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电气控制设备（电气控制装置）功能及结构组成

电气控制设备又称为电气控制装置，电气控制设备在自动化系统

中起着电能控制、保护、测量、转换和分配的作用。随着控制技术、

高低压电气元器件技术、电气自动化技术及计算机软/硬件技术的不

断发展，电气控制设备也在向数字化方向发展。

1．电气控制设备的功能

为了保证被控设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备

为之服务。能够实现某项控制功能的若干个电气元件及组件的组合称

为控制回路。电气控制设备一般分为一次控制回路和二次控制回路，

不同的被控制设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气

设备的控制方式也不同。这些设备要有以下功能。

1）自动控制功能

自动控制指的是在没人参与的情况下，利用电气控制装置使被控

对象或过程自动地按预定规律运行。例如，高压和大电流开关设备的

体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备

出了故障时，需要开关自动切断电路，因此要有一套自动控制的电气

操作设备，对供电设备进行自动控制。

2）安全保护功能

电气控制设备与线路在运行过程中不可避免地会发生故障，被控

制设备也难免会出现一些问题。例如，电流（或电压）可能会超过设

备与线路允许工作的范围与限度。这就需要一套检测这些故障的信号

并对设备和线路进行自动调整（断开、切换等）的安全保护装置，以

保障人员与设备的安全。

3）监视功能

电是眼睛看不见的，接触会有危险。一台设备是否带电或断电、

运行是否正常，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如

显示屏、灯光和音响等装置，对电气控制设备进行电气监视。

4）测量功能

监控装置的信号只能定性地表明设备的工作状态（有电或断电），

如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，

测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率等的大小。

在电气控制设备操作与监视中，传统的操作组件、控制电器、仪

表和信号等设备大多可被计算机控制系统及电子组件所取代，但在小

型设备和就地局部控制的电路中仍有一定的应用范围。这些是电路实

现微机自动化控制的基础。

2．电气控制设备的结构组成

由于电气控制系统一般均安装在具有安全保护功能的机柜（箱）

中，所以习惯上把电气控制设备称为电气控制柜，简称电柜。一般的

电气控制设备由以下几部分构成。

1）一次电路及其元器件

一次电路也称为主电路，它是从电源到负载输送电能时电流所经

过的电路。即一次电路是直接与交流电网电源连接的电路。由一次设

备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其他控制的电气回路，称

为一次回路或一次接线系统。

一次电路中的各种电气设备称为一次设备，包括发电机、变压器、

各种开关、断路器、接触器、熔断器、母线、电力电缆、电抗器、电

动机和用电设备等。例如与交流电网电源连接的装置、变压器的一次

侧绕组、电动机及其他负载装置。

一次电路一般工作于高电压、大电流工作状态，一般一次电路的

电源都是220V及以上交流电。其主要作用是对被控制对象的电源进

行控制，从而实现对被控制对象的控制。

对被控制对象的电源进行控制包括：

（1）电源的通断（开关）控制，即被控制设备的启停控制，照

明电路的通断控制；

（2）电源电压的高低控制，即对被控制对象的速度、亮度、力

度等进行控制；

（3）电源电流的大小控制，即对被控制对象的电压、功率、热

量等进行控制；

（4）电源电流的方向控制，即对被控制电动机的方向进行控制；

（5）电源频率的控制，即对被控制对象的速度、亮度、力度等

进行控制；

（6）电源相位的控制，即对被控制电动机的方向进行控制。

2）二次电路及其元器件

二次电路又称为控制电路或辅助电路，它是对主电路进行控制、

保护、监视、测量的电路。二次电路是为保障一次电路能够安全、可

靠地工作所设置的电路，如电力系统中的测量回路、继电保护回路、

开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁

回路等低压回路。

二次电路中的各种设备称为二次设备，它们包括各种控制开关

（如按钮等）、继电器、接触器的线圈和辅助触点、信号灯、测量仪

表、PLC等。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、

调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线，包