电气控制电路设计例题01

电气控制课程设计题目实验指导书《电气控制与仪表课程设计》课程设计学院:学号:专业( 方向) 年级:学生姓名:福建农林大学机电工程学院电气工程系9 月 1 日第一节概述要能够胜任电气控制系统的设计工作, 按要求完成好设计任务,仅仅掌握电气设计的基础知识是不够的, 必须经过重复的实践, 深入生产现场, 不断积累经验。

课程设计正是为这一目的而安排的一个实践性教学环节, 它是一项初步的工程训练。

经过集中1~2周时间的设计工作, 了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。

课程设计题目不要太大, 尽可能取自生产中实用的电气控制装置。

本指导书主要讨论课程设计应达到的目的、要求、设计内容、深度及完成的工作量。

并经过实例介绍, 进一步说明课程设计的设计步骤。

本指导书还收集了较多的设计参考题, 可作为课程设计练习题, 直接供设计者自由选取。

命题结合生产需要, 具有真实感。

设计中应严格要求, 力求做到图纸资料规范化。

电气设计包含原理设计与工艺设计两个方面, 不能忽视任何一面, 在高等工科应用型人才培养中特别要重视工艺设计。

由于初次从事设计工作, 工艺要求不能过高, 不能面面俱到。

设计工作量、说明书等要求与毕业设计应有较大的区别, 电气控制课程设计属于练习性质, 不强调设计结果直接用于生产, 个人的工艺设计, 只要求完成其中的一部份内容。

课程设计原则上应做到一人一题和自由选题。

在几个人共选一个课题的情况下, 各人的设计要求及工艺设计内容, 绘图种类, 应有所区别。

要强调独立完成, 以学生自身的独立工作为主, 教师指导帮助为辅。

在设计工程中, 适当组织针对性参观, 并配以多种形式有助于开拓设计思路的讲座。

第二节课程设计的目的和要求课程设计主要目的, 是经过某一生产设备的电气控制装置的设计实践, 了解一般电气控制设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

经过设计也有助于复习、巩固以往学习的内容, 达到灵活应用的目的。

习题与解答一、选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内）1.电气图中，断路器的符号为（）。

（A）K （B）D（C）L （D）DL2.不属于笼型异步电动机降压启动方法的是（）启动。

（A）自耦变压器降压（B）星形一三角形换接（C）延边三角形（D）在转子电路中串联变阻器3.中小容量异步电动机的过载保护一般采用（）。

（A）熔断器（B）磁力启动器（C）热继电器（D）电压继电器4.笼型异步电动机的延边三角形启动方法，是变更（）接法。

（A）电源相序（B）电动机端子（C）电动机定子绕组（D）电动机转子绕组5.属双速异步电动机接线方法的是（）。

（A）YY/YY （B）YY/△（C）YY/Y （D）△△/Y6.异步电动机的反接制动是指改变（）。

（A）电源电压（B）电源电流（C）电源相序（D）电源频率7.异步电动机的能耗制动采用的设备是（）装置。

（A）电磁抱闸（B）直流电源（C）开关与继电器（D）电阻器8. 在电动机的连续运转控制中，其控制关键是。

①自锁触点②互锁触点③复合按钮④机械联锁9. 下列低压电器中可以实现过载保护的有。

①热继电器②速度继电器③接触器④低压断路器⑤时间继电器10. Y－△降压启动可使启动电流减少到直接启动时的。

① 1/2 ② 1/3③ 1/4 ④3111. 下列属于低压配电电器的是。

①接触器②继电器③刀开关④时间继电器12. 表示电路中各个电气元件连接关系和电气工作原理的图称为。

①电路图②电气互联图③系统图④电气安装图13. 交流接触器是利用配合动作的一种自动控制电器。

①电动力与弹簧弹力②外施压力与弹簧弹力③电磁力与空气阻尼力④电磁力与弹簧弹力14.对绕线型电动机而言，一般利用（）方法进行调速。

（A）改变电源频率（B）改变定子极对数（C）改变转子电路中电阻（D）改变转差率15.一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为220V/380V，其接法应是（）。

（A）Y/△（B）△/Y（C）△/△ (D)Y/Y二．不定项选择题1. 低压断路器具有保护。

习题与解答一、选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内）1.电气图中，断路器的符号为（）。

（A）K （B）D（C）L （D）DL2.不属于笼型异步电动机降压启动方法的是（）启动。

（A）自耦变压器降压（B）星形一三角形换接（C）延边三角形（D）在转子电路中串联变阻器3.中小容量异步电动机的过载保护一般采用（）。

（A）熔断器（B）磁力启动器（C）热继电器（D）电压继电器4.笼型异步电动机的延边三角形启动方法，是变更（）接法。

（A）电源相序（B）电动机端子（C）电动机定子绕组（D）电动机转子绕组5.属双速异步电动机接线方法的是（）。

（A）YY/YY （B）YY/△（C）YY/Y （D）△△/Y6.异步电动机的反接制动是指改变（）。

（A）电源电压（B）电源电流（C）电源相序（D）电源频率7.异步电动机的能耗制动采用的设备是（）装置。

（A）电磁抱闸（B）直流电源（C）开关与继电器（D）电阻器8. 在电动机的连续运转控制中，其控制关键是。

①自锁触点②互锁触点③复合按钮④机械联锁9. 下列低压电器中可以实现过载保护的有。

①热继电器②速度继电器③接触器④低压断路器⑤时间继电器10. Y－△降压启动可使启动电流减少到直接启动时的。

① 1/2 ② 1/31③ 1/4 ④311. 下列属于低压配电电器的是。

①接触器②继电器③刀开关④时间继电器12. 表示电路中各个电气元件连接关系和电气工作原理的图称为。

①电路图②电气互联图③系统图④电气安装图13. 交流接触器是利用配合动作的一种自动控制电器。

①电动力与弹簧弹力②外施压力与弹簧弹力③电磁力与空气阻尼力④电磁力与弹簧弹力14.对绕线型电动机而言，一般利用（）方法进行调速。

（A）改变电源频率（B）改变定子极对数（C）改变转子电路中电阻（D）改变转差率15.一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为220V/380V，其接法应是（）。

（A）Y/△（B）△/Y（C）△/△ (D)Y/Y二．不定项选择题1. 低压断路器具有保护。

习题与解答一、选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内）1.电气图中，断路器的符号为（）。

（A）K （B）D（C）L （D）DL2.不属于笼型异步电动机降压启动方法的是（）启动。

（A）自耦变压器降压（B）星形一三角形换接（C）延边三角形（D）在转子电路中串联变阻器3.中小容量异步电动机的过载保护一般采用（）。

（A）熔断器（B）磁力启动器（C）热继电器（D）电压继电器4.笼型异步电动机的延边三角形启动方法，是变更（）接法。

（A）电源相序（B）电动机端子（C）电动机定子绕组（D）电动机转子绕组5.属双速异步电动机接线方法的是（）。

（A）YY/YY （B）YY/△（C）YY/Y （D）△△/Y6.异步电动机的反接制动是指改变（）。

（A）电源电压（B）电源电流（C）电源相序（D）电源频率7.异步电动机的能耗制动采用的设备是（）装置。

（A）电磁抱闸（B）直流电源（C）开关与继电器（D）电阻器8. 在电动机的连续运转控制中，其控制关键是。

①自锁触点②互锁触点③复合按钮④机械联锁9. 下列低压电器中可以实现过载保护的有。

①热继电器②速度继电器③接触器④低压断路器⑤时间继电器10. Y－△降压启动可使启动电流减少到直接启动时的。

① 1/2 ② 1/31③ 1/4 ④311. 下列属于低压配电电器的是。

①接触器②继电器③刀开关④时间继电器12. 表示电路中各个电气元件连接关系和电气工作原理的图称为。

①电路图②电气互联图③系统图④电气安装图13. 交流接触器是利用配合动作的一种自动控制电器。

①电动力与弹簧弹力②外施压力与弹簧弹力③电磁力与空气阻尼力④电磁力与弹簧弹力14.对绕线型电动机而言，一般利用（）方法进行调速。

（A）改变电源频率（B）改变定子极对数（C）改变转子电路中电阻（D）改变转差率15.一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为220V/380V，其接法应是（）。

（A）Y/△（B）△/Y（C）△/△ (D)Y/Y二．不定项选择题1. 低压断路器具有保护。

第一章练习题1．填空题（l）电路可以说成是由_____________、_____________和_____________三大部分组成的。

（2）在分析与计算电路时，常任意选定某一方向作为电压或电流的_____________，当所选电压或电流方向与实际方问一致时，电压或电流为_____________值；反之为_____________值。

（3）给功率为60 w的用电器供电3天，供给的电能是_____________。

若电价为0 .3元／度，则该用电器需付的电费是。

（4）、一个标有“1kΩ，10 W”的电阻，允许通过的最大电流是_____________，允许加在它两端的最大电压是_____________。

（5）有三个阻值为6Ω的电阻，若把它们串联，等效电阻是_____________Ω；若把它们并联，等效电阻是_____________Ω；若把两个并联后，再与第三个串联，等效电阻应是_____________Ω。

（6）如图1．6所示电路中U ab＝10 V，则电压U＝_____________，电流的大小等于_____________。

（7）已知电阻R1＝2R2，如果将其串联，则通过电阻R1与R2中的电流之比是_____________；电阻R1与R2两端电压之比是_____________,电阻R1与R2消耗的功率之比是_____________。

（8）已知电阻3R1＝R2，如果将其并联，则通过电阻R1与R2中的电流之比是_____________，电阻R1与R2两端电压之比是_____________，电阻R1与R2消耗的功率之比是_____________。

（9）电阻串联可获得电阻值_____________的电阻，还可以扩大_____________表的量程；电阻并联可获得阻值_____________的电阻，额定电压相同的负载几乎都是_____________使用的。

（10）电源电动势与电源的开路电压大小_____________，方向_____________。

第二章电气控制线路基础习题2-1 问答题2-1-1 电气系统图主要有哪些？各有什么作用？2-1-2 在电气原理图中，QS、FU、KM 、KA、KT、KS、FR、SB 各代表什么电器元件？2-1-3 什么叫自锁、互锁？如何实现？2-1-4 在正、反转控制线路中，为什么要采用双重互锁？2-1-5 三相笼型异步电动机常用的降压起动方法有几种？2-1-6 鼠笼异步电动机降压启动的目的是什么？重载时宜采用降压起动吗？2-1-7 三相笼型异步电动机常用的制动方法有几种？2-1-8 什么是反接制动？什么是能耗制动？各有什么特点及适应什么场合？2-1-9 在接触器正反转控制线路中，若正反向接触器同时得电，会发生什么现象？2-1-10 既然三相异步电动机主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？可否二者中任意选择。

2-1-11．试比较交流接触器与中间继电器的相同及不同之处，并说明如果采用PLC 控制，还需要中间继电器吗，为什么？2-1-12.什么叫降压起动？常用的降压起动方法有哪几种？2-1-13 叙述按时间原则进行能耗制动的控制电路的工作原理。

2-1-14 在电动机可逆运行的控制电路中，为什么必须采用互连锁控制？有的控制电路已采用了机械互连锁，为什么还采用电气互连锁？2-1-15 什么是失电压、欠电压保护？采用什么元件实现失电压、欠电压保护？1-2-16 电动、长动在控制电路上的区别是什么？2-1-27 什么叫直接启动？直接启动有何优缺点？在什么条件下可允许交流异步电动机直接启动？2-1-28 软启动器的特点是什么？2-1-29 软启动器的启动和停车方式一般有哪些？与其他启动方式相比有什么优点？2-1-30 变频器有哪两种控制方式？请简要说明？2-1-31 变频主要有哪几部分组成？给用户提供的主要的外接接口是什么？2-1-32 通过书中图2-27 理解变频器的控制原理，掌握其使用方法？2-2 分析、设计题2-2-1 设计可从两地对一台电动机实现连续运行和点动控制的电路。

习题与解答电气控制部分1-1.说明电磁式接触器的主要结构和作用。

答：基本由触点系统、电磁机构和灭弧装置三部分组成。

电磁式接触器的触点系统和电磁机构是对电路的通断起作用的功能性部件，灭弧装置是保证触点高质量通断及保护电器安全的保护性部件。

1-2.自动接通和关断电动机主电路，可使用什么电器？它由哪几部分组成？答：使用电磁式接触器可以自动接通和关断电动机主电路。

电磁式接触器的组成：电磁式接触器基本由触点系统、电磁机构和灭弧装置三部分组成（另：还有由释放弹簧和触点弹簧组成的反力装置）。

1-3.什么电器能自动接通和关断电动机主电路，并说明其主要结构和作用。

答：使用电磁式接触器可以自动接通和关断电动机主电路。

电磁式接触器的组成：电磁式接触器基本由触点系统、电磁机构和灭弧装置三部分组（另：还有由释放弹簧和触点弹簧组成的反力装置）。

1-4.简述交流接触器在电路中的作用，结构和工作原理。

答：交流接触器是利用电磁吸力进行操作的电磁开关。

常用来控制电动机，电热设备，电焊机等和继电器配合，还可以作为过电流和过电压的保护动作的执行元件。

结构：由触头系统、电磁系统和灭弧系统三部分组成。

工作原理：当吸引线圈两端加上额定电压时，动、静铁芯间产生大于反作用弹簧弹力的电磁吸力，动、静铁芯吸合，带动动铁芯上的触头动作，即常闭触头断开，常开触头闭合；当吸引线圈端电压消失后，电磁吸力消失，触头在反弹力作用下恢复常态。

由于吸引线圈中通入的是交流电，铁芯中产生交变磁通，形成交变的电磁吸力，造成动铁芯吸合不牢产生振动和噪音。

振动易使电器结构松散，寿命减低，同时使触头接触不良，易于熔焊和蚀损。

噪声污染环境，使工人感到疲劳。

为了减小铁芯振动和噪音，在铁芯极面下安装短路环。

1-5.从接触器的结构上，如何区分是交流还是直流接触器？答：两者结构和工作原理基本相同，均由电磁机构、触头系统和灭弧装置组成。

但直流接触器的电磁机构采用沿棱角转动拍合式铁心，线圈中通入直流电不会产生涡流。

习题与解答一、选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内）1.电气图中，断路器的符号为（）。

（A）K （B）D（C）L （D）2.不属于笼型异步电动机降压启动方法的是（）启动。

（A）自耦变压器降压（B）星形一三角形换接（C）延边三角形（D）在转子电路中串联变阻器3.中小容量异步电动机的过载保护一般采用（）。

（A）熔断器（B）磁力启动器（C）热继电器（D）电压继电器4.笼型异步电动机的延边三角形启动方法，是变更（）接法。

（A）电源相序（B）电动机端子（C）电动机定子绕组（D）电动机转子绕组5.属双速异步电动机接线方法的是（）。

（A）（B）△（C）（D）△△6.异步电动机的反接制动是指改变（）。

（A）电源电压（B）电源电流（C）电源相序（D）电源频率7.异步电动机的能耗制动采用的设备是（）装置。

（A）电磁抱闸（B）直流电源（C）开关与继电器（D）电阻器8. 在电动机的连续运转控制中，其控制关键是。

①自锁触点②互锁触点③复合按钮④机械联锁9. 下列低压电器中可以实现过载保护的有。

①热继电器②速度继电器③接触器④低压断路器⑤时间继电器10. Y－△降压启动可使启动电流减少到直接启动时的。

① 1/2 ② 1/3③ 1/4 ④3111. 下列属于低压配电电器的是。

①接触器②继电器③刀开关④时间继电器12. 表示电路中各个电气元件连接关系和电气工作原理的图称为。

①电路图②电气互联图③系统图④电气安装图13. 交流接触器是利用配合动作的一种自动控制电器。

①电动力与弹簧弹力②外施压力与弹簧弹力③电磁力与空气阻尼力④电磁力与弹簧弹力14.对绕线型电动机而言，一般利用（）方法进行调速。

（A）改变电源频率（B）改变定子极对数（C）改变转子电路中电阻（D）改变转差率15.一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为220380V，其接法应是（）。

（A）△（B）△（C）△/△ (D)二．不定项选择题1. 低压断路器具有保护。

第一章部分习题参考答案1.电磁式电器主要由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？答：电磁机构由电磁线圈、铁心和衔铁三部分组成。

电磁线圈与铁心的作用是将电能转换为磁能，衔铁在电磁吸力作用下产生机械位移使铁心与之吸合。

3.如何区分直流电磁机构和交流电磁机构？如何区分电压线圈和电流线圈？答：直流电磁机构其铁心与衔铁由软钢或工程纯铁制成，线圈为高而薄的瘦高形，不设线圈骨架；交流电磁机构其铁心由硅钢片叠铆而成，线圈为短而厚的矮胖形，设有线圈骨架。

电流线圈串联在电路中，线圈导线粗且匝数少；电压线圈并联在电路中，线圈导线细且匝数多。

4.单相交流电磁机构中短路环的作用是什么？三相交流电磁机构是否也要装短路环？为什么？答：单相交流电磁机构中短路环的作用是消除振动和噪声，三相交流电磁机构不需要加短路环，因为三相磁通不会同时过零，产生的合成电磁吸力始终大于反力。

5.交流电磁线圈通电后，衔铁长时间卡住不能吸合，会产生什么后果？答：交流电磁线圈通电后，如果衔铁长时间卡住不能吸合，铁心和衔铁之间的空隙大，电抗小，通过线圈的激磁电流很大，往往大于工作电流的十几倍，因而引起线圈产生过热现象，严重时会将线圈烧毁。

6.低压电器中常用的灭弧方式有哪些？各适用于什么场合？答：(1)电动力灭弧，通常用于交流接触器中；(2)栅片灭弧，通常用于交流低压电器中；(3)灭弧罩，可用于交直流灭弧；(4)窄缝灭弧，多用于大容量接触器；(5)磁吹灭弧，广泛应用于直流接触器中。

8.接触器和中间继电器有什么异同？选用接触器时应注意哪些问题？答：中间继电器与交流接触器的结构与工作原理基本相同，主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，必须加灭弧装置，而中间继电器的触头只能通过小电流，不需要灭弧装置。

选用接触器时应注意：(1)根据电路中负载电流的种类选择接触器的使用类别；(2)接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；(3)额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流；(4)激磁线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致。

习题与解答一、选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项填入括号内）1。

电气图中，断路器的符号为( )。

（A)K （B）D（C）L （D)DL2.不属于笼型异步电动机降压启动方法的是（）启动。

（A)自耦变压器降压（B）星形一三角形换接（C）延边三角形(D)在转子电路中串联变阻器3。

中小容量异步电动机的过载保护一般采用（）.（A）熔断器（B）磁力启动器（C）热继电器 (D)电压继电器4。

笼型异步电动机的延边三角形启动方法,是变更（ )接法。

（A）电源相序（B）电动机端子（C)电动机定子绕组 (D）电动机转子绕组5。

属双速异步电动机接线方法的是( ）.（A）YY/YY （B）YY/△(C）YY/Y （D）△△/Y6.异步电动机的反接制动是指改变（）。

（A）电源电压（B）电源电流（C）电源相序 (D)电源频率7.异步电动机的能耗制动采用的设备是( ）装置.(A)电磁抱闸（B）直流电源（C）开关与继电器 (D）电阻器8。

在电动机的连续运转控制中,其控制关键是。

①自锁触点②互锁触点③复合按钮④机械联锁9。

下列低压电器中可以实现过载保护的有。

①热继电器②速度继电器③接触器④低压断路器⑤时间继电器10. Y－△降压启动可使启动电流减少到直接启动时的。

① 1/2 ② 1/31③ 1/4 ④311. 下列属于低压配电电器的是。

①接触器②继电器③刀开关④时间继电器12。

表示电路中各个电气元件连接关系和电气工作原理的图称为。

①电路图②电气互联图③系统图④电气安装图13。

交流接触器是利用配合动作的一种自动控制电器。

①电动力与弹簧弹力②外施压力与弹簧弹力③电磁力与空气阻尼力④电磁力与弹簧弹力14。

对绕线型电动机而言，一般利用（）方法进行调速。

（A）改变电源频率（B)改变定子极对数（C）改变转子电路中电阻（D)改变转差率15。

一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为220V/380V,其接法应是（）。

（A)Y/△（B）△/Y（C）△/△（D)Y/Y二．不定项选择题1. 低压断路器具有保护。

4.试设计可进行两处操作，对一台电动机实现长动和点动的控制电路。

SB3、SB5点动；SB1、SB4长动一处为SB3点动、SB1长动、SB2停止SB2、SB6停止一处为SB5点动、SB4长动、SB6停止5.试设计两台笼型电动机M1、M2的顺序起动/停止的控制电路，要求如下:①M1、M2能循序启动，并能同时或分别停止。

②M1启动后M2启动，M1可点动，M2单独停止。

①②SB1、KM1、M1 启动，SB2、KM2、M2启动。

SB3停M1，SB4停M2 ,SB5总停9.某台机床主轴和润滑油泵各由一台电动机带动。

要求主轴必须在油泵起动后才能起动，主轴能正/反转并能单独停车，设有短路、失电压及过载保护等。

绘出电气控制原理图。

33KM3KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM2KM3KM2KM1FU1FU2FR1FR1SB3SB1SB2SB4SB51234567FR2FR2主轴电动机短路保护润滑油泵主轴电动机控制油泵电机控制电源保护电源开关QM1M25.设计一个控制电路，要求第一台电动机启动10S 后，第二台电动机自行起动，运行10s 后，第一台电动机停止运行并同时使第三台电动机自行起动，再运行15s 后，电动机全部停止运行。

33KM3KM1FR1FU23KM2FR2FR3FR1FR2KM1SB1KT2KM1KT1KM2KT2KT1FR3KT2KM3KT3KM2SB3KT3M2M1M3FU17.画出笼型异步电动机的能耗制动控制电路，要求如下。

①用按钮SB 2和SB 1控制电动机M 的起停 ②按下停止按钮SB 1时，应使接触器KM 1断电释放，接触器KM 2通电运行，进行能耗制动。

③制动一段时间后，应使接触器KM 2自动断电释放，试用通电延时型和断电延时型继电器个画出一种控制电路。

第一种第二种KM1SB1KM1KM2KM2KM1FU2SB2SB2KTKT KM2KM2FR KM1SB1KM1KM2KT KM2KM1FU2SB2KM2SB2KTFR1.设计一个工作台前进后退控制线路。