操作台上，而接触器KM在电控柜内，需要四根导线才能把两个按钮接到电控 柜上，而用如图4-9b所示连线，用三根导线即可。
4）尽量减少长期通电的电器 减少长期通电的电器，可以延长元器件的寿命和节约电能 。如图4-10a所示，为了减少长期通电的电器，KA1最好采用常开触点，否则KA1回路一直有电流通过，消耗电能。如图4-10b 所示，电动机不需供电时，除了断路器QF打开，隔离开关QS也 要打开，否则，变压器会长期通过空载电流，消耗电能。
4、使系统灵活，操作和维修方便原则
例如，设置转换开关，可使系统灵活，如图4-11所示。通 过转换开关Q可由自动控制转换为手动控制，反之亦然。操作方 便指尽量减少操作程序。维修方便需注意不要带电维修，如图 供电回路的设计，QS的设置可使熔断器FU和断路器QF检修方便 而安全。
二、电气控制电路设计法
1．经验设计法
经验设计方法是利用典型环节直接设计控制电路，根据生 产工艺要求逐步设计电路进行修改、完善功能。最终综合成满足控制要求的完整电气控制电路。
优点：该设计方法简单、灵活，易学，使用广泛。对于具有一 定工作经验的电气人员来说，能较快地完成设计任务，因此在 电气设计中被普遍采用。
缺点：该设计方法没有固定模式，设计出的电路使用电器及触 点不一定最少，不易获得最佳设计方案，当经验不足或考虑不 周时会影响电路工作的可靠性。
2．逻辑设计法
逻辑设计方法是利用逻辑代数来进行电路设计，该方法从生产工艺要求出发，把控制电路中的接触器、继电器线圈的通 电与断电、触点的闭合与断开、主令电器的接通与断开作为逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达 ，然后运用逻辑定律进行化简，设计出满足控制要求的电气电路图。
优点：逻辑设计法比较科学，设计的电路简化、合理，能获得 理想、经济的方案，适用于设计简单系统的设计。
缺点：逻辑设计法设计过程较复杂、难度较大、不易掌握。特 别在设计复杂系统时，工作量大，设计繁琐，容易出错。
以上两种方法各有优缺点。将经验设计法和逻辑设计法结 合起来，各取所长，相互配合，就是我们所说的综合设计法。 我们可以用一般设计法进行初步设计，用逻辑设计方法对控制电路进行优化。