电气控制系统的设计1

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1、第3章电气控制系统的设计返回总目录任何生产机械电气的控制系统设计都包括两个基本方面，一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备的使用效能和自动化程度，即决定生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。本章将在前面各章分析的基础上，针对某些生产机械，讨论如何完成其电气控制系统设计，即完成一个电气控制系统设计应遵循的基本原则。●3.1电气控制系统设计的基本原则●3.2电气控制系统的设计方法本章内容3.1电气控制系统设计

2、的基本原则在现代生产的控制设备中，对机—电、液—电、气—电等设备的配合要求越来越高。虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本是相同的。电气控制系统设计的基本原则就是：在最大程度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠、动作准确、结构简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。3.1.1电气控制系统设计要求电气控制系统的设计是在传动形式及控制方案选择的基础上进行的，是传动形式与控制方案的具体化。其设计灵活多变，没有固定的方法和模式，即使是同一个电路的功能结构，不同人员设计出来的线路可能完全不

3、同。因此，作为设计人员，应该随时发现和总结经验，不断丰富和拓宽思路，才能做出最为合理的设计。一般情况下，电气控制系统的设计应满足生产机械加工工艺的要求，线路要安全可靠，操作和维护方便，设备投资少等。因此，要求控制电路的设计必须正确，并能合理地选择电器元件。一般在设计时应该满足以下要求。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首先要对生产要求、机械设备的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分了解。生产工艺要求一般是由机械设计人员提供的，实际执行时有些地方可能会有些差异，这就需要电气设计人员深入现场对同类或接近的产品进行调查、分析和综合，从而作为设计电气控制线路的依据。并在此基

4、础上考虑控制方式，启动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。3.1电气控制系统设计的基本原则3.1电气控制系统设计的基本原则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、成熟的环节和线路。(2)尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制线路时，应合理安排各电器的位置、考虑各个元件之间的实际接线。要注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线，如图3.1(a)和图3.1(b)所示，仅从控制线路上分析，没有什么不同，但若考虑实际接线，图3.1(a)就明显不合理，因为按钮在操作台上，而接触器在电气柜内，这样就需要由电气柜二次引出较长的连接线到操作台的按钮上。而

5、图3.1(b)的连接是将启动按钮和停止按钮直接连接，这样就可以减少一次引出线，减少布线的麻烦和导线的使用数量。特别要注意，同一电器的不同触头在线路中应尽可能具有更多的公共接线，这样可以减少导线数和缩短导线的长度。图3.1电器连接图3.1电气控制系统设计的基本原则(3)尽量减少电器数量，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头，简化控制线路以减小控制线路的故障率，提高系统工作的可靠性。为此可采用以下4种方法。①合并同类触头。如图3.2所示，在获得同样功能的情况下，图3.2(b)比图3.2(a)在电路中减少了一对触头。但是在合并触头时应注意触头对额

6、定电流值的限制。3.1电气控制系统设计的基本原则图3.2同类触头的合并3.1电气控制系统设计的基本原则②利用转换触头。利用具有转换触头的中间断电器，将两触头合并成一对转换触头，如图3.3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3.4所示。对于弱电电气控制电路，这样做既经济又可靠。图3.3转换触头的应用3.1电气控制系统设计的基本原则图3.4利用二极管等效3.1电气控制系统设计的基本原则④利用逻辑代数进行化简，以便得到最简化的线路。(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。由图3.5(a)可知，接触器KM2得电后，接触

7、器KM1和时间继电器KT就失去了作用，不必继续通电，但它们仍处于带电状态。图3.5(b)线路比较合理。在KM2得电后，就切断了KM1和KT的电源，节约了电能，并延长了该电器的寿命。3.1电气控制系统设计的基本原则图3.5减少电器通电时间电路3.1电气控制系统设计的基本原则3.保证控制线路工作的可靠性(1)选用的电器元件要可靠、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两个电器的线圈，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，