电气原理图设计原则.ppt

Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 3.2 电气原理图设计的一般原则 当电力拖动方案和控制方案确定后，就可以进 行电气控制原理图的设计。电气控制原理图的设计 是电力拖动方案和控制方案的具体化。电气控制原 理图的设计没有固定的方法和模式，作为设计人员 ，应开阔思路，不断总结经验，丰富自己的知识， 设计出合理的、性价比高的电气控制原理图。 一般在设计时应遵循以下原则： Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 3.2.1 应最大限度地实现生产机械和 工艺对控制电路的要求 生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气 原理图设计的主要依据，这些要求常常以工作循环 图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式 提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术 指标。其它如起动、转向、制动、照明、保护等要 求，应根据生产需要充分考虑。出现事故时需要有 必要的保护及信号预报以及各部分运动要求有一定 的配合和联锁关系等。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 生产工艺要求一般是由机械设计人员提供，可能 有时所提供的仅是一般性原则和意见，这时电气设计 人员就需要对同类或接近产品进行调查、分析、综合 ，然后提出具体、详细的要求，征求机械设计人员意 见后，作为设计电气控制原理图的依据。 另外，在科学技术飞速发展的今天，对电气控制 系统的要求越来越高，而新的电器元件和电气装置， 新的控制方法层出不穷，如智能式的断路器、软启动 器、变频器等。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断 发展、更新紧密地联系在一起的，电气设计人员应不 断密切关心电机、电器技术、电子技术的新发展，不 断收集新产品资料，更新自己的知识，以便更及时应 用于控制系统的设计中，使控制系统在技术指标、稳 定性、可靠性等方面得到进一步提高。 3.2.2 在满足控制要求的前提下，控 制方案应力求简单、经济 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 （1）尽量选用标准的、常用的或经过实际考验 过得电路和环节 （2）尽量缩减连接导线的数量和长度 设计电气控制原理图 时，应考虑到各元件之间 的实际接线特别要注意电 气柜、操作台和限位开关 之间的连接线，如图3-1 所示。 图3-1（a）所示的接线是 不合理的。因为按钮在操 作台上，而接触器在电气 柜内，这样接线就需要由 电气柜二次引出接线到操 作台的按钮上。 一般都将起动按钮和停止 按钮直接连接，这样就可 以减少一次出线，如图3- 1（b）所示。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 （3）尽量缩减电器元件的品种、规格和数量 尽可能采用性能优良、价格便宜的新型器件和 标准件，同一用途尽可能选用相同型号。 （4）应减少不必要的触头以简化电路 在复杂的继电接触控制电路中，各类接触器、 继电器数量较多，使用的触头也多，电路设计应注 意： 主辅触头的使用量不能超过限定对数，因为各 类接触器、继电器的主副触头数量是一定的。设计 时应注意尽可能减少触头使用数量。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 因控制需要触头数 量不够时，可以采用逻辑 设计化简方法，改变触头 的组合方式以减少触头使 用数量，或增加中间继电 器来解决。 图3-2（b）比图3 -2（a）就节省一 对触头 检查触头容量是否满足控制要求，避免因使用 不当而出现触头烧坏、粘滞和释放不了的故障，要合 理安排接触器主副触头的位置，避免用小容量继电器 触头去切断大容量负载。总之，要计算触头断流容量 是否满足被控制负载的要求，以保证触头工作寿命和 可靠性。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少 触头数，对于弱电控制电路，这样做既经济又可靠。 如图3-3所示。 在控制电路图设计完成后，宜将电路化成逻辑 代数式验算，以得到最简化的电路。 （5）控制电路在 工作时，除必要的电 器必须通电外，其余 的尽量不通电 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 使这些电器处在短时工 作制，延长电器的使用寿命 和减少故障。 以异步电动机降压起动 的控制电路为例（参看图1- 60）。 如图3-4（a）所示，在电动机起动后时间继电器 KT就失去了作用，接成图3-4（b）电路时可以在起 动后切除KT的电源。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 3.2.3 保证控制电路工作的可靠和安全 为了保证控制电路工作可靠，最主要的是选用 可靠的元件，如尽量选用机械和电气寿命长、结构 坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器。同时在具 体电路设计时应注意以下几点。 （1）正确连接电器元件及触头位置 对一个串联回路，各电器元件或触头位置互换 ，并不影响其工作原理，但从实际连线上却影响到 安全、节省导线等方面的问题。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 如图3-5两种接法所示。两者工作原理相同，采 用图3-5（a）接法，同一SQ的常开和常闭触头靠得 很近，如果分别接在电源的不同相在触头断开时， 产生电弧时很可能在两触头间形成飞弧而造成电源 短路，此外绝缘不好 时也会引起电源短路。 而且这种接法电气箱 到现场要引出四根线， 很不合理，图3-5（b） 所示的接法较合理。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 （2）正确连接电器线圈 如图3-6所示。假如交流 接触器KMl先吸合，由于KMl 的磁路闭合，线圈的电感显著 增加，因而在该线圈上的电压 降也相应增大，从而使另一个 接触器KM2的线圈电压达不 到动作电压，因此，多个电器 需要同时动作时其线圈应该并 联连接。 在交流控制电路中电压线圈通常不串联使用， 即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联施加额定 电压之和，而每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗 成正比，两个电器动作总是有先有后，不可能同时吸 合，引起工作不可靠。 对于电感较大的电器线 圈，例如电磁阀、电磁铁或 直流电机励磁线圈等则不宜 与相同电压等级的接触器或 中间继电器直接并联工作， 否则在接通或断开电源时会 造成后者的误动作。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 （3）在控制电路中应避免出现寄生电路 在控制电路的动作过程中，那种意外接通的电 路叫寄生电路（或叫假回路）。 图3-7所示是一个具有指示 灯和热保护的正反向电路。正常 工作时，能完成正反向起动、停 止和信号指示。但当热继电器 FR动作时，电路就出现了寄生 电路如图中虚线所示，使正向接 触器KMl不能释放，起不了保护 作用。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 （4） 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 如图3-8（a）所示，正确 接线如图3-8（b）所示。 （5）防止电路出现触头 竞争现象 电器动作过程与时间关 系图称为时间图,如图3-9所 示。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 继电器或接触器线圈在 点1时接通，但其触头要到点 2才闭合（或打开）： t1 = 12 吸引时间 而线圈在3断电，触头到4才打开（或闭合）： t2 = 34 释放时间 考虑电器元件的动作时间，同一信号控制几个电 器，对时序电路来说，就会得到几个不同的输出状态 。这种现象称为电路的“竞争”。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 对于开关电路，由于电器元件的释放延时作用 ，也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出的可能 性，称这种现象为“冒险”。 “竞争”与“冒险”现象都将造成控制回路不能按 要求动作，引起控制失灵。 （6）防止误操作带来的危害 对一些重要的设备应仔细考虑每一控制程序之 间必要的联锁，即使发生误操作也不会造成设备事故 。如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，而且要有机械联锁。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图设计的一般原则 （7）设计的电路应能适应所在电网情况 根据电网容量的大小，电压、频率的波动范围 以及允许的冲击电流数值等决定电动机采用直接起动 还是间接起动方式。 （8）考虑故障状态下，设备的自动保护作用 应根据设备特点及使用情况设置必要的电气保 护。一般均有过载、短路、过流、过压、失压等保护 环节。 Y XSH 现代电气自动控制技术 3.2 电气原理图