拓展知识：如何确定电动机数量和电气控制系统中保护和联锁环节

1.电气控制系统设计的基本内容

按设计工作的先后次序，电气控制系统设计的基本内容如下。

（1）拟定电气设计任务书。

（2）确定电气拖动控制方案，选择电动机。

（3）设计电气控制原理图。

（4）选择电器元件，制定明细表。

（5）设计操作台、电器柜及非标准电器元件。

（6）设计电气设备布置总图、电器安装图以及电器接线图。

（7）编写电器说明书和使用操作说明书。

2.电气控制设计的一般原则

（1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。

（2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。

（3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。

（4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。

3.电力拖动方案的确定

（1）拖动方式的选择。

电气传动要求电动机接近工作机构，形成多电动机的拖动方式，以简化传动机构。具体选择时，应根据工艺及结构具体情况决定电动机的数量。

（2）调速方案的选择。

根据调速范围、调速精度以及调速平滑性的要求，选择合适的调速方案。生产机械常用的调速方案主要有机械调速和电气调速。

1）机械调速：包括齿轮变速箱、液压调速等。

2）电气调速：包括交流调速和直流调速两大类。

交流调速又包含变更定子绕组磁极数的调速、改变绕线式异步电动机转子电路电阻的调速、带滑差离合器的滑差调速以及目前较为流行的变频调速等。

（3）电动机调速性质的确定。

生产机械按其负载特性分类，有恒功率负载、恒转矩负载和通风机负载三种，电动机调速性质必须与生产机械的负载特性相适应。

4.控制方案的确定(www.xing528.com)

（1）控制方案应最大限度满足生产工艺要求。

在设计之前，必须与和电气控制相关联的其他设计人员进行充分沟通，充分了解生产机械的工作性能、结构特点和生产工艺。同时，对同类或相近产品进行调研、分析和综合。在此基础上，确定能最大限度满足生产工艺要求的控制方案。

（2）控制方式与拖动需要相适应。

以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本固定，采用继电－接触控制方式较为合理；经常改变加工程序或控制逻辑复杂，采用可编程控制器较为合理。

（3）控制方式与通用化程度相适应。

加工一种或几种零件的专用设备，通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路；单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备，采用数字程序控制或可编程控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序，有较好的通用性和灵活性。

（4）控制电路的可靠性。

1）控制电路电源的选择：应选择标准的控制电压等级，尽量减少控制电路中电压和电流的种类。

2）为了确保控制电路工作的安全可靠，除了选用性价比高的元器件外，电路的设计与安装也是至关重要的。设计控制电路时，电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验的电路；安装时，应考虑电器元件的实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线。

5.电气控制系统的设计方法

（1）控制电路设计方法。

常用的控制电路设计方法有经验设计法和逻辑设计法两种：经验设计法是根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节电路直接进行设计；逻辑设计法则是采用逻辑代数的方法对控制电路进行设计。

（2）控制电路设计时应注意的问题。

1）设计控制电路时，要注意操作、调整和检修。

2）控制电路中应避免出现寄生电路（即电路动作过程中意外接通的电路）。

3）尽量减少电器数量和种类，采用标准件和相同型号的电器。

4）在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。

（3）电气控制系统中的保护和联锁环节。

生产机械对安全性、可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理选择拖动、控制方案外，在控制电路中还要设置必要的机械联锁、电气联锁和一系列的电气保护。常用的电气保护主要有短路保护、过电流保护、过载保护、失电压保护、欠电压保护等。

6.控制电路中的竞争与冒险现象

当控制电路状态发生变换时，常伴随着电路中元器件触点状态的变换。由于电器元件均需一定的动作时间，触点动作的时序不同，将可能产生不同于控制要求的结果。这种由于触点动作时序的不同，有可能出现控制失效的现象称为竞争冒险。如果电路中存在竞争与冒险现象，触点的竞相动作称为竞争，电路的实施称为冒险。在设计控制电路时，应尽量避免竞争冒险现象的发生。

由于控制电路是开关电路，也就是逻辑电路，因此，读者可以应用逻辑代数的相关知识去判断竞争与冒险现象的发生与否。从竞争冒险的本质和导致的结果来看，主要有如图1－5－2所示的两种情况。

图1－5－2　竞争与冒险的两种典型电路