第4章電氣控制線路研發(fā)設計及元器件選擇

1、第 4章 電氣控制 線路的設 計及元器 件 選擇41 電氣 控制線路設計的主要內容42 電氣 控制線路的設計43 常用 電器元件的選擇第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇 本章介紹:繼電接觸器電控線路設計方法，包括設計內容、一般程序、 設計原則、設計方法和步驟，電控系統(tǒng)的安裝、調試方法 。矚慫潤厲釤瘞睞 櫪廡賴。4.1 設計的主要內容 基本任務：根據(jù)控制要求，設計、編制出設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、設備 說明書等資料 。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。設計：原理設計、工藝設計。 以電力

2、拖動控制系統(tǒng)為例說明。4.1.1 原理設計內容1. 擬定電氣設計任務書（技術條件）；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、容量及轉速，并選擇出具體型 號；4. 設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， 確定各部分間關系，擬訂各部分技術要求。第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇5. 設計并繪制電氣原理圖，計算主要技術參數(shù)；6. 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. 編寫設計說明書。4.1.2 工藝設計內容 主要目的：便于組織電氣控制裝置的制造，實現(xiàn)所要求的各項技術指 標，為設備使用、維修

3、提供必要的圖紙資料。主要內容：1. 根據(jù)原理圖及選定的電器元件，設計電氣設備的總體配置，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，標出各組件進出線號； 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。3. 根據(jù)各組件原理電路及選定元件目錄表，設計各組件裝配圖（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，并標明技術要求.5. 設計電氣箱，根據(jù)組件尺寸及安裝要求，確定電氣箱結構與外形尺 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4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇 出外購件清

4、單、標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)總體技術要求和系統(tǒng)復雜程度,對上述步驟適當調 整。4.2 電氣控制 線路的設 計 設計的基本原則 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 計。電控系統(tǒng)設計一般應遵循以下原則：1. 最大限度滿足生產機械和工藝對電控系統(tǒng)的要求首先弄清設備需滿足的生產工藝要求，對設備工作情況作全面了解。 深入現(xiàn)場調研，收集資料，結合技術人員及現(xiàn)場操作人員經(jīng)驗，作為 設計基礎 。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。2. 在滿足生產工藝要求前提下，力求使控制線路簡單、經(jīng)濟(1) 盡量選用標準電器元件，減少電器元件數(shù)量，選用同型號電器元 件以

5、減少備用品數(shù)量。(2) 盡量選用標準的、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4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇(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?？?提高工作可靠性，降低故障率。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具有轉換觸點的中間繼電器的應用第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇 利用二極管的單向導電性減少觸點數(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

6、) 盡量縮短連接導線的數(shù)量和長度設計時，應根據(jù)實際情況，合理考慮并安排電氣設備和元件的位置及 實際連線，使連接導線數(shù)量最少，長度最短。圖4-5中，圖接線不合理，從電氣柜到操作臺需4根導線。圖(b)接 線合理，從電氣柜到操作臺只需3根導線 。彈貿攝爾霽斃攬磚鹵廡。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇注意：同一電器的不同觸點在線路中應盡可能具有公共連接線。以減 少導線段數(shù)和縮短導線長度，如圖4-6示.O KM/SQE7 SB,KMKT(a)KT圖4-5線路的合理連接圖4-6 節(jié)省連接導線的方法(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. 保證電控

7、線路工作可靠最主要的是選擇可靠的電器元件。同時，設計時要注意幾點:(1) 正確連接電器元件的觸點第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇圖4-7減少通電電器的線路rsQ0KV1KN1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，當觸點斷開產生電弧時，可能在兩觸點間形成飛弧造成電源短路。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。圖4-8(a )中SQ的接法錯誤應改成圖4-8(b)形式.(2) 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。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇

8、若需兩個電器同時工作，其線圈應并聯(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的連 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）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：將指示燈與其相應的接觸器線圈并聯(lián)，如圖4-11（b）示。（4）應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4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇圖4-11防止寄生電路（5）在可逆線路

9、中，正反向接觸器間要有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖。（6）線路應能適應所在電網(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）應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) 。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈 淚。4. 保證電控線路工作的安全性應有完善的保護環(huán)節(jié)，保證設備安全運行。常用有短路、過流、過載、 失壓、弱磁、超速、極限保護等。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇(1) 短路保護強大的短路電流容易引起各種電氣設備和元件的絕緣損壞及機械損 壞。因此，短路時應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

10、開關護,兼有過載保護功能圖4-12熔斷器短路保護(2) 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 矩使生產機械的機械傳動部分受到損壞 。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。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4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇用于籠型電動機直接啟動的過流保護見圖4-13 (b).EIIEKMkivie黑KM/ K AKN4 k PKMfKA,圖4-13過電流保護(3) 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

11、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 ?；[叢媽 羥為贍債蟶練淨。圖(b)和圖(c)中，如電動機定子繞組為三角形聯(lián)接，應采用差動式熱 繼電器。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇圖4-14過載保護圖4-15失壓保護(4) 失壓保護防止電壓恢復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)

12、失壓保護 。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。(5) 弱磁保護直流并勵電動機、復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0. 8倍.第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇(6) 極限保護對直線運動的生產機械常設極限保護。如上、下極限，前、后極限等。 常用行程開關的常閉觸點來實現(xiàn).（7）其他保護 根據(jù)實際情況設置，如溫度、水位、欠壓等保護環(huán)節(jié)。 5應使操作、維護、檢修方便 具體安裝與配線時，電器元件應留備用觸點，必要時留備用元件；為 檢修方便，應設置電氣隔離，避免帶電檢修；為調試方便，控制應簡 單，能迅速實現(xiàn)從一種方式到另一種方式的轉換

13、。滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦。 設置多點控制，便于在生產機械旁調試；操作回路較多時，如要求正 反轉并調速，應采用主令控制器，不要用許多按鈕 .鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。 4.2.2 電氣控制線 路設計的 基本規(guī)律 設計程序：1. 擬定設計任務書 設計任務書是整個系統(tǒng)設計的依據(jù)，擬定時，應聚集電氣、機械工藝、 機械結構三方面設計人員，根據(jù)機械設備總體技術要求，共同商討。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 任務書應簡要說明所設計設備的型號、用途、工藝過程、技術性能、 傳動要求、工作條件、使用環(huán)境等。還應說明 :贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇（1）控制精度，生產效率要求；（2）有關電力拖

14、動的基本特性，如電動機的數(shù)量、用途、負載特性、 調速范圍以及對反向、起動和制動的要求等； 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。（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，如主要電氣設備的布置草圖，照明，信號指示，報 警方式等；（6）目標成本及經(jīng)費限額;（7）驗收標準及方式.2. 電力拖動方案與控制方式選擇 根據(jù)生產工藝要求，生產機械結構，運動部件數(shù)量、運動要求、負載 特性、調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、調速、轉向、制動等控制要求。作 為電氣原理圖設計

15、及電器元件選擇的依據(jù) .蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇3. 電動機的選擇 根據(jù)拖動方案，選擇電動機的類型、數(shù)量、結構形式以及容量，額定 電壓，額定轉速等?；驹瓌t:（1）電動機機械特性應滿足生產機械要求，與負載特性相適應，保 證運行穩(wěn)定性、有一定調速范圍與良好的起、制動性能； 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷 凄。（2）結構形式應滿足設計提出的安裝要求，適應周圍環(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，應保證負載變到最大時，電動 機仍能給出所需功率，

16、而電動機溫升不超過允許值； 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 對于短 時工作制電動機，應按照電動機過載能力來選擇； 對于重 復短時工作制電動機，原則上可按電動機在一個工作循環(huán) 內的平均功耗來選擇；（4）電動機電壓：應根據(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4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇4. 電氣控制方案的確定 綜合考慮各方案的性能，設備投資、使用周期、維護檢修、發(fā)展等因 素.主要原則：（1）自動化程度與國情相適應 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。（2）控制方式應與設備的通用及專用化相適應 對工作程序固定的專用設備，可采用繼電接觸器控制系統(tǒng)

17、； 對要求較復雜的控制對象或要求經(jīng)常變換工序和加工對象的設備，可 采用可編程序控制器控制系統(tǒng)。（3）控制方式隨控制過程的復雜程度而變化 根據(jù)控制要求及控制過程的復雜程度，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)應盡量一致，以簡化設計和 制造過程 。驅躓髏彥浹綏譎飴憂錦。（4）控制系統(tǒng)的工作方式，應在經(jīng)濟、安全的前提下，最大限度地 滿足工藝要求?？刂品桨高x擇，還應考慮采用自動、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4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇5. 設計電氣原理圖并合理選擇元器件，編制元器件目錄清單。6. 設計制造、安裝、調試所必須

18、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 電氣控制線 路的設計 步驟和方 法 常用方法：經(jīng)驗設計法，邏輯設計法。1.經(jīng)驗設計法 又稱為一般設計法、分析設計法。根據(jù)生產機械工藝要求和生產過程， 選擇適當?shù)幕经h(huán)節(jié)（單元電路）或典型電路綜合而成 。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺 廡。要求設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 的實際設計經(jīng)驗。適用于不太復雜的（繼電接觸式）電氣控制線路設計.（1）基本步驟 主電路 設計：主要考慮電動機的起動、點動、正反轉、制動和調 速。 控制電 路設計：包括基本控制線路和特殊部分的設計，以及選擇 控制參量和確定控制原則。

19、第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇主要考慮如何滿足電動機的各種運轉功能和生產工藝要求。 聯(lián)結各 單元環(huán)節(jié)，構成滿足整機生產工藝要求的控制電路。 聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)設計：主 要考慮如何完善整個控制線路的設計，包 含各種聯(lián)鎖環(huán)節(jié)以及短路、過載、過流、失壓等保護 。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。 線路的綜合審查：反 復審查所設計的線路是否滿足設計原則和生 產工藝要求。在條件允許情況下，進行模擬實驗，逐步完善設計，直 至滿足要求 。構氽頑黌碩飩薺齦話騖。（2）基本方法 根據(jù)生 產機械工藝要求和工作過程，適當選用已有典型基本環(huán)節(jié), 將它們有機地組合起來，加以適當補充和修改，綜合成所需線路。輒嶧 陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩

20、。 若無合 適的典型環(huán)節(jié)，則根據(jù)機械工藝要求和生產過程自行設計, 邊分析邊畫圖，將輸入主令信號適當轉換，得到執(zhí)行元件所需的工作 信號。隨時增減電器元件和觸點，滿足給定的工作條件 。堯側閆繭絳闕絢勵蜆 贅。（3）經(jīng)驗設計法舉例 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?。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇屬長期工作制，不需調速，無特殊要求，也不需反轉。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 矩大，可由雙籠型異步電

21、動機或繞線型異步電動機拖動，也可二者配 合使用 。凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。以三條皮帶運輸機為例，見圖4-16。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)必要的保護制動 n礙()i# () 5KG ()常 ()KT,隠()制()譬 主電路設計圖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

22、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 。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇三臺電機都用熔斷器作短路保護，用熱繼電器作過載保護。由此，設 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)?；究刂凭€路如圖4-18示

23、。 鯊腎鑰詘褳鉀溈 懼統(tǒng)庫?？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 。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤 蘞。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇SB2sb, |Krvr, eA'km2E-ksn KN4kmKM,KM!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 。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。 控制線路特殊部分設計為實現(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。由于皮帶是回轉運動，檢測行程比較困難，而用時間參

24、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, .氬嚕躑竄貿懇彈濾頷澩。 設計聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇圖4-19控制電路的聯(lián)鎖部分分析: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

25、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) 。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。 線路綜合審查線路工作過程：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 慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇KAFR匚MFRo oo d】E FEFUfu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

26、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 。諺辭調擔鈧諂動禪瀉類。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，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 .嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇2邏輯設計法利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學工具來設計電控線路。將線路中的接觸器、繼 電器等電器元件線

27、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 足的邏輯關系，用函數(shù)關系式表示出來，按照一定方法和步驟設計出 符合生產工藝要求的電控線路 。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。(1) 邏輯代數(shù)基礎 邏輯代 數(shù)中的邏輯變量和邏輯函數(shù) 又稱布爾代數(shù)或開關代數(shù)。(a) 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 。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。 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

28、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4章 電氣控制線路的設計及元 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 閉觸點則分別用KA1, KA2 ,表示； 紂憂蔣氳頑薟驅藥憫騖。(b) 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系稱為邏輯函數(shù)關系，簡稱為邏 輯關系。穎芻 莖蛺餑億頓裊賠瀧。 邏輯代數(shù)的運算法則(a) 邏輯與觸點串聯(lián) 能夠實現(xiàn)邏輯與運算

29、的電路如圖4-21示。邏輯表達式：K=A B ( 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) 邏輯或觸點并聯(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B只要有一個閉合，線圈K就可得電。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇7A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) 邏輯非動斷觸點實現(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(a) 交換律 A B = B A, A+B = B+A

30、(b) 結合律 A (B C) = (A B) C, A+(B+C) = (A+B)+C(c) 分配律 A (B+C) = A B+A C, A+(B C) = (A+B) (A+C)(d) 重疊律 A A = A, A+A = A(e) 吸收律 A+AB = A, A (A+B) = A第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇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 在保證邏輯功能(生產工藝要求)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 。濫驂膽閉驟羥闈

31、詔寢賻。 化簡時經(jīng)常用到的常量和變量關系為：A+0 = A A 0 = 0A+1 = lA+ A = 1A -A = 0化簡時經(jīng)常用到的方法：(a) 合并項法 利用AB+A B =A,將兩項合為一項例: AB C+ABC = AB(b) 吸收法利用A+AB = A消去多余的因子。例: B+ABDF = B(c) 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4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇(d) 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。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。 繼電接觸器開關的

32、邏輯函數(shù)繼電接觸器開關的邏輯電路，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 構成的電路 。擠貼綬電麥結鈺贖嘵類。通過圖4-24的啟、停自鎖電路說明組成繼電接觸器開關的邏輯函數(shù)規(guī) 律.圖4-24啟、停自鎖電路圖4-24(a)邏輯函數(shù)：Fk = SB1+SB2 K一般形式：第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇圖4-24(b)邏輯函數(shù)：Fk 二 SB2 (SB1+K)一般形式：Fk = X 關(X 開 +K)(4-2)式中,X開代表開啟信號，X關代表關閉信號.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

33、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 是邏輯與的關系，用X開主X開約去代替式(4-1)、(4-2)中的X 開.賠荊紳諮侖驟遼 輩襪錈。當關斷信號不只一個主令信號，還必須有其它條件才能關斷時，則關 斷主令信號用X關主表示，其它條件稱關斷約束信號，用X關約表示。只 有當信號全為0”時，信號才能關斷，則X關主與X關約是邏輯或的關系， 用X關主+X關約代替式(4-1)、(4-2)中的X關 。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。啟動、停止、自鎖線路擴展公式：Fk = X開主X開約+

34、(X關主+X關約)K(4-3)Fk = (X關主+X關約)(X開主X開約+ K)(4-4)第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇(2) 邏輯設計基本步驟： 根據(jù)生產工藝要求，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。裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。 列出中間記憶元件的開關邏輯函數(shù)和執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)。 根據(jù)邏輯函數(shù)式設計電控線路圖。 進一步 檢查、化簡、完善電路，增加必要的保護和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)(3) 邏輯設計法舉例 以皮帶

35、運輸機電控線路設計為例。 皮帶運輸機工作循環(huán)示意圖見圖4-16 (P143).按生產工藝要求，啟動信號給出后，3#皮帶機啟動，經(jīng)一定時間，由 控制元件一一時間繼電器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，由控制元件一一時間繼電器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，由控制元件一一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 。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇 作出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表執(zhí)行元

36、件:KM1、KM2、KM3;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:啟動按鈕SB2和停止按鈕SBI。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 。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。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。 所產生的信號為短信號， 在表中用1/0表示。 驍顧燁鶚巰瀆蕪領鱺賻。 決定待相區(qū)分組，設置中間記憶元件

37、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T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”程序屬于可區(qū)分組。因為沒有待相區(qū)分組， 所以不需設置中間記憶元件 。 瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇 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、I間轉換主令信號是SB2 ,由0T 取X開主為SB2 ,程序5、6間轉換主令信號是KT4,由1 0,取X關主為 KT4,且SB2為短信號，需自鎖。故： 鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。KM3 = (SB2+KM3)KT4KM2工作區(qū)間是程序24 ,程序I、

38、2間轉換主令信號是KT1 ,由0T, 取X開主為KT1 ,程序4、5間轉換主令信號是KT3,由1 0,取X關主為 KT3 ,但在開關邊界內X開主X關主不全為1 ,需自鎖。故： 櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤 錟。KM2 = (KT1+KM2)KT3KM1工作程序是程序3,程序2、3間轉換主令信號是KT2 ,由0T取X 開主為KT2,程序3、4間轉換主令信號是SB1 ,由1 t0T ,取X關主為， 故： 轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應。KM1= SB1*KT2KT1KT4工作區(qū)間是程序13,程序0、1間轉換主令信號是SB2 , 由0T,且SB2是短信號，需加自鎖，取X開主為SB2。程序3、4間轉 換主令信 號是 SB

39、1 ,由1TT ,取X關主為SB1 , 故: 峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。KT1 = (SB2+KT1)SB1 KT2 = (SB2+KT2)SB1第4章 電氣控制線路的設計及元 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 :詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。KT1KT4 = (SB2+KT1)SB1。 按邏輯函數(shù)式畫出電控線路圖圖4-25按邏輯函數(shù)畫出的控制線路第4章 電氣控制線路的設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=(S

40、B2+K)SB1 禾口 KT1 KT4二KA利用SB2和SB1控制中繼KA線圈，再由KA常開觸點控制KT1KT4線 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 二種設計方法比較：對一般不太復雜的線路可按經(jīng)驗設計法設計 對較復雜的線路，宜采用邏輯設計法設計.第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇4.3 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。 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 件預期的 工作

41、環(huán)境及供應情況，如防油防塵、防水、 防爆及貨源情況。 確定電 器元件在應用中所要求的可靠性。 確定電 器元件的使用類別。4.3.1 按鈕 、開 關類 電器 選擇1. 按鈕 主要根據(jù)所需要的觸點數(shù)、使用場合、顏色標注、以及額定電壓、額 定電流進行選擇。按鈕顏色及其含義：見國標GB522685機床電氣設備通用技術條件規(guī)定，如：第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇（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）復位按鈕（如保護繼電器的復位按鈕）必須是藍色。當復位按 鈕還有停止作用時，則

42、必須是紅色.按鈕顏色的含義及應用見表4 5（P154）。2. 行程開關 主要根據(jù)機械設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 。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。3. 萬能轉換開關 根據(jù)控制對象的接線方式、觸點型式與數(shù)量、動作順序和額定電壓、 額定電流等參數(shù)進行選擇。4. 電源引入控制開關 機械設備常選用刀開關、組合開關和斷路器等。(1) 刀開關與鐵殼開關第4章 電氣控制線路的設計及元 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，

43、額定電壓為380V或500V、額定電流應等于 或大于電動機額定電流的3倍。(2) 組合開關 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、停止時，額定電流應等于電動機額 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) 斷路器包括正確選用開關類型、 容量等級和保護方式。 額定電壓和額定電流應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大于負載電路正常工作時的峰值 電流。第4章 電氣控制線路的設計及元器件選擇對電動機，斷路器電磁脫扣器

44、的瞬時脫扣整定電流值I按下式計算I 來 1st(4 5)式中 K安全系數(shù)，可取K=1.7;IsT 電 動機啟動 電流。4.3.2 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，選擇熔斷器的類型。1. 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 目(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)led (led為電機額定電流)。 脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。單臺不頻繁起、停， 且長期工作的電動機：Ifun = (1.5 2.5)led(47)

45、第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇 單臺頻繁起動、長期工作的電動機：IFuN =(33.5)Ied(48)多臺長期工作的電動機共用熔斷器：Ifun 般1.5 2.5)lemax+ Ded(4 9)或 Ifun 鳥m/2.5(4 1 0)式中 Iem ax 容量最大一臺電動機的額定電流；DIed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。411 )當幾臺電動機不同時起動時， 電路中最大電流:lm = 7 lemax + DIed(3) 采用降壓方法起動的電動機：IFUN Ned(4 12)2. 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.

46、 熔斷器類型選擇 應根據(jù)負載保護特性的短路電流大小及安裝條件選擇.第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇4.3.3 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。主觸點額定電流應等于或大于負載或電動機的額定電流。1. 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。UKMN NUCN( 413)Ikmn > In = PMNX103KUMN(4 14)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)，K = 11.4第4章 電氣控制線路的設計及元 器件選擇2. 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)控制電路復雜程度，維修、安全要求，設備采用控 制電壓等級考慮。3. 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)境選擇有關接觸器或特