電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)b課件

1、第十章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 電氣控制設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容第二節(jié) 電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇第三節(jié) 電氣控制電路設(shè)計(jì)的一般要求第五節(jié) 常用控制電器的選擇第六節(jié) 電氣控制的施工設(shè)計(jì)與施工第四節(jié) 電氣控制電路設(shè)計(jì)的方法與步驟7/29/2022第1頁(yè)，共42頁(yè)。 為電氣控制裝置本身的制造、使用、運(yùn)行及維修的需要而進(jìn)行的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。電氣控制設(shè)計(jì)包括：1、電氣原理圖設(shè)計(jì) 為滿足生產(chǎn)機(jī)械及其工藝要求而進(jìn)行的電氣控制設(shè)計(jì)。2、電氣工藝設(shè)計(jì)7/29/2022第2頁(yè)，共42頁(yè)。第一節(jié) 電氣控制設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容一、電氣控制設(shè)計(jì)的一般原則1）最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求，這些生產(chǎn)工藝要求是

2、電氣控制設(shè)計(jì)的依據(jù)。 2）在滿足控制要求前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、合理，不要盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 3）正確、合理地選用電器元件，確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。 4）為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備能力留有適當(dāng)裕量。7/29/2022第3頁(yè)，共42頁(yè)。二、電氣控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)和編制出電氣設(shè)備制造和使用維修中必備的圖樣和資料等。包括電氣原理圖設(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。 7/29/2022第4頁(yè)，共42頁(yè)。（一）電氣原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容1）擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2）選擇電氣拖動(dòng)方案和控制方式 3）確定電動(dòng)機(jī)類型、型號(hào)、容量、轉(zhuǎn)速4

3、）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖5）選擇電氣元件，擬定元器件清單6）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)7/29/2022第5頁(yè)，共42頁(yè)。（二）電氣工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 根據(jù)設(shè)計(jì)出的電氣原理圖及選定的電氣元件,設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的總體配置,繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖及總接線圖。2）繪制各組件電器元件布置圖和安裝接線圖，表明各電器元件的安裝方式和接線方式。3）編寫(xiě)使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)。7/29/2022第6頁(yè)，共42頁(yè)。第二節(jié) 電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇一、電力拖動(dòng)方案的確定（三）電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負(fù)載特性相適應(yīng)（一）拖動(dòng)方式的選擇（二）調(diào)速方案的選擇7/29/2022第7頁(yè)，共42頁(yè)。二、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇（一）電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則

4、 1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械提出的要求，要與負(fù)載的負(fù)載特性相適應(yīng)。保證運(yùn)行穩(wěn)定且具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能。2）工作過(guò)程中電動(dòng)機(jī)容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達(dá)到或接近額定溫升值。3）電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式滿足機(jī)械設(shè)計(jì)提出的安裝要求，并能適應(yīng)周圍環(huán)境工作條件。4）在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，應(yīng)優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用維護(hù)方便的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。7/29/2022第8頁(yè)，共42頁(yè)。（二）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速要求選擇電動(dòng)機(jī)（三）電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇（四）電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇（五）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇7/29/2022第9頁(yè)，共42頁(yè)。（六）電動(dòng)機(jī)容量的選擇1分析計(jì)算法 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖預(yù)選一臺(tái)

5、電動(dòng)機(jī)，再用該電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖求出電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖。最后按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖從發(fā)熱的方面進(jìn)行校驗(yàn)，并檢查電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求，如若不合格，另選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)重新計(jì)算，直到合格為止。7/29/2022第10頁(yè)，共42頁(yè)。2統(tǒng)計(jì)類比法 將各國(guó)同類型、先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從中找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)床主要參數(shù)間的關(guān)系，再根據(jù)國(guó)情得出相應(yīng)的計(jì)算公式來(lái)確定電動(dòng)機(jī)容量的一種實(shí)用方法。式中： P電動(dòng)機(jī)容量，單位為KW； D工件最大直徑，單位為m。（1）車床7/29/2022第11頁(yè)，共42頁(yè)。（2）立式車床式中 ： P電動(dòng)機(jī)容量，單位為KW； D工件最大直徑，單位為m。式中：D

6、最大鉆孔直徑，單位為mm。（3）搖臂鉆床7/29/2022第12頁(yè)，共42頁(yè)。（4）臥式鏜床式中：D鏜桿直徑，單位為mm。（5）外圓磨床式中： B砂輪寬度，單位為mm。 K砂輪主軸用滾動(dòng)軸承時(shí)，K=0.81.1, 砂輪主軸用滑動(dòng)軸承時(shí)，K=1.01.3。7/29/2022第13頁(yè)，共42頁(yè)。（6）龍門(mén)銑床式中：B工作臺(tái)寬度，單位為mm。7/29/2022第14頁(yè)，共42頁(yè)。一、電氣控制應(yīng)最大限度的滿足 生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要求第三節(jié) 電氣控制電路設(shè)計(jì)的一般要求二、對(duì)控制電路電流、電壓的要求7/29/2022第15頁(yè)，共42頁(yè)。常用電氣控制電路電壓等級(jí)表整流器48、24、12直流電磁鐵及電磁離合器

7、的控制電路整流器或直流發(fā)電機(jī)220、110直流直流電力傳動(dòng)的控制電路采用控制電源變壓器48、24、6照明及信號(hào)指示電路采用控制電源變壓器110（127）、48交流電力傳動(dòng)的控制電路較復(fù)雜不用控制電源變壓器380、220交流交流電力傳動(dòng)的控制電路較簡(jiǎn)單電源設(shè)備常用的電壓值/V控制電路類型7/29/2022第16頁(yè)，共42頁(yè)。三、控制電路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)1盡量縮短連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)線數(shù)量a) 不合理 b) 合理7/29/2022第17頁(yè)，共42頁(yè)。2盡量減少電器元件的品種、數(shù)量和規(guī)格3盡量減少電器元件觸頭的數(shù)目7/29/2022第18頁(yè)，共42頁(yè)。4盡量減少通電電器的數(shù)量7/29/2022第19頁(yè)，

8、共42頁(yè)。四、確?？刂齐娐饭ぷ鞯陌踩院涂煽啃?正確連接電器的線圈a）不正確 b）正確7/29/2022第20頁(yè)，共42頁(yè)。a）不正確 b）正確7/29/2022第21頁(yè)，共42頁(yè)。2正確連接電器元件的觸頭a）不正確 b）正確7/29/2022第22頁(yè)，共42頁(yè)。3防止寄生電路a）有寄生電路 b）無(wú)寄生電路7/29/2022第23頁(yè)，共42頁(yè)。4在控制電路中控制觸頭應(yīng)合理布置a）不合理 b）合理7/29/2022第24頁(yè)，共42頁(yè)。5應(yīng)考慮繼電器觸頭的接通與分?jǐn)嗄芰?避免發(fā)生觸頭“競(jìng)爭(zhēng)” 、“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象7為確保電路的安全運(yùn)行，應(yīng)采用電氣 連鎖與機(jī)械連鎖的雙重連鎖7/29/2022第25頁(yè)，共4

9、2頁(yè)。一、電氣控制電路設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介第四節(jié) 電氣控制電路設(shè)計(jì)的方法與步驟（一）分析設(shè)計(jì)法1、設(shè)計(jì)各控制單元環(huán)節(jié)中拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、正反 向運(yùn)轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速、停車等的主電路或執(zhí)行元 件的電路。7/29/2022第26頁(yè)，共42頁(yè)。3、連接各單元環(huán)節(jié)構(gòu)成滿足整機(jī)生產(chǎn)工藝要求， 實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)或半自動(dòng)和調(diào)整的控制電路。4、設(shè)計(jì)保護(hù)、聯(lián)鎖、檢測(cè)、信號(hào)和照明等環(huán)節(jié) 控制電路。5、全面檢查所設(shè)計(jì)的電路。2、設(shè)計(jì)滿足各電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能和工作狀態(tài)相 對(duì)應(yīng)的控制電路，以及滿足執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)規(guī) 定動(dòng)作相適應(yīng)的指令信號(hào)的控制電路。7/29/2022第27頁(yè)，共42頁(yè)。（二）邏輯設(shè)計(jì)法采用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)電氣控制電路大體

10、按五步進(jìn)行：1、按工藝要求畫(huà)出工作循環(huán)圖2、決定執(zhí)行元件與檢測(cè)元件，作出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié) 拍表和檢測(cè)元件狀態(tài)表。7/29/2022第28頁(yè)，共42頁(yè)。4、列寫(xiě)中間記憶元件開(kāi)關(guān)邏輯函數(shù)式及執(zhí)行元件 動(dòng)作邏輯函數(shù)式，進(jìn)而畫(huà)出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖。5、對(duì)畫(huà)出的電路進(jìn)行檢查、化簡(jiǎn)和完善。3、根據(jù)檢測(cè)元件狀態(tài)表寫(xiě)出各程序的特征碼，并確 定相區(qū)分組，設(shè)置中間記憶元件，使各待相區(qū)分 組所有程序皆可區(qū)分。7/29/2022第29頁(yè)，共42頁(yè)。1、按工藝要求對(duì)電動(dòng)機(jī)提出的起動(dòng)、制動(dòng)、反向 和調(diào)速等要求，設(shè)計(jì)出主電路。2、根據(jù)所設(shè)計(jì)出的主電路，設(shè)計(jì)出相應(yīng)控制電路 的基本環(huán)節(jié)。二、分析設(shè)計(jì)法基本步驟3、根據(jù)各部分運(yùn)動(dòng)要求

11、的配合關(guān)系及連鎖關(guān)系， 確定控制參量和特殊環(huán)節(jié)。4、加入必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。5、綜合審查、全面檢查電路動(dòng)作是否正確，進(jìn)一步 完善和簡(jiǎn)化電路，必要時(shí)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。7/29/2022第30頁(yè)，共42頁(yè)。1、橫梁上升時(shí)，自動(dòng)按照先放松后上升再夾緊的 順序進(jìn)行。三、分析設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)舉例（一）橫梁升降機(jī)構(gòu)的工藝要求下面以橫梁升降機(jī)構(gòu)的電氣控制的設(shè)計(jì)為例：2、橫梁下降時(shí)，自動(dòng)按照先放松后下降再回升最 后夾緊的順序進(jìn)行。3、橫梁夾緊后，夾緊電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。4、橫梁升降，應(yīng)設(shè)有上下行程的限位保護(hù)，夾緊 電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有夾緊力保護(hù)。7/29/2022第31頁(yè)，共42頁(yè)。1、主電路設(shè)計(jì)（二）電氣控制電路設(shè)計(jì)過(guò)程 7/29

12、/2022第32頁(yè)，共42頁(yè)。2、控制電路基本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì) 3、控制電路特殊環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)7/29/2022第33頁(yè)，共42頁(yè)。4、設(shè)計(jì)聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié) 7/29/2022第34頁(yè)，共42頁(yè)。第五節(jié) 常用控制電器的選擇一、接觸器的選擇1）接觸器種類的選擇2）接觸器使用類別的選擇3）接觸器額定電壓的選擇4）接觸器額定電流的選擇接觸器的選擇按以下步驟進(jìn)行:5）接觸器線圈額定電壓的確定6）接觸器觸頭數(shù)目的考慮7）接觸器額定操作頻率7/29/2022第35頁(yè)，共42頁(yè)。二、電磁式繼電器的選擇1、電磁式電壓繼電器的選擇2、電磁式電流繼電器的選擇3、電磁式中間繼電器的選擇名稱動(dòng)作特點(diǎn)主要用途電壓繼電器當(dāng)電路中的電壓

13、達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作用于電動(dòng)機(jī)失電壓或欠電壓保護(hù)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)制動(dòng)電流繼電器當(dāng)電路中通過(guò)的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作用于電動(dòng)機(jī)過(guò)載與短路保護(hù)，直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)控制及失磁保護(hù)中間繼電器當(dāng)電路中的電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作觸頭數(shù)量較多、容量較大，通過(guò)他增加控制回路或起信號(hào)放大作用時(shí)間繼電器自得到動(dòng)作信號(hào)起至觸頭動(dòng)作有一定延時(shí)用于交流電動(dòng)機(jī)，作為以時(shí)間為函數(shù)起動(dòng)時(shí)切換電阻的加速繼電器，籠型電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)、能耗制動(dòng)及控制各種生產(chǎn)工藝程序等7/29/2022第36頁(yè)，共42頁(yè)。1、熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇三、熱繼電器的選擇2、熱繼電器額定電流的選擇四、時(shí)間繼電器的選擇1、電流種類和電壓等級(jí)2、延時(shí)方式3、延時(shí)精度4、延時(shí)時(shí)間5、觸頭形式和數(shù)量6、操作頻率7/29/2022第37頁(yè)，共42頁(yè)。五、熔斷器的選擇1、一般熔斷器的選擇 1） 熔斷器類型 2） 熔斷器額定電壓和額定電流 3） 熔斷器熔體額定電流 4） 配電系統(tǒng)的熔斷器2、快速熔斷器 1）快速熔斷器的額定電壓 2）快速熔斷器的額定電流7/29/2022第38頁(yè)，共42頁(yè)。六、開(kāi)關(guān)電器的選擇1、刀開(kāi)關(guān)的選擇2、組合開(kāi)關(guān)的選擇3、低壓斷路器的選擇4、電源開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)7/29/2022第39頁(yè)，共42頁(yè)。七、控制變壓器的選擇選擇控制變壓器的原則：1）一、二次側(cè)應(yīng)與電源、控制電路等電壓相符2