電機與電氣控制技術（第4版）課件：電氣控制系統(tǒng)設計

電氣控制系統(tǒng)設計

第一節(jié)電氣控制設計的原則和內容第二節(jié)電力拖動方案的確定和電動機的選擇第三節(jié)電氣控制電路設計的一般要求第五節(jié)常用控制電器的選擇第六節(jié)電氣控制的施工設計與施工第四節(jié)電氣控制電路設計的方法與步驟閱讀與應用X62W型臥式萬能銑床電氣控制電路設計思路解析3/6/2025為電氣控制裝置本身的制造、使用、運行及維修的需要而進行的生產工藝設計。電氣控制設計包括：1、電氣原理圖設計為滿足生產機械及其工藝要求而進行的電氣控制設計。2、電氣工藝設計3/6/2025第一節(jié)電氣控制設計的原則和內容一、電氣控制設計的原則1）最大限度地滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求，這些生產工藝要求是電氣控制設計的依據。2）在滿足控制要求前提下，設計方案力求簡單、經濟、合理，不要盲目追求自動化和高指標。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）為適應生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇控制設備時，設備能力留有適當裕量。3/6/2025二、電氣控制設計的基本內容

電氣控制系統(tǒng)設計的基本內容是根據控制要求，設計和編制出電氣設備制造和使用維修中必備的圖樣和資料等。包括電氣原理圖設計和電氣工藝設計兩部分。3/6/20251.電氣原理圖設計內容1）擬定電氣設計任務書

2）選擇電氣拖動方案和控制方式3）確定電動機類型、型號、容量、轉速4）設計電氣控制原理圖5）選擇電氣元件，擬定元器件清單6）編寫設計計算說明書3/6/20252.電氣工藝設計內容1)根據設計出的電氣原理圖及選定的電氣元件,設計電氣設備的總體配置,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）編寫使用維護說明書。3/6/2025第二節(jié)電力拖動方案的確定和電動機的選擇一、電力拖動方案的確定（三）電動機調速性質應與負載特性相適應（一）拖動方式的選擇（二）調速方案的選擇3/6/2025二、拖動電動機的選擇（一）電動機選擇的基本原則1）電動機的機械特性應滿足生產機械提出的要求，要與負載的負載特性相適應。保證運行穩(wěn)定且具有良好的起動、制動性能。2）工作過程中電動機容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達到或接近額定溫升值。3）電動機結構型式滿足機械設計提出的安裝要求，并能適應周圍環(huán)境工作條件。4）在滿足設計要求前提下，應優(yōu)先采用結構簡單、價格便宜、使用維護方便的三相籠型異步電動機。3/6/2025（二）根據生產機械調速要求選擇電動機（三）電動機結構形式的選擇（四）電動機額定電壓的選擇（五）電動機額定轉速的選擇3/6/2025（六）電動機容量的選擇1．分析計算法根據生產機械負載圖預選一臺電動機，再用該電動機的技術數據和生產機械負載圖求出電動機的負載圖。最后按電動機的負載圖從發(fā)熱的方面進行校驗，并檢查電動機的過載能力與起動轉矩是否滿足要求，如若不合格，另選一臺電動機重新計算，直到合格為止。3/6/20252．統(tǒng)計類比法將各國同類型、先進的電動機容量進行統(tǒng)計和分析，從中找出電動機容量與機床主要參數間的關系，再根據國情得出相應的計算公式來確定電動機容量的一種實用方法。式中：P—電動機容量，單位為KW；D—工件最大直徑，單位為m。（1）車床3/6/2025（2）立式車床式中：P—電動機容量，單位為KW；D—工件最大直徑，單位為m。式中：D—最大鉆孔直徑，單位為mm。（3）搖臂鉆床3/6/2025（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—砂輪主軸用滾動軸承時，K=0.8~1.1,砂輪主軸用滑動軸承時，K=1.0~1.3。3/6/2025（6）龍門銑床式中：B——工作臺寬度，單位為mm。3/6/2025一、電氣控制應最大限度的滿足生產機械加工工藝的要求第三節(jié)電氣控制電路設計的一般要求二、對控制電路電流、電壓的要求3/6/2025常用電氣控制電路電壓等級表整流器48、24、12直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路整流器或直流發(fā)電機220、110直流直流電力傳動的控制電路采用控制電源變壓器48、24、6照明及信號指示電路采用控制電源變壓器110（127）、48交流電力傳動的控制電路較復雜不用控制電源變壓器380、220交流交流電力傳動的控制電路較簡單電源設備常用的電壓值/V控制電路類型3/6/2025三、控制電路力求簡單、經濟1．盡量縮短連接導線的長度和導線數量a)不合理b)合理3/6/20252．盡量減少電器元件的品種、數量和規(guī)格3．盡量減少電器元件觸頭的數目3/6/20254．盡量減少通電電器的數量3/6/2025四、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3/6/2025a）不正確b）正確3/6/20252．正確連接電器元件的觸頭a）不正確b）正確3/6/20253．防止寄生電路a）有寄生電路b）無寄生電路3/6/20254．在控制電路中控制觸頭應合理布置a）不合理b）合理3/6/20255．應考慮繼電器觸頭的接通與分斷能力6．避免發(fā)生觸頭“競爭”、“冒險”現象7．為確保電路的安全運行，應采用電氣連鎖與機械連鎖的雙重連鎖3/6/2025五、具有完善的保護環(huán)節(jié)六、要考慮操作、維修與調試的方便3/6/2025一、電氣控制電路設計方法簡介第四節(jié)電氣控制電路設計的方法與步驟（一）分析設計法1、設計各控制單元環(huán)節(jié)中拖動電動機的起動、正反向運轉、制動、調速、停車等的主電路或執(zhí)行元件的電路。3/6/20253、連接各單元環(huán)節(jié)構成滿足整機生產工藝要求，實現加工過程自動或半自動和調整的控制電路。4、設計保護、聯(lián)鎖、檢測、信號和照明等環(huán)節(jié)控制電路。5、全面檢查所設計的電路。2、設計滿足各電動機的運轉功能和工作狀態(tài)相對應的控制電路，以及滿足執(zhí)行元件實現規(guī)定動作相適應的指令信號的控制電路。3/6/2025（二）邏輯設計法采用邏輯設計法設計電氣控制電路大體按五步進行：1、按工藝要求畫出工作循環(huán)圖2、決定執(zhí)行元件與檢測元件，作出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表。3/6/20254、列寫中間記憶元件開關邏輯函數式及執(zhí)行元件動作邏輯函數式，進而畫出相應的電路結構圖。5、對畫出的電路進行檢查、化簡和完善。3、根據檢測元件狀態(tài)表寫出各程序的特征碼，并確定相區(qū)分組，設置中間記憶元件，使各待相區(qū)分組所有程序皆可區(qū)分。3/6/20251、按工藝要求對電動機提出的起動、制動、反向和調速等要求，設計出主電路。2、根據所設計出的主電路，設計出相應控制電路的基本環(huán)節(jié)。二、分析設計法基本步驟3、根據各部分運動要求的配合關系及連鎖關系，確定控制參量和特殊環(huán)節(jié)。4、加入必要的保護環(huán)節(jié)。5、綜合審查、全面檢查電路動作是否正確，進一步完善和簡化電路，必要時可通過實驗檢驗。3/6/20251、橫梁上升時，自動按照先放松后上升再夾緊的順序進行。三、分析設計法設計舉例（一）橫梁升降機構的工藝要求下面以橫梁升降機構的電氣控制的設計為例：2、橫梁下降時，自動按照先放松后下降再回升最后夾緊的順序進行。3、橫梁夾緊后，夾緊電動機自動停止。4、橫梁升降，應設有上下行程的限位保護，夾緊電動機應設有夾緊力保護。3/6/20251、主電路設計（二）電氣控制電路設計過程

3/6/20252、控制電路基本環(huán)節(jié)的設計

3、控制電路特殊環(huán)節(jié)的設計3/6/20254、設計聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)

3/6/2025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行:5）接觸器線圈額定電壓的確定6）接觸器觸頭數目的考慮7）接觸器額定操作頻率3/6/2025二、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作特點主要用途電壓繼電器當電路中的電壓達到規(guī)定值時動作用于電動機失電壓或欠電壓保護、制動和反轉制動電流繼電器當電路中通過的電流達到規(guī)定值時動作用于電動機過載與短路保護，直流電動機磁場控制及失磁保護中間繼電器當電路中的電壓達到規(guī)定值時動作觸頭數量較多、容量較大，通過他增加控制回路或起信號放大作用時間繼電器自得到動作信號起至觸頭動作有一定延時用于交流電動機，作為以時間為函數起動時切換電阻的加速繼電器，籠型電動機的Y-△起動、能耗制動及控制各種生產工藝程序等3/6/20251、熱繼電器結構形式的選擇三、熱繼電器的選擇2、熱繼電器額定電流的選擇四、時間繼電器的選擇1、電流種類和電壓等級2、延時方式3、延時精度4、延時時間5、觸頭形式和數量6、操作頻率3/6/2025五、熔斷器的選擇1、一般熔斷器的選擇1）熔斷器類型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3/6/2025六、開關電器的選擇1、刀開關的選擇2、組合開關的選擇3、低壓斷路器的選擇4、電源開關聯(lián)鎖機構3/6/2025七、控制變壓器的選擇選擇控制變壓器的原則：1）一、二次側應與電源、控制電路等電壓相符2）控制變壓器二次側的電磁器件起動時能可靠吸合3）溫升不應超過允許溫升4）控制變壓器容量近似計算公式：ST≥0.6∑PXC+1.5∑Pst八、主令電器的選擇3/6/2025第六節(jié)電氣控制的施工設計與施工一、電氣設備總體配置設計二、電氣元器件布置圖的設計三、電氣控制裝置接線圖的繪制四、電力裝備的施工五、檢查、調整與試運行3/6/2025一、X62W型臥式萬能銑床電氣控制電路設計的依據閱讀與應用X62W型臥式萬能銑床電氣控制電路設計思路解析（一）根據X62W性臥式萬能銑床運動形式，決定采用幾臺電動機（二）根據X62W性臥式萬能銑床加工工藝要求，決定對各電動機的電氣控制要求3/6/2025二