电气控制系统设计 (2)ppt课件

1、第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.1电气控制设计的原那么和内容 4.2电力拖动方案确实定和电动机的选择 4.3电气控制电路设计的普通要求 4.4电气控制电路设计的方法与步骤 4.5常用控制电气的选择 4.6电气控制的施工设计与施工 目录第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计本章要点电气原理图设计电气工艺设计本章难点电气原理图设计本章主要讲述为满足消费机械及工艺要求进展的电气控制线路设计，和为满足电气控制安装的制造、运用、运转、维修需求而进展的消费施工设计的普通方法。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.1.1电气控制设计的原那么 电气控制设计的原那么包括以下几

2、项。 (1) 最大限制满足消费机械和消费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、平安可靠。 (3) 电气元件选用合理、正确，使系统能正常任务。 (4) 为顺应工艺的改良，设备才干应留有裕量。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.1.2电气控制设计的根本内容 1电气原理图设计内容 (1) 拟定电气设计义务书。 (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) 选择电气元件及清单。 (6) 编写设计计算阐明书。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计

3、2电气工艺设计内容电气工艺设计内容 (1) 设计电气设备的总体配置，绘制总装配设计电气设备的总体配置，绘制总装配图和总接线图。图和总接线图。 (2) 绘制各组件电气元件布置图与安装接线绘制各组件电气元件布置图与安装接线图，标明安装方式、接线方式。图，标明安装方式、接线方式。 (3) 编写运用维护阐明书。编写运用维护阐明书。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 确定电力拖动方案时，首先应根据机床工艺要求及构造来选择电力拖动方式，确定电动机的数量，然后根据机床各运动机构要求的调速范围来选择调速方案，使电动机能得到充分合理的利用。4.2 电力拖动方案确实定和电动机的选择第第4章章 电气控制系

4、统设计电气控制系统设计4.2.1电力拖动方案确实定 1拖动方式的选择拖动方式的选择 2调速方案的选择调速方案的选择 (1) 重型或大型设备的主运动及进给运动，应尽能够采用重型或大型设备的主运动及进给运动，应尽能够采用无级调速。无级调速。 (2) 精细机械设备如坐标镗床、精细磨床、数控机床等，精细机械设备如坐标镗床、精细磨床、数控机床等，为了保证加工精度，便于自动控制，也应采用电气无级调为了保证加工精度，便于自动控制，也应采用电气无级调速方案。速方案。 (3) 普通中小型设备如普通机床没有特殊要求时，可选用普通中小型设备如普通机床没有特殊要求时，可选用经济、简单、可靠的三相笼型感应电动机，配以适

5、当级数经济、简单、可靠的三相笼型感应电动机，配以适当级数的齿轮变速箱。为简化构造，扩展调速范围，也可采用双的齿轮变速箱。为简化构造，扩展调速范围，也可采用双速或多速笼型感应电动机。速或多速笼型感应电动机。 3电动机调速性质应与负载特性相顺应电动机调速性质应与负载特性相顺应第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计4.2.2拖动电动机的选择 1根据消费机械调速要求选择电动机种类根据消费机械调速要求选择电动机种类 (1) 不需调速的机械应首先思索采用感应电动机。不需调速的机械应首先思索采用感应电动机。 (2) 对于周期性动摇负载的长期任务机械，为消平尖峰负对于周期性动摇负载的长期任务机械，为消平

6、尖峰负载，普通采用电动机带飞轮任务，这时应思索启动条件和载，普通采用电动机带飞轮任务，这时应思索启动条件和充分利用飞轮的作用可采用绕线转子感应电动机。充分利用飞轮的作用可采用绕线转子感应电动机。 (3) 需求补偿电网功率因数及稳定的任务速度时，应优先需求补偿电网功率因数及稳定的任务速度时，应优先思索采用同步电动机。思索采用同步电动机。 (4) 对于只需几种速度，但不要求调速的消费机械，选用对于只需几种速度，但不要求调速的消费机械，选用多速感应电动机。多速感应电动机。 (5) 要求大的启动转矩和恒功率调速时，常选用直流串励要求大的启动转矩和恒功率调速时，常选用直流串励电动机，如电车、牵引车等。电

7、动机，如电车、牵引车等。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计4.2.2拖动电动机的选择 (6) 对启动、调速及制动要求较高的机械，常选用直流电动机或带调速安装的感应电动机。 (7) 对于要求调速范围大的场所，常采用机械与电气结合调速。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计4.2.2拖动电动机的选择 2根据任务环境选择电动机构造方式根据任务环境选择电动机构造方式 (1) 在正常环境条件下，普通采用防护式电动机；在人员在正常环境条件下，普通采用防护式电动机；在人员及设备平安有保证的前提下，也可采用开启式电动机。及设备平安有保证的前提下，也可采用开启式电动机。 (2) 在空气中存在较多

8、粉尘的场所，宜用封锁式电动机。在空气中存在较多粉尘的场所，宜用封锁式电动机。 (3) 在湿热带地域或比较潮湿的场所，应尽量选用湿热带在湿热带地域或比较潮湿的场所，应尽量选用湿热带型电动机，假设用普通型电动机，应采取相应的防潮措施。型电动机，假设用普通型电动机，应采取相应的防潮措施。 (4) 在露天场所，宜选用户外型电动机，假设有防护措施在露天场所，宜选用户外型电动机，假设有防护措施的也可采用封锁型或防护型电动机。的也可采用封锁型或防护型电动机。 (5) 在高温车间，应根据周围环境温度，选用相应绝缘等在高温车间，应根据周围环境温度，选用相应绝缘等级的电动机，并加强通风，改善电动机的任务条件，提高

9、级的电动机，并加强通风，改善电动机的任务条件，提高电动机的任务容量。电动机的任务容量。 (6) 在有爆炸危险及有腐蚀性气体的场所，应相应地选用在有爆炸危险及有腐蚀性气体的场所，应相应地选用隔爆型及防腐型电动机。隔爆型及防腐型电动机。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 3电动机额定转速的选择电动机额定转速的选择 对于额定功率一样的电动机，额定转速越高的电动机本钱对于额定功率一样的电动机，额定转速越高的电动机本钱越小，越经济，但电动机转速越高，传动机构转速比越大，越小，越经济，但电动机转速越高，传动机构转速比越大，传动机构越复杂。因此，应综合思索电动机的任务特点及传动机构越复杂。因此，应

10、综合思索电动机的任务特点及消费机械构造两方面多种要素来确定电动机的额定转速。消费机械构造两方面多种要素来确定电动机的额定转速。 4电动机额定电压的选择电动机额定电压的选择 电动机额定电压应与供电电源电压相一致。电动机额定电压应与供电电源电压相一致。 5电动机额定功率的选择电动机额定功率的选择 根据消费实际验证，选择电动机容量时，电动机的额定功根据消费实际验证，选择电动机容量时，电动机的额定功率普通比拖动的机械所需之功率大率普通比拖动的机械所需之功率大10%左右为宜。左右为宜。4.2.2拖动电动机的选择第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计4.3电气控制电路设计的普通要求 1电气控制应最大

11、限制满足消费机械加工工艺要求电气控制应最大限制满足消费机械加工工艺要求 在设计之前，必需与机械设计人员充分沟通，应对消费机在设计之前，必需与机械设计人员充分沟通，应对消费机械的任务性能、构造特点和加工工艺过程有充分的了解；械的任务性能、构造特点和加工工艺过程有充分的了解；并对同类或接近产品进展调研、分析和综合；然后提出控并对同类或接近产品进展调研、分析和综合；然后提出控制方案，思索控制方式、启动、制动、反向及调速的要求，制方案，思索控制方式、启动、制动、反向及调速的要求，设置必要的联锁与维护，以便最大限制地满足消费机械加设置必要的联锁与维护，以便最大限制地满足消费机械加工工艺的要求。工工艺的要

12、求。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 2对控制电路电流、电压的要求对控制电路电流、电压的要求 应选择规范的控制电压等级，尽量减少控制电路中电压、应选择规范的控制电压等级，尽量减少控制电路中电压、电流的种类。电流的种类。 3控制电路力求简单、经济控制电路力求简单、经济 1) 尽量缩短衔接导线的长度与导线数量尽量缩短衔接导线的长度与导线数量第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 2) 尽量减少电气元件的种类、数量和规格 3) 尽量减少电气元件触点的数目 4) 尽量减少通电电器的数目第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4确保控制电路任务的平安与可靠确保控制电路任务的平安与

13、可靠 1) 正确衔接电器的线圈正确衔接电器的线圈第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 2) 正确衔接电器元件的触点 3) 防止寄生电路第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4) 在控制电路中控制触点应合理布置 5) 思索触点的接通与分断才干 6) 防止触点“竞争、“冒险景象 7) 采用电气互锁与机械互锁的双重互锁第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.4.1电气控制电路设计方法简介 分析设计法：根据消费工艺的要求，选择一些成熟的典型根本环节来实现这些根本要求，而后再逐渐完善其功能，并适当配置联锁和维护等环节，使其组合成一个整体，成为满足控制要求的完好电路。 逻辑设计法

14、：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，把表示触点形状的逻辑变量称为输入逻辑变量，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。输入、输出逻辑变量之间的相互关系称为逻辑函数关系，这种相互关系阐明了电气控制电路的构造。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，再运用逻辑函数根本公式和运算规律对逻辑函数式进展化简，然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路构造图，最后再做进一步的检查和优化，以期获得较为完善的设计方案。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.4.2分析设计法的根本步骤 (1) 按工艺要求提出的启动、制动、反向和调

15、速等要求设计主电路。 (2) 根据所设计出的主电路，设计控制电路的根本环节，即满足设计要求的启动、制动、反向和调速等的根本控制环节。 (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) 分析电路任务中能够出现的缺点，参与必要的维护环节。 (5) 综合审查，仔细检查电气控制电路动作能否正确，关键环节可做必要实验，进一步完善和简化电路。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.4.3分析设计法设计举例 图4.9送料小车动作表示图 有一送料小车，如图4.9所示，电动机的技术数据为Y180L-。额定功率为7.5 kW、额定转速为1 470 r/min

16、、额定电压为AC380 V。额定电流为13.5 A。要求动作程序如下。 (1) 小车从甲地启动后，运转至乙地能自动停顿，停留t1时间装料后自动前往。 (2) 小车前往至甲地能自动停顿，停留t2时间卸料后又自动启动。 (3) 小车经过乙地不停顿，运转至丙地又自动停顿，停留t3时间，装另一种料后自动前往。 第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计(4) 小车前往经过乙地不停顿，前往到甲地后自动停顿，完成了一个任务循环；在甲地停留t2时间，卸料后又自动启动，小车运转至乙地自动停顿。以后又按上述过程自动循环下去。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 1控制线路原理控制线路原理图设计图设计

17、1) 主电路主电路 根据控制要求可将根据控制要求可将主电路设计成带断主电路设计成带断电抱闸制动的正反电抱闸制动的正反转控制，如图转控制，如图4.10所示。所示。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 2) 控制电路第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 2元器件的选择元器件的选择符号名称型号规格数量M1三相异步电动机Y180L-47.5 kW，380 V，13.5 A，1 470 r/min1KM1，KM2交流接触器CJ20-2520 A，线圈电压220 V2FR1热继电器JR16-20热元件的额定电流为16 A1KT1，KT2，KT3时间继电器JS-20线圈电压220 V3KV电

18、压继电器线圈电压220 V1SQ1，SQ2，SQ3行程开关LX19-111线圈电压220 V3SB1，SB3，SB4控制按钮LA-11D5 A，绿色3SB2控制按钮LA-11DJ5 A，红色1QS电源开关H33-15/3三极，15 A1FU1熔断器电压开关自带，15 A1FU2熔断器RC1-15500 V，熔体2 A1KA中间继电器JZ7-44线圈电压220 V1第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 3绘制电气元件布置图和电气安装接线图绘制电气元件布置图和电气安装接线图 1) 电气元件布置图电气元件布置图第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 2) 电气安装接线图第第4章章 电气

19、控制系统设计电气控制系统设计4.5常用控制电气的选择 4.5.1接触器的选择 1接触器的类型选择 2接触器的运用类别选择 3额定电压的选择 4额定电流的选择 5吸引线圈的额定电压 4.5.2电磁式继电器的选择 1电磁式电压继电器的选择 2电磁式电流继电器的选择 3电磁式中间继电器的选择第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.5.3热继电器的选择 1热继电器构造方式的选择 2热继电器额定电流的选择 4.5.4时间继电器的选择 (1) 电流种类和电压等级：应与控制电路一致。 (2) 延时方式：根据控制电路的要求选择通电延时型或断电延时型。 (3) 触点方式和数量：根据控制电路的要求选择触

20、点方式及数量。 (4) 延时精度：根据控制电路的要求选择，延时精度要求不高的场所可选择空气阻尼式的时间继电器；延时精度要求高的场所可选择电动式或电子式的时间继电器。 (5) 延时时间：应能满足控制要求。 (6) 操作频率：不宜过高，否那么影响寿命，甚至会导致动作失调。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.5.5熔断器的选择 1普通熔断器的选择 熔断器的类型应根据电路要求、运用场所及安装条件来选择，其维护特性应与被维护对象的过载才干相匹配。同时，熔断器的极限分断才干应大于或等于所维护电路能够出现的短路电流值，这样才干得到可靠的短路维护。 2快速熔断器的选择 (1) 快速熔断器的额定电

21、压应大于线路正常任务电压。 (2) 快速熔断器的额定电流应大于或等于内部熔体的额定电流。 第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.5.6开关电器的选择 1刀开关的选择 (1) 根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其构外型式。 (2) 根据线路电压和电流来选择。 (3) 刀开关的极数应与所在电路的极数一样。 2组合开关的选择 (1) 组合开关主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机容量来选择。 (2) 组合开关不能用来分断缺点电流。 (3) 组合开关的操作频率不宜太高。 (4) 对用于控制电动机可逆运转的组合开关，必需在电动机完全停顿转动后才允许反方向接通。 (5) 组合开关本

22、身不具备过载、短路和欠电压维护。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 3低压断路器的选择低压断路器的选择 低压断路器的选用原那么如下。低压断路器的选用原那么如下。 (1) 断路器的额定电压和额定电流应大于或等于电路的正断路器的额定电压和额定电流应大于或等于电路的正常任务电压和电流。常任务电压和电流。 (2) 断路器的极限通断才干应大于或等于电路的最大短路断路器的极限通断才干应大于或等于电路的最大短路电流。电流。 (3) 欠电压脱扣器的整定电压应等于电路的额定电压。欠电压脱扣器的整定电压应等于电路的额定电压。 (4) 热脱扣器的整定电流应等于电路的额定电流。热脱扣器的整定电流应等于电路的

23、额定电流。 (5) 对维护笼型感应电动机，断路器的电磁脱扣器对维护笼型感应电动机，断路器的电磁脱扣器(过电流过电流脱扣器脱扣器)的瞬时脱扣整定电流为的瞬时脱扣整定电流为815倍电动机额定电流，倍电动机额定电流，而维护绕线式电动机时为而维护绕线式电动机时为36倍。倍。 第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计 4.5.7控制变压器的选择 根据一次和二次电压等级及所需求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) 变压器长期运转时，最大任务负载时变压器的容量应大于或等于最大任务负载所需求的功率 第第4章章 电气控制系统设计电气

24、控制系统设计 4.5.7控制变压器的选择 根据一次和二次电压等级及所需求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) 变压器长期运转时，最大任务负载时变压器的容量应大于或等于最大任务负载所需求的功率，计算公式为 STKT (4.5.8) 式中：ST控制变压器所需容量，VA； 控制电路最大负载时任务的电器所需的总功率，其中PXC为电磁器件的吸持功率，W； KT控制变压器容量贮藏系数，普通取1.11.25。 控制变压器容量应使已吸合的电器在启动其他电器时仍能坚持吸合形状，而启动电器也能可靠地吸合，计算公式为 (4.5.9) 式中：同时启动的电器总吸持功率，W。第第4章章 电气控制系统设计电气控制系统设计4.6电气控制的施工设计与施工4.6.1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方式表达出来的，图中是用表示方式反映各部分主要组