電氣控制系統(tǒng)設(shè)計課件

第十章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計電氣原理圖設(shè)計

為滿足生產(chǎn)機械及工藝要求進行的電氣控制電路的設(shè)計電氣工藝設(shè)計

為電氣控制裝置的制造、使用、運行、維修的需要進行的生產(chǎn)施工設(shè)計

TSKJ

第一節(jié)電氣控制設(shè)計的原則和內(nèi)容一、電氣控制設(shè)計的原則

1)最大限度滿足生產(chǎn)機械和生產(chǎn)工藝對電氣控制的要求2）在滿足要求的前提下，使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、合理、便于操作、維修方便、安全可靠3）電器元件選用合理、正確，使系統(tǒng)能正常工作4）為適應(yīng)工藝的改進，設(shè)備能力應(yīng)留有裕量TSKJ二、電氣控制設(shè)計的基本內(nèi)容1.電氣原理圖設(shè)計內(nèi)容

1）擬定電氣設(shè)計任務(wù)書2）選擇電力拖動方案和控制方式3）確定電動機的類型、型號、容量、轉(zhuǎn)速4）設(shè)計電氣控制原理圖5）選擇電器元件及清單6）編寫設(shè)計計算說明書TSKJ

2.電氣工藝設(shè)計內(nèi)容

1）設(shè)計電氣設(shè)備的總體配置，繪制總裝配圖和總接線圖2）繪制各組件電器元件布置圖與安裝接線圖，標明安裝方式、接線方式3）編寫使用維護說明書TSKJ

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

1、拖動方式的選擇2、調(diào)速方案的選擇3、電動機調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負載特性相適應(yīng)TSKJ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(yīng)滿足生產(chǎn)機械的要求，與負載的特性相適應(yīng)2）電動機的容量要得到充分的利用3）電動機的結(jié)構(gòu)形式要滿足機械設(shè)計的安裝要求，適合工作環(huán)境4）在滿足設(shè)計要求前提下，優(yōu)先采用三相異步電動機TSKJ（二）根據(jù)生產(chǎn)機械調(diào)速要求選擇電動機

一般---三相籠型異步電動機、雙速電機調(diào)速、起動轉(zhuǎn)矩大---三相籠型異步電動機調(diào)速高---直流電動機、變頻調(diào)速交流電動機（三）電動機結(jié)構(gòu)形式的選擇

根據(jù)工作性質(zhì)、安裝方式、工作環(huán)境選擇（四）電動機額定電壓的選擇（五）電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇（六）電動機容量的選擇TSKJ第三節(jié)電氣控制電路設(shè)計的

一般要求一、電氣控制應(yīng)最大限度滿足生產(chǎn)機械加工工藝要求二、對控制電路電流、電壓的要求三、控制電路力求簡單、經(jīng)濟TSKJ

1.盡量縮短連接導(dǎo)線的長度與導(dǎo)線數(shù)量2.盡量減少電器元件的品種、數(shù)量和規(guī)格TSKJ

3.盡量減少電器元件觸頭的數(shù)目

4.盡量減少通電電器的數(shù)目TSKJ四、確保?？刂齐婋娐饭ぷ髯鞯陌踩院涂煽煽啃?.正確連接接電器的的線圈2.正確連接接電器元元件的觸觸頭TSKJ3.防止寄生生電路4.在控制電電路中控控制觸頭頭應(yīng)合理理布置TSKJ5.考慮觸頭頭的接通通與分斷斷能力6.避免觸頭頭“競爭爭”、““冒險””現(xiàn)象競爭：當(dāng)控制電電路狀態(tài)態(tài)發(fā)生變變換時，，常伴隨隨電路中中的電器器元件的的觸頭狀狀態(tài)發(fā)生生變換。。由于電電器元件件總有一一定的固固有動作作時間，，對于一一個時序序電路來來說，往往往發(fā)生生不按時時序動作作的情況況，觸頭頭爭先吸吸合，就就會得到到幾個不不同的輸輸出狀態(tài)態(tài)，這種種現(xiàn)象稱稱為電路路的“競競爭”。。冒險：對于開關(guān)關(guān)電路，，由于電電器元件件的釋放放延時作作用，也也會出現(xiàn)現(xiàn)開關(guān)元元件不按按要求的的邏輯功功能輸出出，這種種現(xiàn)象稱稱為“冒冒險”。。7.采用電氣氣連鎖與與機械連連鎖的雙雙重連鎖鎖TSKJ第四節(jié)電電氣控控制電路路設(shè)計的的

方法法與步驟驟一、電氣氣控制電電路設(shè)計計方法簡簡介分析設(shè)計計法：根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)工藝的的要求，，選擇一一些成熟熟的典型型基本環(huán)環(huán)節(jié)來實實現(xiàn)這些些基本要要求，而而后再逐逐步完善善其功能能，并適適當(dāng)配置置聯(lián)聯(lián)鎖和保保護等環(huán)環(huán)節(jié)，使使其組合合成一個個整體，，成為滿滿足控制制要求的的完整電電路。邏輯設(shè)計計法：利用邏輯輯代數(shù)這這一數(shù)學(xué)學(xué)工具設(shè)設(shè)計電氣氣控制電電路。在繼電接接觸器控控制電路路中，把把表示觸觸頭狀態(tài)態(tài)的邏輯輯變量稱稱為輸人人邏輯變變量，把把表示繼繼電器接接觸器線線圈等受受控元件件的邏輯輯變量稱稱為輸出出邏輯變變量。輸輸人、輸輸出邏輯輯變量之之間的相相互關(guān)系系稱為邏邏輯函數(shù)數(shù)關(guān)系，，這種相相互關(guān)系系表明了了電氣控控制電路路的結(jié)構(gòu)構(gòu)。所以以，根據(jù)據(jù)控制要要求，將將這些邏邏輯變量量關(guān)系寫寫出其邏邏輯函數(shù)數(shù)關(guān)系式式，再運運用邏輯輯函數(shù)基基本公式式和運算算規(guī)律對對邏輯函函數(shù)式進進行化簡簡，然后后根據(jù)化化簡了的的邏輯關(guān)關(guān)系式畫畫出相應(yīng)應(yīng)的電路路結(jié)構(gòu)圖圖，最后后再作進進一步的的檢查和和優(yōu)化，，以期獲獲得較為為完善的的設(shè)計方方案。TSKJ二、分析析設(shè)計法法的基本本步驟l）按工藝藝要求提提出的起起動、制制動、反反向和調(diào)調(diào)速等要要求設(shè)計計主電路路。2）根據(jù)所所設(shè)計出出的主電電路，設(shè)設(shè)計控制制電路的的基本環(huán)環(huán)節(jié)，即即滿足設(shè)設(shè)計要求求的起動動、制動動、反向向和調(diào)速速等的基基本控制制環(huán)節(jié)。。3）根據(jù)各各部分運運動要求求的配合合關(guān)系及及聯(lián)鎖關(guān)關(guān)系，確確定控制制參量并并設(shè)計控控制電路路的特殊殊環(huán)節(jié)。。4）分析電電路工作作中可能能出現(xiàn)的的故障，，加入必必要的保保護環(huán)節(jié)節(jié)。5）綜合審審查，仔仔細檢查查電氣控控制電路路動作是是否正確確關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)可可做必要要實驗，，進一步步完善和和簡化電電路。TSKJ三、分析析設(shè)計法法設(shè)計舉舉例TSKJ（一）橫橫梁升降降機構(gòu)的的工藝要要求（1）橫梁上上升時，，自動按按照先放放松橫梁梁一橫梁梁上升一一夾緊橫橫梁的順順序進行行。（2）橫梁下下降時，，自動按按照放松松橫梁一一橫梁下下降一橫橫梁回升升一夾緊緊橫梁的的順序進進行。（3）橫梁夾夾緊后，，夾緊電電動機自自動停止止轉(zhuǎn)動。。（4）橫梁升升降應(yīng)設(shè)設(shè)有上下下行程的的限位保保護，夾夾緊電動動機應(yīng)設(shè)設(shè)有夾緊緊力保護護。TSKJ（二）電電氣控制制電路設(shè)設(shè)計過程程主電路設(shè)設(shè)計TSKJ2、控制電電路基本本環(huán)節(jié)設(shè)設(shè)計3、設(shè)計控制制電路的特特殊環(huán)節(jié)TSKJ4、設(shè)計連鎖鎖保護環(huán)節(jié)節(jié)TSKJ第五節(jié)常常用控制電電氣的選擇擇一、接觸器器的選擇1．接觸器種種類的選擇擇：2．接觸器使使用類別的的選擇：3．接觸器額額定電壓的的確定：4．接觸器額額定電流的的選擇：5．接觸器線線圈額定電電壓的確定定：6．接觸器觸觸頭數(shù)目：：7．接觸器額額定操作頻頻率：TSKJ二、電磁式式繼電器的的選擇1．電磁式電電壓繼電器器的選擇過電壓繼電電器和欠電電壓繼電器器2．電磁式電電流繼電器器的選擇過電流繼電電器和欠電電流繼電器器過電流繼電電器：交流流過電流繼繼電器、直直流過電流流繼電器。。欠電流繼電電器：只有有直流欠電電流繼電器器3．電磁式中中間繼電器器的選擇TSKJ三、熱繼電電器的選擇擇熱繼電器主主要用于電電動機的過過載保護，，因此應(yīng)根根據(jù)電動機機的形式、、工作環(huán)境境、起動情情況、負載載情況、工工作制及電電動機允許許過載能力力等綜合考考慮。1．熱熱繼繼電電器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式的的選選擇擇2．熱熱繼繼電電器器額額定定電電流流的的選選擇擇對于于不不頻頻繁繁起起動動的的電電動動機機，，可可按按電電動動機機的的額額定定電電流流來來選選擇擇熱熱繼繼電電器器。。對于于重重復(fù)復(fù)短短時時工工作作制制的的電電動動機機，，首首先先要要確確定定熱熱繼繼電電器器的的允允許許操操作作頻頻率率，，然然后后再再根根據(jù)據(jù)電電動動機機的的起起動動時時間間、、起起動動電電流流和和通通電電持持續(xù)續(xù)率率來來選選擇擇。。TSKJ四、、時時間間繼繼電電器器的的選選擇擇1）電流種類和和電壓等級：：2）延時方式：：通電延時型型和斷電延時時型。3）觸頭形式和和數(shù)量：4）延時精度：：5）延時時間：：6）操作頻率：：TSKJ五、熔斷器的的選擇1.一般熔斷器的的選擇：根據(jù)熔斷器類類型、額定電電壓、額定電電流及熔體的的額定電流來來選擇。熔斷器熔體額額定電流沒有沖擊電流流的負載，IRN≥IN長期工作的單單臺電動機，，IRN≥（1.5~2.5）IN頻繁起動的單單臺電動機，，IRN≥（3~3.5）IN多臺電動機長長期共用一個個熔斷器，IRN≥（1.5~2.5）INMmax＋∑INM2.快速熔斷器的的選擇UF≥KIUREIRN≥KIIZmaxTSKJ六、開關(guān)電器器的選擇（一）刀開關(guān)關(guān)的選擇刀開關(guān)主要根根據(jù)使用的場場合、電源種種類、電壓等等級、負載容容量及所需極極數(shù)來選擇。。（1）根據(jù)刀開關(guān)關(guān)在線路中的的作用和安裝裝位置選擇其其結(jié)構(gòu)形式。。若用于隔斷斷電源時，選選用無滅弧罩罩的產(chǎn)品；若若用于分斷負負載時，則應(yīng)應(yīng)選用有滅弧弧罩、且用杠杠桿來操作的的產(chǎn)品。（2）根據(jù)線路電電壓和電流來來選擇。刀開開關(guān)的額定電電壓應(yīng)大于或或等于所在線線路的額定電電壓；刀開關(guān)關(guān)額定電流應(yīng)應(yīng)大于負載的的額定電流，，當(dāng)負載為異異步電動機時時，其額定電電流應(yīng)取為電電動機額定電電流的1．5倍以上。（3）刀開關(guān)的極極數(shù)應(yīng)與所在在電路的極數(shù)數(shù)相同。TSKJ（二）組合開開關(guān)的選擇組合開關(guān)主要要根據(jù)電源種種類、電壓等等級、所需觸觸頭數(shù)及電動動機容量來選選擇。組合開關(guān)的不不能用來分斷斷故障電流。。組合開關(guān)的操操作頻率不宜宜太高，對用于控制電電動機可逆運運行的組合開開關(guān)，必須在在電動機完全全停止轉(zhuǎn)動后后才允許反方方向接通。組合開關(guān)本身身不具備過載載、短路和欠欠電壓保護TSKJ（三）低壓斷斷路器的選擇擇根據(jù)保護特性性要求、分斷斷能力、電網(wǎng)網(wǎng)電壓類型及及等級、負載載電流、操作作頻率等方面面進行選擇。。低壓斷路器的的額定電壓和和額定電流應(yīng)應(yīng)大于或等于于線路的額定定電壓和額定定電流。熱脫扣器整定定電流應(yīng)與被被控制電動機機或負載的額額定電流一致致。過電流流脫扣扣器瞬瞬時動動作整整定電電流由由下式式確定定IZ≥KIS欠電壓壓脫扣扣器的的額定定電壓壓應(yīng)等于于線路路的額額定電電壓。。TSKJ七、控控制變變壓器器的選選擇根據(jù)一一次和和二次次電壓壓等級級及所所需要要的變變壓器器容量量來選選擇。。（1）控制制變壓壓器一一、二二次電電壓應(yīng)應(yīng)與交交流電電源電電壓、、控制制電路路電壓壓與輔輔助電電路電電壓相相符合合。（2）變變壓壓器器長長期期運運行行時時，，最最大大工工作作負負載載時時變變壓壓器器的的容容量量應(yīng)應(yīng)大大于于或或等等于于最最大大工工作作負負載載所所需需要要的的功功率率，，計計算算公公式式為為ST≥KT∑PXC控制制變變壓壓器器容容量量應(yīng)應(yīng)使使已已吸吸合合的的電電器器在在起起動動其其他他電電器器時時仍仍能能保保持持吸吸會會狀狀態(tài)態(tài)，，而而起起動動電電器器也也能能可可靠靠地地吸吸合合，，計計算算公公式式為為ST≥0.6∑∑PXC+1.5∑∑PstTSKJ第六六節(jié)節(jié)電電氣氣控控制制的的施施工工設(shè)設(shè)計計與與施施工工一、、電電氣氣設(shè)設(shè)備備總總體體配配置置設(shè)設(shè)計計總體體配配置置設(shè)設(shè)計計是是以以電電氣氣控控制制的的總總裝裝配配圖圖與與總總接接線線圖圖的的形形式式表表達達出出來來的的，，圖圖中中是是用用示示意意方方式式反反映映各各部部分分主主要要組組件件的的位位置置和和各各部部分分的的接接線線關(guān)關(guān)系系、、走走線線方方式式及及使使用用管管線線要要求求。。TSKJ二、電氣元器器件布置圖的的設(shè)計電柜內(nèi)的電器器可按下述原原則布置：l）體積大或較重重的電器應(yīng)置置于控制柜下下方。2）發(fā)熱元件安安裝在柜的上上方，并將發(fā)發(fā)熱元件與感感溫元件隔開開。3）強電弱電應(yīng)應(yīng)分開，弱電電部分應(yīng)加屏屏蔽隔離，以以防強電及外外界的干擾。。4）電器的布置置應(yīng)考慮整齊齊、美觀、對對稱。5）電器元器件件間應(yīng)留有一一定間距，以以利布線、接接線、維修和和調(diào)整操作。。6）接