电气设备实验报告.doc

电气设备控制的设计与接线实习

一、 实验目的：
由于继电——接触器电气控制系统线路简单、价格低廉，多年来在各种各样生产机械的电气控制体统领域中应用较为广泛。一个电气控制系统的设计要涉及到多方面的问题，包括对基本元器件的熟悉与选择，电气原理及线路图的绘制，线路的布置，工艺的设计，系统的调试等等。一个电气控制系统的设计也就是一项系统工程，其间不但需要认真做好每个环节的工作，还要将各个环节协调好，才能是设计出的电气控制系统安全高效地运行。
二、 实验内容：
对典型机床的电气控制设备进行系统设计，制作和调试。包括对元器件的认识，线路图的绘制，线路的连接，系统的调试等。
1.熟悉元器件
1) 熔断器
图1.熔断器的图形及文字符号
熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。主要用作电路或用电设备的短路保护，有时对严重过载也可起到保护作用。熔断器的熔体串联在被保护电路中，当电路正常工作时，熔体中通过的电流不会使其熔断；当电路发生短路或严重过载时，熔体中通过的电流很大，使其发热，当温度达到熔点时熔体瞬间熔断，切断电路，起到保护作用。我们此次实习中使用的是螺旋式熔断器，其图形及文字符号如图1所示。

2)热继电器
利用热继电器可对连续运行的电动机实施过载及断相保护，可防止因过热而损坏电动机的绝缘材料。由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能作瞬时保护，更不能作短路保护，因此，它不同于过电流继电器和熔断器。热继电器中产生热效应的发热元件，应串联在电动机绕组电路中，这样，热继电器便能直接反映电动机的过载电流。其接触点应串联在控制电路中，一般有常开和常闭两种，作过载保护用时常使用其常闭触点串联在控制电路中。
热继电器的发热元件、触点的图形符号和文字符号如图2所示。

3）按钮
按钮是一种结构简单，使用广泛的手动主令电器，在低压控制电路中，用来发出手动指令远距离控制其他电器，再由其他电器去控制主电路或转移各种信号，也可以直接用来转换信号电路和电器连锁电路等。按钮有常开和常闭两种触点，按钮的图形及文字符号如图3。

4）行程开关
行程开关也称为位置开关或限位开关。用于检测工作机械的位置，是一种利用生产机械某些部件的撞击来发出控制信号的主令电器，所以称为行程开关。将行程开关安装于生产机械行程终点处可限制其行程。主要用于改变生产机械的运动方向、行程大小及位置保护等。
5）交流接触器
接触器是一种用来频繁地接通和断开负荷电流的电磁式自动化切换电器，主要用于控制电动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的保护功能，适用于频繁操作和远距离控制，是电力拖动自动控制系统中使用最广泛的电气元器件之一。交流接触器主要由电磁机构、触电系统、灭弧装置和其他辅助部件四大部分组成。当吸引线圈得电后，线圈电流在铁心中产生磁通，该磁通对衔铁产生克服复位弹簧反力的电磁吸力，使衔铁带动触点动作。触点动作时，常闭触点先断开，常开触点后闭合。当线圈中的电压值降低到某一数值时（无论是正常控制还是欠电压、失电压故障，一般降至线圈额定电压的85%），铁心中的磁通下降，电磁吸力减小，当减小到不足以克服复位弹簧的反力时，衔铁在复位弹簧的反力作用下复位，使主、辅触点的常开触点断开，常闭触点恢复闭合。这也是接触器的失压保护功能。接触器的符号如图4。
2.电气控制线路的绘制
电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。为了表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。常用于机械设备的电气工程图有3种：电路原理图、接线图、元器件布置图。电气工程图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制而成的。
1） 电气原理图
电气原理图是根据电气动作原理绘制的，用来表示电气的动作原理，用于分析动作原理和排除故障，而不考虑电气设备的电气元器件的实际结构和安装情况。通过电路图，详细地了解电路、设备电气控制系统的组成和工作原理，并可在测试和寻找故障时提供足够的信息，同时电气原理图也是编制接线图的重要依据。电气控制线路分主电路和控制电路。主电路用粗线绘出，而控制线路用细线绘出。一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。电气控制线路中，同一电器的各导电部分如线圈和出头常常不画在一起，但要用同一文字符号标注。本次实习的电气原理图见附录。
2） 电气安装接线图
电气安装接线图也叫电气装配图，它是根据电气设备和电器元件的实际结构、安装情况绘制的，用来表示接线方式、电气设备和电气元器件的位置、接线场所的形状和尺寸等。电气安装接线图只从安装、接线角度出发，而不明显表示电气动作原理，是供电气安装、接线、维修、检查用的。电气安装接线图的特点是：所有的电气设备和电气元器件都按其所在位置绘制在图纸上。本次实习的电气安装接线图见附录。
3.电气控制线路的设计
工业生产中，所用的机电设备很多，但其电气控制系统的设计原则和方法却基本相同。电气控制系统的设计一般包括确定拖动方案，选择电动机容量和设计电气控制线路。电气控制线路的设计又分为主电路设计和控制电路设计，一般情况下电气控制线路指的是控制电路的设计。电气控制线路设计主要采用两种设计方法：经验设计法和逻辑设计法。
1） 电气控制线路设计的一般原则
a. 最大限度的满足机电设备对电气控制线路的要求；
b. 在满足生产要求的同时，应尽可能地使线路简单、实用；
c. 保证控制安全，便于操作和维修。
2） 电气控制线路设计的内容和步骤
a. 确定电气设计的技术条件；
b. 选择电气传动形式和控制方案；
c. 确定电动机的类型、容量、转速、和型号；
d. 设计电气控制原理图；
e. 选择电器器件，制定电动机和电器器件明细表；
f. 设计电动机、执行电磁铁、电气控制元件，以及检测元件的总布置图；
g. 设计电气柜、操作台、器件安装板以及非标准器件专用安装零件；
h. 绘制装配图和接线图；
i. 编写设计计算说明书和使用操作说明书。
3） 设计过程中应注意的问题
a. 同一电器的不同器件在线路中尽可能具有更多的公共联线，以简化电器的外部接线，缩短连接导线的数量和长度；
b. 在满足生产工艺要求的前提下，减少不必要的触点以简化电路；
c. 在控制电路中，除其工作的必要电器通电外，其余的回路尽可能不通电，以提高系统的稳定性和可靠性；
d. 在控制线路中应避免出现寄生电路；
e. 避免电器依次动作；
f. 在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线圈。
4、电气设备控制的原理图和实际连线图——附录。
五.问题分析与讨论
此次实习中通过从始到终的一系列操作，我觉得在此过程中应注意以下问题：
1. 在绘制接线图时要统一规划，尽量避免线路交叉，为每个节点标好号，线路图要清晰明了；
2. 在熟悉元器件时要用万用表测试各器件，看各器件是否完好，另外还要测试其功能，如交流接触器、热继电器的常开、常闭触点，开关的用途等；
3. 在下线前要将线弄直，长短合适，接口处要将线往上拱一下，以便于维修时操作。尽量避免线路交叉、架空，为线路标好号；
4. 要注意灯泡的位置是否正确，不要将小瓦数的安放在大瓦数处，以免烧掉；
5. 在线路中间尽量避免接口，以防止中电；
6. 测试过程中要注意安全，如出现问题可试着用万用表逐点检查。

心得体会：
随着计算机技术、电力电子技术、自动控制技术的发展，电气控制技术已由继电——接触器接线的常规控制转向以计算机为核心的软件控制。PLC和变频器是典型的现代电气控制装置。但由于继电——接触器电气控制系统线路简单、价格低廉，多年来在各种各样生产机械的电气控制体统领域中仍应用较为广泛。通过这次的实验，脑子里我间接的形成了控制电路的概念，也明白了平时学习的知识到底用在什么地方。这次实验也让我明白了在实践中不只是只有课本知识，连线时我们也应该注意方便和美观。当然，团队的合作是实验的重中之重，大家各负其责不仅能将线路连好，也会大大缩短时间，让实验不枯燥。