電力托動(dòng)第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)chenjianguang4.1電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的基本原則4.2電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的基本程序4.3電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的方法4.4電氣控制線(xiàn)路的繪制方法第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)chenjianguang414.1電氣控制設(shè)計(jì)的基本原則陳劍光4.1.1滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械和工藝要求對(duì)系統(tǒng)要求原則1．以滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械加工工藝的要求為切入點(diǎn)，了解設(shè)計(jì)前必須做的準(zhǔn)備工作，即對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的主要工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、實(shí)際工作情況做充分的了解，做到心中有數(shù)。2．明確電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)所包含的工作。3．在總體方案正確的前提下，確定電力拖動(dòng)方案和控制方案。借鑒已經(jīng)獲得成功的經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)備或生產(chǎn)工藝列出幾種可選方案，根據(jù)條件和工藝要求進(jìn)行選擇。4.1電氣控制設(shè)計(jì)的基本原則陳劍光4.1.24.1.2控制線(xiàn)路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)原則陳劍光(1)盡量減少電氣元件的數(shù)量，選用標(biāo)準(zhǔn)電器元件，盡可能選用相同型號(hào)的電器元件以減少備用品數(shù)量。(2)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)的典型環(huán)節(jié)或基本電氣控制線(xiàn)路。(3)盡量減少不必要的觸頭，以簡(jiǎn)化電氣控制線(xiàn)路，降低故障率，提高工作可靠性。4.1.2控制線(xiàn)路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)原則陳3陳劍光陳劍光4(4)盡量縮短連接導(dǎo)線(xiàn)和長(zhǎng)度。將電器元件觸頭的位置合理安排，可減少導(dǎo)線(xiàn)根數(shù)和縮短導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度，以簡(jiǎn)化接線(xiàn)，不合理

合理

如圖中，起動(dòng)按鈕和停止按鈕同放置在操作臺(tái)上，而接觸器放置在電氣柜內(nèi)。從按鈕到接觸器要經(jīng)過(guò)較遠(yuǎn)的距離，所以必須把起動(dòng)按鈕和停止按鈕直接連接，這樣可減少連接線(xiàn)。

(4)盡量縮短連接導(dǎo)線(xiàn)和長(zhǎng)度。將電器元件觸頭的位置合理安排，5控制線(xiàn)路在工作時(shí)，除必要的電器元件必須長(zhǎng)期通電外，其余電器應(yīng)盡量不長(zhǎng)期通電，以延長(zhǎng)電器元件的使用壽命和節(jié)約電能。

(5)盡量減少電器不必要的通電時(shí)間控制線(xiàn)路在工作時(shí)，除必要的電器元件必須長(zhǎng)期通電外，其余電器應(yīng)64.1.3保證電氣控制線(xiàn)路工作的可靠性原則（1）選用的電器元件要可靠、牢固、動(dòng)作時(shí)間少、抗干擾性能好。（2）正確連接電器元件的線(xiàn)圈。正確

不正確

4.1.3保證電氣控制線(xiàn)路工作的可靠性原則（1）選用的電器7（3）正確連接電器元件的觸頭。（4）在控制線(xiàn)路中，采用小容量繼電器的觸頭來(lái)斷開(kāi)或接通大容量的接觸器的線(xiàn)圈時(shí)，要計(jì)算小容量繼電器的觸頭容量是否足夠，不夠時(shí)必須增加小容量的接觸器或中間繼電器（5）在頻繁操作的可逆線(xiàn)路中，正反向接觸器之間不但要有電氣互鎖，而且還要有機(jī)械連鎖。正確

不正確

（3）正確連接電器元件的觸頭。（4）在控制線(xiàn)路中，采用小容量8（6）在電氣控制線(xiàn)路中應(yīng)盡量避免許多電器元件依次動(dòng)作后才能接通另一個(gè)電器元件的現(xiàn)象，以增加線(xiàn)路的可靠性。(7)設(shè)計(jì)的電氣控制線(xiàn)路中，應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況，如電網(wǎng)容量的大小，電壓頻率的波動(dòng)范圍，以及允許的沖擊電流數(shù)值等。(8)防止線(xiàn)路出現(xiàn)觸頭競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。正確

不正確

（6）在電氣控制線(xiàn)路中應(yīng)盡量避免許多電器元件依次動(dòng)作后才能接9（9）防止寄生電路控制線(xiàn)路在工作中出現(xiàn)意外接通的電路叫寄生電路。如圖a，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)過(guò)載，則熱繼電器動(dòng)作時(shí)會(huì)出現(xiàn)寄生電路，圖中虛線(xiàn)所示，使接觸器KM1不能斷電，起不了保護(hù)作用。

（9）防止寄生電路控制線(xiàn)路在工作中出現(xiàn)意外接通的電路叫寄生104.1.4保證電氣控制電路工作的安全性原則電氣控制應(yīng)保證生產(chǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行，消除不正常工作時(shí)的影響，避免誤操作發(fā)生事故。常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過(guò)流、過(guò)壓、失壓、弱螆、超速、極限保護(hù)等。1）短路保護(hù)在電器控制線(xiàn)路中，通常采用熔斷器或斷路器作短路保護(hù)。2）過(guò)流保護(hù)過(guò)電流一般比短路電流要小。采用過(guò)電流繼電器和接觸器配合使用。3）過(guò)載保護(hù)通常采用熱繼電器作籠型電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。4）零電壓保護(hù)零電壓保護(hù)通常采用并聯(lián)在起動(dòng)按鈕兩端的接觸器的自鎖觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.1.4保證電氣控制電路工作的安全性原則電氣控制應(yīng)保證生11工業(yè)電氣控制技術(shù)（四）工業(yè)電氣控制技術(shù)（四）12

設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)既是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，又是設(shè)備竣工后驗(yàn)收的依據(jù)。沒(méi)計(jì)任務(wù)書(shū)的具體技術(shù)指標(biāo)及要求，是由技術(shù)部門(mén)及承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)的部門(mén)等幾方面共同協(xié)商、確定的。其中除簡(jiǎn)要說(shuō)明所設(shè)計(jì)設(shè)備的型號(hào)、用途、工藝過(guò)程、動(dòng)作要求、傳動(dòng)參數(shù)和工作條件外，還應(yīng)說(shuō)明以下主要技術(shù)指標(biāo)及要求。4.2電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的基本程序4.2.1擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)既是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，又是設(shè)備竣工后驗(yàn)收的依131）控制精度、生產(chǎn)效率。2）電氣傳動(dòng)基本特性。3）自動(dòng)化程度。4）目標(biāo)成本及費(fèi)用限額。5）工期、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方式。6）其他要求，如設(shè)備布局、安裝要求、控制柜布置、穩(wěn)定性、抗干擾性、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式等。1）控制精度、生產(chǎn)效率。14生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求及結(jié)構(gòu)：選擇電動(dòng)機(jī)的數(shù)量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求的調(diào)速范圍：選擇調(diào)速方案。注意：電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與負(fù)載特性能夠相適應(yīng)4.2.2電力拖動(dòng)方案選擇1.電力拖動(dòng)方式：?jiǎn)为?dú)拖動(dòng)分立拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求及結(jié)構(gòu)：選擇電動(dòng)機(jī)的數(shù)量4.2.2電力15電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)：是指電動(dòng)機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。調(diào)速性質(zhì)分類(lèi)：恒功率傳動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)車(chē)床主軸運(yùn)動(dòng)：恒功率傳動(dòng)車(chē)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)雙速籠式異步電動(dòng)機(jī)：Δ→YY接法為恒功率傳動(dòng)丫→YY接法為恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)注意：不對(duì)應(yīng)調(diào)速性質(zhì)：使電動(dòng)機(jī)額定功率增大D倍(D為調(diào)速范圍)，且使部分轉(zhuǎn)矩未得到充分利用。

2.電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)的確定電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)：是指電動(dòng)機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的163.負(fù)載特性要求電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與負(fù)載特性相適應(yīng)，保證電機(jī)充分合理的應(yīng)用。4.起動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)要求3.負(fù)載特性要求電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與負(fù)載特性相適應(yīng)，保證電機(jī)充17選擇指標(biāo)包括電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)形式、電動(dòng)機(jī)的額定電流、電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)的額定電壓、電動(dòng)機(jī)的額定功率，要考慮生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速要求，還要考慮電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的選擇中，應(yīng)能滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備提出的要求，要與負(fù)載機(jī)械特性相適應(yīng)，以保證一定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，并具有一定的調(diào)速范圍和良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能；在電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中，其額定功率能得到充分利用，即溫升達(dá)到額定溫升值。

4.2.3選擇電動(dòng)機(jī)的原則經(jīng)濟(jì)、合理、安全選擇指標(biāo)包括電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)形式、電動(dòng)機(jī)的額定電流、電動(dòng)機(jī)18在電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇中，優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用維護(hù)方便的三相交流異步電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大并有一定調(diào)速要求的機(jī)械設(shè)備，宜選用繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)；拖動(dòng)功率大，又不要求調(diào)速的機(jī)械設(shè)備，一般采用交流同步電動(dòng)機(jī)，它具有效率高并能改善電網(wǎng)功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。在電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇中，優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用維19(1)自動(dòng)化程度與國(guó)情相適應(yīng)；(2)控制方案與設(shè)備的通用化及專(zhuān)業(yè)化相適應(yīng)；(3)控制方案隨控制過(guò)程的復(fù)雜程度而變化；(4)控制系統(tǒng)的工作方式，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下，最大限度滿(mǎn)足工藝要求。4.2.4電氣控制方案的確定4.2.5控制方式的選擇時(shí)間控制、速度控制、電流控制和行程控制(1)自動(dòng)化程度與國(guó)情相適應(yīng)；4.2.4電氣控制方案的確20

人們希望在掌握了電器控制的基本原則和基本控制環(huán)節(jié)后，不僅能分析生產(chǎn)機(jī)械的電器控制線(xiàn)路的工作原理，而且還能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，設(shè)計(jì)電器控制線(xiàn)路。電器控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法通常有兩種：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。4.3電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法人們希望在掌握了電器控制的基本原則和基本控制環(huán)節(jié)后，不僅能214.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求和加工過(guò)程，利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)，加以修補(bǔ)、補(bǔ)充、完善，最后得出最佳方案。若沒(méi)有典型的控制環(huán)節(jié)可采用，則按照生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求逐步進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法比較簡(jiǎn)單，但必須熟悉大量的控制線(xiàn)路，掌握多種典型線(xiàn)路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通常是先采用一些典型的基本環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工藝基本要求，然后逐步完善其功能，并加上適當(dāng)?shù)穆?lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。4.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工22(1)主電路設(shè)計(jì)；(2)控制電路設(shè)計(jì)；(3)連接各單元環(huán)節(jié)，構(gòu)成滿(mǎn)足整機(jī)生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)或半自動(dòng)及調(diào)整的控制電路；(4)聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)；(5)線(xiàn)路的綜合審查。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟：(1)主電路設(shè)計(jì)；經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟：234.3.2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)設(shè)計(jì)電器控制線(xiàn)路，同時(shí)也可以用于線(xiàn)路的簡(jiǎn)化。把電器控制線(xiàn)路中的接觸器、繼電器等電器元件線(xiàn)圈的通電和斷電、觸頭的閉合和斷開(kāi)看成是邏輯變量，通過(guò)簡(jiǎn)單的“邏輯與”、“邏輯或”、“邏輯非”等基本運(yùn)算，得出其運(yùn)算結(jié)果，此結(jié)果即表明電器控制線(xiàn)路的結(jié)果。對(duì)邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，然后由簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)式畫(huà)出相應(yīng)的電氣原理圖，最后再進(jìn)一步檢查、完善，以期得到既滿(mǎn)足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的最佳設(shè)計(jì)線(xiàn)路。4.3.2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)24

電氣控制系統(tǒng)是由若干的電器元件按照一定的要求連接而成的。將這些電器元件及其連接用一定的圖形表達(dá)出來(lái)，這種圖就是電氣控制圖或稱(chēng)為電氣圖。只有正確識(shí)別和使用電氣圖形符號(hào)和文字，才能閱讀電氣圖和繪制出標(biāo)準(zhǔn)的電氣圖。4.4電氣控制線(xiàn)路的繪制方法電氣控制系統(tǒng)是由若干的電器元件按照一定的要求連接而成的。將25電器圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào)電器圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào)26電力托動(dòng)第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件27電力托動(dòng)第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件28電力托動(dòng)第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件29電力托動(dòng)第四章工業(yè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件30電氣原理圖繪制的原則

電路圖是用圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)表示電路或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系，而不考慮其實(shí)際位置的一種簡(jiǎn)圖。在繪制電氣原理圖時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則：(1)表示導(dǎo)線(xiàn)、信號(hào)通路、連接導(dǎo)線(xiàn)等圖線(xiàn)都應(yīng)是交叉和折彎最少的直線(xiàn)；可以水平布置，也可以采用斜的交叉線(xiàn)。(2)電路或元件應(yīng)按功能布置，并盡可能按工作順序排列，對(duì)因果次序清楚的簡(jiǎn)圖，其布局順序應(yīng)該是從左到右和從上到下。電氣原理圖繪制的原則電路圖是用圖形符號(hào)并按工31(3)為了突出和區(qū)分某些電路、功能等，導(dǎo)線(xiàn)符號(hào)、信號(hào)通路、連接線(xiàn)等可采用粗細(xì)不同的線(xiàn)條來(lái)表示。(4)元件、器件和設(shè)備的可動(dòng)部分通常應(yīng)表示在非激勵(lì)或不工作的狀態(tài)或位置。(5)所用圖形符號(hào)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如果采用了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的圖形符號(hào)，則必須加以說(shuō)明。(6)同一電器元件不同部分的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)均應(yīng)采用同一文字符號(hào)標(biāo)明。(3)為了突出和區(qū)分某些電路、功能等，導(dǎo)線(xiàn)符號(hào)、信號(hào)通路、32電器元件布置圖繪制電器元件布置圖應(yīng)遵循的原則：(1)體積大和較重的電器應(yīng)安裝在控制柜的下方；(2)安裝發(fā)熱元件時(shí)，要注意控制柜內(nèi)所有元件的溫升保持在它們?cè)试S極限內(nèi)；(3)為提高電子設(shè)備的抗干擾能力，弱電部分應(yīng)加屏蔽和隔離；電器元件布置圖繪制電器元件布置圖應(yīng)遵循的原則：33(4)元件安裝必須遵循規(guī)定的間隔和爬電距離；(5)需要經(jīng)常維護(hù)檢修的電器，安裝位置不宜過(guò)高或過(guò)低；(6)盡量將外形及結(jié)構(gòu)尺寸相同的元件安裝一起；(7)電器布置應(yīng)考慮對(duì)稱(chēng)。(4)元件安裝必