电气控制线路设计课件

电气控制气控制线路路设计n n本章介绍本章介绍:继电接触器电控线路设计方法，包括设计内容、一般程序、设计原则、设计方法和步骤，电控系继电接触器电控线路设计方法，包括设计内容、一般程序、设计原则、设计方法和步骤，电控系统的安装、调试方法。统的安装、调试方法。n n4.1 4.1 设计的主要内容设计的主要内容n n基本任务：根据控制要求，设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料，包括电气原理图、基本任务：根据控制要求，设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料，包括电气原理图、元件布置图、电气安装接线图、电气箱图及控制面板等，编制外购件目录、单台消耗清单、设备说明书等资元件布置图、电气安装接线图、电气箱图及控制面板等，编制外购件目录、单台消耗清单、设备说明书等资料。料。n n设计：原理设计、工艺设计。设计：原理设计、工艺设计。n n以电力拖动控制系统为例说明。以电力拖动控制系统为例说明。n n4.1.1 4.1.1 原理设计内容原理设计内容n n1.1.拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书(技术条件技术条件)；n n2.2.确定电力拖动方案确定电力拖动方案(电气传动形式电气传动形式)及控制方案；及控制方案；n n3.3.选择电动机，包括类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型号；选择电动机，包括类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型号；n n4.4.设计电气控制原理框图，包括主电路、控制电路和辅助控制电路，确定各部分间关系，拟订各部分技术要设计电气控制原理框图，包括主电路、控制电路和辅助控制电路，确定各部分间关系，拟订各部分技术要求。求。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n5.5.5.5.设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；n n6.6.6.6.选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；n n7.7.7.7.编写设计说明书。编写设计说明书。编写设计说明书。编写设计说明书。n n4.1.2 4.1.2 4.1.2 4.1.2 工艺设计内容工艺设计内容工艺设计内容工艺设计内容n n主主主主要要要要目目目目的的的的：便便便便于于于于组组组组织织织织电电电电气气气气控控控控制制制制装装装装置置置置的的的的制制制制造造造造，实实实实现现现现所所所所要要要要求求求求的的的的各各各各项项项项技技技技术术术术指指指指标标标标，为为为为设设设设备备备备使使使使用用用用、维维维维修修修修提提提提供供供供必必必必要要要要的的的的图图图图纸纸纸纸资料。资料。资料。资料。n n主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：n n1.1.1.1.根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装配图及总接线图。根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装配图及总接线图。根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装配图及总接线图。根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装配图及总接线图。n n2.2.2.2.按按按按照照照照电电电电气气气气原原原原理理理理框框框框图图图图或或或或划划划划分分分分的的的的组组组组件件件件，对对对对总总总总原原原原理理理理图图图图编编编编号号号号、绘绘绘绘制制制制各各各各组组组组件件件件原原原原理理理理电电电电路路路路图图图图，列列列列出出出出元元元元件件件件目目目目录录录录表表表表，标标标标出出出出各各各各组组组组件进出线号；件进出线号；件进出线号；件进出线号；n n3.3.3.3.根据各组件原理电路及选定元件目录表，设计各组件装配图根据各组件原理电路及选定元件目录表，设计各组件装配图根据各组件原理电路及选定元件目录表，设计各组件装配图根据各组件原理电路及选定元件目录表，设计各组件装配图(包括电器元件布置图和安装图包括电器元件布置图和安装图包括电器元件布置图和安装图包括电器元件布置图和安装图)、接线图、接线图、接线图、接线图.n n4.4.4.4.根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求.n n5.5.5.5.设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构及外形尺寸设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构及外形尺寸设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构及外形尺寸设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构及外形尺寸.n n6.6.6.6.根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额.n n7.7.7.7.编写使用说明书。编写使用说明书。编写使用说明书。编写使用说明书。n n实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度,对上述步骤适当调整。对上述步骤适当调整。对上述步骤适当调整。对上述步骤适当调整。n n4.2 4.2 4.2 4.2 电气控制线路的设计电气控制线路的设计电气控制线路的设计电气控制线路的设计n n4.2.14.2.14.2.14.2.1设计的基本原则设计的基本原则设计的基本原则设计的基本原则n n在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。n n电控系统设计一般应遵循以下原则：电控系统设计一般应遵循以下原则：电控系统设计一般应遵循以下原则：电控系统设计一般应遵循以下原则：n n1 1 1 1最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求n n首先弄清设备需满足的生产工艺要求，对设备工作情况作全面了解。深入现场调研，收集资料，结合技术人员首先弄清设备需满足的生产工艺要求，对设备工作情况作全面了解。深入现场调研，收集资料，结合技术人员首先弄清设备需满足的生产工艺要求，对设备工作情况作全面了解。深入现场调研，收集资料，结合技术人员首先弄清设备需满足的生产工艺要求，对设备工作情况作全面了解。深入现场调研，收集资料，结合技术人员及现场操作人员经验，作为设计基础。及现场操作人员经验，作为设计基础。及现场操作人员经验，作为设计基础。及现场操作人员经验，作为设计基础。n n2 2 2 2在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济n n（1 1 1 1）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量,选用同型号电器元件以减少备用品数量。选用同型号电器元件以减少备用品数量。选用同型号电器元件以减少备用品数量。选用同型号电器元件以减少备用品数量。n n（2 2 2 2）尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电控线路。）尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电控线路。）尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电控线路。）尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电控线路。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n（3 3 3 3）尽量减少不必要的触点，以简化线路。）尽量减少不必要的触点，以简化线路。）尽量减少不必要的触点，以简化线路。）尽量减少不必要的触点，以简化线路。n n在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提高工作可靠性，降低故障率。在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提高工作可靠性，降低故障率。在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提高工作可靠性，降低故障率。在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提高工作可靠性，降低故障率。n n常用减少触点数目的方法：常用减少触点数目的方法：常用减少触点数目的方法：常用减少触点数目的方法：n n 合并同类触点合并同类触点合并同类触点合并同类触点n n见图见图见图见图4-14-14-14-1示示示示.n n 利用转换触点方式利用转换触点方式利用转换触点方式利用转换触点方式n n见图见图见图见图4-24-24-24-2示。示。示。示。n n图图图图4-1 4-1 4-1 4-1 同类触点合并同类触点合并同类触点合并同类触点合并 图图图图4-24-24-24-2具有转换触点的中间继电器的应用具有转换触点的中间继电器的应用具有转换触点的中间继电器的应用具有转换触点的中间继电器的应用第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n 利用二极管的单向导电性减少触点数目。利用二极管的单向导电性减少触点数目。利用二极管的单向导电性减少触点数目。利用二极管的单向导电性减少触点数目。n n见图见图见图见图4-34-34-34-3示示示示.n n 利用逻辑代数的方法减少触点数目。利用逻辑代数的方法减少触点数目。利用逻辑代数的方法减少触点数目。利用逻辑代数的方法减少触点数目。n n如图如图如图如图4-4(a)4-4(a)4-4(a)4-4(a)示示示示.n n图图图图4-3 4-3 4-3 4-3 利用二极管简化控制电路利用二极管简化控制电路利用二极管简化控制电路利用二极管简化控制电路 图图图图4-4 4-4 4-4 4-4 利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点n n（4 4 4 4）尽量缩短连接导线的数量和长度）尽量缩短连接导线的数量和长度）尽量缩短连接导线的数量和长度）尽量缩短连接导线的数量和长度n n设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度最短。最短。最短。最短。n n图图图图4-54-54-54-5中，图中，图中，图中，图(a)(a)(a)(a)接线不合理，从电气柜到操作台需接线不合理，从电气柜到操作台需接线不合理，从电气柜到操作台需接线不合理，从电气柜到操作台需4 4 4 4根导线。图根导线。图根导线。图根导线。图(b)(b)(b)(b)接线合理，从电气柜到操作台只需接线合理，从电气柜到操作台只需接线合理，从电气柜到操作台只需接线合理，从电气柜到操作台只需3 3 3 3根导线。根导线。根导线。根导线。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n注意：同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少导线段数和缩短导线长度，如图注意：同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少导线段数和缩短导线长度，如图4-64-6示示.n n图图4-5 4-5 线路的合理连接线路的合理连接 图图4-6 4-6 节省连接导线的方法节省连接导线的方法n n（5 5）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以节约电能。如图）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以节约电能。如图4-74-7示示.n n3 3保证电控线路工作可靠保证电控线路工作可靠n n最主要的是选择可靠的电器元件。同时，设计时要注意几点：最主要的是选择可靠的电器元件。同时，设计时要注意几点：n n（1 1）正确连接电器元件的触点）正确连接电器元件的触点 第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n 图图图图4-7 4-7 4-7 4-7 减少通电电器的线路减少通电电器的线路减少通电电器的线路减少通电电器的线路 图图图图4-8 4-8 4-8 4-8 触点的正确连接触点的正确连接触点的正确连接触点的正确连接 n n同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。触点间形成飞弧造成电源短路。触点间形成飞弧造成电源短路。触点间形成飞弧造成电源短路。n n图图图图4-8(a)4-8(a)4-8(a)4-8(a)中的接法错误中的接法错误中的接法错误中的接法错误,应改成图应改成图应改成图应改成图4-8(b)4-8(b)4-8(b)4-8(b)形式形式形式形式.n n（2 2 2 2）正确连接电器线圈）正确连接电器线圈）正确连接电器线圈）正确连接电器线圈n n 在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联，如图在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联，如图在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联，如图在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联，如图4-4-4-4-9 9 9 9（a a a a）示。）示。）示。）示。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图4-9(b)4-9(b)4-9(b)4-9(b)示示示示.n n 图图图图4-9 4-9 4-9 4-9 线圈的正确连接线圈的正确连接线圈的正确连接线圈的正确连接 图图图图4-10 4-10 4-10 4-10 电磁铁及继电器线圈的连接电磁铁及继电器线圈的连接电磁铁及继电器线圈的连接电磁铁及继电器线圈的连接n n 两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联,如图如图如图如图4-10(a)4-10(a)4-10(a)4-10(a)示。示。示。示。n n解决办法：在线圈电路中单独串接的常开触点，如图解决办法：在线圈电路中单独串接的常开触点，如图解决办法：在线圈电路中单独串接的常开触点，如图解决办法：在线圈电路中单独串接的常开触点，如图4-10(b)4-10(b)4-10(b)4-10(b)示。示。示。示。n n（3 3 3 3）避免出现寄生电路）避免出现寄生电路）避免出现寄生电路）避免出现寄生电路n n线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。n n寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图4-11(a).4-11(a).4-11(a).4-11(a).n n解决办法：将指示灯及其相应的接触器线圈并联，如图解决办法：将指示灯及其相应的接触器线圈并联，如图解决办法：将指示灯及其相应的接触器线圈并联，如图解决办法：将指示灯及其相应的接触器线圈并联，如图4-11(b)4-11(b)4-11(b)4-11(b)示。示。示。示。n n（4 4 4 4）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n 图图图图4-1l 4-1l 4-1l 4-1l 防止寄生电路防止寄生电路防止寄生电路防止寄生电路n n（5 5 5 5）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。n n（6 6 6 6）线路应能适应所在电网的情况，并据此决定电动机起动方式是直接起动还是间接起动。）线路应能适应所在电网的情况，并据此决定电动机起动方式是直接起动还是间接起动。）线路应能适应所在电网的情况，并据此决定电动机起动方式是直接起动还是间接起动。）线路应能适应所在电网的情况，并据此决定电动机起动方式是直接起动还是间接起动。n n（7 7 7 7）应充分考虑继电器触点的接通和分断能力。若要增加接通能力，可用多触点并联；若要增加分断能力，可用多）应充分考虑继电器触点的接通和分断能力。若要增加接通能力，可用多触点并联；若要增加分断能力，可用多）应充分考虑继电器触点的接通和分断能力。若要增加接通能力，可用多触点并联；若要增加分断能力，可用多）应充分考虑继电器触点的接通和分断能力。若要增加接通能力，可用多触点并联；若要增加分断能力，可用多触点串联。触点串联。触点串联。触点串联。n n4 4 4 4保证电控线路工作的安全性保证电控线路工作的安全性保证电控线路工作的安全性保证电控线路工作的安全性n n应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n(1(1）短路保护）短路保护n n强大的短路电流容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。因此，短路时应迅速可靠地切断电源。强大的短路电流容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。因此，短路时应迅速可靠地切断电源。n n采用熔断器作短路保护的电路见图采用熔断器作短路保护的电路见图4-124-12。n n也可用断路器（自动开关）作短路保护，也可用断路器（自动开关）作短路保护，n n兼有过载保护功能。兼有过载保护功能。n n 图图4-12 4-12 熔断器短路保护熔断器短路保护n n（2 2）过电流保护）过电流保护n n不不正正确确的的启启动动和和过过大大的的负负载载引引起起电电动动机机很很大大的的过过电电流流；过过大大的的冲冲击击负负载载引引起起电电动动机机过过大大的的冲冲击击电电流流，损损坏坏电电动动机换向器；过大的电动机转矩使生产机械的机械传动部分受到损坏。机换向器；过大的电动机转矩使生产机械的机械传动部分受到损坏。n n采用过电流继电器的保护电路见图采用过电流继电器的保护电路见图4-13(a),4-13(a),继电器动作值一般整定为电动机启动电流的继电器动作值一般整定为电动机启动电流的1.21.2倍。倍。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n用于笼型电动机直接启动的过流保护见图用于笼型电动机直接启动的过流保护见图用于笼型电动机直接启动的过流保护见图用于笼型电动机直接启动的过流保护见图4-13(b).4-13(b).4-13(b).4-13(b).n n 图图图图4-13 4-13 4-13 4-13 过电流保护过电流保护过电流保护过电流保护n n（3 3 3 3）过载保护）过载保护）过载保护）过载保护n n电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。n n多采用具有反时限特性的热继电器进行保护，同时装有熔断器或过流继电器配合使用。如图多采用具有反时限特性的热继电器进行保护，同时装有熔断器或过流继电器配合使用。如图多采用具有反时限特性的热继电器进行保护，同时装有熔断器或过流继电器配合使用。如图多采用具有反时限特性的热继电器进行保护，同时装有熔断器或过流继电器配合使用。如图4-144-144-144-14示。示。示。示。n n图图图图(a)(a)(a)(a)适于三相均衡过载的保护。图适于三相均衡过载的保护。图适于三相均衡过载的保护。图适于三相均衡过载的保护。图(b)(b)(b)(b)适于任一相断线或三相均衡过载的保护。图适于任一相断线或三相均衡过载的保护。图适于任一相断线或三相均衡过载的保护。图适于任一相断线或三相均衡过载的保护。图(c)(c)(c)(c)为三相保护，能可靠地为三相保护，能可靠地为三相保护，能可靠地为三相保护，能可靠地保护电动机的各种过载。保护电动机的各种过载。保护电动机的各种过载。保护电动机的各种过载。n n图图图图(b)(b)(b)(b)和图和图和图和图(c)(c)(c)(c)中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继电器。中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继电器。中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继电器。中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继电器。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n 图图图图4-14 4-14 4-14 4-14 过载保护过载保护过载保护过载保护 图图图图4-15 4-15 4-15 4-15 失压保护失压保护失压保护失压保护n n（4 4 4 4）失压保护）失压保护）失压保护）失压保护n n防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。n n通过并联在启动按钮上接触器的常开触点通过并联在启动按钮上接触器的常开触点通过并联在启动按钮上接触器的常开触点通过并联在启动按钮上接触器的常开触点(图图图图4-15(a)4-15(a)4-15(a)4-15(a)，或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继，或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继，或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继，或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点电器的常开触点电器的常开触点电器的常开触点(图图图图4-15(b)4-15(b)4-15(b)4-15(b)，来实现失压保护。，来实现失压保护。，来实现失压保护。，来实现失压保护。n n（5 5 5 5）弱磁保护）弱磁保护）弱磁保护）弱磁保护n n直流并励电动机、复励电动机在励磁减弱或消失时，会引起电动机直流并励电动机、复励电动机在励磁减弱或消失时，会引起电动机直流并励电动机、复励电动机在励磁减弱或消失时，会引起电动机直流并励电动机、复励电动机在励磁减弱或消失时，会引起电动机“飞车飞车飞车飞车”。必须加弱磁保护。必须加弱磁保护。必须加弱磁保护。必须加弱磁保护。n n采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的0 0 0 08 8 8 8倍倍倍倍.第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n（6 6）极限保护）极限保护n n对直线运动的生产机械常设极限保护。如上、下极限，前、后极限等。常用行程开关的常闭触点来实现对直线运动的生产机械常设极限保护。如上、下极限，前、后极限等。常用行程开关的常闭触点来实现.n n（7 7）其他保护）其他保护n n根据实际情况设置，如温度、水位、欠压等保护环节。根据实际情况设置，如温度、水位、欠压等保护环节。n n5 5应使操作、维护、检修方便应使操作、维护、检修方便n n具具体体安安装装及及配配线线时时，电电器器元元件件应应留留备备用用触触点点，必必要要时时留留备备用用元元件件；为为检检修修方方便便，应应设设置置电电气气隔隔离离，避避免免带带电电检检修；为调试方便，控制应简单，能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。修；为调试方便，控制应简单，能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。n n设设置置多多点点控控制制，便便于于在在生生产产机机械械旁旁调调试试；操操作作回回路路较较多多时时，如如要要求求正正反反转转并并调调速速，应应采采用用主主令令控控制制器器，不不要要用用许多按钮许多按钮.n n4.2.2 4.2.2 电气控制线路设计的基本规律电气控制线路设计的基本规律n n设计程序：设计程序：n n1.1.拟定设计任务书拟定设计任务书n n设设计计任任务务书书是是整整个个系系统统设设计计的的依依据据，拟拟定定时时，应应聚聚集集电电气气、机机械械工工艺艺、机机械械结结构构三三方方面面设设计计人人员员，根根据据机机械械设设备总体技术要求，共同商讨。备总体技术要求，共同商讨。n n任任务务书书应应简简要要说说明明所所设设计计设设备备的的型型号号、用用途途、工工艺艺过过程程、技技术术性性能能、传传动动要要求求、工工作作条条件件、使使用用环环境境等等。还还应应说明说明:第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n（1 1 1 1）控制精度，生产效率要求；）控制精度，生产效率要求；）控制精度，生产效率要求；）控制精度，生产效率要求；n n（2 2 2 2）有有有有关关关关电电电电力力力力拖拖拖拖动动动动的的的的基基基基本本本本特特特特性性性性，如如如如电电电电动动动动机机机机的的的的数数数数量量量量、用用用用途途途途、负负负负载载载载特特特特性性性性、调调调调速速速速范范范范围围围围以以以以及及及及对对对对反反反反向向向向、起起起起动动动动和和和和制制制制动动动动的要求等；的要求等；的要求等；的要求等；n n（3 3 3 3）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；n n（4 4 4 4）有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护，联锁条件，动作程序等；）有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护，联锁条件，动作程序等；）有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护，联锁条件，动作程序等；）有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护，联锁条件，动作程序等；n n（5 5 5 5）其他要求，如主要电气设备的布置草图，照明，信号指示，报警方式等；）其他要求，如主要电气设备的布置草图，照明，信号指示，报警方式等；）其他要求，如主要电气设备的布置草图，照明，信号指示，报警方式等；）其他要求，如主要电气设备的布置草图，照明，信号指示，报警方式等；n n（6 6 6 6）目标成本及经费限额）目标成本及经费限额）目标成本及经费限额）目标成本及经费限额;n n（7 7 7 7）验收标准及方式）验收标准及方式）验收标准及方式）验收标准及方式.n n2.2.2.2.电力拖动方案及控制方式选择电力拖动方案及控制方式选择电力拖动方案及控制方式选择电力拖动方案及控制方式选择n n根根根根据据据据生生生生产产产产工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求，生生生生产产产产机机机机械械械械结结结结构构构构，运运运运动动动动部部部部件件件件数数数数量量量量、运运运运动动动动要要要要求求求求、负负负负载载载载特特特特性性性性、调调调调速速速速要要要要求求求求以以以以及及及及投投投投资资资资额额额额等等等等条条条条件件件件，确确确确定定定定电电电电动动动动机机机机的的的的类类类类型型型型、数数数数量量量量、拖拖拖拖动动动动方方方方式式式式，拟拟拟拟定定定定电电电电动动动动机机机机的的的的启启启启动动动动、运运运运行行行行、调调调调速速速速、转转转转向向向向、制制制制动动动动等等等等控控控控制制制制要要要要求求求求。作作作作为为为为电气原理图设计及电器元件选择的依据电气原理图设计及电器元件选择的依据电气原理图设计及电器元件选择的依据电气原理图设计及电器元件选择的依据.第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n3.3.电动机的选择电动机的选择n n根据拖动方案，选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量，额定电压，额定转速等。根据拖动方案，选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量，额定电压，额定转速等。n n基本原则基本原则:n n（1 1）电电动动机机机机械械特特性性应应满满足足生生产产机机械械要要求求，及及负负载载特特性性相相适适应应，保保证证运运行行稳稳定定性性、有有一一定定调调速速范范围围及及良良好好的的起、制动性能；起、制动性能；n n（2 2）结构形式应满足设计提出的安装要求，适应周围环境；）结构形式应满足设计提出的安装要求，适应周围环境；n n（3 3）根据负载和工作方式，正确选择电动机容量；）根据负载和工作方式，正确选择电动机容量；n n 对于恒定负载长期工作制的电动机，应保证电动机额定功率等于或大于负载所需功率；对于恒定负载长期工作制的电动机，应保证电动机额定功率等于或大于负载所需功率；n n 对对于于变变动动负负载载长长期期工工作作制制电电动动机机，应应保保证证负负载载变变到到最最大大时时，电电动动机机仍仍能能给给出出所所需需功功率率，而而电电动动机机温温升升不不超超过允许值；过允许值；n n 对于短时工作制电动机，应按照电动机过载能力来选择；对于短时工作制电动机，应按照电动机过载能力来选择；n n 对于重复短时工作制电动机，原则上可按电动机在一个工作循环内的平均功耗来选择；对于重复短时工作制电动机，原则上可按电动机在一个工作循环内的平均功耗来选择；n n（4 4）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。n n（5 5）在无特殊要求的场合，一般采用交流电动机。）在无特殊要求的场合，一般采用交流电动机。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n4.4.电气控制方案的确定电气控制方案的确定n n综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素.n n主要原则：主要原则：n n（1 1）自动化程度及国情相适应）自动化程度及国情相适应n n尽可能选用最新科技，同时要及企业自身经济实力相适应。尽可能选用最新科技，同时要及企业自身经济实力相适应。n n（2 2）控制方式应及设备的通用及专用化相适应）控制方式应及设备的通用及专用化相适应n n对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统；对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统；n n对要求较复杂的控制对象或要求经常变换工序和加工对象的设备，可采用可编程序控制器控制系统。对要求较复杂的控制对象或要求经常变换工序和加工对象的设备，可采用可编程序控制器控制系统。n n（3 3）控制方式随控制过程的复杂程度而变化）控制方式随控制过程的复杂程度而变化n n根根据据控控制制要要求求及及控控制制过过程程的的复复杂杂程程度度，可可采采用用分分散散控控制制或或集集中中控控制制方方案案，但但各各单单机机的的控控制制方方式式和和基基本本控控制制环环节节应尽量一致，以简化设计和制造过程。应尽量一致，以简化设计和制造过程。n n（4 4）控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺要求。）控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺要求。n n控制方案选择，还应考虑采用自动、半自动循环，工序变更、联锁、安全保护、故障诊断、信号指示、照明等。控制方案选择，还应考虑采用自动、半自动循环，工序变更、联锁、安全保护、故障诊断、信号指示、照明等。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n5.5.5.5.设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。n n6.6.6.6.设计制造、安装、调试所必须的各种施工图纸，并以此为依据编制各种材料定额清单。设计制造、安装、调试所必须的各种施工图纸，并以此为依据编制各种材料定额清单。设计制造、安装、调试所必须的各种施工图纸，并以此为依据编制各种材料定额清单。设计制造、安装、调试所必须的各种施工图纸，并以此为依据编制各种材料定额清单。n n7.7.7.7.编写说明书编写说明书编写说明书编写说明书.n n4.2.3 4.2.3 4.2.3 4.2.3 电气控制线路的设计步骤和方法电气控制线路的设计步骤和方法电气控制线路的设计步骤和方法电气控制线路的设计步骤和方法n n常用方法：经验设计法，逻辑设计法。常用方法：经验设计法，逻辑设计法。常用方法：经验设计法，逻辑设计法。常用方法：经验设计法，逻辑设计法。n n1.1.1.1.经验设计法经验设计法经验设计法经验设计法n n又又又又称称称称为为为为一一一一般般般般设设设设计计计计法法法法、分分分分析析析析设设设设计计计计法法法法。根根根根据据据据生生生生产产产产机机机机械械械械工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求和和和和生生生生产产产产过过过过程程程程，选选选选择择择择适适适适当当当当的的的的基基基基本本本本环环环环节节节节（单单单单元元元元电电电电路路路路）或或或或典典典典型型型型电路综合而成。电路综合而成。电路综合而成。电路综合而成。n n要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。n n适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计.n n（1 1 1 1）基本步骤）基本步骤）基本步骤）基本步骤n n 主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。n n 控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。n n 联结各单元环节，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。联结各单元环节，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。联结各单元环节，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。联结各单元环节，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。n n 联联联联锁锁锁锁保保保保护护护护环环环环节节节节设设设设计计计计：主主主主要要要要考考考考虑虑虑虑如如如如何何何何完完完完善善善善整整整整个个个个控控控控制制制制线线线线路路路路的的的的设设设设计计计计，包包包包含含含含各各各各种种种种联联联联锁锁锁锁环环环环节节节节以以以以及及及及短短短短路路路路、过过过过载载载载、过过过过流流流流、失失失失压等保护。压等保护。压等保护。压等保护。n n 线线线线路路路路的的的的综综综综合合合合审审审审查查查查：反反反反复复复复审审审审查查查查所所所所设设设设计计计计的的的的线线线线路路路路是是是是否否否否满满满满足足足足设设设设计计计计原原原原则则则则和和和和生生生生产产产产工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求。在在在在条条条条件件件件允允允允许许许许情情情情况况况况下下下下，进进进进行行行行模模模模拟拟拟拟实验，逐步完善设计，直至满足要求。实验，逐步完善设计，直至满足要求。实验，逐步完善设计，直至满足要求。实验，逐步完善设计，直至满足要求。n n（2 2 2 2）基本方法）基本方法）基本方法）基本方法n n 根根根根据据据据生生生生产产产产机机机机械械械械工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求和和和和工工工工作作作作过过过过程程程程，适适适适当当当当选选选选用用用用已已已已有有有有典典典典型型型型基基基基本本本本环环环环节节节节,将将将将它它它它们们们们有有有有机机机机地地地地组组组组合合合合起起起起来来来来，加加加加以以以以适适适适当当当当补补补补充充充充和和和和修修修修改，综合成所需线路。改，综合成所需线路。改，综合成所需线路。改，综合成所需线路。n n 若若若若无无无无合合合合适适适适的的的的典典典典型型型型环环环环节节节节，则则则则根根根根据据据据机机机机械械械械工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求和和和和生生生生产产产产过过过过程程程程自自自自行行行行设设设设计计计计,边边边边分分分分析析析析边边边边画画画画图图图图，将将将将输输输输入入入入主主主主令令令令信信信信号号号号适适适适当当当当转转转转换换换换，得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。n n（3 3 3 3）经验设计法举例）经验设计法举例）经验设计法举例）经验设计法举例n n以皮带运输机为例。以皮带运输机为例。以皮带运输机为例。以皮带运输机为例。n n一一一一种种种种连连连连续续续续平平平平移移移移运运运运输输输输机机机机械械械械，常常常常用用用用于于于于粮粮粮粮库库库库、矿矿矿矿山山山山等等等等的的的的生生生生产产产产流流流流水水水水线线线线上上上上，将将将将粮粮粮粮食食食食、矿矿矿矿石石石石等等等等从从从从一一一一个个个个地地地地方方方方运运运运到到到到另另另另一一一一个个个个地地地地方方方方。一一一一般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n属属属属长长长长期期期期工工工工作作作作制制制制，不不不不需需需需调调调调速速速速，无无无无特特特特殊殊殊殊要要要要求求求求，也也也也不不不不需需需需反反反反转转转转。拖拖拖拖动动动动电电电电机机机机多多多多采采采采用用用用笼笼笼笼型型型型异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机。若若若若考考考考虑虑虑虑事事事事故故故故情情情情况况况况下下下下可可可可能有重载启动，要求启动转矩大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。能有重载启动，要求启动转矩大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。能有重载启动，要求启动转矩大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。能有重载启动，要求启动转矩大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。n n以三条皮带运输机为例，见图以三条皮带运输机为例，见图以三条皮带运输机为例，见图以三条皮带运输机为例，见图4-164-164-164-16。n n 工艺要求工艺要求工艺要求工艺要求n n(a)(a)(a)(a)启动顺序为启动顺序为启动顺序为启动顺序为3#3#3#3#、2#2#2#2#、1#1#1#1#，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动。，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动。，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动。，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动。n n(b)(b)(b)(b)停车顺序为停车顺序为停车顺序为停车顺序为1#1#1#1#，2#2#2#2#、3#3#3#3#，保证停车后皮带上不残存货物。，保证停车后皮带上不残存货物。，保证停车后皮带上不残存货物。，保证停车后皮带上不残存货物。n n(c)(c)(c)(c)不论不论不论不论2#2#2#2#或或或或3#3#3#3#哪一个出故障，哪一个出故障，哪一个出故障，哪一个出故障，1#1#1#1#必必必必n n须停车，以免继续进料，造成货物堆须停车，以免继续进料，造成货物堆须停车，以免继续进料，造成货物堆须停车，以免继续进料，造成货物堆n n积。积。积。积。n n(d)(d)(d)(d)必要的保护。必要的保护。必要的保护。必要的保护。n n n n 主电路设计主电路设计主电路设计主电路设计 图图图图4-16 4-16 4-16 4-16 皮带运输机工作示意图皮带运输机工作示意图皮带运输机工作示意图皮带运输机工作示意图n n三三三三条条条条皮皮皮皮带带带带分分分分别别别别由由由由三三三三台台台台电电电电机机机机拖拖拖拖动动动动，均均均均采采采采用用用用笼笼笼笼型型型型异异异异步步步步电电电电机机机机。由由由由于于于于电电电电网网网网容容容容量量量量足足足足够够够够大大大大，且且且且三三三三台台台台电电电电机机机机不不不不同同同同时时时时起起起起动动动动，故故故故采采采采用用用用直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。第第第第4 4章章章章 电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择电气控制线路的设计及元器件选择 n n三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图4-174-174-174-17示示示示.n n n n 图图图图4-17 4-17 4-17 4-17 皮带运输机主电路图皮带运输机主电路图皮带运输机主电路图皮带运输机主电路图n n 基本控制电路设计基本控制电路设计基本控制电路设计基本控制电路设计n n三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为3#3#3#3#、2#2#2#2#、1#1#1#1#，可用，可用，可用，可用3#3#3#3#接触器的常开（动合）触点控制接触器的常开（动合）触点控制接触器的常开（动合）触点控制接触器的常开（动合）触点控制2#2#2#2#接触接触接触接触器线圈，用器线圈，用器线圈，用器线圈，用2#2#2#2#接触器常开触点控制接触器常开触点控制接触器常开触点控制接触器常开触点控制1#1#1#1#接触器线圈。制动顺序为接触器线圈。制动顺序为接触器线圈。制动顺序为接触器线圈。制动顺序为1#1#1#1#、2#2#2#2#、3#3#3#3#，用，用，用，用1#1#1#1#接触器常开触点及控制接触器常开触点及控制接触器常开触点及控制接触器常开触点及控制2#2#2#2#接接接接触器的常闭（动断）按钮并联，用触器的常闭（动断）按钮并联，用触器的常闭（动断）按钮并联，用触器的常闭（动断）按钮并联，用2#2#2#2#接触器常开触点及控