工业电气控制系统的设计

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1、第4章工业电气控制系统的设计基本要求了解电力拖动系统设计的基本原则；掌握电气控制线路设计的基本规律和注意事项；以国标为准，掌握电气控制线路图的绘图方法。机电设备的设计工作包括：机械设计和电气设计。电气设计通常是和机械设计同时开始，交叉进行的。4.1电气控制线路设计的基本原则1、满足生产机械和工艺对电气控制系统要求原则2、控制线路力求简单、经济原则1）尽量减少电器元件的数量，选用标准电器元件，尽可能选用相同型号的电器元件以减少备用品的数量。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气控制线路。3）尽

2、量减少不必要的触头，以简化电气控制线路，降低故障几率，提高工作可靠性。（1）合并同类触头（2）利用转换触头（3）在直流电路中利用半导体二极管的单向导电性++--（4）利用逻辑代数对电路化简以减少触头的数目。4）尽量缩短连接导线和长度。设计控制电路时考虑到各元件之间的实际位置，如控制柜、操作台、限位开关等。5）尽量减少电器不必要的通电时间3、保证电气控制电路工作的可靠性原则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）正确连接电器元件的线圈。两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联。YA为电感量较大

3、的电磁铁线圈，KA为电感量较小的中间继电器线圈。在交流控制线路中，若需要两个电器元件同时动作时，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使用，应该并联连接。3）正确连接电器元件的触头SQ常开和常闭触点分别接在电源的不同相上，当触头断开产生电弧时，可能在两触头间形成飞弧造成电源短路。由于两触头间的电位相同，就不会造成电源短路。可减少导线段数和缩短导线长度。4）在控制线路中，采用小容量继电器的触头来断开或接通大容量接触器的线圈时，要计算继电器触头断开或接通容量是否足够，不够时必须加小容量的接触

4、器或中间继电器，否则工作不可靠。若要增加接通能力，可用多触头并联；若要增加分断能力，可用多触头串联。5）在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器之间不但要有电气联锁，而且还要有机械联锁。6）设计的电气控制线路应能适应所在电网的情况，如电网容量大小，电压频率的波动范围，以及允许的冲击电流数值等。并据此来决定电动机的起动方式是直接起动或是间接起动。7）在电气控制线路中应尽量避免许多电器元件依次动作才能接通另一个电器元件的现象，以增加线路的可靠性。8）防止出现寄生回路在电气控制线路的动作过程中，意外接通的电路称为寄生回路。寄

5、生回路将破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。热继电器FR起不了保护作用。9）防止线路出现触头竞争现象KT整定的延时时间太短，甚至小于其瞬时触点的动作时间，则无法使KT的线圈失电。4、保证电气控制电路工作的安全性原则在自动控制系统中，常用的保护环节有：短路保护（FU或QF）过流保护（过电流继电器KI）过载保护（FR或QF）失压保护——防止电压恢复时电动机自行起动的保护。（一般用自锁触点或零压继电器KV）过压保护（过压继电器KV）弱磁保护（欠电流继电器KI）（超速）极限保护（用SQ的常闭触点实现）5、操作、维

6、护、检修方便原则电器元件应留有备用触头，必要时留有备用电器元件，以便检修、调整改接线路；设置电气隔离，避免带电检修；控制机构应操作简单、便利，能迅速而方便地实现从一种控制方式到另一种控制方式的转换，如从自动控制转换到手动控制等；设置多点控制，便于在生产机械旁进行调试；操作回路较多时，应采用主令控制器，而不采用许多按钮的方式。4.2电气控制线路设计的基本程序1、拟定电气设计任务书在任务书中，应简要说明所设计的机械设备型号、用途、工艺过程、技术性能、传动方式及现场环境条件等。说明以下技术指标及要求：控制精度，生产效率要

7、求；用户供电电网的种类、电压等级、频率及容量；有关电力拖动的基本特性，如电动机的数量、用途、负载特性、调速范围以及对起动、反向和制动的要求等；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、电气保护及联锁条件等；有关操作方面的要求，如操作台的布置、测量和信号指示、故障报警及照明等；机床主要电气设备（如电动机、执行电器和行程开关等）的参数及布置草图。2、电力拖动方案的选择电力拖动方案是指根据生产工艺要求、生产机械的结构、运动部件的数量、运动要求、负载特性、调速要求及投资金额等条件，来确定电动机

8、的类型、数量、拖动方式，并拟定电动机的起动、运行、调速、转向、制动等控制要求，作为电气控制原理图设计及电器元件选择的依据。1）电气传动方式（1）单机拖动：一台设备只有一台电动机，通过机械传动链将动力传送到各个工作机构。（2）分机拖动：一台设备由多台电动机分别驱动各个工作机构。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：主运动及进给运动