電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

第十章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣原理圖設(shè)計(jì)

為滿足生產(chǎn)機(jī)械及工藝要求進(jìn)行的電氣控制電路的設(shè)計(jì)電氣工藝設(shè)計(jì)

為電氣控制裝置的制造、使用、運(yùn)行、維修的需要進(jìn)行的生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)

TSKJ

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)的原則

1)最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)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(jì)、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(jìn)，設(shè)備能力應(yīng)留有裕量TSKJ二、電氣控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1.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）選擇電力拖動(dòng)方案和控制方式3）確定電動(dòng)機(jī)的類型、型號、容量、轉(zhuǎn)速4）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖5）選擇電器元件及清單6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書TSKJ

2.電氣工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）設(shè)計(jì)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(biāo)明安裝方式、接線方式3）編寫使用維護(hù)說明書TSKJ

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

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

一般---三相籠型異步電動(dòng)機(jī)、雙速電機(jī)調(diào)速、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大---三相籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速高---直流電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)（三）電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)額定電壓的選擇（五）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇（六）電動(dòng)機(jī)容量的選擇TSKJ第三節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)的

一般要求一、電氣控制應(yīng)最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)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(jì)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、確保控制電路工作的安全性和可靠性1.正確連接電器的線圈2.正確連接電器元件的觸頭TSKJ

3.防止寄生電路

4.在控制電路中控制觸頭應(yīng)合理布置TSKJ

5.考慮觸頭的接通與分?jǐn)嗄芰?.避免觸頭“競爭”、“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象

競爭：當(dāng)控制電路狀態(tài)發(fā)生變換時(shí)，常伴隨電路中的電器元件的觸頭狀態(tài)發(fā)生變換。由于電器元件總有一定的固有動(dòng)作時(shí)間，對于一個(gè)時(shí)序電路來說，往往發(fā)生不按時(shí)序動(dòng)作的情況，觸頭爭先吸合，就會(huì)得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭”。

冒險(xiǎn)：對于開關(guān)電路，由于電器元件的釋放延時(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，這種現(xiàn)象稱為“冒險(xiǎn)”。7.采用電氣連鎖與機(jī)械連鎖的雙重連鎖TSKJ第四節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)的

方法與步驟一、電氣控制電路設(shè)計(jì)方法簡介

分析設(shè)計(jì)法：根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，選擇一些成熟的典型基本環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)這些基本要求，而后再逐步完善其功能，并適當(dāng)配置聯(lián)鎖和保護(hù)等環(huán)節(jié)，使其組合成一個(gè)整體，成為滿足控制要求的完整電路。

邏輯設(shè)計(jì)法：利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具設(shè)計(jì)電氣控制電路。

在繼電接觸器控制電路中，把表示觸頭狀態(tài)的邏輯變量稱為輸人邏輯變量，把表示繼電器接觸器線圈等受控元件的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。輸人、輸出邏輯變量之間的相互關(guān)系稱為邏輯函數(shù)關(guān)系，這種相互關(guān)系表明了電氣控制電路的結(jié)構(gòu)。所以，根據(jù)控制要求，將這些邏輯變量關(guān)系寫出其邏輯函數(shù)關(guān)系式，再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律對邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡，然后根據(jù)化簡了的邏輯關(guān)系式畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖，最后再作進(jìn)一步的檢查和優(yōu)化，以期獲得較為完善的設(shè)計(jì)方案。TSKJ二、分析設(shè)計(jì)法的基本步驟

l）按工藝要求提出的起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等要求設(shè)計(jì)主電路。2）根據(jù)所設(shè)計(jì)出的主電路，設(shè)計(jì)控制電路的基本環(huán)節(jié)，即滿足設(shè)計(jì)要求的起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等的基本控制環(huán)節(jié)。3）根據(jù)各部分運(yùn)動(dòng)要求的配合關(guān)系及聯(lián)鎖關(guān)系，確定控制參量并設(shè)計(jì)控制電路的特殊環(huán)節(jié)。4）分析電路工作中可能出現(xiàn)的故障，加入必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。5）綜合審查，仔細(xì)檢查電氣控制電路動(dòng)作是否正確關(guān)鍵環(huán)節(jié)可做必要實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步完善和簡化電路。TSKJ三、分析設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)舉例TSKJ（一）橫梁升降機(jī)構(gòu)的工藝要求

（1）橫梁上升時(shí)，自動(dòng)按照先放松橫梁一橫梁上升一夾緊橫梁的順序進(jìn)行。（2）橫梁下降時(shí)，自動(dòng)按照放松橫梁一橫梁下降一橫梁回升一夾緊橫梁的順序進(jìn)行。（3）橫梁夾緊后，夾緊電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（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)。TSKJ

（二）電氣控制電路設(shè)計(jì)過程主電路設(shè)計(jì)TSKJ

2、控制電路基本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)3、設(shè)計(jì)控制電路的特殊環(huán)節(jié)

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4、設(shè)計(jì)連鎖保護(hù)環(huán)節(jié)TSKJ第五三節(jié)三常用三控制三電氣三的選三擇一、三接觸三器的三選擇1．接三觸器三種類三的選三擇：2．接三觸器三使用三類別三的選三擇：3．接三觸器三額定三電壓三的確三定：4．接三觸器三額定三電流三的選三擇：5．接三觸器三線圈三額定三電壓三的確三定：6．接三觸器三觸頭三數(shù)目三：7．接三觸器三額定三操作三頻率三：TSKJ二、三電磁三式繼三電器三的選三擇1．電三磁式三電壓三繼電三器的三選擇過電三壓繼三電器三和欠三電壓三繼電三器2．電三磁式三電流三繼電三器的三選擇過電三流繼三電器三和欠三電流三繼電三器過電三流繼三電器三：交三流過三電流三繼電三器、三直流三過電三流繼三電器三。欠電三流繼三電器三：只三有直三流欠三電流三繼電三器3．電三磁式三中間三繼電三器的三選擇TSKJ三、三熱繼三電器三的選三擇熱繼三電器三主要三用于三電動(dòng)三機(jī)的三過載三保護(hù)三，因三此應(yīng)三根據(jù)三電動(dòng)三機(jī)的三形式三、工三作環(huán)三境、三起動(dòng)三情況三、負(fù)三載情三況、三工作三制及三電動(dòng)三機(jī)允三許過三載能三力等三綜合三考慮三。1．熱三繼電三器結(jié)三構(gòu)形三式的三選擇2．熱三繼電三器額三定電三流的三選擇對于三不頻三繁起三動(dòng)的三電動(dòng)三機(jī)，三可按三電動(dòng)三機(jī)的三額定三電流三來選三擇熱三繼電三器。對于三重復(fù)三短時(shí)三工作三制的三電動(dòng)三機(jī)，三首先三要確三定熱三繼電三器的三允許三操作三頻率三，然三后再三根據(jù)三電動(dòng)三機(jī)的三起動(dòng)三時(shí)間三、起三動(dòng)電三流和三通電三持續(xù)三率來三選擇三。TSKJ四、三時(shí)間三繼電三器的三選擇1）電三流種三類和三電壓三等級三：2）延三時(shí)方三式：三通電三延時(shí)三型和三斷電三延時(shí)三型。3）觸三頭形三式和三數(shù)量三：4）延三時(shí)精三度：5）延三時(shí)時(shí)三間：6）操三作頻三率：TSKJ五、三熔斷三器的三選擇1.一般三熔斷三器的三選擇三：根據(jù)三熔斷三器類三型、三額定三電壓三、額三定電三流及三熔體三的額三定電三流來三選擇三。熔斷三器熔三體額三定電三流沒有三沖擊三電流三的負(fù)三載，IRN≥IN長期三工作三的單三臺電三動(dòng)機(jī)三，IRN≥（1.三5~三2.三5）IN頻繁三起動(dòng)三的單三臺電三動(dòng)機(jī)三，IRN≥（3~三3.三5）IN多臺三電動(dòng)三機(jī)長三期共三用一三個(gè)熔三斷器三，IRN≥（1.三5~三2.三5）INM三ma三x＋∑INM2.快速三熔斷三器的三選擇UF≥KIUREIRN≥KIIZm三axTSKJ六、三開關(guān)三電器三的選三擇（一三）刀三開關(guān)三的選三擇刀開三關(guān)主三要根三據(jù)使三用的三場合三、電三源種三類、三電壓三等級三、負(fù)三載容三量及三所需三極數(shù)三來選三擇。（1）根三據(jù)刀三開關(guān)三在線三路中三的作三用和三安裝三位置三選擇三其結(jié)三構(gòu)形三式。三若用三于隔三斷電三源時(shí)三，選三用無三滅弧三罩的三產(chǎn)品三；若三用于三分?jǐn)嗳?fù)載三時(shí)，三則應(yīng)三選用三有滅三弧罩三、且三用杠三桿來三操作三的產(chǎn)三品。（2）根三據(jù)線三路電三壓和三電流三來選三擇。三刀開三關(guān)的三額定三電壓三應(yīng)大三于或三等于三所在三線路三的額三定電三壓；三刀開三關(guān)額三定電三流應(yīng)三大于三負(fù)載三的額三定電三流，三當(dāng)負(fù)三載為三異步三電動(dòng)三機(jī)時(shí)三，其三額定三電流三應(yīng)取三為電三動(dòng)機(jī)三額定三電流三的1．5倍以三上。（3）刀三開關(guān)三的極三數(shù)應(yīng)三與所三在電三路的三極數(shù)三相同三。TSKJ（二三）組三合開三關(guān)的三選擇組合三開關(guān)三主要三根據(jù)三電源三種類三、電三壓等三級、三所需三觸頭三數(shù)及三電動(dòng)三機(jī)容三量來三選擇三。組合三開關(guān)三的不三能用三來分三斷故三障電三流。組合三開關(guān)三的操三作頻三率不三宜太三高，對用三于控三制電三動(dòng)機(jī)三可逆三運(yùn)行三的組三合開三關(guān)，三必須三在電三動(dòng)機(jī)三完全三停止三轉(zhuǎn)動(dòng)三后才三允許三反方三向接三通。組合三開關(guān)三本身三不具三備過三載、三短路三和欠三電壓三保護(hù)TSKJ（三三）低三壓斷三路器三的選三擇根據(jù)三保護(hù)三特性三要求三、分三斷能三力、三電網(wǎng)三電壓三類型三及等三級、三負(fù)載三電流三、操三作頻三率等三方面三進(jìn)行三選擇三。低壓三斷路三器的三額定三電壓三和額三定電三流應(yīng)三大于三或等三于線三路的三額定三電壓三和額三定電三流。熱脫三扣器三整定三電流三應(yīng)與三被控三制電三動(dòng)機(jī)三或負(fù)三載的三額定三電流三一致三。過電三流脫三扣器三瞬時(shí)三動(dòng)作三整定三電流三由下三式確三定IZ≥K三IS欠電三壓脫三扣器三的額三定電三壓應(yīng)等三于線三路的三額定三電壓三。TSKJ七、三控制三變壓三器的三選擇根據(jù)三一次三和二三次電三壓等三級及三所需三要的三變壓三器容三量來三選擇三。（1）控三制變?nèi)龎浩魅?、三二次三電壓三?yīng)與三交流三電源三電壓三、控三制電三路電三壓與三輔助三電路三電壓三相符三合。（2）變?nèi)龎浩魅L期三運(yùn)行三時(shí)，三最大三工作三負(fù)載三時(shí)變?nèi)龎浩魅娜萑繎?yīng)三大于三或等三于最三大工三作負(fù)三載所三需要三的功三率，三計(jì)算三公式三為ST≥KT∑PXC控制三變壓三器容三量應(yīng)三使已三吸合三的電三器在三起動(dòng)三其他三電器三時(shí)仍三能保三持吸三會(huì)狀三態(tài)，三而起三動(dòng)電三器也三能可三靠地三吸合三，計(jì)三算公三式為ST≥0三.6三∑三PXC+1三.5三∑PstTSKJ第六三節(jié)電三氣控三制的三施工三設(shè)三計(jì)與三施工一、三電氣三設(shè)備三總體三配置三設(shè)計(jì)總體三配置三設(shè)計(jì)三是以三電氣三控制三的總?cè)b配三圖與三總接三線圖三的形三式表三達(dá)出三來的三，圖三中是三用示三意方三式反三映各三部分三主要三組件三的位三置和三各部三分的三接線三關(guān)系三、走三線方三式及三使用三管線三要求三。TSKJ二、三電氣三元器三件布三置圖三的設(shè)三計(jì)電柜三內(nèi)的三電器三可按三下述三原則三布置三：l）體積三大或三較重三的電三器應(yīng)三置于三控制三柜下三方。2）發(fā)三熱元三件安三裝在三柜的三上方三，并三將發(fā)三熱元三件與三感溫三元件三隔開三。3）強(qiáng)三電弱三電應(yīng)三分開三，弱三電部三分應(yīng)三加屏三蔽隔三離，三以防三強(qiáng)電三及外三界的三干擾三。4）電三器的三布置三應(yīng)考三慮整三齊、三美觀三、對三稱。5）電三器元三器件三間應(yīng)三留有三一定三間距三，以三利布三線、三接線三、維三修和三調(diào)整三操作三。6）接三線座三的布三置：三用于三相鄰三柜間三連接三用的三接線三座應(yīng)三布置三在柜三的兩三側(cè)；三用于三與柜三外電三氣元件三連接三的接三線座三應(yīng)布三置在三柜的三下部三，且三不得三低于20三0mr三n。TSKJ三、三電氣三控制三裝置三接線三圖的三繪制1.接線三圖的三繪制三應(yīng)符三合GB三69三88．3—三19三97的規(guī)三定。2.電氣三元器三件相三對位三置與三實(shí)際三安裝三相對三位置三一致三。3.接線三圖中三同一三電器三元件三中各三帶電三部件三，如三線圈三、觸三頭等三的繪三制采三用集三中表三示法三，且三