工廠電氣與PLC控制技術(shù)_5_2課件

1、第二章 電氣控制裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法電氣控制裝置的設(shè)計(jì)兩個(gè)基本方面：1、一個(gè)是滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制要求（原理） 決定一臺(tái)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)、使用效能和自動(dòng)化程 度，即決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性、合理性。 2、另一個(gè)是滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要（工藝） 決定工藝設(shè)計(jì)的合理性、先進(jìn)性決定電氣控制設(shè) 備的生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、造型美觀和使用、維 修方便與否，它同樣也是重要的。必須掌握設(shè)計(jì)的基本原則、設(shè)計(jì)內(nèi)容和一般設(shè)計(jì)方法。第一節(jié) 電氣控制裝置設(shè)計(jì)的一般原則、內(nèi)容、方法、步驟和設(shè)計(jì)程序正確的設(shè)計(jì)思想和工程觀點(diǎn)是高質(zhì)量設(shè)計(jì)任務(wù)的保證一、電氣控制設(shè)計(jì)的一般原則1）最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和工

2、藝對(duì)電氣控制的要求2）在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單、 經(jīng)濟(jì)、不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)3）妥善處理機(jī)械與電氣關(guān)系4）正確合理的選用電器元件5）確保使用安全、可靠6）造型美觀、使用維護(hù)方便二、電氣控制設(shè)計(jì)的基本任務(wù)與內(nèi)容電氣設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)和編制出設(shè)備制造和使用維修過(guò)程中所必須的圖樣、資料，包括電氣原理圖、電氣系統(tǒng)的組件劃分與元器件布置圖、安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板及電器元件安裝底板、非標(biāo)準(zhǔn)緊固件加工圖等，編制外構(gòu)元件目錄、單臺(tái)材料消耗清單、設(shè)備說(shuō)明書等資料。電氣控制設(shè)計(jì)包含原理設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)基本部分，以電力拖動(dòng)控制設(shè)備為例，二方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容分述如下（一）原

3、理設(shè)計(jì)內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：1）擬訂電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書。2）選擇拖動(dòng)方案與控制方式。3）確定電動(dòng)機(jī)的類型、容量、轉(zhuǎn)速，并選擇具體 型號(hào)。4）設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關(guān) 系，擬訂各部分技術(shù)要求。5）設(shè)計(jì)并繪制電氣原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)。6）選擇電氣元件，制訂元器件目錄清單。7）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。電氣原理圖是整個(gè)設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，因?yàn)樗枪に囋O(shè)計(jì)和制訂其他技術(shù)資料的依據(jù)。（二）工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容工藝設(shè)計(jì)的主要目的是便于組織電氣控制裝置的制造，實(shí)現(xiàn)原理設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，為設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)、使用提供必要的圖樣資料。工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是：1）根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖及選定的電器元件，設(shè)計(jì)電

4、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）按照原理框圖或劃分的組件，對(duì)總原理圖進(jìn)行編 號(hào)，繪制各組件原理電路圖，列出各分的元件目 錄表，并根據(jù)總圖編號(hào)統(tǒng)計(jì)出各組件的進(jìn)出線號(hào)。 3）根據(jù)組件原理電路及選定的元件目錄表，設(shè)計(jì)組件 裝配圖、接線圖，圖中應(yīng)反映各電器元件的安裝方 式與接線方式4）根據(jù)組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標(biāo)準(zhǔn)的電 器安裝零件圖紙，標(biāo)明技術(shù)要求5）設(shè)計(jì)電氣箱6）根據(jù)總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料， 進(jìn)行匯總，分別列出外購(gòu)件清單，標(biāo)準(zhǔn)件清單以及 主要材料消耗定額7）編寫使用維護(hù)說(shuō)明書三、電氣控制設(shè)計(jì)的一般程序以電力拖動(dòng)控制設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，通常電氣系統(tǒng)的

5、設(shè)計(jì)程序是按以下步驟進(jìn)行的。1.擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，同時(shí)又是今后設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)。 設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)部門對(duì)本系統(tǒng)的功能要求、技術(shù)指標(biāo)只能描述一個(gè)粗略輪廓，涉及設(shè)備使用中應(yīng)達(dá)到的各種具體的技術(shù)指標(biāo)及其他各項(xiàng)基本要求實(shí)際是由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門、設(shè)備使用部門及承擔(dān)機(jī)電設(shè)計(jì)任務(wù)部門等幾方面共同協(xié)商，最后以技術(shù)協(xié)議形式予以確定的。電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書中，除簡(jiǎn)要說(shuō)明的型號(hào)、用途、工藝過(guò)程、動(dòng)作要求、傳動(dòng)參數(shù)、工作條件外還應(yīng)說(shuō)明以下主要技術(shù)指標(biāo)及要求：1）控制精度、生產(chǎn)效率要求2）電氣傳動(dòng)基本特性運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量、用途、動(dòng)作 順序，負(fù)載特性、調(diào)速指標(biāo)、起動(dòng)、制動(dòng)要求3）自動(dòng)化程度4）穩(wěn)定性及抗干擾

6、5）聯(lián)鎖條件及保護(hù)6）電源種類、電壓等級(jí)、頻率及容量7）目標(biāo)成本與經(jīng)費(fèi)限額8）驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方式9）其他要求如設(shè)備布局、安裝要求、操作臺(tái)布 置、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式 2.選擇拖動(dòng)方案與控制方式 電力拖動(dòng)方案與控制方式的確定是設(shè)計(jì)的重要部分，只有在總體方案正確，才能保證生產(chǎn)設(shè)備各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)實(shí)施的可能性。 電力拖動(dòng)方案是指根據(jù)零件加工精度、加工效率要求、生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)要求、負(fù)載性質(zhì)、調(diào)速要求以及投資額等去確定電動(dòng)機(jī)的類型、數(shù)量、傳動(dòng)方式以及擬訂電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等控制要求，作為電氣控制原理圖設(shè)計(jì)及電器元件選擇的依據(jù)。 3.選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則是

7、：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)載特性相適應(yīng)，保證運(yùn)行穩(wěn)定并具有一 定的調(diào)速范圍與良好的起動(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，即溫 升盡可能達(dá)到或接近額定溫升值。3）電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)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。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，在滿足設(shè)計(jì)要求情況下優(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)。 正確選定電動(dòng)機(jī)容量是電動(dòng)機(jī)選擇中的關(guān)鍵問(wèn)題。 電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算的基本步驟是：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械提供的 功率負(fù)載圖 P=f（t）或 轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖ML=f（t） 預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，然后根據(jù)負(fù)載進(jìn)行發(fā)校驗(yàn)，將校驗(yàn)結(jié)果與預(yù)選電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行

8、比較。 若預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定容量太大或太小，再重新選擇，直到電動(dòng)機(jī)容量得到充分利用，最后再校驗(yàn)其過(guò)載能力與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足拖動(dòng)要求。 電動(dòng)機(jī)容量選擇往往采用統(tǒng)計(jì)類比法，或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用工程估算的方法來(lái)選用。 4.選擇控制方式 隨著電氣技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)以及自動(dòng)控制理論的迅速發(fā)展和機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝水平的不斷提高，生產(chǎn)機(jī)械電力拖動(dòng)的控制方式已從傳統(tǒng)的繼電接觸控制向順序控制、可編程邏輯控制、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制5.設(shè)計(jì)電氣控制原理線路圖 并合理選用元器件，編制元器件目錄清單6.設(shè)計(jì)電氣設(shè)備制造、安裝、調(diào)試 所必須的各種施工圖樣 編制各種材料定額清單7.編寫說(shuō)明書 四、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟

9、原理線路設(shè)計(jì)是原理設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。在總體方案確定之后具體設(shè)計(jì)是從電氣原理圖開始，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)是通過(guò)控制原理圖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)它又是工藝設(shè)計(jì)和編制各種技術(shù)資料的依據(jù)。原理線路設(shè)計(jì)的基本步驟是：1）根據(jù)選定的拖動(dòng)方案及控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的 原理框圖，擬訂出各部分的主要技術(shù)要求和 主要技術(shù)參數(shù)2）根據(jù)各部的要求，設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部 分的具體電路。按主電路控制電路輔助 電路聯(lián)鎖與保護(hù)總體檢查反復(fù)修改與完 善的步驟進(jìn)行3）繪制總原理圖4）正確選用原理線路中每一個(gè)電器元件，并制 訂元器件錄清單 比較簡(jiǎn)單的控制線路，省略前兩步直接進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和選用電器元件。 比較復(fù)雜的自動(dòng)控制線路，就必須按上述過(guò)程一步一

10、步進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有各個(gè)獨(dú)立部分都達(dá)到技術(shù)要求，才能保證總體技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)，保證總裝調(diào)試的順利進(jìn)行 五、電氣原理圖的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)實(shí)例電氣原理設(shè)計(jì)主要方法：分析設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法（一）分析設(shè)計(jì)法根據(jù)生產(chǎn)工藝要求去選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的成熟電路按各部分的聯(lián)鎖條件組合起來(lái)并加以補(bǔ)充和修改。 當(dāng)找不到現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，邊分析邊設(shè)計(jì)，將主令信號(hào)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕M合與變換，在一定條件下得到執(zhí)行元件所需要的工作信號(hào)。經(jīng)過(guò)反復(fù)修改得到理想的控制線路特點(diǎn)：無(wú)固定的設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，容易為初學(xué) 者所掌握，對(duì)于具有一定工作經(jīng)驗(yàn)的電氣人員來(lái) 說(shuō)，也能較快地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)方案不一定是最佳

11、方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮 不周時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。C534JI立式車床橫梁升降原理線路的設(shè)計(jì)實(shí)例1.電力拖動(dòng)方式及其控制要求 為適應(yīng)不同高度工件加工時(shí)對(duì)刀的需要，要求安裝有左、右立刀架的橫梁能通過(guò)絲杠傳動(dòng)快速上升下降的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。絲杠的正反轉(zhuǎn)由一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)，為了保證零件的加工精密，當(dāng)橫梁點(diǎn)動(dòng)到需要的高度后應(yīng)立即通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)將橫梁夾緊在立柱上。每次移動(dòng)前要先放松夾緊裝置，因此設(shè)置另一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)夾緊放松機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)橫梁移動(dòng)前的放松和到位后的夾緊動(dòng)作。在夾緊、放松機(jī)構(gòu)中設(shè)置兩個(gè)行程開關(guān) SQ1 與 SQ2 分別檢測(cè)已放松與已夾緊信號(hào)。橫梁升降控制要求是：

12、1）采用短時(shí)工作的電動(dòng)控制。2）橫梁上升控制動(dòng)作過(guò)程： 按上升按鈕橫梁放松（夾緊電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）壓下放松位置開關(guān)停止放松橫梁自動(dòng)上升（升/降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）到位放開上升按鈕橫梁停止上升橫梁自動(dòng)夾緊（夾緊電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）已放松位置開關(guān)松開，達(dá)到一夾緊緊度已夾緊位置開關(guān)壓下上升過(guò)程結(jié)束。3）橫梁下降控制動(dòng)作過(guò)程：按下降按鈕橫梁放松壓下已放松位置開關(guān)停止放松，橫梁自動(dòng)下降到位放開下降按鈕橫梁停止下降并自動(dòng)短時(shí)回升（升/降電動(dòng)機(jī)短時(shí)正轉(zhuǎn)）橫梁自動(dòng)夾緊已放松位置開關(guān)松開，并夾緊至一定緊度已夾緊位置開關(guān)壓下下降過(guò)程結(jié)束。下降與上升控制的區(qū)別在于到位后多了一個(gè)自動(dòng)的短時(shí)回升動(dòng)作，其目的在于消除移動(dòng)螺母上端面與絲杠的間隙

13、，以防止加工過(guò)程中因橫梁傾斜造成的誤差，而上升過(guò)程中移動(dòng)螺母上端面與絲杠間不存在間隙。4）橫梁升降動(dòng)作應(yīng)設(shè)置上、下極限位置保護(hù)。2.設(shè)計(jì)過(guò)程1）根據(jù)拖動(dòng)要求設(shè)計(jì)主電路 由于升、降電動(dòng)機(jī) M1 與夾緊放松電動(dòng)機(jī) M2 都要求正反轉(zhuǎn)，所以采用 KM1、KM2 及 KM3、KM4 接觸器主觸頭變換相序控制。 考慮到橫梁夾緊時(shí)有一定的緊度要求，故在 M2正轉(zhuǎn)即 KM3動(dòng)作時(shí)，其中一相串過(guò)電流繼電器 KI 檢測(cè)電流信號(hào)，當(dāng)M2處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流增長(zhǎng)至動(dòng)作值時(shí)，過(guò)電流繼電器KI動(dòng)作，使夾緊動(dòng)作結(jié)束，以保證每次夾緊緊度相同。由于M1、M2均為短時(shí)工作，因而不設(shè)置過(guò)載保護(hù)。據(jù)此便可設(shè)計(jì)出如圖2-1所示的主電路

14、。圖2-1 主電路與控制電路草圖之一 2）設(shè)計(jì)控制電路草圖 不考慮橫梁下降控制的短時(shí)回升，則上升與下降控制過(guò)程完全相同，當(dāng)發(fā)出“上升”或“下降”指令時(shí)，首先是夾緊放松電動(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)（KM4 吸合），由于平時(shí)橫梁總是處于夾緊狀態(tài)，行程開關(guān) SQ1（檢測(cè)已放松信號(hào)）不受壓，SQ2 處于受壓狀態(tài)（檢測(cè)已夾緊信號(hào)），將 SQ1 常開觸點(diǎn)串在橫梁升降控制回路中，常閉觸點(diǎn)串于發(fā)出上升或下降指令時(shí)（SQ2 常開觸點(diǎn)串在立車工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)控制回路中，用于聯(lián)鎖控制），在發(fā)出上升或下降指令時(shí)（按 SB1 或 SB2），必然時(shí)先放松（SQ2 立即復(fù)位，夾緊解除），當(dāng)放松動(dòng)作完成 SQ1受壓，KM4 釋放，KM1（或

15、 KM2）自動(dòng)吸合實(shí)現(xiàn)橫梁自動(dòng)上升（或下降）。上升（或下降）到位，放開 SB1（或 SB2）停止上升，由于此時(shí) SQ1 受壓，SQ2 不受壓，所以 KM3 自動(dòng)吸合，夾緊動(dòng)作自動(dòng)發(fā)出直到SQ2 壓下，再通過(guò) KI 常閉觸點(diǎn)與 KM3 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)的自保回路繼續(xù)夾緊至過(guò)電流繼電器動(dòng)作，控制過(guò)程自動(dòng)結(jié)束。按此思路設(shè)計(jì)的草圖如2-13）完善設(shè)計(jì)草圖 圖2-1設(shè)計(jì)草圖功能不完善，主要是未考慮下降的短時(shí)回升。下降到位的短時(shí)自動(dòng)回升，是滿足一定條件下的結(jié)果，此條件與上升指令是“或”的邏輯關(guān)系，因此它應(yīng)與SB1并聯(lián)，應(yīng)該是下降動(dòng)作結(jié)束即用KM2常閉觸點(diǎn)與一個(gè)短時(shí)延時(shí)斷開的時(shí)間繼電器KT觸點(diǎn)的串聯(lián)組成，回升

16、時(shí)間有時(shí)間繼電器控制。于是便可設(shè)計(jì)出如圖2-2所示的設(shè)計(jì)草圖之二。圖2-2 控制電路設(shè)計(jì)草圖之二4）檢查并改進(jìn)設(shè)計(jì)草圖 圖2-2在控制功能上已達(dá)到上述控制要求，但仔細(xì)檢查會(huì)發(fā)現(xiàn) KM2 的副觸點(diǎn)使用已經(jīng)超出接觸器擁有數(shù)量，同時(shí)考慮到一般情況下不采用二常開二常閉的復(fù)式按鈕，因此可采用中間繼電器 KA 來(lái)完善設(shè)計(jì)如圖2-3所示。其中 R-M、L-M 為工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖觸點(diǎn)，以保證機(jī)床進(jìn)入加工狀態(tài)，不允許橫梁移動(dòng)。反之橫梁放松時(shí)就不允許工作臺(tái)移動(dòng)，是通過(guò)行程開關(guān) SQ2 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)在 R-M、L-M 的控制回路中來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面在完善控制電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)一步考慮橫梁上下極限位置保護(hù)面

17、而采用SQ3、SQ4 的常閉觸頭串接在上升與下降控制線路中圖2-3 控制電路設(shè)計(jì)草圖之三5）總體校核 控制線路設(shè)計(jì)完畢，最后需進(jìn)行總體校核，檢查是否存在不合理、遺漏或進(jìn)一步簡(jiǎn)化的可能。檢查內(nèi)容包括：控制線路是否滿足拖動(dòng)要求，觸頭使用是否超出允許范圍，必要的聯(lián)鎖與保護(hù)，電路工作的可靠性，照明顯示及其他輔助控制要求以及進(jìn)一步簡(jiǎn)化的可能性。（二）邏輯設(shè)計(jì)法 利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，即根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求及工藝要求，將執(zhí)行元件需要的工作信號(hào)以及安全電氣的接通與斷開狀態(tài)看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯函數(shù)關(guān)系式來(lái)表達(dá)，然后再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)化，成為

18、需要的最簡(jiǎn)“與、或”關(guān)系式，根據(jù)最簡(jiǎn)式畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖。優(yōu)點(diǎn)： 能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當(dāng)給定條件變化時(shí)，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路時(shí)，更顯方便。邏輯法不僅能用于線路設(shè)計(jì)，也可以用于線路簡(jiǎn)化和讀圖分析。邏輯代數(shù)讀圖法的優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)控制元件關(guān)系能一目了然，不會(huì)讀錯(cuò)和遺漏。 邏輯電路有兩種基本類型，組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路組合邏輯電路： 使執(zhí)行元件的輸出狀態(tài)，只與同一時(shí)刻控制元件的狀態(tài)相關(guān)。輸入、輸出呈單方向關(guān)系，即輸出量對(duì)輸入量無(wú)影響。其設(shè)計(jì)方法比較簡(jiǎn)單，可以作為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的輔助和補(bǔ)充，用于簡(jiǎn)單控制電路的設(shè)計(jì)，或?qū)δ承┚植侩娐愤M(jìn)行簡(jiǎn)

19、化，進(jìn)一步節(jié)省并合理使用電器元件與觸點(diǎn)。舉例說(shuō)明如下： 設(shè)計(jì)要求：某電動(dòng)機(jī)只有在繼電器 KA1、KA2、KA3中任何一個(gè) 或兩個(gè)動(dòng)作時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其他條件下都不運(yùn)轉(zhuǎn)， 試設(shè)計(jì)其控制線路。設(shè)計(jì)步驟：1）列出控制元件與執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)表，如表2-1所示。 KA1KA2KA3KM0000 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 11 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0表2-1 狀態(tài)表 1）根據(jù)表2-1寫出 KM 的邏輯代數(shù)式2）利用邏輯代數(shù)基本公式化簡(jiǎn)至最簡(jiǎn)“與、或”式3）利用邏輯代數(shù)基本公式化簡(jiǎn)至最簡(jiǎn)“與、或”式4）根據(jù)簡(jiǎn)化了的邏輯式繪制控制電路，如圖2-4所示。圖

20、2-4 控制電路KA1KA1KA2KA3KA2KA3時(shí)序邏輯電路特點(diǎn)： 輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸出量的原有狀態(tài)及其組合順序有關(guān)，即輸出量通過(guò)反饋?zhàn)饔茫瑢?duì)輸入狀態(tài)產(chǎn)生影響。這種邏輯電路設(shè)計(jì)要設(shè)置中間記憶元件（如中間繼電器等），記憶輸入信號(hào)的變化，以達(dá)到各程度兩兩區(qū)分的目的。其設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜。基本步驟如下：1）根據(jù)拖動(dòng)要求，先設(shè)計(jì)主電路，明確各電動(dòng)機(jī)及執(zhí)行 元件的控制要求，并選擇產(chǎn)生控制信號(hào)（包括主令 信號(hào)與檢測(cè)信號(hào)）的主令元件（如按鈕、控制開關(guān)、 主令控制器等）和檢測(cè)元件（如行程開關(guān)、壓力繼電 器、速度繼電器、過(guò)電流繼電器等）。2）根據(jù)工藝要求作出工作循環(huán)圖，并列出主令

21、元件、 檢測(cè)元件以及執(zhí)行元件的狀態(tài)表，寫出各狀態(tài)的特征 碼。3）為區(qū)分所有狀態(tài)（重復(fù)特征碼）而增設(shè)必要的中 間記憶元件（中間繼電器）。4）根據(jù)已區(qū)分的各種狀態(tài)的特征碼，寫出各執(zhí)行元 件（輸出）與中間繼電器、主令元件及檢測(cè)元件 （邏輯變量）間的邏輯關(guān)系式。5）化簡(jiǎn)邏輯式，據(jù)此繪出相應(yīng)控制線路。6）檢查并完善設(shè)計(jì)線路。 這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。六、原理圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 1）盡量減少控制線路中電流、電壓的種 類，控制電壓等級(jí)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。 對(duì)于微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)注意弱電控制與 強(qiáng)電電源之間的隔離，不能共用零線， 以免引起電

22、源干擾。照明、顯示及報(bào) 警等電路應(yīng)采用安全電壓。電氣控制 線路常用的電壓等級(jí)如 表2-2 所示。 控制線路類型常用電壓值/ V電源設(shè)備交流電力傳動(dòng)控制線路較簡(jiǎn)單交流380、220不用控制電源變壓器交流電力傳動(dòng)控制線路較復(fù)雜110（127）48采用控制電源變壓器照明及信號(hào)指示路線48、24、6采用控制電源變壓器直流電力傳動(dòng)控制線路直流220、110整流器或直流發(fā)電機(jī)直流電磁鐵及電磁離合器的控制線路48、24、12整流器表2-2 常用控制電壓等級(jí) 2）盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù) 量在電器元件選用中，盡可能選用性 能良好，價(jià)格便宜的新型器件，同一 用途盡可能選用相同型號(hào)。3）盡可能減少通電電器

23、的數(shù)量正常工作 中以利節(jié)能，延長(zhǎng)電器元件壽命以減 少故障。4）合理使用電器觸頭與觸點(diǎn) 在復(fù)雜的繼電接觸控制線路中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸頭、觸點(diǎn)也多，線路設(shè)計(jì)應(yīng)注意 主觸頭與副觸點(diǎn)的使用量不能超過(guò)限定對(duì)數(shù)，因?yàn)楦黝惤佑|器、繼電器的主觸頭與副觸點(diǎn)數(shù)量是一定的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡可能減少其使用量，如 圖2-5b 比 圖2-5a就節(jié)省一對(duì)觸點(diǎn)。因控制需要觸點(diǎn)數(shù)量不夠時(shí)，可以采用邏輯設(shè)計(jì)化簡(jiǎn)方法，改變觸點(diǎn)的組合方式以減少觸點(diǎn)使用數(shù)量或增加中間繼電器來(lái)解決。 a）不合理 b）合理圖2-5減少觸頭使用量SB4 檢查觸頭容量是否滿足控制要求，避免使用不當(dāng)而出現(xiàn)觸頭燒壞、粘滯和釋放不了的故障。要合理

24、安排接觸器主觸頭與副觸點(diǎn)的位置，避免用小容量繼電器觸點(diǎn)去切斷大容量負(fù)載?？傊?，要計(jì)算觸頭斷流容量是否滿足被控制負(fù)載的要求，以保證觸頭工作壽命和可靠性。5）做到正確連線 具體應(yīng)注意以下幾方面：正確連接電器線圈 電壓線圈通常不串聯(lián)使用，即使是兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加額定電壓之和，以免電壓分配不勻引起工作不可靠，如 圖2-6 所示。對(duì)于電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等則不宜與相同電壓等級(jí)的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時(shí)會(huì)造成后者的誤動(dòng)作。 a）不正確 b）正確圖2-6 線圈連接合理安排電器元件及觸點(diǎn)位置 對(duì)一個(gè)串聯(lián)回路，各電器元件或觸點(diǎn)位

25、置互換，并不影響其工作原理，但從實(shí)際連線上卻影響到安全、節(jié)省導(dǎo)線等方面的問(wèn)題。如圖2-7 兩種接法所示，兩者工作原理相同，但是采用 圖2-7a 接法既不安全而且浪費(fèi)導(dǎo)線。因?yàn)橄尬婚_關(guān) SQ 的常開、常閉觸頭靠得很近，在觸頭斷開時(shí)，由于電弧可能造成電源短路，很不安全，而且這種接法電氣箱到現(xiàn)場(chǎng)要引出4 種線，很不合理，圖2-7b所示的接法較合理。a）不合理 b）合理圖2-7 合理安排觸點(diǎn)位置 注意避免出現(xiàn)寄生回路 在控制線路的動(dòng)作過(guò)程中，如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的意外接通的電路，稱為寄生線路。圖2-8 所示為電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制線路，F(xiàn)R 為熱繼電器保護(hù)觸點(diǎn)。為了節(jié)省觸點(diǎn)，顯示電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的指

26、示燈 HLR 和HLL 采用圖中所示的接法，正常情況下線路能完成起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)及停止操作。但在運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)過(guò)載，F(xiàn)R 觸點(diǎn)斷開就會(huì)出現(xiàn)如圖中虛線所示的寄生線路，使接觸器不能可靠釋放而得不到過(guò)載保護(hù)。如果將 FR 觸點(diǎn)位置移接到SB1 上端就可避免產(chǎn)生寄生回路。圖2-8 寄生回路6）盡可能提高電路工作的可靠性、安全性 設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 電器元件動(dòng)作時(shí)間配合不良引起競(jìng)爭(zhēng) 復(fù)雜控制電路中，在某一控制信號(hào)作用下，電路從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，常常有幾個(gè)電器元件的狀態(tài)同時(shí)變化，考慮電器元件總有一定的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)時(shí)序電路來(lái)說(shuō)，就會(huì)得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)。稱為電路的“競(jìng)爭(zhēng)”。對(duì)于開關(guān)電路，由于電器元件

27、的釋放延時(shí)作用，也會(huì)出現(xiàn)開關(guān)元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，稱為“冒險(xiǎn)”?！案?jìng)爭(zhēng)”與“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象都將造成控制回路不能按要求動(dòng)作，引起控制失靈。當(dāng)電氣元件的動(dòng)作時(shí)間可能影響到控制線路的動(dòng)作程序時(shí)，就需要用能精確反映元件動(dòng)作時(shí)間及它們之間互相互配合的方法。例如用時(shí)間圖來(lái)分析執(zhí)行元件的動(dòng)作可靠性。 繼電器或接觸器線圈從通電到觸點(diǎn)的閉合或打開，這段時(shí)間稱為吸引時(shí)間（t1）。如 圖2-9 所示，用點(diǎn)1 到 2 的斜線表示線圈時(shí)通電的，但其觸點(diǎn)要到點(diǎn) 2 才閉合。而線圈斷電到觸點(diǎn)打開這段時(shí)間稱為釋放時(shí)間（t2），以斜線 3-4 表示。在這段時(shí)間線圈已斷開，但觸點(diǎn)仍閉合，到點(diǎn)4時(shí)刻觸點(diǎn)才斷開。圖中點(diǎn) 1

28、-3 陰影部分為線圈通電時(shí)間，點(diǎn) 2-4 為觸點(diǎn)閉合時(shí)間，只有水平線 2-3 為線圈通電而觸頭也閉合時(shí)間。這種電器動(dòng)作過(guò)程與時(shí)間關(guān)系圖稱為時(shí)間圖。 圖2-9 時(shí)間圖吸引時(shí)間釋放時(shí)間現(xiàn)用時(shí)間圖來(lái)分析 圖2-10a 所示的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)按電流原則起動(dòng)控制線路的動(dòng)作順序。在 圖2-10b 與 c 中用垂直箭頭表示元件動(dòng)作作用的傳遞，水平線表示時(shí)間。由圖 2-10a 線路的靜態(tài)分析來(lái)看，電路控制作用似乎不存在什么問(wèn)題。但是據(jù) 圖2-10b 時(shí)間圖來(lái)看，由于接觸器 KM1、KM2 的動(dòng)作時(shí)間 t1t2、 t3t4 小于電流繼電器KI1、KI2 的動(dòng)作時(shí)間，從而使 KM1、KM2 觸點(diǎn)在KI1、KI2

29、 觸點(diǎn)之前動(dòng)作，使電流繼電器失去控制作用，R1、R2 不能起到限制起動(dòng)電流的目的。只有圖8-10c時(shí)間圖中所示，在 t2t1 條件下，才能使 KI1 先于 KM1 動(dòng)作，這樣才能實(shí)現(xiàn)按電流原則，逐級(jí)切除起動(dòng)電阻，達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。 a）起動(dòng)控制線路 b）動(dòng)作時(shí)間配合不好 c）動(dòng)作時(shí)間配合好圖2-10 時(shí)間圖分析電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程 應(yīng)使KI1先KM1動(dòng)作合理 誤操作可能帶來(lái)的危害 特別是一些重要設(shè)備應(yīng)仔細(xì)考慮每一控制程序之間必要的聯(lián)鎖，即使發(fā)生誤操作也不會(huì)造成設(shè)備事故。 應(yīng)考慮到故障狀態(tài)下，設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)作用 應(yīng)根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及使用情況設(shè)置必要的電氣保護(hù)。 7）線路設(shè)計(jì)要考慮操作、使用、調(diào)試與維

30、修的方便例如設(shè)置必要的顯示，隨時(shí)反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與關(guān)鍵參數(shù)，考慮到刀具調(diào)整與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)修理必要的單機(jī)點(diǎn)動(dòng)、單步及單循環(huán)動(dòng)作，必要的照明，易損觸點(diǎn)及電器元件的備用等。8）原理圖繪制應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 包括器件圖形符號(hào)應(yīng)符合 GB4728 中 1-13 電氣圖形符號(hào)的規(guī)定，繪制時(shí)要合理安排版面，項(xiàng)目代號(hào)應(yīng)符合GB5094電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號(hào)的規(guī)定。例如，主電路一般排在左面或上面，控制電路或輔助電路排在右面或下面，元器件目錄表排在標(biāo)題上方。為了幫助讀圖，有時(shí)以動(dòng)作狀態(tài)或工藝過(guò)程形式將主令開關(guān)的通斷、電磁閥動(dòng)作要求、控制流程圖等表示在圖面上，也可以在控制電路的每一支路邊上標(biāo)注出控制目的。 第二節(jié)

31、電氣保護(hù)類型、實(shí)現(xiàn)方法及主要參數(shù)計(jì)算電氣保護(hù)時(shí)電氣線路設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。一、電流型保護(hù) 電氣元件在正常工作中，在額定電流以內(nèi)。短時(shí)間內(nèi)，只要溫升不超過(guò)允許值，超過(guò)額定電流也是允許的。 電器損壞是發(fā)熱引起的溫升超過(guò)絕緣材料的承受能力。在散熱條件一定的情況下，溫升決定于發(fā)熱量，而發(fā)熱量不僅決定于電流大小，與通電時(shí)間密切相關(guān)。電流型保護(hù)的基本原理是： 通過(guò)保護(hù)電器檢測(cè)電流信號(hào)，當(dāng)電流達(dá)到整定值時(shí)保護(hù)電器動(dòng)作。屬于電流型保護(hù)主要有以下幾種：1短路保護(hù) 短路保護(hù)要求在很短時(shí)間內(nèi)迅速切斷電源。短路保護(hù)的常用方法使采用熔斷器、斷路器或采用專門的短路保護(hù)繼電器。2. 過(guò)電流保護(hù) 這種保護(hù)的特點(diǎn)是電

32、流值比短路時(shí)小，一般不超過(guò) 2.5 IN。過(guò)電流保護(hù)要求有瞬時(shí)保護(hù)特征，即只要過(guò)電流值達(dá)到整定值，保護(hù)電器立即動(dòng)作，切斷電源。3. 過(guò)載保護(hù) 過(guò)載也是指電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流大于其額定電流，但超過(guò)額定電流的倍數(shù)更小些，通常在 1.5IN 以內(nèi)。過(guò)載保護(hù)要求保護(hù)電器具有反時(shí)限特性，即根據(jù)電流過(guò)載倍數(shù)的不同，其動(dòng)作時(shí)間時(shí)不同的，它隨著電流的增加而減小。4. 欠電流保護(hù) 欠電流保護(hù)是指被控制電路電流低于整定值時(shí)需要?jiǎng)幼鞯囊环N保護(hù)。欠電流保護(hù)通常時(shí)采用欠電流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。欠電流繼電器線圈串聯(lián)在被保護(hù)電路中，正常工作時(shí)吸合，一旦發(fā)生欠電流就釋放切斷電源。5. 斷相保護(hù) 異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行中，由于電網(wǎng)故障或

33、一相熔斷器熔斷引起對(duì)稱三相電壓缺少一相，電動(dòng)機(jī)將在兩相電源中低速運(yùn)轉(zhuǎn)或堵轉(zhuǎn)，定子電流很大，是造成電動(dòng)機(jī)絕緣及繞組燒損的常見(jiàn)故障之一。由于熱繼電器熱元件是串接在三相電流進(jìn)線中，采用普通三相式熱繼電器起不到保護(hù)作用。斷相保護(hù)可以采用專門為斷相運(yùn)行而設(shè)計(jì)的斷相保護(hù)熱繼電器，也可以在三相線路上跨接兩只電壓繼電器，當(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，電壓繼電器動(dòng)作帶動(dòng)控制元件去切斷電源。二、電壓型保護(hù)電動(dòng)機(jī)或電器元件都是在一定的額定電壓下正常工作，電壓過(guò)高、過(guò)低或者工作過(guò)程中非人為因素的突然斷電，都可以造成生產(chǎn)機(jī)械的損壞或人身事故，因此在電氣控制線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)要求設(shè)置失電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)及欠電壓保護(hù)。1. 失電壓保護(hù)

34、為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自行起動(dòng)或電器元件的自行投入工作而設(shè)置的保護(hù)，稱為失電壓保護(hù)。采用接觸器及按鈕控制電動(dòng)機(jī)的起停，具有失電壓保護(hù)作用。如果不是采用按鈕，而是用不能自動(dòng)復(fù)位的手動(dòng)開關(guān)、行程開關(guān)等控制接觸器，必須采用專門的零壓繼電器。2. 欠電壓保護(hù) 電動(dòng)機(jī)或電器元件在正常運(yùn)行中，電網(wǎng)電壓降低到 UN 的 6080（UN 為其額定電壓）時(shí)，就要求能自動(dòng)切除電源而停止工作，這種保護(hù)稱為欠電壓保護(hù)。采用接觸器及按鈕控制方式具有欠電壓保護(hù)作用，還可以采用空氣開關(guān)或?qū)ｉT的電磁式電壓繼電器、直流高返回系數(shù)電壓繼電器來(lái)進(jìn)行欠電壓保護(hù)。3. 過(guò)電壓保護(hù) 為防止電網(wǎng)電壓過(guò)高引起電流增大或絕緣擊穿而損壞電氣

35、設(shè)備的保護(hù)措施稱為過(guò)電壓保護(hù)，通常用過(guò)電壓繼電器實(shí)現(xiàn)。4. 浪涌電壓吸收保護(hù) 電磁鐵、電磁吸盤等類電感量較大負(fù)載，在切斷電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的浪涌電壓，為此需采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。常用的保護(hù)方法是在線圈兩端并接電阻、電阻電容串聯(lián)或二極管等方式，以構(gòu)成續(xù)流回路。圖2-11 示磨床電磁吸盤的吸收保護(hù)。 圖2-11 電磁吸盤的吸收保護(hù)三、位置保護(hù)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程，越位大小及運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)位置都要限制在一定范圍內(nèi)。這類保護(hù)稱為位置保護(hù)。位置保護(hù)可以采用限位開關(guān)、干簧繼電器、接近開關(guān)等類電器，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)調(diào)定位置，使限位開關(guān)或繼電器動(dòng)作，其常閉觸頭串聯(lián)在接觸器控制電路中，因常閉觸頭打開而使接觸器釋放，于是

36、，運(yùn)動(dòng)部件停止運(yùn)動(dòng)。四、溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等保護(hù)在電氣控制線路設(shè)計(jì)中，常提出對(duì)生產(chǎn)機(jī)械某一部分的溫度，液壓或氣壓系統(tǒng)的壓力和流量，運(yùn)動(dòng)速度等的保護(hù)要求，即要求以上各物理量限制在一定范圍以內(nèi)。各種專用的溫度、壓力、流量、速度繼電器，基本原理都是在控制回路中串聯(lián)一個(gè)受這些參數(shù)控制的常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)。五、異步電動(dòng)機(jī)有關(guān)起動(dòng)、制動(dòng)電阻計(jì)算（一）三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)距電阻計(jì)算 為了減少起動(dòng)電流，增加起動(dòng)轉(zhuǎn)距并獲得一定的調(diào)速要求，常常采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串接外加電阻的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此要確定外加電阻的級(jí)數(shù)，以及各級(jí)電阻的大小。電阻的級(jí)數(shù)越多，起動(dòng)或調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)距波動(dòng)就越小，但控制線路也就

37、越復(fù)雜。通常電阻級(jí)數(shù)可以根據(jù) 表2-3 來(lái)選取。電動(dòng)機(jī)容量/kW起動(dòng)電阻的級(jí)數(shù)半負(fù)荷起動(dòng)全負(fù)荷起動(dòng)平衡短接法不平衡短接法平衡短接法不平衡短接法100以下234級(jí)以上344級(jí)以上100400344級(jí)以上455級(jí)以上400600455級(jí)以上566級(jí)以上表2-3 電阻級(jí)數(shù)及選擇起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)確定以后,對(duì)于平衡短接法,轉(zhuǎn)子繞組中每相串聯(lián)的各級(jí)電阻值,可以用下面的公式計(jì)算：式中,m 為起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)；n 為各級(jí)起動(dòng)電阻的序號(hào)，n1表示第一級(jí)，即最先被接的電阻；k 為常數(shù)；r 為最后被短接的那一級(jí)電阻值。k、r 值可分別由下列兩個(gè)公式計(jì)算：式中，s 為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差率； 為正常工作中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電壓（V）； 為

38、正常工作時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流（A）。每相起動(dòng)電阻的功率為：式中， 為轉(zhuǎn)子起動(dòng)電流(A),取 1.5；R為每相串聯(lián)電阻（ ）。（二）、籠型異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)參數(shù)計(jì)算圖2-12 為能耗制動(dòng)整流裝置的原理圖。 圖2-12 能耗制動(dòng)整流裝置的原理圖 反接制動(dòng)時(shí)，三相定子回路中各相串聯(lián)的限流電阻 R 可按下面經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算： 式中 為電動(dòng)機(jī)定子繞組相電壓（V）； 為全壓起動(dòng)電流（A）；k為系數(shù)，當(dāng)要求最大反接制動(dòng)電流 時(shí)，k0.13，當(dāng)要求 時(shí)，k1.5。若在反接制動(dòng)時(shí)，僅在兩相定子繞組中串接電阻，選用電阻值應(yīng)為上述計(jì)算值的 1.5 倍，而制動(dòng)電阻的功率為：式中， 為電動(dòng)機(jī)額定電流；R 為每一相串接的限流

39、電阻值。根據(jù)制動(dòng)頻繁程度適當(dāng)選取前面系數(shù)。 六、籠型異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)參數(shù)計(jì)算（一）能耗制動(dòng)直流電流與電壓的計(jì)算 從制動(dòng)效果來(lái)看，希望直流電流大些，但是過(guò)大的電流會(huì)引起繞組發(fā)熱，耗能增加，而且當(dāng)磁路飽和后對(duì)制動(dòng)力矩的提高也不明顯，通常制動(dòng)直流電流按下式選取 或 式中，I0 為電動(dòng)機(jī)空載電流； 為電動(dòng)機(jī)額定電流。制動(dòng)時(shí)，直流電壓為 式中，R 為兩相串聯(lián)定子繞組的冷電阻。（二）整流變壓器參數(shù)計(jì)算對(duì)單相橋式整流電路：1）變壓器二次交流電壓為： 2）變壓器容量計(jì)算。由于變壓器僅在能耗制動(dòng)時(shí)工作，故容量允許比長(zhǎng)期工作小。根據(jù)制動(dòng)頻繁程度，取計(jì)算容量的（1/21/4）。七、控制變壓器容量計(jì)算當(dāng)控制線路比較

40、復(fù)雜，控制電壓種類比較多時(shí)，需要采用控制變壓器進(jìn)行電壓變換，以提高工作的可靠性和安全性?？刂谱儔浩鞯娜萘靠梢愿鶕?jù)它供電的控制線路在最大工作負(fù)載時(shí)所需要的功率來(lái)考慮，并留有一定的余量。即式中， 為控制變壓器容量（VA）； 為控制電路在最大負(fù)載時(shí)所有吸持電器消耗功率的總和（VA），對(duì)于交流電磁式電器， 應(yīng)取其吸持視在功率（VA）； 為變壓器容量?jī)?chǔ)備系數(shù)，一般取1.11.25電器型號(hào)起動(dòng)功率吸持功率JZ7CJ10-5CJ10-10CJ10-20CJ10-40753565140230126112232CJ0-10CJ0-20CJ0-4077156280143333MQ1-5101MQ1-5111MQ1

41、-5121MQ1-5131MQ1-5141450100017002200100000508095130480表2-4 起動(dòng)與吸持功率交流電磁式電器的起動(dòng)與吸持功率（均為視在功率）列于表2-4 中八、常用電器元件的選擇在控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)完成之后，就可根據(jù)線路要求，選擇各種控制電路，并以元件目錄表形式列在標(biāo)題欄上方。正確、合理地選用各種電器元件，是控制線路安全、可靠工作的保證，也是使電氣控制設(shè)備具有一定的先進(jìn)性和良好的經(jīng)濟(jì)性的環(huán)節(jié)。下面介紹一些常用控制電器的選用依據(jù)。（一）按鈕、刀開關(guān)、組合開關(guān)、限位開關(guān)及斷路器的選擇 1按鈕 選用依據(jù)主要是根據(jù)需要的觸點(diǎn)對(duì)數(shù)、動(dòng)作要求、是否需要帶指示燈，使用場(chǎng)

42、合以及顏色等要求。2刀開關(guān) 選用根據(jù)是電源種類、電壓等級(jí)、斷流容量及需要極數(shù)。當(dāng)用刀開關(guān)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流要大于電動(dòng)機(jī)額定電流的 3 倍。3組合開關(guān) 選用依據(jù)是電源種類、電壓等級(jí)、觸頭數(shù)量以及斷流容量。當(dāng)采用組合開關(guān)來(lái) 控制5kW以下小容量異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流一般為（1.52.5）IN ,接通次數(shù)小于（1520）次/h，常用的組合開關(guān)為HZ10系列。4限位開關(guān) 選用根據(jù)是機(jī)械位置對(duì)開關(guān)型式的要求和控制線路對(duì)觸頭數(shù)量的要求，以及電流、電壓等級(jí)來(lái)確定其型號(hào)。5斷路器 在初步確定斷路器的類型和等級(jí)后，各級(jí)保護(hù)動(dòng)作值的整定還必須注意和上、下級(jí)開關(guān)保護(hù)特性的協(xié)調(diào)配合，從總體上滿足系統(tǒng)對(duì)選擇性

43、保護(hù)的要求。（二）接觸器的選擇 交流接觸器的選用主要依據(jù)是接觸器主觸頭的額定電壓、電流要求、輔助觸頭的種類、數(shù)量以及額定電流，控制線圈電源種類、頻率與額定電壓，操作頻繁程度負(fù)載類型等因素。具體選用方法是：1）主觸頭額定電流IN的選擇。 主觸頭的額定電流應(yīng)大于、等于負(fù)載電流，對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算主觸頭電流IN： 式中，PN為被控制電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；UN為電動(dòng)機(jī)額定線電壓（V）；k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取11.4。 在選用接觸器額定電流應(yīng)大于計(jì)算值，也可以參照表2-5，按被控制電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行選取。對(duì)于頻繁起動(dòng)，制動(dòng)與頻繁正反轉(zhuǎn)工作情況，為了防止主觸頭的燒蝕和過(guò)早損壞，應(yīng)將接觸器的額定電流

44、降低一個(gè)等級(jí)使用，或?qū)?表2-5 中的控制容量減半選用。型號(hào)額定電流/A可控制的籠型異步電動(dòng)機(jī)的最大容量/kW220V380V500VCJ10-5CJ10-10CJ10-20CJ10-40CJ10-60CJ10-100CJ10-1505102040601001501.22.25.5111730432.24.010.020.030.050752.24.010.020.030.05075表2-5 接觸器額定電流的選取2)主觸頭額定電壓 UN 應(yīng)大于控制線的額定電壓。3）接觸器副觸點(diǎn)數(shù)量、種類應(yīng)滿足控制要求， 當(dāng)輔助觸點(diǎn)的對(duì)數(shù)不能滿足要求時(shí)，可用增設(shè)中間繼電器方法來(lái)解決。4）接觸器控制線圈的電壓種類

45、與電壓等級(jí)應(yīng)根 據(jù)控制線路要求選用。 簡(jiǎn)單控制線路可直接選用交流 380V、220V。線路復(fù)雜，使用電器較多時(shí)，應(yīng)選用 127V、110V 或更低的控制電壓。 直流接觸器主要有 CZ0系列，選用方法與交流接觸器基本相同。（三）繼電器的選擇1電磁式繼電器的選用 選用的依據(jù)主要是：被控制或被保護(hù)對(duì)象的特性、觸點(diǎn)的種類、數(shù)量、控制電路的電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)等因素。線圈電壓、電流應(yīng)滿足控制線路的要求。如果控制電流超過(guò)繼電器觸點(diǎn)額定電流，可將觸點(diǎn)并聯(lián)使用，也可以采用觸點(diǎn)串聯(lián)使用方法來(lái)提高觸頭的分?jǐn)嗄芰Α?時(shí)間繼電器的選用 選用時(shí)應(yīng)考慮延時(shí)方式、延時(shí)范圍、延時(shí)精度要求、外形尺寸、安裝方式、價(jià)格等因素。常用

46、的時(shí)間繼電器有氣囊式、電動(dòng)式和晶體管式等，在延時(shí)要求精度不高，電源電壓波動(dòng)大的場(chǎng)合，宜選用價(jià)格較低的電磁式或氣囊式時(shí)間繼電器。當(dāng)延時(shí)范圍大，延時(shí)準(zhǔn)確度要求高時(shí)，可選用電動(dòng)式或晶體管式時(shí)間繼電器。 3熱繼電器的選用 一般的電動(dòng)機(jī)都應(yīng)考慮過(guò)載保護(hù)。 熱繼電器有兩相式、三相式及三相帶斷相保護(hù)式等型式。對(duì)于星型接法的電動(dòng)機(jī)及電源對(duì)稱性好的情況可采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對(duì)于三角形接法的電動(dòng)機(jī)或電源對(duì)稱性不夠好的情況則應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)或帶斷相保護(hù)的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。而在重要場(chǎng)合或容量較大的電動(dòng)機(jī)，可選用半導(dǎo)體溫度繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。 熱繼電器發(fā)熱元件額定電流，原則上按被控制電動(dòng)機(jī)的額定電流選?。ㄋ模?熔斷器

47、選擇 熔斷器選擇的主要內(nèi)容是其類型、額定電壓、熔斷器額定電流等級(jí)與熔體額定電流。根據(jù)負(fù)載保護(hù)特性、短路電流大小、各類熔斷器的適用范圍來(lái)選用熔斷器的類型。 熔體額定電流是選擇熔斷器的關(guān)鍵，它與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)密切相關(guān)。對(duì)于負(fù)載平穩(wěn)、無(wú)沖擊電流，如照明、信號(hào)、電熱水器可直接按負(fù)載額定電流選取。而對(duì)于像電動(dòng)機(jī)一類有沖級(jí)電流負(fù)載，熔體額定電流可按下式計(jì)算值選取。單臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作多臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期共用一個(gè)熔斷器保護(hù)式中， 為容量最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流； 是除容量最大的電動(dòng)機(jī)之外，其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和。輕載及起動(dòng)時(shí)間短時(shí)，系數(shù)取 1.5，起動(dòng)負(fù)載較重及起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，起動(dòng)次數(shù)又多的情況，則取 2.5。熔體

48、額定電流的選擇還要照顧到上下級(jí)保護(hù)的配合，以滿足選擇性保護(hù)的要求，使下一級(jí)熔斷器的分?jǐn)鄷r(shí)間較上一級(jí)熔斷器熔體的分?jǐn)鄷r(shí)間要小，否則將發(fā)生越級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大停電范圍。第三節(jié) 電氣控制裝置工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)的目的是為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求。在完成電器原理設(shè)計(jì)及電器元件選擇后，就可以進(jìn)行電氣控制設(shè)備總體配置，既總裝配圖、總接線圖設(shè)計(jì)，然后再設(shè)計(jì)各部分的電器裝配圖與接線圖，并列出各部分的元件目錄、進(jìn)出線號(hào)以及主要材料清單等技術(shù)資料，最后編寫使用說(shuō)明書。一、電氣設(shè)備總體配置設(shè)計(jì) 各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，必須劃分組件，同時(shí)要解決組件之間連線問(wèn)題。劃分組件的原則是：1）功能類似的元件組合在一起 2）盡可能減少組件之間的連線數(shù)量接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中3）強(qiáng)弱電控制器分離以減少干擾4）整齊美觀外形尺寸，重量近似的電器組合在一起5）便于檢查和調(diào)試需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起 電氣控制設(shè)備的各部分及組件之間的接線方式通常有：1） 電器板、控制板、機(jī)床電器的進(jìn)出線一般采 用接線端子2） 被控制設(shè)備與電氣箱之間采用多孔接插件， 便于拆裝、搬運(yùn)3） 印刷電路板及弱電控制組件之間宜采用各種 類型標(biāo)準(zhǔn)接插件二、元件配置圖的設(shè)計(jì)與繪制電氣元件布置圖是某些電器元件按一定規(guī)則的組合。電器元件布置圖的設(shè)計(jì)依據(jù)是部件原理圖（總原理圖的一部分）。同一組件