電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇

1、 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 4 41 1 電氣控制線路設(shè)計的主要內(nèi)容電氣控制線路設(shè)計的主要內(nèi)容 4 42 2 電氣控制線路的設(shè)計電氣控制線路的設(shè)計 4 43 3 常用電器元件的選擇常用電器元件的選擇 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇本章介紹本章介紹: :繼電接觸器電控線路設(shè)計方法，包括設(shè)計內(nèi)容、一般程序、設(shè)計原則、設(shè)計方法和步驟，電控系統(tǒng)的安裝、調(diào)試方法。4.1 4.1 設(shè)計的主要內(nèi)容設(shè)計的主要內(nèi)容基本任務(wù)：基本任務(wù)：根據(jù)控制要求，設(shè)計、編制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料，包括電氣原理圖、元件

2、布置圖、電氣安裝接線圖、電氣箱圖及控制面板等，編制外購件目錄、單臺消耗清單、設(shè)備說明書等資料。設(shè)計：設(shè)計：原理設(shè)計、工藝設(shè)計。以電力拖動控制系統(tǒng)為例說明。以電力拖動控制系統(tǒng)為例說明。4.1.1 4.1.1 原理設(shè)計內(nèi)容原理設(shè)計內(nèi)容1.擬定電氣設(shè)計任務(wù)書(技術(shù)條件)；2.確定電力拖動方案(電氣傳動形式)及控制方案；3.選擇電動機，包括類型、電壓等級、容量及轉(zhuǎn)速，并選擇出具體型號；4.設(shè)計電氣控制原理框圖，包括主電路、控制電路和輔助控制電路，確定各部分間關(guān)系，擬訂各部分技術(shù)要求。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇5.設(shè)計并繪制電氣原理圖，計算主要技術(shù)參數(shù)；6

3、.選擇電器元件，制定電機和電器元件明細表。以及裝置易損件及備用件清單；7.編寫設(shè)計說明書。4.1.2 4.1.2 工藝設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計內(nèi)容主要目的：主要目的：便于組織電氣控制裝置的制造，實現(xiàn)所要求的各項技術(shù)指標(biāo)，為設(shè)備使用、維修提供必要的圖紙資料。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.根據(jù)原理圖及選定的電器元件，設(shè)計電氣設(shè)備的總體配置，繪制系統(tǒng)的總裝配圖及總接線圖。2.按照電氣原理框圖或劃分的組件，對總原理圖編號、繪制各組件原理電路圖，列出元件目錄表，標(biāo)出各組件進出線號；3.根據(jù)各組件原理電路及選定元件目錄表，設(shè)計各組件裝配圖(包括電器元件布置圖和安裝圖)、接線圖.4.根據(jù)組件安裝要求，繪制零件圖紙，并標(biāo)明

4、技術(shù)要求.5.設(shè)計電氣箱，根據(jù)組件尺寸及安裝要求，確定電氣箱結(jié)構(gòu)與外形尺寸.6.根據(jù)總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，進行匯總，分別列 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇出外購件清單、標(biāo)準件清單以及主要材料消耗定額.7.編寫使用說明書。實際操作時，根據(jù)總體技術(shù)要求和系統(tǒng)復(fù)雜程度,對上述步驟適當(dāng)調(diào)整。4.2 4.2 電氣控制線路的設(shè)計電氣控制線路的設(shè)計4.2.14.2.1設(shè)計的基本原則設(shè)計的基本原則在電力拖動方案和控制方案確定后，即可著手進行電控線路具體設(shè)計。電控系統(tǒng)設(shè)計一般應(yīng)遵循以下原則：1 1最大限度滿足生產(chǎn)機械和工藝對電控系統(tǒng)的要求最大限度滿足生

5、產(chǎn)機械和工藝對電控系統(tǒng)的要求首先弄清設(shè)備需滿足的生產(chǎn)工藝要求，對設(shè)備工作情況作全面了解。深入現(xiàn)場調(diào)研，收集資料，結(jié)合技術(shù)人員及現(xiàn)場操作人員經(jīng)驗，作為設(shè)計基礎(chǔ)。2 2在滿足生產(chǎn)工藝要求前提下，力求使控制線路簡單、經(jīng)濟在滿足生產(chǎn)工藝要求前提下，力求使控制線路簡單、經(jīng)濟（1）盡量選用標(biāo)準電器元件，減少電器元件數(shù)量,選用同型號電器元件以減少備用品數(shù)量。（2）盡量選用標(biāo)準的、常用的或經(jīng)過實踐考驗的典型環(huán)節(jié)或基本電控線路。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇（3）盡量減少不必要的觸點，以簡化線路。在滿足工藝要求前提下，元件越少，觸點數(shù)量越少，線路越簡單?？商岣吖ぷ骺煽?/p>

6、性，降低故障率。常用減少觸點數(shù)目的方法：常用減少觸點數(shù)目的方法： 合并同類觸點見圖4-1示. 利用轉(zhuǎn)換觸點方式見圖4-2示。圖4-1 同類觸點合并 圖4-2具有轉(zhuǎn)換觸點的中間繼電器的應(yīng)用 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 利用二極管的單向?qū)щ娦詼p少觸點數(shù)目。見圖4-3示. 利用邏輯代數(shù)的方法減少觸點數(shù)目。如圖4-4(a)示.圖4-3 利用二極管簡化控制電路 圖4-4 利用邏輯代數(shù)減少觸點（4）盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)實際情況，合理考慮并安排電氣設(shè)備和元件的位置及實際連線，使連接導(dǎo)線數(shù)量最少，長度最短。圖4-5中，圖(a)接線不合理，從電

7、氣柜到操作臺需4根導(dǎo)線。圖(b)接線合理，從電氣柜到操作臺只需3根導(dǎo)線。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇注意：注意：同一電器的不同觸點在線路中應(yīng)盡可能具有公共連接線。以減少導(dǎo)線段數(shù)和縮短導(dǎo)線長度，如圖4-6示.圖4-5 線路的合理連接 圖4-6 節(jié)省連接導(dǎo)線的方法（5）線路工作時，除必要的電器元件必須通電外，其余盡量不通電以節(jié)約電能。如圖4-7示.3 3保證電控線路工作可靠保證電控線路工作可靠最主要的是選擇可靠的電器元件。同時，設(shè)計時要注意幾點：（1 1）正確連接電器元件的觸點）正確連接電器元件的觸點 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制

8、線路的設(shè)計及元器件選擇 圖4-7 減少通電電器的線路 圖4-8 觸點的正確連接 同一電器元件的常開和常閉觸點靠得很近，如果分別接在電源不同相上，當(dāng)觸點斷開產(chǎn)生電弧時，可能在兩觸點間形成飛弧造成電源短路。圖4-8(a)中SQ的接法錯誤,應(yīng)改成圖4-8(b)形式.（2 2）正確連接電器線圈）正確連接電器線圈 在交流線路中，即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也不允許兩個電器元件的線圈串聯(lián)，如圖4-9（a）示。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇若需兩個電器同時工作，其線圈應(yīng)并聯(lián)連接，如圖4-9(b)示. 圖4-9 線圈的正確連接 圖4-10 電磁鐵與繼電器線圈

9、的連接 兩電感量相差懸殊的直流電壓線圈不能直接并聯(lián),如圖4-10(a)示。解決辦法：在KA線圈電路中單獨串接KM的常開觸點，如圖4-10(b)示。（3 3）避免出現(xiàn)寄生電路）避免出現(xiàn)寄生電路線路工作時，發(fā)生意外接通的電路稱為寄生電路。寄生電路破壞電器元件和控制線路的工作順序或造成誤動作。見圖4-11(a).解決辦法：將指示燈與其相應(yīng)的接觸器線圈并聯(lián)，如圖4-11(b)示。（4 4）應(yīng)盡量避免許多電器依次動作才能接通另一電器的現(xiàn)象。）應(yīng)盡量避免許多電器依次動作才能接通另一電器的現(xiàn)象。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 圖4-1l 防止寄生電路（5 5）在可

10、逆線路中，正反向接觸器間要有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖。）在可逆線路中，正反向接觸器間要有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖。（6 6）線路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況，）線路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況，并據(jù)此決定電動機起動方式是直接起動還是間接起動。（7 7）應(yīng)充分考慮繼電器觸點的接通和分斷能力。）應(yīng)充分考慮繼電器觸點的接通和分斷能力。若要增加接通能力，可用多觸點并聯(lián)；若要增加分斷能力，可用多觸點串聯(lián)。4 4保證電控線路工作的安全性保證電控線路工作的安全性應(yīng)有完善的保護環(huán)節(jié)，保證設(shè)備安全運行。常用有短路、過流、過載、失壓、弱磁、超速、極限保護等。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇(1

11、1）短路保護）短路保護強大的短路電流容易引起各種電氣設(shè)備和元件的絕緣損壞及機械損壞。因此，短路時應(yīng)迅速可靠地切斷電源。采用熔斷器作短路保護的電路見圖4-12。也可用斷路器（自動開關(guān)）作短路保護，兼有過載保護功能。 圖4-12 熔斷器短路保護（2 2）過電流保護）過電流保護不正確的啟動和過大的負載引起電動機很大的過電流；過大的沖擊負載引起電動機過大的沖擊電流，損壞電動機換向器；過大的電動機轉(zhuǎn)矩使生產(chǎn)機械的機械傳動部分受到損壞。采用過電流繼電器的保護電路見圖4-13(a),繼電器動作值一般整定為電動機啟動電流的1.2倍。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇用于

12、籠型電動機直接啟動的過流保護見圖4-13 (b). 圖4-13 過電流保護（3 3）過載保護）過載保護電動機長期過載運行，其繞組溫升將超過允許值，損壞電動機。多采用具有反時限特性的熱繼電器進行保護，同時裝有熔斷器或過流繼電器配合使用。如圖4-14示。圖(a)適于三相均衡過載的保護。圖(b)適于任一相斷線或三相均衡過載的保護。圖(c)為三相保護，能可靠地保護電動機的各種過載。圖(b)和圖(c)中，如電動機定子繞組為三角形聯(lián)接，應(yīng)采用差動式熱繼電器。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 圖4-14 過載保護 圖4-15 失壓保護（4 4）失壓保護）失壓保護防止

13、電壓恢復(fù)時電動機自行起動的保護稱為失壓保護。通過并聯(lián)在啟動按鈕上接觸器的常開觸點(圖4-15(a)，或通過并聯(lián)在主令控制器的零位常開觸點上的零壓繼電器的常開觸點(圖4-15(b)，來實現(xiàn)失壓保護。（5 5）弱磁保護）弱磁保護直流并勵電動機、復(fù)勵電動機在勵磁減弱或消失時，會引起電動機“飛車”。必須加弱磁保護。采用弱磁繼電器，吸合電流一般為額定勵磁電流的08倍. 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇（6 6）極限保護）極限保護對直線運動的生產(chǎn)機械常設(shè)極限保護。如上、下極限，前、后極限等。常用行程開關(guān)的常閉觸點來實現(xiàn).（7 7）其他保護）其他保護根據(jù)實際情況設(shè)置，

14、如溫度、水位、欠壓等保護環(huán)節(jié)。5 5應(yīng)使操作、維護、檢修方便應(yīng)使操作、維護、檢修方便具體安裝與配線時，電器元件應(yīng)留備用觸點，必要時留備用元件；為檢修方便，應(yīng)設(shè)置電氣隔離，避免帶電檢修；為調(diào)試方便，控制應(yīng)簡單，能迅速實現(xiàn)從一種方式到另一種方式的轉(zhuǎn)換。設(shè)置多點控制，便于在生產(chǎn)機械旁調(diào)試；操作回路較多時，如要求正反轉(zhuǎn)并調(diào)速，應(yīng)采用主令控制器，不要用許多按鈕.4.2.2 4.2.2 電氣控制線路設(shè)計的基本規(guī)律電氣控制線路設(shè)計的基本規(guī)律設(shè)計程序：設(shè)計程序：1.1.擬定設(shè)計任務(wù)書擬定設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書是整個系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，擬定時，應(yīng)聚集電氣、機械工藝、機械結(jié)構(gòu)三方面設(shè)計人員，根據(jù)機械設(shè)備總體技術(shù)要求，共

15、同商討。任務(wù)書應(yīng)簡要說明所設(shè)計設(shè)備的型號、用途、工藝過程、技術(shù)性能、傳動要求、工作條件、使用環(huán)境等。還應(yīng)說明: 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇（1）控制精度，生產(chǎn)效率要求；（2）有關(guān)電力拖動的基本特性，如電動機的數(shù)量、用途、負載特性、調(diào)速范圍以及對反向、起動和制動的要求等；（3）用戶供電系統(tǒng)的電源種類，電壓等級、頻率及容量等要求；（4）有關(guān)電氣控制的特性，如自動控制的電氣保護，聯(lián)鎖條件，動作程序等；（5）其他要求，如主要電氣設(shè)備的布置草圖，照明，信號指示，報警方式等；（6）目標(biāo)成本及經(jīng)費限額;（7）驗收標(biāo)準及方式.2.2.電力拖動方案與控制方式選擇電力

16、拖動方案與控制方式選擇根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，生產(chǎn)機械結(jié)構(gòu)，運動部件數(shù)量、運動要求、負載特性、調(diào)速要求以及投資額等條件，確定電動機的類型、數(shù)量、拖動方式，擬定電動機的啟動、運行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動等控制要求。作為電氣原理圖設(shè)計及電器元件選擇的依據(jù). 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇3.3.電動機的選擇電動機的選擇根據(jù)拖動方案，選擇電動機的類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)形式以及容量，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速等?；驹瓌t基本原則: :（1）電動機機械特性應(yīng)滿足生產(chǎn)機械要求，與負載特性相適應(yīng)，保證運行穩(wěn)定性、有一定調(diào)速范圍與良好的起、制動性能；（2）結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足設(shè)計提出的安裝要求，適應(yīng)

17、周圍環(huán)境；（3）根據(jù)負載和工作方式，正確選擇電動機容量； 對于恒定負載長期工作制的電動機，應(yīng)保證電動機額定功率等于或大于負載所需功率； 對于變動負載長期工作制電動機，應(yīng)保證負載變到最大時，電動機仍能給出所需功率，而電動機溫升不超過允許值； 對于短時工作制電動機，應(yīng)按照電動機過載能力來選擇； 對于重復(fù)短時工作制電動機，原則上可按電動機在一個工作循環(huán)內(nèi)的平均功耗來選擇；（4）電動機電壓：應(yīng)根據(jù)使用地點的電源電壓來決定。（5）在無特殊要求的場合，一般采用交流電動機。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇4.4.電氣控制方案的確定電氣控制方案的確定綜合考慮各方案的性

18、能，設(shè)備投資、使用周期、維護檢修、發(fā)展等因素.主要原則：主要原則：（1 1）自動化程度與國情相適應(yīng)）自動化程度與國情相適應(yīng)盡可能選用最新科技，同時要與企業(yè)自身經(jīng)濟實力相適應(yīng)。（2 2）控制方式應(yīng)與設(shè)備的通用及專用化相適應(yīng)）控制方式應(yīng)與設(shè)備的通用及專用化相適應(yīng)對工作程序固定的專用設(shè)備，可采用繼電接觸器控制系統(tǒng)；對要求較復(fù)雜的控制對象或要求經(jīng)常變換工序和加工對象的設(shè)備，可采用可編程序控制器控制系統(tǒng)。（3 3）控制方式隨控制過程的復(fù)雜程度而變化）控制方式隨控制過程的復(fù)雜程度而變化根據(jù)控制要求及控制過程的復(fù)雜程度，可采用分散控制或集中控制方案，但各單機的控制方式和基本控制環(huán)節(jié)應(yīng)盡量一致，以簡化設(shè)計和制

19、造過程。（4 4）控制系統(tǒng)的工作方式，應(yīng)在經(jīng)濟、安全的前提下，最大限度地滿足）控制系統(tǒng)的工作方式，應(yīng)在經(jīng)濟、安全的前提下，最大限度地滿足工藝要求。工藝要求。控制方案選擇，還應(yīng)考慮采用自動、半自動循環(huán)，工序變更、聯(lián)鎖、安全保護、故障診斷、信號指示、照明等。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇5.設(shè)計電氣原理圖并合理選擇元器件，編制元器件目錄清單。6.設(shè)計制造、安裝、調(diào)試所必須的各種施工圖紙，并以此為依據(jù)編制各種材料定額清單。7.編寫說明書.4.2.3 4.2.3 電氣控制線路的設(shè)計步驟和方法電氣控制線路的設(shè)計步驟和方法常用方法：常用方法：經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計

20、法。1.1.經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法又稱為一般設(shè)計法、分析設(shè)計法。根據(jù)生產(chǎn)機械工藝要求和生產(chǎn)過程，選擇適當(dāng)?shù)幕经h(huán)節(jié)（單元電路）或典型電路綜合而成。要求設(shè)計人員必須熟悉和掌握大量的基本環(huán)節(jié)和典型電路，具有豐富的實際設(shè)計經(jīng)驗。適用于不太復(fù)雜的（繼電接觸式）電氣控制線路設(shè)計.（1 1）基本步驟）基本步驟 主電路設(shè)計：主電路設(shè)計：主要考慮電動機的起動、點動、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速。 控制電路設(shè)計：控制電路設(shè)計：包括基本控制線路和特殊部分的設(shè)計，以及選擇控制參量和確定控制原則。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇主要考慮如何滿足電動機的各種運轉(zhuǎn)功能和生產(chǎn)工藝要求。 聯(lián)結(jié)各

21、單元環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)各單元環(huán)節(jié)，構(gòu)成滿足整機生產(chǎn)工藝要求的控制電路。 聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)設(shè)計：聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)設(shè)計：主要考慮如何完善整個控制線路的設(shè)計，包含各種聯(lián)鎖環(huán)節(jié)以及短路、過載、過流、失壓等保護。 線路的綜合審查：線路的綜合審查：反復(fù)審查所設(shè)計的線路是否滿足設(shè)計原則和生產(chǎn)工藝要求。在條件允許情況下，進行模擬實驗，逐步完善設(shè)計，直至滿足要求。（2 2）基本方法）基本方法 根據(jù)生產(chǎn)機械工藝要求和工作過程，適當(dāng)選用已有典型基本環(huán)節(jié),將它們有機地組合起來，加以適當(dāng)補充和修改，綜合成所需線路。 若無合適的典型環(huán)節(jié)，則根據(jù)機械工藝要求和生產(chǎn)過程自行設(shè)計,邊分析邊畫圖，將輸入主令信號適當(dāng)轉(zhuǎn)換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號

22、。隨時增減電器元件和觸點，滿足給定的工作條件。（3 3）經(jīng)驗設(shè)計法舉例）經(jīng)驗設(shè)計法舉例以皮帶運輸機為例。以皮帶運輸機為例。一種連續(xù)平移運輸機械，常用于糧庫、礦山等的生產(chǎn)流水線上，將糧食、礦石等從一個地方運到另一個地方。一般由多條皮帶機組成，可以改變運輸?shù)姆较蚝托倍取?第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇屬長期工作制，不需調(diào)速，無特殊要求，也不需反轉(zhuǎn)。拖動電機多采用籠型異步電動機。若考慮事故情況下可能有重載啟動，要求啟動轉(zhuǎn)矩大，可由雙籠型異步電動機或繞線型異步電動機拖動，也可二者配合使用。以三條皮帶運輸機為例，見圖以三條皮帶運輸機為例，見圖4-164-16。

23、工藝要求工藝要求(a) 啟動順序為3#、2#、1#，并要有一定時間間隔，以免貨物在皮帶上堆積，造成后面皮帶重載啟動。(b) 停車順序為1#，2#、3#，保證停車后皮帶上不殘存貨物。(c) 不論2#或3#哪一個出故障，1#必須停車，以免繼續(xù)進料，造成貨物堆積。(d) 必要的保護。 主電路設(shè)計主電路設(shè)計 圖4-16 皮帶運輸機工作示意圖三條皮帶分別由三臺電機拖動，均采用籠型異步電機。由于電網(wǎng)容量足夠大，且三臺電機不同時起動，故采用直接啟動。由于不經(jīng)常啟動、制動，對于制動時間和停車準確度也無特殊要求，制動時采用自由停車。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇三臺電

24、機都用熔斷器作短路保護，用熱繼電器作過載保護。由此，設(shè)計出主電路如圖4-17示. 圖4-17 皮帶運輸機主電路圖 基本控制電路設(shè)計基本控制電路設(shè)計三臺電機由三個接觸器控制啟、停。啟動順序為3#、2#、1#，可用3#接觸器的常開（動合）觸點控制2#接觸器線圈，用2#接觸器常開觸點控制1#接觸器線圈。制動順序為1#、2#、3#，用1#接觸器常開觸點與控制2#接觸器的常閉（動斷）按鈕并聯(lián)，用2#接觸器常開觸點與控制3#接觸器的常閉按鈕并聯(lián)。基本控制線路如圖4-18示?？梢?，只有KM3動作后，按下SB3，KM2線圈才能通電動作，然后按下SB1、KM1線圈通電動作，實現(xiàn)了電動機的順序起動。 第第4章章

25、電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 圖4-18 控制電路的基本部分同理，只有KM1斷電釋放，按下SB4，KM2線圈才能斷電，然后按下SB6，KM3線圈斷電，實現(xiàn)電動機的順序停車?？刂凭€路特殊部分設(shè)計控制線路特殊部分設(shè)計為實現(xiàn)自動控制，皮帶運輸機啟動和停車可用行程參量或時間參量控制。由于皮帶是回轉(zhuǎn)運動，檢測行程比較困難，而用時間參量比較方便。所以，以時間為變化參量，利用時間繼電器作輸出器件的控制信號。以通電延時的常開觸點作啟動信號，以斷電延時的常開觸點作停車信號。為使三條皮帶自動按順序工作，采用中間繼電器KA，線路如圖4-19示. 設(shè)計聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)設(shè)計聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié) 第第

26、4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 圖4-19 控制電路的聯(lián)鎖部分分析分析: :按下SB1發(fā)出停車指令時，KT1、KT2、KA同時斷電，KA常開觸點瞬時斷開，KM2、KM3若不加自鎖，則KT3、KT4的延時將不起作用，KM2、KM3線圈將瞬時斷電，電動機不能按順序停車，所以需加自鎖環(huán)節(jié)。三個熱繼電器的保護觸頭均串聯(lián)在KA線圈電路中，無論哪一號皮帶機過載，都能按1#、2#、3#順序停車。線路失壓保護由KA實現(xiàn)。 線路綜合審查線路綜合審查線路工作過程：線路工作過程：按下啟動按鈕SB2，KA通電吸合并自鎖，KA常開觸點閉合，接通KT1KT4，其中KT1、KT2為通電

27、延時型，KT3、KT4為斷電延時型，KT3，KT4的常開觸點立即閉合，為KM2和KM3的線圈通電準備條件。KA另一個常開觸點閉 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 圖4-20 完整的電路圖閉合，與KT4一起接通KM3，電動機M3首先啟動，經(jīng)一段時間，達到KT1的整定時間，則KT1的常開觸點閉合，使KM2通電吸合，電動機M2啟動，再經(jīng)一段時間，達到KT2的整定時間，則KT2的常開觸點閉合，使KM1通電吸合，電動機M1啟動。按下停止按鈕SB1，KA斷電釋放，4個時間繼電器同時斷電，KT1、KT2常開觸點立即斷開，KM1失電，電動機M1停車。由于KM2自鎖，所以

28、，只有達到KT3的整定時間，KT3斷開，使KM2斷電，電動機M2停車，最后，達到KT4的整定時間，KT4的常開觸點斷開，使KM3線圈斷電，電動機M3停車. 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇2.2.邏輯設(shè)計法邏輯設(shè)計法利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來設(shè)計電控線路。將線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，主令元件觸點的接通與斷開等，看成邏輯變量，考慮線路中各邏輯變量間所要滿足的邏輯關(guān)系，用函數(shù)關(guān)系式表示出來，按照一定方法和步驟設(shè)計出符合生產(chǎn)工藝要求的電控線路。(1)(1)邏輯代數(shù)基礎(chǔ)邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 邏輯代數(shù)中的邏輯變量和邏輯函數(shù)邏輯代數(shù)

29、中的邏輯變量和邏輯函數(shù)又稱布爾代數(shù)或開關(guān)代數(shù)。( (a) a) 邏輯變量邏輯變量邏輯代數(shù)中,具有兩種互為對立工作狀態(tài)的物理量稱為邏輯變量。如繼電器、接觸器等電器元件線圈的通電與失電，觸點的斷開與閉合等，其對立的兩種工作狀態(tài)可采用邏輯“0”和“1”表示。規(guī)定：規(guī)定：繼電器、接觸器等電器元件的線圈、常開（動合）觸點為原變量；常閉（動斷）觸點為反變量。即：線圈通電為“1”，失電為“0”；常開觸點閉合為“1”，斷開為“0”； 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇常閉觸點閉合為“0”，斷開為“1”；電器元件KA1，KA2，的常開觸點分別用KA1，KA2，表示；常閉觸點

30、則分別用KA1，KA2，表示；( (b) b) 邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)表示觸點狀態(tài)的邏輯變量稱為輸入邏輯變量；表示接觸器、繼電器線圈等受控元件的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。輸出邏輯變量與輸入邏輯變量間所滿足的相互關(guān)系稱為邏輯函數(shù)關(guān)系，簡稱為邏輯關(guān)系。 邏輯代數(shù)的運算法則邏輯代數(shù)的運算法則( (a) a) 邏輯與邏輯與觸點串聯(lián)觸點串聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯與運算的電路如圖4-21示。邏輯表達式：K=AB (“”為邏輯與運算符號)含義：只有觸點A與B都閉合，線圈K才得電。( (b) b) 邏輯或邏輯或觸點并聯(lián)觸點并聯(lián)實現(xiàn)邏輯或運算的電路如圖4-22示。邏輯表達式：K=A+B (“+”為邏輯或運算符號)含義：觸點A與

31、B只要有一個閉合，線圈K就可得電。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇圖4-21 邏輯與運算電路 圖4-22 邏輯或運算電路 圖4-23 邏輯非運算電路( (c) c) 邏輯非邏輯非動斷觸點動斷觸點實現(xiàn)邏輯非運算的電路如圖4-23示(P146)。表達式：K= A (“ ”為邏輯非運算符號)含義：觸點A不動作，線圈K通電。 基本定理基本定理( (a) a) 交換律交換律 AB = BA，A+B = B+A(b) (b) 結(jié)合律結(jié)合律 A(BC) = (AB)C，A+(B+C) = (A+B)+C(c) (c) 分配律分配律 A(B+C) = AB+AC，A+

32、(BC) = (A+B)(A+C)(d) (d) 重疊律重疊律 AA = A，A+A = A(e) (e) 吸收律吸收律 A+AB = A，A(A+B) = A 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇A+ AB=A+B，A +AB =A+B(f) 非非律 A = A(g) 反演律 A+B = A* B， A*B = A + B 邏輯代數(shù)化簡邏輯代數(shù)化簡在保證邏輯功能(生產(chǎn)工藝要求)不變的前提下，運用邏輯代數(shù)的定理和法則將原始表達式化簡，得到簡化的電控線路圖?；啎r經(jīng)常用到的常量和變量關(guān)系為：A+0 = A A0 = 0A+1 = l A1 = A A+ A =

33、 1 A A = 0 化簡時經(jīng)常用到的方法：化簡時經(jīng)常用到的方法：( (a) a) 合并項法合并項法 利用AB+A B =A，將兩項合為一項例：AB C+ABC = AB(b) (b) 吸收法吸收法 利用A+AB = A消去多余的因子。例：B+ABDF = B(c) (c) 消去法消去法 利用A+A B = A+B消去多余的因子。例：A+AB+DEF = A+B+DEF 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇(d) (d) 配項法配項法 利用邏輯表達式乘以一個“1”和加上一個“0”其邏輯功能不變來進行化簡，即利用A+A = 1和A A = 0。 繼電接觸器開關(guān)

34、的邏輯函數(shù)繼電接觸器開關(guān)的邏輯函數(shù)繼電接觸器開關(guān)的邏輯電路，是以檢測信號、主令信號、中間單元及輸出邏輯變量的反饋觸點作為輸入變量，以執(zhí)行元件作為輸出變量而構(gòu)成的電路。通過圖4-24的啟、停自鎖電路說明組成繼電接觸器開關(guān)的邏輯函數(shù)規(guī)律. 圖4-24 啟、停自鎖電路圖圖4-24(4-24(a)a)邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)：Fk = SB1+SB2K一般形式：Fk =X開+X關(guān)K (4-1) 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇圖4-24(b)邏輯函數(shù)：Fk = SB2(SB1+K)一般形式：Fk = X關(guān)(X開+K) (4-2)式中,X開代表開啟信號，X關(guān)代表關(guān)閉信號.

35、實際啟動、停止、自鎖線路，控制一個線圈通、斷電的條件往往不止一個。對開啟信號，當(dāng)不只一個主令信號，還必須有其它條件才能開啟時，則開啟主令信號用X開主表示，其它條件稱為開啟約束信號，用X開約表示。只有當(dāng)條件都具備時，開啟信號才能開啟，則X開主與X開約是邏輯與的關(guān)系，用X開主X開約去代替式(4-1)、(4-2)中的X開.當(dāng)關(guān)斷信號不只一個主令信號，還必須有其它條件才能關(guān)斷時，則關(guān)斷主令信號用X關(guān)主表示，其它條件稱關(guān)斷約束信號，用X關(guān)約表示。只有當(dāng)信號全為“0”時，信號才能關(guān)斷，則X關(guān)主與X關(guān)約是邏輯或的關(guān)系，用X關(guān)主+X關(guān)約代替式(4-1)、(4-2)中的X關(guān)。啟動、停止、自鎖線路擴展公式：FK

36、= X開主X開約+ (X關(guān)主+X關(guān)約)K (4-3) FK = (X關(guān)主+X關(guān)約)(X開主X開約+K) (4-4) 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇（2 2）邏輯設(shè)計基本步驟：）邏輯設(shè)計基本步驟： 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，作出工作循環(huán)示意圖。 確定執(zhí)行元件和檢測元件，并根據(jù)工作循環(huán)示意圖作出執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表。根據(jù)主令元件和檢測元件狀態(tài)表寫出各程序的特征數(shù)，確定待相區(qū)分組，增設(shè)必要的中間記憶元件，使待相區(qū)分組的所有程序區(qū)分開。 列出中間記憶元件的開關(guān)邏輯函數(shù)和執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)。 根據(jù)邏輯函數(shù)式設(shè)計電控線路圖。 進一步檢查、化簡、完善電路，增

37、加必要的保護和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。（3 3）邏輯設(shè)計法舉例）邏輯設(shè)計法舉例以皮帶運輸機電控線路設(shè)計為例。 皮帶運輸機工作循環(huán)示意圖皮帶運輸機工作循環(huán)示意圖見圖4-16（P143）.按生產(chǎn)工藝要求，啟動信號給出后，3#皮帶機啟動，經(jīng)一定時間，由控制元件時間繼電器KT1發(fā)出啟動2#皮帶機的信號，2#皮帶機啟動；再經(jīng)一定時間，由控制元件時間繼電器KT2發(fā)出啟動1#皮帶機的信號，1#皮帶機啟動。發(fā)出停止信號時，1#皮帶機停車，經(jīng)一定時間，由控制元件KT3發(fā)出停止2#皮帶機的信號，2#皮帶機停車；再經(jīng)一定時間，由控制元件KT4發(fā)出停止3#皮帶機的信號，3#皮帶機停車。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電

38、氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 作出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表作出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表執(zhí)行元件執(zhí)行元件:KM1、KM2、KM3；檢測元件檢測元件:KT1、KT2、KT3、KT4；其中KT1、KT2為啟動用時間繼電器，用于通電延時；KT3、KT4為停止用時間繼電器，用于斷電延時。主令元件主令元件:啟動按鈕SB2和停止按鈕SBl。接觸器和時間繼電器線圈狀態(tài)見表4-1（P150），時間繼電器及按鈕觸點狀態(tài)見表4-2（P150）。表中“1”代表線圈通電或觸點閉合，“0”代表線圈斷電或觸點斷開。表中1/0和0/1表示短信號。例如，按下SB2時，常開觸點閉合；松開時，觸點即斷開。所產(chǎn)生

39、的信號為短信號，在表中用1/0表示。 決定待相區(qū)分組，設(shè)置中間記憶元件決定待相區(qū)分組，設(shè)置中間記憶元件根據(jù)控制或檢測元件狀態(tài)表得程序特征數(shù)如表4-3示（P150）。只有“1”程序和“4”程序有相同特征數(shù)001110，但SB2為短信號，需加自鎖。因此，“1”程序和“4”程序?qū)儆诳蓞^(qū)分組。因為沒有待相區(qū)分組，所以不需設(shè)置中間記憶元件。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 列出輸出元件邏輯函數(shù)式列出輸出元件邏輯函數(shù)式KM3工作區(qū)間是程序15，程序0、l間轉(zhuǎn)換主令信號是SB2，由01取X開主為SB2，程序5、6間轉(zhuǎn)換主令信號是KT4，由10，取X關(guān)主為KT4，且S

40、B2為短信號，需自鎖。故： KM3 = (SB2+KM3)KT4KM2工作區(qū)間是程序24，程序l、2間轉(zhuǎn)換主令信號是KT1，由01,取X開主為KT1，程序4、5間轉(zhuǎn)換主令信號是KT3，由10，取X關(guān)主為KT3，但在開關(guān)邊界內(nèi)X開主X關(guān)主不全為1，需自鎖。故： KM2 = (KT1+KM2)KT3 KM1工作程序是程序3，程序2、3間轉(zhuǎn)換主令信號是KT2，由01取X開主為KT2，程序3、4間轉(zhuǎn)換主令信號是SB1，由101，取X關(guān)主為，故： KM1=SB1*KT2KT1KT4工作區(qū)間是程序13，程序0、1間轉(zhuǎn)換主令信號是SB2，由01，且SB2是短信號，需加自鎖，取X開主為SB2。程序3、4間轉(zhuǎn)換

41、主令信號是SB1，由101，取X關(guān)主為SB1，故： KT1 = (SB2+KT1)SB1 KT2 = (SB2+KT2)SB1 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇 KT3 = (SB2+KT3)SB1 KT4 = (SB2+KT4)SB1 由于KT1KT4線圈的通、斷電信號相同，自鎖信號可用KT1的瞬動觸點代替，上面四個公式可用一個公式代替: KT1KT4 = (SB2+KT1)SB1。 按邏輯函數(shù)式畫出電控線路圖按邏輯函數(shù)式畫出電控線路圖按上面邏輯函數(shù)式畫出電控線路圖,見圖4-25示. 圖4-25 按邏輯函數(shù)畫出的控制線路 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計

42、及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇考慮SB1、SB2需兩常開、兩常閉，對按鈕來說難以滿足，改用： KA=(SB2+K)SB1和KT1KT4=KA利用SB2和SB1控制中繼KA線圈，再由KA常開觸點控制KT1KT4線圈，由此畫出圖4-26電路。 圖4-26 完善的控制線路 進一步完善電路，增加必要的聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)。進一步完善電路，增加必要的聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)。得到與圖4-20（P145）相同電路。二種設(shè)計方法比較二種設(shè)計方法比較: :對一般不太復(fù)雜的線路可按經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計。對較復(fù)雜的線路，宜采用邏輯設(shè)計法設(shè)計. 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇4.3

43、4.3 常用電器元件的選擇常用電器元件的選擇 正確、合理選用元器件，是電路安全、可靠工作的保證?；驹瓌t：基本原則： 按對電器元件的功能要求確定電器元件的類型。 確定電器元件承載能力的臨界值及使用壽命。根據(jù)電器控制的電壓、電流及功率的大小確定電器元件的規(guī)格。 確定電器元件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況，如防油防塵、防水、防爆及貨源情況。 確定電器元件在應(yīng)用中所要求的可靠性。 確定電器元件的使用類別。4.3.1 4.3.1 按鈕、開關(guān)類電器選擇按鈕、開關(guān)類電器選擇1.1.按鈕按鈕主要根據(jù)所需要的觸點數(shù)、使用場合、顏色標(biāo)注、以及額定電壓、額定電流進行選擇。按鈕顏色及其含義：按鈕顏色及其含義：見國標(biāo)GB5

44、22685機床電氣設(shè)備通用技術(shù)條件規(guī)定,如: 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇（1）“停止”和急停按鈕必須是紅色。（2）“啟動”按鈕的顏色是綠色。（3）“啟動”與“停止”交替動作的按鈕必須是黑色、白色或灰色。（4）點動按鈕必須是黑色。（5）復(fù)位按鈕（如保護繼電器的復(fù)位按鈕）必須是藍色。當(dāng)復(fù)位按鈕還有停止作用時，則必須是紅色.按鈕顏色的含義及應(yīng)用見表45（P154）。2.2.行程開關(guān)行程開關(guān)主要根據(jù)機械設(shè)備運動方式與安裝位置，擋鐵的形狀、速度、工作力、工作行程、觸點數(shù)量、及額定電壓、額定電流來選擇。3.3.萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)根據(jù)控制對象的接線方式、觸

45、點型式與數(shù)量、動作順序和額定電壓、額定電流等參數(shù)進行選擇。4.4.電源引入控制開關(guān)電源引入控制開關(guān)機械設(shè)備常選用刀開關(guān)、組合開關(guān)和斷路器等。(1)(1)刀開關(guān)與鐵殼開關(guān)刀開關(guān)與鐵殼開關(guān) 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇根據(jù)電源種類、電壓等級、電動機容量及控制極數(shù)進行選擇。用于照明電路時，額定電壓、額定電流應(yīng)等于或大于電路最大工作電壓與工作電流。用于電動機直接啟動時，額定電壓為380V或500V、額定電流應(yīng)等于或大于電動機額定電流的3倍。(2)(2)組合開關(guān)組合開關(guān)根據(jù)電流種類、電壓等級、所需觸點數(shù)量及電動機容量進行選擇。用于控制7kW以下電動機的啟動、停

46、止時，額定電流應(yīng)等于電動機額定電流的三倍。若不直接用于啟動和停機，額定電流只需稍大于電動機額定電流。(3)(3)斷路器斷路器包括正確選用開關(guān)類型、容量等級和保護方式。 額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路正常工作電壓和工作電流。 熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制電動機的額定電流或負載額定電流一致。 電磁脫扣器瞬時脫扣整定電流應(yīng)大于負載電路正常工作時的峰值電流。 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇對電動機，斷路器電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流值I按下式計算 I KIST (45)式中 K安全系數(shù)，可取K=1.7； IST電動機啟動電流。4.3.2 4.3.2 熔斷器選擇

47、熔斷器選擇先確定熔體額定電流，再根據(jù)熔體規(guī)格，選擇熔斷器規(guī)格，根據(jù)被保護電路的性質(zhì)，選擇熔斷器的類型。1.1.熔體額定電流的選擇熔體額定電流的選擇(1) 電阻性負載，如照明電路、信號電路、電阻爐電路等。 IFUN I （46）式中 IFUN 熔體額定電流； I 負載額定電流。(2) 沖擊性負載（出現(xiàn)尖峰電流），如籠型電動機起動電流為(47)Ied (Ied為電機額定電流)。單臺不頻繁起、停，且長期工作的電動機： IFUN (1.52.5)Ied （47） 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇單臺頻繁起動、長期工作的電動機：IFUN =(33.5)Ied （4

48、8）多臺長期工作的電動機共用熔斷器：IFUN (1.52.5)Iemax+Ied （49）或 IFUN Im2.5 (410）式中 Iemax容量最大一臺電動機的額定電流； Ied 其余電動機額定電流之和； Im 電路中可能出現(xiàn)的最大電流。當(dāng)幾臺電動機不同時起動時，電路中最大電流: Im 7 Iemax +Ied （411） (3) (3) 采用降壓方法起動的電動機：采用降壓方法起動的電動機： IFUN Ied （412）2.2.熔斷器規(guī)格選擇熔斷器規(guī)格選擇額定電壓大于電路工作電壓，額定電流等于或大于所裝熔體額定電流。3.3.熔斷器類型選擇熔斷器類型選擇應(yīng)根據(jù)負載保護特性的短路電流大小及安裝條

49、件選擇. 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇4.3.3 4.3.3 交流接觸器選擇交流接觸器選擇主要考慮主觸點額定電壓與額定電流、輔助觸點數(shù)量、吸引線圈電壓等級、使用類別、操作頻率等。主觸點額定電流應(yīng)等于或大于負載或電動機的額定電流。1.1.額定電壓與額定電流額定電壓與額定電流主要考慮接觸器主觸點的額定電壓與額定電流。 UKMNUCN （413） IKMN IN = （414）式中 UKMN 接觸器額定電壓；UCN 負載額定線電壓；IKMN 接觸器額定電流；IN 接觸器主觸點電流；PMN 電動機功率；UMN 電動機額定線電壓； K 經(jīng)驗常數(shù)，K11.4。PMN103 KUMN 第第4章章 電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇電氣控制線路的設(shè)計及元器件選擇2.2. 吸引線圈的電流種類及額定電壓吸引線圈的電流種類及額定電壓對頻繁動作場合，宜選用直流勵磁方式;一般情況下采用交流控制。線圈額定電壓:根據(jù)控制電路復(fù)雜程度，維修、安全要求，設(shè)備采用控制電壓等級考慮。3.3.其它方面其它方面（1）輔助觸點的額定電流、種類和數(shù)量。（2）根據(jù)使用環(huán)境選擇有關(guān)接觸器或特殊用接觸器。（3）考慮電器的固有動作時間,電器的使用壽命和操作頻率。4.3.4 4.3.4 繼電器的選擇繼電器的選擇1.1.電磁式通用繼電