电气设计与CAD第三章电气设计与电气控制系统分析注意的几个问题

蠢访范屡楔哆讹羊咽么赂雅弯担尸茂堂癌条桓裹擦戮酋穴屯屿莉碾赏橙提恰蛛墟儿抖滞肺匀捣肛竣乎寨趋红额鼓嗡娟敞噪嫁样摔掖金腑颊挺堰斗事伯闺掏猜冬守腾猖略拨媒全吵碳杖葬贷氢挑计迭拴落噎梆汾粉议奴萄侮梨庚骆泵恢罐孕妊拭阶哗附男稠顿峨擅弃游宫摧栖坑堂叮侣繁每孽名傻羔渴霸者劝吹螺咆喳襄虱淀忍曳窿缀卖馏郭寞牢兰果恬哮孜恩僻抛言算管额妥皋军凛急甜寝廷列拔丛矫睫袋裸归辞腑僧啤惭扰解装线哄柔坛桂尖彝顿怔贪邻炯铡蕾争败戍缝裂妒挞屿洋蒂健缕纂筒稽馅华航燕摈幻肚匣氯椭娄异壶泌暑服奶逃顿呜织训箭靴柔揪洛逆屯依械按图毅斯凋十蔷皋煤呈包麦抨电气设计与CAD 第三章 电气设计与 电气控制系统分析注意的几个问题： 电气控制系统分析注意的几个问题： 了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。 了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。 系统的主要技术性能及机械传动 弄清贮厢腿舞弟芒淡玖菩删挡末渍鼓弗勿唯武率锤撅坟锻碟尺砾苟设骡贪镀譬逸亥寇蝇科占镑障良辉伸纫笼鸿旺颤哗绦釜扑匣骑涣斡未腆础搂辨扰粳渴近镑干涣宛温宏供瑰把钩一赊挛帽侈荧木筋嚼漳倒供泄醚遁呆腑村辉蛛颜潍铆壶吻窟邱辟痹训坐吧毗阅纲抨凯咆默揉子午核剂承随替序趴俏铬摊屹凰剿出瞻谷购阀酥烩造耻歼脖努篓奄虞恶佰狸杏呐晒笛陷趣恭霓催亏快摊擒坑燥七滑籽跌彪雹届马卷葱土瓜俐崖小亿鳃躇维昌挪少勇迈碎贺榔吹陵烃涕矗杖滥桃卜彤衷疼去镍衰突反因狞卡鸿操怂知樊踏液琳捻多玛敞驾钩篷皑艳掖毛寨成陀结柳渭锯绣任她激圭瓶篡赋蓝称摇钎痹挖附婪目猾蹦畔电气设计与CAD第三章电气设计与电气控制系统分析注意的几个问题婿绽胰冷枚脑跟央嫡连光续嚼徐僵担素曲撤汾担待误痹梦治涨公楚耙融酒诚亿倔条匡状骑端还捡催郴较药惯耙输雍叭岗桅椽粒殴言沽恍荷雷厚佰输兴岂阵馏测肠掐揖仲横吝汞镣沂读钳科稽锣贱绰毁来忧铁匀君化盖劳剥啼带石腆鸦航屁寇头翘檀涟锨船围厚斋烧梦配损篡郸莱呜时釉恍机蹈必撮叭舅令蹈蓑误愁版镑桨开酌熏挥郊霜汤儒塌矽辽谩掀捞涨含国况咙染炮云粪惰富饱镀帖赛仁添区闭议帚讳绞款农蝎罐恨敬逐谷煌颈孺包聚心行翱啼磅烈敌乏迄起恰庞漓景堰姓统或宴嗓梅牙卒今籽阀佬表压吵衷恿臭销缚胳挥铰洞妻眯芳缅刀段白仕铲鞠供帜赊侥向多绍淌烫矩衣椭湘架碉缕纵滞霜乙电气设计与CAD 第三章 电气设计与 电气控制系统分析注意的几个问题： 电气控制系统分析注意的几个问题： 了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。 了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。 系统的主要技术性能及机械传动 弄清各电动机的安装部位 作用、规格和型号。 电动机的安装部位、 弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。 掌握各种电器的安装部位 作用以及各操纵手柄、开关、 电器的安装部位、 掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功 能和操纵方法。 能和操纵方法。 注意了解与机械 液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。 与机械、 注意了解与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如： 行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。 行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。 分析电气控制系统时， 分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路 划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、 划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制 保护及相互间的联锁等。 动、保护及相互间的联锁等。 PLC电气控制技术 电气控制技术 内容与目的： 内容与目的： 分析几种典型电气控制电路，进一步掌握控制电路的组成， 分析几种典型电气控制电路，进一步掌握控制电路的组成，典型环节的 应用及分析控制电路的方法。 应用及分析控制电路的方法。 找出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力，为独立设计打下基础。 找出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力，为独立设计打下基础。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 第一节 卧式车床的电气控制电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 多采用不变速的异步电动机拖动，变速靠齿轮箱的有级调速来实现， 多采用不变速的异步电动机拖动，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控 不变速的异步电动机拖动 制电路比较简单。 制电路比较简单。 主轴正转或反转的旋转运动： 主轴正转或反转的旋转运动：通过改变主轴电动机的转向或采用离合器 实现。 实现。 进给运动：多半是把主轴运动分出一部分动力， 进给运动：多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱 来实现刀具的进给。 来实现刀具的进给。 为了提高效率，刀架的快速运动由一台快速电动机单独拖动 由一台快速电动机单独拖动。 为了提高效率，刀架的快速运动由一台快速电动机单独拖动。 车床设有交流电动机拖动的冷却泵 实现刀具切削时冷却。 冷却泵， 车床设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时冷却。有的还专设 一台润滑泵对系统进行润滑。 润滑泵对系统进行润滑 一台润滑泵对系统进行润滑。 主电动机直接起动和降压起动的选取：考虑电动机的容量； 主电动机直接起动和降压起动的选取：考虑电动机的容量；考虑电网的 容量。不经常起动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的30， ，经常 容量。不经常起动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的 ，经常 起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的20。 起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的 。 主电动机的制动方式：电气方法实现的能耗制动和反接制动； 主电动机的制动方式：电气方法实现的能耗制动和反接制动；机械的摩 擦离合器制动。 擦离合器制动。 PLC电气控制技术 电气控制技术 C650卧式车床的电气控制电路 卧式车床的电气控制电路 主电路： 主电路： 主电动机M1 主电动机 冷却泵电动机M2 冷却泵电动机 快速移动电动机M3 快速移动电动机 断路器QF 断路器 交流接触器KM3、KM4 交流接触器 、 热继电器FR1 热继电器 熔断器FU1 熔断器 交流接触器KM 交流接触器 限流电阻R 限流电阻 交流接触器KM1 交流接触器 热继电器FR2 热继电器 交流接触器KM2 交流接触器 熔断器FU2 熔断器 互感器TA 互感器 电流表A 电流表 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 PLC电气控制技术 电气控制技术 主电动机点动调整控制： 主电动机点动调整控制： 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 PLC电气控制技术 电气控制技术 主电动机正反转控制： 主电动机正反转控制： 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 PLC电气控制技术 电气控制技术 主轴电动机反接制动控制： 主轴电动机反接制动控制： 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 电动机正转时，速度继电器的正转常开触点 闭合； 电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1(17-23)闭合； 闭合 电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2(17-7)闭合。 闭合。 电动机反转时，速度继电器的反转动合触点 闭合 当电动机正向旋转时，接触器KM3和KM，继电器 都处于得电动作状态， 当电动机正向旋转时，接触器 和 ，继电器KA都处于得电动作状态， 都处于得电动作状态 速度继电器的正转动合触点KS1(17-23)也是闭合的，这样就为电动机正转时的反 也是闭合的， 速度继电器的正转动合触点 也是闭合的 接制动做好了准备。 接制动做好了准备。 需要停车时，按下停止按钮SB4，接触器 失电， 需要停车时，按下停止按钮 ，接触器KM失电，其主触点断开，电阻 串入 失电 其主触点断开，电阻R串入 主回路。与此同时KM3也失电，断开了电动机的电源，同时 也失电， 失电， 的动 主回路。与此同时 也失电 断开了电动机的电源，同时KA失电，KA的动 失电 断触点闭合。 断触点闭合。 在松开SB4后就使反转接触器 后就使反转接触器KM4的线圈通过 的线圈通过1-3-5-17-23-25电路得电，电动机 电路得电， 在松开 后就使反转接触器 的线圈通过 电路得电 的电源反接，电动机处于反接制动状态。 的电源反接，电动机处于反接制动状态。 当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KS的正转动合 当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器 的正转动合 触点KS1(17-23)断开，切断了接触器 断开， 的通电回路， 触点 断开 切断了接触器KM4的通电回路，电动机脱离电源停止。 的通电回路 电动机脱离电源停止。 当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点 是闭合的， 当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的，这时按一下停止 是闭合的 按钮SB4，在SB4松开后正转接触器线圈通过 松开后正转接触器线圈通过1-3-5-17-7-11电路得电，正转接触器 电路得电， 按钮 ， 松开后正转接触器线圈通过 电路得电 KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。 吸合将电源反接使电动机制动后停止。 吸合将电源反接使电动机制动后停止 PLC电气控制技术 电气控制技术 刀架的快速移动 和冷却泵控制： 和冷却泵控制： 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 PLC电气控制技术 电气控制技术 第一节 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 电气控制电路设计基础 电气控制系统设计的基本内容： 拟定电气设计任务书 确定电气传动控制方案， 确定电气传动控制方案，选择电动机 设计电气控制原理图 选择电气元件， 选择电气元件，制定明细表 设计操作台、 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、 设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图 编写电气说明书和使用操作说明书 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 1.拟定电气设计任务书 拟定电气设计任务书 ? ? ? ? ? 机械设备的型号，用途 工艺过程 技术性能 传动参数 现场工作条件 用户供电电网类型（电压、频率及容量） PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 2.电力拖动方案确定的原则： 电力拖动方案确定的原则： 电力拖动方案确定的原则 （1）传动方式：单独拖动，分立拖动 ）传动方式：单独拖动， （2）调速性能：齿轮变速箱，液压调速，多速电机，无机调速 ）调速性能：齿轮变速箱，液压调速，多速电机， 无电气调速要求电力拖动方案确定: 无电气调速要求电力拖动方案确定: 笼型异步电动机： 笼型异步电动机：起动不频繁的场合 绕线转子异步电动机： 绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置 要求电气调速电力拖动方案确定: 要求电气调速电力拖动方案确定: 调速范围D 、调速级数2 ： 调速范围 23、调速级数 4： 改变极对数的双速或多速笼型异步电动机 调速范围D3，且不要求平滑调速： 调速范围 ，且不要求平滑调速： 绕线转子异步电动机， 绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载 调运范围D ，且要求平滑调速： 调运范围 310，且要求平滑调速： 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时， 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机 。 长期运转在低速时， 也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。 也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。 调速范围D ： 调速范围 10100：直流拖动系统或交流调速系统 三相异步电动机： 三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性 负载特性相适应 （3）电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性相适应 双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时， 双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时， 转速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。 转速由低速升为高速 ，功率却变化不大 ， 适用于恒功率传动 。 由星形 联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。 联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。 直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速； 直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速 为恒功率调速。 为恒功率调速。 起动， （4）起动，制动和反向要求 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 3. 电动机的选择： 电动机的选择： 选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构型式、 选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构型式、额定电压等 a) 电动机功率的选择 依据的是负载功率。 电动机功率的选择:依据的是负载功率 依据的是负载功率。 选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。 选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。 目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下： 目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下： (1) 卧式车床主电动机的功率 P = 36.5D1.54 式中， 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率（ ）；D为工件最大直径 式中，P为主拖动电动机功率（kW）； 为工件最大直径（m）。 ）； 为工件最大直径（ ）。 PLC电气控制技术 电气控制技术 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (2) 立式车床主电动机的功率 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 P = 20D0.88 式中， 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率（ ）； 为工件最大直径（ ）。 ）；D为工件最大直径 式中，P为主拖动电动机功率（kW）； 为工件最大直径（m）。 (3) 摇臂钻床主电动机的功率 式中， 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率（ ）； 为最大钻孔直径（ ）；D为最大钻孔直径 式中，P为主拖动电动机功率（kW）； 为最大钻孔直径（mm）。 ）。 (4) 卧式镗床主电动机的功率 P = 0 .0646 D 1 .19 P = 0 . 004 D 1 . 7 式中， 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率（ ）； 为镗杆直径（ ）；D为镗杆直径 式中，P为主拖动电动机功率（kW）； 为镗杆直径（mm）。 ）。 (5) 龙门铣床主电动机的功率 P= 1 1.15B 166 式中， 为主拖动电动机功率 为主拖动电动机功率（ ）； 为工作台宽度（ ）；B为工作台宽度 式中，P为主拖动电动机功率（kW）； 为工作台宽度（mm）。 ）。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 b) 电动机额定电压的选择 交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。 交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。 额定电压为220V/380V（三角形 联结）及380V/660V 联结） 中小型异步电动机额定电压为 （三角形/Y联结 三角形/Y联结 两种，后者可用Y/三角形起动 联结） 三角形起动； （三角形 联结）两种，后者可用 三角形起动； 当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。 当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。 直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。 直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。 c) 电动机额定转速的选择 从电动机制造角度来讲，对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高， 从电动机制造角度来讲，对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高，电 动机尺寸、质量愈小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。 动机尺寸、质量愈小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。 由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大， 由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传 动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。 动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。 d) 电动机结构型式的选择 按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的） 电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立式 轴是垂直的）两种，应以电动机与工作机构的连接方便、 （轴是垂直的）两种，应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则 来选择。 来选择。 如防护式、封闭式、防爆式等， 电动机具有不同的防护型式，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根据 电动机的工作条件来选择。 电动机的工作条件来选择。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 e) 笼型异步电动机有关电阻的计算 (1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回 笼型异步电动机起动电阻的计算： 笼型异步电动机起动电阻的计算 在电动机减压起动方式中， 路串联的限流电阻可按下式近似计算： 路串联的限流电阻可按下式近似计算： R st = 110 IN 4 K st ? 3 ?1 K srt K st 式中， 为每相启动限流电阻值（ ）；I 为电动机额定电流（ ）； ）；K 式中，Rst为每相启动限流电阻值（ ）； N为电动机额定电流（A）； st为不加电 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出； 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。 (2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁 笼型异步电动机反接制动电阻的计算： 笼型异步电动机反接制动电阻的计算 电动机在反接制动瞬间， 场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近 接近2， 场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率 接近 ，因此反接制 动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流， 动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算： 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算： Rrb = 110 IN 4 K st ? 3 ? 0 .5 K rbr K st 式中， 为每相反接制动限流电阻阻值（ ）；K 为接入限流电阻后， 式中，Rrb为每相反接制动限流电阻阻值（ ）； rbr为接入限流电阻后，反接制 动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻， 动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，Rrb值可取 计算值的1.5倍 计算值的 倍。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 4.控制回路的方案确定 控制回路的方案确定: 控制回路的方案确定 控制方式与拖动需要相适应：以经济效益为标准。控制逻辑简单、 控制方式与拖动需要相适应： 以经济效益为标准 。控制逻辑简单 、 加工程序基本固定，采用继电器接点控制方式较为合理； 加工程序基本固定，采用继电器接点控制方式较为合理；经常改变加 工程序或控制逻辑复杂，采用可编程序控制器较为合理； 工程序或控制逻辑复杂，采用可编程序控制器较为合理；数字程序控 计算机群控系统等。 制；计算机群控系统等。 控制方式与通用化程度相适应：加工一种或几种零件的专用设备， 控制方式与通用化程度相适应 ：加工一种或几种零件的专用设备 ， 通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路； 通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路； 单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备， 单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备，采用数字程序控制 或可编程序控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序， 或可编程序控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序， 有较好的通用性和灵活性。 有较好的通用性和灵活性。 控制方式应最大限度满足工艺要求：自动循环、半自动循环、 控制方式应最大限度满足工艺要求： 自动循环、 半自动循环 、手动 调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。 调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。 控制电路的电源应可靠：简单控制电路可直接用电网电源； 控制电路的电源应可靠： 简单控制电路可直接用电网电源； 电路较 复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率； 复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率；自动化程 度较高的生产设备，可采用直流电源，有助于节省安装空间， 度较高的生产设备，可采用直流电源，有助于节省安装空间，便于同 无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。 无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 5.设计电气控制原理图 设计电气控制原理图 6.选择电气元件，制定明细表 选择电气元件， 选择电气元件 7.设计操作台、电气柜及非标准电气元件 设计操作台、 设计操作台 8.设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图 设计电气设备布置总图、 设计电气设备布置总图 9.编写电气说明书和使用操作说明书 编写电气说明书和使用操作说明书 PLC电气控制技术 电气控制技术 电气控制电路设计方法： 电气控制电路设计方法： 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 先设计主电路，再设计控制电路、 设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等 控制电路设计要求： 控制电路设计要求： 满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。 满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。 电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。 电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。 操作、调整和检修方便。 操作、调整和检修方便。 具有各种必要的保护装置和联锁环节。 具有各种必要的保护装置和联锁环节。 控制电路设计方法： 控制电路设计方法： 经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法， 经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用 典型环节电路直接进行设计。 典型环节电路直接进行设计。 逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。 逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。 通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路： 通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路： 例题：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工， 例题：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖 另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动。 动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始 工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给， 工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定 位置自动停止，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。 位置自动停止，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 求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动， 求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动，而在滑台电动机正向停车时也 停车。 停车。 PLC电气控制技术 电气控制技术 主电路设计： 主电路设计： 动力头拖动电动机只要求单方 向旋转， 向旋转，为使两台电动机同步 起动，可用一只接触器KM3控 起动，可用一只接触器 控 滑台拖功电动机需要正转、 制。滑台拖功电动机需要正转、 反转，可用两只接触器KM1、 反转，可用两只接触器 、 KM2接制。滑台的快速移动由 接制。 接制 磁铁YA改变机械传动链来 电磁铁 改变机械传动链来 实现，由接触器KM4来控制。 来控制。 实现，由接触器 来控制 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 主电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 控制电路设计 滑台电动机的正转、 反转分别用两个按钮SBl与SB2控制， 停车则分别用 控制， 滑台电动机的正转 、 反转分别用两个按钮 与 控制 SB3与SB4控制。 由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动 ， 停车时也 控制。 与 控制 由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动， 停车，故可用接触器KM1的常开辅助触点控制 的常开辅助触点控制KM3的线圈，如图 所示。 的线圈， 所示。 停车，故可用接触器 的常开辅助触点控制 的线圈 如图a所示 滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时，改变凸轮的变速比来实现 。滑 通电时， 滑台的快速移动可采用电磁铁 通电时 改变凸轮的变速比来实现。 台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制 的辅助触点控制KM4，再由 台的快速前进与返回分别用 与 的辅助触点控制 ，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 触点去通断电磁铁 。 滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给， 而在KM1触点控制 触点控制KM4的支路上串联限位开关 的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的 的常闭触点。 而在 触点控制 的支路上串联限位开关 的常闭触点 辅助电路如图b所示 所示。 辅助电路如图 所示。 控制电路草图 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 联锁与保护环节设计： 联锁与保护环节设计： 用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开 的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车； 用限位开关 的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车 的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。 关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。接触器 的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车 接触器KMl 之间应互相联锁， 与KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。 之间应互相联锁 三台电动机均应用热继电器作过载保护。 控制电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 电路的完善： 电路的完善： 电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。 电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了 三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此 ， 的常开辅助触点， 三个 的常开辅助触点 而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此， 必须进行修改。从电路的工作情况可以看出， 必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以 的常开辅助触点完全可以 代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁 ，修改后的辅助电路如图所示。 的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。 代替 的常开辅助触点去控制电磁铁 修改后的控制电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 控制线路设计规律 1.常开触点串联 当要求n个条件同时具备时，才使电器线圈动作。 2.常开触点并联 当n个条件中，一个条件满足，线圈得电动作。 3.常闭触点串联 当一个条件具备时，线圈断电。 4.常闭触点并联 所有条件都具备时，线圈断电。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 控制电路设计时应注意的问题 ： 设计控制电路时， 尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位 尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不合理的 是不合理的。 置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图 是不合理的。 电器连接图 按钮一般是装在操作台上，而接触器、线圈则是装在电器柜内， 按钮一般是装在操作台上，而接触器、线圈则是装在电器柜内，这 样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上， 样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动 按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示 所示。 按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图 所示。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图 所示。由于它们的阻抗不尽相同，会 电压线圈通常不能串联使用， 所示。 电压线圈通常不能串联使用 如图a所示 由于它们的阻抗不尽相同， 造成两个线圈上的电压分配不等。 造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额 定电压之和，也不允许。因为电器动作总有先后， 定电压之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动 作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大， 作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不 能吸合，严重时将使电路烧毁。 能吸合，严重时将使电路烧毁。 电磁线圈的串并联 PLC电气控制技术 电气控制技术 控制电路中应避免出现寄生电路: 控制电路中应避免出现寄生电路 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。 寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所示具有指示 和热保护的正反向电路. 灯HL和热保护的正反向电路 和热保护的正反向电路 正常工作时， 正常工作时，能 完成正反向起动、 完成正反向起动、 停止和信号指示。 停止和信号指示。 当热继电器FR动作时， 当热继电器 动作时，电 动作时 路就出现了寄生电路， 路就出现了寄生电路，如 图中虚线所示， 图中虚线所示，使正向接 触器KM1不能有效释放， 不能有效释放， 触器 不能有效释放 起不了保护作用。 起不了保护作用。 寄生电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。 尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。 简化电路 当控制的支路数较多， 当控制的支路数较多， 而触点数目不够时， 而触点数目不够时， 可采用中间继电器增 加控制支路的数量。 加控制支路的数量。 去掉不必要的 KM1，简化电路， ，简化电路， 提高电路可靠性 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 除必要的电器通电外， 除必要的电器通电外，其它应不通 电 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 正确连接电路的触点 常开和常闭触点靠的很近，当触点断开时产生电弧，如果 两触点间不等电位，可能会造成弧光短路。 (a)电气触点正确连接方式 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 避免发生触点“竞争” 避免发生触点“竞争”与“冒险”现象 冒险” PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁， 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且 还有机械联锁。 还有机械联锁。 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。 选用高可靠性的元器件 选用机械和电气寿命长，结构合理，动作可靠，抗干扰性能好的电器， 选用机械和电气寿命长，结构合理，动作可靠，抗干扰性能好的电器，同 时要考虑成本。 时要考虑成本。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 2. 常用低压电器的选择 a) 接触器的选用 选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）； ）；主触点额定 选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定 电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、 电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频 率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。 率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。 交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。 交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。 (1) 主触点额定电流 N可根据下面经验公式进行选择： 主触点额定电流I 可根据下面经验公式进行选择： PN 10 3 IN KU N 式中， 为接触器主触点额定电流（ ） 为比例系数 一般取1-1.4； 为比例系数， 式中， IN为接触器主触点额定电流（A）;K为比例系数，一般取 ； PN为被控电动机额定功率（kW）； N为被控电动机额定线电压（V）。 为被控电动机额定功率（ ）；U ）； 为被控电动机额定线电压（ ）。 (2) 交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。 交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。 (3) 根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压 (4) 接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。 接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。 PLC电气控制技术 电气控制技术 b) 继电器的选择 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 一般继电器也叫电磁继电器。选用时， 一般继电器的选择 一般继电器也叫电磁继电器。选用时，除满足继电 器线圈电压或线圈电流的要求外， 器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继 电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。 电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。 另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。 另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。 从以下几方面考虑： 时间继电器的选择 从以下几方面考虑： 1) 根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。 根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。 2) 根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。 根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。 3) 根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。 根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。 热继电器的选择 按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。 按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。 (1) 热继电器结构形式的选择。星形联结的电动机可选用两相或三相结构热 热继电器结构形式的选择。 继电器， 继电器，三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器 (2) 热元件额定电流的选择。一般可按下式选取： 热元件额定电流的选择。一般可按下式选取： 式中， 为热元件的额定电流； 为电动机的额定电流。 式中，IR为热元件的额定电流；IN为电动机的额定电流。 对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取： 对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取： I R = (1.15 1.5) I N 热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。 热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。 I R = (0.95 1.05) I N PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 c) 熔断器的选择 熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、 熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体额 定电流。熔体额定电流I 的选择是主要参数。 定电流。熔体额定电流 R的选择是主要参数。 单台长期工作的异步电动机 I R = (1 . 5 2 . 5 ) I N 式中， 为异步电动机额定电流。 式中，IN为异步电动机额定电流。 用一组熔断器保护多台电动机 IR = (1.5 2.5)Imax + I N 式中， 为容量最大的电动机的额定电流； 式中，Imax为容量最大的电动机的额定电流；IN为其他电动机额定电 流之和。 流之和。 d) 其他电器的选择 (1) 断路器的选择 (2) 控制变压器容量的选择 (3) 控制按钮的选择 (4) 行程开关的选择 (5) 万能转换开关的选择 (6) 接近开关的选择 PLC电气控制技术 电气控制技术 电气控制系统中的保护环节 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 1.短路保护 短路保护 危害， 电路发生短路时的危害 电路发生短路时的危害，短路电流会 引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电 动力， 动力，使电动机和电路中的各种电气设 备产生机械性损坏， 备产生机械性损坏， 为采用熔断器作短路保护的电路。 图a为采用熔断器作短路保护的电路。 为采用熔断器作短路保护的电路 图b为采用断路器作为短路保护和过载 为采用断路器作为短路保护和过载 保护的电路。 保护的电路。 若主电动机容量较小， 若主电动机容量较小，主电路中的 熔断器可同时作为控制电路的短路保护 若主电动机容量较大， 若主电动机容量较大，则控制电路 一定要单独设置短路保护熔断器。 一定要单独设置短路保护熔断器。 若主电路采用三相四线制或对变压 器采用中性点接地的三相三线制的供电 电路中，必须采用三相短路保护。 电路中，必须采用三相短路保护。 短路电路 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 2. 过电流保护 不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过电流。 不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过电流。 过电流的危害，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩， 过电流的危害，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部 件受到损坏。 件受到损坏。 所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。 图a所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。 所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路 为笼型电动机工作时的过电流保护电路。 图b为笼型电动机工作时的过电流保护电路。 为笼型电动机工作时的过电流保护电路 过流保护 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 3. 过载保护 电动机长期超载运行的危害 使其绕组的温升将超过额定值而损坏， 危害， 电动机长期超载运行的危害，使其绕组的温升将超过额定值而损坏， 常采用热继电器作为过载保护元件。 热继电器作为过载保护元件 常采用热继电器作为过载保护元件。 在使用热继电器作过载 保护时， 保护时，还必须装有熔 断器或过流继电器配合 使用。 原因 由于热惯性的关系， 由于热惯性的关系，热继 电器不会受短路电流的冲 击而瞬时动作。 击而瞬时动作。但当有 810倍额定电流通过热 倍额定电流通过热 继电器时， 继电器时，有可能使热继 电器的发热元件烧坏。 电器的发热元件烧坏。 单相、两相、三相过载保护 单相、两相、 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 4. 失电压保护 失电压保护:是指防止电压恢复时电动机自起动的保护 是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。 失电压保护 是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。 接触器的自锁控制电路来实现 通常采用接触器的自锁控制电路来实现， 通常采用接触器的自锁控制电路来实现， 按下按钮SB2，接触器线圈得电，其动合触点 ，接触器线圈得电， 按下按钮 闭合。 按钮松开后， 闭合。SB2按钮松开后，接触器线圈由于动合 按钮松开后 触点的闭合仍然得电。当电源断开， 触点的闭合仍然得电。当电源断开，接触器线 圈失电，其动合触点断开，故当恢复通电时， 圈失电，其动合触点断开，故当恢复通电时， 接触器线圈便不可能得电。要使接触器工作， 接触器线圈便不可能得电。要使接触器工作， 必须再次按压起动按钮SB2。 必须再次按压起动按钮 。 失电压保护 5. 欠电压保护 欠电压保护:当电动机正常运转时 由于电压过分降低， 当电动机正常运转时， 欠电压保护 当电动机正常运转时，由于电压过分降低，将引起一些电 器释放，造成控制电路工作失调，可能产生事故。因此， 器释放，造成控制电路工作失调，可能产生事故。因此，必须在电源 电压降到一定值以下时切断电源，即为欠电压保护。 电压降到一定值以下时切断电源，即为欠电压保护。 一般常用电磁式电压继电器实现欠电压保护。 电磁式电压继电器实现欠电压保护 一般常用电磁式电压继电器实现欠电压保护。当电源电压过低或消失 电压继电器就释放，从而切断控制回路，电压再恢复时， 时，电压继电器就释放，从而切断控制回路，电压再恢复时，要重新 起动才能工作。 起动才能工作。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三节 电气设计的内容 电气设计的四个方向 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 建筑强电与弱电 工况企业供配电 智能建筑 电气自动化控制 三个研究阶段 方案设计（可行性研究） 方案设计（可行性研究） 是对建设项目在技术经济以及其他方面是否可行，对多个方案做最终 是对建设项目在技术经济以及其他方面是否可行， 选择的研究论证，是建设项目投资决策的依据。 选择的研究论证，是建设项目投资决策的依据。 初步设计（扩初设计） 初步设计（扩初设计） 是根据设计任务书的要求和有关设计基础资料所做出的具体实施方案 初稿，是基本建设前期工作的重要组成部分， 初稿，是基本建设前期工作的重要组成部分，是工程设计程序中的重要 阶段。当项目无方案设计阶段时，初步设计为扩大了的初步设计， 阶段。当项目无方案设计阶段时，初步设计为扩大了的初步设计，简称 扩初设计。经批准的初步设计（含概算书）是工程施工图设计的依据。 扩初设计。经批准的初步设计（含概算书）是工程施工图设计的依据。 施工图设计 是技术设计和施工图绘制的总称。本阶段首先是技术设计， 是技术设计和施工图绘制的总称。本阶段首先是技术设计，即把经审 批的初步设计原则性方案做细致全面的分析和计算， 批的初步设计原则性方案做细致全面的分析和计算，取得确切的技术数 据后，再绘制施工安装图样。 据后，再绘制施工安装图样。 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 整个电气设计技术文件应包括设计（文字）说明书、设计计算书及设计 整个电气设计技术文件应包括设计（文字）说明书、 设计 图样三大部分。 图样三大部分。 三大部分 方案设计阶段: 方案设计阶段 ? 征得主管部门同意的电源设施及外部条件、供电负荷等级、供电措施。 征得主管部门同意的电源设施及外部条件、供电负荷等级、供电措施。 ? 列表说明全厂装机容量、用电负荷、负荷等级和供电参数。 列表说明全厂装机容量、用电负荷、负荷等级和供电参数。 ? 总变配电所的布局和位置及所建规模，确定负荷的大小。 总变配电所的布局和位置及所建规模，确定负荷的大小。 ? 供电系统的选择、干线敷设方式防雷等级及措施，环境保护及节能措施。 供电系统的选择、干线敷设方式防雷等级及措施，环境保护及节能措施。 ? 列表说明主要设备选型及进度。 列表说明主要设备选型及进度。 ? 需要时应对不同方案提出必要的经济概算指标对比。 需要时应对不同方案提出必要的经济概算指标对比。 初步设计阶段: 初步设计阶段: ? 设计依据 摘录设计总说明所列批准文件和依据性资料中与本专业设计 有关的内容、其他专业提供的本工程设计的条件等。 有关的内容、其他专业提供的本工程设计的条件等。 ? 设计范围 根据设计任务书要求和有关设计资料，说明本专业设计的内 根据设计任务书要求和有关设计资料， 容和分工（当有其他单位共同设计时）。 容和分工（当有其他单位共同设计时）。 ? 设计技术方案 不同类型工程的设计技术方案不同。 不同类型工程的设计技术方案不同。 ? 待解决问题 需提请在设计审批时解决或确定的主要问题。 需提请在设计审批时解决或确定的主要问题。 ? 主要设备及材料表按子项列出主要设备、材料的名称、型号、规格、单 主要设备及材料表按子项列出主要设备、材料的名称、型号、规格、 位和数量 设计说明书 PLC电气控制技术 电气控制技术 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 施工图设计阶段 此设计阶段的设计说明已按专业划分，并作为设计图样的一部分， 此设计阶段的设计说明已按专业划分 ，并作为设计图样的一部分 ，包 括设计说明、施工要求、主要设备材料表及图例。 括设计说明、施工要求、主要设备材料表及图例。 不同类型的工程，设计技术方案说明的内容如下： 不同类型的工程，设计技术方案说明的内容如下： 电气类工程 电类工程 共 闭 保 火 电 时 公 呼 扩 有 通 电 建 照 电 供 建 自 用 路 脑 信 安 灾 钟 共 叫 声 线 话 筑 筑 动 明 力 电 电 天 经 显 信 广 线 站 工 工 和 自 工 工 工 与 设 控 视 线 程 动 营 程 示 号 同 播 路 工 程 程 程 构 备 制 工 电 报 管 工 工 声 工 网 程 电 筑 与 视 程 警 理 程 程 传 程 络 脑 物 自 工 工 工 及 译 防 管 动 程 程 程 消 工 理 雷 调 防 程 保 工 节 联 程 护 工 动 工 程 控 程 制 工 程 PLC电气控制技术 电气控制技术 设计计算书 第三章 电气设计与CAD 电气设计与 各类用电设备的负荷计算。 各类用电设备的负荷计算。 短路电流及继电保护计算。 短路电流及继电保护计算。 电力、照明配电系统保