档位时，接触器KM9仍保持通电吸合状态，转子始终串入R7常串电阻，使电动机仍运行在下放6机械特性上，由a点经b′点平稳过渡到B点，不致发生高速下放。
在该环节中串入触头KM2（16—24）是为了当提升电动机正转接线时，该触头断开，使KM9不能构成自锁电路，从而使该保护环节在提升重物时不起作用。
2）确保反接制动电阻串入情况下进行制动下放的环节。当控制器手柄由下放“4”扳到下放“3‘时，控制器触头QM5断开，QM6闭合。接触器KM2断电释放，而KM1通电吸合，电动机处于反接制动状态。为避免反接时产生过大的冲击电流，应使接触器KM9断电释放，接入反接电阻，且只有在KM9断电释放后才允许KM1通电吸合。为此，一方面在控制器触头闭合顺序上保证在QM8断开后，QM6才闭合；另一方面增设了KM1（11—12）与KM9（11—12）常闭触头相并联的联锁触头。这就保证了在KM9断电释放后，KM1才能通电并自锁。此环节还可防止由于KM9主触头因电流过大而发生熔焊使触头分不开，将转子电阻R1~R6短接，只剩下常串电阻R7，此时若将控制器手柄扳于提升档位将造成转子只串入R7发生直接起动事故。
3）制动下放档位与强力下放档位相互转换时切断机械制动的保护环节。在控制器手柄下放“3”位与下放“4”位转换时，接触器KM1、KM2之间设有电气互锁，这样，在换接过程中必有一瞬间这两个接触器均处于断电状态，这将使制动接触器KM3断电释放，造成电动机在高速下进行机械制动引起强烈振动而损坏设备和发生人身事故。为此，在KM3线圈电路中设有KM1、KM2、KM3三对常开触头并联电路。这样，由KM3实现自锁，确保KM1、KM2换接过程中KM3线圈始终通电吸合，避免上述情况发生。
4）顺序联锁保护环节 在加速接触器KM6、KM7、KM8、KM9线圈电路中串接了前一级加速接触器的常开辅助触头，确保转子电阻R3~R6接顺序依次短接，实现机械特性平滑过渡，电动机转速逐级提高。 3-19 桥式起重机具有哪些保护环节？
答：桥式起重机常用的保护环节有：电动机过电流保护；短路保护；零压保护；控制器的零位保护；各运动方向的行程限位保护；舱盖、栏杆安全开关及紧急断电保护。此外还有缓冲器、提升高度限位器、负荷限制器、超速开关等。
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第四章 电气控制系统设计
4-1 电气控制设计中应遵循的原则是什么？设计内容包括哪些主要方面？
答：在电气控制系统的设计中，应遵循以下几个原则：
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。因此在设计前，应深入现场进行调查，搜集资料，并与生产过程有关人员、机械部分设计人员、实际操作者密切配合，明确控制要求，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中的各种问题，使设计成果满足生产工艺要求。
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。力求控制系统操作简单、使用与维修方便。
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。同时考虑技术进步、造型美观。
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。 电气控制系统设计内容主要包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。以电力拖动控制设备为例，分别叙述如下：
（一）、电气原理图设计内容 1）拟定电气设计任务书。 2）选择电气拖动方案和控制方式。 3）确定电动机类型、型号、容量、转速。
4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟定各部分技术指标与要求。 5）设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数。 6）选择电器元件，制定元器件目录清单。 7）编写设计说明书。
电气原理图是整个设计的中心环节，是工艺设计和制定其它技术资料的依据。 （二）、电气工艺设计内容
电气工艺设计是为了便于组织电气控制装置的制造与施工，实现电气原理图设计功能和各项技术指标，为设备的制造、调试、维护、使用提供必要的技术资料。电气工艺设计的主要内容有：
1）根据设计出的电气原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。总图应反映出电动机、执行电器、电器箱各组件、操作台
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布置、电源以及检测元件的分布情况和各部分之间的接线关系及连接方式，以供总装、调试及日常维护使用。
2）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部件的元件目录表，并根据总图编号列出各组件的进出线号。
3）根据组件原理电路图及选定的元件目录表，设计组件电器装配图（电器元件布置与安装图）、接线图、图中应反映出各电器元件的安装方式和接线方式。这些资料是组件装配和生产管理的依据。
4）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸。这些图纸是机械加工的技术资料。
5）设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求确定电气柜结构与外形尺寸，设置安装支架，标明安装方式，各组件的连接方式，通风散热方式及开门方式等。
6）汇总总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，列出外构件清单，标准件清单，主要材料消耗定额等。这些是生产管理和成本核算必备的技术资料。
7）编写使用维护说明书。 4-2 如何确定生产机械电气拖动方案？
答：首先根据生产机械结构和工艺要求来选用电动机的种类、数量，然后根据各运动部件的调速范围来选择调速方案。在选择电动机调速方案时，应使电动机的调速特性与负载特性相适应，以获得电动机的充分合理利用。 （一）、拖动方式的选择
电力拖动方式有单独拖动与集中拖动两种。电力拖动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式，这样，不仅能缩短机械传动链，提高传动效率，便于自动化，而且也能使总体结构得到简化。在具体选择时，应根据工艺要求及结构具体情况决定电动机的数量。
（二）、调速方案的选择
对于生产机械设备从生产工艺出发往往要求能够调速，不同的设备有不同的调速范围、调速精度等，为了满足一定的调速性能，应选用不同的调速方案，如采用机械变速，多速电动机变速，变频调速等方法来实现。随着交流调速技术的发展，其经济技术指标不断提高，采用各种形式的变频调速技术，将是机械设备调速的主流。 （三）、电动机调速性质应与负载特性相适应
机械设备的各个工作机构，具有各自不同的负载特性，如机床的主运动为恒功率负载，
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而进给运动为恒转矩负载。在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速性质与生产机械的负载特性相适应，以使电动机获得充分合理的使用。如双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联接改成双星形联接时，转速增加一倍，功率却增加很少，适用于恒功率传动；对于低速为星形联接的双速电动机改成双星形联接后，转速和功率都增加一倍，而电动机输出的转矩保持不变，适用于恒转矩传动。
4-3 电气控制原理图设计方法有几种？常用什么方法？电气控制原理图的要求有哪些？
答：电气控制原理图的设计方法有分析设计法和逻辑设计法两种。分别介绍如下： （一）分析设计法
分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节或将比较成熟的电路按各部分的联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整电路，当没有现成典型环节可运用时，可根据控制要求边分析边设计。由于这种设计方法是以熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制电路的经验为基础，故又称经验设计法。
（二）、逻辑设计法
逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计。它是从工艺资料（工作循环图、液压系统图等）出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，以及主令元件的接通与断开等看成逻辑变量，并根据控制要求，将这些逻辑变量关系表示为逻辑函数关系式，再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数式进行化简，然后按化简后的逻辑函数式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和完善，以期获得最佳设计方案，使设计出的控制电路既符合工艺要求，又达到线路简单、工作可靠、经济合理的要求。
常用方法为分析设计方法。
电气控制原理图设计应满足以下要求： 1）电气控制电路满足生产工艺要求。
2）尽量减少控制电路中电流、电压的种类，控制电压选择标准电压等级。 3）确保电气控制电路工作的可靠性和安全性。 4）应具有必要的保护。
5）应简洁方便 电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便，力求简单经济。 4-4 采用分析设计法，设计一个以行程原则控制的机床控制电路。要求工作台前进时主轴电动机正转，工作台后退时主轴电动机反转，依次循环。
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答：该电路应有二台电动机，一台是主轴电动机M1，另一台是工作台拖动电动机，其电气控制电路见题4-4图。
4-4图 题 4-5 某机床由两台三相笼型异步电动机M1与M2拖动，其拖动要求是：
1）M1容量较大，采用???减压起动，停车带有能耗制动； 2）M1起动后经20s后方允许M2起动（M2容量较小可直接起动）； 3）M2停车后方允许M1停车；
4）M1与M2起动、停止均要求两地控制，试设计电气原理图并设置必要的电气保护。
题4-5图 4-6 如何绘制电气设备的总装配图、总接线图及电器部件的布置图与接线图？ 答：总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意方式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用管线要求。
总装配图、总接线图是进行分部设计和协调各部分组成一个完整系统的依据。总体设计要使整个系统集中、紧凑，同时要考虑对发热厉害、噪声振动大的电气部件应离操作者较远位置，电源紧急停止控制应安放在方便而明显的位置，对于多工位加工的大型设备，应考虑多处操作等。
电气元件布置图是指某些电器元件按一定的原则组合。如电气控制箱中的电器板、控制面板、放大器等。电器元件布置图的设计依据是部件原理图。同一组件中的电器元件的布置应注意：
1）体积大和较重的电器元件安装在电器板的下方，发热元件安放在电器板的上方。 2）强电弱电分开并加以屏蔽，以防干扰。
3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装高度要适宜。
4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安放在一起，以利加工、安装和配线。
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