建筑电气控制技术：第3章 电气控制系统的设计

1、第三章 电气控制系统的设计第一节 设计的基本原则 1熟悉控制对象的总体技术要求及工作过程，弄清对电气控制系统的技术要求。2了解设备的现场工作条件、供电情况及测量仪表的种类等。3通过技术经济分析，选择最佳传动方案和控制方案。4设计出简单合理、工作可靠、维护方便的电器控制电路。5保证使用的安全性。 一、设计的要求二、设计步骤 1拟定电气设计任务书及技术条件。2确定电气传动方案和控制方案。3选择传动电动机。4设计控制电路原理图。5选择电器元件或装置，制定电器元件或装置易损坏件及备用件的清单。6绘制电气控制系统位置图及接线图。7设置操作台、电器柜及非标准电气元件。8编写设计计算书和使用说明书，包括操作

2、顺序说明、维修说明及调整方法等。根据实际情况，对上述步骤可作适当的调整。 三、控制方式的选择 控制方式时间控制速度控制电流控制行程控制四、控制电路的电压或电流 1对于比较简单的控制电路： AC220V/380V 2对于比较复杂的控制电路 将控制电压降压： 110V/36V 3 对于操作比较频繁直流拖动的控制 电路：DC220V/110V五、保护环节 短路保护 - 熔断器和低压断路器 过热保护 - 热继电器和低压断路器的热脱扣器 过流保护 - 过电流继电器和低压断路器的过电流脱扣器 零压、欠压保护 - 接触器或电磁式电压继电器 失磁保护 - 欠电流继电器 第二节 电气控制系统电路设计 经验设计法

3、 （一）设计依据 电动机等用电设备的起停由接触器主触点的闭合和断开来实现；接触器主触点的动作，由控制回路中该接触器的线圈通电和断电所决定；且满足组成控制电流基本规律的要求接触器线圈的通电和断电取决于所在回路中的动合触点和动断触点的动作情况；接触器线圈所在回路中的动合触点和动断触点的组合关系（串并联）及其动作情况由控制对象对控制过程的要求所决定，且满足组成控制电路基本规律的要求。 （二）基本步骤 1收集分析现有同类设备的电器控制电路，以便设计时的扬长避短。2根据控制对象电器控制电路的要求，首先设计各个独立环节的控制电路，然后由各个环节之间的关系进一步拟定联锁控制电路及辅助电路的设计。 主电路设计

4、主要考虑电动机的起动、正反转、制动、点动及多速电动机的调速要求。 控制电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转功能以及控制对象的控制过程要求。 辅助电路设计主要考虑如何完善整个控制电路的设计，包括短路、过载、超程、零压、联锁、光电测试、信号及照明等等各种保护或辅助环节。 3全面检查所设计的控制电路，在条件允许的情况下，进行模拟试验，克服在工作过程中因误动作而产生的事故因素，逐步完善整个电器控制电路的设计。 （三）基本特点1设计过程是逐步完善的过程，一般不易获得最佳设计方案。但经验设计法简单易行，使用很广。2需反复修改草图，故会影响设计进度。3需要一定的经验才能进行设计，在设计中往往会因考虑不周

5、而影响电路的可靠性。4一般需要进行模拟试验。 （四）提高经验设计的电路可靠性的要点 1在满足功能要求的前提下尽量简化电路，减少触点，避免不必要的联锁动作现象。 （1）合并同类触点 如图3-1所示（2）利用转换触点 如图3-2所示（3）在直流电路中，利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少触点数目，如图3-3所示。 （4）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3-4所示。（5）应考虑电器触点的接通和分断能力 （6）应考虑电器元件触点“竞争”问题，同一继电器的常开触点和常闭触点有“先断后合”型和“先合后断”型。如下图所示。 2要保证控制线路工作的安全和可靠性 （1）线圈

6、的连接 （2）电器触点的连接 3控制线路力求简单、经济 （1）尽量减少连接导线 将电器元件触点的位置合理安排，可减少导线根数和缩短导线的长度，以简化接线。如图3-8（2）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。 4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。 举例-钻削加工 1)自动循环 即刀架由位置1移动到位置2进行钻削加工后自动退回位置1，实现自动循环。2)无进给切削 即钻头到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度。3)快速停车 停车时，要求快速停车以减少辅助工时。 图3-10 开始设计1设计主电路因要求刀架自动循环，故电动机实现正、反向运转，故采用两个接触器以改变电源相序。 2确定控制电路的基本部分，设置由起动、停止按钮、正反向接触器组成的控制电动机正反转的基本控制环节，以及必要的自锁环节和互锁环节，图3-11所示基本控制线路 3设计控制电路的特殊部分 1)工艺要求刀架能自动循环 2)实现无进给切削 图3-12 3)快速停车 图3-134）设置必要的保护环节 图3-1 合并同类触点 图3-2 触点转换 图3-3 利用二极管有效地减少触点数