第十章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)b

第十章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一節(jié)電氣控制設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容第二節(jié)電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇第三節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與施工第四節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)的方法與步驟2/2/2023為電氣控制裝置本身的制造、使用、運(yùn)行及維修的需要而進(jìn)行的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。電氣控制設(shè)計(jì)包括：1、電氣原理圖設(shè)計(jì)為滿足生產(chǎn)機(jī)械及其工藝要求而進(jìn)行的電氣控制設(shè)計(jì)。2、電氣工藝設(shè)計(jì)2/2/2023第一節(jié)電氣控制設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容一、電氣控制設(shè)計(jì)的一般原則1）最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求，這些生產(chǎn)工藝要求是電氣控制設(shè)計(jì)的依據(jù)。2）在滿足控制要求前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡單、經(jīng)濟(jì)、合理，不要盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。3）正確、合理地選用電器元件，確保控制系統(tǒng)安全可靠地工作。4）為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備能力留有適當(dāng)裕量。2/2/2023二、電氣控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)和編制出電氣設(shè)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(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。2/2/2023（一）電氣原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容1）擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書

2）選擇電氣拖動(dòng)方案和控制方式3）確定電動(dòng)機(jī)類型、型號(hào)、容量、轉(zhuǎn)速4）設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算說明書2/2/2023（二）電氣工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容1)根據(jù)設(shè)計(jì)出的電氣原理圖及選定的電氣元件,設(shè)計(jì)電氣設(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）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(hù)說明書。2/2/2023第二節(jié)電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇一、電力拖動(dòng)方案的確定（三）電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負(fù)載特性相適應(yīng)（一）拖動(dòng)方式的選擇（二）調(diào)速方案的選擇2/2/2023二、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇（一）電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則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)載的負(fù)載特性相適應(yīng)。保證運(yùn)行穩(wěn)定且具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能。2）工作過程中電動(dòng)機(jī)容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達(dá)到或接近額定溫升值。3）電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式滿足機(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。4）在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，應(yīng)優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、使用維護(hù)方便的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。2/2/2023（二）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速要求選擇電動(dòng)機(jī)（三）電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇（四）電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇（五）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇2/2/2023（六）電動(dòng)機(jī)容量的選擇1．分析計(jì)算法根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，再用該電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖求出電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖。最后按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖從發(fā)熱的方面進(jìn)行校驗(yàn)，并檢查電動(dòng)機(jī)的過載能力與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求，如若不合格，另選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)重新計(jì)算，直到合格為止。2/2/20232．統(tǒng)計(jì)類比法將各國同類型、先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從中找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)床主要參數(shù)間的關(guān)系，再根據(jù)國情得出相應(yīng)的計(jì)算公式來確定電動(dòng)機(jī)容量的一種實(shí)用方法。式中：P—電動(dòng)機(jī)容量，單位為KW；D—工件最大直徑，單位為m。（1）車床2/2/2023（2）立式車床式中：P—電動(dòng)機(jī)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2/2/2023（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(dòng)軸承時(shí)，K=0.8~1.1,砂輪主軸用滑動(dòng)軸承時(shí)，K=1.0~1.3。2/2/2023（6）龍門銑床式中：B——工作臺(tái)寬度，單位為mm。2/2/2023一、電氣控制應(yīng)最大限度的滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要求第三節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)的一般要求二、對(duì)控制電路電流、電壓的要求2/2/2023常用電氣控制電路電壓等級(jí)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(jī)220、110直流直流電力傳動(dòng)的控制電路采用控制電源變壓器48、24、6照明及信號(hào)指示電路采用控制電源變壓器110（127）、48交流電力傳動(dòng)的控制電路較復(fù)雜不用控制電源變壓器380、220交流交流電力傳動(dòng)的控制電路較簡單電源設(shè)備常用的電壓值/V控制電路類型2/2/2023三、控制電路力求簡單、經(jīng)濟(jì)1．盡量縮短連接導(dǎo)線的長度和導(dǎo)線數(shù)量a)不合理b)合理2/2/20232．盡量減少電器元件的品種、數(shù)量和規(guī)格3．盡量減少電器元件觸頭的數(shù)目2/2/20234．盡量減少通電電器的數(shù)量2/2/2023四、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2/2/2023a）不正確b）正確2/2/20232．正確連接電器元件的觸頭a）不正確b）正確2/2/20233．防止寄生電路a）有寄生電路b）無寄生電路2/2/20234．在控制電路中控制觸頭應(yīng)合理布置a）不合理b）合理2/2/20235．應(yīng)考慮繼電器觸頭的接通與分?jǐn)嗄芰?．避免發(fā)生觸頭“競爭”、“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象7．為確保電路的安全運(yùn)行，應(yīng)采用電氣連鎖與機(jī)械連鎖的雙重連鎖2/2/2023一、電氣控制電路設(shè)計(jì)方法簡介第四節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)的方法與步驟（一）分析設(shè)計(jì)法1、設(shè)計(jì)各控制單元環(huán)節(jié)中拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速、停車等的主電路或執(zhí)行元件的電路。2/2/20233、連接各單元環(huán)節(jié)構(gòu)成滿足整機(jī)生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)或半自動(dòng)和調(diào)整的控制電路。4、設(shè)計(jì)保護(hù)、聯(lián)鎖、檢測(cè)、信號(hào)和照明等環(huán)節(jié)控制電路。5、全面檢查所設(shè)計(jì)的電路。2、設(shè)計(jì)滿足各電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能和工作狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的控制電路，以及滿足執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)規(guī)定動(dòng)作相適應(yīng)的指令信號(hào)的控制電路。2/2/2023（二）邏輯設(shè)計(jì)法采用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)電氣控制電路大體按五步進(jìn)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(cè)元件，作出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表和檢測(cè)元件狀態(tài)表。2/2/20234、列寫中間記憶元件開關(guān)邏輯函數(shù)式及執(zhí)行元件動(dòng)作邏輯函數(shù)式，進(jìn)而畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖。5、對(duì)畫出的電路進(jìn)行檢查、化簡和完善。3、根據(jù)檢測(cè)元件狀態(tài)表寫出各程序的特征碼，并確定相區(qū)分組，設(shè)置中間記憶元件，使各待相區(qū)分組所有程序皆可區(qū)分。2/2/20231、按工藝要求對(duì)電動(dòng)機(jī)提出的起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等要求，設(shè)計(jì)出主電路。2、根據(jù)所設(shè)計(jì)出的主電路，設(shè)計(jì)出相應(yīng)控制電路的基本環(huán)節(jié)。二、分析設(shè)計(jì)法基本步驟3、根據(jù)各部分運(yùn)動(dòng)要求的配合關(guān)系及連鎖關(guān)系，確定控制參量和特殊環(huán)節(jié)。4、加入必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。5、綜合審查、全面檢查電路動(dòng)作是否正確，進(jìn)一步完善和簡化電路，必要時(shí)可通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。2/2/20231、橫梁上升時(shí)，自動(dòng)按照先放松后上升再夾緊的順序進(jìn)行。三、分析設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)舉例（一）橫梁升降機(jī)構(gòu)的工藝要求下面以橫梁升降機(jī)構(gòu)的電氣控制的設(shè)計(jì)為例：2、橫梁下降時(shí)，自動(dòng)按照先放松后下降再回升最后夾緊的順序進(jìn)行。3、橫梁夾緊后，夾緊電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。4、橫梁升降，應(yīng)設(shè)有上下行程的限位保護(hù)，夾緊電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有夾緊力保護(hù)。2/2/20231、主電路設(shè)計(jì)（二）電氣控制電路設(shè)計(jì)過程

2/2/20232、控制電路基本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

3、控制電路特殊環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)2/2/20234、設(shè)計(jì)聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)

2/2/2023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(jìn)行:5）接觸器線圈額定電壓的確定6）接觸器觸頭數(shù)目的考慮7）接觸器額定操作頻率2/2/2023二、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(dòng)作特點(diǎn)主要用途電壓繼電器當(dāng)電路中的電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作用于電動(dòng)機(jī)失電壓或欠電壓保護(hù)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)制動(dòng)電流繼電器當(dāng)電路中通過的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作用于電動(dòng)機(jī)過載與短路保護(hù)，直流電動(dòng)機(jī)磁場控制及失磁保護(hù)中間繼電器當(dāng)電路中的電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)動(dòng)作觸頭數(shù)量較多、容量較大，通過他增加控制回路或起信號(hào)放大作用時(shí)間繼電器自得到動(dòng)作信號(hào)起至觸頭動(dòng)作有一定延時(shí)用于交流電動(dòng)機(jī)，作為以時(shí)間為函數(shù)起動(dòng)時(shí)切換電阻的加速繼電器，籠型電動(dòng)機(jī)的Y-△起動(dòng)、能耗制動(dòng)及控制各種生產(chǎn)工藝程序等2/2/20231、熱繼電器結(jié)構(gòu)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(shí)間繼電器的選擇1、電流種類和電壓等級(jí)2、延時(shí)方式3、延時(shí)精度4、延時(shí)時(shí)間5、觸頭形式和數(shù)量6、操作頻率2/2/2023五、熔斷器的選擇1、一般熔斷器的選擇1）熔斷器類型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2/2/2023六、開關(guān)電器的選擇1、刀開關(guān)的選擇2、組合開關(guān)的選擇3、低壓斷路器的選擇4、電源開關(guān)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)2/2/2023七、控制變壓器的選擇選擇控制變壓器的原則：1）一、二次側(cè)應(yīng)與電源、