07现代低压电器及其控制技术4章

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1、第4章电气控制线路设计基础4.1电气设计的主要内容机械设备电气设计一般包括以下两部分内容：①确定拖动方案和选择电动机，前者是指选择交流拖动方案还是直流拖动方案；后者是指选择电动机的型号及容量。②设计电气自动控制线路，并据此选择电器元件和设计电气原理图、安装图及互连图。4.1.1电气设计的一般内容①拟定电气设计任务书(技术条件)；②确定电力传动方案和控制方案；③选择传动电动机；④设计电气原理图(包括主、辅助电路)；⑤选择电气元件，制定电气元件或装置易损件及备用件的明细表；⑥设计操作台、电气柜、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件；⑦绘制电气装配图

2、和接线图；⑧编写电气原理说明书和使用说明书，包括操作顺序说明、维修说明及调整方法。4.1.2电气设计的技术条件①用户供电系统的电压等级、频率、容量及电流种类。②有关操作方面的要求，如操作台的布置，操作按钮的设置和作用，测量仪表的种类、故障报警和局部照明要求等。③有关电气控制的特性，如电气控制的基本方式，自动工作循环的组成，动作程序，限位设置，电气保护及联锁条件等。④有关电力拖动的基本特性，如电动机的数量和用途，各主要电动机的额定功率、负载特性、调速范围和方法，以及对起动、反向和制动控制的要求等。⑤生产机械主要电气设备(如电动机、执行电器和行程开关

3、等)的布置草图和参数。4.1.3电气传动形式的选择(1)电气传动方式1)单机拖动2)分机拖动随着电力电子及控制技术的发展，交流调速装置的性能与成本已经能和直流调速装置竞争，越来越多的直流调速应用领域采用了交流调速方法。因此在交流电动机能满足生产需要的场合都应采用交流电动机。具体应考虑以下几点：①需调速的机械，包括长期工作制、短时工作制和重复短时工作制机械，应采用交流电动机。②在环境恶劣场合，例如高温、多尘、多水汽、易燃、易爆等场合，宜采用交流电动机。③电动机的结构型式应当适应机械结构的要求，再考虑到现场环境，可选用防护式、封闭式、防腐式、防爆式以

4、及变频器专用电动机等结构型式。(2)调速性能在选择调速方案时，可参考以下几点。1)重型或大型设备2)精密机械设备3)一般中小型设备(3)负载特性不同机电设备的各个工作机构，具有各自不同的负载特性[P=f(n)，M=f(n)](4)起动、制动和反向要求所以在必要时也可选用高起动转矩的电动机，或采用提高起动转矩的措施。另外，还要考虑电网容量。对于电网容量不大而起动电流较大的电动机，一定要采取限制起动电流的措施，如采用降压起动，软起动等方式，以免电网电压波动较大而造成事故。4.1.4电气控制方案的确定选择控制方案遵循的主要原则是：(1)自动化程度要与国

5、情相适应(2)控制方式应与设备通用化和专用化的程度相适应目前，微处理器已进入机床、自动线、机械手的控制领域，并显示出灵活、可靠、控制功能强、体积小等优越性，受到电气设计者越来越多的关注。(3)控制方式随控制过程的复杂程度而变化(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4.2电气设计的一般原则4.2.1最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求4.2.2在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济1)尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的环节和线路。2)尽量缩短连接导线的数量和长度。图4.1电器连接图3)尽

6、量减少电器的数量，采用标准件，尽可能选用相同型号的电器元件，以减少备用量。4)尽量减少不必要的触点，简化电路。常用的方法有：①合并同类触点。如图4.2所示，在获得同样功能情况下，4.2(b)图比4.2(a)图在电路上少了一对触头。②利用转换触点。如图4.3所示。③利用半导体二极管的单向导电性来有效减少触头数，如图4.4所示。④利用逻辑代数进行化简，以便得到最简化的线路。图4.2同类触头的合并图4.3转换触头的应用图4.4利用二极管等效图4.5减少通电电路5)线路在工作时，除必要的电路必须通电外，其余的尽量不通电以节约电能，并延长电路的使用寿命。4

7、.2.3保证控制线路工作的可靠性1)选用的电器元件要可靠、牢固、动作时间少、抗干扰性能好。2)正确连接电器的线圈。在交流控制电路中不能串联接入2个电器的线圈，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的，如图4.6所示。其线圈应该并联连接。对于直流电磁线圈，只要其电阻相同，是可以串联的。但最好不要并联连接，特别是两者电感量相差较大时，例如图4.7所示。图4.6线圈不能串联连接图4.7电磁铁与继电器线圈3)正确连接电器的触点。设计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极或同一相上，以避免在电器触点上引起短路。见图4.8(a)所示，限

8、位开关SQ的常开触点与常闭触点靠得很近，而在电路中分别接在不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧而造成电源短路，若改接成