电气控制系统设计.ppt

电气控制系统设计,电气原理图设计为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计电气工艺设计为电气控制装置的制造、使用、运行、维修的需要进行的生产施工设计,第一节电气控制设计的原则和内容,一、电气控制设计的原则1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求2）在满足要求的前提下，使控制系统简单、经济、合理、便于操作、维修方便、安全可靠3）电器元件选用合理、正确，使系统能正常工作4）为适应工艺的改进，设备能力应留有裕量,二、电气控制设计的基本内容,1.电气原理图设计内容1）拟定电气设计任务书2）选择电力拖动方案和控制方式3）确定电动机的类型、型号、容量、转速4）设计电气控制原理图5）选择电器元件及清单6）编写设计计算说明书,2.电气工艺设计内容1）设计电气设备的总体配置，绘制总装配图和总接线图2）绘制各组件电器元件布置图与安装接线图，标明安装方式、接线方式3）编写使用维护说明书,第二节电力拖动方案的确定和电动机的选择,一、电力拖动方案的确定1、拖动方式的选择2、调速方案的选择3、电动机调速性质应与负载特性相适应,二、拖动电动机的选择,（一）电动机选择的基本原则1）电动机的机械特性应满足生产机械的要求，与负载的特性相适应2）电动机的容量要得到充分的利用3）电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求，适合工作环境4）在满足设计要求前提下，优先采用三相异步电动机,（二）根据生产机械调速要求选择电动机一般-三相笼型异步电动机调速、起动转矩大-双速电机调速高-直流电动机、变频调速交流电动机（三）电动机结构形式的选择根据工作性质、安装方式、工作环境选择（四）电动机额定电压的选择（五）电动机额定转速的选择（六）电动机容量的选择,第三节电气控制电路设计的一般要求,一、电气控制应最大限度满足生产机械加工工艺要求二、对控制电路电流、电压的要求三、控制电路力求简单、经济,1.尽量缩短连接导线的长度与导线数量2.尽量减少电器元件的品种、数量和规格,3.尽量减少电器元件触头的数目4.尽量减少通电电器的数目,四、确保控制电路工作的安全性和可靠性,1.正确连接电器的线圈2.正确连接电器元件的触头,3.防止寄生电路4.在控制电路中控制触头应合理布置,5.考虑触头的接通与分断能力6.避免触头“竞争”、“冒险”现象竞争：当控制电路状态发生变换时，常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换。由于电器元件总有一定的固有动作时间，对于一个时序电路来说，往往发生不按时序动作的情况，触头争先吸合，就会得到几个不同的输出状态，这种现象称为电路的“竞争”。冒险：对于开关电路，由于电器元件的释放延时作用，也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出，这种现象称为“冒险”。7.采用电气连锁与机械连锁的双重连锁,第四节电气控制电路设计的方法与步骤,一、电气控制电路设计方法简介分析设计法：根据生产工艺的要求，选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求，而后再逐步完善其功能，并适当配置联锁和保护等环节，使其组合成一个整体，成为满足控制要求的完整电路。逻辑设计法：利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路。在继电接触器控制电路中，把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量，把表示继电器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输人、输出逻辑变量之间的相互关系称为逻辑函数关系，这种相互关系表明了电气控制电路的结构。所以，根据控制要求，将这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式，再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数式进行化简，然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和优化，以期获得较为完善的设计方案。,二、分析设计法的基本步骤,l）按工艺要求提出的起动、制动、反向和调速等要求设计主电路。2）根据所设计出的主电路，设计控制电路的基本环节，即满足设计要求的起动、制动、反向和调速等的基本控制环节。3）根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系，确定控制参量并设计控制电路的特殊环节。4）分析电路工作中可能出现的故障，加入必要的保护环节。5）综合审查，仔细检查电气控制电路动作是否正确关键环节可做必要实验，进一步完善和简化电路。,（一）横梁升降机构的工艺要求,（1）横梁上升时，自动按照先放松横梁一横梁上升一夹紧横梁的顺序进行。（2）横梁下降时，自动按照放松横梁一横梁下降一横梁回升一夹紧横梁的顺序进行。（3）横梁夹紧后，夹紧电动机自动停止转动。（4）横梁升降应设有上下行程的限位保护，夹紧电动机应设有夹紧力保护。,三、分析设计法设计举例,（二）电气控制电路设计过程,主电路设计,2、控制电路基本环节设计3、设计控制电路的特殊环节,4、设计连锁保护环节,第五节常用控制电气的选择,一、接触器的选择1接触器种类的选择：2接触器使用类别的选择：3接触器额定电压的确定：4接触器额定电流的选择：5接触器线圈额定电压的确定：6接触器触头数目：7接触器额定操作频率：,二、电磁式继电器的选择1电磁式电压继电器的选择过电压继电器和欠电压继电器2电磁式电流继电器的选择过电流继电器和欠电流继电器过电流继电器：交流过电流继电器、直流过电流继电器。欠电流继电器：只有直流欠电流继电器3电磁式中间继电器的选择,三、热继电器的选择热继电器主要用于电动机的过载保护，因此应根据电动机的形式、工作环境、起动情况、负载情况、工作制及电动机允许过载能力等综合考虑。1热继电器结构形式的选择2热继电器额定电流的选择对于不频繁起动的电动机，可按电动机的额定电流来选择热继电器。对于重复短时工作制的电动机，首先要确定热继电器的允许操作频率，然后再根据电动机的起动时间、起动电流和通电持续率来选择。,四、时间继电器的选择1）电流种类和电压等级：2）延时方式：通电延时型和断电延时型。3）触头形式和数量：4）延时精度：5）延时时间：6）操作频率：,五、熔断器的选择1.一般熔断器的选择：根据熔断器类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电流来选择。熔断器熔体额定电流没有冲击电流的负载，IRNIN长期工作的单台电动机，IRN（1.52.5）IN频繁起动的单台电动机，IRN（33.5）IN多台电动机长期共用一个熔断器，IRN（1.52.5）INMmaxINM2.快速熔断器的选择UFKIUREIRNKIIZmax,六、开关电器的选择（一）刀开关的选择刀开关主要根据使用的场合、电源种类、电压等级、负载容量及所需极数来选择。（1）根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式。若用于隔断电源时，选用无灭弧罩的产品；若用于分断负载时，则应选用有灭弧罩、且用杠杆来操作的产品。（2）根据线路电压和电流来选择。刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压；刀开关额定电流应大于负载的额定电流，当负载为异步电动机时，其额定电流应取为电动机额定电流的15倍以上。（3）刀开关的极数应与所在电路的极数相同。,（二）组合开关的选择组合开关主要根据电源种类、电压等级、所需触头数及电动机容量来选择。组合开关的不能用来分断故障电流。组合开关的操作频率不宜太高，对用于控制电动机可逆运行的组合开关，必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通。组合开关本身不具备过载、短路和欠电压保护,（三）低压断路器的选择根据保护特性要求、分断能力、电网电压类型及等级、负载电流、操作频率等方面进行选择。低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流。热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致。过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定IZKIS欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。,七、控制变压器的选择根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择。（1）控制变压器一、二次电压应与交流电源电压、控制电路电压与辅助电路电压相符合。（2）变压器长期运行时，最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率，计算公式为STKTPXC控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态，而起动电器也能可靠地吸合，计算公式为ST0.6PXC+1.5Pst,第六节电气控制的施工设计与施工,一、电气设备总体配置设计总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的，图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系、走线方式及使用管线要求。,二、电气元器件布置图的设计电柜内的电器可按下述原则布置：l）体积大或较重的电器应置于控制柜下方。2）发热元件安装在柜的上方，并将发热元件与感温元件隔开。3）强电弱电应分开，弱电部分应加屏蔽隔离，以防强电及外界的干扰。4）电器的布置应考虑整齐、美观、对称。5）电器元器件间应留有一定间距，以利布线、接线、维修和调整操作。6）接线座的布置：用于相邻柜间连接用的接线座应布置在柜的两侧；用于与柜外电气元件连接的接线座应布置在柜的下部，且不得低于200mrn。,三、电气控制装置接线图的绘制1.接线图的绘制应符合GB698831997的规定。2.电气元器件相对位置与实际安装相对位置一致。3.接线图中同一电器元件中各带电部件，如线圈、触头等的绘制采用集中表示法，且在一个细实线方框内。4.所有电器元件的文字符号及其接线端钮的线号标注均与电气控制电路图完全相符。5.电气接线图一律采用细实线绘制，6.接线图中应标明连接导线的型号、规格、截面积及颜色。,四、电力装备的施工（一）电气控制柜内