第一節電氣設計的一般原則
電氣控製線路設計是電氣拖動自動控製係統設計的核心，它決定了生產機械的實用性、先進性和自動化程度的高低。在進行電氣控製線路設計時，一般應遵循以下基本原則。
一、電氣設計的內容及基本步驟
（1）擬定電氣設計的技術條件（任務書）。
（2）確定電力拖動（傳動）方案與控製方案。
（3）確定電動機的容量。
（4）設計電氣控製線路原理圖。
（5）選擇電器元件，製定電機和電器元件明細表。
（6）設計電氣櫃、操作台、電氣安裝板以及非標準器件和專用安裝零件。
（7）繪製電氣控製線路裝配圖和接線圖。
（8）編寫設計計算說明書和使用說明書。
根據機械設備的總體技術要求和電氣係統的複雜程度不同，以上步驟可作適當調整。
二、電氣設計的技術條件
電氣設計的技術條件通常是以設計技術任務書的形式表達的，它是整個電氣設計的依據。在任務書中，除了簡要說明所設計的機械設備的型號、用途、工藝過程、技術性能、傳動參數以及現場的工作條件外，還必須說明：
（1）用戶供電電網的種類、電壓、頻率及容量；
（2）有關電氣傳動的基本特性，如運動部件的數量和用途、負載特性、調速指標、電動機的啟動、反轉及製動要求等；
（3）有關電氣控製的特性，如電氣控製的基本方式、自動工作循環的組成、自動控製的動作順序、電氣保護及聯鎖條件等；
（4）有關操作方麵的要求，如操作台的布置，操作按鈕的設置和作用，測量顯示、故障報警及照明要求等；
（5）生產機械的主要電氣設備（如電動機、執行電器和行程開關等）的參數及布置草圖。
電氣設計的技術條件是根據所設計的機械設備的總體技術要求擬定的。
三、電力傳動方案的確定
電力傳動形式是電氣設計的主要內容之一，也是以後各部分設計內容的基礎和先決條件。
根據機械設備的要求，確定電動機數量、用途及拖動方式。電氣傳動發展的趨向是電動機逐步接近工作機構，形成多電動機的傳動方式。這樣，不僅能縮短傳動鏈，提高傳動效率，便於自動化，而且也能使總體結構得到簡化。
根據設備中的主要電動機的負載情況、調速範圍及對啟動、反向、製動的要求確定傳動方式。一般設備采用交流拖動係統，利用齒輪箱變速；為了擴大調速範圍、簡化設備結構，也可以采用雙速或多速籠型異步電動機及繞線型異步電動機。如果設備對啟動、製動要求很高，需要無級調速，應采用直流電動機調速係統或交流變頻調速係統。與此同時，需要注意到電動機調速的性質，應當與負載特性相適應。例如負載需要恒功率調速時，可采用定子繞組由三角形改為雙星形連接的雙速電動機或直流他勵電動機的調磁調速；負載需要恒轉矩調速時，可選用定子繞組由星形連接改成雙星形的交流雙速電動機或直流他勵電動機調壓調速。
四、控製方案的確定
電氣控製方案對設備的機械結構和總體方案有很大的影響。如何使電氣控製方案的設計既能滿足生產技術指標和可靠性、安全性的要求，又能提高經濟效益，這是一個值得探討的問題。在確定控製方案時，通常應考慮到以下幾點：
（1）確定控製方式根據控製設備複雜程度及生產工藝精度要求的不同，可以選擇幾種不同的控製方式。如繼電接觸器控製、順序控製、可編程序控製器控製、計算機控製等。
（2）滿足控製線路對電源種類、工作電壓和頻率等的要求。
（3）構成自動循環繪製設備工作循環簡圖，確定行程開關的位置。若是電液控製，應確定電磁鐵和電磁閥的通斷狀態，列出上述電器元件與執行動作的關係表。
（4）確定控製係統的工作方法一台設備可能有不同的工作方式，例如自動循環、手動調整、動作程序轉換及控製係統中的檢測等，逐個予以實現。
（5）妥善地考慮聯鎖關係及電氣保護聯鎖關係及電氣保護是保證設備運行、操作相互協調及正常執行的條件，所以在製定控製方案時，必須全麵地考慮設備運行規律和各動作的製約關係，完善保護措施。
第二節電機容量的選擇
一 、電動機容量選擇的原則
在電力拖動係統中，合理地選擇電動機是一項非常重要的工作。電動機的選擇，除了要根據機械設備的要求、技術經濟指標和工作環境等條件正確地選擇電動機的種類、額定電壓、額定轉速和電動機的結構形式外，主要是進行電動機容量的選擇。如果電動機的容量選得太大，雖然能保證正常工作，但是由於電動機經常在輕載下運行，不能得到充分發揮，運行效率和功率因數（對異步電動機而言）都會下降，從而增加了設備投資和運行費用。如果電動機的容量選得太小，不能充分發揮設備的生產效能，使生產效率降低，並且由於電動機經常處於過載狀態，將縮短其壽命，嚴重時甚至燒毀電動機，同時還可能出現因啟動轉矩小而產生的啟動困難等問題。
電動機容量的選擇應遵循以下基本原則。
1.發熱
電動機在運行時，必須保證它的實際最高工作溫度τmax等於或略小於電動機絕緣材料所允許的最高溫度τa。
2.過載能力
電動機在運行時，必須具有一定的過載能力。特別是在短時工作製下，由於電動機的熱慣性很大，電動機在短期內承受高於額定功率的負載時仍可保證τmax≤τa。此時，決定電動機容量的主要因素不是發熱問題而是電動機的過載能力，即所選電動機的最大轉矩Tmax必須大於運行過程中可能出現的最大負載轉矩TLmax。
係數0.8是考慮了電源電網波動的影響。一般地，對於直流電動機，λm=1.5～2；對於繞線式異步電動機，λm=2～2.5；對於鼠籠式異步電動機，λm=1.8～2；對於同步電動機，λm=2～2.5。
3.啟動能力
由於鼠籠式異步電動機的啟動轉矩一般較小，所以，為使電動機能夠可靠啟動，必須保證電動機的啟動轉矩Tst大於負載轉矩TL。
此外，電動機容量的選擇與它的負載和工作方式有密切關係。我國將電動機的運行方式按發熱情況分為三類，即長期工作製、短時工作製和重複短時工作製，並分別按上述原則規定出電動機的額定功率和額定電流。下麵分別按不同的工作製介紹電動機容量的選擇。
二、不同工作製下電動機容量的選擇
（一）長期工作製電動機容量的選擇
長期工作製亦稱連續工作製，其特點是：電動機的連續工作時間tp很長，運行中電動機的穩定溫升可以達到穩定值。這一類電動機的產品數量最多，所有銘牌上沒有標明工作製的電動機均屬於此類。
長期工作製電動機的負載有兩類，即恒定負載和變動負載。
1.帶恒定負載時電動機容量的選擇
負載功率PL不變的生產機械稱為恒定負載，如重型車床、重型鏜銑床和齒輪加工機床等的主傳動電動機以及通風機、泵類負載等。電動機在拖動這類負載長期工作時，它所達到的穩定溫升τst應當等於電動機所允許的最高溫升，這樣電動機的利用才是最充分的。而電動機的額定功率又是按電動機在所允許的最高溫升條件下長期工作時，所能輸出的功率而規定的。因此，在選擇這種工作製電動機的容量時，應使電動機的額定功率等於或稍大於負載功率，即
PRT≥PL（4-4）
由於長期工作製電動機的啟動轉矩和最大轉矩均大於額定轉矩，故一般不必校驗啟動能力和過載能力，僅在重載啟動時才校驗啟動能力。
2.帶變動負載時電動機容量的選擇
有些電動機雖然長期工作，但是它所帶動的負載大小卻是變動的。例如，某些專用機床、自動化機床或組合機床的主運動就屬於這一種；此外，如皮帶運輸機、軋鋼機等也屬於此類負載。在這種變動負載下，電動機的溫升也會產生波動，並且電動機必須滿足以下條件：當負載變到最大時，電動機仍能給出需要的功率，同時溫升不超過允許值。所以，如果按最大負載來選擇電動機的容量，則電動機將得不到充分利用；如果按最小負載來選擇，電動機的實際溫升又將超過允許值,容量又不夠。為了解決這一問題，通常采用所謂的“等效法”來選擇電動機的容量，即把實際的變動負載等效為一恒定負載，而二者溫升相同，這樣就可以根據這一等效恒定負載來確定電動機的容量。負載可以為電流、轉矩或功率。
電動機的溫升取決於它所發出的熱量，而發熱量是由損耗引起的。電動機的損耗主要由兩部分組成，一部分是不隨負載變化的不變損耗ΔP（包括鐵耗和機械損耗等），另一部分是與負載電流的平方成正比的可變損耗I2R（銅耗）。
然後根據等效電流選擇電動機，使電動機的額定電流IRT≥Ieq即可。這種方法稱為等效電流法。
然後根據等效轉矩選擇電動機，使電動機的額定轉矩TRT≥Teq即可。這種方法稱為等效轉矩法。
然後根據等效功率選擇電動機，使電動機的額定功率PRT≥Peq即可。此法稱為等效功率法。
對於生產機械而言，由於機械轉矩負載圖和用功率表示的負載圖比較容易作出，因而等效轉矩法和等效功率法應用較廣。但是無論采用哪一種等效法選擇電動機的容量，都隻考慮了電動機發熱方麵的問題。因此，在利用“等效法”初選出電動機後，還必須校驗其過載能力和啟動轉矩。如不能滿足要求，則應適當加大電動機容量或另選啟動轉矩較大的電動機，直至合適為止。
(二)短時工作製電動機容量的選擇
這類工作製電動機的特點是：電動機的工作時間tp較短，溫升達不到穩定值；而停車時間to卻很長，停車時溫升可下降到（接近）零。屬於短時工作製的電動機，如機床橫梁、刀架和尾架的快速移動電動機、夾緊電動機，水閘閘門啟閉機等。對於這種短時工作方式，既可選用專為短時工作而設計的短時工作製電動機，也可選用為連續工作而設計的長期工作製電動機。
1.選用短時工作製電動機
我國生產的專用短時工作製電動機，規定的標準持續運行時間ts是10min、30min、60min及90min四種。這類電動機銘牌上所標的額定功率PRT 是和一定的標準持續運行時間ts相對應的。當電動機的輸出功率為PRT 時，它隻能連續運行ts時間，否則電動機的實際溫升將超過允許值。所以，應按實際工作時間tp選擇與上述標準持續運行時間ts相接近的電動機。
然後再按Ps選擇電動機，使電動機的額定功率PRT≥Ps，並進行過載能力與啟動能力的校驗。