电气控制系统设计课件

第十章电气控制系统设计电气原理图设计

为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计电气工艺设计

为电气控制装置的制造、使用、运行、维修的需要进行的生产施工设计

TSKJ

第一节电气控制设计的原则和内容一、电气控制设计的原则

1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求2）在满足要求的前提下，使控制系统简单、经济、合理、便于操作、维修方便、安全可靠3）电器元件选用合理、正确，使系统能正常工作4）为适应工艺的改进，设备能力应留有裕量TSKJ二、电气控制设计的基本内容1.电气原理图设计内容

1）拟定电气设计任务书2）选择电力拖动方案和控制方式3）确定电动机的类型、型号、容量、转速4）设计电气控制原理图5）选择电器元件及清单6）编写设计计算说明书TSKJ

2.电气工艺设计内容

1）设计电气设备的总体配置，绘制总装配图和总接线图2）绘制各组件电器元件布置图与安装接线图，标明安装方式、接线方式3）编写使用维护说明书TSKJ

第二节电力拖动方案的确定和电动机的选择一、电力拖动方案的确定

1、拖动方式的选择2、调速方案的选择3、电动机调速性质应与负载特性相适应TSKJ二、拖动电动机的选择（一）电动机选择的基本原则1）电动机的机械特性应满足生产机械的要求，与负载的特性相适应2）电动机的容量要得到充分的利用3）电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求，适合工作环境4）在满足设计要求前提下，优先采用三相异步电动机TSKJ（二）根据生产机械调速要求选择电动机

一般---三相笼型异步电动机、双速电机调速、起动转矩大---三相笼型异步电动机调速高---直流电动机、变频调速交流电动机（三）电动机结构形式的选择

根据工作性质、安装方式、工作环境选择（四）电动机额定电压的选择（五）电动机额定转速的选择（六）电动机容量的选择TSKJ第三节电气控制电路设计的

一般要求一、电气控制应最大限度满足生产机械加工工艺要求二、对控制电路电流、电压的要求三、控制电路力求简单、经济TSKJ

1.尽量缩短连接导线的长度与导线数量2.尽量减少电器元件的品种、数量和规格TSKJ

3.尽量减少电器元件触头的数目

4.尽量减少通电电器的数目TSKJ四、确保保控制电电路工作作的安全全性和可可靠性1.正确连接接电器的的线圈2.正确连接接电器元元件的触触头TSKJ3.防止寄生生电路4.在控制电电路中控控制触头头应合理理布置TSKJ5.考虑触头头的接通通与分断断能力6.避免触头头“竞争争”、““冒险””现象竞争：当控制电电路状态态发生变变换时，，常伴随随电路中中的电器器元件的的触头状状态发生生变换。。由于电电器元件件总有一一定的固固有动作作时间，，对于一一个时序序电路来来说，往往往发生生不按时时序动作作的情况况，触头头争先吸吸合，就就会得到到几个不不同的输输出状态态，这种种现象称称为电路路的“竞竞争”。。冒险：对于开关关电路，，由于电电器元件件的释放放延时作作用，也也会出现现开关元元件不按按要求的的逻辑功功能输出出，这种种现象称称为“冒冒险”。。7.采用电气气连锁与与机械连连锁的双双重连锁锁TSKJ第四节电电气控控制电路路设计的的

方法法与步骤骤一、电气气控制电电路设计计方法简简介分析设计计法：根据生产产工艺的的要求，，选择一一些成熟熟的典型型基本环环节来实实现这些些基本要要求，而而后再逐逐步完善善其功能能，并适适当配置置联联锁和保保护等环环节，使使其组合合成一个个整体，，成为满满足控制制要求的的完整电电路。逻辑设计计法：利用逻辑辑代数这这一数学学工具设设计电气气控制电电路。在继电接接触器控控制电路路中，把把表示触触头状态态的逻辑辑变量称称为输人人逻辑变变量，把把表示继继电器接接触器线线圈等受受控元件件的逻辑辑变量称称为输出出逻辑变变量。输输人、输输出逻辑辑变量之之间的相相互关系系称为逻逻辑函数数关系，，这种相相互关系系表明了了电气控控制电路路的结构构。所以以，根据据控制要要求，将将这些逻逻辑变量量关系写写出其逻逻辑函数数关系式式，再运运用逻辑辑函数基基本公式式和运算算规律对对逻辑函函数式进进行化简简，然后后根据化化简了的的逻辑关关系式画画出相应应的电路路结构图图，最后后再作进进一步的的检查和和优化，，以期获获得较为为完善的的设计方方案。TSKJ二、分析析设计法法的基本本步骤l）按工艺艺要求提提出的起起动、制制动、反反向和调调速等要要求设计计主电路路。2）根据所所设计出出的主电电路，设设计控制制电路的的基本环环节，即即满足设设计要求求的起动动、制动动、反向向和调速速等的基基本控制制环节。。3）根据各各部分运运动要求求的配合合关系及及联锁关关系，确确定控制制参量并并设计控控制电路路的特殊殊环节。。4）分析电电路工作作中可能能出现的的故障，，加入必必要的保保护环节节。5）综合审审查，仔仔细检查查电气控控制电路路动作是是否正确确关键键环节可可做必要要实验，，进一步步完善和和简化电电路。TSKJ三、分析析设计法法设计举举例TSKJ（一）横横梁升降降机构的的工艺要要求（1）横梁上上升时，，自动按按照先放放松横梁梁一横梁梁上升一一夹紧横横梁的顺顺序进行行。（2）横梁下下降时，，自动按按照放松松横梁一一横梁下下降一横横梁回升升一夹紧紧横梁的的顺序进进行。（3）横梁夹夹紧后，，夹紧电电动机自自动停止止转动。。（4）横梁升升降应设设有上下下行程的的限位保保护，夹夹紧电动动机应设设有夹紧紧力保护护。TSKJ（二）电电气控制制电路设设计过程程主电路设设计TSKJ2、控制电电路基本本环节设设计3、设计控制制电路的特特殊环节TSKJ4、设计连锁锁保护环节节TSKJ第五节常常用控制电电气的选择择一、接触器器的选择1．接触器种种类的选择择：2．接触器使使用类别的的选择：3．接触器额额定电压的的确定：4．接触器额额定电流的的选择：5．接触器线线圈额定电电压的确定定：6．接触器触触头数目：：7．接触器额额定操作频频率：TSKJ二、电磁式式继电器的的选择1．电磁式电电压继电器器的选择过电压继电电器和欠电电压继电器器2．电磁式电电流继电器器的选择过电流继电电器和欠电电流继电器器过电流继电电器：交流流过电流继继电器、直直流过电流流继电器。。欠电流继电电器：只有有直流欠电电流继电器器3．电磁式中中间继电器器的选择TSKJ三、热继电电器的选择择热继电器主主要用于电电动机的过过载保护，，因此应根根据电动机机的形式、、工作环境境、起动情情况、负载载情况、工工作制及电电动机允许许过载能力力等综合考考虑。1．热热继继电电器器结结构构形形式式的的选选择择2．热热继继电电器器额额定定电电流流的的选选择择对于于不不频频繁繁起起动动的的电电动动机机，，可可按按电电动动机机的的额额定定电电流流来来选选择择热热继继电电器器。。对于于重重复复短短时时工工作作制制的的电电动动机机，，首首先先要要确确定定热热继继电电器器的的允允许许操操作作频频率率，，然然后后再再根根据据电电动动机机的的起起动动时时间间、、起起动动电电流流和和通通电电持持续续率率来来选选择择。。TSKJ四、、时时间间继继电电器器的的选选择择1）电流种类和和电压等级：：2）延时方式：：通电延时型型和断电延时时型。3）触头形式和和数量：4）延时精度：：5）延时时间：：6）操作频率：：TSKJ五、熔断器的的选择1.一般熔断器的的选择：根据熔断器类类型、额定电电压、额定电电流及熔体的的额定电流来来选择。熔断器熔体额额定电流没有冲击电流流的负载，IRN≥IN长期工作的单单台电动机，，IRN≥（1.5~2.5）IN频繁起动的单单台电动机，，IRN≥（3~3.5）IN多台电动机长长期共用一个个熔断器，IRN≥（1.5~2.5）INMmax＋∑INM2.快速熔断器的的选择UF≥KIUREIRN≥KIIZmaxTSKJ六、开关电器器的选择（一）刀开关关的选择刀开关主要根根据使用的场场合、电源种种类、电压等等级、负载容容量及所需极极数来选择。。（1）根据刀开关关在线路中的的作用和安装装位置选择其其结构形式。。若用于隔断断电源时，选选用无灭弧罩罩的产品；若若用于分断负负载时，则应应选用有灭弧弧罩、且用杠杠杆来操作的的产品。（2）根据线路电电压和电流来来选择。刀开开关的额定电电压应大于或或等于所在线线路的额定电电压；刀开关关额定电流应应大于负载的的额定电流，，当负载为异异步电动机时时，其额定电电流应取为电电动机额定电电流的1．5倍以上。（3）刀开关的极极数应与所在在电路的极数数相同。TSKJ（二）组合开开关的选择组合开关主要要根据电源种种类、电压等等级、所需触触头数及电动动机容量来选选择。组合开关的不不能用来分断断故障电流。。组合开关的操操作频率不宜宜太高，对用于控制电电动机可逆运运行的组合开开关，必须在在电动机完全全停止转动后后才允许反方方向接通。组合开关本身身不具备过载载、短路和欠欠电压保护TSKJ（三）低压断断路器的选择择根据保护特性性要求、分断断能力、电网网电压类型及及等级、负载载电流、操作作频率等方面面进行选择。。低压断路器的的额定电压和和额定电流应应大于或等于于线路的额定定电压和额定定电流。热脱扣器整定定电流应与被被控制电动机机或负载的额额定电流一致致。过电流流脱扣扣器瞬瞬时动动作整整定电电流由由下式式确定定IZ≥KIS欠电压压脱扣扣器的的额定定电压压应等于于线路路的额额定电电压。。TSKJ七、控控制变变压器器的选选择根据一一次和和二次次电压压等级级及所所需要要的变变压器器容量量来选选择。。（1）控制制变压压器一一、二二次电电压应应与交交流电电源电电压、、控制制电路路电压压与辅辅助电电路电电压相相符合合。（2）变变压压器器长长期期运运行行时时，，最最大大工工作作负负载载时时变变压压器器的的容容量量应应大大于于或或等等于于最最大大工工作作负负载载所所需需要要的的功功率率，，计计算算公公式式为为ST≥KT∑PXC控制制变变压压器器容容量量应应使使已已吸吸合合的的电电器器在在起起动动其其他他电电器器时时仍仍能能保保持持吸吸会会状状态态，，而而起起动动电电器器也也能能可可靠靠地地吸吸合合，，计计算算公公式式为为ST≥0.6∑∑PXC+1.5∑∑PstTSKJ第六六节节电电气气控控制制的的施施工工设设计计与与施施工工一、、电电气气设设备备总总体体配配置置设设计计总体体配配置置设设计计是是以以电电气气控控制制的的总总装装配配图图与与总总接接线线图图的的形形式式表表达达出出来来的的，，图图中中是是用用示示意意方方式式反反映映各各部部分分主主要要组组件件的的位位置置和和各各部部分分的的接接线线关关系系、、走走线线方方式式及及使使用用管管线线要要求求。。TSKJ二、电气元器器件布置图的的设计电柜内的电器器可按下述原原则布置：l）体积大或较重重的电器应置置于控制柜下下方。2）发热元件安安装在柜的上上方，并将发发热元件与感感温元件隔开开。3）强电弱电应应分开，弱电电部分应加屏屏蔽隔离，以以防强电及外外界的干扰。。4）电器的布置置应考虑整齐齐、美观、对对称。5）电器元器件件间应留有一一定间距，以以利布线、接接线、维修和和调整操作。。6）接