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呰 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、配电或进行其他拧 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、断路器和隔离幵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，包括控制系统、信号系统、 监测系统、继电保护和自动化系统等。例如，在电力系统中，由互感器的二次侧绕组、测量监 视仪器、继电器、自动装置等通过控制电缆连成的电路，用以控制、保护、调节、测量和监视 一次回路中各参数和各元件的工作状况，以及用于监视测量仪表、控制操作信号、继电保护和 自动装置等。

二次电路的电源是380V、220V、36V等交流电或直流电。380V、220V电源可以在一次电 源中取得。如果一次侧为高压，也可以用变压器取得380V、220V、36V电源；还可以用整流器

和干电池取得直流电源。

3) 机柜及其附件

机柜是电气控制设备不可缺少的组成部分，机箱机柜的作用有4个方面。

(1) 机柜给电源、一次设备、二次设备及附属设备提供空间，并通过机箱内部的支撑、支 架、各种螺丝或卡子夹子等连接件将这些零部件牢固地固定在机柜内部，将电气控制设备的各 类电器、元部件、线缆等集中组合并装载，形成一个集约型的整体。

(2) 机柜坚实的外壳保护着一次设备、二次设备、电源及附属设备，能防压、防水、防冲 击、防尘，并且它还能发挥防电磁干扰、辐射的功能，起屏蔽电磁辐射的作用。

(3) 机柜还提供了很多便于使用的面板开关指示灯等，让操纵者更方便地操纵电气控制设 备或观察电气控制设备的运行情况。

(4) 便于设备的美观设计和设备安装，方便以后的维护与运行，防触电及防小动物或昆虫 对电气控制设备的破坏，保障操作人员的人身安全。

一个好的机柜意味着保证电气控制系统可以在良好的环境里运行。所以，机柜应该能够 系统地解决高密度散热、大量线缆敷设和管理、大容量配电、能够在高稳定性的环境下运行

等问题。

4) 安装板

安装板也是电气控制设备不可缺少的组成部分。电气控制设备中的一次设备体积比较大， 一般安装在机柜的框架上。而二次设备体积比较小，但元器件数量比较多，从结构设计方面考 虑，二次设备器件完全直接安装在机柜的框架上是不可能的。将众多的二次设备器件安装在安 装板上，然后将安装板安装在机柜的框架上，是目前比较成熟的解决方案。例外，安装板作为 设备的一个模块，可以给维修提供便利。

5) 接线端子

接线端子用于实现电气控制柜内部及外部的可靠电气连接，方便进行维修。