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1、 第四章第四章第四章第四章 电气控制系统设计电气控制系统设计第一节第一节第一节第一节 电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序第二节第二节第二节第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择电力拖动方案的确定和电动机的选择电力拖动方案的确定和电动机的选择电力拖动方案的确定和电动机的选择第三节第三节第三节第三节 电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法第四节第四节第四节第四节 电气控制工艺设计电气控制工艺设计电气控制工艺设计电气控制工艺设计 第四章第四章作作
2、业业P134:P134:2 2 第四章第四章 为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修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。的需要而进行的生产工艺设计。电气控制设计包括:电气控制设计包括:电气控制设计包括:电气控制设计包括:1、电气原理图设计电气原理图设计 为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。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、电气工艺设计 第四章第四章第一节第一节 电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序(自学自学)一、电气控制设计的一般原则一、电气控制设计的一般原则1 1)最大限度地满足生产机械
3、和生产工艺对电气控制的要最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求,这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。求,这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。2 2)在满足控制要求前提下,设计方案力求简单、经济、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。合理,不要盲目追求自动化和高指标。3 3)正确、合理地选用电器元件,确保控制系统安全可靠正确、合理地选用电器元件,确保控制系统安全可靠地工作。地工作。4 4)为适应生产的发展和工艺的改进,在选择控制设备时,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。设备能力留有适当裕量。第四章第四章二
4、、电气控制设计的基本内容二、电气控制设计的基本内容 电气控制系统设计电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求,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和资料等。料等。包括包括电气原理图设计电气原理图设计和电气和电气工艺设计工艺设计两部分。两部分。第四章第四章(一)电气原理图设计内容(一)电气原理图设计内容1 1)拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书 2 2)选择电气拖动方案和控制方式选择电气拖动方案和控制方式 3 3)确定电动机类型、型号、容量、转速确定电动机类型、型号、容量、转速4 4)设计电气控制原理框图、确
5、定各部分之间的关系设计电气控制原理框图、确定各部分之间的关系5 5)设计并绘制电气控制原理图,计算主要技术参数设计并绘制电气控制原理图,计算主要技术参数7 7)编写设计说明书编写设计说明书6 6)选择电器元件,制定元器件清单选择电器元件,制定元器件清单 第四章第四章(二)电气工艺设计内容(二)电气工艺设计内容1 1)根据设计出的电气原理图及选定的电气元件根据设计出的电气原理图及选定的电气元件,设计电设计电气设备的总体配置气设备的总体配置,绘制电气控制系统的总装配图及绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。总接线图。2 2)按照原理框图或划分的组件,对总原理图进行编号,按照原理框图或划分的组件,对
6、总原理图进行编号,绘制各组件原理电路图,列出各部件的元件目录表,绘制各组件原理电路图,列出各部件的元件目录表,并根据总图编号列出各组件的进出线号并根据总图编号列出各组件的进出线号 。3 3)根据组件原理电路图及选定的元件目录表,设计组根据组件原理电路图及选定的元件目录表,设计组件电器装配图(电器元件布置与安装图)、接线图、件电器装配图(电器元件布置与安装图)、接线图、图中应反映出各电器元件的安装方式和接线方式。图中应反映出各电器元件的安装方式和接线方式。第四章第四章4)根据组件装配要求,绘制电器安装板和非标准根据组件装配要求,绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图样的电器安装零件图样。5)设计
7、电气箱,根据组件尺寸及安装要求确定电设计电气箱,根据组件尺寸及安装要求确定电气柜结构与外形尺寸,设置安装支架,标明安气柜结构与外形尺寸,设置安装支架,标明安装方式,各组件的连接方式,通风散热方式及装方式,各组件的连接方式,通风散热方式及开门方式等开门方式等 。6)汇总总原理图、总装配图及各组件原理图等资汇总总原理图、总装配图及各组件原理图等资料,列出外构件清单,标准件清单,主要材料料,列出外构件清单,标准件清单,主要材料消耗定额等消耗定额等 。7)编写使用维护说明书。编写使用维护说明书。第四章第四章三、电气控制设计的一般程序三、电气控制设计的一般程序1 拟定设计任务书拟定设计任务书 2 选择拖
8、动方案选择拖动方案 3 3 选择电动机选择电动机4 4 选择控制方式选择控制方式 5 5 设计电气控制原理图设计电气控制原理图 6 6 设计电气设备制造、安装、调试所必需的设计电气设备制造、安装、调试所必需的各种施工图各种施工图 7 7 编写设计说明书编写设计说明书 第四章第四章第二节第二节 电力拖动方案的确定和电电力拖动方案的确定和电动机的选择动机的选择(自学自学)一、电力拖动方案的确定一、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(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(一)拖动方式的选择(二)调速方案的选择(二)调速方案的选择 第四章第四章二、拖动电动机的
9、选择二、拖动电动机的选择(一)电动机选择的基本原则(一)电动机选择的基本原则(一)电动机选择的基本原则(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提出的要求,要电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求,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。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。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
10、围环境工作条件。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。便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。第四章第四章1分析计算法分析计算法 根据生产机械负载图预选一台电动机,再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用该电动机的技术数据和生产机械负载图求出电动机的负载图。最后按电动机的负载图从发电动机的负载图。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
11、选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。一台电动机重新计算,直到合格为止。(二)电动机容量的选择(二)电动机容量的选择(二)电动机容量的选择(二)电动机容量的选择 第四章第四章2统计类比法统计类比法 将各国同类型、先进的电动机容量进行统计和分析,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。方法。式中:式中:P电动机容量,单位为电动机容量,单位为KW;D工件最大直
12、径,单位为工件最大直径,单位为m。(1)车床)车床 第四章第四章(2)立式车床)立式车床式中式中:P电动机容量,单位为电动机容量,单位为KW;D工件最大直径,单位为工件最大直径,单位为m。式中:式中:D最大钻孔直径,单位为最大钻孔直径,单位为mm。(3)摇臂钻床)摇臂钻床 第四章第四章(4 4)卧式镗床)卧式镗床式中:式中:D镗杆直径,单位为镗杆直径,单位为mm。(5 5)外圆磨床)外圆磨床式中:式中:B砂轮宽度,单位为砂轮宽度,单位为mm。K砂轮主轴用滚动轴承时,砂轮主轴用滚动轴承时,K=0.81.1,砂轮主轴用滑动轴承时,砂轮主轴用滑动轴承时,K=1.01.3。第四章第四章(6 6)龙门铣
13、床)龙门铣床式中:式中:B工作台宽度,单位为工作台宽度,单位为mm。第四章第四章第三节第三节 电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法 一、电气控制原理图设计的基本步骤一、电气控制原理图设计的基本步骤 1 1)设计系统原理框图设计系统原理框图 2 2)设计出原理框图中各个部分的具体电路设计出原理框图中各个部分的具体电路 3 3)绘制系统总原理图绘制系统总原理图 4 4)选择电气原理图中每一电器元件,编制选择电气原理图中每一电器元件,编制 出元器件目录清单出元器件目录清单 第四章第四章二、二、电气控制原理图的设计方法电气控制原理图的设计方法 1 1 1 1、分析设计法、分析设计法、分
14、析设计法、分析设计法 根据生产工艺的要求,根据生产工艺的要求,利用各种典型的基本控制环利用各种典型的基本控制环节或比较成熟的电路,节或比较成熟的电路,按各部分的联锁条件组合起来,按各部分的联锁条件组合起来,加以补充、修改、完善,最后得出完整控制电路。加以补充、修改、完善,最后得出完整控制电路。优点:优点:优点:优点:设计方法简单,易为初学者掌握,在电气设计方法简单,易为初学者掌握,在电气设计中被普遍采用;设计中被普遍采用;缺点:缺点:缺点:缺点:不易获得最佳方案,当经验不足或考虑不周不易获得最佳方案,当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性。全时会影响线路工作的可靠性。分析设计法、分析设
15、计法、分析设计法、分析设计法、逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法 第四章第四章2 2 2 2、逻辑设计法、逻辑设计法、逻辑设计法、逻辑设计法 它是根据生产工艺要求,利用逻辑代数来分它是根据生产工艺要求,利用逻辑代数来分析、设计线路。析、设计线路。优点:优点:优点:优点:能获得理想、经济的方案。能获得理想、经济的方案。缺点:缺点:缺点:缺点:难度较大,不易掌握;设计过程较复难度较大,不易掌握;设计过程较复杂,在一般常规设计中,很少单独采用。杂,在一般常规设计中,很少单独采用。第四章第四章1、电气控制原理图设计中应注意的问题、电气控制原理图设计中应注意的问题 1 1 1 1)尽量减少控制电路
16、中电流、电压的种类,控制)尽量减少控制电路中电流、电压的种类,控制)尽量减少控制电路中电流、电压的种类,控制)尽量减少控制电路中电流、电压的种类,控制电压应选标准电压等级电压应选标准电压等级电压应选标准电压等级电压应选标准电压等级 交流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几交流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几种:种:6V6V,24V24V,48V48V,110V110V(优选值),(优选值),220V220V,380V380V。直流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几种:直流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几种:6V6V,12V12V,24V24V,48V48V,110V1
17、10V,220V220V。(一)分析设计法(一)分析设计法 第四章第四章 对于较对于较简单简单交流控制电路,常直接采用交流交流控制电路,常直接采用交流380V380V或或220V220V电源。电源。对于较对于较复杂交流复杂交流控制电路,应采用变压器,将控制控制电路,应采用变压器,将控制电压降到电压降到110V110V或或48V48V、24V24V。对于对于操作较频繁操作较频繁的直流电力传动控制电路,常用的直流电力传动控制电路,常用220V220V或或110V110V直流直流电源供电。电源供电。对于对于直流电磁铁及电磁离合器直流电磁铁及电磁离合器的控制电路,常采用的控制电路,常采用24V24V直
18、流直流电源供电。电源供电。2 2 2 2)尽量减少电器元件的品种、规格与数量)尽量减少电器元件的品种、规格与数量)尽量减少电器元件的品种、规格与数量)尽量减少电器元件的品种、规格与数量 第四章第四章3 3 3 3)正常工作中,尽可能减少通电电器的数量)正常工作中,尽可能减少通电电器的数量)正常工作中,尽可能减少通电电器的数量)正常工作中,尽可能减少通电电器的数量 节约电能、延长电器元件使用寿命、减少线路故障。节约电能、延长电器元件使用寿命、减少线路故障。如:如:P56 YP56 Y减压起动控制中的时间继电器减压起动控制中的时间继电器4 4 4 4)合理使用电器触头)合理使用电器触头)合理使用电
19、器触头)合理使用电器触头 尽量减少触头数量,若触头数量不够可增加中间继电尽量减少触头数量,若触头数量不够可增加中间继电器。器。常用减少触头数目的方法:常用减少触头数目的方法:常用减少触头数目的方法:常用减少触头数目的方法:合并同类触点合并同类触点合并同类触点合并同类触点 利用二极管单向导电性减少触头数利用二极管单向导电性减少触头数利用二极管单向导电性减少触头数利用二极管单向导电性减少触头数 利用逻辑代数进行化简利用逻辑代数进行化简利用逻辑代数进行化简利用逻辑代数进行化简 第四章第四章合合合合并并并并同同同同类类类类触触触触点点点点 第四章第四章 利用二极管简化电路利用二极管简化电路利用二极管简
20、化电路利用二极管简化电路直流电路直流电路 第四章第四章 利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点后续详细讲述后续详细讲述后续详细讲述后续详细讲述 第四章第四章5 5 5 5)做到正确接线)做到正确接线)做到正确接线)做到正确接线 要要要要正确连接电器线圈正确连接电器线圈正确连接电器线圈正确连接电器线圈 (a)(a)交流电器线圈不能串联;交流电器线圈不能串联;交流电器线圈不能串联;交流电器线圈不能串联;两个同型号电压线圈也不能串联后接在两倍线圈额两个同型号电压线圈也不能串联后接在两倍线圈额定电压的交流电源上,以免电压分配不均引起工作不可定电压的交流电源上,
21、以免电压分配不均引起工作不可靠。靠。第四章第四章 原因:原因:原因:原因:两线圈吸合快慢不一致两线圈吸合快慢不一致:导致先吸合电器的磁路先闭合导致先吸合电器的磁路先闭合 阻抗阻抗 电感显著电感显著 ,其线圈上的电压也其线圈上的电压也 ,导致另一个不能吸合。导致另一个不能吸合。同时电路电流同时电路电流 ,可能烧毁线圈。可能烧毁线圈。两个同时动作的线圈两个同时动作的线圈应并联连接应并联连接 第四章第四章 电感较大的电器线圈(如电感较大的电器线圈(如电磁阀、电磁铁或直流电机电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等)不宜与同电压励磁线圈等)不宜与同电压等级的接触器或中间继电器等级的接触器或中间继电器直接并联
22、使用。直接并联使用。原因:原因:当触点当触点KMKM断开时,断开时,电磁铁电磁铁YAYA线圈两端产生较大线圈两端产生较大的感应电动势,加在中间继的感应电动势,加在中间继电器电器KAKA的线圈上,的线圈上,造成造成KAKA的误动作的误动作。解决方法:解决方法:(b)(b)两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联错误错误错误错误正确正确正确正确电磁铁电磁铁线圈线圈LYALKA 在在YAYA线圈两线圈两端端并联放电电阻并联放电电阻R R,并在,并在KAKA支路支路串入串入K
23、MKM常开触点常开触点,就能可靠工作。就能可靠工作。第四章第四章要合理安排电器元件及触头的位置要合理安排电器元件及触头的位置 不不合合理理安安排排会会影影响响运行安全、浪费导线。运行安全、浪费导线。a a)不合理)不合理 原因:原因:1 1)因因为为行行程程开开关关SQSQ的的常常开开和和常常闭闭触触点点靠靠得得很很近近,在在触触点点断断开开时时,由由于于电电弧弧可可能能造造成成电电源源短路。短路。2)这种接法)这种接法SQ要引出要引出四根导线四根导线,浪费导线。,浪费导线。b)接法较为合理,且只需引出)接法较为合理,且只需引出3根导线根导线。合理合理不合理不合理 第四章第四章SQKM1KM2
24、SQKM1KM2不合理不合理合理合理 第四章第四章 要注意避免出现寄生电路要注意避免出现寄生电路 寄生电路:寄生电路:寄生电路:寄生电路:是指在控制电是指在控制电路的动作过程中,意外出现不路的动作过程中,意外出现不是由于误操作而产生的接通电是由于误操作而产生的接通电路。路。正常工作时,能完成正反正常工作时,能完成正反向起动、停止与信号指示。向起动、停止与信号指示。但当但当FRFR动作,断开后,动作,断开后,电路出现了图中虚线所示的寄电路出现了图中虚线所示的寄生电路,使生电路,使KM1KM1不能可靠释放不能可靠释放而得不到过载保护。而得不到过载保护。(a a)错误)错误 第四章第四章(a a)错
25、误)错误(b b)正确)正确 或将或将FR触点移到触点移到SB1上端也可避免产生寄生电路。上端也可避免产生寄生电路。第四章第四章 尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路。电器的控制线路。电器的控制线路。电器的控制线路。(a)不合理)不合理(b)合理)合理 第四章第四章6 6 6 6)尽可能提高电路工作的可靠性、安全性)尽可能提高电路工作的可靠性、安全性)尽可能提高电路工作的可靠性、安全性)尽可能提高电路工作的可靠性、安全性w w 防止触点竞争现象防止触点竞争现象防止触
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