第六章電氣控制電路設(shè)計(jì)

第六章電氣控制電路設(shè)計(jì)

兩種基本方法一經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法二邏輯設(shè)計(jì)法第六章電氣控制電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含兩個(gè)基本內(nèi)容：一個(gè)是原理設(shè)計(jì)，即要滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制要求，另一個(gè)是工藝設(shè)計(jì)，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。原理設(shè)計(jì)決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的合理性與先進(jìn)性，工藝設(shè)計(jì)決定電氣控制系統(tǒng)是否具有生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、美觀、使用維修方便等特點(diǎn)，所以電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要全面考慮兩方面的內(nèi)容。在熟練掌握典型環(huán)節(jié)控制電路、具有對(duì)一般電氣控制電路分析能力之后，設(shè)計(jì)者應(yīng)能舉一反三，對(duì)受控生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并提供一套完整的技術(shù)資料。電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。

1、分析設(shè)計(jì)法分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或?qū)⒈容^成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)沒有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法簡單，無固定的設(shè)計(jì)程序，它是在熟練掌握各種電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)和具備一定的閱讀分析電氣控制電路能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，容易為初學(xué)者所掌握，在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用；其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。應(yīng)反復(fù)審核電路工作情況，有條件時(shí)還應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改，直到電路動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，滿足生產(chǎn)工藝要求為止。2、邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸點(diǎn)的閉合與斷開，主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯關(guān)系式來表達(dá)，然后再化簡，做出相應(yīng)的電路圖。邏輯設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案，但這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過程較復(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。6.1概論

6.1.1電器控制電路設(shè)計(jì)的基本方略一電氣控制電路設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1用戶供電系統(tǒng)的電壓等級(jí)及電流種類2相關(guān)操作方面的要求3相關(guān)電器控制電路的工作特性4相關(guān)電力驅(qū)動(dòng)的基本特性5驅(qū)動(dòng)和控制生產(chǎn)機(jī)械主要電器設(shè)備的布置草圖和參數(shù)二電器控制電路的電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)1確定電氣傳動(dòng)方案單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；分立驅(qū)動(dòng)2確定系統(tǒng)調(diào)速方案1）大型、重型設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，應(yīng)盡可能采用無級(jí)調(diào)速，有利于簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、降低成本；2）精密機(jī)械設(shè)備為保證加工精度也應(yīng)采用無級(jí)調(diào)速；3）對(duì)于一般中小型設(shè)備，在沒有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。3選擇負(fù)載特性恒功率負(fù)載？恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載？在選擇電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案時(shí)，要使電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)，使電動(dòng)機(jī)得到充分合理應(yīng)用。4確定電動(dòng)機(jī)類型拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇基本原則（1）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速的要求選擇電動(dòng)機(jī)的種類。（2）工作過程中電動(dòng)機(jī)容量要得到充分利用。使其溫升盡可能達(dá)到或接近額定溫升值。（3）根據(jù)工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。（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)。三電器控制電路的控制模式設(shè)計(jì)時(shí)間控制模式速度控制模式電流控制模式行程控制模式四電氣控制電路設(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)電氣控制系統(tǒng)的要求。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)主要來源于生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝的要求。

2．設(shè)計(jì)方案要合理。在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、便于操作和維修，不要盲目追求高指標(biāo)和自動(dòng)化。

3．機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)應(yīng)相互配合。許多生產(chǎn)機(jī)械采用機(jī)電結(jié)合控制的方式來實(shí)現(xiàn)控制要求，因此要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用維護(hù)方便等方面協(xié)調(diào)處理好機(jī)械和電氣的關(guān)系。4．確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。五電氣控制電路設(shè)計(jì)的基本要領(lǐng)1必須充分滿足被控對(duì)象運(yùn)作要求2盡量提高控制系統(tǒng)的性價(jià)比1）盡量減少控制電路中電源的種類2）盡量縮減連接線的數(shù)量和長度3）盡量減少觸點(diǎn)數(shù)量及盡量減少通電回路合并同類觸點(diǎn)利用轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)3精心考究控制系統(tǒng)各方配合關(guān)系4正確合理選擇電器元件5確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠1）正確選用電器控制電路組成的基本環(huán)節(jié)2)盡量減少接點(diǎn)，3）防止出現(xiàn)寄生電路4）避免電器過多依次性動(dòng)作5）電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖共同使用6）設(shè)計(jì)的電氣控制電路應(yīng)適用所在電網(wǎng)的質(zhì)量和要求7）注意用小容量繼電器觸點(diǎn)控制大容量接觸器的線圈時(shí)，要看容量是否夠8）保護(hù)環(huán)節(jié)要完善9）盡量減少控制電器受激的時(shí)間10）盡量減少元器件所承受的沖擊電流11）盡量減少手動(dòng)操作12）盡量使操作便利6全面考慮系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)的便利性7注重系統(tǒng)的監(jiān)控便利性8電路圖繪制應(yīng)符合國標(biāo)規(guī)定6.1.2電氣控制電路設(shè)計(jì)的一般步驟一擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，又是設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)。由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門、設(shè)備使用部門和任務(wù)設(shè)計(jì)部門等共同完成。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中，主要包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)備名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)作要求及工藝過程介紹。（2）電力拖動(dòng)的方式及控制要求等。（3）聯(lián)鎖、保護(hù)要求。（4）自動(dòng)化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。（5）操作臺(tái)、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式等要求。（6）設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。（7）其它要求。技術(shù)指標(biāo)及技術(shù)要求1）控制精度、工作效率2）電氣傳動(dòng)基本特性3）自動(dòng)化程度要求4）穩(wěn)定性及抗干擾要求5）聯(lián)鎖條件及保護(hù)要求6）電源種類、電壓等級(jí)與頻率及容量等要求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）其他要求二確定電力驅(qū)動(dòng)方案電力拖動(dòng)方案選擇是電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，也是以后各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)和先決條件三選定電動(dòng)機(jī)參數(shù)1電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)滿足被驅(qū)動(dòng)機(jī)械的要求2工作過程中電動(dòng)機(jī)容量能得到充分利用3電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足一定要求四決定控制方式控制方式要實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)方案的控制要求。隨著現(xiàn)代電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械電力拖動(dòng)的控制方式從傳統(tǒng)的繼電接觸器控制向PLC控制、CNC控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等方面發(fā)展，控制方式越來越多。控制方式的選擇應(yīng)在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下，最大限度地滿足工藝的要求。五完成各類圖表完成電氣控制原理圖，并合理選用元器件，編制元器件明細(xì)表。六撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告3電氣控制原理圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1）盡量減少控制電路中電流、電壓的種類，控制電壓選擇標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)2）盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量3）正常工作中，盡可能減少通電電器的數(shù)量4）合理使用電器觸頭5）做到正確接線。具體應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先正確連接電器線圈第二要合理安排電器元件及觸頭的位置第三要注意避免出現(xiàn)寄生電路6）盡可能提高電路工作的可靠性、安全性7）電路設(shè)計(jì)要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便6.2電氣控制電路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法特點(diǎn)：無固定模式，根據(jù)控制任務(wù)吧控制系統(tǒng)分為若干個(gè)控制環(huán)節(jié)，參考典型控制電路，逐一設(shè)計(jì)，然后考慮各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)鎖關(guān)系，經(jīng)過補(bǔ)充，修改，綜合成完整的控制電路缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)的電路可能不是最簡單的，設(shè)計(jì)方案不一定最好6.2.1設(shè)計(jì)方法一電氣控制電路經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟1選定電力驅(qū)動(dòng)方案并設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖2設(shè)計(jì)各部分的具體電路3繪制整個(gè)控制電路原理圖4確定電器元件參數(shù)，元器件目錄清單5完成與原理圖關(guān)聯(lián)的電器布置圖和接線圖等設(shè)計(jì)項(xiàng)目二電氣控制電路經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的主要做法1主回路設(shè)計(jì)2控制回路設(shè)計(jì)3其他輔助回路設(shè)計(jì)4整個(gè)控制電路的檢驗(yàn)6.2.2設(shè)計(jì)舉例圖6-9主回路及控制回路草圖之一圖6-10控制輔回路設(shè)計(jì)草圖之二圖6-11控制回路設(shè)計(jì)草圖之三三立式車床橫梁升降裝置控制電路的保護(hù)措施1短路保護(hù)2過載保護(hù)3零壓欠壓保護(hù)4限位保護(hù)5夾緊過扭保護(hù)6互鎖保護(hù)6.3電器控制電路的邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是用代數(shù)法來進(jìn)行電氣控制電路的設(shè)計(jì)6.3.1設(shè)計(jì)方法一控制電器的邏輯表達(dá)式1常開觸點(diǎn)（用邏輯原變量）和常閉觸點(diǎn)（用邏輯反變量）的表示2控制電器的狀態(tài)表示3控制電器觸點(diǎn)的串聯(lián)用與表示并聯(lián)用或表示4接觸器繼電器的吸引線圈視為邏輯函數(shù)，觸點(diǎn)視為邏輯變量二邏輯運(yùn)算的基本法則1邏輯與2）邏輯或圖6-13邏輯“或”對(duì)應(yīng)的電器控制電路3）邏輯非圖6-14邏輯“非”對(duì)應(yīng)的電器控制電路4邏輯函數(shù)式化簡應(yīng)注意的問題1）觸點(diǎn)容量的限制2）可以多用觸點(diǎn)五電器控制電路邏輯設(shè)計(jì)法的基本規(guī)則注意：該方法式針對(duì)控制電路的圖6-15單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟、停控制電路六電氣控制電路邏輯設(shè)計(jì)法的一般步驟1根據(jù)工序流程，作出工序示意圖2決定執(zhí)行元件與檢測元件3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)4列出中間記憶元件開關(guān)函數(shù)式及執(zhí)行元件動(dòng)作邏輯函數(shù)式5根據(jù)邏輯函數(shù)式建立電氣控制電路結(jié)構(gòu)圖6進(jìn)一步完善電路6.3.2設(shè)計(jì)舉例1關(guān)于組合開關(guān)電氣控制電路的設(shè)計(jì)例如：用一個(gè)接觸器KM控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停止工作，啟動(dòng)條件：當(dāng)中間繼電器KA1、KA2、KA3中有一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作時(shí)才允許電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，其他情況下不允許電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)圖6-16組合開關(guān)控制電路2關(guān)于時(shí)序開關(guān)電器控制電路設(shè)計(jì)例題：當(dāng)開關(guān)S閉合后，三個(gè)中間繼電器KA1、KA2、KA3順序通電吸合，然后按同樣順序斷電釋放，在S保持閉合期間，KA1、KA2、KA3的動(dòng)作周而復(fù)始，重復(fù)進(jìn)行。圖6-17時(shí)序開關(guān)控制電路3縱橫向液壓進(jìn)給的電器控制電路1）分析工序要求，作出工序進(jìn)程圖圖6-18液壓系統(tǒng)圖按照工序要求，繪出工作進(jìn)程圖圖6-19工作進(jìn)程圖2）作出工作節(jié)拍表及狀態(tài)表3）中間記憶元件的設(shè)置

a）程序特征碼

所謂程序特征碼，就是由對(duì)應(yīng)于一個(gè)程序中所以主令元件和檢測元件狀態(tài)開關(guān)量所構(gòu)成的二進(jìn)制數(shù)碼。

b）程序兩兩相區(qū)分與待相區(qū)分組

當(dāng)兩個(gè)程序中不存在相同的特征碼時(shí)，該兩程序就是已相區(qū)分的。若兩程序的特征碼出現(xiàn)重復(fù)，則這兩個(gè)程序是不相區(qū)分的，或說是相重復(fù)的。為檢查各程序是否已兩兩相區(qū)分，我們應(yīng)將各程序特征碼兩兩進(jìn)行比較。比較結(jié)果，將那些相同程序特征碼的程序歸為一組，這就稱為待相區(qū)分組。

c）中間記憶元件的設(shè)置

當(dāng)待相區(qū)分組查出后，就可設(shè)置中間記憶元件，通過這些中間記憶元件的設(shè)置來將各待相區(qū)分組區(qū)分開。

程序特征碼0程序10010001程序1001001；0001000；10010002程序01010003程序0111000；01100004程序

01101005程序0110110；0110000；0110100；01100106程序0111000；0101000；0011000；0001000A組：0、1程序重復(fù)了特征碼1001000B組：1、6程序重復(fù)了特征碼0001000C組：2、6程序重復(fù)了特征碼0101000D組：3、5程序重復(fù)了特征碼0110000E組：3、6程序重復(fù)了特征碼0111000F組：4、5程序重復(fù)了特征碼0110100２）作出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表及檢測元件狀態(tài)表程序名稱執(zhí)行元件節(jié)拍表檢測元件狀態(tài)表轉(zhuǎn)換主令待相區(qū)分組中間記憶元件1YV2YV3YV4YV5YV6YVSQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SBABCDEF方案1方案20原始1001000KA1KA1、KA21縱快00100SB2縱工0101000SQ23橫快011000SQ34橫工0110100SQ55橫退01100SQ66縱退01000SQ40原始0001000SQ13）設(shè)定中間記憶元件及通斷狀態(tài)邊界兩種設(shè)計(jì)方案方案一：采用一個(gè)繼電器K1通電的邊界在工步1開始處，斷電的邊界在工步4結(jié)束處方案二：采用兩個(gè)繼電器K1和K2，于是K1通電的邊界在工步1開始處，斷電的邊界在工步5結(jié)束處，K2通電的邊界在工步4開始處，斷電的邊界在工步6結(jié)束處。4）寫出繼電器和執(zhí)行器件的邏輯函數(shù)式并畫出電器控制電路圖列寫執(zhí)行器件的邏輯函數(shù)式時(shí)應(yīng)注意的問題1邏輯函數(shù)式的約束條件不能寫錯(cuò)，2當(dāng)一個(gè)主令信號(hào)既是一個(gè)執(zhí)行器件的開啟信號(hào)，同時(shí)又是另一個(gè)執(zhí)行器件的關(guān)閉信號(hào)時(shí)，應(yīng)明確主從先后關(guān)系，以消除可能存在的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象方案一具體設(shè)計(jì)步驟如下：1繼電器K1的邏輯函數(shù)式圖6-20方案一的控制電路方案二的設(shè)計(jì)圖6-21方案二的控制電路設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的電器控制電路可以有多種方案，設(shè)計(jì)者可以選擇其中最優(yōu)的方案，為了電路可靠，可以適當(dāng)?shù)卦黾蛹s束條件，只要達(dá)到電路可靠工作又節(jié)省元器件數(shù)量的目的即可設(shè)計(jì)方案的完善檢查的主要內(nèi)容：能否符合控制要求，是否會(huì)發(fā)生競爭現(xiàn)象，注意各器件的觸點(diǎn)是否夠用優(yōu)化的主要內(nèi)容：在一個(gè)函數(shù)式中各邏輯與項(xiàng)提取公因子此外還有各函數(shù)式之間提取公因子，即考慮公用觸點(diǎn)的問題完善的主要內(nèi)容：控制電路的聯(lián)鎖，并加上必要的保護(hù)圖6-22縱、橫向液壓進(jìn)給加工的電器控制電路6.4電器控制電路元器件參數(shù)計(jì)算及選擇方法6.4.1元器件的參數(shù)計(jì)算有關(guān)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)以及相關(guān)變壓器容量的計(jì)算1異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)電阻的計(jì)算2三相籠式異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)參數(shù)計(jì)算3控制變壓器容量計(jì)算

一、異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)電阻的計(jì)算

1、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電阻的計(jì)算繞線式異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，為降低起動(dòng)電流，增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并獲得一定的調(diào)速范圍，常采用轉(zhuǎn)子串電阻降壓起動(dòng)方法，因此要確定外接電阻的級(jí)數(shù)和電阻的大小。電阻的級(jí)數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)就越小，控制電路也就越復(fù)雜。通常電阻級(jí)數(shù)可以根據(jù)表4-2來選取。下面介紹平衡短接法電阻阻值的計(jì)算。起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)確定后，轉(zhuǎn)子繞組中每相串聯(lián)的各級(jí)電阻值，可用下式計(jì)算：第三節(jié)

電控線路設(shè)計(jì)的主要參數(shù)計(jì)算

式中，n為各級(jí)起動(dòng)電阻的序號(hào)，n=1且表示第一級(jí)，即最先被短接的電阻m為起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)；

k為常數(shù)；r為最后被短接的那一級(jí)電阻值。

式中，s為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差率；E2為正常工作時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電壓（V）；I2為正常工作時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流（A）。

每相起動(dòng)電阻的功率為：

I2s為轉(zhuǎn)子起動(dòng)電流（A），取I2s＝1.5I2；R為每相的串聯(lián)電阻（Ω）。2、籠型異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)電阻的計(jì)算反接制動(dòng)時(shí)，三相定子回路各相串聯(lián)的限流電阻R估算：

式中，Uφ為電動(dòng)機(jī)定子繞組相電壓（V）；Is為全壓起動(dòng)電流（A）；k為系數(shù)，當(dāng)最大反接制動(dòng)電流Im＜Is肘，取k＝0.13；當(dāng)Im＜0.5Is時(shí)，取k＝1.5。k、r計(jì)算：

反接制動(dòng)時(shí)，若僅在兩相定子繞組中串接限流電阻，選用電阻值是上述計(jì)算值的1.5

倍。制動(dòng)電阻的功率為：

式中，IN為電動(dòng)機(jī)額定電流；R為每一相串接的限流電阻值。根據(jù)制動(dòng)頻繁程度適當(dāng)選取前面系數(shù)。

二、籠型異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)參數(shù)1、能耗制動(dòng)直流電流與電壓的計(jì)算直流電流越大，制動(dòng)效果越好，但過大的電流引起繞組發(fā)熱，能耗增加，且當(dāng)磁飽和后對(duì)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的提高也不明顯，通常制動(dòng)直流電流Id按下式或

I0為電動(dòng)機(jī)空載電流；IN為電動(dòng)機(jī)額定電流。制動(dòng)時(shí)，直流電壓Ud為：

R為兩相串聯(lián)定子繞組的冷電阻

2、整流變壓器參數(shù)計(jì)算

（1）變壓器二次交流電壓（2）變壓器容量

由于變壓器僅在能耗制動(dòng)時(shí)工作，所以容量允許比長期工作時(shí)小。根據(jù)制動(dòng)頻繁程度，取計(jì)算容量的0.25~0.5倍。三、控制變壓器的選用控制變壓器一般用于降低控制電路或輔助電路電壓，以保證控制電路安全性和可靠性。選擇控制變壓器的原則為：（l）控制變壓器一、二次側(cè)電壓應(yīng)與交流電源電壓、控制電路電壓與輔助電路電壓要求相符。（2）應(yīng)保證變壓器二次側(cè)的交流電磁器件在起動(dòng)時(shí)能可靠的吸合。（3）電路正常運(yùn)行時(shí)，變壓器溫升不應(yīng)超過允許溫升。（4）控制變壓器容量的近似算式：

式中，S為控制變壓器容量（VA）；S1為電磁器件的吸持功率（VA）；S2為接觸器、繼電器起動(dòng)功率（VA）；S3為電磁鐵起動(dòng)功率（VA）；K為電磁鐵工作行程L與額定行程LN之比的修正系數(shù)。當(dāng)L/LN＝0.5-0.8時(shí)，K＝0.7-0.8；當(dāng)L/LN=0.85-0.9時(shí)，K＝0.85-0.95；當(dāng)L/LN＝0.9以上時(shí)，K=1。

滿足上式時(shí)，可以保證電器元件的正常工作。式中系數(shù)0.25和0.125為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)電磁鐵額定行程小于15mm，額定吸力小于15牛時(shí)，系數(shù)0.125修正為0.25。系數(shù)0.6表示在電壓降至60%時(shí)，已吸合的電器仍能可靠地保持吸合狀態(tài)?？刂谱儔浩饕部砂撮L期運(yùn)行的溫升來考慮，這時(shí)變壓器容量應(yīng)大于或等于最大工作負(fù)荷的功率，即式中，S1為電磁器件吸持功率（VA）；K1為變壓器容量的儲(chǔ)備系數(shù)，一般K1取1.l-1.25。控制變壓器容量也可按下式計(jì)算式中的S、S1、S2同前式。

四、接觸器的選用

不同的使用場合及控制對(duì)象，接觸器的操作條件與工作繁重程度也不同。為盡可能經(jīng)濟(jì)正確地使用接觸器，必須對(duì)控制對(duì)象的工作情況及接觸器的性能有較全面的了解，不能僅看產(chǎn)品的銘牌數(shù)據(jù)，因接觸器銘牌上所標(biāo)定的電壓、電流、控制功率等參數(shù)均為某一使用條件下的額定值，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體使用條件正確選擇。

（1）根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來選擇所使用的接觸器類別。接觸器的觸頭數(shù)量、種類等應(yīng)滿足控制線路的要求

（2）根據(jù)接觸器控制對(duì)象的工作參數(shù)（如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等）確定接觸器的容量等級(jí)。（3）根據(jù)控制回路電壓決定接觸器線圈電壓。

（4）對(duì)于特殊環(huán)境條件下工作的接觸器應(yīng)選用特定的產(chǎn)品6.4.2元器件的選擇方法一元器件選擇的基本原則1依據(jù)對(duì)電器控制電路中元器件功能的要求來確定其類型交流接觸器：功率較大的主回路中間繼電器：小功率電路的切換時(shí)間繼電器：有延時(shí)要求2依據(jù)元器件承載能力的臨界值來確定其規(guī)格3依據(jù)元器件的工作環(huán)境來確定其防護(hù)要求4依據(jù)元器件的安裝場所與部位來確定其外觀造型及尺寸5依據(jù)所用全部元器件的投資金額來確定其性價(jià)比，從而確定其檔次二元器件選擇的一般方法1手動(dòng)開關(guān)的選擇1）按鈕開關(guān)：用在小電流控制電路中的手動(dòng)電器控制按鈕的選用（1）根據(jù)使用場合，選擇控制按鈕的種類，如開啟式、保護(hù)式、防水式、防腐式等。（2）根據(jù)用途，選用合適的型式，對(duì)手把旋鈕式、鑰匙式、緊急式、帶燈式等。（3）按控制回路的需要，確定不同的按鈕數(shù)，如單鈕、雙鈕、三鈕、多鈕等。（4）按工作情況的要求，選擇按鈕的顏色。2）閘刀開關(guān)：用于接通和切斷長期用電設(shè)備的電源以及用來直接啟動(dòng)和制動(dòng)不頻繁操作的小容量的電動(dòng)機(jī)3）組合開關(guān)：主要用于電源的引入，又叫電源隔離開關(guān)2限位開關(guān)的選擇主要用于位置控制或有限位保護(hù)要求的場合（1）根據(jù)應(yīng)用場合及控制對(duì)象選擇。有一般用途行程開關(guān)和起重設(shè)備用行程開關(guān)。（2）根據(jù)安裝環(huán)境選擇防護(hù)型式，如開啟式或保護(hù)式。（3）根據(jù)控制回路的電壓和電流選擇行程開關(guān)系列。（4）根據(jù)機(jī)械與行程開關(guān)的壓力與位移關(guān)系選擇合適的頭部型式。3自動(dòng)開關(guān)（自動(dòng)空氣斷路器）的選擇具有欠壓，過載和短路保護(hù)作用（l）根據(jù)要求確定自動(dòng)開關(guān)的類型，如框架式、塑料外殼式、限流式等。（2）根據(jù)保護(hù)特性要求，確定幾段保護(hù)。（3）根據(jù)線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流來選擇自動(dòng)開關(guān)的極限分?jǐn)嗄芰?。?）根據(jù)電網(wǎng)額定電壓、額定電流確定開關(guān)的容量等級(jí)。（5）初步確定自動(dòng)開關(guān)的類型和等級(jí)后，要和其上、下級(jí)開關(guān)保護(hù)特性進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，從而在總體上滿足保護(hù)的要求。4接觸器的選擇接觸器的選擇依據(jù)1）吸引線圈電源的種類2）主觸點(diǎn)額定電壓額定電流3）輔助觸點(diǎn)類型、數(shù)量及其額定電流4）額定操作頻率四、接觸器的選用不同的使用場合及控制對(duì)象，接觸器的操作條件與工作繁重程度也不同。為盡可能經(jīng)濟(jì)正確地使用接觸器，必須對(duì)控制對(duì)象的工作情況及接觸器的性能有較全面的了解，不能僅看產(chǎn)品的銘牌數(shù)據(jù)，因接觸器銘牌上所標(biāo)定的電壓、電流、控制功率等參數(shù)均為某一使用條件下的額定值，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體使用條件正確選擇。（1）根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來選擇所使用的接觸器類別。接觸器的觸頭數(shù)量、種類等應(yīng)滿足控制線路的要求。（2）根據(jù)接觸器控制對(duì)象的工作參數(shù)（如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等）確定接觸器的容量等級(jí)。（3）根據(jù)控制回路電壓決定接觸器線圈電壓。（4）對(duì)于特殊環(huán)境條件下工作的接觸器應(yīng)選用特定的產(chǎn)品。

（－）交流接觸器的選用交流接觸器控制的負(fù)載可分為電動(dòng)機(jī)負(fù)載和非電動(dòng)機(jī)類負(fù)載（如電熱設(shè)備、照明裝置、電容器、電焊機(jī)等）。

1、

電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的選用

把電動(dòng)機(jī)的負(fù)載按輕重程度分為一般任務(wù)、重任務(wù)和特重任務(wù)三類。

（l）一般任務(wù)主要運(yùn)行于間歇性使用類別，其操作頻率不高，用來控制籠型異步電動(dòng)機(jī)或繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，在達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)斷開，并有少量的點(diǎn)動(dòng)。這種任務(wù)在使用中所占的比例很大，并常與熱繼電器組成電磁起動(dòng)器來滿足控制與保護(hù)的要求。屬于這一類的典型機(jī)械有：壓縮機(jī)、泵、通風(fēng)機(jī)、升降機(jī)、傳送帶、電梯、攪拌機(jī)、離心機(jī)、空調(diào)機(jī)、沖床、剪床等。選配接觸器時(shí)，只要使選用接觸器的額定電壓和額定電流等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定電流即可，通常選用CJ10系列。

（2）重任務(wù)主要運(yùn)行于包括間歇性和正常運(yùn)行的混合類別，平均操作頻率可達(dá)100次／h或以上，用以起動(dòng)籠型或繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，并常有點(diǎn)動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和低速時(shí)斷開。屬于這一類的典型機(jī)械有：車床、鉆床、銑床、磨床、升降設(shè)備、軋機(jī)輔助設(shè)備等。在這類設(shè)備的控制中，電動(dòng)機(jī)功率一般在20kW以下，因此選用CJ10Z系列重任務(wù)交流接觸器較為合適。為保證電壽命能滿足要求，有時(shí)可降容來提高電壽命。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率超過20kW時(shí)，則應(yīng)選用CJ20系列。對(duì)于中大容量繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，則可選用CJ12系列。

（3）特重任務(wù)主要運(yùn)行于幾乎長期運(yùn)行的類別，操作頻率可達(dá)600~1200次/h，個(gè)別的甚至達(dá)3000次/h，用于籠型或繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的頻繁點(diǎn)動(dòng)、反接制動(dòng)和可逆運(yùn)行。屬于這一類的典型設(shè)備有：印刷機(jī)、拉絲機(jī)、鏜床、港口起重設(shè)備、軋鋼輔助設(shè)備等。選用接觸器時(shí)一定要使其電壽命滿足使用要求。對(duì)于已按重任務(wù)設(shè)計(jì)的CJ10Z等系列接觸器可按電壽命選用，電壽命可按與分?jǐn)嚯娏髌椒匠煞幢鹊年P(guān)系推算。有時(shí)，粗略按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流作為接觸器的額定使用電流來選用接觸器，便可得到較高的電壽命。由于控制容量大，常可選用CI12系列。

有時(shí)為了減少維護(hù)時(shí)間和頻繁操作帶來的噪聲，可考慮選用晶閘管交流接觸器。

交流接觸器的主要參數(shù)是：主觸頭額定電流、額定電壓及線圈控制電壓。一般來說，接觸器主觸頭的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓。主觸頭的額定電流應(yīng)等于或稍大于實(shí)際負(fù)載額定電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，下面經(jīng)驗(yàn)公式也可以使用：

式中，PN(kW)、UN(V)分別為受控電動(dòng)機(jī)的額定功率、額定（線）電壓，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取1～1.4。查閱每種系列接觸器與可控制電動(dòng)機(jī)容量的對(duì)應(yīng)表也是選擇交流接觸器額定電流的有效方法。接觸器吸引線圈的電壓值應(yīng)取控制電路的電壓等級(jí)。

2、非電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的選用非電動(dòng)機(jī)負(fù)載有電阻爐、電容器、變壓器、照明裝置等。選用接觸器時(shí)，除考慮接觸器接通容量外，還要考慮使用中可能出現(xiàn)的過電流。

（二）直流接觸器的選用直流接觸器主要用于控制直流電動(dòng)機(jī)和電磁鐵。

1、控制直流電動(dòng)機(jī)時(shí)的選用首先弄清電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的主要技術(shù)參數(shù)。接觸器的額定電壓、額定電流（或額定控制功率）均不得低于電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)值。當(dāng)用于反復(fù)短時(shí)工作制或短時(shí)工作制時(shí)，接觸器的額定發(fā)熱電流應(yīng)不低于電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的等效有效電流，接觸器的額定操作頻率也不應(yīng)低于電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的操作頻率。然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)的使用類別，選擇相應(yīng)使用類別的接觸器系列。

2、控制直流電磁鐵時(shí)的選用控制直流電磁鐵時(shí)，應(yīng)根據(jù)額定電壓、額定電流、通電持續(xù)率和時(shí)間常數(shù)等主要技術(shù)參數(shù)，選用合適的直流接觸器。5繼電器的選擇1）電磁式繼電器的選擇電磁式繼電器是由控制電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生的電磁吸力，驅(qū)動(dòng)磁路中的可動(dòng)部分而實(shí)現(xiàn)觸頭開、閉。電磁式繼電器主要用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，起控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)與調(diào)節(jié)的作用中間繼電器，電流繼電器。電壓繼電器。選擇依據(jù)：被監(jiān)控對(duì)象的工作特性、觸點(diǎn)類別，控制變量、負(fù)載性質(zhì)等因素2）時(shí)間繼電器的選擇主要考慮延時(shí)方式3）熱繼電器的選擇用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)1、原則上按被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的額定電流選取熱繼電器。根據(jù)電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)載選取熱繼電器的整定電流值為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.95~1.05倍。對(duì)于過載能力較差的電動(dòng)機(jī)，選取熱繼電器的額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的60%~80%。2、對(duì)于長期工作或間斷長期工作制的電動(dòng)機(jī)，必須保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中不致誤動(dòng)作。以在6倍額定電流下，起動(dòng)時(shí)間不超過6秒的電動(dòng)機(jī)所需的熱繼電器按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選取。

3、用熱繼電器作斷相保護(hù)時(shí)的選用。對(duì)于星型接法的電動(dòng)機(jī)，只要選用正確、調(diào)整合理，使用一般不帶斷相保護(hù)的三相熱繼電器也能反映一相斷線后的過載情況。對(duì)于三角形接法的電動(dòng)機(jī)，一相斷線后，流過熱繼電器的電流與流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流其增加比例是不同的，這時(shí)應(yīng)選用帶有斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。

4、三相與兩相熱繼電器的選用。一般故障情況下，兩相熱繼電器與三相熱繼電器具有相同的保護(hù)效果。但在電動(dòng)機(jī)定子繞組一相斷線、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率差別比較顯著、電源電壓不平衡等情況下不宜選用兩相熱繼。

1、熔斷器類型與額定電壓的選擇根據(jù)負(fù)載保護(hù)特性和短路電流大小、各類熔斷器的適用范圍來選用熔斷器的類型。根據(jù)被保護(hù)電路的電壓來選擇額定電壓。

2、熔體與熔斷器額定電流的確定熔體額定電流大小與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)密切相關(guān)。對(duì)于負(fù)載平穩(wěn)、無沖擊電流，如照明電路、電熱電路可按負(fù)載電流大小來確定熔體的額定電流。對(duì)于籠型異步電動(dòng)機(jī)，其熔斷器熔體額定電流如第一章所述，為：單臺(tái)電動(dòng)機(jī)

6、熔斷器