菱PLC41电气控制电路的设计基础

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,*,第四章 电气设计与,CAD,电气控制电路设计基础,机床电气控制电路设计举例,电气设计的内容,电气设计,CAD,计算机辅助设计通用,CAD,绘图,电气专业设计,CAD,软件,第一节电气控制电路设计基础,电气控制系统设计的基本内容和原则,电气控制电路设计方法,电气控制电路设计中元器件的选择,电气控制系统中的保护环节,一 电气控制系统设计的基本内容和原则,基本内容：,拟定电气设计任务书,（技术条件）,确定电气传动方案，选择电动机,设计,电气控制原理图,选择电气元件，并制定元件明细表,设计操作台,电气柜及非标准电气元件,设计,电气设备布置总图,电气安装图和,电气接线图,编写电气说明书和使用操作说明书,电力拖动方案确定的原则：,无电气调速要求的生产机械,鼠笼异步电动机,负载转矩大,绕线式异步电动机,负载平稳,容量大,起制动少,同步电动机,不调速,不频繁起动,要求电气调速的生产机械,调速要求,（范围,平滑性,机械特性硬度,转速调节级数,工作可靠性）,选择拖动方案，比较确定最佳,调速范围：,2,3,调速级数：,2,4,双速或多速,鼠笼异步电动机,调速范围：,3,不要求平滑,绕线式异步电动机,（短时负载和重复短时负载）,调速范围：,3,10,要求平滑,带滑差离合器的,异步电动机,（长期低速时，用晶闸管直流拖动）,调速范围：,10,100,直流拖动系统,或交流调速系统,三相异步电动机的,调速：,定子绕组的级数,转子电路的电阻,变频调速和串级调速,改变,电动机调速性质的确定,调速：,恒转距（调电枢电压）,恒功率（调励磁电流）,直流他励电动机,恒转距：Y双Y，输出转距不变,恒功率：双Y，转速,但功率变化不大,双速鼠笼异步电动机,例：车床,主轴为,恒功率,传动,进给为,恒转距,传动,调速性质负载性质,控制方案确定的原则,控制方式与拖动需要相适应,控制方式与通用化程度相适应,控制方式应最大限度满足工艺要求,控制电路的电源应可靠,二 电气控制电路设计方法,经验设计法,逻辑设计法,根据生产机械的工艺要求和加工过程，,利用,各种典型的基本控制环节,，加以,修改、补充、完善，最后得出最佳方案,试探的方法，无固定模式，设计结果不唯一,1.,经验设计法,设计主电路,设计控制电路,设计联锁与保护环节,电路的完善,设计控制电路的注意事项,线圈的连接,控制线路中，即使,外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许串联使用的,两线圈吸合快慢不一致,:,导致先吸合的电器磁路先闭合 阻抗 电感显著,其线圈,上的电压也,另一个不能吸合,同时电路电流,可能烧毁线圈,两个同时动作的线圈,应,并联,连接,触点的连接,同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。,电位不等,飞弧,等电位,避免多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件,应考虑电器触头的接通和分断能力,若,触头,容量不够，可在线路中增加中间继电器,或增加线路中触头数目,增加接通能力用多触头并联连接,增加分断能力用多触头串联连接,应考虑电器元件触头竞争”问题,先断后合,：,通电时,常闭触头先断开,常开触头后闭合,断电时,常开触头先断开,常闭触头后闭合,先合后断：,通电时,常开触头先闭合,常闭触头后断开,断电时,常闭触头先闭合,常开触头后断开,同一继电器的常开触头和常闭触头有,:,先断后合型,先合后断型,应考虑电器元件触头竞争”问题,KA,为,先断后合,型：,自锁不行,KA,为,先合后断,型：,自锁可行,控制电路力求简单、经济,尽量减少触头的数目,(,经济，故障机会少,),尽量减少连接导线,KM,在控制柜，起停按钮在操作台,线路在工作时除必要的电器元件必须长期通电外，,其余电器应尽量不长期通电,(,延长电器元件的使用寿命和节约电能,),防止寄生电路,寄生电路,:,控制线路在工作中出现意外接通的电路,寄生电路的缺点,:,破坏线路的正常工作，造成误动作,热继电器动作时会出现寄生电路，使,KM,不能断电,应具有必要的保护环节,短路保护,熔断器或断路器,过流保护,过流继电器和接触器配合,起动方法不正确,&,负载转矩过大常,常,引起电动机的过电流故障,过电流一般比短路电流要小。,(,直流电机和绕线式异步电机,),过载保护,热继电器,零电压保护,并联在起动按钮两端的接触器的自锁触头,零电压继电器,主令控制器,多功能保护器,(,过载,断相,短路,),电流互感器,TA1,T,A3,在,电动机运行时,磁路处于饱和,状态(铁磁氧体,MX0-2000,型,锰锌磁环),正常情况分析,断相保护,过载保护,（热保护）,经验设计法 实例,控制要求：,自动循环,刀架由1移到2进行钻削加工后，自动退回1,，,实现12之间自动位置循环,无进给切削,钻头到达位置,2,时不再进给。但钻头继续,旋转，进行无进给切削以提高工件加工精度,快速停车,停车时，要求快速以减少辅助工时,设计思路,自动循环,刀架由1移到2进行钻削加工后，自动退回1,，,实现12之间自动位置循环,电动机须正、反向运转，故采用两个接触器，,以改变电源相序,(,典型的正反转控制环节,),加限位，控制自动循环,，改电路,无进给切削,钻头到达位置,2,时不再进给，钻头继续,旋转，进行无进给切削以提高工件加工精度,(SQ2,动作,延时产生作用,KM,2,得电,),老书：P72图2-45,快速停车,停车时，要求快速停车以减少 辅助工时,(,采用反接制动方式,),最后设置必要的保护（,FU，FR）,正转：,KS,F,合,反转：,KS,R,合,逻辑设计法：,利用逻辑代数方法，设计电器控制线路，,或对线路简化,逻辑变量：,接触器、继电器的,线圈、触头,线圈：,通电时,为,1,断电时,为 0,触头：,闭合时,为 1,断开时,为 0,电器控制线路中，线圈的状态可用逻辑表达式表示，因而可用逻辑代数方法，设计或化简电器控制线路,二,.,逻辑设计法,逻辑与：,电器控制线路与基本逻辑表达式的关系,KA,1,KA,2,KM,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,真值表,逻辑或：,KA,1,KA,2,KM,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,真值表,常闭触头用其线圈的非表示,逻辑非：,KA,KM,0,1,1,0,真值表,逻辑电路基本类型：,逻辑组合电路,（无反馈，如自锁电路）,逻辑时序电路,（有反馈，有记忆功能）,逻辑设计法 举例,控制线路,要求：,某电动机只有在继电器,KA,1,、KA,2,、KA,3,中任何一个或任何两个继电器动作时才能运转，而在其它任何情况下都不运转。电动机的运转由接触器,KM,控制,根据题目的要求，列出接触器通电状态的真值表,接触器通电状态的真值表,KA,1,KA,2,KA,3,KM,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,根据题目的要求，列出接触器通电状态的真值表,KA,1,KA,2,KA,3,KA,1,KA,2,KA,3,KM,(,按基本公式和运算规律,),化简,三,.,电气控制电路设计中元器件的选择,电动机的选择,卧式车床主电动机的功率：,P=36.5D,式中,:P,主拖动电动机的功率,(kW),D,工件最大直径,(m),立式车床主电动机的功率,P=20D,式中,:P&D,同上,摇臂钻床主电动机的功率,P=0.0646D,式中,:,P,同上,;D,最大钻孔直径,(mm),卧式镗床主电动机的功率,P=0.004D,式中,:,P,同上,;,D,镗杆直径,(mm),龙门铣床主电动机的功率,P=1/166B,式中,:,P,同上,;,B,工作台宽度,(mm),1.,电动机功率的选择：,1.54,0.88,1.19,1.7,1.15,进给拖动功率,=0.03,0.05,主拖动功率,2.,电动机额定电压的选择：,与供电网电压一致,220V/380V,（,/Y,）,380V/660V,（,/Y,）,中小型异步电动机,若,380V/660V,用,Y,/,起动，且功率教大时，,则选用相应电压的,高压电动机,3.,电动机额定转速的选择：,一般同功率的电动机，,额定转速愈高，,尺寸愈小，成本愈低,但生产机械转速一定，,电机转速愈高，传动机构,转速比愈大，其机构愈复杂,4.,电动机结构型式的选择：,以电动机与工作机构的,连接方便,紧凑为原则,卧式,（轴是水平的）,立式,（轴是垂直的）,立铣,龙门铣,立式钻床,根据工作条件选择电动机的防护型式：,防护式,封闭式,防爆式,5.,鼠笼电动机有关电阻的计算：,起动,电阻的计算：,减压起动时，定子回路串联的限流电阻,反接制动,电阻的计算：,反接制动时，其电流起动电流,常用低压电器的选择,1.,接触器的选用,:,电源的类型,直流,交流,主触点额定电流,辅助触点,种类,数量,触点额定电流,线圈,电源种类,频率,额定电压,额定操作频率,2.,继电器的选择,:,一般继电器的选用,（电磁继电器）,线圈电压或线圈电流,过,/,欠电流继电器,过,/,欠电压继电器,中间继电器,时间继电器的选择,通电延时或断电延时,延时长短,使用场合,工作环境,热继电器的选用,结构形式（两相,三相）,热元件额定电流：,I,R,（,0.95,1.05,）,I,N,（一般）,I,R,（,1.15,1.5,）,I,N,（特殊）,I,N,电动机的额定电流,3.,熔断器的选择,:,种类,额定电压,额定电流,熔断器,熔体额定电流,I,R,：,单台长期工作：,I,R,（,1.5,2.5,）,I,N,一组保护多台：,I,R,（,1.5,2.5,）,I,max,I,N,4.,其它电器的选择,:,断路器的选择,控制变压器容量的选择,控制按钮的选择,行程开关的选择,万能转换开关的选择,接近开关的选择,