第十章 电气控制系统设计b.ppt

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1、8/15/2023,第十章 电气控制系统设计,第一节 电气控制设计的原则和内容,第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择,第三节 电气控制电路设计的一般要求,第五节 常用控制电器的选择,第六节 电气控制的施工设计与施工,第四节 电气控制电路设计的方法与步骤,8/15/2023,为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。,电气控制设计包括：,1、电气原理图设计,为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。,2、电气工艺设计,8/15/2023,第一节 电气控制设计的原则和内容,一、电气控制设计的一般原则,1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生

2、产工艺要求是电气控制设计的依据。,2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。,3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。,4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。,8/15/2023,二、电气控制设计的基本内容,电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，设计和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料等。,包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。,8/15/2023,（一）电气原理图设计内容,1）拟定电气设计任务书,2）选择电气拖动方案和控制方式,3）确定电动机类型、型号、容量、转速,4）设计电气控

3、制原理图,5）选择电气元件，拟定元器件清单,6）编写设计计算说明书,8/15/2023,（二）电气工艺设计内容,1)根据设计出的电气原理图及选定的电气元件,设计电气设备的总体配置,绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。,2）绘制各组件电器元件布置图和安装接线图，表明各电器元件的安装方式和接线方式。,3）编写使用维护说明书。,8/15/2023,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,（三）电动机调速性质应与负载特性相适应,（一）拖动方式的选择,（二）调速方案的选择,8/15/2023,二、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

4、提出的要求，要与负载的负载特性相适应。保证运行稳定且具有良好的起动、制动性能。,2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽可能达到或接近额定温升值。,3）电动机结构型式满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。,4）在满足设计要求前提下，应优先采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。,8/15/2023,（二）根据生产机械调速要求选择电动机,（三）电动机结构形式的选择,（四）电动机额定电压的选择,（五）电动机额定转速的选择,8/15/2023,（六）电动机容量的选择,1分析计算法,根据生产机械负载图预选一台电动机，再用该电动机的技术数据和生产机械负载图求出

5、电动机的负载图。最后按电动机的负载图从发热的方面进行校验，并检查电动机的过载能力与起动转矩是否满足要求，如若不合格，另选一台电动机重新计算，直到合格为止。,8/15/2023,2统计类比法,将各国同类型、先进的电动机容量进行统计和分析，从中找出电动机容量与机床主要参数间的关系，再根据国情得出相应的计算公式来确定电动机容量的一种实用方法。,式中：P电动机容量，单位为KW；D工件最大直径，单位为m。,（1）车床,8/15/2023,（2）立式车床,式中：P电动机容量，单位为KW；D工件最大直径，单位为m。,式中：D最大钻孔直径，单位为mm。,（3）摇臂钻床,8/15/2023,（4）卧式镗床,式中

6、：D镗杆直径，单位为mm。,（5）外圆磨床,式中：B砂轮宽度，单位为mm。K砂轮主轴用滚动轴承时，K=0.81.1,砂轮主轴用滑动轴承时，K=1.01.3。,8/15/2023,（6）龙门铣床,式中：B工作台宽度，单位为mm。,8/15/2023,一、电气控制应最大限度的满足 生产机械加工工艺的要求,第三节 电气控制电路设计的一般要求,二、对控制电路电流、电压的要求,8/15/2023,常用电气控制电路电压等级表,8/15/2023,三、控制电路力求简单、经济,1尽量缩短连接导线的长度和导线数量,a)不合理 b)合理,8/15/2023,2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

7、触头的数目,8/15/2023,4尽量减少通电电器的数量,8/15/2023,四、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,a）不正确 b）正确,8/15/2023,a）不正确 b）正确,8/15/2023,2正确连接电器元件的触头,a）不正确 b）正确,8/15/2023,3防止寄生电路,a）有寄生电路 b）无寄生电路,8/15/2023,4在控制电路中控制触头应合理布置,a）不合理 b）合理,8/15/2023,5应考虑继电器触头的接通与分断能力,6避免发生触头“竞争”、“冒险”现象,7为确保电路的安全运行，应采用电气 连锁与机械连锁的双重连锁,8/15/2023,一、电气控

8、制电路设计方法简介,第四节 电气控制电路设计的方法与步骤,（一）分析设计法,1、设计各控制单元环节中拖动电动机的起动、正反 向运转、制动、调速、停车等的主电路或执行元 件的电路。,8/15/2023,3、连接各单元环节构成满足整机生产工艺要求，实现加工过程自动或半自动和调整的控制电路。,4、设计保护、联锁、检测、信号和照明等环节 控制电路。,5、全面检查所设计的电路。,2、设计满足各电动机的运转功能和工作状态相 对应的控制电路，以及满足执行元件实现规 定动作相适应的指令信号的控制电路。,8/15/2023,（二）逻辑设计法,采用逻辑设计法设计电气控制电路大体按五步进行：,1、按工艺要求画出工作

9、循环图,2、决定执行元件与检测元件，作出执行元件动作节 拍表和检测元件状态表。,8/15/2023,4、列写中间记忆元件开关逻辑函数式及执行元件 动作逻辑函数式，进而画出相应的电路结构图。,5、对画出的电路进行检查、化简和完善。,3、根据检测元件状态表写出各程序的特征码，并确 定相区分组，设置中间记忆元件，使各待相区分 组所有程序皆可区分。,8/15/2023,1、按工艺要求对电动机提出的起动、制动、反向 和调速等要求，设计出主电路。,2、根据所设计出的主电路，设计出相应控制电路 的基本环节。,二、分析设计法基本步骤,3、根据各部分运动要求的配合关系及连锁关系，确定控制参量和特殊环节。,4、加

10、入必要的保护环节。,5、综合审查、全面检查电路动作是否正确，进一步 完善和简化电路，必要时可通过实验检验。,8/15/2023,1、横梁上升时，自动按照先放松后上升再夹紧的 顺序进行。,三、分析设计法设计举例,（一）横梁升降机构的工艺要求,下面以横梁升降机构的电气控制的设计为例：,2、横梁下降时，自动按照先放松后下降再回升最 后夹紧的顺序进行。,3、横梁夹紧后，夹紧电动机自动停止。,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。,8/15/2023,1、主电路设计,（二）电气控制电路设计过程,8/15/2023,2、控制电路基本环节的设计,3、控制电路特殊环节的设计,8

11、/15/2023,4、设计联锁保护环节,8/15/2023,第五节 常用控制电器的选择,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）接触器额定电压的选择,4）接触器额定电流的选择,接触器的选择按以下步骤进行:,5）接触器线圈额定电压的确定,6）接触器触头数目的考虑,7）接触器额定操作频率,8/15/2023,二、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,8/15/2023,1、热继电器结构形式的选择,三、热继电器的选择,2、热继电器额定电流的选择,四、时间继电器的选择,1、电流种类和电压等级2、延时方式3、

12、延时精度4、延时时间5、触头形式和数量6、操作频率,8/15/2023,五、熔断器的选择,1、一般熔断器的选择 1）熔断器类型 2）熔断器额定电压和额定电流 3）熔断器熔体额定电流 4）配电系统的熔断器2、快速熔断器 1）快速熔断器的额定电压 2）快速熔断器的额定电流,8/15/2023,六、开关电器的选择,1、刀开关的选择2、组合开关的选择3、低压断路器的选择4、电源开关联锁机构,8/15/2023,七、控制变压器的选择,选择控制变压器的原则：,1）一、二次侧应与电源、控制电路等电压相符,2）控制变压器二次侧的电磁器件起动时能可靠吸合,3）温升不应超过允许温升,4）控制变压器容量近似计算公式：,ST0.6PXC+1.5 Pst,八、主令电器的选择,8/15/2023,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,二、电气元器件布置图的设计,三、电气控制装置接线图的绘制,四、电力装备的施工,五、检查、调整与试运行,8/15/2023,第十章结束谢谢使用！,