電氣控制柜設(shè)計制作維修技能叢書”一共3冊，全面介紹了電氣控制柜電路設(shè)計、制作工藝及維護維修的全過程。
本書是叢書的第一分冊，重點針對電氣控制柜的電路設(shè)計，講解了電氣控制技術(shù)的發(fā)展，電氣控制柜使用條件及主要性能指標(biāo)，影響電氣控制柜制作的因素，電氣控制柜設(shè)計制作的原則、電路設(shè)計規(guī)范、電路圖的設(shè)計方法及注意事項，元器件的選擇原則和使用方法等。
市面上第一套開關(guān)柜設(shè)計·制作·維修的實用叢書，將電氣控制柜設(shè)計制作的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)范及實際應(yīng)用融于一體。一套3冊,《電氣控制柜設(shè)計制作——電路篇》、《電氣控制柜設(shè)計制作——結(jié)構(gòu)與工藝篇》、《電氣控制柜設(shè)計制作——調(diào)試與維修篇》，側(cè)重點不同，滿足電氣控制柜設(shè)計、生產(chǎn)、使用、維護人員的全方位需求。
任清晨,高級工程師,40多年的工控行業(yè)從業(yè)經(jīng)歷,具備豐富的維修、設(shè)計及培訓(xùn)經(jīng)驗。退休后在保定科諾偉業(yè)控制設(shè)備有限公司任技術(shù)顧問。
第1章 電氣控制 （1）
1.1 概述 （1）
1.1.1 電氣控制技術(shù)發(fā)展簡史 （1）
1.1.1.1 人類歷史的科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡史 （1）
1.1.1.2 近代工業(yè)革命的三大階段 （1）
1.1.1.3 電氣控制無處不在 （6）
1.1.2 電氣控制 （7）
1.1.2.1 什么是電氣控制技術(shù) （7）
1.1.2.2 電氣控制設(shè)備 （7）
1.1.2.3 電氣控制設(shè)備的智能化 （10）
1.1.3 電氣控制技術(shù)發(fā)展的幾個階段 （10）
1.1.3.1 開關(guān)控制電器階段 （10）
1.1.3.2 繼電控制電器階段 （11）
1.1.3.3 數(shù)字邏輯控制階段 （13）
1.1.3.4 電子計算機控制階段 （13） 第1章 電氣控制 （1）
1.1 概述 （1）
1.1.1 電氣控制技術(shù)發(fā)展簡史 （1）
1.1.1.1 人類歷史的科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡史 （1）
1.1.1.2 近代工業(yè)革命的三大階段 （1）
1.1.1.3 電氣控制無處不在 （6）
1.1.2 電氣控制 （7）
1.1.2.1 什么是電氣控制技術(shù) （7）
1.1.2.2 電氣控制設(shè)備 （7）
1.1.2.3 電氣控制設(shè)備的智能化 （10）
1.1.3 電氣控制技術(shù)發(fā)展的幾個階段 （10）
1.1.3.1 開關(guān)控制電器階段 （10）
1.1.3.2 繼電控制電器階段 （11）
1.1.3.3 數(shù)字邏輯控制階段 （13）
1.1.3.4 電子計算機控制階段 （13）
1.1.4 控制設(shè)備的分類 （14）
1.1.4.1 電氣控制設(shè)備的分類 （15）
1.1.4.2 電氣控制設(shè)備的特性 （15）
1.2 電氣控制柜使用條件及主要性能指標(biāo) （16）
1.2.1 正常使用條件 （16）
1.2.1.1 周圍空氣溫度 （17）
1.2.1.2 海拔 （17）
1.2.1.3 濕度 （17）
1.2.1.4 污染等級 （17）
1.2.1.5 振動、沖擊和碰撞 （18）
1.2.1.6 供電電源 （18）
1.2.1.7 電磁兼容性（EMC） （18）
1.2.1.8 運輸、儲存和安置條件 （19）
1.2.1.9 安裝條件 （19）
1.2.2 特殊使用條件 （19）
1.2.3 工作性能指標(biāo) （19）
1.2.3.1 額定工作制 （19）
1.2.3.2 主電路的額定值和極限值 （20）
1.2.3.3 正常負(fù)載和過載特性 （24）
1.2.3.4 短路特性 （24）
1.2.3.5 絕緣電阻與介電性能 （25）
1.2.3.6 溫升 （26）
1.2.3.7 EMC環(huán)境 （26）
1.2.3.8 噪聲 （26）
1.2.4 智能型控制設(shè)備要求 （26）
1.2.4.1 一般要求 （26）
1.2.4.2 功能要求 （26）
1.3 影響電氣控制柜制作的因素 （27）
1.3.1 電氣控制柜的制作方式 （27）
1.3.1.1 生產(chǎn)類型 （27）
1.3.1.2 不同生產(chǎn)類型的工藝特點 （28）
1.3.2 客戶的要求 （29）
1.3.2.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) （29）
1.3.2.2 控制要求 （30）
1.3.2.3 可靠性要求 （32）
1.3.2.4 壽命要求 （32）
1.3.2.5 安全性要求 （32）
1.3.3 使用條件 （33）
1.3.3.1 環(huán)境對電氣控制設(shè)備的影響 （33）
1.3.3.2 機械因素對電氣控制設(shè)備的影響 （33）
1.3.4 設(shè)備條件和技術(shù)水平 （34）
1.3.5 技術(shù)文件與標(biāo)志 （34）
1.3.5.1 技術(shù)文件 （35）
1.3.5.2 標(biāo)志 （37）
1.4 電氣控制柜設(shè)計制作的原則 （38）
1.4.1 技術(shù)設(shè)計的一般原則 （38）
1.4.2 安全設(shè)計原則 （39）
1.4.2.1 人員和財產(chǎn)的安全性 （39）
1.4.2.2 電氣產(chǎn)品安全設(shè)計基本要求 （40）
1.4.2.3 電氣產(chǎn)品有哪些安全風(fēng)險 （41）
1.4.2.4 應(yīng)首先采用改變產(chǎn)品的危險性特征的方法消除安全隱患 （42）
1.4.2.5 安全技術(shù)措施選擇順序 （42）
1.4.2.6 進行電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計時安全性設(shè)計的優(yōu)選順序 （42）
1.4.2.7 安全設(shè)計必須考慮環(huán)境條件和應(yīng)用條件，特別應(yīng)考慮特殊條件 （42）
1.4.2.8 安全設(shè)計必須考慮設(shè)備在制造過程中的安全 （43）
1.4.2.9 電氣控制設(shè)備安全設(shè)計方法 （43）
1.4.3 可靠性設(shè)計原則 （48）
1.4.3.1 系統(tǒng)的整體可靠性原則 （48）
1.4.3.2 高可靠性組成單元要素原則 （48）
1.4.3.3 具有安全系數(shù)的設(shè)計原則 （48）
1.4.3.4 高可靠性方式原則 （48）
1.4.3.5 元器件的選擇對機電產(chǎn)品可靠性的影響 （49）
1.4.4 節(jié)能環(huán)保綠色設(shè)計原則 （49）
1.4.4.1 環(huán)保型材料的利用 （49）
1.4.4.2 節(jié)約能源設(shè)計 （50）
1.4.5 控制功能設(shè)計原則 （51）
1.4.6 可加工性、可裝配性和可維修性設(shè)計原則 （52）
第2章 電氣原理圖設(shè)計 （54）
2.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計概述 （54）
2.1.1 控制系統(tǒng)概述 （54）
2.1.2 自動控制系統(tǒng) （56）
2.1.2.1 自動控制系統(tǒng)的組成 （56）
2.1.2.2 自動控制系統(tǒng)的分類 （56）
2.1.2.3 自動控制系統(tǒng)的性能要求 （57）
2.1.2.4 自動控制線路的基本組成 （58）
2.1.2.5 常用控制方法 （59）
2.1.3 電氣控制設(shè)備設(shè)計的原則與內(nèi)容 （60）
2.1.3.1 電氣控制設(shè)備設(shè)計的一般原則 （60）
2.1.3.2 電氣控制設(shè)備設(shè)計的任務(wù)及內(nèi)容 （60）
2.1.4 電氣控制設(shè)備設(shè)計的一般步驟 （61）
2.1.5 電動機拖動方案的確定方法 （68）
2.2 電路圖的設(shè)計方法 （71）
2.2.1 電氣控制電路設(shè)計概述 （71）
2.2.1.1 電氣原理圖設(shè)計的內(nèi)容 （71）
2.2.1.2 電氣原理圖設(shè)計的基本步驟 （73）
2.2.2 電氣原理圖的設(shè)計方法 （73）
2.2.2.1 經(jīng)驗設(shè)計法 （73）
2.2.2.2 邏輯設(shè)計法 （80）
2.3 電路設(shè)計的注意事項 （84）
2.3.1 電氣控制電路設(shè)計中應(yīng)注意的問題 （84）
2.3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的注意事項 （94）
2.3.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 （94）
2.3.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 （94）
2.3.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟 （95）
2.3.2.4 PLC機型的選擇 （96）
2.3.3 單片機控制電路設(shè)計的注意事項 （98）
2.3.3.1 單片機控制電路設(shè)計的基本要求 （98）
2.3.3.2 單片機（MCU）選擇設(shè)計要求 （99）
2.3.3.3 電源部分的設(shè)計要求 （99）
2.3.3.4 時鐘設(shè)計要求 （100）
2.3.3.5 I/O口設(shè)計要求 （100）
2.3.3.6 上/下拉電阻要求 （100）
2.3.3.7 通信接口 （100）
2.4 元器件的選擇原則 （101）
2.4.1 控制電器 （101）
2.4.1.1 控制電器的作用 （101）
2.4.1.2 常用低壓電器的主要種類和用途 （102）
2.4.2 開關(guān)器件和元件的選擇 （102）
2.4.2.1 開關(guān)器件和元件的選用原則 （103）
2.4.2.2 器件封裝結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等級的選擇 （103）
2.4.2.3 降額設(shè)計 （103）
2.4.3 開關(guān)器件和元件參數(shù)的選擇 （104）
2.4.3.1 在空載、正常負(fù)載和過載條件下接通、承載和分?jǐn)嚯娏鞯哪芰?（104）
2.4.3.2 接通、承載和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?（105）
2.4.3.3 通斷操作過電壓 （105）
2.4.3.4 開關(guān)器件及元件動作條件 （106）
2.4.3.5 操動器 （107）
2.4.3.6 觸點位置指示 （107）
2.4.3.7 適用于隔離的電器的附加要求 （108）
2.4.3.8 具有中性極電器及控制設(shè)備的附加要求 （109）
2.4.4 控制電器接線端子的選擇 （109）
2.4.4.1 接線端子的結(jié)構(gòu)要求 （109）
2.4.4.2 接線端子連接導(dǎo)線的能力 （109）
2.4.4.3 接線端子的連接 （110）
2.4.4.4 接線端子的識別和標(biāo)志 （110）
2.4.4.5 外接導(dǎo)線端子 （110）
第3章 電路設(shè)計規(guī)范 （112）
3.1 功能電路設(shè)計規(guī)范 （112）
3.1.1 電源及引入電源線端接法和切斷開關(guān) （112）
3.1.1.1 電源 （112）
3.1.1.2 對電子設(shè)備供電電路的要求 （113）
3.1.1.3 引入電源線端接法和切斷開關(guān) （115）
3.1.2 控制電路和控制功能 （118）
3.1.2.1 控制電路 （118）
3.1.2.2 控制功能 （120）
3.1.2.3 聯(lián)鎖保護 （124）
3.1.2.4 故障情況的控制功能 （125）
3.2 防護電路設(shè)計規(guī)范 （128）
3.2.1 電擊防護的設(shè)計 （128）
3.2.1.1 概述 （128）
3.2.1.2 直接接觸的防護 （129）
3.2.1.3 間接接觸的防護 （129）
3.2.1.4 采用安全超低壓（PELV）作防護 （132）
3.2.2 電氣設(shè)備的保護與等電位聯(lián)結(jié) （133）
3.2.2.1 電氣設(shè)備的保護 （133）
3.2.2.2 短路保護與短路耐受強度 （139）
3.2.2.3 等電位聯(lián)結(jié) （142）
3.2.3 電磁兼容性（EMC）設(shè)計 （144）
3.2.3.1 電磁兼容性設(shè)計要求 （144）
3.2.3.2 提高電磁兼容性（EMC）的措施 （146）
3.3 電路原理圖的繪制 （147）
3.3.1 電氣制圖規(guī)則 （147）
3.3.1.1 電路圖的組成 （147）
3.3.1.2 電氣原理圖符號位置的索引 （148）
3.3.1.3 元器件的標(biāo)注方法 （149）
3.3.1.4 電氣原理圖的繪制原則 （149）
3.3.2 電氣原理圖繪制工具 （151）
3.3.2.1 CAD繪圖軟件 （151）
前 言
電是一種綠色環(huán)保型二次能源，電的使用使科學(xué)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，同時使人類的生產(chǎn)、生活水平得到了極大的提高。當(dāng)今世界上如果沒有電，人類的生產(chǎn)、生活將會一團糟，情況將難以想象。為了更好地使用電這種能源，人類一天也沒有停止過對其特性及其應(yīng)用技術(shù)的研究。為了更好地利用電能，全世界的所有全科大學(xué)、工科院校和職業(yè)技能培訓(xùn)機構(gòu)幾乎毫無例外地都開設(shè)了電氣專業(yè)的課程。雖然電可以造福人類，但是在使用電能的同時，電能對使用者也具有極大的危害和潛在的風(fēng)險。利用機柜作為電氣控制裝置的外殼進行安全防護，就構(gòu)成了電氣控制柜。
電氣控制設(shè)備是人類使用電能為自身服務(wù)的工具和橋梁。人類從利用電能的第一天起從未停止過對電氣控制設(shè)備的研究，使電氣控制設(shè)備及其性能日臻完善。電氣控制設(shè)備的使用遍及人們生產(chǎn)、生活的各個角落和各行各業(yè)。電氣控制柜的設(shè)計和制作工藝技術(shù)水平，直接影響著人類使用電能為自身服務(wù)的水平和質(zhì)量。因此，提高電氣控制柜的設(shè)計和制作的從業(yè)人員及欲加入電氣控制設(shè)備制造行業(yè)的人員的技術(shù)工藝水平，具有十分重要的意義。
“電氣控制柜設(shè)計制作維修技能叢書”以很自然的方式，將電氣控制柜制作的前人經(jīng)驗及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范的具體內(nèi)容融入各章節(jié)中，擁有本叢書可以省去查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和各種手冊的大量時間，基本可以做到一書在手即可解決電氣控制柜制作中的幾乎全部問題。本叢書的特點是以國家標(biāo)準(zhǔn)為主線，避開行業(yè)問題及與生產(chǎn)無關(guān)的純理論問題，重點介紹各行各業(yè)均適用的電氣控制柜設(shè)計制作的實用生產(chǎn)技術(shù)和職業(yè)能力。對于電氣控制設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的從業(yè)人員和電氣控制設(shè)備使用企業(yè)的維護修理人員來講，本叢書是一套工具書；對于大專院校和職業(yè)技術(shù)院校電氣專業(yè)在校學(xué)生來講，本叢書是一套教輔參考書，可以有效地提高畢業(yè)生的工作能力和就業(yè)競爭力；對于職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)機構(gòu)和自學(xué)成才者來講，本叢書是不可多得的教材。
“電氣控制柜設(shè)計制作維修技能叢書”由3個分冊組成：第一分冊《電氣控制柜設(shè)計制作——電路篇》，第二分冊《電氣控制柜設(shè)計制作——結(jié)構(gòu)與工藝篇》，第三分冊《電氣控制柜設(shè)計制作——調(diào)試與維修篇》，三個分冊構(gòu)成一個比較完整的體系。本書是叢書的第一分冊，主要講解電氣控制技術(shù)的發(fā)展、電氣控制柜使用條件及主要性能指標(biāo)、影響電氣控制柜制作的因素、電氣控制柜設(shè)計制作的原則、電路設(shè)計規(guī)范、電路圖的設(shè)計方法及注意事項、元器件的選擇原則和使用方法。學(xué)習(xí)本叢書前，最好先學(xué)習(xí)一些機械基礎(chǔ)知識、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)知識和液壓基礎(chǔ)知識，這樣會收到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
本書由任清晨主編，魏俊萍、王維征、劉勝軍、任江鵬、李宏宇、曹廣平、趙麗也參與了部分書稿的編寫工作。在編寫過程中，查閱了大量的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和出版物，并且閱讀了互聯(lián)網(wǎng)上的相關(guān)文章，這些出版物和文章為本書的編寫提供了大量的素材，在此向這些文章的作者表示衷心的感謝。本書內(nèi)容經(jīng)過中國科學(xué)院電工所科諾偉業(yè)公司武鑫博士、天威保變風(fēng)電公司魯志平總工程師審閱，在此向二位專家表示衷心的感謝。
編者
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