电器控制系统设计.ppt

第三章 电器控制系统设计,第一节 电器控制线路的绘图原则,第二节 电器控制线路的设计方法,第一节 电器控制线路的绘图原则,电气图：用电气图形符号绘制的图。是电工领域中最主要的提供信息方式，它提供的信息内容可以是原理、位置、设备制造及接线等。,根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制，表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求的工程图。,常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与安装接线图。,一、电气图常用的图形符号、文字符号,图形符号,文字符号,符号要素,一般符号,限定符号,基本文字符号,辅助文字符号,补助文字符号,通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。,用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。,具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。,表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。,提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。,单字母符号：,双字母符号:,文字符号,基本文字符号：,单字母符号：,双字母符号,按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。,基本文字符号：,单字母符号：,双字母符号：,由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。,基本文字符号：,辅助文字符号：,表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。 如“RD”表示红色，“L”表示限制等。,单字母符号：,双字母符号:,补充文字符号：,当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。,补充文字符号原则：,在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国家标准中规定的电气文字符号。 在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。 使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术标准中规定的英文术语缩写而成。 基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。,图形符号组合示例,一、电气图常用的图形符号、文字符号,部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号,一般三极电源开关,低压断路器,常开触点 常闭触点 复合触点 行程开关,QS,QF,SQ,熔断器,常开 常闭 复合 按钮,FU,SB,线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点 接触器,KM,线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点 时间继电器,KT,部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号,常开触点 常闭触点 速度继电器,热元件 常闭触点 热继电器,线圈 常开触点 常闭触点 中间继电器,KS,FR,KA,电磁铁,YA,线圈 常开触点 常闭触点 电压继电器,KA,线圈 常开触点 常闭触点 电流继电器,KA,信号灯,HL,直流电动机,M,变压器,三相 异步电动机,M,转换开关,SA,U,I,二、电气原理图,电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。,图2-1 CW6132型普通车床电气原理图,布局：水平布置或垂直布置；主电路和控制电路； 电器元件不画出实际的外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。 同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注。 多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。 电器元件的可动部分以非激励或不工作的状态和位置的形式表示。 元器件的数据和型号，用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。 原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。 线路交叉点的绘制。,绘制电气原理图的原则：,三、电器布置图,电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。,电器元件的布置应注意以下几方面：,1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。,2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。,3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。,4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。,5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。,例：CW6132型车床控制盘电器布置图,图2-2 CW6132型车床控制盘电器布置图,例：CW6132型车床电气设备安装布置图,图2-3 CW6132型车床电气设备安装布置图,四、安装接线图,安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。,电气接线图的绘制原则是：,1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。,2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。,3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。,4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。,5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。,例：电气安装接线图,图2-4 CW6132型车床电气互连图,电气图纸规范,图 幅 尺 寸 (mm),图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节； 整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理； CAD 绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。,图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。,需要装订的图纸的图框线 A0、A1、A2：a25mm，c10mm 其它： a25mm，c5mm,不需要装订的图纸的图框线 A0、A1：e20mm 其它： e15mm,图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在图上的位置，便于直观反映绘图的范围及确定相互之间的关系。,分区数一般为偶数，每一分区的长度为2575mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同； 分区的编号，水平方向用阿拉伯数字，垂直方向用大写英文字母。编号从图纸的左上角开始，分区代号用行与列两个编号组合而成。,标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。,标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。 内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等。,标题栏格式式样,图线：,线型：粗实线、细实线、虚线、点划线、双点划线、加粗实线、较细实线、波浪线、双折线等。 线宽：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。 常用图线上加限定符号或文字符号可表示用途，形成新的图线符号。 同一套图纸绘制时，应事先确定23种线宽及平行线距，平行线距不小于粗线宽的两倍，且不小于0.7mm。,字体：汉字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。,汉字推荐用长仿宋简化汉字字体、斜体（右倾与水平线成75角）等。 字母、数字用直体。 字体大小视幅面大小而定。 字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。 字宽为字高的2/3。 汉字字粗为字高的1/5，数字及字母的字粗为字高的1/10。,尺寸标记：设备制造加工和工程施工的重要依据，包括尺寸线、尺寸界限、尺寸起止点（实心箭头或45斜短划线构成）及尺寸数字。,比例：所绘图形与实物大小的比值。,设备布置图、平面图、结构详图按比例绘制。 电气图多不按比例画出。 比例号：前面的数字通常为1，后面的数字为实物尺寸与图形尺寸的比例倍数。 平面图常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等,注释：图示不够清楚时的补充解释。,两种方式： 直接放在说明对象附近； 加标记，注释放在图面的适当位置。,详图：表示装置中的部分结构、做法、安装措施的单独局部放大图，被放大部分加以索引标志，置于被放大部分的原图上。,技术数据：元器件、设备等的技术参数。,三种形式： 标注在图形侧； 标注在图形内； 加序号以表格的形式列出。,第二节 电器控制线路的设计方法,人们希望在掌握了电器控制的基本原则和基本控制环节后，不仅能分析生产机械的电器控制线路的工作原理，而且还能根据生产工艺的要求，设计电器控制线路。 电器控制线路的设计方法通常有两种：经验设计法和逻辑设计法。,返回,一、 经验设计法,经验设计是根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节，加以修补、补充、完善，最后得出最佳方案。若没有典型的控制环节可采用，则按照生产机械的工艺要求逐步进行设计。 经验设计法比较简单，但必须熟悉大量的控制线路，掌握多种典型线路的设计资料，同时具有丰富的实践经验。 通常是先采用一些典型的基本环节，实现工艺基本要求，然后逐步完善其功能，并加上适当的联锁与保护环节。,返回,采用经验设计法，一般应注意以下几个问题：,1）线圈的连接。在交流控制线路中，不能串联接入两个电器线圈，如图2-33所示。即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。,图2-33 不能串联接入两个电器线圈,1. 保证控制线路工作的安全和可靠性,2）电器触头的连接。同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。,图2-34 电器触头的连接,3）线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件，如图所示。在图2-35a中，线圈KA3的接通要经过KA、KA1、KA2三对常开触头。若改为图2-35b，则每一线圈的通电只需经过一对常开触头，工作较可靠。,图2-35 减少多个电器元件依次通电,4）应考虑电器触头的接通和分断能力，若容量不够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目。增加接通能力用多触头并联连接；增加分断能力用多 触头串联连接。 5）应考虑电器元件触头“竞争”问题。同一继电器的常开触头和常闭触头有“先断后合”型和“先合后断”型。,“先断后合”型：通电时常闭触头先断开，常开触头后闭合；断电时常开触头先断开，常闭触头后闭合。 “先合后断”型：通电时常开触头先闭合，常闭触头后断开；断电时常闭触头先闭合，常开触头后断开。 如果触头动作先后发生“竞争”的话，电路工作则不可靠。,2. 控制线路力求简单、经济,1）尽量减少触头的数目。尽量减少电器元件和触头的数目，所用的电器、触头越少，则越经济，出故障的机会也越少，如图2-37所示。,图2-37 减少触头数目,2）尽量减少连接导线。将电器元件触头的位置合理安排，可减少导线根数和缩短导线的长度，以简化接线，如图2-38中，起动按钮和停止按钮同放置在操作台上，而接触器放置在电气柜内。从按钮到接触器要经过较远的距离，所以必须把起动按钮和停止按钮直接连接，这样可减少连接线。,图2-38 减少连接导线,不合理,合理,3）控制线路在工作时，除必要的电器元件必须长期通电外，其余电器应尽量不长期通电，以延长电器元件的使用寿命和节约电能。,3. 防止寄生电路,控制线路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路。如图2-39，电动机正转时过载，则热继电器动作时会出现寄生电路，图中虚线所示，使接触器KM1不能断电，起不了保护作用。,图2-39 寄生电路,4. 应具有必要的保护环节,1）短路保护 在电器控制线路中，通常采用熔断器或断路器作短路保护。 2）过流保护 过电流一般比短路电流要小。采用过电流继电器和接触器配合使用。 3）过载保护 通常采用热继电器作笼型电动机的长期过载保护。 4）零电压保护 零电压保护通常采用并联在起动按钮两端的接触器的自锁触头来实现。,二、 逻辑设计法,逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来设计电器控制线路，同时也可以用于线路的简化。 把电器控制线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电和断电、触头的闭合和断开看成是逻辑变量，通