ch4-电气控制系统的设计解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,电气控制与,PLC,*,第四章 电气把握系统的设计,4.1 电气把握系统设计的根本内容,4.1.1 电气把握系统设计的根本内容,电气把握系统设计的根本内容就是依据电气设备的把握要求，设计和编制电气图样和资料。电气图样包括电气把握原理图、电器元件布置图、电气安装接线图及把握面板图等。设计资料包括外购件清单、材料消耗清单和电气设备说明书等。设计的主要内容则是：电气把握原理图设计和电气工艺设计。,1电气原理图设计内容,1确定电力拖动方案。,2选择电动机的类型、容量及转速，并选择具体型号。,3设计电气把握的原理框图，确定各局部之间的关系，拟订各局部的技术要求。,4设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。,5选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。,6编写设计说明书。,11/24/2024,2电气工艺设计内容,1依据已设计好的电气原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气把握系统的总装配图及总接线图。总图应反映出电动机、执行电器、电气箱各组件、操作台布置、电源以及检测元件的分布状况和各局部之间的接线关系及联接方式，以供总体装配、调试以及日常维护使用。,2依据原理框图或划分的组件，对总原理图进展编号，绘制各组件原理电路图，列出各组件的元件名目表，并依据总图编号标出各组件的进出线号。,3依据组件原理电路图及选定的元件名目表，设计各组件的电器装配图包括电器元件布置图和安装图、接线图，图中要反映出各电器元件的安装方式和接线方式。这局部资料是组件装配和生产治理的依据。,4依据组件的安装要求，绘制零件图纸，这些图纸是机械加工的技术资料。,5设计电气箱，依据组件的尺寸及安装要求，确定电气箱的构造与外形尺寸，设置安装支架，标明安装方式，各组件的连接方式，通风散热及开门方式等。,6依据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，列出外购件清单、标准件清单及主要材料消耗定额等。这些是生产治理和本钱核算必备的技术资料。,7编写电气设备使用说明书。,11/24/2024,4.1.2 电力拖动方案确定的原则,1拖动方式的选择,电力拖动方式有单独拖动和集中拖动两种。电气传动进展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式。在具体选择时，应依据工艺及构造具体状况准备电动机的数量。,2调速方案的选择,各种生产机械往往要求具有确定的调速范围和调速精度，为此，应选用不同的调速方案，如承受机械变速、多速电动机变速、变频调速等。,3电动机调速性质应与负载特性相适应,机械设备的各个工作机构，具有各自不同的负载特性，如机床的主运动为恒功率负载，而进给运动为恒转矩负载。在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速性质与生产机械的负载特性相适应，以使电动机获得充分合理的使用。,11/24/2024,4.2 电气原理图的设计方法与步骤,4.2.1 电气原理图的设计方法,1阅历设计法,阅历设计法又称分析设计法，是依据生产工艺要求和生产过程，选用适当的根本把握环节，综合成所需要的电气把握线路。如没有现成的典型环节可使用，可依据实际阅历自行设计，边分析边画图，通过反复修改设计以得到最正确的设计方案。,2规律设计法,规律设计法是利用规律代数这一数学工具来设计电气把握线路。从生产机械设备的工艺要求动身，将把握电路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，以及主令元件的接通与断开等看成是规律变量，依据把握线路中各规律变量之间所要满足的规律关系，依据确定的方法和步骤设计出符合生产工艺要求的电气把握线路。,11/24/2024,4.2.2 阅历设计法的根本步骤,1、设计主电路,主要考虑电动机的启动、正反转、调速和制动等。,、设计把握电路,主要是设计满足各电动机的运转功能和工作状态相对应的把握线路，以及满足执行元件实现规定动作相适应的指令信号的把握线路。,、设计联锁疼惜环节,主要考虑如何完善整个把握线路的设计，包括各种联锁环节以及短路、过载、失压等疼惜环节。,、线路的综合审查,反复审查所设计电路的工作状况，对简洁电路应进展模拟试验，觉察问题准时修改，直到电路动作准确无误，满足生产工艺要求为止。,11/24/2024,4.2.3 阅历设计法举例,某机床有左、右两个铣削动力头，各由一台沟通电动机拖动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台沟通电动机拖动。加工工艺要求是滑台先快速移动，到达加工位置后，自动变为慢速进给，进给到指定位置后自动停顿，再由操作者发出指令使滑台快速返回，回到原位后自动停车。要求两动力头在滑台电动机正向起动后才能起动，在滑台电动机正向停车时也停车。,1主电路设计,动力头拖动电动机只要求单方向旋转，为使两台电动机同步起动，可用一只接触器KM3把握。滑台拖动电动机需要正反转，可用两只接触器KM1、KM2把握。滑台的快速移动由电磁铁YA转变机械传动链来实现，由接触器KM4来把握。三台电动机共用一个熔断器来做短路疼惜，分别用三个热继电器来做过载疼惜。主电路如图4-1所示。,11/24/2024,11/24/2024,2把握电路设计,滑台电动机的正反转分别用两个按钮SB1和SB2把握，停车则分别用SB3和SB4把握。由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停车，故可用接触器KM1的常开帮助触点把握KM3的线圈，如图4-2(a)所示。,滑台的快速移动承受电磁铁YA通电时转变凸轮的变速比来实现。滑台的快速前进与返回分别用KM1和KM2的帮助触点把握KM4，再由KM4触点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在KM1触点把握KM4线圈的支路上串联行程开关SQ3的常闭触点，此局部电路如图4-2(b)所示。,11/24/2024,图4-2 把握电路草图,11/24/2024,3联锁与疼惜环节设计,用行程开关SQ1的常闭触点把握滑台慢速进给到位时的停车；用行程开关SQ2的常闭触点把握滑台快速返回到原位时的自动停车。接触器KM1和KM2之间应有电气互锁。三个热继电器的常闭触点串联作过载疼惜。完整的把握电路如图4-3所示。,11/24/2024,4电路的完善,图4-3中用了三个KM1的常开帮助触点，而一般的接触器只有两个常开帮助触点，所以必需进展修改。分析电路的工作状况可知，KM3的常开帮助触点完全可以代替KM1的常开帮助触点去把握电磁铁YA，修改后的电路如图4-4所示。,11/24/2024,4.2.4 设计把握线路时应留意的问题,1尽量削减连接导线,设计把握电路时，应依据实际环境状况，合理考虑安排各种电气设备和电器元件的位置及实际连线，以保证它们之间的连接导线的数量最少，导线的长度最短。如图4-5(a)是不合理的。由于按钮装在操作台上，接触器装在电气柜内，这样接线就需要由电气柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将启动按钮和停顿按钮直接连接，就可以削减一次引出线，如图4-5(b)所示。,11/24/2024,2正确连接电器元件的触点,同一电器元件的常开和常闭触点靠的很近，假设分别接在电源的不同相上，如图4-6(a)所示的限位开关SQ的常开和常闭触点，常开触点接在电源的一相，常闭触点接在电源的另一相上，当触点断开产生电弧时，可能会在两触点间形成飞弧造成电源短路。假设改成图4-6(b)的形式，由于两触点间的电位一样，则不会造成电源短路。因此，设计把握线路时，应使分布,在线路不同位置的同一电器触点尽量,接到同一个极或共接同一等电位点，,以避开在电器触点上引起短路。,11/24/2024,3正确连接电器的线圈,电压线圈不允许串联使用，即使外加电压是两个线圈额定电压之和也不行以，如图4-7(a)所示。假设需要两个电器元件同时工作，其线圈应并联连接。,两电感量相差悬殊的电压线圈不能直接并联。如图4-7(b)中的直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大很多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。为此，解决方法可各用一个接触器的触点来把握，如图4-7(c)所示。,11/24/2024,4避开消逝寄生电路,在把握电路运行中，由正常操作而产生意外接通的电路称为寄生电路。如图4-8所示是,一个具有指示灯和过载疼惜的电动机正反向把握电路。正常工作时，能完成正反向启,动、停顿和信号指示。,但当热继电器FR动作,时，线路中就会消逝,图中虚线所示的寄生,电路，使接触器不能,牢靠释放，起不到保,护作用。假设将FR常闭,触点移接到SB1上端,就可避开寄生电路。,11/24/2024,5尽量削减电器元件的数量、选用标准件和一样型号的电器,尽量削减不必要的触点以简化线路，提高线路工作的牢靠性。如图4-9(a)的线路改成图4-9(b)后可削减一个触点。,11/24/2024,6多个电器的依次动作问题,在把握线路中应尽量避开很多电器元件依次动作才能接通另一个电器元件的线路。,7可逆线路的联锁,在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器之间要有电气联锁和机械联锁。,8要有完善的疼惜措施,在电气把握线路中，为保证操作人员、电气设备及生产机械的安全，确定要有完善的疼惜措施。常用的疼惜有漏电流、短路、过载、过流、失压等环节，有时还设有合闸、断开、事故和安全等必需的指示信号。,11/24/2024,4.3 电路设计中元器件的选择,4.3.1 电动机的选择,电动机是生产机械电力拖动系统的拖动元件，选择电动机时，主要应考虑电动机的功率、构造型式、额定转速和额定电压等。,1电动机功率的选择,选择电动机功率的依据是负载功率。电动机功率选得过大，设备投资大将造成铺张，同时由于电动机欠载运行，会导致效率和功率因数降低，运行费用也会提高。反之，功率选得过小，电动机过载运行，会使电动机寿命降低。,当主拖动和进给拖动用一台电动机拖动时，应按主拖动电动机的功率计算。假设承受单独的进给拖动电动机，且具有快速移动功能时，应按快速移动所需功率来计算。快速移动所需功率一般按阅历数据来选择，可查阅有关资料。,11/24/2024,2电动机构造型式的选择,电动机的构造型式按其安装方式的不同可分为卧式轴是水平的和立式轴是垂直的。以电动机与工作机构的连接便利、紧凑为原则来选择，如立式钻床、龙门铣等机床的主轴都是垂直于工作台的，所以承受立式电动机更为适宜。,电动机具有不同的防护方式，如开启式、防护式、封闭式和防爆式等，具体要依据电动机的工作条件来选择。粉尘多的场合，如铸造车间、磨削加工等，应选择封闭式的电动机；易燃易爆的场合应选用防爆式的电动机。按机床电气设备通用技术条件中规定，机床应承受全封闭扇冷式电动机。,3电动机额定电压的选择,电动机电压等级、相数、频率都要与供电电压相全都。,11/24/2024,4电动机额定转速的选择,对于额定功率一样的电动机，额定转速越高，电动机尺寸、重量和本钱越小，因此选用高速电动机较为经济。但由于生产机械所需转速确定，电动机转速越高，传动机构转速比越大，传动机构越简洁。所以应通过综合分析来确定电动机的额定转速。,5笼型异步电动机有关电阻的计算,1笼型异步电动机启动电阻的计算,在电动机降压启动方式中，定子回路串联的限流电阻可按下式近似计算,11/24/2024,式中 Rst每相限流电阻的阻值，单位为；,IN 电动机的额定电流，单位为A；,Kst不加电阻时电动机的启动电流与额定电流之比，可由手册查出；,Kstr参与启动限流电阻后，电动机的启动电流与额定电流之比，可依据需要选取。,假设只在电动机的两相中串入限流电阻，Rst的值可近似取计算值的1.5倍。,11/24/2024,2笼型异步电动机反接制动电阻的计算,式中 Rrb每相反接制动限流电阻的阻值，单位为；,Krbr接入限流电阻后，反接制动电流与额定电流之比。,假设只在电动机的两相中串联制动限流电阻，则Rrb的值可取计算值的1.5倍。,11/24/2024,4.3.2 常用低压电器的选择,1接触器的选用,1沟通接触