电气设计与CAD.pdf

本文由r j b u f k 6368贡献 本文由b e r y a n g b o 贡献 p p t 文档可能在WAP端浏览体验不佳 建议您优先选择TXT 或下载源文件到本机 查看 PLC电气控制技术 电气控制技术 第一节 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 电气控制电路设计基础 电气控制系统设计的基本内容 拟定电气设计任务书 确定电气传动控制方案 确定电气传动控制方案 选择电 动机 设计电气控制原理图 选择电气元件 选择电气元件 制定明细表 设计操作台 设计操作台 电气柜及非标准电气元件 设计电气设备布置总图 设计电气设备布 置总图 电气安装图以及电气接线图 编写电气说明书和使用操作说明书 电气控制系统设计的原则 电气控制系统设计的原则 1 电力拖动方案确定的原则 电力拖动方案确定的原则 电力拖动方案确定的 原则 无电气调速要求电力拖动方案确定 无电气调速要求电力拖动方案确定 笼型异 步电动机 笼型异步电动机 起动不频繁的场合 绕线转子异步电动机 绕线转子异 步电动机 负载静转矩大的拖动装置 笼型异步电动机 笼型异步电动机 起动不频 繁的场合 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 要求电气调速电力拖动方案确定 要求电气调速电力拖动方案确定 调速范围D 调速级数 2 调速范围 2 3 调速级数 4 改变极对数的双速或 多速笼型异步电动机 调速范围D 3 且不要求平滑调速 调速范围 且不要求平滑 调速 绕线转子异步电动机 绕线转子异步电动机 短时或重复短时负载 调运范围 D 且要求平滑调速 调运范围 3 10 且要求平滑调速 容量不大时可采 用带滑差离合器的异步电动机 长期运转在低速时 容量不大时可采用带滑差离合器 的异步电动机 长期运转在低速时 也可考虑采用晶闸管直流拖动系统 也可考 虑采用晶闸管直流拖动系统 调速范围D 调速范围 10 100 直流拖动系 统或交流调速系统 三相异步电动机 三相异步电动机 变更定子绕组的极数和改变 转子电路的电阻 电动机调速性质的确定 电动机调速性质的确定 与生产机械的负载 特性相适应 双速笼型异步电动机 当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时 双 速笼型异步电动机 当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时 转速由低速升为高 速 功率却变化不大 适用于恒功率传动 转速由低速升为高速 功率却变化不大 适用于恒功率传动 由星形 联结改为双星形联结时 电动机输出转矩不变 适 用于恒转矩传动 联结改为双星形联结时 电动机输出转矩不变 适用于恒转矩传动 直流他励电动机 改变电枢电压调速为恒转矩调速 直流他励电动机 改变电枢 电压调速为恒转矩调速 而改变励磁调速 为恒功率调速 为恒功率调速 恒转矩负 载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速 恒转矩负载采用恒功率调速或恒功 率负载采用恒转矩调速 将使电动 机额定功率增大D倍 为调速范围 部分转矩未得 到充分利用 机额定功率增大 倍 D为调速范围 部分转矩未得到充分利用 为 调速范围 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 2 控制方案确定 控制方案确定 控制方案确定 控制方式与拖动需要相适应 以 经济效益为标准 控制逻辑简单 控制方式与拖动需要相适应 以经济效益为标准 控制逻辑简单 加工程序基本固定 采用继电器接点控制方式较为合理 加工 程序基本固定 采用继电器接点控制方式较为合理 经常改变加 工程序或控制逻辑复 杂 采用可编程序控制器较为合理 工程序或控制逻辑复杂 采用可编程序控制器较 为合理 控制方式与通用化程度相适应 加工一种或几种零件的专用设备 控制方 p a g e 1 式与通用化程度相适应 加工一种或几种零件的专用设备 通用化程度低 可以有 较高的自动化程度 宜采用固定的控制电路 通用化程度低 可以有较高的自动化程 度 宜采用固定的控制电路 单件 小批量且可加工形状复杂零件的通用设备 单 件 小批量且可加工形状复杂零件的通用设备 采用数字程序控制 或可编程序控制器 控制 可以根据不同加工对象设定不同的加工程序 或可编程序控制器控制 可以根 据不同加工对象设定不同的加工程序 有较好的通用性和灵活性 有较好的通用性 和灵活性 控制方式应最大限度满足工艺要求 自动循环 半自动循环 控制方式 应最大限度满足工艺要求 自动循环 半自动循环 手动 调整 紧急快退 保护 性联锁 信号指示和故障诊断等功能 调整 紧急快退 保护性联锁 信号指示和故 障诊断等功能 控制电路的电源应可靠 简单控制电路可直接用电网电源 控制电 路的电源应可靠 简单控制电路可直接用电网电源 电路较 复杂的控制装置 可将 电网电压隔离降压 以降低故障率 复杂的控制装置 可将电网电压隔离降压 以降 低故障率 自动化程 度较高的生产设备 可采用直流电源 有助于节省安装空间 度较高的生产设备 可采用直流电源 有助于节省安装空间 便于同 无触点元件连接 元件动作平稳 操作维修也较安全 无触点元件连接 元件动作平稳 操作维修也 较安全 PLC电气控制技术 电气控制技术 电气控制电路设计方法 电气控制电路设计方法 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 先设计主电路 再设计控制电路 设先设计主电路 再设计控制电路 信号电 路及局部照明电路等 控制电路设计要求 控制电路设计要求 满足生产机械的工艺 要求 能按照工艺的顺序准确而可靠地工作 满足生产机械的工艺要求 能按照工艺 的顺序准确而可靠地工作 电路结构力求简单 尽量选用常用的且经过实际考验过的 电路 电路结构力求简单 尽量选用常用的且经过实际考验过的电路 操作 调整 和检修方便 操作 调整和检修方便 具有各种必要的保护装置和联锁环节 具有 各种必要的保护装置和联锁环节 控制电路设计方法 控制电路设计方法 经验设 计法 根据生产工艺的要求 按照电动机的控制方法 经验设计法 根据生产工艺的 要求 按照电动机的控制方法 采用 典型环节电路直接进行设计 典型环节电路直 接进行设计 逻辑设计法 采用逻辑代数进行设计 逻辑设计法 采用逻辑代数进 行设计 通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路 通过下面的例 子来说明如何用经验设计法来设计控制电路 例题 某机床有左 右两个动力头 用 以铣削加工 例题 某机床有左 右两个动力头 用以铣削加工 它们各由一台交流 电动机拖 另外有一个安装工件的滑台 由另一台交流电动机拖动 动 另外有一个 安装工件的滑台 由另一台交流电动机拖动 加工工艺是在开始 工作时 要求滑台先 快速移动到加工位置 然后自动变为记速进给 工作时 要求滑台先快速移动到加工 位置 然后自动变为记速进给 进给到指定 位置自动停止 再由操作者发出指令使滑 台快速返回 回到原位后自动停车 位置自动停止 再由操作者发出指令使滑台快速 返回 回到原位后自动停车 要 求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动 求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动 而在滑台电动机正向停车时也 停车 停车 PLC电气控制技术 电气控制技术 主电路设计 主电路设计 动力头拖动电动机只要求单方 向旋转 向旋转 为使两台电动机同步 起动 可用一只接触器KM3控 起动 可用一只接触器 控 滑台拖 功电动机需要正转 制 滑台拖功电动机需要正转 反转 可用两只接触器KM1 反转 可用两只接触器 KM2接制 滑台的快速移动由 接制 接制 磁铁YA改变机 械传动链来 电磁铁 改变机械传动链来 实现 由接触器KM4来控制 来控制 实现 由接触器 来控制 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 主电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 p a g e 2 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 控制电路设计 滑台电动机的正转 反转分别用两个按钮SBl 与SB2控制 停车 则分别用 控制 滑台电动机的正转 反转分别用两个按钮 与 控制 SB3与SB4控制 由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动 停车时也 控制 与 控制 由于动 力头电动机在滑台电动机正转后起动 停车 故可用接触器KM1的常开辅助触点控制 的常开辅助触点控制KM3的线圈 如图 所示 的线圈 所示 停车 故可用接触 器 的常开辅助触点控制 的线圈 如图a 所示 滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时 改变凸轮的变速比来实现 滑 通电时 滑台的快速移动可采用电磁铁 通电时 改变 凸轮的变速比来实现 台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制 的辅助 触点控制KM4 再由 台的快速前进与返回分别用 与 的辅助触点控制 再由KM4 触点 去通断电磁铁YA 滑台快速前进到加工位置时 要求慢速进给 因 触点去通断电磁 铁 滑台快速前进到加工位置时 要求慢速进给 而在KM1触点控制 触点控制KM4 的支路上串联限位开关 的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点 此部分的 的常闭触点 而在 触点控制 的支路上串联限位开关 的常闭触点 辅助电路如图b 所示 所示 辅助电路如图 所示 控制电路草图 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 联锁与保护环节设计 联锁与保护环节设计 用限位开关SQ1的常闭触点控制 滑台慢速进给到位时的停车 用限位开 的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车 用限位开关 的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车 的常闭触点控制滑台快速返 回至原位时的自动停车 关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车 接触器 的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车 接触器KMl 之间应互相联 锁 与KM2之间应互相联锁 三台电动机均应用热继电器作过载保护 之间应互相联 锁 三台电动机均应用热继电器作过载保护 控制电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 电路的完善 电路的完善 电路初步设计完后 可能还有不够合理的地方 因 此需仔细校核 电路初步设计完后 可能还有不够合理的地方 因此需仔细校核 一 共用了 三个KMl 的常开辅助触点 而一般的接触器只有两个常开辅助触点 因此 的常开辅助触点 三个 的常开辅助触点 而一般的接触器只有两个常开辅助触点 因 此 必须进行修改 从电路的工作情况可以看出 必须进行修改 从电路的工作情 况可以看出 KM3的常开辅助触点完全可以 的常开辅助触点完全可以 代替KM1的常开 辅助触点去控制电磁铁 修改后的辅助电路如图所示 的常开辅助触点去控制电磁 铁YA 修改后的辅助电路如图所示 代替 的常开辅助触点去控制电磁铁 修改后的控制电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 控制电路设计时应注意的问题 设计控制电路时 尽量减少连接导线 设计控制电路时 应考虑电器元件的实 际位 尽可能地减少配线时的连接导线 如图a 是不合理的 是不合理的 置 尽可能 地减少配线时的连接导线 如图 是不合理的 电器连接图 按钮一般是装在操作台上 而接触器则是装在电器柜内 按钮一般是装在操作 台上 而接触器则是装在电器柜内 这样接线 就需要由电器柜二次引出连接线到操作 台上 就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上 所以一般都将起动按钮和 停止 按钮直接连接 就可以减少一次引出线 如图b 所示 所示 停止按钮直接连接 就可 p a g e 3 以减少一次引出线 如图 所示 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 正确连接电器的线圈 a 电压线圈通常不能串联使用 如图 所示 由于它们 的阻抗不尽相同 会 电压线圈通常不能串联使用 所示 电压线圈通常不能串联使 用 如图a 所示 由于它们的阻抗不尽相同 造成两个线圈上的电压分配不等 造成两 个线圈上的电压分配不等 即使外加电压是同型号线圈电压的额 定电压之和 也不允 许 因为电器动作总有先后 定电压之和 也不允许 因为电器动作总有先后 当有 一个接触器先动 作时 则其线圈阻抗增大 该线圈上的电压降增大 作时 则其线圈 阻抗增大 该线圈上的电压降增大 使另一个接触器不 能吸合 严重时将使电路烧毁 能吸合 严重时将使电路烧毁 电磁线圈的串并联 b 电感量相差悬殊的两个电器线圈 也不要并联连接 图b 中直流电磁铁 电感量 相差悬殊的两个电器线圈 也不要并联连接 电感量相差悬殊的两个电器线圈 中直 流电磁铁 YA与继电器 并联 在接通电源时可正常工作 但在断开电源时 与继电器 KA并联 在接通电源时可正常工作 但在断开电源时 并联 与继电器 由于电磁铁 线圈的电感比继电器线圈的电感大得多 所以断电时 由于电磁铁线圈的电感比继电 器线圈的电感大得多 所以断电时 继 电器很快释放 电器很快释放 但电磁铁线 圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合 一段时间 从而造成继电器的误动作 一 段时间 从而造成继电器的误动作 解决方法可备用一个接触器的 触点来控制 如图 c 所示 所示 触点来控制 如图 所示 PLC电气控制技术 电气控制技术 控制电路中应避免出现寄生电路 控制电路中应避免出现寄生电路 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路 寄生电路是电路动作过程中意外 接通的电路 如图所示具有指示 和热保护的正反向电路 灯HL和热保护的正反向电路 和热保护的正反向电路 正常工作时 正常工作时 能 完成正反向起动 完成正反 向起动 停止和信号指示 停止和信号指示 当热继电器FR动作时 当热继电器 动作时 电 动作时 路就出现了寄生电路 路就出现了寄生电路 如 图中虚线所示 图中虚线所示 使正向接 触器KM1不能有 效释放 不能有效释放 触器 不能有效释放 起不了保护作用 起不了保护作用 寄生电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 尽可能减少电器数量 采用标准件和相同型号的电器 如图所示 尽可能减少电 器数量 采用标准件和相同型号的电器 如图所示 简化电路 当控制的支路数较多 当控制的支路数较多 而触点数目不够时 而触点数 目不够时 可采用中间继电器增 加控制支路的数量 加控制支路的数量 去掉不必要的 KM1 简化电路 简化电路 提高电路可靠性 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的控制电路 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控 制电路 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中 正反向接触器之间不仅要有电 气联锁 在频繁操作的可逆电路中 正反向接触器之间不仅要有电气联锁 而且 还 有机械联锁 还有机械联锁 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流 短路 p a g e 4 过载 过电流 过电压 常用的保护措施有漏电流 短路 过载 过电流 过电压 失电压等保 环节 有时还应设有合闸 断开 事故 安全等必须的指示信号 护 环节 有时还应设有合闸 断开 事故 安全等必须的指示信号 电气控制电路设计中元器件的选择 1 电动机的选择 电动机的选择 选择电动机时 要考虑电动机的功率 转 速 结构型式 选择电动机时 要考虑电动机的功率 转速 结构型式 额定电压等 a 电动机功率的选择 依据的是负载功率 电动机功率的选择 依据的是负载功率 依据的是负载功率 选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法 选择电动 机功率的一种实用方法是调查统计类比法 目前采用的拖动电动机功率的统计分析公 式如下 目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下 1 卧式车床主电动机 的功率 P 36 51 54 式中 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率 D为工件最大直径 式 中 P为主拖动电动机功率 k W 为工件最大直径 m 为工件最大直径 PLC电气控制技术 电气控制技术 2 立式车床主电动机的功率 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 式中 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率 D为工件最大直径 式 中 P为主拖动电动机功率 k W 为工件最大直径 m 为工件最大直径 3 摇臂钻床主电动机的功率 式中 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功 率 D为最大钻孔直径 式中 P为主拖动电动机功率 k W 为最大钻孔直径 m m 为最大钻孔直径 4 卧式镗床主电动机的功率 式中 P为主拖 动电动机功率 k W 为镗杆直径 m m 为主拖动电动机功率 D为镗杆直径 式中 P为主拖动电动机功率 k W D为镗杆直径 m m 5 龙门铣床主电动机 的功率 1 1 15 P B 166 式中 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率 B为工作台宽度 式中 P为主拖动电动机功率 k W 为工作台宽度 m m 为工作台宽度 主拖动和进给拖动用一台电动机的场合 按主拖动电动机的功 率计算 主拖动和进给拖动用一台电动机的场合 按主拖动电动机的功率计算 对 于采用单独的进给拖动电动机 对于采用单独的进给拖动电动机 出于其不仅拖动进 给运动外还拖动工作台 的快速移动 应按快速移动所需功率来选择 快速移动所需功 率 般按经 的快速移动 应按快速移动所需功率来选择 快速移动所需功率 般 按经 验数据来选择 可查阅有关资料 验数据来选择 可查阅有关资料 机床进给 拖动的功率一般较小 按经验 车床 机床进给拖动的功率一般较小 按经验 车床 钻床的进给拖动功率为 主拖动功率的0 03 0 05 而铣床的进给拖动功率为主拖动 功率的 主拖动功率的 而铣床的进给拖动功率为主拖动功率的0 2 0 25 P 20D0 88 P 0 0646 D 1 19 P 0 004 D 1 7 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 b 电动机额定电压的选择 交流电动机额定电压应与供电电网电压一致 交流 电动机额定电压应与供电电网电压一致 额定电压为220V 380V 三角形 联结 及6 380V 660V 联结 中小型异步电动机额定电压为 三角形 Y联结 三角形 Y联结 两 种 后者可用Y 三角形起动 联结 三角形起动 三角形 联结 两种 后者可用 三角形起动 当电动机功率较大时 可选用相应电压的高压电动机 当电动机功率 较大时 可选用相应电压的高压电动机 直流电动机的额定电压也要与电源电压相一 致 直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致 c 电动机额定转速的选择 对 于额定功率相同的电动机 额定转速愈高 电动机尺寸 质量愈小 对于额定功率相 同的电动机 额定转速愈高 电动机尺寸 质量愈小 成 本愈低 选用高速电动机较 p a g e 5 为经济 本愈低 选用高速电动机较为经济 由于生产机械所需转速一定 电动机 转速愈高 传动机构转速比愈大 由于生产机械所需转速一定 电动机转速愈高 传 动机构转速比愈大 传 动机构愈复杂 因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速 动机构愈复杂 因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速 d 电动机结构型 式的选择 按其安装位置的不同可分为卧式 轴是水平的 电动机的结构型式按其安 装位置的不同可分为卧式 轴是水平的 和立式 轴是垂直的 两种 应以电动机与工 作机构的连接方便 轴是垂直的 两种 应以电动机与工作机构的连接方便 紧凑 为原则 来选择 来选择 如防护式 封闭式 防爆式等 电动机具有不同的防护 型式 如防护式 封闭式 防爆式等 具体要根据 电动机的工作条件来选择 电动 机的工作条件来选择 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 e 笼型异步电动机有关电阻的计算 1 笼型异步电动机起动电阻的计算 在电 动机减压起动方式中 定子回 笼型异步电动机起动电阻的计算 笼型异步电动机起 动电阻的计算 在电动机减压起动方式中 路串联的限流电阻可按下式近似计算 路 串联的限流电阻可按下式近似计算 R s t 110 IN 4 K s t 3 1 K s r t K s t 式中 为每相启动限流电阻值 I 为电动机额定电流 K 式中 Rs t 为每相启动限流电阻值 N为电动机额定电流 A s t 为不加电 阻时 电动机的起动电流与额定电流之比 可由手册查出 阻时 电动机的起动电流与额定 电流之比 可由手册查出 Ks r t 为加入起动限流电 阻后 电动机的起动电流与额定电 流之比 可根据需要选取 阻后 电动机的起动电流与额定电流之比 可根据需要选 取 2 笼型异步电动机反接制动电阻的计算 电动机在反接制动瞬间 定子的旋转 磁 笼型异步电动机反接制动电阻的计算 笼型异步电动机反接制动电阻的计算 电动 机在反接制动瞬间 场已经反向旋转 而转子的转向尚未来得及改变 转差率s 接近 接近2 场已经反向旋转 而转子的转向尚未来得及改变 转差率 接近 因此反接 制 动时的电流比起动电流大 为了限制制动电流 动时的电流比起动电流大 为了 限制制动电流 在电动机定子回路中也应串入 限流电阻 反接制动的限流电阻可按下 式近似计算 限流电阻 反接制动的限流电阻可按下式近似计算 Rr b 110 IN 4 K s t 3 0 5 K r b r K s t 式中 为每相反接制动限流电阻阻值 K 为接入限流电阻后 式中 Rr b 为每相反接制动限流电阻阻值 r b r 为接入限流电阻后 反接制 动电流与额定 电流之比 如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻 动电流与额定电流之比 如 果只在电动机的两相中串入制动限流电阻 Rr b 值可取 计算值的1 5倍 计算值的 倍 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 2 常用低压电器的选择 a 接触器的选用 选择接触器主要依据以下数据 电源 种类 直流或交流 主触点额定 选择接触器主要依据以下数据 电源种类 直流或交流 主触点额定 电流 辅助触点的种类 数量和触点的额定电流 电磁线 圈的电源种类 电流 辅助触点的种类 数量和触点的额定电流 电磁线圈的电源种 类 频 率和额定电压 额定操作频率等 机床应用最多的是交流接触器 率和额定 电压 额定操作频率等 机床应用最多的是交流接触器 交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流 额定电压 线圈电压等 交流 接触器的选择主要考虑主触点的额定电流 额定电压 线圈电压等 1 主触点额定电流 N可根据下面经验公式进行选择 主触点额定电流I 可根 据下面经验公式进行选择 PN 10 3 IN KU N 式中 为接触器主触点额定电 流 为比例系数 一般取1 1 4 为比例系数 式中 IN为接触器主触点额定电 流 A K为比例系数 一般取 PN为被控电动机额定功率 k W N为被控电动机 额定线电压 V 为被控电动机额定功率 U 为被控电动机额定线电压 p a g e 6 2 交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定 交流接触 器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定 3 根据控制回路的电压决定接 触器的线圈电压 4 接触器辅助触点的数量 种类应满足电路的需要 接触器辅助 触点的数量 种类应满足电路的需要 PLC电气控制技术 电气控制技术 b 继电器的选择 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 一般继电器也叫电磁继电器 选用时 一般继电器的选择 一般继电器也叫电磁 继电器 选用时 除满足继电 器线圈电压或线圈电流的要求外 器线圈电压或线圈 电流的要求外 还应按照控制需要分别选用过电流继 电器 欠电流继电器 过电压继 电器 欠电压继电器 中间继电器等 电器 欠电流继电器 过电压继电器 欠电压 继电器 中间继电器等 另外电压 电流继电器还有交流 直流之分 选择时也应注 意 另外电压 电流继电器还有交流 直流之分 选择时也应注意 从以下几方面 考虑 时间继电器的选择 从以下几方面考虑 1 根据控制电路的要求来选择延时 方式 即通电延时型或断电延时型 根据控制电路的要求来选择延时方式 即通电延 时型或断电延时型 2 根据延时准确度要求和延时长 短要求来选择 根据延时准 确度要求和延时长 短要求来选择 3 根据使用场合 工作环境选择合适的时间继 电器 根据使用场合 工作环境选择合适的时间继电器 热继电器的选择 按照电动机的工作环境 起动情况 负载性质等因素来考虑 按照电动机的工 作环境 起动情况 负载性质等因素来考虑 1 热继电器结构形式的选择 星形联 结的电动机可选用两相或三相结构热 热继电器结构形式的选择 继电器 继电器 三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器 2 热元件额定电流 的选择 一般可按下式选取 热元件额定电流的选择 一般可按下式选取 式中 为热元件的额定电流 为电动机的额定电流 式中 IR为热元件的额定电流 IN为 电动机的额定电流 对于工作环境恶劣 起动频繁的电动机 则按下式选取 对于 工作环境恶劣 起动频繁的电动机 则按下式选取 I R 1 15 1 5 I N 热元 件选好后 还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值 热元件选好后 还需根据 电动机的额定电流来调整它的整定值 I R 0 95 1 05 I N PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 c 熔断器的选择 熔断器选择内容主要是熔断器种类 额定电压 熔断器选择 内容主要是熔断器种类 额定电压 额定电流等级和熔体额 定电流 熔体额定电流I 的选择是主要参数 定电流 熔体额定电流 R的选择是主要参数 单台长期工作的 异步电动机 I R 1 5 2 5 I N 式中 为异步电动机额定电流 式中 IN为异步电动机额定电流 用一组熔 断器保护多台电动机 IR 1 5 2 5 Im a x I N 式中 为容量最大的电动机的额定电流 式中 Im a x 为容量最大的电动机的额 定电流 IN为其他电动机额定电 流之和 流之和 d 其他电器的选择 1 断路 器的选择 2 控制变压器容量的选择 3 控制按钮的选择 4 行程开关的选择 5 万能转换开关的选择 6 接近开关的选择 PLC电气控制技术 电气控制技术 电气控制系统中的保护环节 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 1 短路保护 短路保护 危害 电路发生短路时的危害 电路发生短路时的危害 短路电流会 引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电 动力 动力 使电动机和电路中 p a g e 7 的各种电气设 备产生机械性损坏 备产生机械性损坏 为采用熔断器作短路保护的 电路 图a 为采用熔断器作短路保护的电路 为采用熔断器作短路保护的电路 图b 为 采用断路器作为短路保护和过载 为采用断路器作为短路保护和过载 保护的电路 保 护的电路 若主电动机容量较小 若主电动机容量较小 主电路中的 熔断器可同时 作为控制电路的短路保护 若主电动机容量较大 若主电动机容量较大 则控制电路 一定要单独设置短路保护熔断器 一定要单独设置短路保护熔断器 若主电路采用 三相四线制或对变压 器采用中性点接地的三相三线制的供电 电路中 必须采用三相 短路保护 电路中 必须采用三相短路保护 短路电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 2 过电流保护 不正确的起动和过大的冲击负载 常常引起电动机出现很大的过 电流 不正确的起动和过大的冲击负载 常常引起电动机出现很大的过电流 过电 流的危害 导致电机损坏 引起过大的电动机转矩 过电流的危害 导致电机损坏 引起过大的电动机转矩 使机械的转动部 件受到损坏 件受到损坏 所示是过电流 保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路 图a 所示是过电流保护用在绕线转子 异步电动机的限流起动电路 所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动 电路 为笼型电动机工作时的过电流保护电路 图b 为笼型电动机工作时的过电流保护 电路 为笼型电动机工作时的过电流保护电路 工作原理 工作原理 当电动机 起动时 时间继电器 当电动机起动时 KT的动断触点仍闭合 动合触 的动断触点仍 闭合 的动断触点仍闭合 点尚未闭合 过电流继电器KI 点尚未闭合 过电流继电器 的线圈不接入电路 起动结束后 的线圈不接入电路 起动结束后 KT动断触点断 开 动合触点闭 动断触点断开 动断触点断开 线圈得电 合 KI线圈得电 开始 起保护 线圈得电 作用 作用 工作过程中 某种原因而引起 工作过程中 过 电流时 输出电压增加 输出电压增加 过电流时 TA输出电压增加 KI动作 其 动断触点断开 电 动作 动作 其动断触点断开 动机便停止运转 动机便停止运 转 过流保护 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 3 过载保护 电动机长期超载运行的危害 使其绕组的温升将超过额定值而损坏 危害 电动机长期超载运行的危害 使其绕组的温升将超过额定值而损坏 常采 用热继电器作为过载保护元件 热继电器作为过载保护元件 常采用热继电器作为过 载保护元件 在使用热继电器作过载 保护时 保护时 还必须装有熔 断器或过流 继电器配合 使用 原因 由于热惯性的关系 由于热惯性的关系 热继 电器不会受 短路电流的冲 击而瞬时动作 击而瞬时动作 但当有 8 10倍额定电流通过热 倍额定电流通过热 继电器时 继电器时 有可能使热继 电器的发热元件烧坏 电 器的发热元件烧坏 单相 两相 三相过载保护 单相 两相 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 4 失电压保护 失电压保护 是指防止电压恢复时电动机自起动的保护 是指防止 电压恢复时电动机自起动的保护 失电压保护 是指防止电压恢复时电动机自起动的 保护 接触器的自锁控制电路来实现 通常采用接触器的自锁控制电路来实现 通常 采用接触器的自锁控制电路来实现 按下按钮SB2 接触器线圈得电 其动合触点 接触器线圈得电 按下按钮 闭合 按钮松开后 闭合 SB2按钮松开后 接触器线 圈由于动合 按钮松开后 触点的闭合仍然得电 当电源断开 触点的闭合仍然得电 当电源断开 接触器线 圈失电 其动合触点断开 故当恢复通电时 圈失电 其动 合触点断开 故当恢复通电时 接触器线圈便不可能得电 要使接触器工作 接触 p a g e 8 器线圈便不可能得电 要使接触器工作 必须再次按压起动按钮SB2 必须再次按压 起动按钮 失电压保护 5 欠电压保护 欠电压保护 当电动机正常运转时 由于电压过分降低 当电动 机正常运转时 欠电压保护 当电动机正常运转时 由于电压过分降低 将引起一些 电 器释放 造成控制电路工作失调 可能产生事故 因此 器释放 造成控制电路 工作失调 可能产生事故 因此 必须在电源 电压降到一定值以下时切断电源 即为 欠电压保护 电压降到一定值以下时切断电源 即为欠电压保护 一般常用电磁式 电压继电器实现欠电压保护 电磁式电压继电器实现欠电压保护 一般常用电磁式电 压继电器实现欠电压保护 当电源电压过低或消失 电压继电器就释放 从而切断控制 回路 电压再恢复时 时 电压继电器就释放 从而切断控制回路 电压再恢复时 要重新 起动才能工作 起动才能工作 PLC电气控制技术 电气控制技术 第二节 第四章 机床电气控制电路设计举例 电气设计与CAD 电气设计与 设计CW6163型卧式车床的电气控制电路 型卧式车床的电气控制电路 设计 型卧式车床的电气控制电路 机床电气传动的特点及控制要求 机床主运动和进给运动由电动机M1集中传动 机床主运动和进给运动由电动机 集中传动 主轴运动的正反向 集中传动 满足螺纹加工要求 是靠两组摩擦片离合器 完成 满足螺纹加工要求 是靠两组摩擦片离合器完成 主轴制动采用液压制动 器 主轴制动采用液压制动器 冷却泵由电动机M2拖动 拖动 冷却泵由电动机 拖 动 刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动 拖动 刀架快速移动由单独的快速电 动机 拖动 进给运动的纵向 左右 运动 横向 前后 运动 以及快速移动 进 给运动的纵向 左右 运动 横向 前后 运动 以及快速移动 都集中由一个手柄 操纵 都集中由一个手柄操纵 电动机型号 电动机型号 主电动机 Y160M 4 1l k W 380V 23 0A 1460 r m i n 主电动机M1 冷却泵电 动机 JCB 22 0 15k W 380V 0 43A 2790 r m i n 冷却泵电动机M2 快速移动电动机 Y90S 4 1 1k W 380V 2 8 A 1400 r m i n 快速移动 电动机M3 PLC电气控制技术 电气控制技术 电气控制电路设计 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 主回路设计 根据电气传动的要求 由接触器KM1 KM2 KM3分别控制电动机 分别控制电动机M1 根据电气传动的要求 由接触器 分别控制电动机 M2及 M3 如图所示 及 如图所示 三相电源由开关 引入 三相电源由开关QS引入 引入 主电动机 的过载保 护由 主电动机M1的过载保护由 热继电器FR1实现 实现 热继电器 实现 主电动机的短路保护可由 机床的 前一级配电箱中的 熔断器充任 熔断器充任 冷却泵电动机 的过载保 冷却泵电 动机M2的过载保 护由热继电器FR2实现 实现 护由热继电器 实现 快速移动电 动机 由于是 快速移动电动机M3由于是 短时工作 不设过载保护 短时工作 不设 过载保护 电动机 M3共同设短 电动机M2 共同设短 路保护熔断器FU1 路 保护熔断器 主电路和控制电路设计 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 控制电路设计 考虑到操作方便 主电动机M1可在床头操作板上和刀架拖板上分 别设起 考虑到操作方便 主电动机 可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起 进行操 纵 动和停止按钮 SB1 SB2 SB3 SB4进行操纵 接触器 进行操纵 接触 p a g e 9 器KM1与控制按钮 与控制按钮 组成带自锁的起停控制电路 组成带自锁的起停控制 电路 冷却泵电动机M2由 进行起停操作 冷却泵电动机 由SB5 SB6进行起停操作 装在机床头部 快速移动 进行起停操作 装在机床头部 电动机M3工作时间短 为了操作灵活由按钮SB7与接触器 工作时间短 与接触器KM3组成点动 电动机 工作 时间短 为了操作灵活由按钮 与接触器 组成点动 控制电路 控制电路 信号指示 与照明电路 可设电源指示灯HL2 绿色 在电源开关 接通后 立即发光显示 在电源开关 接通后 可设电源指示灯 绿色 在电源开关QS接通后 立即发光 显示 表示机床电气电路已处于供电状态 设指示灯HL1 红色 显示主电动机是 表 示机床电气电路已处于供电状态 设指示灯 红色 否运行 这两个指示灯可由接 触器KM1的动合和动断两对辅助触点进行切换 否运行 这两个指示灯可由接触器 的动 合和动断两对辅助触点进行切换 显示 如图右上方所示 显示 如图右上方所示 在操作板上设有交流电流表A 它串联在电动机主回路中 在操作板上设有交流电流 表 它串联在电动机主回路中 用以指示机 床的工作电流 床的工作电流 这样可 根据电动机工作情况调整切削用量使电动机尽量满载 运行 以提高生产率 并能提高 电动机功率因数 照明灯为 照明灯为36V安全电压 安全电压 运行 以提高生产 率 并能提高电动机功率因数 EL照明灯为 安全电压 PLC电气控制技术 电气控制技术 控制电路电源 考虑安全可靠及 满足照明指示灯 的要求 的要求 采用变 压 器供电 压器供电 控制 电路127V 照明 电路 36V 指示灯 6 3V 绘 制电气原理图 根据各局部电路 之间互相关系和 电气保护电路 电气保护电路 画 成电气原理图 画成电气原理图 如图所示 如图所示 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 CW6163型卧式车床电气原理图 型卧式车床电气原理图 PLC电气控制技术 电气控制技术 选择电气元件 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 电源引入开关QS 电源引入开关 QS主要作为电源隔离开关用 并不用它来直接起 停电动机 可按电 主要作为电源隔离开关用 主要作为电源隔离开关用 并不用它来 直接起停电动机 动机额定电流来选 在这里应该根据三台电动机来选 动机额定 电流来选 在这里应该根据三台电动机来选 在中小型机床常 用组合开关中 可选用 HZl 0 25 3型 额定电流为 用组合开关中 可选用 型 额定电流为25A 三极组合开关 三极组合开关 热继电器FR1 FR2 热继电器 主电动机M1额定电流 额定电 流23 0A FR1可选用 可选用JR0 40型热继电器 热元件 型热继电器 主电动机 额 定电流 可选用 型热继电器 电流为25A 电流整定范围为 电流为 电流整定范围 为16 25A 工作时将额定电流调整为 工作时将额定电流调整为23 0A 同理 可选用JRl 0 10型热继电器 选用 号元件 电流整定范围 型热继电器 号元件 同理 FR2可选用 可选用 型热继电器 选用1号元件 是0 40 0 64A 整定在 整 定在0 43A 熔断器FU1 FU2 FU3 熔断器 FU1是对 M3两台电动机进行 保护的熔断器 熔体电流为 是对M2 两台电动机进行保护的熔断器 两台电动机进行 保护的熔断器 是对 可选用RLl 15型熔断器 配用10 A的熔体 型熔断器 配用 的熔体 可选用 型熔断器 的熔体 FU2 FU3选用 选用RLl 15型熔断器 配用最小等级的熔断体 型熔断器 选用 型熔断器 配用最小等级的熔断体2A 2 67 7 0 43 IR A 7 6A 2 5 PLC电气控制技术 电气控制技术 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 接触器KM1 KM2及KM3 接触器 及 接触器KM1 根据主电动机 的额定电流 N 23 0A 控制回路电源 的额定电流I 接触器 根据主电动机M1的额定电流 127V 需主触点三对 动合辅助触点两对 动断辅助触点一对 根据上述 需主触点三对 p a g e 10 动合辅助触点两对 动断辅助触点一对 情况 选用CT0 40型接触器 电磁线圈电 压为 型接触器 情况 选用 型接触器 电磁线圈电压为127V 由于M2 电动机 额定电流很小 电动机额定电流很小 可选用JZ7 44交流中 由于 M3电动机额定电 流很小 KM2 KM3可选用 可选用 交流中 间继电器 线圈电压为127V 触点电流 可完全满足要求 对小容量 间继电器 线圈电压为 触点电流5A 可完全满足要 求 的电动机常用中间继电器充任接触器 的电动机常用中间继电器充任接触器 控制变压器TC 控制变压器 变压器最大负载时是KM1 KM2及KM3同时工作 可以计算 出变压 同时工作 变压器最大负载时是 及 同时工作 器容量应大于68 4VA 考 虑到照明灯等其他电路附加容量 可选用 器容量应大于 考虑到照明灯等其他电路 附加容量 可选用BK100型变压器或 型变压器或BK 150型变压器 电压等级 380V 1 27 36 6 3V 可满足 型变压器 型变压器或 型变压器 电压等级 辅助回路的 各种电压需要 辅助回路的各种电压需要 制定电气元件明细表 电气元件明细表要注明各元器件的型号 规格及数量等 见表 电气元件明细 表要注明各元器件的型号 规格及数量等 见表 PLC电气控制技术 电气控制技术 符 号 名 称 第四章 型 号 Y 160 M 4 JCB 22 J02 21 4 HZl 0 25 13 CJO 40 JZ7 44 JR0 40 JRl 0 10 RLl 15 RLl 15 BK 100 LA10 LA10 LA9 ZSD 0 62T 2 电气设计与CAD 电气设计与 规 格 数量 1 l 1 1 1 2 1 l 3 2 1 3 3 1 2 l M1 M2 M3 QS KM1 KM2 KM3 KR1 KR2 FU1 FU2 FU3 TC SB3 SB4 SB6 SB1 SB2 SB5 SB7 HL1 HL2 A 主电动机 冷却泵电动机 快速移动电动机 组合开关 交流接触器 交流中间继电 器 热继电器 热继电器 熔断器 熔断器 控制变压器 控制按钮 控制按钮 控制按钮 指 示信号灯 交流电流表 11k W 380V 1460r m i n 0 125k W 380V 2790r m i n 1 1k W 380V 1410r m i n 3极50 0V 25A 极 40A 线圈电压 线圈电压127V 5 A 线圈电压 线圈电压127V 额定电流25A 整定电流 整定电流19 9A 额定电流 热元件l 号 整定电流0 43A 热元件 号 整定电流 500V 熔体 熔体10A 500V 熔体 熔体2A 100VA 380V 127 36 6 3 V 黑 色 红 色 6 3 V 绿色1 红色1 绿色 红色 0 50A 直接接入 PLC电气控制技术 电气控制技术 绘制电气安装接线图 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 机床的电气接线图是根据电气原理图及各电气设备安装的布置图来绘制的 机 床的电气接线图是根据电气原理图及各电气设备安装的布置图来绘制的 安装电气设 备或检查电路故障都要依据电气接线图 安装电气设备或检查电路故障都要依据电气 接线图 接线图要表示出各电 气元件的相对位置及各元件的相互接线关系 气元件 的相对位置及各元件的相互接线关系 因此要求接线图中各电气元 件的相对位置与实 际安装的位置一致 件的相对位置与实际安装的位置一致 并且同一个电器的各组成 部分画在 一起 还要求各电气元件的文字符号与原理图一致 一起 还要求各电气 元件的文字符号与原理图一致 对各部分电路之间接 线和对外部接线一般应通过端子 板进行 而且应该注明外部接线的去向 线和对外部接线一般应通过端子板进行 而 且应该注明外部接线的去向 为了看图方便 对导线走向一致的多根导线合并画成单 线 为了看图方便 对导线走向一致的多根导线合并画成单线 可在元件的接 线端 标明接线的编号和去向 接线图还应标明接线用导线的种类和规格 线端标明接线的 编号和去向 接线图还应标明接线用导线的种类和规格 以及穿管的管子型号 规格 尺寸 成束的接线应说明接线根数及其接线号 以及穿管的管子型号 规格尺寸 成 p a g e 11 束的接线应说明接线根数及其接线号 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三节 电气设计的内容 电气设计的四个方向 第四章 电气设计与CAD 电气设计与 建筑强电与弱电 工况企业供配电 智能建筑 电气自动化控制 三个研究阶段 方 案设计 可行性研究 方案设计 可行性研究 是对建设项目在技术经济以及其他 方面是否可行 对多个方案做最终 是对建设项目在技术经济以及其他方面是否可行 选择的研究论证 是建设项目投资决策的依据 选择的研究论证 是建设项目投资 决策的依据 初步设计 扩初设计 初步设计 扩初设计 是根据设计任务书的要 求和有关设计基础资料所做出的具体实施方案 初稿 是基本建设前期工作的重要组成 部分 初稿 是基本建设前期工作的重要组成部分 是工程设计程序中的重要 阶段 当项目无方案设计阶段时 初步设计为扩大了的初步设计 阶段 当项目无方案设 计阶段时 初步设计为扩大了的初步设计 简称 扩初设计 经批准的初步设计 含概 算书 是工程施工图设计的依据 扩初设计 经批准的初步设计 含概算书 是工程 施工图设计的依据 施工图设计 是技术设计和施工图绘制的总称 本阶段首先是技 术设计 是技术设计和施工图绘制的总称 本阶段首先是技术设计 即把经审 批的 初步